Đồ án tôt nghiệp Thiết kế nhà máy bia với 60% malt,40% gạo công suất 20 triệu lítnăm bằng phương pháp lên men liên tục, với sản phẩm gồm bia chai và bia lon

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển côngnghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặtchẽ cùng các thiết bị công

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là một loại nước giải khát khá phổ biển, là một loại nước giải khát có độrượu nhẹ, có mùi thơm và vị đắng đặc trưng của hoa houblon Nếu sử dụng đúngmức, bia sẽ giúp con người thấy sảng khóai, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể Biađược sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là malt, hoa houblon, nấm men bia vànước Ngoài ra, để tăng hiệu quả kinh tế và làm phong phú thêm hương vị các nhàmáy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác để thay thế một phần malt đại mạchnhư gạo, ngô, lúa mì để sản xuất bia

Trong những năm gần đây, Việt Nam có ưu điểm là thị trường nước giải khátphát triển rất mạnh Mặt khác,do chính sách mở cửa của nhà nước nên các thươnghiệu bia nước ngoài tràn vào thị trường nước ta với những sản phẩm chất lượng tốt

và được đầu tư quảng cáo tinh vi Nhưng các thương hiệu bia nước ngoài với giá cảkhá cao nên chỉ đáp ứng phần nào cho tầng lớp có thu nhập khá, vì vậy để cạnhtranh thị trường đòi hỏi bia trong nước cần phải có chất lượng cao và giá thành sảnphẩm ổn định

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển côngnghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặtchẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loạibia có chất lượng cao, sản phẩm đa dạng,thân thiện môi trường, giá thành phù hợp

là vô cùng cần thiết, đồng thời cạnh tranh với các sản phẩm của các công ty nướcngoài, tiến đến xuất khẩu ra nước ngoài gớp phần vào phát triển kinh tế đất nước

Chính vì những lí do trên nên chúng em được phân công nhiệm vụ : “Thiết kế nhà máy bia với 60% malt,40% gạo công suất 20 triệu lít/năm bằng phương pháp lên men liên tục, với sản phẩm gồm bia chai và bia lon”

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại

ít nhất là từ thiên niên kỷ 5 TCN Hiện nay khi đời sống kinh tế cao thì bia được sửdụng như một thứ nước giải khát thông dụng Ở một số thành phố, bia đã trở thànhmột phần tất yếu trong cuộc sống của người dân địa phương

 Mức tiêu thụ bia theo khu vực

Trong năm 2011, mức tiêu thụ bia toàn cầu đạt 188,78 tỉ lít, tăng 3,8% so vớinăm 2010 Trong đó, lượng tiêu thụ của Châu Á đứng đầu thế giới ở mức 66,2 tỉ lít,tiếp đó là thị trường truyền thống Châu Âu 51,2 tỉ lít Khu vực Trung Đông là khuvực tiêu thụ ít nhất, chỉ đạt 1,4 tỉ lít Các khu vực Mĩ La Tinh, Bắc Mĩ, Châu Phi vàChâu Đại Dương đạt 30,8; 26,1; 10,8 và 2,2 tỉ lít Tổng thu nhập của thị trườngbia năm 2011 đạt 500,24 tỉ đô la Mĩ [15]

Hình 1.1 Tỉ trọng bia tiêu thụ theo khu vực năm 2011[15].

 Mức tiêu thụ theo quốc gia

Sản lượng bia thế giới trong một thập kỷ tăng 35,6% Có sản lượng lớn và luôn phát triển là Trung Quốc, kế đến là Nga và Brazil Trong khi đó, năm 2001,

Mỹ là nước dẫn đầu sản lượng bia thế giới với 23.300 triệu lít, đến năm 2011 giảmsản lượng còn 22.546 triệu lít đứng vị trí thứ hai Việt Nam, Ukraina và Trung Quốc

có mức tăng trưởng cao trong mười năm qua, lần lượt là 240,4,%, 132,9% và 118%.Năm 2011, sản lượng bia thế giới đạt 192.710 triệu lít, tăng 3,7% so với 2010.Riêng châu Á sản lượng bia chiếm 34,5% toàn cầu, đạt mức tăng trưởng 8,6% năm.Trung Quốc tăng sản lượng năm 2011 hơn 10,7% so với 2010 là thị trường nhiều

tiềm năng phát triển [15]

Bảng 1.1 Các nước dẫn đầu sản lượng bia năm 2011[15].

2011

Quốc gia 2001 Tăng trưởng năm

2011 so với 2001(%)

Sảnlượng

Đứng đầu thế giới về tổng sản lượng tiêu thụ bia song Châu Á thua xa các đạidiện đến từ Châu Âu khi mà top 10 các quốc gia đứng đầu về lượng tiêu thụ bìnhquân chịu sự thống trị bởi các quốc gia Châu Âu Đứng đầu năm thứ 19 liên tiếp,

CH Séc đạt mức 158,6 lít/1 người, tiếp đó là Ireland (131,1 lít) và Đức (110 lít).Châu Á chỉ có 2 nước duy nhất lọt top 50 đó là Nhật (41) và Trung Quốc (50) Cácnước Đông Nam Á như Việt Nam, Thái Lan đạt mức tiêu thụ bình quân ở mứctrung bình của thế giới (~27 lít/1 người) và cách xa khu vực top 50 Sau đây là 10quốc gia có mức tiêu thụ bình quân theo đầu người cao nhất:

Hình 1.2 Top 10 quốc gia có mức tiêu thụ bình quân cao nhất năm

2011[15].

 Tổng doanh thu của thị trường bia toàn cầu năm 2011

Tổng doanh thu của thị trường bia thế giới năm 2011 đạt 500, 24 tỉ đô la Mĩ vàđược dự báo là sẽ tăng nhẹ 1,1% trong 4 năm tiếp theo Đóng góp chính cho sự tăngtrưởng này là sự tăng trưởng kinh tế của các thị trường mới nổi như Trung Quốc,Brazil, …

Với sự tăng trưởng không ngừng trong các thập kỉ qua, đặc biệt là trong giaiđoạn khủng hoảng kinh tế toàn cầu mới đây, ngành sản xuất và kinh doanh bia đóngmột vai trò thực sự quan trọng trong nền kinh tế thế giới, đem lại những khoảng

doanh thu, đóng góp cho ngân sách hàng trăm tỉ đô la.( Theo tạp chí đồ uống Việt Nam).

Hình 1.3 Biểu đồ tổng doanh thu bia toàn cầu năm 2011[15].

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam

Ở Việt Nam, trong dòng thức uống có cồn bia được tiêu thụ nhiều nhất, chiếmkhoảng 89% tổng doanh thu và 97% về khối lượng So với các nước trong khu vựcnhư Thái Lan, Singapore Việt Nam có GDP bình quân đầu người thấp hơn nhiềunhưng mức tiêu thụ bia lại cao hơn Năm 2011, Việt Nam tiêu thụ 2,6 tỷ lít, TháiLan: 1,8 tỷ lít, Singapore: 108 triệu lít

Hình 1.4 Biểu đồ tiêu thụ bia ở các nước Đông Nam Á năm 2011[15].

