Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 150 triệu lít bianăm ( full bản vẽ )

Bia là một loại nước giải khát phổ biến, là một loại nước uống có độ rượu nhẹ, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu của hoa houblon. Nếu sử dụng đúng mức, bia sẽ giúp cho con người thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể. Bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, hoa houblon. Ngoài ra, để làm tăng hiệu quả kinh tế và làm phong phú thêm hương vị, các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác để thay thế một phần malt đại mạch như: gạo, ngô, lúa mì để sản xuất bia. Ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đang phát triển không ngừng và tạo sự cạnh tranh lớn trong xã hội. Hiện nay, có nhiều loại bia và mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu sắc, độ rượu khác nhau vì quá trình sản xuất bia là phức tạp và dao động một cách đáng kể giữa các nhà sản xuất, tuy nhiên trong suốt quá trình hình thành và phát triển, quy trình công nghệ sản xuất bia vẫn luôn giữ được các nét đặc trưng riêng của mình. Với nhu cầu của thị trường về loại nước giải khát này đang rất cao, cả thị trường trong nước và quốc tế. Vì vậy, nước ta cần sản xuất được một loại bia có chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, thúc đẩy cạnh tranh và hướng tới xuất khẩu. Việc xây dựng thêm các nhà máy bia trong thời gian này là rất hợp lí và cần thiết. Với mục đích trên, tôi được phân công đề tài: “ Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 150 triệu lít bianăm”.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 2

LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 2

1.1 Đặc điểm tự nhiên 2

1.2 Nguyên liệu 2

1.3 Nguồn cung cấp điện 3

1.4 Nguồn cung cấp hơi 3

1.5 Nguồn cung cấp nước 3

1.6 Thoát nước bẩn và vệ sinh môi trường 3

1.7 Hệ thống giao thông vận tải 4

1.8 Hợp tác hoá 4

1.9 Nguồn nhân lực 5

1.10 Thị trường tiêu thụ sản phẩm 5

1.11 Thiết bị 5

Chương 2 6

TỔNG QUAN 6

2.1 Giới thiệu sản phẩm 6

2.2 Nguyên liệu 6

2.2.1 Malt đại mạch 6

2.2.2 Hoa houblon 8

2.2.3 Nước 10

2.2.4 Ngô 11

2.2.4.1 Vai trò 11

2.3 Chất hỗ trợ kĩ thuật 12

2.3.1 Chế phẩm enzyme Termamyl 12

2.3.2 Nấm men bia 12

2.3.3 Các chất hỗ trợ kĩ thuật khác 13

2.4 Các quá trình sinh hoá quan trọng 13

2.4.1 Các quá trình xảy ra khi nấu 13

2.4.2 Các quá trình xảy ra khi lên men 15

Chương 3 16

LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 16

3.1 Chọn dây chuyền công nghệ 16

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 17

3.2.1 Nhập nguyên liệu 17

3.2.2 Làm sạch 17

3.2.3 Nghiền nguyên liệu 17

3.2.4 Nấu nguyên liệu 19

3.2.5 Lọc dịch đường và rửa bã 20

3.2.6 Houblon hóa 21

3.2.7 Tách bã hoa 22

3.2.8 Lắng trong và làm lạnh dịch đường 22

3.2.9 Lên men 24

3.2.10 Lọc trong bia 26

3.2.11 Ổn định bia sau khi lọc 26

3.2.12 Chiết rót và thanh trùng 26

3.2.12 Hoàn thiện sản phẩm 28

Chương 4 29

CÂN BẰNG VẬT CHẤT 29

4.1 Chọn các số liệu ban đầu 29

4.2 Tính cân bằng sản phẩm 29

4.2.1 Chọn số mẻ nấu trong một ngày 29

4.2.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy 30

4.2.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ban đầu 30

4.2.4 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày 36

4.2.5 Chi phí bao bì 39

CHƯƠNG 5 42

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 42

5.1 Công đoạn xử lý nguyên liệu 42

5.1.1 Tính xilô chứa nguyên liệu 42

5.1.2 Máy làm sạch nguyên liệu 44

5.1.3 Máy nghiền nguyên liệu 44

5.1.4 Tính bunke 45

5.1.5 Cân nguyên liệu 47

5.1.6 Tính cơ cấu vận chuyển 47

5.2 Công đoạn chuẩn bị dịch đường 51

5.2.2 Thiết bị lọc khung bản 55

5.2.3 Thiết bị lắng whirlpool 56

5.2.4 Thiết bị làm lạnh 57

5.2.5 Thiết bị tách bã hoa 58

5.2.6 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu 59

5.3 Công đoạn lên men 61

5.3.1 Thiết bị lên men 61

5.3.2 Thiết bị nuôi cấy nấm men 63

5.3.3 Thiết bị lọc bia 65

5.3.4 Tính lượng diatomit và thùng phối trộn chất trợ lọc 66

5.3.5 Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc 66

5.3.6 Thiết bị xử lý sữa men 66

5.3.7 Tính và chọn bơm 67

5.4 Công đoạn hoàn thiện 69

5.4.1 Máy rửa chai 69

5.4.2 Chiết rót và đóng nắp 69

5.4.4 Máy rửa lon 71

5.4.5 Máy chiết lon và ghép mí 71

5.4.5 Máy thanh trùng 71

5.4.6 Máy dán nhãn 72

5.4.7 Băng tải chai, két: 72

5.4.8 Bia lon sau thanh trùng 72

CHƯƠNG 6 76

TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 76

6.1 Tính tổ chức 76

6.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 76

6.1.2 Chế độ làm việc của nhà máy 77

6.1.3 Phân bố lao động trong nhà máy 77

6.2 Tính xây dựng 79

6.2.1 Kích thước các công trình 79

6.2.2 Tính khu đất xây dựng nhà máy 83

Chương 7 85

TÍNH HƠI – NƯỚC 85

7.1 Tính hơi 85

7.1.1 Các công thức sử dụng để tính toán 85

7.1.2 Tính nhiệt cho các nồi trong phân xưởng nấu 87

7.1.3 Tính chi phí hơi cho các nồi 90

7.1.4 Tính và chọn lò hơi 91

7.2 Tính nước 92

7.2.1 Nước dùng cho phân xưởng nấu 92

7.2.2 Nước dùng cho lò hơi 92

7.2.3 Nước dùng cho phân xưởng lên men 92

7.2.4 Nước dùng cho chiết rót, rửa chai, thanh trùng 92

7.2.5 Nước dùng cho hệ thống lạnh 93

7.2.6 Nước dùng cho sinh hoạt 93

7.3 Tính nhiên liệu 93

7.3.1 Dầu FO 93

7.3.2 Xăng 94

7.3.3 Dầu DO 94

7.3.4 Dầu nhờn 94

CHƯƠNG 8 95

KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ÐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 95

