Đồ án thiết kế phân xưởng nấu cho nhà máy bia công suất 15 triệu lít/ năm

Bia là loại đồ uống có nồng độ thấp, giá trị dinh dưỡng cao

Lời mở đầu

Bia là loại đồ uống có nồng độ cồn thấp, giá trị dinh dỡng cao - một lít biacung cấp 400-450 kcal ( 30% gluxit, 65% rợu và 5% của protein cùng rấtnhiều các loại vitamin B1, B6, B12 và khoáng chất khác), trong bia cònchứa một hệ enzym khá phong phú, đặc biệt là hệ enzym kích thích tiêu hóaamilaza, còn chứa CO2 bão hoà có tác dụng giảm nhanh cơn khát, kích thích

lu thông máu, hơn nữa các chất trong hoa houblon có tác dụng an thần giúpcho ngời ta dễ ngủ nên bia đợc xếp vào loại đồ uống sảng khoái Khoa học

về dinh dỡng đã chứng minh đợc rằng uống bia một cách điều độ góp phầnnâng cao sức khoẻ và nâng cao tuổi thọ con ngời Cho đến ngày nay bia đãtrở thành một loại đồ uống không thể thiếu đợc trong cuộc sống của con ngờihiện đại

Bia đợc sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại mạch ơm mầm, hoahoublon, nấm men, nớc và các nguyên liệu phụ khác, với một quy trình côngnghệ đặc biệt cho nên bia có các tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với conngời: hơng vị đặc trng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, hàm lợng CO2 khá caogiúp con ngời giải khát triệt để khi uống

Lịch sử ngành sản xuất bia ra đời cách đây hơn 7000 năm trớc côngnguyên, chủ yếu tập chung ở các bộ lạc sống ở hai bên khu vực sông Lỡng

Hà, từ sự phát hiện khi lấy lúa mạch nấu chín, sau đem ủ làm thức ăn gia súc,tiếp theo khoảng một thời gian sản phẩm đó có sự thay đổi đáng kể về mặtcảm quan: có mùi thơm dễ chịu, vị chua, có nhiều bọt Từ đó sản phẩm này

đợc sử dụng làm hàng hoá trao đổi giữa các bộ lạc và truyền bá tới các miềnkhác nhau nh Ai Cập, Ba T, HyLạp

Trải qua hàng nghìn năm tìm tòi, sáng tạo, tích luỹ cho mãi tới thờitrung cổ cách đây hơn 3000 năm trớc công nguyên ngời ta đã cho thêm vàobia những thảo mộc có vị đắng và hơng thơm góp phần nâng cao hơng vị chobia Đến thế kỷ thứ 8, ngời ta đã biết sử dụng hoa houblon

Mặc dù lịch sử sản xuất bia kéo dài hàng ngàn năm nhng bản chất củaviệc hình thành sản phẩm độc đáo này vẫn cha đợc biết một cách chính xác,

mãi đến thế kỷ XIX cùng với việc xuất bản các nghiên cứu về bia của Louis

Paster thay vì sản xuất thủ công thì bia đã tạo ra một ngành công nghiệp sảnxuất và ngành khoa học nghiên cứu về loại đồ uống này trên phạm vi toànthế giới

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, ngành công nghệ lênmen cũng có những bớc nhảy vọt đáng kể Cùng với sự phát triển của thế

giới, ngành công nghệ bia của nớc ta cũng phát triển mạnh với sản lợng biangày càng tăng cao.

Nền kinh tế ngày nay càng phát triển thì đời sống nhân dân ngày càng

đ-ợc nâng cao dẫn tới mức tiêu thu bia tăng Đảng và Nhà nớc ta có nhiều chủtrơng chính sách phát triển ngành thực phẩm nói chung và ngành côngnghiệp bia nói riêng để phục vụ và đáp ứng nhu cầu của ngời tiêu dùng mộtcách kịp thời, với giá thành phù hợp, chất lợng đảm bảo Do vậy, việc thiết

kế, xây dựng nhà máy bia là cần thiết

Theo định nghĩa của ngời Pháp - một trong những nớc có nền sản xuấtbia hiện đại nhất thế giới thì : "Bia là một loại đồ uống thu đợc từ quá trìnhlên men dịch các chất chiết từ hạt ngũ cốc nảy mầm, có bổ xung thêm hoahoublon" Đây là một định nghĩa mở rộng đáp ứng đợc nhu cầu của các nớc

có điều kiện khí hậu không thuận lợi cho quá trình trồng trọt và sản xuấtmalt đại mạch – một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia - nhcác nớc ở vùng nhiệt đới

Cho đến ngày nay bia đã trở thành một loại đồ uống không thể thiếu

đợc trong cuộc sống của con ngời hiện đại Vì bia là loại đồ uống giàu dinhdỡng, có độ cồn thấp với hơng thơm đặc trng của malt đại mạch, hoahoublon và các sản phẩm tạo ra trong quá trình lên men Mặc dù bia cungcấp cho cơ thể ngời tiêu dùng nhiều giá trị dinh dỡng - một lít bia cung cấp400-450 kcal ( 30% gluxit, 65% rợu và 5% của protein cùng rất nhiều cácloại vitamin và khoáng chất khác), nhng trong bia còn có chứa CO2 bão hoà

có tác dụng giảm nhanh cơn khát, kích thích lu thông máu và tiêu hoá, hơnnũa các chất trong hoa houblon có tác dụng an thần giúp cho ngời ta dễ ngủnên bia đợc xếp vào loại đồ uống sảng khoái