Theo khảo sát của Vinaresearch (được tiến hành trong tháng 3/2012) về thóiquen uống bia ở Việt Nam, có 63,5% nam uống bia, gần gấp đôi nữ Độ tuổi từ 25-

34 có tỷ lệ uống nhiều nhất (48,6%), kế đến là tuổi từ 20-24 (34,9%), từ 35 tuổi trởlên (11,6%), uống ít bia là độ tuổi 18-19 (4,8%).Hơn 38,3% những người tham giakhảo sát thuộc các nhóm tuổi khác nhau có uống bia và mức độ trung bình 2,27 lần/tuần Tính chung có 5,1% xác nhận là ngày nào cũng uống bia, ít hơn một chút cũngđến 4 đến 5 lần/tuần (10,4%), dãn ra từ 2 đến 3 lần/tuần (40,5%) và thành phần ítđụng đến bia thì cũng có từ 2 đến 3 lần tháng (44,1%)

Người Hà Nội thường xuyên uống bia nhất, với hơn 50% người tham gia khảosát uống bia 2-3 lần tuần và tỷ lệ uống bia cũng cao hơn các tỉnh thành khác Tại

TP HCM tần suất uống bia thấp hơn nhưng có hơn 50% trả lời thường xuyên uống3-4 lần/tháng Tuy vậy, không có sự khác biệt rõ về mức độ thường xuyên uống biaở các địa phương khác nhau

Kinh tế phát triển, đời sống khấm khá và dân số trẻ là điều kiện để phát triểnngành rượu bia Theo Quyết định số 2435/QĐ-BCT, ngày 21/5/2009 của Bộ Côngthương phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành rượu bia - nước giải khát Việt Namđến 2015, tầm nhìn đến 2025 thì đến 2010 sản xuất đạt 2,5 tỷ lít bia, 80 triệu lítrượu công nghiệp Đến 2015 sản xuất đạt 4 tỷ lít bia, 188 triệu lít rượu công nghiệp,đến 2025 sản lượng bia 6 tỷ lít và 440 triệu lít rượu

Dự báo năm 2015, Việt Nam sẽ tiêu thụ khoảng 4 đến 4,4 tỷ lít bia, bình quân

45 đến 47 lít/người/năm, các nhà đầu tư sản xuất bia vẫn đang tăng tốc để đáp ứngnhu cầu thị trường Hiện nay bình quân đầu người uống 30 lít bia/năm, các nhà đầu

tư kỳ vọng con số này sẽ tăng lên 60 đến 70 lít bia/năm trong thời gian tới

Việt Nam có hơn 400 nhà máy bia Những tỉnh, thành phố tập trung năng lựcsản xuất bia là TP HCM chiếm 23,2% tổng năng lực sản xuất, TP Hà Nội: 13,44%,

TP Hải Phòng: 7,47%, Hà Tây: 6,1%, Tiền Giang: 3,79% [15]

Hình 1.5 Biểu đồ sản lượng bia ở Việt Nam [15].

1.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được yêu cầu sau:

- Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố

- Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm

- Thuận tiện về mặt giao thông

- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu.

- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm

Dựa vào những yêu cầu trên chúng em quyết định xây dựng nhà máy bia tạikhu công nghiệp Nam Cam ranh nằm tại thị xã Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa

Khánh Hòa là tỉnh có nền kinh tế phát triển nhanh và vững ở Việt Nam, đồngthời cũng là một trong những trung tâm du lịch lớn của cả nước, vì vậy nhu cầu chếbiến thực phẩm ngày càng tăng và không ngừng phát triển, nhất là nước giải khát

mà quan trọng nhất là bia - một loại nước uống được đông đảo người dân và khách

du lịch ưa chuộng

1.3 Phương án sản xuất

Nhà máy bia được thiết kế làm việc theo phương pháp lên men hiện đại vớinăng suất 20 triệu lít/năm, sử dụng nguyên liệu là 60% malt đại mạch,40% nguyênliệu thay thế là gạo

1.4 Đặc điểm tự nhiên

Khánh hòa là tỉnh có địa hình tương đối cao ở Việt Nam, địa hình đồi núinhiều, nhưng có đường bờ biển dài và cảng Cam Ranh được xem là cảng biển cóđiều kiện tự nhiên tốt nhất Đông Nam Á và có sân bay quốc tế nên hệ thống giaothông tương đối thuận lợi Khánh Hòa nằm trong vùng khí hậu đại dương, nên thờitiết ôn hòa [16]

Khu công nghiệp Nam Cam Ranh nằm giữa xã Cam Thịnh Đông và phường

Ba Ngòi thành phố Cam Ranh, tỉnh Khánh hòa với tổng diện tích 1421 ha trong đó

217 ha đầu từ trong giai đoạn đầu, nó đạt được nhiều lợi thế để trờ thành một trongcác khu công nghiệp lớn nhất Việt Nam Khu công nghiệp này được che chắn trongvịnh Cam Ranh, bán đảo bảo vệ bên trong và bên ngoài một cách tự nhiên tạo thànhbến càng được tin tưởng về sự an toàn cao nhất và được đánh giá là một trong bavịnh có điều kiện về hàng hải tốt nhất trên thế giới Nằm trong khu vực có đầu mốigiao thông liên vùng, quốc gia và quốc tế như : cách sân bay Cam Ranh khoảng20km về phía Nam, thương cảng Ba Ngòi khoảng 5km về phía Nam, cách quốc lộ1A khoảng 1km về phía Tây, nằm cạnh quốc lộ 27[17,18]

Hình 1.6 Khu công nghiệp Nam Cam Ranh [18].

1.5 Dân số và thị trường bia vùng duyên hải Nam Trung Bộ

1.5.1 Dân số

Việt Nam là quốc gia có dân số trẻ với khoảng 33 triệu người trong độ tuổi từ

20 đến 40,độ tuổi có tỉ lệ tiêu thụ các sản phẩm bia cao nhất.Riêng tỉnh Khánh Hòathì dân số hơn 1,1 triệu người ( năm 2011), ngoài ra nền du lịch ở đây phát triển rấtcao, hứa hẹn sẽ là môi trường đầu tư hấp dẫn cho các nhà kinh doanh lĩnh vực nướcuống giải khát đặc biêt là bia

1.5.2 Thị trường bia vùng duyên hải Nam Trung Bộ

Khác với thị trường bia ở 2 đầu đất nước, phía Bắc được thao túng bởi bia HàNội, còn phía Nam là “sân chơi” của bia Sài Gòn Thị trường bia vùng Trung bộ,

mà cụ thể là vùng duyên hải Nam Trung Bộ, các sản phẩm bia mang tính địaphương nhiều hơn Quảng Nam, Đà Nẵng chủ yếu tiêu thụ sản phẩm bia Larue.Quảng Ngãi cũng có bia địa phương là bia Dung Quất Dòng sản phẩm bia Tuy Hòaxuất hiện tập trung ở tỉnh Phú Yên Riêng phân khúc tỉnh Khánh Hòa tiêu thụ nhiềuloại bia khác nhau, nhưng nhiều nhất là các dòng bia của hãng bia Sài Gòn, tuynhiên, đây vẫn là mảnh đất màu mỡ cho các nhà đầu tư vào thị trường bia vì ở đâychưa có dòng bia mang tính địa phương cũng như chưa có nhà máy bia nào đượcxây dựng trên địa bàn tỉnh