8.1 Kiểm tra nguyên liệu 95

8.1.1 Kiểm tra chất lượng của malt 95

8.1.2 Kiểm tra chất lượng của hoa houblon 95

8.1.3 Kiểm tra chất lượng của ngô 95

8.1.4 Kiểm tra men giống 95

8.1.5 Kiểm tra nước dùng nấu bia 96

8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất 96

8.2.1 Kiểm tra công đoạn nấu 96

8.2.2 Kiểm tra công đoạn lên men 97

8.2.3 Kiểm tra công đoạn thành phẩm 98

8.3 Kiểm tra sản phẩm 98

8.3.1 Các chỉ tiêu cảm quan 98

8.3.2 Các chỉ tiêu hoá lý 98

8.3.3 Các chỉ tiêu hoá học 98

CHƯƠNG 9 100

VỆ SINH XÍ NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ÐỘNG 100

9.1 Vệ sinh công nghiệp 100

9.1.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân 100

9.1.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 100

9.1.3 Vệ sinh xí nghiệp 100

9.1.4 Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất 100

9.1.5 Xử lý nước thải 100

9.1.6 Xử lý nước dùng để sản xuất 101

9.2 An toàn lao động 101

9.2.1 Tai nạn xảy ra do các nguyên nhân sau 101

9.2.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 101 9.2.3 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 102 KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU

Bia là một loại nước giải khát phổ biến, là một loại nước uống có độ rượu nhẹ,

có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu của hoa houblon Nếu sử dụng đúng mức,bia sẽ giúp cho con người thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể Biađược sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, hoa houblon Ngoài ra, đểlàm tăng hiệu quả kinh tế và làm phong phú thêm hương vị, các nhà máy còn sửdụng thêm một số nguyên liệu khác để thay thế một phần malt đại mạch như: gạo,ngô, lúa mì để sản xuất bia

Ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sảnxuất bia nói riêng đang phát triển không ngừng và tạo sự cạnh tranh lớn trong xãhội Hiện nay, có nhiều loại bia và mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu sắc,

độ rượu khác nhau vì quá trình sản xuất bia là phức tạp và dao động một cách đáng

kể giữa các nhà sản xuất, tuy nhiên trong suốt quá trình hình thành và phát triển,quy trình công nghệ sản xuất bia vẫn luôn giữ được các nét đặc trưng riêng củamình

Với nhu cầu của thị trường về loại nước giải khát này đang rất cao, cả thịtrường trong nước và quốc tế Vì vậy, nước ta cần sản xuất được một loại bia cóchất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, thúc đẩy cạnh tranh và hướng tớixuất khẩu Việc xây dựng thêm các nhà máy bia trong thời gian này là rất hợp lí vàcần thiết

Với mục đích trên, tôi được phân công đề tài: “ Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 150 triệu lít bia/năm”

Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điều kiện khác, tôi quyết định xây dựng nhà máy bia tại công nghiệp Phú Bài, nằm tại phường Phú Bài, thị xã Hương thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế

Khu công nghiệp Phú Bài được xây dựng trên nền kết cấu địa chất ổn định, độcao sàn nền trung bình từ 6,01-34,37m, các mái dốc địa hình trong khu vực tùy vị trí

sẽ được gia cố bằng đá xây hoặc trồng cỏ để tránh sạt lỡ Tận dụng những đồi cao

để làm công viên vui chơi, cây xanh

Bởi vậy, khu công nghiệp Phú Bài là địa điểm lý tưởng để xây dựng các nhàmáy sản xuất công nghiệp, các công trình cao tầng [17]

Ngô là nguyên liệu sẵn có tại địa phương cũng như ở các tỉnh lân cận do vậyviệc thu mua rất đơn giản, dễ dàng Việc sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô manglại lợi ích kinh tế lớn trong việc thu mua nguyên liệu của địa phương, cũng như vận

1.3 Nguồn cung cấp điện

Điện dùng trong nhà máy với nhiều mục đích: cho các thiết bị hoạt động,chiếu sáng trong sản xuất và dùng trong sinh hoạt

Nguồn điện: Nguồn cung cấp điện được lấy từ trạm 110KV hiện có ở khucông nghiệp giai đoạn I, II, III Lắp đặt mới một trạm biến áp trung gian110/35/22KV-2x25MVA tại vị trí phía Đông Bắc khu công nghiệp Tuỳ theo côngsuất sử dụng mỗi nhà máy sẽ đặt các trạm 22KV/0,4

+ Mạng lưới: Mạng lưới cấp điện cho toàn khu công nghiệp được bốtrí theo hệ thống giao thông

+ Chiếu sáng công cộng: Chiếu sáng bằng hệ thống đèn cao áp gắntrên cột thép bát giác, lưới điện ngầm

Đồng thời nhà máy cũng cần lắp thêm một máy phát điện dự phòng để đảmbảo sản xuất liên tục khi có sự cố mất điện [16]

1.4 Nguồn cung cấp hơi

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhàmáy Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO [16]

1.5 Nguồn cung cấp nước

Nước được sử dụng trong nhà máy rất lớn, với nhiều mục đích khác nhau.Nguồn nước: Lấy từ hệ thống cấp nước cho khu vực thị xã Phú Bài và từ nhàmáy nước Nong Thượng

Mạng lưới: Thiết kế hệ thống ống cấp mạng vòng nhánh cụt để cấp cho từng

+ Nước thải từ khu vực nhà máy, khu điều hành dịch vụ, khu kỹ thuật đầumối được xử lý sơ bộ đến giới hạn tiêu chuẩn cho phép sau đó đổ vào mạng lưới thugom chung chảy về trạm xử lý nước thải ở phía Đông Bắc khu công nghiệp Nướcthải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn qui định được dẫn về sông Phú Bài Hệ thống cốngthoát ngầm, hoạt động theo nguyên tắc tự chảy có bổ sung một số trạm bơm chuyểntiếp.