Nhu cầu về bia của nớc ta nói riêng và thế giới nói chung ngày càngtăng đợc thể hiện bằng bảng số liệu về tốc độ tăng trởng và sản lợng bia nhsau:

(106 lít)

tăng trởng(%/năm)

( 106

lít)

tăng trởng(%/năm)

úc Hồng KôngIndonesiaNhật BảnMalaysiaPhilipinSingapoBắc TriềuTiên

Thái LanCác nớc khácTổng cộng

8 748464491

33 375255

2 673192

Ngoài ra thì bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớncho nền kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất có đợc lợi nhuận cao, khảnăng thu hồi vốn nhanh và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia.Ngoài ra Việt Nam là một nớc nông nghiệp lúa nớc đang trên đà phát triểnnên việc tìm nguyên liệu thay thế để giảm giá thành sản phẩm mà vẫn giữ đ-

ợc chất lợng là một việc tuy khó nhng nằm trong tầm tay

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc pháttriển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơcấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị, công nghệ hiện đại để cung cấp chongời tiêu dùng các loại bia có chất lợng cao giá thành phù hợp là điều vôcùng cần thiết Xét tình hình phát triển của đất nớc ta hiện nay, việc xâydựng các nhà máy sản xuất bia với năng suất trung bình 10 triệu lít/năm làthuận lợi và phù hợp cho việc sản xuất, lắp đặt cũng nh vận hành thiết bịtrong dây chuyền sản xuất và đặc biệt là khả năng mở rộng sản xuất trong t-

ơng lai

Trong đồ án môn học này em có nhiệm vụ thiết kế phân xởng nấu củamột nhà máy bia có năng suất 15 triệu lít/năm bao gồm các phần :

- phần 1 : Lập luận kinh tế kỹ thuật

- phần 2 : Lựa chọn và thuyết minh dây chuyền sản xuất

- phần 3 : Tính cân bằng sản phẩm

- phần 4: Tính toán và chọn thiết bị

Phần 1

Lập luận kinh tế kỹ thuật

I.Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới và Việt Nam

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

Hàng năm trên thế giới sản xuất một lợng bia tơng đối lớn: 15 tỷlít/năm.Đặc biệt là những nhà sản xuất bia hàng đầu trên thế giới nhHeneken, Interbrew, Miler, Corola, chiếm 70% lợng bia trên thế giới Docuộc sống kinh tế cao nên ngày nay bia đã trở thành loại nớc giải khát khôngthể thiếu đợc trong cuộc sống, đặc biệt ở các nớc nh: Đức, Tiệp Khắc, ĐanMạch với mức bình quân tiêu thụ trên 100 l/ngời/năm

Châu á là khu vực có số dân đông nhất, nên đây là thị trờng rất đáng quan tâm của mọi công ty bia lớn, năng suất khoảng 10 tỷ lít/năm Hiện nay tốc độ tăng năg suất của Châu á lớn hơn Châu Âu

Nhìn chung, nhu cầu về bia của thế giới ngày càng tăng, đợc thể hiệnbằng bảng số liệu về tốc độ tăng trởng và sản lợng bia nh sau:

Châu Âu Châu á Thái Bình Dơng

(10 6 lít)

tăng trởng (%/năm) Nớc

1998 (10 6 lít)

tăng trởng (%/năm)

úc Hồng Kông Indonesia Nhật Bản Malaysia Philipin Singapo Bắc Triều Tiên Thái Lan Các nớc khác

8 748 464 491

33 375 255

2 673 192

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

Bia có mặt ở Việt Nam từ năm 1890 do ngời Pháp đa vào với hai nhà máynhỏ lúc đó là Hà Nội và Sài Gòn Sau ngày hoà bình lập lại, giải phóng MiềnNam, cả nớc đi lên chủ nghĩa xã hội thì ngành công nghiệp bia cũng đợcquan tâm phát triển cùng các ngành công nghiệp khác

Do không tự trồng đợc đại mạch và hoa houblon nên các nhà máy bia củaViệt Nam đều phải nhập khẩu hai loại nguyên liệu này Ngoài ra một đặc

điểm nữa của sản xuất bia ở nớc ta là thờng sử dụng nguyên liệu thay thế làgạo, tỷ lệ thay thế khoảng 30-40%

Bia chủ yếu tiêu thụ ở các thành phố lớn nh: Hà Nội, Hải Phòng, ĐàNẵng,Thành phố Hồ Chí Minh nơi mức thu nhập ngời dân cao Ngày nay,

đời sống nhân dân tại các vùng nông thôn cũng dần dần đợc cải thiện, sứctiêu thụ bia tăgn lên một cách đáng kể, biến nông thôn trở thành vùng tiieuthụ tiềm năng rất đáng quan tâm