1.6 Cơ sở kinh tế kỹ thuật

1.6.1 Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu dùng để sản xuất bia tại nhà máy là malt đại mạch, gạo, hoahoublon Do khí hậu đất đai ở nước ta không trồng được đại mạch và hoa houblonnên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài về Malt đại mạch và hoahoublon được nhập về cảng Cam Ranh sau đó được ô tô vận chuyển về nhà máy.Gạo là nguyên liệu sẵn có tại địa phương cũng như ở các vùng lân cậnnhư:Ninh Thuận,Phú Yên, vựa lúa đồng bằng sông cửu long, do vậy việc thu muarất đơn giản, dễ dàng Việc sử dụng gạo làm nguyên liệu thay thế mang lại lợi íchkinh tế lớn trong việc thu mua nguyên liệu của địa phương, cũng như vận chuyển và

hạ giá thành sản phẩm Nguồn cung cấp gạo là từ̀ các công ty lương thực hoặc cóthể mua của nhân dân địa phương

1.6.2 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia qua máy biến áp riêngcủa nhà máy Ngoài ra nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng dùng trongcác thời điểm cao điểm và phòng khi mất điện

1.6.3 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu F.O được cung cấp bởi các đại lý địa phương, nhàmáy có kho chứa dự trữ để đảm bảo sản xuất

Xăng dùng cho o tô và các nhiên liệu khác mua tại các đại lý của địa phương

1.6.4 Nguồn cung cấp nước

Nhà máy lấy nước chủ yếu từ nguồn của nhà máy nước Cam Lâm Nước dùng

để sản xuất bia đòi hỏi tiêu chuẩn chất lượng cao, do đó trước khi đưa vào sử dụngnước được xử lý qua một số công đoạn như : xử lý Clo, lọc than, lọc cát…

1.6.5 Hệ thống thoát nước

Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các chất hữu cơ là môi trường pháttriển của vi sinh vật, khi thải ra ngoài sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinhthái Vì vậy, nước từ các phân xưởng chảy ra được cho qua hệ thống xử lý nước thảicủa nhà máy trước khi thải ra ngoài

1.6.6 Nguồn tiêu thụ sản phẩm

Thị trường tiêu thụ trong nước đặc biệt là tỉnh Khánh Hòa và các tỉnh NamTrung Bộ và Tây Nguyên Bên cạnh đó, các nước như Indonesia, Malaysia,Philipin cũng là các thị trường có triển vọng lớn

1.6.7 Nguồn nhân lực

Việc xây dựng nhà máy bia góp phần giải quyết việc làm cho người dân trongtỉnh vì Khánh Hòa là nơi tập trung nguồn nhân lực lành nghề Do vậy nhân côngcủa nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương Cán bộ quản lý và kỹ thuật của nhàmáy có thể nhận về từ các trường Đại học, Cao đẳng cả nước

Việc tuyển nhân công địa phương sẽ giúp cho nhà máy đỡ phầ̀n đầu tư về xâydựng nhà ở cho công nhân cũng như một số công trình khác

1.6.8 Hợp tác hoá

Hiện nay, có các khu công nghiệp phát triển mạnh của tỉnh như khu côngnghiệp Suối Dầu, khu công nghiệp Ninh Thủy, khu công nghiệp Vạn Thắng, khucông nghiệp Bắc Cam Ranh Đây là điều kiện tốt cho sự hợp tác - liên hợp hoágiữa các khu công nghiệp, tạo ra sự đa dạng sản phẩm, rút ngắn thời gian hoàn vốnxây dựng nhà máy, giảm giá thành sản phẩm

1.6.9 Thiết bị

Nhà máy chủ yếu nhập thiết bị từ nước ngoài để đảm bảo tính công nghệ Bêncạnh đó, để giảm chi phí đầu tư ban đầu thì cũng có thể gia công một số thiết bị mà

nó không ảnh hưởng đến công nghệ

Kết luận : Qua phân tích các điều kiện thực tế như trên cho thấy việc xây

dựng nhà máy bia tại khu công ngiệp Nam Cam Ranh là cần thiết và khả thi Nhà máy với năng suất 20 triệu lít/ năm có thể đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng và góp một phần vào ngân sách nhà nước.

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về sản phẩm

Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấpmột lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzyme phong phú, kích thíchtiêu hoá cho cơ thể con người

Được sản xuất từ các các loại nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoahoublon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt nên bia có các tính chấtcảm quan rất hấp dẫn đối với con người : hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớpbọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 khá cao (4-5g/l) giúp cơ thể con người giải khát,đem lại cảm giác sảng khoái khi uống

Sản phẩm của nhà máy ở dạng đóng chai va lon vừa dễ sử dụng vừa đảm bảocho việc bảo quản được chất lượng của bia Chất lượng bia của nhà máy được đánhgiá qua các chỉ tiêu sau:

2.1.1.Thành phần hóa học của bia

Thành phần hóa học của bia phụ thuộc vào thành phần của nguyên liệu, nồng

độ dịch lên men ban đầu và mức độ lên men

2.1.1.1 Các chất bay hơi

Ngoài rượu Etylic và CO2 trong bia còn chứa một lượng không nhiều các chấtbay hơi khác như rượu bậc cao, andehyt, các axit hữu cơ, este và một số chất khác Hàm lượng rượu etylic quyết định đến chất lượng của bia và nó phụ thuộc vàonồng độ dịch lên men ban đầu, phụ thuộc vào độ lên men mà có thể dao động khácnhau Hàm lượng rượu etylic từ 1,8–7,0% so với thể tích

Hàm lượng CO2 trong bia khoảng 0,35 – 0,4% khối lượng và có bia chứa đến0,45% Khí CO2 là thành phần quan trọng của bia, nó đảm bảo chất lượng cũng như

vị tươi mát cho bia Rượu bậc cao là các chất có mùi, vị và tham gia tạo este ảnhhưởng đến mùi vị của bia Hàm lượng của nó khoảng 40 – 80 mg/lít Axetaldehyt vàandehyt có trong bia với hàm lượng khoảng 5mg/lít Trong bia còn có chứa diaxetyl

và một số hợp chất chứa lưu huỳnh như SO2 với hàm lượng khoảng 2-16 mg/lít,

H2S khoảng 0,04 mg/lít, các mecaptan bay hơi khoảng 0,07 mg/lít [8,tr 95]

2.1.1.2 Các chất không bay hơi

Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đầu và mức độ lên men, bia thànhphẩm chứa 2,5-5 % các chất không bay hơi Trong đó saccarit chiếm 80-85%, cácchất Nitơ 6-9%, Glyxerin 5-7%, các chất khoáng 3-4%, các chất đắng tanin và cácchất màu 2-3%, các axit hữu cơ không bay hơi 0,7-1% và một lượng nhỏ vitamin.Saccarit trong bia chủ yếu là dextrin (60-70%), sau đó là oligosaccarit (20-30%) vàpentoza (6-8%)

Các chất chứa nitơ trong bia bao gồm 20-30% là các chất cao phân tử , 50% là chất có phân tử lượng trung bình và 10-30% là chất có phân tử lượng nhỏ.Các chất khoáng trong bia chủ yếu là các muối natri, kali , các muối của axitphotphoric và SiO2 Ngoài ra còn có một lượng nhỏ các chất khác

40-Các axit hữu cơ không bay hơi có trong bia là citric, susinic, malic, piruvic…Các vitamin chủ yếu thuộc nhóm B và không chứa vitamin tan trong chất béo[8,tr 95]