- Xử lý chất thải rắn: Về lâu dài phải đầu tư xây dựng khu xử lý chất thải rắncông nghiệp cho các khu công nghiệp Trước mắt rác thải công nghiệp, có một phần

là rác thải sinh hoạt được thu gom hàng ngày và vận chuyển về khu xử lý rác tậptrung của huyện (khu xử lý rác phía Nam thành phố Huế)

- Các biện pháp bảo vệ môi trường:

+ Môi trường nước: Nước thải được làm sạch tập trung 2 lần trước khi xả ramôi trường tự nhiên

+ Môi trường không khí: Xử lý bụi, khí độc nhà máy bằng dây chuyền côngnghệ hiện đại các thiết bị khử bụi, khí độc hiện tại theo tiêu chuẩn TCVN5939-1995

và TCVN 5940-1995

+ Trồng cây xanh cách ly giữa các nhà máy khu công nghiệp và khu dân cư. [16]

1.7 Hệ thống giao thông vận tải

* Giao thông đối ngoại:

- Đường tránh phía Tây Huế có lộ giới 100m

* Giao thông đối nội:

- Đường trục chính (mặt cắt 1-1) có lộ giới 31,0m (6,5m + 7,5m + 3m +7,5m + 6,5m)

- Các tuyến còn lại (mặt cắt 2-2) có lộ giới 19,5m (4,5m + 10,5m + 4,5m)

Để đáp ứng kịp thời nhu cầu xuất sản phẩm và nhập nguyên liệu thì nhà máy

1.8 Hợp tác hoá

Trong sản xuất bia có một lượng lớn phế phẩm giàu chất dinh dưỡng như bãmalt, men bia Bã malt là nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất thức ăn gia súc, có

giá trị đối với nông nghiệp Men bia rất giàu chất dinh dưỡng, làm thức ăn cho giasúc Các sản phẩm cặn lắng, bã hoa còn là nguyên liệu làm phân bón tốt [16]

Bia thành phẩm của nhà máy sản xuất sẽ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của nhân

dân địa phương, tiêu thụ trong nước và hướng tới xuất khẩu ra nước ngoài [16]

1.11 Thiết bị

Nhà máy sử dụng phần lớn các thiết bị trong nước chế tạo nhằm giảm chi phí,ngoài ra có thể nhập một vài thiết bị từ nước ngoài để đảm bảo qui trình công nghệ Thiết bị phải đảm bảo phù hợp với quy trình công nghệ và được tự động hóatrong sản xuất, góp phần làm hiện đại hóa trong sản xuất [16]

Kết luận: từ những phân tích thực tế trên, việc xây dựng nhà máy bia tại khu

công nghiệp Phú Bài, thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế là hoàn toàn hợp lý Với năng suất 150 triệu lít/năm có thể đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Việc xây dựng nhà máy phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay.

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu sản phẩm

Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấpmột lượng calo khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzyme phong phú, kích thíchtiêu hóa cho cơ thể con người, đặc biệt là nhóm enzyme kích thích tiêu hóaamylaza Sản phẩm của nhà máy ở dạng đóng chai vừa dễ sử dụng vừa đảm bảo choviệc bảo quản được chất lượng của bia

Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon, vànước với quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có các tính chất cảm quanrất hấp dẫn đối với con người Hương thơm đặc trưng, vị đắng dễ chịu, lớp bọt trắngmịn, với hàm lượng CO2 khá cao (4-5g/l) giúp cơ thể con người giải khát một cáchtriệt để khi ta uống

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bia khác nhau Sự khác nhau chủ yếu

là do tỉ lệ khác nhau của nguyên liệu đem nấu Tỉ lệ nguyên liệu đem nấu bia khácnhau, tạo ra nhiều loại bia, rất phong phú Đồng thời giảm chi phí sản xuất khi sửdụng nguyên liệu phụ

Phương pháp sản xuất bia là phương pháp lên men hiện đại, với phương phápnày sẽ giảm bớt tổn thất, chi phí cho quá trình sản suất và thời gian lên men cũng

Hình 2.1: malt đại mạch

Các yêu cầu chất lượng của malt khi nhập:

 Màu hạt malt vàng sáng, óng mượt

 Mùi thơm đặc trưng, không được có mùi vị lạ, không được mốc vàkhông hôi khói

- Độ ẩm của malt không quá 6%

- Thời gian đường hoá: từ 10÷20 phút/70 oC

- 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 mgiod/1lít H2O

- Độ acid: pH của dịch đường là 5,5÷6,5

Bảng 2.1: Các thành phần chính của malt khô [1 - tr30

quản, nếu thấp hơn thì bia sẽ kém bọt và có hương vị kém đậm đà [3]

2.2.2 Hoa houblon

2.2.2.1 Vai trò của hoa houblon

Hình 2.2: Hoa houblon [19]

Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia bởi vì:

- Hoa houblon truyền mùi thơm và vị đắng cho bia vì trong hoa houblon cóchứa các nhựa đắng và tinh dầu

- Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt cho bia

- Tăng khả năng sát trùng cho bia vì vậy làm tăng độ bền cho bia.

Houblon là loại thực vật lâu niên đơn tính, thuộc họ gai mèo Nó gồm có hoacái và hoa đực nằm trên hai thân khác nhau Trong công nghệ sản xuất bia người tachỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì khi đã thụ phấn trong hoa sẽ tạo hạt làm giảmchất lượng của hoa

Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa houblon dưới nhiều dạng khác nhau:dạng hoa nguyên cánh, dạng hoa nghiền, hoa viên và cao hoa Trong nhà máy sửdụng hoa viên và cao hoa để sản xuất bia vì nó dễ bảo quản, chất lượng tốt Khôngnên sử dụng 100% cao hoa để nấu bia vì nó sẽ làm cho mùi, vị của bia giảm sút

2.2.2.2 Thành phần hoá học của hoa houblon

Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau, nhưng cácchất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa hoa houblon, các tanin và tinhdầu Ngoài ra trong hoa còn chứa một số các chất khác như: protein, mỡ, sáp, cáctạp chất phi protein

Bảng 2.2: Thành phần hoá học của hoa houblon 5 - tr52

2.2.2.3 Biện pháp bảo quản hoa

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

- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trongthùng kín hoặc trong môi trường khí trơ

- Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0 0C vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chếcác quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật Nhà máy bảo quản 5 ÷

100C

- Cách ẩm tốt

2.2.3 Nước

2.2.3.1 Vai trò trong công nghệ sản xuất bia

Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm hơn 90% Nước là một trongnhững nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia Nước có ảnh hưởng lớn đến tiếntrình công nghệ và chất lượng sản phẩm

2.2.3.2 Thành phần hóa học của nước

Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion:

- Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+,H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+

- Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO4Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước

3-2.2.3.3 Yêu cầu chất lượng

Nước nấu bia phải trong suốt, không màu, vị dễ chịu, không có mùi vị lạ vàkhông chứa các vi sinh vật gây bệnh

Độ cứng trung bình 5 - 6mg đương lượng/ lít, có pH= 6,8 - 7,3, độ oxy hóakhông vượt quá 1 - 2mg/ lít, hàm lượng cặn khô không vượt quá 600mg/ lít Hàmlượng các kim loại:

- Sắt không quá 0,3 mg/ l - Đồng không quá 3 mg/ l

- Mangan không quá 0,05 mg/ l - Kẽm không quá 5 mg/ l

- Magie không quá 125 mg/ l - Flo không quá 1 mg/ l

- Chì không quá 0,1 mg/ l - Asen không quá 0,05 mg/ l

- Nitrat không quá 35 mg/ l

- Sunphat 60 - 80 mg/ l và không vượt quá 250 mg/ l

Trong nước nấu bia không được có xianit, Hg, Ba, Cr, NH3, photphat, nitrit

2.2.4 Ngô

2.2.4.1 Vai trò

Trong sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm người ta có thể thay thế mộtphần malt đại mạch bằng các loại nguyên liệu khác Nguyên liệu này có thể dạnghạt hay dạng đường

Ngô được thu mua ở những vùng lân cận, và đã được tách phôi

2.2.4.2 Thành phần của hạt ngô

- Hạt ngô bao gồm các thành phần sau:

+ lớp vỏ quả: 5÷7% khối lượng hạt

+ lớp vỏ hạt: 2% khối lượng hạt

+ lớp alơron: 6÷8% khối lượng hạt

+ phôi: 10÷11% khối lượng hạt

+ nội nhũ: 75% khối lượng hạt

Trong thành phần của phôi có 33÷45% chất béo, 20% protein, 75% đường vàtro, 4% xenluloza, gần 5% tinh bột.