Nhìn chung tình hình sản xuất bia tại Việt Nam một vài năm qua cóthể thể hiện qua bảng sau:

36,0952,6043,1916,3014,0015,09

Nh vậy, trong những năm qua, ngành công nghiệp bia ở nớc ta đã cónhững bớc tăng đáng kể Theo htống kê, đến năm 2000, sản lwọng bia ở ViệtNam đạt khoảng 800 triệu lít/năm, trong đó tổng công ty bia Hà Nội có năngsuất khoảng 100 triệu lít, tổng công ty bia Sài Gòn là 200 triệu lít Thực trạngcủa nền kinh tế Việt Nam những năm qua cho thấy lợng bia trong nớc sảnxuất không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng của nhân dân, do vậy nhiều nhàmáy đã đầu t cải tiến dây chuyền để tăng năng suất và chất lợng, bên cạnh đónhà nớc có nhiều chủ trơng xây dựng các nhà máy mới hàng chục, hàng trămtriệu lít/năm, khuyến khích các doanh nghiệp liên doanh liên kết trên cơ sởthực hiện đúng pháp luật của nhà nớc, đảm bảo chất lợng sản phẩm, phấn

đấu tới năm 2005 sản lợng tiêu thụ bia tính theo đầu ngời là 15 lit/ngời/năm,năm 2010 là 20 lit/ngời/năm

Xét về mặt cơ cấu tổ chức thì phân xởng nấu là một bộ phận không thểthiếu đợc của một nhà máy sản xuất bia hơn nữa phân xởng này còn có cácmối quan hệ chặt chẽ với các phân xởng và các bộ phận khác nên việc lựachọn địa điểm để xây dựng phân xởng có liên quan mật thiết với việc xâydựng nhà máy Vị trí phân xởng trong nhà máy phải đảm bảo đợc các yêucầu của tổng mặt bằng nhà máy do đó khi lựa chọn điều kiện kinh tế kỹ thuậtcộng với thiết kế mặt bằng sao cho hợp lý Chính vì lẽ đó mà em quyết định

mở rộng thành lựa chọn địa điểm để xây dựng nhà máy bia có năng suất thiết

kế là 6 triệu lít/năm, tất cả đều là bia hơi

I/ Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Địa điểm đợc chọn để xây dựng cần đáp ứng đợc những nguyên tắcsau:

- Phù hợp với định hớng phát triển của nhà nớc, với quy hoạch chungcủa thành phố

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

- Đủ diện tích để bố trí các công trình xây dựng đồng thời đảm bảo

mở rộng sau này

- Thuận tiện về mặt giao thông vận tải

- Đảm bảo các nguồn điện, nớc, nhiên liệu

- Vấn đề cấp thoát nớc dễ dàng

- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm

Dựa vào các nguyên tắc trên việc thiết kế một nhà máy bia năng suất 6triêụ lít/năm tại Bắc Ninh là hoàn toàn thực thi vì các lý do sau:

Bắc Ninh là một trong những tỉnh có dân số đông, bớc đầu pháttriển đang xây dung cơ sở hạ tầng thông thơng với các tỉnh lân cận nh: HàNội, Hải Phòng, Hải Dơng Thêm vào đó đội ngũ lao động của địa phơng đãbớc đầu quen làm việc trong môi trờng công nghiệp, mức sống của nhân dânngày càng đợc cải thiện Thêm vào đó, Bắc Ninh đã cho mở nhiêu khu côngnghiệp mới nhằm thu hút đàu t trong và ngoài nớc trên tất cả các lĩnh vực,trong đó có thực phẩm Vì vậy xây dựng một nhà máy bia tại Bắc Ninh chắcchắn là một dự án khả thi

1 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Do điều kiện tự nhiên nớc ta không thuận lợi cho việc trồng trọt cũng

nh phát triển hai trong số các nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt

đại mạch và hoa houblon, vì vậy đây là hai nguyên liệu đợc nhập ngoại Malt

đợc nhập từ Pháp hoặc Đức, hoa có thể nhập từ Tiệp hoặc Đức dới dạng hoacao hoặc hoa viên.Với việc đặt nhà máy ở Bắc Ninh thì vấn đề này là một uthế rõ rệt vì ta có thể mua trực tiếp hoặc qua ít khâu trung gian, vận chuyểngần hơn hẳn thông qua cảng Hải Phòng

Nguyên liệu thay thế là gạo có thể dễ dàng thu mua ngay trong tỉnhvới giá thành hợp lý với chất lợng đảm bảo Công việc thu mua đợc tiến hànhnhờ các phơng tiện chủ yếu là ô tô về kho chứa của nhà máy

Trong nhà máy còn thiết kế một hệ thống để xử lý nớc cấp của thànhphố thành nớc mềm dùng cho việc nấu bia, ngoài ra có thể đào thêm giếngkhoan kèm với xử lý nớc để dùng vào các công việc khác