2.1.2 Các chỉ số cảm quan

Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bềncủa bọt bia Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, không được có mùi

lạ và mùi chua Độ axit trung bình của bia khoảng bằng 4, pH dao động 4,1- 4,8

Vị của bia do vị của các thành phần khác nhau như dextrin, melanoidin, cácchất nitơ, các chất của hoa houblon, rượu etylic, rượu bậc cao và este tạo nên Mỗiloại bia đều có vị đặc trưng của mình CO2 cũng góp phần tạo vị cho bia, yêu cầu

CO2 trong bia phải ở dạng liên kết và tách ra khỏi bia chậm và tạo thành lớp bọtmịn, đặc và bền trên bề mặt bia Bia phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óngánh, bia phải thật trong [8,tr 96]

2.2 Nguyên liệu

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia gồm : Malt đại mạch, hoa houblon, nấm men bia và nước Ngoài ra, nhằm mục đích hạ giá thành và đa dạng hóasản phẩm nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo, để tăng hiệu suất của quátrình sản xuất nhà máy sử dụng một số chế phẩm enzime

2.2.1 Malt đại mạch

2.2.1.1.Vai trò

Trong sản xuất bia chủ yếu dùng malt đại mạch vì:

- Đại mạch dễ điều khiển trong quá trình ươm mầm

- Đại mạch cho tỉ lệ enzyme cân đối,thích hợp cho công nghệ sản xuất bia

- Vỏ đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp

- Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng hơn so với các malt khác.Malt đại mạch vừa là nguyên liệu chính vừa là tác nhân đường hóa để sản xuấtcác loại bia.Malt trong sản xuất bia thường là malt được nảy mầm trong điều kiệnnhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định ở những điều kiện bắt buộc Trong malt đạimạch có hệ enzyme cân đối thích hợp cho công nghệ sản xuất bia: hệ enzyme thủyphân tinh bột, thủy phân protein Các hợp chất gluxit và protein cao phân tử trongnội nhũ của hạt dưới tác dụng của các hệ enzyme tương ứng sẽ bị phân cách tạothành các sản phẩm có phân tử nhỏ hoà tan vào nước để thành chất chiết của dịchđường Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và các tính chất công nghệ hơn hẳn

so với bia được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác

Malt đại mạch dùng để sản xuất bia ở nước ta thường được nhập khẩu Sau khimalt được vận chuyển về nhà máy được bảo quản trong các silo cung cấp cho 3- 4 tuần sản xuất

2.2.1.2 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học trung bình của malt bia tính theo phần trăm chất khô là :tinh bột 58 %, đường khử 4 %, saccaroza 5 %, pentozan hòa tan 1 %, pentozan

Hình 2.1 Malt Hình 2.2 Đại mạch

không hòa tan và hexozan 9 %, xenluloza 6 %, chất chứa Nito 10 %, chất béo 2 %,chất khoáng 2,5 % Ngoài ra còn một số chất như inozit, các chất màu, các tanin vàchất đắng Trong malt còn chứa các enzyme thủy phân cần thiết cho sản xuất bianhư: α-amylaza, β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza…

2.2.1.3 Yêu cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia

- Độ ẩm của malt không quá 6%

- Thời gian đường hoá: từ 10÷20 phút/700C

- Chất hoà tan: trung bình 65÷82 % chất khô

- Cường độ màu: lấy màu chuẩn cho malt vàng là màu của 0,3÷0,16 mgiot/1lít H2O

- Độ axit: pH của dịch đường = 5,5÷6,5

Trong thành phần hoá học của malt, quan trọng nhất là hàm lượng tinh bột.Hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein phải nằm trong giớihạn cho phép từ 9÷12% Nếu hàm lượng protein cao thì bia dễ bị đục, khó bảo

quản, nếu thấp hơn thì bia sẽ kém bọt và có hương vị kém đậm đà [9, tr 32].

2.2.1.4 Bảo quản và nguồn nguyên liệu

Nước ta không trồng được đại mạch do đó phải nhập malt từ nước ngoài bằngđường thuỷ và đường bộ Nhà máy sử dụng malt nhập từ các nước ngoài chủ yếu làcủa Anh Malt sau khi về nhà máy được kiểm tra chất lượng sau đó được bảo quảntrong xilo chứa, thời gian dự trữ khoảng một tháng Trong quá trình bảo quảnthường xuyên theo dõi nhiệt độ, độ ẩm để xử lý kịp thời

2.2.2 Hoa houblon

2.2.2.1 Giới thiệu hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bia và hiện nay chưa một loại nguyên liệu nào có thể thay thế được Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độbền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Thành phần hóa học của hoagồm nhiều chất khác nhau, những chất có giá trị cho bia là nhựa houblon, các chấttanin và tinh dầu

Cây houblon là một loại cây leo,thuộc họ gai dầu.Chúng chỉ phát triển ở cácnước ôn đới.Nước ta là nước nhiệt đới nên không thể trồng được nguồn nguyên liệuquí giá này.Cho nên để sản xuất bia,các công ty đã nhập cao hoa houblon từ nướcngoài về.Cho đến nay,người ta vẫn chưa tìm được nguồn nguyên liệu nào thay thếđược hoa houblon trong sản xuất bia.

Cấu tạo búp hoa houblon: có độ ẩm 75%, màu vàng xanh, chỉ dùng hoa cáitrong sản xuất bia, búp hoa có chiều dài từ 3 – 5cm, cánh từ 40 – 100 (TB 60),cuống hoa, trục hoa, nhị hoa, hạt lupulin

Hình 2.3 Hoa houblon

Yêu cầu chất lượng của hoa houblon

- Màu sắc: Hoa có màu xanh hơi ngà, cánh hoa phải có màu sáng ngà,không có màu nâu hoặc màu sẫm đen

- Mùi vị: có vị đắng, mùi thơm đặc trưng

- Tạp chất: hàm lượng tạp chất < 17,5%, không lẫn nhiều lá và cuống hoa(có thể chấp nhận lá và cuỗng gẫy còn khoảng 3%)

- Hàm lượng ẩm: dùng tay nghiền hoa, hoa không được dính vào nhauhoặc mất lá, không bị ướt, không bị gãy

- Hình dáng hoa: các búp hoa phải to đều, các cánh hoa xếp khít lênnhau

- Các hạt lupulin (nhụy hoa): hoa có càng nhiều lupulin càng tốt, lupulin

có màu vàng chanh tới vàng bóng, dính

2.2.2.2 Vai trò hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ hai (sau đại mạch) của công nghệsản xuất bia Nó làm cho bia có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu, làm tăngkhả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo, tính kháng khuẩn và ổn định thành phầnsinh học của sản phẩm Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblonvẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản

Thành phần chất đắng của hoa houblon bao gồm các axit đắng và nhựa đắng

 Axit đắng :

- α- axit đắng : Đây là cấu tử chất đắng quan trọng nhất và bao gồm sáuhợp chất là humulon, cohumulon, adhumulon, prehumulon,posthumulon và 4-

deoxyhumulon

- β-axit đắng : Nhóm này bao gồm bốn hợp chất là lupulon, colupulon,adlupulon và prelupulon So với humulon thì lupulon ít đắng hơnnhưng lại có tính kháng khuẩn cao hơn

 Nhựa đắng : Bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm

- Nhựa mềm là polyme của các axit đắng và chưa xác định được thành phầnhóa học Khả năng hòa tan vào dịch đường cao hơn β-axit đắng nên chúngtạo lực đắng lơn, đây là hợp phần có giá trị của chất đắng

- Nhựa cứng cũng là polymer của các axit đắng nhưng ở mức đó cao hơn sovới nhựa mềm, được hình thành trong quá trình sấy và bảo quản, hầu nhưkhông tan trong nước và dịch đường Đây là hợp phần không có giá trị trongsản xuất bia

 Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hòa tan vào dịchnước malt và liên kết với protein của malt Tanin houblon dễ bị oxi hóa nên nó bảo

vệ nhựa hoa houblon, đặc biệt là α-axit đắng khỏi bị oxy hóa Mặt khác tanin thamgia vào việc hoàn thiện vị cho bia và có ảnh hưởng đến quá trình nấu bia

Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydrat cacbon và nhiềuhợp chất chứa oxy dạng tecpen Tinh dầu hoa houblon không hoà tan trong nướcnhưng dễ bay theo hơi nước Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu

bị bay hơi, chỉ tồn tại khoảng 2% để tạo hương thơm cho bia Trong quá trình bảoquản, tinh dầu sẽ dần mất đi do bay hơi và bị oxy hoá Do đó không dùng hoa cũ đểsản xuất bia vì các sản phẩm chuyển hóa của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảmchất lượng bia [8,tr 67]

2.2.2.4 Chế phẩm hoa Houblon

Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa houblon dưới nhiều dạng khác nhau:Hoa cánh, hoa viên và cao hoa Các nhà máy đã sử dụng hoa viên và hoa cao để sảnxuất bia vì nó dễ bảo quản, chất lượng tốt Không nên sử dụng 100% cao hoa để nấubia vì nó sẽ làm cho mùi, vị của bia giảm sút

Hoa cánh (hoa nguyên cánh)

Sấy nhẹ ở 50oC (độ ẩm W ≤ 11%), sau đó ép thành bánh

Hoa có nhược điểm là dễ bị ôxy hóa, khó bảo quản, hiệu suất thấp ( do có khốilượng lớn nhưng lượng lupulin lại nhỏ) nên thường được sử dụng dạng hoa tươi(hoa này ở Việt Nam không có) Trong một số loại bia, vì muốn tăng vị đắng và mùithơm, nên hoa tươi được ngâm cùng bia trong quá trình tàng trữ

Hình 2.4 Hoa cánh houblon

 Hoa viên

Chiếm 1 ∕ 3 thị trường và có nhiều dạng:

- Hoa viên loại 90:

+ Từ 100kg hoa thu được 90kg sản phẩm

+ Houblon → sấy khô (<50oC, W 7 – 9%) → Nghiền (bột 1 – 5mm) → ép thành

viên (thực hiện ở điều kiện chân không hay khí trơ)

- Hoa viên loại 45 (nồng độ cao):

+ Từ 100kg hoa thu được 45kg sản phẩm có chứa lượng α – acid lớn

+ Houblon → Tách hạt lupulin ở nhiệt độ rất thấp (-20oC) → thêm cánh hoa →nghiền và rây → ép và đóng gói

- Hoa viên đã được đồng phân hóa (isomeric)

Chỉ tiêu chế phẩm hoa viên

- Hoa viên đắng loại viên 45:

Chỉ tiêu cảm quan: màu xanh lá mạ hơi vàng, mùi thơmđặc trưng, vị đắng dịu, hình viên đùn không vỡ vụn

Chỉ tiêu hóa học: Hàm lượng acid đắng 8%.

- Hoa viên thơm loại viên 45:

Chỉ tiêu cảm quan: màu xanh là mạ hơi vàng, mùi thơm đặc trưng, vị đắng dịu,hình viên đùn không vỡ vụn

Chỉ tiêu hóa học: hàm lượng acid đắng 6%

Hình 2.5 Hoa viên houblon

Cao hoa

Cao hoa “hữu cơ” là dung môi hữu cơ (hexan, matanol, metylen clorua,tricloetylen, etanol) để trích ly các nhựa đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon,sau đó làm bay hơi dung môi

Cao hoa chiết bằng CO2: Chứa 95 – 99% α – acid đắng, nhiều tinh dầu thơmhơn các loại cao hoa khác

Các chế phẩm cao hoa là Kettle Extract

Cô đặc → sản phẩm với hàm lượng α – acid từ 30 – 50% (có thể cao hơn)

Chỉ tiêu chế phẩm cao hoa

- Chỉ tiêu cảm quan: dạng keo màu vàng hổ phách, mùi thơm đặc biệt,

dễ bay hơi, dễ nhận mùi, vị đắng rõ rệt

- Chỉ tiêu hóa học: Hàm lượng α – acid đắng 30%, tan hết và có thể tạotủa

lắng nhanh khi đun sôi với nước hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu

2.2.2.5 Bảo quản hoa

Để bảo quản tốt cần giữ hoa trong các điều kiện sau:

- Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 00C) nhằm kĩm hãm các quá trình hóahọc và sự phát triển của vi sinh vật

- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa

2.2.3.2 Thành phần

Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion Nhóm cationchiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+,H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+ Nhóm anion chủ yếulà: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43- Các muối của Ca2+, Mg2+ lànguyên nhân gây độ cứng của nước [5, tr 41]

2.2.3.3 Yêu cầu về chất lượng

Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia:

 Trong suốt, không màu, không mùi và không chứa vi sinh vật gây bệnh

 Nước nấu bia cần có độ cứng trung bình 5÷6 mg đương lượng/lít;pH=6,8÷7,3; độ oxy hóa không vượt quá 1-2 mg/lít; hàm lượng cặn khô không vượtquá 600 mg/lít; chỉ số coli không lớn hơn 3; chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300 ml.Nước không được có mặt xianit, thuỷ ngân, bari, crom, amoniac, sulfuahydro, nitrit

 Hàm lượng tối đa của các kim loại:

Về khả năng thay thế malt đại mạch thì gạo là loại cốc được dùng nhiều hơn cả, màchất lượng bia không thua kém so với sử dụng toàn bộ malt đại mạch.

Hình 2.6 Gạo

2.2.4.2 Thành phần hoá học

Trong thành phần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm 75 %, protein 8%, chất béo 1 – 1,5%, xenluloza 0,5 – 0,8%, chất khoáng 1 – 1,2% Trong quá trình nấu tathu được nhiều chất hoà tan Gạo có chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa phải, chấtbéo và xenlulo ở giới hạn thấp Do đó gạo là nguyên liệu thay thế khá lý tưởng [5, tr25]

2.2.4.3 Yêu cầu về chất lượng của gạo

Yêu cầu về gạo sử dụng trong sản xuất bia phải sạch, không tạp chất, khôngmối mọt và lượng amylopectin thấp

Độ ẩm phải nhỏ hơn 13%, hiêu suất hòa tan đạt 80-85%, hàm lượng chất béochỉ khoảng từ 0,5-0,7% [7,tr 76]

2.2.4.4 Bảo quản và nguồn nguyên liệu :

Nước ta là một nước nông nghiệp nên gạo có thể thu mua ở trong nước Gạođược bảo quản trong các xilo chứa, thời gian bảo quản là một tháng

2.2.5 Nấm men

Nấm men là loại vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường dinhdưỡng có chứa đường, nito, photpho và các chất hữu cơ, vô cơ khác Chúng có thểsống trong điều kiện hiếu khí và yếm khí

Hình 2.7.Tế bào nấm men

Tế bào nấm men chứa đến 80% là nước và có nhiều yếu tố khác như C, O, N,

H, P…Nấm men có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau Nấm men có hai loạichính là lên men chìm và nấm men lên men nổi

- Sacaromyces cerevisiae(giống nấm men nổi).