Trong thành phần của nội nhũ có 77÷84% tinh bột, 7÷11% protein, 1% chấtbéo, 0,3÷0,8% tro, 1% đường, 0,5% xelluloza

2.2.4.3 Những yêu cầu cơ bản của ngô dùng để nấu bia

- Có màu trắng đục, kích thước hạt đồng đều

- Hạt ngô sạch, được tách phôi hoàn toàn

- Trước khi nấu phải được nghiền mịn

2.3 Chất hỗ trợ kĩ thuật

2.3.1 Chế phẩm enzyme Termamyl

Công dụng: Chế phẩm enzyme này có bản chất là α-amylaza, dùng để bổ sungvào nồi ngô hỗ trợ cho quá trình thủy phân tinh bột tạo ra sản phẩm là glucose vàdextrin Nhờ quá trình phân cắt này mà độ nhớt của dịch cháo nhanh chóng giảmxuống

Là chế phẩm lấy từ vi khuẩn Baccillus licheniformis.

Màu sắc: từ màu sáng cho đến nâu tối

Trong công nghệ sản xuất bia người ta sử dụng các chủng nấm men:

+ Saccharomyces cerevisiae: thuộc loại lên men nổi.

+ Saccharomyces carlsbergensis: thuộc loại lên men chìm.

Ở đây ta sử dụng nấm men chìm

Thành phần hoá học của tế bào chứa khoảng 75% nước, protêin 15 - 45%,cacbonhiđrat 25 - 35%, chất béo 4 - 7%, chất vô cơ 8 - 9%

Chủng nấm men này có chứa enzyme melibiaza nên lên men được hoàn toànđường rafinose

Chủng nấm men chìm lên men ở nhiệt độ 6 - 100C và nó sẽ ngừng lên men khinhiệt độ dưới 00C Vào thời kỳ cuối của lên men chính, chủng nấm men chìm lắngxuống đáy thiết bị lên men và tạo thành kết tủa đặc, đồng thời cũng kéo theo nhữngchất lơ lửng góp phần làm trong bia

Khi sử dụng men chìm, một phần nấm men bị yếu và nó kết tủa kém cho nên

có thể làm cho bia có mùi men Do đó phải thường xuyên thay men Tuy nhiên men

2.3.3 Các chất hỗ trợ kĩ thuật khác

- Axit lactic, H2SO4 điều chỉnh pH cho khối cháo

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

- Chất màu caramen: dùng để điều chỉnh màu

2.4 Các quá trình sinh hoá quan trọng

Trong công nghệ sản xuất bia có nhiều quá trình sinh hoá xảy ra, nhưng quantrọng nhất là các quá trình xảy ra ở công đoạn nấu và lên men bia

2.4.1 Các quá trình xảy ra khi nấu

Các quá trình xảy ra trong khi nấu được chia làm 2 nhóm là: quá trình enzyme

và quá trình phi enzyme

a) Quá trình enzyme

Sự thuỷ phân tinh bột

Tinh bột dưới tác dụng của hệ enzyme amylaza sẽ bị thuỷ phân thành đường

và các dextrin với phân tử lượng khác nhau Đường có ý nghĩa lớn với quá trình lênmen còn các dextrin tuy không lên men được nhưng nó góp phần quan trọng vàoviệc hoàn thiện vị của bia

Sự thuỷ phân protein

Dưới tác dụng của enzyme proteaza thì protein bị thủy phân thành các axitamin và các sản phẩm có phân tử lượng lớn hơn như peptit, peptone, polypeptit.Các sản phẩm khác của quá trình thuỷ phân như axit amin và peptit là nguồn dinh

dưỡng nitơ cho nấm men, còn pha có phân tử lượng trung bình như pepton vàpolipeptit tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia Tuy nhiênnếu hàm lượng của chúng quá cao sẽ làm cho bia dễ bị đục và khó bảo quản.

Sự thuỷ phân fitin

Dưới tác dụng của hệ enzyme fitaza xảy ra sự thuỷ phân fitin tạo thành axitphosphoric và các sản phẩm khác Axit phosphoric là nguồn dinh dưỡng cung cấpcho nấm men và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường đệm thích hợpcho các enzyme hoạt động

Sự thuỷ phân hemixenluloza và một số các chất khác

Dưới tác động của enzyme xitaza dẫn đến sự thuỷ phân hemixenluloza và một

số chất khác của nguyên liệu để tạo thành glucose, xilose, arabinose Sự thuỷ phânnày mang 2 ý nghĩa là vừa bổ sung chất hoà tan cho dịch đường, vừa phá bỏ hàngrào chắn, tạo điều kiện thuận lợi cho các enzyme khác dễ dàng tác động

b) Quá trình phi enzym

Sự kết lắng và biến tính của protein

Dưới tác động của nhiệt độ cao, một phần protein bị biến tính và đông tụ Đây

là yếu tố có lợi cho công nghệ sản xuất bia vì sẽ loại được những protein dễ bị biếntính ra khỏi dịch đường làm tăng độ bền keo của bia tức là giảm được khả năng gây đục

Sự tạo thành melanoid

Đây là một phản ứng đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Tuyphản ứng này gây ra hao tổn axít amin và đường khử nhưng với một lượngmelanoid vừa phải lại góp phần nâng cao giá trị cảm quan cho sản phẩm sau này.Quá trình tạo thành melanoid đã xảy ra một cách mạnh mẽ ở giai đoạn sấy malt, đếngiai đoạn đường hoá, điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố khác chưa tối ưu cho quátrình trên nhưng dù sao thì một lượng đáng kể melanoid cũng được tạo thành Ngoài ra trong quá trình nấu còn xảy ra phản ứng giữa các muối của nước vàphotphat có trong khối cháo, xảy ra sự hoà tan các thành phần dễ hoà tan của maltvào dung dịch