2 Vùng tiêu thụ sản phẩm

Vùng tiêu thụ theo mục tiêu của nhà máy là trong thị trờng của BắcNinh, đặc biệt trông các khu công nghiệp, khu chế xuất và một số huyệngiáp ranh của các tỉnh láng giềng: Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dơng

3 Nguồn điện

Điện có thể sử dụng điện của mạng lới quốc gia chạy qua khu vực lấy

từ nhà máy điện Phả Lại Mạng lới điện này cung cấp điện 24/ 24 giờ trongngày, nhng để đề phòng trờng hợp mất điện có sự cố, phân xởng có đặt mộttrạm biến thế và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng loại TM 320/6 côngsuất máy phát 250 KVA

4 Nguồn nớc

Nớc là nguyên liệu rất quan trọng trong sản xuất bia Để sản xuất 1hlbia cần tới 10hl nớc Trong nhà máy nớc đợc dùng vào nhiều mục đích khácnhau nh: xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, thanh trùng, vệ sinh do đó l-ợng nớc dùng cho nhà máy rất lớn, riêng lợng nớc nấu bia không lớn nhng

nó ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng của bia Vì vậy nớc dùng để nấu biakhông những đòi hỏi có đầy đủ các chỉ tiêu của nớc uống mà phải có nhữngyêu cầu riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia Nguồn nớc sử dụng đợclấy từ giếng khoan hoặc từ hệ thống cung cấp nớc thành phố và qua xử lý

đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật

Xử lý nớc thải là một vấn đề quan trọng trong tất cả các nhà máy vì

nó ảnh hởng trực tiếp đến môi trờng, liên quan đến mục tiêu mà nhà máy sẽphấn đấu để đạt đến nh các chứng chỉ ISO Tuy nớc thải trong nhà máy bia ítlàm ô nhiễm môi trờng nhng cũng phải qua xử lý trớc khi thải ra môi trờng

Nhà máy cần đặt máy lạnh cung cấp lạnh phù hợp với công suất củanhà máy Máy lạnh có thể đợc chế tạo trong nớc hoặc nhập ngoại có tác nhânlạnh là freon

5 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Nhiên liệu dùng trong nhà máy chủ yếu là cung cấp cho nồi hơi phục

vụ cho các mục đích khác nhau nh phục vụ sản xuất, vệ sinh nhà xởng vàthiết bị, phục vụ tắm giặt Nhà máy sử dụng nhiên liệu là than đợc nhập từtỉnh Quảng Ninh

6 Nguồn nhân lực

Cán bộ kỹ thuật và điều hành phải qua tuyển chọn kỹ càng

Sử dụng nguồn nhân công của địa phơng đã qua chọn lựa và đợc công

ty trực tiếp dạy nghề Tuy nhiên việc làm này cũng không mấy khó khăn vìlao động ở đây đã quen với làm việc trong môi trờng công nghiệp cao

7 Giao thông vận tải

Nhà máy nằm gần nhiều trục giao thông quan trọng nối với các tỉnhlân cận , cộng với hệ thống giao thông ở Bắc Ninh khá phát triển nên thuận

tiện cho việc vận chuyển nguyên nhiên vật liệu đến nhà máy và sản phẩm đitiêu thụ bằng đờng bộ trong thành phố và các vùng phụ cận.

chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ nấu và thuyết minh dây chuyền sản xuất

I.Chỉ tiêu chất lơng

II.Nguyên liệu sản xuất bia

Nguyên liệu dùng để sản xuất bia cho nhà máy là malt đại mạch, gạo (với một nớc nông nghiệp lúa nớc nh Việt Nam thì gạo đợc sử dụng làmnguyên liệu thay thế nhằm giảm giá thành sản phẩm) với tỷ lệ là 30%, hoahoublon, nấm men và nớc

1 Malt đại mạch

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia, khoảng 1/3 sản ợng đại mạch trồng trên toàn thế giới là phục vụ mục đích trên Đại mạch đ -

l-ợc trồng nhiều nhất ở các nớc Liên Xô cũ, Mỹ, Trung Quốc, Pháp

Trong sản xuất bia qua nhiều năm nghiên cứu ngời ta thấy rằng biasản xuất từ malt đại mạch hơn hẳn bia đợc sản xuất từ malt của các hạt hoathảo khác về mùi vị và tính chất công nghệ

Khi đa vào sản xuất malt phải đạt các yêu cầu sau :

- Màu sắc : Màu vàng rơm sáng óng ánh, màu chuẩn là màu của0,16-0,3 ml iốt 0,1N/100 ml nớc

- Vị : Đặc trng cho malt vàng là vị ngọt nhẹ hay ngọt dịu

- Mùi: thơm tự nhiên, đặc trng cho malt, không đợc có mùi lạ

- Độ sạch : Không đợc lẫn tạp chất quá 2% và không bị vỡnhiều, hạt có kích thớc đồng đều, tỷ lệ vỡ tối đa cho phép lànhỏ hơn 0,5% và khoảng 1% hạt có bệnh

2 Hoa houblon

Hoa houblon đợc coi là nguyên liệu chính thứ hai không thể thiếu đợctrong quá trình sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hơngthơm rất đặc trng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và

ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những tính năng cực kỳ đặcbiệt nh vậy, từ khi phát hiện ra công dụng của nó trong sản xuất bia (thế kỷ8) đến nay, hoa houblon vẫn giữ đợc vai trò độc tôn và là loại nguyên liệu

“Không thể thay thế” trong ngành công nghiệp này ở Việt Nam, hiện nay

hoa houblon đợc nhập để sản xuất bia gồm các dạng: hoa cánh, hoa viên, caohoa

2.1 Yêu cầu của hoa houblon

- Màu sắc : Hoa cánh màu vàng đục, hơi xanh, không có màu nâuhoặc xám đen.