- Sacaromyces carlsbergenis(giống nấm men chìm).

Trong quá trình sản xuất bia thì toàn bộ hoạt động của tế bào được kiểm soátbởi một số nhân tố sau:

- Các chủng nấm men sử dụng và tình trạng của chúng tại thời điểmtiếp giống và trong suốt quá trình lên men

- Nồng độ và loại nitơ có thể tiêu hóa được

- Nồng độ của các ion như: Na+, Ca2+ , Mg2+ , Zn2+…

- Nhiệt độ lên men

- Tỉ lệ tiếp giống

- Khả năng chống chịu của nấm men đối với điều kiện khắc nghiệt củamôi trường

- Nồng độ dịch đường

- Hàm lượng oxi tại thời điểm tiếp giống

- Thành phần của các loại đường trong dịch đường

- Khả năng kết lắng của nấm men

Yêu cầu đối với nấm men bia:

- Sinh trưởng và phát triển tốt trong môi trường lên men bia

- Lên men nhanh nhiều loại đường

- Kết tụ đúng thời điểm

- Ổn định các đặc tính sinh lí ,sinh hóa trong thời gian dài

- Có khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi,không nhiễm tạp,dễbảo quản

- Cho bia chất lượng tốt,ít sản phẩm phụ không mong muốn

chịu nhiệt độ cao, được sản xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenfomis Termamyl

là một endo-amylaza, có tác dụng thủy phân liên kết α-1,4 glucozit

2.3.1.2 Chế phẩm enzyme Utraflo

Chế phẩm enzyme này có bản chất là β-amylaza và gluco-amylaza, dùng để bổsung vào nồi malt để hỗ trợ cho quá trình thuỷ phân gluxit tạo ra sản phẩm làglucoza, maltoza và dextrin

2.3.1.3 Chất hỗ trợ kỹ thuật khác

- Axit lactic điều chỉnh pH cho khối cháo

- CaSO4, CaCl2, ZnCl2: cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men hoạt động

- Chất màu caramen: dùng để điều chỉnh màu dịch đường

2.3.2.2 Axit và muối: Axit dùng là axit lactic, CaCl2, CaSO4

2.3.2.3 Chất trợ lọc: Sử dụng diatomit để làm chất trợ lọc cho thiết bị lọc bia.

2.4 Các quá trình sinh hóa

Trong quá trình sản xuất bia có rất nhiều quá trình sinh hóa xảy ra, chủ yếutrong công đoạn nấu, houblon hóa, lắng trong làm lạnh và công đoạn lên men

2.4.1 Các quá trình xảy ra khi nấu

Bao gồm quá trình enzyme và phi enzyme

2.4.1.1 Quá trình enzyme:

Dưới tác dụng của các hệ enzyme

- Hệ enzyme amylaza làm tinh bột sẽ chuyển thành các loại đường vàdextrin

- Hệ enzyme proteaza làm protein thuỷ phân thành axit amin và polipeptit

- Dưới tác động của enzyme phitaza, phitin bị thuỷ phân và giải phóng

- Dưới tác động của hệ enzyme xitaza thuỷ phân hemixenluloza và các chấtkhác để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza và các dextrin

2.4.1.2 Quá trình phi enzyme

- Sự kết lắng và biến tính protein: dưới tác động của nhiệt độ cao một phầnprotein bị biến tính và đông tụ

- Xảy ra phản ứng tạo thành melanoid

- Hòa tan các thành phần của malt vào dịch

- Phản ứng giữa muối của nước và photphat có trong khối cháo

2.4.2 Các quá trình xảy ra khi houblon hóa

- Sự hòa tan của các chất của hoa houblon vào dịch đường : Sự hòa tan cácchất đắng làm cho dịch đường từ vị ngọt thành vị đắng của hoa houblon Tinh dầucủa hoa houblon phần lớn bị bay hơi, còn lại một ít góp phần làm cho bia thơm

- Sự keo tụ và kết tủa protein: Trong quá trình houblon hóa các protein đơngiản sẽ bị biến tính và đông tụ Ngoài ra quá trình đó còn tạo ra các liên kết protein-tanin Quá trình keo tụ phụ thuộc pH, nồng độ dịch đường, thời gian và cường độđun sôi, sự có mặt của các tanin pH tối thích để keo tụ protein là 5,2

- Các phản ứng melanoidin và caramen hóa: Khi đun sôi dịch đường ở nhiệt

độ cao trong thời gian dài sẽ xảy ra các phản ứng Mailard và Caramen Lúc đó trongdịch đường tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau và góp phần ổn định thành phần củadịch đường, định hình sản phẩm sau này

- Sự tăng độ màu và nồng độ của dịch đường : Màu sắc của dịch đường chủyếu là do nguyên liệu (malt) quyết định Tuy nhiên trong quá trình nấu và houblonhóa đã làm tăng thêm độ màu của dịch đường do các sản phẩm của phản ứngmelanodin, caramen và chất màu của hoa tạo nên

2.4.3 Các quá trình xảy ra khi lên men

Các quá trình xảy ra trong quá trình lên men vô cùng quan trọng trong việc tạo

ra các sản phẩm có ảnh hưởng rất lớn đến bia thành phẩm

2.4.3.1 Các quá trình xảy ra trong lên men chính

 Quá trình sinh lý: Sự sinh sản và phát triển của tế bào nấm men Nấm men

sinh trưởng mạnh nhất trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính

 Quá trình sinh hóa: Quá trình sinh hoá cơ bản là sự chuyển các đường lên

men thành rượu và CO2, phần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein vàcác chất khoáng Ngoài ra còn tạo các sản phẩm phụ: như glyxerin, axít hữu cơ,rượu bậc cao, este, aldehit

 Quá trình hóa lí: là những biến đổi hoá lý sau

- Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm

- Sự thay đổi thế oxy hoá khử: thế oxy hoá khử giảm dần

- Sự hoà tan CO2 và tạo bọt: lượng CO2 sinh ra 1 phần hoà tan vào bia, cònphần lớn là thải ra ngoài dưới dạng bong bóng khí, các bong bóng này nổi lên bềmặt, dính lại với nhau và tạo thành bọt khí

- Sự kết màng của các tế bào nấm men: xảy ra vào cuối thời kỳ lên men chính,khi nấm men kết tụ kéo theo các chất lơ lửng trong bia làm bia trong hơn Do đóvào cuối thời kì lên men chính cần hạ nhiệt độ bia non xuống để nấm men kết lắng

tốt hơn [8,tr 82].