2.4.2 Các quá trình xảy ra khi lên men

Quá trình sinh hóa

Là sự chuyển hóa các chất nhờ tác động của enzyme trong tế bào nấm men

Cơ bản là sự chuyển hóa thành rượu và CO2

Trong quá trình lên men, nấm men thông qua con đường trao đổi chất và nănglượng trong các điều kiện kỹ thuật thích hợp để chuyển các gluxit phân tử lượngthấp (các đường, dextrin ) thành rượu, CO2 theo sơ đồ phản ứng: [5 - tr230]

C6H12O6 C2H5OH + CO2 + H2O + Q

Đồng thời có các quá trình sinh hoá xảy ra do sự xúc tác sinh học của cácenzym được hình thành trong quá trình lên men, một số phản ứng phụ cũng hìnhthành như các axit hữu cơ, các este, các rượu bậc cao, andehyt, glyxerin

Quá trình hóa lý

+ Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm

+ Sự thay đổi thế oxy hóa khử và cường độ màu

+ Sự hòa tan CO2 và tạo bọt

2.4.2.2 Lên men phụ và tàng trữ

Mục đích chính của giai đoạn này là lên men phần đường còn sót lại để bổsung thêm CO2 cho bia và hoàn thiện chất lượng bia Trong giai đoạn này, các quátrình xảy ra giống như giai đoạn lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt

độ thấp hơn (0÷1oC) và lượng nấm men cũng ít hơn

Chương 3 LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN

CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn dây chuyền công nghệ

Malt Ngô

Làm sạch Làm sạch Nghiền Nghiền 10% malt lót Nước ấm Hoà Hoà bột Nước ấm Chế phẩm E Hơi Đường hoá Hồ hoá và nấu chín Hơi

Hội cháo Hơi Đường hóa

Nước Lọc dịch đường và rửa bã Bã

Hoa houblon Houblon hoá

Lon Rửa lon Kiểm tra Thanh trùng Nắp

Thành phẩm

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Tiến hành: Malt từ xilo chứa cho qua máy sàng tự động để làm sạch bụi, loạihạt lép, mầm, rễ malt còn sót lại trong nguyên liệu cũng như loại bỏ các tạp chấtnặng Sau đó để loại bỏ các tạp chất kim loại, malt được đưa qua hệ thống namchâm

Tương tự như malt, ngô từ xilo chứa cũng được làm sạch trước khi đemnghiền

3.2.3 Nghiền nguyên liệu

3.2.3.1 Mục đích nghiền

Nghiền nhỏ nguyên liệu nhằm phá vỡ cấu trúc của hạt để tăng bề mặt tiếp xúcvới nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ dễ hơn,thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân khác nhanh và triệt để hơn

Hình 3.1 Thiết bị nghiền malt 2 đôi trục [5-tr160]

1 Trục cấp liệu 5 Sàng rung

3 Đôi trục nghiền thô 7 Hỗn hợp sau khi nghiền thô

4 Đôi trục nghiền lại vỏ 8,9 Bột mịn

Nguyên lý hoạt động: Malt từ trục cấp liệu xuống đôi trục nghiền 3 Thành

phần hỗn hợp sau khi nghiền lần 1 gồm: vỏ 30%, tấm thô 50%, bột mịn 20% Phần bột mịn lọt qua lỗ sàng 5 đi ra ngoài theo 9 Tách bột ra khỏi vỏ khi qua đôi trục thứhai 4

Sau khi nghiền hai lần, thành phần bột nghiền như sau: vỏ 20%, tấm 50%, bộtmịn 30%

- Ngô: cần tiến hành nghiền nhỏ để trong quá trình nấu các chất tinh bột, protein,… chuyển sang dạng hòa tan nhanh hơn

Nghiền ngô bằng thiết bị nghiền búa

1 Phễu chứa nguyên liệu

2 Trục phân phối nguyên liệu

3.2.4.2 Tiến hành nấu

Nhà máy có sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô với tỉ lệ 35% nên chọnphương pháp kết hợp giữa ngâm và đun sôi một lần là thích hợp nhất

Biểu đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu

Hình 3.3 Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu

- Nồi ngô:

Tỷ lệ phối trộn ngô : nước nấu = 1kg : 5lít

Bột ngô đã nghiền mịn cùng với 10% bột malt lót (so với tổng lượng ngôcần dùng cho một mẻ nấu) được đem phối trộn với nước ở 52oC trong nồi phối trộn

có cánh khuấy trong 5 phút Nhiệt độ chung của khối nấu sẽ hạ xuống khoảng 50oC

Bổ sung axit lactic để hạ pH xuống còn 5,6 Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu lên 67oCtrong 20 phút và bổ sung khoảng 0,1% chế phẩm enzyme Termamy so với khốilượng ngô, giữ ở 67oC trong 20 phút để hồ hóa dịch bột Sau đó nâng khối nấu lênnhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi trong 20 phút.

- Nồi malt:

Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu : nước nấu = 1kg : 4,5lít

Khi nồi ngô chuẩn bị nâng nhiệt để đun sôi thì tại nồi đường hóa cũng chonước có nhiệt độ 52oC vào trước rồi tiến hành xuống bột hòa malt trong 5 phút.Dùng axit lactic để hạ pH của khối nấu xuống 5,6 rồi sau đó tiến hành nâng nhiệtlên 55oC và giữ 20 phút để thực hiện quá trình đường hóa

Phải tính toán để khi nồi ngô kết thúc quá trình đun sôi thì nồi malt cũngđường hóa xong Sau đó bơm cháo từ nồi ngô sang nồi malt Sau khi hội cháo xongthì nhiệt độ chung của toàn khối nấu phải đạt 65oC, giữ 30 phút để tạo điều kiện choenzyme -amylaza thuỷ phân tinh bột Sản phẩm chủ yếu của quá trình này làmaltoza và một ít dextrin Tiếp tục nâng nhiệt độ của khối nấu lên 75oC trong 10phút và giữ 25 phút để enzim -amylaza thủy phân tinh bột Sản phẩm chủ yếu củaquá trình này là dextrin và một ít maltoza Cuối cùng nâng nhiệt của toàn khối nấulên 78oC trong 5 phút rồi sau đó bơm dịch đi lọc Thời gian thực hiện một mẻ nấu là

Nhà máy sử dụng thiết bị lọc ép khung bản để lọc dịch đường Thiết bị này có

ưu điểm là lọc kiệt, năng suất lớn và chu kì ngắn hơn so với thùng lọc nhưng cũng

có một số nhược điểm là lao động phức tạp và vất vả hơn vì sau khi lọc phải tháo

bã, vệ sinh sát trùng và lắp thiết bị lại Mặt khác do thiết bị lọc kiệt nên một số chấtkhông cần thiết lẫn vào dịch đường làm chất lượng dịch không tốt bằng thiết bị lọcthùng