- Tạp chất : Không chứa các tạp chất, không lẫn nhiều cuống hoa

- Mùi thơm đặc trng, không có mùi hắc

- Dùng tay nghiền hoa còn dính tay

- Phấn hoa : bóc cánh hoa ra còn nhiều phấn màu vàng sáng

- Hoa viên : Hoa cánh thu về đợc sấy khô, nghiền ép và đùn thành viên

đợc bảo quản trong túi giấy nhôm

- Hoa cao : Hoa đợc trích lý bằng cồn hoặc CO2 rồi cô đặc dịch trích

ly đến cao Cao hoa có màu vàng, đen sẫm, dẻo có thể bảo quản tốt từ3-4 năm, thuận lợi cho quá trình chuyên chở mà vẫn đảm bảo đợc chấtlợng hoa

2.2 Thành phần hoá học của hoa

- Màu sắc trắng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi

10-Nớc đợc dùng trong tất cả các công đoạn sản xuất bia từ ngâm, ơmmầm đại mạch đến nấu, rửa bã, làm lạnh, vệ sinh dụng cụ, thiết bị, rửa chai,cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh nhà xởng Tuỳ từng công đoạn mà yêu cầu củanớc khác nhau nhng phải đảm bảo một số chỉ tiêu chung nh:

- Vi sinh vật không quá 100 tế bào/1cm3.

- E.Coli và các vi sinh vật độc hại  3 tế bào/1cm3

Cách xử lý nớc để sản xuất bia có nhiều phơng pháp khác nhau: nh kếttủa, đông tụ, trao đổi ion, lọc cát sỏi, hấp thụ bằng than hoạt tính Tuỳ thuộcvào mức độ nớc cho từng công đoạn mà ta có biện pháp xử lý nớc cho phùhợp Cụ thể: với nớc thành phố chỉ cần xử lý trao đổi ion để làm mềm nớc,với nớc giếng khoan thì qua lọc cát sỏi, than hoạt tính, trao đổi ion

5 Nấm men

Đặc điểm: nấm men thờng dùng để lên men hiện nay là chủng

Saccharomyces carlsbergensis là loại nấm men chìm, tế bào nấm men hình

cầu hoặc hình oval, kích thớc trung bình là 3  15 m, sinh sản chủ yếubằng phơng thức nảy chồi, lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp Nó có khảnăng lên men các loại đờng nh: raffinoza, maltoza, glucoza, fructoza.Vàocuối quá trình lên men, nó kết lắng xuống đáy do tính chất tạo chùm của tếbào, thuận lợi cho việc tách men sau quá trình lên men để quay vòng sử dụngnấm men

Nguồn men giống: có thể lấy men giống từ nuôi cấy nấm men từchủng thuần khiết hay tái sử dụng nấm men từ những lần lên men trớc

6 Các nguyên liệu phụ

Trong công nghệ sản xuất bia ngời ta sử dụng chế phẩm enzym nhằmmục đích: thích hợp với sản xuất bia dùng nguyên liệu thay thế, làm tiệm cận

về chất lợng của bia với nhiều nguyên liệu thay thế và bia 100% malt, giúpcho quá trình dịch hoá đợc dễ dàng, nhờ độ ổn nhiệt cao nên quy trình nấu đ-

ợc đơn giản hoá, tăng hiệu suất thu hồi, tăng năng suất, giảm thời gian nấu

ở đây, em sử dụng enzym trong quá trình dịch hoá gạo dới dạng chếphẩm Termamyl 120L của hãng Novo Đan Mạch Đây là chế phẩm enzym

dạng lỏng, đợc sản xuất từ vi khuẩn Bacillus licheniformis, có khả năng chịu

đợc nhiệt độ cao từ 95-1050C Termamyl 120L là một endo-amylaza, chứa

chủ yếu là glucosidaza có tác dụng phân cắt các liên kết glucosit trong chuỗi mạch amyloza và amylopectin thành dextrin vàoligosaccharit tan trong nớc, làm giảm nhanh chóng độ nhớt của dịch cháo.Việc sử dụng chế phẩm Termamyl làm enzym dịch hoá cho phép tránh đợchiện tợng lão hoá tinh bột, có đợc hiệu suất thu hồi chất chiết cao, dịch hoánhanh và triệt để

alpha-1,4-Nguyên liệu phụ trợ khác:

Nguyên liệu phụ trợ trong sản xuất bia còn có: axit sulfuric,axit lactic,CaCl2, chất tẩy rửa, chất sát trùng