2.4.3.2 Các quá trình xảy ra trong lên men phụ và tàng trữ :

- Sự hoà tan và liên kết của CO2 trong bia: trong bia non chứa khoảng 0,2%

CO2 mà yêu cầu hàm lượng CO2 trong thành phẩm không nhỏ hơn 0,3% do đó phải

bổ sung thêm CO2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đường còn lại trong bia lànguồn bổ sung CO2 cho bia thành phẩm CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằng độngnhư sau: CO2 liên kết  CO2 hoà tan  CO2 dạng khí

- Sự làm trong bia: Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chínhnên xảy ra quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử trong bia non

- `Quá trình ôxy hoá khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: quá trình tàngtrữ còn xảy ra các phản ứng giữa các chất có trong bia làm tăng thêm hàm lượngeste, rượu bậc cao, và giảm đi hàm lượng diaxetyl có trong bia Sau khi tàng trữ vịcủa bia trở nên mềm và dịu hơn

2.5 Giá trị dinh dưỡng của bia

Bia là một loại nước giải khát rất đặc biệt.Đặc biệt ở chỗ,nó vừa là loại nướcgiải khát phổ biến nhất trong các loại nước giải khát có từ hàng ngàn năm trướccông nguyên,không có một quốc gia nào trên thế giới không sản xuất hoặc khôngtiêu thụ bia.Sở dĩ bia có sức lan tỏa mạnh như vậy vì có những ưu điểm rất quantrong khác hắn với những dạng nước giải khát như sau:

Thứ nhất,bia như một loại nước giải khát.Tác dụng giải khát và làm mát củabia phần lớn nhờ lượng khí CO2 có trong bia.Tác dụng làm mát cơ thể lại phụ thuộcvào số lượng khí CO2 ở dạng liên kết chứ không phải ở dạng tự do(CO2 tồn tại trongbia ở cả hai dạng này).Khi CO2 liên kết chuyển sang dạng tự do cần phải cung cấpnăng lượng và như vậy,một phần năng lượng của cơ thể được sử dụng cho sựchuyển hóa này.Điều này xảy ra rất nhanh,do đó ta cảm thấy mát khi uống bia.Thứ hai,bia cung cấp năng lượng.Một lít bia cho ta 500-600kl.Năng lượng này

là do C2H5OH và một số thành phần dinh dưỡng trong bia cung cấp

Thứ ba,ngoài tác dụng làm mát cơ thể đã trình bày ở trên,CO2 còn có tác dụngnhư một chất làm tăng khả năng tiêu hóa của cơ thể.Mặt khác khi uống bia sẽ làmtăng khả năng bài tiết nước tiểu,giúp quá trình thải độc cơ thể nhanh hơn

Tuy nhiên,vì lượng bia chứa C2H5OH nên việc lạm dụng bia quá nhiều sẽ đemlại nhiều hậu quả không tốt.Đặc biệt nguy hiểm khi ta uống những loại bia khôngđảm bảo chất lượng

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1 Chọn phương pháp công nghệ

3.1.1 Nguyên liệu

Với những phân tích nguyên liệu như trên ta thấy rõ ràng đối với Việt Nam một nước hoàn toàn không trồng được malt đại mạch thì việc thay thế nguyên liệu

-có sẵn là gạo, vẫn đảm bảo đầy đủ các yêu cầu của thành phẩm đồng thời còn làm

đa dạng nhiều loại bia với giá thu mua thấp Vì vậy nguyên liệu thay thế với tỷ lệ30% là hoàn toàn chấp nhận được Tùy theo hoạt lực enzyme trong malt mạnh hayyếu mà ta sẽ quyết định bổ sung chế phẩm enzyme thêm

3.1.2 Chọn phương pháp nghiền

Nghiền có nhiều phương pháp: nghiền khô, nghiền ướt và nghiền ẩm Nghiềnướt, nghiền ẩm nhằm giữ nguyên vỏ malt nên giúp rút ngắn thời gian lọc, nhưng haiphương pháp này tốn năng lượng, thao tác phức tạp, nguyên liệu nghiền xong phảinấu ngay

Phương pháp nghiền khô có nhiều ưu điểm là đơn giản, dể thực hiện, tiếtkiệm được năng lượng, nguyên liệu nghiền có thể để lâu được, dễ vệ sinh nên nhàmáy sử dụng phương pháp này

3.1.4 Chọn phương pháp nạp hoa houblon

Nhà máy sử dụng 70% cao hoa và 30% hoa viên Tỷ lệ hoa dùng là 3g/l Chohoa vào nồi theo phương án:

- 70 % cao hoa cho vào lúc dịch đường bắt đầu sôi

- 30 % cao hoa còn lại cho vào khi sôi được 30 phút

- Hoa viên cho vào trước khi kết thúc quá trình đun sôi 10 phút.nhằm tạohương và kết lắng protein

3.1.5 Phương pháp lên men

Chọn phương pháp lên men hiện đại: Toàn bộ quá trình lên men được tiếnhành trong cùng một thiết bị ,có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ Nhiệt độ lên menchính khoảng 10-160C, thời gian lên men chính 6-8 ngày Nhiệt độ lên men phụ 0-

20C, thời gian lên men phụ 2-4 ngày và phụ thuộc vào nhiều yếu tố

Ưu điểm : Giảm thời gian lên men và số lượng thiết bị, không bị hao hụt khichuyển từ lên men chính sang lên men phụ, dễ dàng tự động hóa

Nhược điểm: Thiết bị chế đòi hỏi phải có kĩ thuật cao, chế độ vận hànhnghiêm ngặt, có thể tạo thành sản phẩm phụ ảnh hưởng tới chất lượng của bia

3.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất bia

Lon Chiết lon

Thanh trùng Chiết chai

Bia

chai

Bia lon Tráng lon

Hội cháo

Enzyme Nước, hơi

Làm sạch Nghiền gạo

Làm lạnh nhanh Lên men chính

Chất tải lạnh

Men giống Nuôi cấy

Houblon hoá

Chế phấm hoa houblon Hơi

lactic

Làm sạch

Nước,hơi

Malt

4 3

Để tách các tạp chất có kích thước nhỏ, nhẹ cùng với bụi bay lơ lửng lên trênthì sàn rung của gạo và malt có gắn thêm quạt hút để dẫn bụi ra ngoài

3.3.2 Nghiền malt

3.3.2.1 Mục đích

Mục đích của quá trình nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng

bề mặt tiếp xúc với nước làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chấtcủa nội nhũ nhanh hơn, tạo điều kiện cho sự biến đổi lý hóa, sinh hóa trong quátrình đường hóa, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khácnhanh và triệt để hơn nhằm thu được chất hòa tan lớn hơn

Yêu cầu nguyên liệu sau nghiền :

 Malt : Nội nhũ phải mịn nhưng vỏ trấu chỉ giập để dễ dàng khi lọc Chế độnghiền malt ảnh hưởng đến vị của bia, nếu nghiền quá nhỏ thì bia có vị chát khóchịu do chất chát trong vỏ trấu hòa tan, hơn nữa cũng ảnh hưởng đến quá trình lọcdịch đường vì vỏ hạt đã bị nghiền nhỏ

Thành phần cấu tạo chủ yếu của hạt malt là vỏ và nội nhũ Vỏ được cấu tạo từxenluloza, lignin, các hợp chất polyphenol, một lượng nhỏ pentozan, các chất màu

và chất đắng Xenluloza và lignin không hòa tan trong nước, không bị thay đổi cấutrúc dưới tác dụng của hệ enzym trong malt nên chúng không bị hòa tan trong dịchđường Chỉ có một phần pentozan bị thủy phân thành đường đơn giản và hòa tan.Các chất màu, chất đắng trong vỏ trấu nếu bị hòa tan trong dung dịch sẽ làm cho biathành phẩm có mùi vị lạ Lớp vỏ trấu cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trìnhlọc dịch đường, lớp vỏ này tạo thành một lớp màng lọc tự nhiên Nhờ lớp vỏ trấunày nên lớp màng lọc có một độ xốp tạo thành các đường cho dịch đường đi quacòn các cặn thì bị giữ lại Như vậy trong quá trình nghiền malt thì việc bảo toànnguyên vẹn vỏ trấu có ý nghĩa quan trọng Vì vậy ta phải nghiền sao cho càng bảotoàn nguyên vẹn vỏ bao nhiêu càng tốt bấy nhiêu, nhưng bột cần phải nghiền nhỏ đểlàm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết Nếu vỏ nghiền càng nhỏ thì lượng chất đắng

và chất chát càng dễ hòa tan vào dịch đường, mặt khác nếu vỏ trấu nhỏ thì khó lọc.Phần nội nhũ cung cấp chủ yếu chất hòa tan cho dịch đường Nếu phần nộinhũ được nghiền nhỏ thì sẽ tăng diện tích tiếp xúc với enzym, tạo điều kiện choenzym thủy phân hoạt động nhanh, rút ngắn thời gian thủy phân Tuy nhiên, nếunghiền quá mịn thì khi lọc phần cháo trong màng lọc sẽ nén rất chặt, cản trở quátrình lọc và khi rửa bã malt sẽ không thể chiết rút hết thành phần dinh dưỡng