Quá trình lọc được tiến hành ở 75÷78 oC Để rửa bã người ta dùng nước nóng

78 oC để thu hồi các chất còn sót lại trong bã Không nên dùng nước lớn hơn 78 oC

để rửa bã vì nước nóng sẽ làm vô hoạt các hệ enzyme amylaza, đình chỉ quá trìnhthuỷ phân tinh bột đồng thời tinh bột sót bị hồ hoá làm tăng độ nhớt của dịch lọc.Kết quả làm cho dịch đường khó lọc và bị đục Quá trình rửa bã ngừng khi nồng độchất khô trong nước rửa bã còn khoảng 0,5% là được Thời gian lọc và rửa bãkhông quá 2 giờ Sau khi lọc xong bã được tháo ra ngoài để vệ sinh máy móc chuẩn bịcho mẻ sau

- Làm cho dịch đường có nồng độ thích hợp theo yêu cầu

- Làm keo tụ protein và vô hoạt các enzym

3.2.6.2 Tiến hành houblon hóa

Thiết bị houblon hóa cũng giống như thiết bị nấu nhưng có bề mặt truyền nhiệtlớn hơn do quá trình houblon hóa cần làm bay hơi một lượng lớn nước

Vật liệu chế tạo tốt nhất là thép không gỉ

Tiến hành: Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển vào nồi houblonhóa Dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch đườngluôn giữ ở 70÷75oC Duy trì ở nhiệt độ này để enzyme α-amylaza tiếp tục thủy phântinh bột còn sót Khi nước rửa bã chảy vào nồi houblon hóa gần kết thúc thì bắt đầunâng nhiệt đun sôi

Đối với hoa nguyên cánh: chia lượng hoa ra làm 3 phần:

+ 1/2 lượng hoa sử dụng cho vào thiết bị houblon hoá khi dịch đường vừa lấpđáy nồi.

+ 1/4 lượng hoa cho vào trước khi quá trình sôi kết thúc 1 giờ

+ 1/4 còn lại cho vào trước khi kết thúc quá trình sôi 15 phút

Đối với cao hoa:

+ Cho vào dịch đường sau khi sôi 30 phút

3.2.7 Tách bã hoa

3.2.7.1 Mục đích

Hoa houblon sử dụng trong quá trình houblon hoá là hoa nguyên cánh và caohoa Vì vậy phải tách bã hoa sau khi houblon để đảm bảo chất lượng của bia thànhphẩm

3.7.2.2 Cách tiến hành

Sau khi houblon hoá, dịch đường sẽ được chuyển qua thiết bị tách bã hoa, làmột thiết bị hình trụ, có tấm lưới để lọc và giữ được bã hoa ở trên lưới Tấm lướicách mặt trên của thiết bị 0,2m Sau đó dịch đường được bơm qua thiết bị lắngtrong

3.2.8 Lắng trong và làm lạnh dịch đường

3.2.8.1 Mục đích

- Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men

- Bão hòa O2 cho dịch lên men

- Kết tủa các huyền phù, làm trong dịch đường

3.2.8.2 Phương pháp tiến hành

Tiến hành lắng trong và làm lạnh qua hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Tiến hành lắng trong bằng thiết bị lắng Whirlpool Thiết bị này có

ưu điểm là đảm bảo vô trùng vì dịch đường khi đưa vào thiết bị là vừa đun sôi, còn

ra khỏi thiết bị cũng có nhiệt độ rất cao (90oC)

1 Ống hơi 4 Dụng cụ phá bọt 7 C nặn

2 Cửa quan sát 5 Đường dịch vào

3 Vệ sinh VIP 6 Đường dịch ra

Hình 3.4 Thiết bị lắng Whirlpool [24]

Khi quá trình houblon hoá kết thúc, dịch nấu sẽ được chuyển vào thiết bị lắng,

do cửa vào được bố trí theo đường tiếp tuyến với thành trong của thiết bị nên dòng vào sẽ được tạo thành dòng chảy xoáy, kết tủa sẽ được đẩy vào trung tâm của thiết

bị lắng nhờ lực hướng tâm mạnh Khi đã nhập liệu vào đầy thiết bị lắng, quá trình lắng trong thiết bị lắng diễn ra khoảng 20 phút

- Giai đoạn 2: Làm lạnh dịch đường trong thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng.Dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ lên men chính là 9oC Ưu điểm của thiết bịnày là thiết bị kín, tránh sự nhiễm khuẩn cho dịch đường Tốc độ hạ nhiệt độ củadịch đường nhanh nên hạn chế được sự hoạt động của vi sinh vật

Thực hiện làm lạnh ở trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm với tác nhân lạnh lànước lạnh ở 3-60C Nhiệt độ dịch đường sau làm lạnh khoảng 9-100C, của nướckhoảng 780C

Hình 3.5 Máy làm lạnh [19]

3.2.9 Lên men

3.2.9.1 Mục đích

Nhằm lên men rượu các loại đường có trong dịch lên men dưới tác dụng của

hệ enzym của nấm men

3.2.9.2 Chuẩn bị giống

+ Nuôi cấy men giống thuần khiết:

Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôicấy trong phòng thí nghiệm và giai đoạn nuôi cấy sản xuất

Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào Trong phòng thínghiệm, để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường10% và bảo quản ở nhiệt độ 2÷4oC Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền mộtlần

Để đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thínghiệm cho đến 5÷10 lít Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt bêncạnh phân xưởng lên men Trong mỗi lần nhân giống, thể tích men giống tăng lên3÷5 lần

Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 25oC Trongphòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18÷20oC Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thìcho nó phát triển ở 12÷15oC rồi tiếp tục giảm đến 8÷10oC rồi đưa vào thiết bị lênmen

+ Xử lý sữa men:

Sau khi lên men chính sữa men được thu vào các chậu chuyên dùng và chuyểnđến phân xưởng lên men để xử lý Đầu tiên sữa men được trộn với nước vô trùng cócùng thể tích, sau đó cho qua rây có đường kính 0,4÷0,6 mm và ngâm trong nướclạnh Hàng ngày phải thay nước cho nấm men và giữ nhiệt độ của nước trong thiết

bị bảo quản gần 0oC Trong nước lạnh, nấm men có thể bảo quản tốt 4÷6 ngày

Để lên men trở lại tiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng thìcho trộn với dịch lên men theo tỉ lệ 2÷6 lít/ 1 lít men, khuấy đều rồi để yên 1÷3 giờcho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính đầu tiên Khi nào

nấm men nảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% thì được Sữa men có thểtái sử dụng nhiều lần Tuy nhiên số lần tái sử dụng còn phụ thuộc vào hoạt lực và sựnhiễm tạp của nó, thường khoảng 8 lần.

3.2.9.3 Tiến hành lên men

Phương pháp lên men hiện đại: quá trình lên men chính và phụ của bia đượctiến hành trong cùng một thiết bị Hay còn gọi là công nghệ lên men một pha Côngnghệ lên men một pha được tiến hành trong các thiết bị có kích thước lớn Do thiết

bị có kích thước lớn nên hiệu ứng của các biến đổi thủy động học đến trạng tháisinh lý của nấm men và các quá trình chuyển hóa là theo chiều hướng tích cực Thiết bị thân trụ đáy côn kích thước lớn là loại hình thích hợp nhất đối vớicông nghệ lên men một pha Được chế tạo từ thép không gỉ Trên thân được trang bị

từ 3÷5 áo lạnh

Chu kỳ sản xuất bia trong thiết bị loại này là 16÷25 ngày đêm

Công nghệ được tiến hành như sau: Dịch đường sau khi lọc và làm lạnh đến

9oC được thông khí bằng không khí vô trùng với 0,3÷0,4 g oxy cho 10 lit dịch lênmen và được chuyển vào thiết bị lên men

Dịch đường đưa vào thiết bị lên men có thể chia làm 2÷3 lần trong một ngàyđêm (phụ thuộc vào năng suất phân xưởng nấu) Khi dịch đường chiếm 2÷3% thểtích của thiết bị lên men thì cho men giống vào Men sử dụng ở đây có độ ẩm 88%

và theo tính toán 0,09 lít men cho 10 lít dịch đường Tiếp theo cho dịch đường vàođầy 85% thể tích của thiết bị thì ngừng và cho lên men

Trong 24h, kể từ lúc nạp nấm men vào tank, van xã CO2 của nó phải mở để

CO2 tạo thành đẩy hết không khí ra ngoài Sau đó đường ống dẫn CO2 được nối vàomạng để qua bộ phận thu hồi

Khi quá trình lên men chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng Áo lạnh ởphần “côn” của tank cho làm việc.Nhiệt độ của bia non vùng này hạ xuống sẽ thúcđẩy quá trình kết lắng của nấm men nhanh hơn và chặt hơn

Áp suất dư trong tank lên men luôn luôn khống chế ở 1,5kG/cm2, với áp suấtnày nấm men sẽ được kết lắng rất chặt ở phần đáy của tank Việc thu hoạch nấm

men sản xuất được thực hiện một cách nhẹ nhàng: mở van đáy ở phần côn, sinhkhối sẽ bị đây ra, và chúng theo đường ống đến khu vực xữ lí và bảo quản ở 00C Sau khi tách hết kết tủa men người ta tiến hành cacbonat hóa cho bia với 0,1kg

CO2 cho 100 lít bia Bia đã bão hòa CO2 được giữ trong thiết bị lên men trongkhoảng 1÷2 ngày ở nhiệt độ 0÷5oC Sau đó bia được làm lạnh đến 0oC rồi đi lọc vàrót vào chai Bia đưa ra khỏi thiết bị lên men phải nhờ áp lực CO2

Thiết bị lên men sau khi được giải phóng phải tiến hành rửa, sát trùng và rửabằng nước lạnh vô trùng rồi mới lên men mẻ sau

3.2.10 Lọc trong bia

Để loại các hạt nhỏ bé như tế bào nấm men, protein…làm cho bia đạt được độtrong cần thiết

Tiến hành: Bia được lọc bằng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là bột

diatomit Diatomit là một loại đá trầm tích nhẹ xốp Bột này không ảnh hưởng đếnmàu sắc, mùi vị và độ pH của bia Đầu tiên, bột diatomit được trộn với nước vôtrùng theo một tỉ lệ nhất định và tạo thành dung dịch huyền phù Sau đó dung dịchnày được bơm vào máy lọc ép để tạo thành lớp diatomit trên vải lọc Tiếp theo biađược lọc qua lớp diatomit này Sau khi ra khỏi thiết bị lọc bia được đưa vào thùngchứa

3.2.11 Ổn định bia sau khi lọc

Trong quá trình lọc bia bị xáo trộn, CO2 có thể bị mất đi nên cần phải ổn địnhthành phần CO2 và bổ sung thêm CO2 cho bia nếu cần Để khôi phục lại sự bão hòa

CO2 ban đầu của bia thì sau khi lọc bia phải được giữ ở một thời gian nhất địnhdưới áp suất dư của CO2

Ở đây ta cho bia vào thùng chứa và giữ ở nhiệt độ 0,5÷1oC dưới áp suất dư của

Nhằm thuận tiện trong việc vận chuyển và sử dụng.

Tiến hành: Bia sau khi ổn định được rót vào chai màu nâu có dung tích 0,45lít Chai đưa vào rót phải đảm bảo kín, nguyên vẹn, đúng kích thước và sạch Trướckhi rót chai được rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng và dung dịch NaOH 2% có bổsung stabilon để làm bóng chai Sau đó chai được làm nguội và rót bia vào Rót biatheo nguyên tắc đẳng áp nếu không sẽ không rót đầy và tổn thất nhiều CO2

Sử dụng thiết bị chiết rót tự động 3 trong 1: rửa chai, chiết rót và dán nhãn

3.2.11.2 Chiết rót bia lon

Nhằm thuận tiện trong việc vận chuyển và sử dụng

Tiến hành: Bia sau khi ổn định được rót vào lon có dung tích 0,33 lít Lon đưavào rót phải đảm bảo kín, nguyên vẹn, đúng kích thước và sạch Trước khi rót lonđược rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng và dung dịch NaOH 2% Sau đó lon đượclàm nguội và rót bia vào Rót bia theo nguyên tắc đẳng áp nếu không sẽ không rótđầy và tổn thất nhiều CO2 Sau khi rót xong đươc ghép mí lon cẩn thận, tranh khôngkhí xâm nhập vào lon

3.2.11.3 Thanh trùng bia chai

Hình 3.6 Máy thanh trùng kiểu tunel [20]

Thanh trùng để tăng độ bền cho bia Phần lớn các vi sinh vật và nấm men cóthể bị tiêu diệt khi thanh trùng

Hầm thanh trùng sử dụng nước nóng là tác nhân gia nhiệt: nước được xối từtrên xuống

Sau khi qua khỏi thiết bị thanh trùng, chai được đưa đến thiết bị dán nhãn.Trên đường đi của chai có rất nhiều cảm biến được thiết kế nhằm phát hiện ra cácchai khác kích cỡ, chai chiết chưa đạt yêu cầu thì máy sẽ tự động đẩy chai ra khỏi

hệ thống

Nhà máy sử dụng máy thanh trùng kiểu tunel phun tuyến tính với thời gianthanh trùng là 45 phút ở 63oC Các vùng nhiệt độ mà bia phải đi qua là 29oC, 35oC,

45oC, 63oC, 45oC, 35oC và 29oC

3.2.11.4 Thanh trùng bia lon

Lon sau khi được rót bia xong được ghép mí cẩn thận rồi đưa qua thiết bịthanh trùng để tiêu diệt vi sinh vật có trong bia, nhằm tăng thời gian bảo quản, tăng

độ bền cho bia

Nhà máy sử dụng thiết bị thanh trùng nhãn hiệu SJ

3.2.12 Hoàn thiện sản phẩm

Sau khi thanh trùng xong, chai bia được đưa qua băng chuyền kiểm tra xem có

đủ lượng bia không và có vật thể lạ trong bia không sau đó mới đưa qua thiết bịgián nhãn và màng co chống hàng giả,cuối cùng là xếp két và đưa vào nhập kho.Bia sau thanh trùng Băng chuyền kiểm tra dán nhãn, màng co xếpkét Xe nâng Nhập kho

Chương 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Chọn các số liệu ban đầu

- Ðộ bia của sản phẩm: 100

- Năng suất của nhà máy: 150 triệu lít bia/năm

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: Malt: 65%; Ngô: 35%

- Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu:

+ Ðộ ẩm của malt: 5%

+ Ðộ ẩm của ngô: 11%

+ Ðộ chiết của malt: 79%

+ Ðộ chiết của ngô: 81%

- Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 4.1 Bảng tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn

Lắngtrong

Làmlạnh

Lênmen

Lọcbia

ổnđịnhbia

Chiếtchai

Thanhtrùng

Tiêu

hao,%

Hao hụt ở các công đoạn làm sạch, nghiền, nấu, lọc, houblon hoá, lắng trong

và làm lạnh tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó Còn hao hụttrong các quá trình lên men, lọc bia, chiết rót và thanh trùng được tính theo phầntrăm thể tích bán thành phẩm trước đó

- Lượng hoa houblon sử dụng: 3 g/lít dịch đường đem đun sôi

4.2 Tính cân bằng sản phẩm

4.2.1 Chọn số mẻ nấu trong một ngày

Theo quy trình nấu đã chọn ở chương 3, thời gian thực hiện một mẻ nấu là

180 phút Nhưng do nồi malt và nồi ngô nấu song song nên thời gian nấu thực tế là

120 phút Nên ta chọn số mẻ nấu trong ngày là 12 mẻ

Nghỉ các ngày lễ, tết và chủ nhật.

Nhà máy làm việc 3 ca/ngày, riêng phân xưởng chiết rót làm ngày 2 ca

4.2.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2014

Riêng đối với phân xưởng lên men làm việc liên tục

4.2.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ban đầu

4.2.3.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu

- Malt: mmalt = 61 , 75

100

) 5 100 ( 65

malt

100

1 100 75 , 61

ngo

100

1 100 15 , 31







(kg)Nguyên liệu: - Malt: M1malt=   



 5 100







(kg)

- Ngô: M1ngô=

   

 11 100







(kg)

4.2.3.3 Lượng chất khô và nguyên liệu sau khi nghiền

Chất khô: - Malt: m2malt =   

100

5 , 0 100

1malt

100

5 , 0 100 13 ,

1ngo

100

5 , 0 100 84 ,

- Ngô: m4ngô =  

100

81 2ngo

100

81 69 ,

100

3 100 89 ,

4.2.3.6 Thể tích của dịch đường khi đun sôi

Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 10%.Trong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch

đường tăng khoảng 1¸1,5% [3- tr341], ta chọn 1%.

Còn quá trình lắng trong và làm lạnh, nồng độ của dịch đường tăng khoảng

0,4¸1,2% [7 - tr52], ta chọn 0,5%.

Do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là:

100 7 , 70





(kg) Thể tích dịch đường trước khi đun sôi (qui về 20ºC) là:V’

6=

56 , 804 81

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là:1.000,7710-6 m³/kg

Thể tích riêng của nước ở 100oC là:1.043,4310-6 m³/kg [6- tr11]

Vậy thể tích dịch đường khi đun sôi là:

6 '

6

10 77 , 000 1

10 43 , 043 1

V

86 , 836 10

77 , 000 1

10 43 , 043 1 56 , 804

100

1 100 7 ,

4.2.3.8 Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa (m 8 )

+ Tính theo khối lượng: m8 =  

100 99 , 69







(kg)+ Tính theo thể tích: Khối lượng riêng của dịch đường 9,5% ở 20oC là:

r = 1.037,92 (kg/m³) [6- tr58]

+ Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 100oC:

V8 = 7361.037,77,92103 740 , 11

10 77 , 000 1

10 43 , 043 1

100

1 100 99 ,

Khối lượng dịch đường sau lắng trong:

100 29 , 69





(kg)Thể tích dịch đường sau lắng trong (V9):

- Khối lượng riêng của dịch đường 10% ở 20oC: r = 1.039,98(kg/m3) [6- tr58]

V9 = 

r

9 '

m

26 , 666 98

, 039 1

10 9 ,

100

5 , 0 100 29 ,

4.2.3.11 Thể tích của dịch lên men (V 11 )

Khối lượng của dịch lên men từ 100 kg nguyên liệu ban đầu:

10

100 94 , 68





(kg)Khối lượng riêng của dịch đường 10% ở 20oC: r = 1.039,98 (kg/m3)

Thể tích của dịch đường 10% ở 20oC là:

r 11

m

9 , 662 98

, 039 1

10 4 ,





(lít)Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (9oC) thì có sự giảm thể tíchcủa dịch lên men và ta coi sự giảm này cũng là sự giảm thể tích riêng của nước theonhiệt độ

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là: 1.000,7710-6 (m³/kg) [6-tr12]

và ở 10oC là: 1.000,2710-6 (m³/kg)

Như vậy, thể tích của dịch lên men là :

10 77 , 000 1

10 27 , 000 1 9 , 662

11

100

1 100 5 , 662

100

1 100 88 ,

4.2.3.14 Lượng bia còn lại sau khi ổn định (V 14 )

V14 =   

100

5 , 0 100 13

100

5 , 0 100 3 ,

100

2 100 05 ,

646    (lít) 4.2.3.16 Lượng bia sau thanh trùng (V 16 )

100

2 100 15

100

2 100 13 ,

633    (lít) 4.2.3.17 Lượng hoa houblon cần dùng

Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi: 804,56 (lít)

Vậy lượng hoa cần dùng: mhoa = 804,563 = 2.413,68 (g)

Ta dùng 50% lượng hoa nguyên cánh

mhoa nguyên cánh = 1 206 , 84

100

50 68 , 413 2





(g)

Và 50% lượng còn lại ta dùng cao hoa, mà 1 gam cao hoa có thể thay thế cho

5 gam hoa nguyên cánh, nên:

mcao hoa = 241 , 36

100 5

50 68 , 413 2







(g)

4.2.3.18 Lượng bã nguyên liệu

Thông thường cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu, sau khi nấu và lọc thu được





(kg)

4.2.3.19 Lượng cặn nóng qua bể lắng WHIRLPOOL

Thường cứ 100 kg nguyên liệu người ta thu được khoảng 2,5 kg cặn lắng với





(kg)Chọn độ ẩm cặn là 80% ta có lượng cặn ướt thu được là: [9 - tr76]