II/ Chọn dây chuyền sản xuất:

Phân xởng thiết kế là phân xởng nấu Mục đích của quá trình nấu là:

proteinaza để chuyển protein thành axit amin, peptit vàpolypeptit

Quá trình nấu ( chuẩn bị dịch đờng houblon hoá) có thể chia làm 5công đoạn:

 Nghiền nguyên liệu:

Có các phơng pháp nghiền malt nh : nghiền khô, nghiền khô có phun

ẩm vỏ, nghiền khô mịn, nghiền ớt không ngâm, nghiền ớt có ngâm

Các ph ơng pháp nghiền khô có u điểm là có thể nghiền trớc 1 ngày

tr-ớc khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém nhng có nhợc điểm làkhông giữ đợc nguyên vỏ, bụi, bột nhiều nên dung tích thùng lọc nhỏ Nếunghiền khô mịn thì phải dùng máy lọc thế hệ mới

Các ph ơng pháp nghiền ớt có u điểm là vỏ đợc bảo toàn, có thể tăngchiều cao lớp lọc nhng có nhợc điểm là nghiền không tốt malt cha nhuyễn,khi ngâm malt độ ẩm có thể không đều, sau khi nghiền xong phải nấu ngay,chi phí thiết bị và vệ sinh thiết bị lớn, dễ ăn mòn thiết bị

Các ph ơng pháp nghiền ẩm có u điểm là khắc phục đợc các nhợc điểmcủa phơng pháp nghiền khô và nghiền ớt

ở đây, em chọn phơng pháp nghiền khô có phun ẩm vỏ vì nó cónhiều u điểm nh trên đã nói, hơn nữa năng suất của phân xởng không lớn lắmnên phơng pháp này phù hợp với năng suất nồi lọc.

Đối với nguyên liệu thay thế là gạo, chọn phơng pháp nghiền khôbằng máy nghiền búa

 Nấu và đờng hoá:

Có 3 nhóm phơng pháp đờng hoá:

Ph

ơng pháp ngâm chiết: ngâm chiết dần, ngâm chiết tăng dần nhiệt

độ Phơng pháp này chỉ thích hợp cho malt có độ nhuyễn tốt và phơng pháplên men nổi, nhiệt độ lên men cao

Ph

ơng pháp đun sôi: Phơng pháp này có đặc điểm là tạo ra các bớcnhảy nhiệt độ, tranh các điểm dừng ở nhiệt độ trung gian, hơn nữa chỉ đunsôi một phần dịch đờng, do đó hoạt động của enzym tốt hơn, nâng cao đợchiệu suất hoà tan của dịch đờng Có thể nấu 1 lần, 2 lần hoặc 3 lần khi nấuchỉ nấu phần đặc Phơng pháp này yêu cầu phải có hai nối nấu: một nồi hoàbột và một nồi nấu

Ph

ơng pháp hỗn hợp: Phơng pháp này sử dụng cho quá trình nấu có sửdụng nguyên liệu thay thế Nguyên liệu thay thế đợc hồ hoá riêng, sau đó đ-

ợc đờng hoá, có thể đờng hoá chung hay riêng với malt Dịch cháo có thể

đ-ợc dịch hoá bằng enzym dịch hoá hoặc bằng malt

Trong thiết kế này, em chọn phơng pháp nấu và đờng hoá hỗn hợp,trong đó, nguyên liệu thay thế là gạo đợc hồ hoá và dịch hoá riêng trong nồinấu gạo có sử dụng enzym dịch hoá Termamyl 120L, sau đó đợc đờng hoáchung với malt trong nồi đờng hoá

 Lọc dịch đờng:

Có thể lọc dịch đờng bằng nồi lọc hoặc máy lọc khung bản

Máy lọc khung bản có u điểm là lọc nhanh, tốn ít lợng nớc rửa bã hơn,thiết bị gọn hơn nhng nhợc điểm của nó là không kín, dịch đờng dễ bị oxyhoá nên chất lợng dịch đờng kém hơn, vệ sinh vải lọc khó, tốn lao động vàchi phí bảo dỡng lớn

Nồi lọc tuy lọc lâu hơn, chiếm nhiều diện tích nhà xởng hơn nhngnăng suất lọc lớn hơn, cách nhiệt tốt, dịch lọc ít bị oxy hoá, dễ cơ giới hoá tự

động hoá, chi phí bảo dỡng ít hơn

Do đó, trong dây chuyền sản xuất này, em chọn nồi lọc để lọc dịch ờng nhằm đảm bảo chất lợng dịch đờng và giảm mức độ lao động của côngnhân trong công đoạn rửa bã và vệ sinh thiết bị

đ- Nấu hoa

Trong giai đoạn đun hoa phải đảm bảo đợc thời gian đun sôi cũng nhcờng độ sôi của dịch để có thể kết lắng tốt các cặn thô và cặn mịn, đảm bảoquá trình đồng phân hoá nhng đồng thời tránh hiện tợng caramen hoá dịch đ-ờng

Kỹ thuật nấu hoa chia làm 3 phần:

Phần 1: cho 1/4 lợng hoa vào khoảng 15-20 phút sau khi sôi Sử dụngloại hoa đắng nhất, ít thơm nhất, giầu tanin nhất

Phần 2: cho 1/2 - 2/3 lợng hoa Đây là phần tạo vị đắng quan trọngnhất cho bia

Phần 3: cho 1/4 lợng hoa còn lại vào khoảng 15-30 phút trớc khi kếtthúc nấu hoa Đây là loại hoa thơm nhất, mùi đặc trng nhất cho bia đặc biệt

 Lắng trong và làm lạnh nhanh dịch đờng houblon hoá.

Đây là giai đoạn rất dễ nhiễm tạp vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn chịunhiệt coliform phát triển nhanh làm cho bia thành phẩm có mùi cần tây Do

đó, cần phải tiến hành nhanh và với mức độ vệ sinh tốt nhất

Có các loại thiết bị làm trong nh thùng thấp hở, thùng kín, lọc li tâm,máy lọc dùng chất trợ lọc, lắng xoáy… Xu thế hiện nay các nhà máy đều sử Xu thế hiện nay các nhà máy đều sửdụng thiết bị lắng xoáy để làm trong dịch đờng do thiết bị đơn giản mà hiệuquả tách cặn cao

Để làm lạnh dịch đờng sau lắng xoáy, chọn thiết bị làm lạnh nhanhkiểu tấm Thiết bị này có u điểm là có thể vệ sinh theo chu trình kín, giảmnhiễm tạp vi sinh vật, thiết bị gọn, tiết kiệm diện tích nhà xởng Chọn thiết

bị làm lạnh 1 cấp dùng tác nhân lạnh là nớc 0-10C, tránh ăn mòn, tái sử dụngtốt

II/ Sơ đồ dây chuyền sản xuất:

Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ

1/ Nghiền nguyên liệu:

Mục đích: Phá vỡ màng tinh bột để quá trình đờng hoá đợc tốt hơn.Yêu cầu của quá trình nghiền malt là vỏ còn nguyên vẹn và tách khỏi nộinhũ, lợng tấm thô nhỏ, lợng tấm mịn nhiều, bột mịn rất ít để tránh tắc khilọc.

Độ mịn và bản chất bột nghiền phụ thuộc vào máy lọc, nguyên liệuthay thế và chất lợng malt

Trong dây chuyền sản xuất này, chọn thiết bị lọc là nồi lọc, nghiềntheo phơng pháp nghiền khô có phun ẩm vỏ, sử dụng máy nghiền trục sáutrục bốn sàng

Máy nghiền có các đặc điểm sau:

mm

giữa hai trục

Máy nghiền gạo thông dụng là máy nghiền búa, nghiền gạo càng mịncàng tốt

2/ Quá trình nấu và đờng hoá:

a/ Nấu gạo:

Mục đích: Do nguyên liệu thay thế sử dụng với tỷ lệ cao ( 40%) nênkhông thể đờng hoá chung trong nồi nấu malt mà càn phải đợc hồ hoá vàdịch hoá trớc trong thiết bị riêng Nh ta đã biết, nguyên liệu cha nảy mầm,

thành tế bào của các hạt tinh bột cha bị phá vỡ rất khó đờng hoá Hơn nữa, tỷ

lệ thay thế nhiều, lợng enzym trong malt không đủ bao phần tinh bột ăn theocủa gạo nên ngoài việc sử dụng malt lót phải bổ sung thêm chế phẩm enzymngoài để tăng hiệu suất chiết

Trong quá trình nấu gạo, tinh bột gạo đợc hồ hoá và dịch hoá, độ nhớtgiảm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đờng hoá sau này

Tiến hành nấu gạo:

Trớc khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bị bằng nớc nóng Sau đó bơm lợngnớc cần dùng vào nối nấu gạo Nớc bơm vào đợc phối trộn tự động từ thùngnớc nóng và nớc lạnh để đạt nhiệt độ 450C Bật cánh khuấy Cho axitsunfuric 10% để hạ pH của nớc xuống pH thích hợp cho quá trình nấu (pH=5,4-5,6) Cho lợng malt lót ( tỷ lệ 5% so với gạo) Sau đó đổ gạo vào Lúcnày nhiệt độ toàn bộ khối dịch giảm xuống một chút Bổ sung chế phẩmTermamyl 120L với tỷ lệ 0.1% so với gạo Bột đợc trộn đều và giữ ở nhiệt độ42-450C trong 15 phút để tinh bột hút nớc trơng nở, đồng thời các enzymtrong malt ( peptidaza) thuỷ phân protein của gạo Cấp hơi để nâng từ từnhiệt độ khối dịch lên 830C ( 1 độ/phút) Giữ ở nhiệt độ này 40 phút để hồhoá tinh bột đồng thời amylaza phân cắt chuỗi mạch tinh bột, làm giảm độnhớt của dịch cháo Tiếp tục cấp hơi đun sôi dịch cháo trong khoảng 60 phút.Kiểm tra xem cháo chín cha Ngừng cấp hơi, để nguội xuống 80-830C ( 15phút) rồi bơm dịch sang nối nấu malt

Thời gian nấu gạo một mẻ: 160 phút

b/ Đờng hoá trong nồi nấu malt:

Mục đích: Tạo điều kiện thích hợp thông qua việc điều chỉnh nhiệt độ

và pH môi trờng để hệ enzym của malt hoạt động, phân cắt các hợp chất caophân tử trong dịch cháo thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan

Yêu cầu của quá trình đờng hoá là dịch đờng thu đợc chứa hàm lợngchất chiết tối đa có thể và tỷ lệ giữa các thành phần là 80% đờng lên men +20% đờng các loại

Trong quá trình đờng hoá, tinh bột đợc thuỷ phân thành các đờng(dextrin bậc thấp dễ hoà tan, đờng đơn giản), protein đợc thuỷ phân thànhcác hợp chất chứa nitơ chủ yếu là phân tử lợng trung bình (peptid,albumose), các hợp chất chứa photpho nh phytin bị thuỷ phân giải phóng axitphotphoric làm tăng độ chua và lực đệm của dịch đờng Ngoài các quá trìnhthuỷ phân bởi enzym, trong qua trình đờng hoá còn xảy ra các phản ứng phienzym nh caramen hoá, melanoid, biến tính protein kém biền nhiệt, hoà tancác chất trong vỏ malt vào dịch đờng … Xu thế hiện nay các nhà máy đều sử

Tiến hành đ ờng hoá:

Sau khi vệ sinh thiết bị, bơm nớc có nhiệt độ 35-400C vào nồi nấumalt Bật cánh khuấy, cho malt vào ( tỷ lệ nớc : malt là 5:1) Cho axit để đa

pH dịch bột về pH = 5.4-5.6 Tiến hành ngâm bột ở nhiệt độ này trong 30phút nhằm mục đích chiết tách các enzym trong malt vào dung dịch

Sau khi ngâm malt đợc 30 phút, tiến hành bơm cháo sang Sau khibơm cháo sang ( mất khoảng 5 phút) nhiệt độ của khối dịch là 60-620C Giữ

ở nhiệt độ này trong 60 phút Đây là thời gian dừng cho -amylaza hoạt

động, phân cắt tinh bột tạo maltoza là đờng lên men chính cho nấm men Sau

đó, cấp hơi nâng nhiệt độ lên 70-720C ( mất khoảng 10 phút) và duy trì trongkhoảng 40 phút để -amylaza hoạt động thuỷ phân tinh bột thành các đờng

và dextrin hoà tan Có thể kiểm tra bằng I2 để xác định thời điểm kết thúc ờng hoá Nâng nhiệt độ lên 780C rồi bơm sang thùng lọc

đ-Thời gian đờng hoá: 150 phút

Khi dịch cháo bắt đầu sôi thì tiến hành vệ sinh nồi nấu malt, sau khi sôi đợc

35 phút thì lấy nớc và xả bột nồi đờng hoá

3/ Lọc dịch đờng:

Mục đích: Tách dịch đờng ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi lớn nhất,

đồng thời hạn chế tối đa sự oxy hoá dịch đờng

Lọc dịch đờng có hai giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch

đờng ra khỏi bã, giai đoạn hai là rửa bã để rút nốt những phần chất hoà tancòn sót lại trong bã

Tiến hành lọc dịch đ ờng:

Trớc khi tiến hành lọc, thùng lọc cần đợc vệ sinh kỹ bằng nớc Cácmảnh của đáy giả phải đợc ghép thật khít và chặt với nhau Lỗ tháo bã và cácvan xả dịch ra phải đợc đóng chặt Bơm nớc nóng vào các ống dẫn dịch đờng

để đuổi không khí đồng thời bơm tới chứa đầy khoảng không giữa hai đáycủa thùng lọc Dịch đờng từ nồi đờng hoá sau khi đợc trộn đều, đợc bơm mộtlần sang thùng lọc, đồng thời hệ thống cào bã quay để dàn đều lớp bã trên bềmặt đáy giả Sau khi bơm hết dịch đờng, hệ thống cánh đảo bã đợc nâng lên

ở độ cao cuối cùng Dịch đợc để yên trong 30 phút để bã kết lắng, tạo thànhlớp lọc Sau đó mở van thu dịch Dịch đờng ban đầu còn đục nên ta cho hồi l-

u lại thùng lọc trong khoảng 15 phút đầu Khi dịch đờng bắt đầu trong thìkhoá van hồi lu, dịch đờng đợc đa ngay sang nồi nấu hoa Sử dụng áp kế đểkiểm tra và điều chỉnh tốc độ lọc, thờng là 1 l/s Thời gian ép dịch lọc là 90phút Sau đó tiến hành rửa bã

Nớc rửa bã ở 780C Quá trình rửa bã đợc tiến hành gián đoạn Sau khithu hết dịch đờng, khoá van xả dịch, cấp nớc rửa bã lần thứ nhất tới ngập bã2cm Cho cánh đảo bã quay để làm tơi lớp bã ( 4-5 vòng) Để yên 10 phút thì