Bột malt sau khi nghiền phải đạt được các yêu cầu sau:

Nhà máy sử dụng máy nghiền malt là máy nghiền với 2 cặp trục, 1 sàng

Cấu tạo của máy nghiền trục: có 2 cặp trục phân bố trên và dưới, ở giữa làsàng rung phân loại

b Tiến hành

Malt cần nghiền được đổ vào máy qua phễu nạp liệu, sau khi được nghiền quacặp rulô thứ nhất, bột nghiền được đổ xuống sàng Lọt qua lỗ sàng là bột và tấm bé.Hai pha này được thu gom vào thùng chứa tạm, còn vỏ và tấm lớn nằm lại trên sàngđược đổ vào cặp rulô thứ hai để nghiền lại một lần nữa Rulô nghiền được sắp xếptheo từng cặp Hai rulô trong một cặp chuyển động ngược chiều nhau và chúngquay với tốc độ góc khác nhau để tạo lực xé Mức độ nghiền malt được xác địnhbằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hai rulô Khoảng cách này thông thường làkhoảng 0,2 - 2,5 mm Có phễu nạp liệu để đổ nguyên liệu vào Trong phễu nạp liệu

có một tấm chắn để điều chỉnh lượng nguyên liệu vào máy Các trục quay được nhờmột động cơ Máy nghiền phải sử dụng rulô nhẵn vì sau này dùng thùng lọc đáybằng để lọc bã

Hình 3.4 Thiết bị nghiền búa

Hình 3.3 Quy trình nghiền malt

3.3.3 Nghiền gạo

3.3.3.1 Mục đích

Nhằm đưa nguyên liệu ở dạng hạt về dạng bột để dễ dàng thấm nước, tạo điềukiện thuận lợi cho các công đoạn chế biến sau này Gạo là nguyên liệu mà tinh bộtcủa chúng chưa được hồ hóa, chưa được tác động bởi enzym nên cấu trúc tinh bộtcủa chúng rất cứng Ở trạng thái đó chúng khó bị thủy phân Đối với nguyên liệugạo ta nghiền sao cho gạo càng nhỏ càng tốt

Gạo sau khi nghiền phải đạt được các yêu cầu sau:

+ Khối lượng pha tấm bé và bột chiếm ưu thế;

+ Bột mịn > 45%;

+ Tấm nhỏ > 35% và tấm to < 20%

Malt Gầu tải thứ nhất Máy nghiền malt

Bột maltGầu tải thứ hai

Vít tải phân phối

3.3.3.2 Phương pháp tiến hành

a Thiết bị:

Nhà máy sử dụng máy nghiền gạo là máy nghiền búa

1 Phễu chứa nguyên liệu

2 Trục phân phối nguyên liệu

Vít tải phân phối

3.3.4.2 Phương pháp tiến hành

a Thiết bị

Ta cần 2 thiết bị nấu, 1 dùng để nấu malt (thiết bị đường hóa) và 1 dùng nấubột gạo (thiết bị hồ hóa) Về cấu tạo thiết bị hồ hóa và đường hóa giống nhau,nhưng thiết bị hồ hóa nhỏ hơn bởi vì lượng dịch hồ cần hồ hóa hay đun sôi ít hơntổng dịch hèm Một điều cần lưu ý là kích cỡ của cánh khuấy phải phù hợp vớiđường kính của thiết bị Hệ thống cấp nhiệt cho thiết bị rất quan trọng Hệ thốngcấp nhiệt theo kiểu truyền thống 2 đáy không còn đảm bảo được sử dụng lâu dài.Ngày nay truyền nhiệt được thực hiện qua các ống hình bán nguyệt ở đáy hay ởthân thiết bị, khả năng truyền nhiệt tăng lên gần 20%

Thay vì dùng ống đồng có khả năng dẫn nhiệt cao để chế tạo thiết bị nấu,người ta sử dụng thép rẻ hơn Thép đen có tính chất truyền nhiệt tốt nên được dùnglàm những phần cần truyền nhiệt và phần trên thì phủ một lớp thép crom – niken có

hệ số ruyền nhiệt khá thấp ở phía trên

Hơi nước có áp suất từ 2 – 3 bar được đưa vào vùng truyền nhiệt với vận tốc 30-50m/s và ngưng tụ sau khi truyền nhiệt qua thiết bị Do các ống bán nguyệt cócấu trúc rắn chắc cho nên sẽ không có nguy cơ bị cong bẹp khi xả hơi

Hình 3.6 Thiết bị nấu

Nước ngưng tụ xả ra qua van xả nước ngưng, do vậy mà áp suất được giữnguyên trong ống truyền nhiệt khi nước ngựng tụ được tháo ở áp suất thường.

b Tiến hành

Tiến hành phối trộn nguyên liệu sau khi nghiền với nước nhờ bộ phối trộn, sau

đó đưa lên nồi nấu Hỗn hợp bột gạo + nước đưa vào nồi nấu gạo Hỗn hợp malt +nước được đưa vào nồi nấu malt Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và nước:

15 phút để tinh bột gạo được hồ hóa Sau đó, nâng nhiệt khối cháo lên đến nhiệt độsôi trong 25 phút và giữ sôi 25 phút Trong suốt quá trình nấu phải khuấy trộn liêntục để tránh cháy đáy nồi, tốc độ khuấy khoảng 30-40 vòng/ phút

Hội cháo

Sau khi nồi gạo được hồ hóa và nồi malt được đạm hóa Tình toán thời gian 2nồi vừa kết thúc quá trình cùng lúc Tiến hành bơm cháo từ nồi gạo từ từ qua nồimalt, thời gian bơm khoảng 10 phút.Giữ nhiệt độ trong nồi hội cháo 670C trong 15phút Đây là nhiệt độ thích hợp cho enzyme β- amylase hoạt động Sau đó nâng

nhiệt lên 750C mất hết 10 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút, đây là khoảngthời gian hoạt động của enzyme α- amylase Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 780C mất hết

ra bia Pha rắn bao gồm: vỏ trấu, cám, tinh bột chưa thuỷ phân, những hạt li ti kháckhông cần thiết cho tiến trình công nghệ cần loại bỏ.Vậy quá trình lọc bã malt làtách pha rắn khỏi hỗn hợp để thu nhận dịch đường có thành phần chưa ổn định để đitiếp các bước của tiến trình công nghệ

3.3.5.2 Phương pháp tiến hành

a Thiết bị:

Quá trình lọc được thực hiện trong thiết bị lọc khung bản

b Tiến hành:

Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn:

Hình 3.7 Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu