Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với năng suất 5 triệu lít/năm

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon, nước và sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo, ngô,đường saccaraza với một quy trình khá đặc biệt, cho nên bia có tính

LỜI CẢM ƠN

-oOo -Để hoàn thành tốt Đồ án công nghệ II này, trước hết emxin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo

trong khoa Hóa, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, đặc biệt

là các thầy cô trong bộ môn Công nghệ sinh học đã tận tình

giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm

quý báu trong suốt thời gian qua

Đặc biệt, em xin chân thành cám ơn thầy Bùi XuânĐông – người đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, góp ý về

nội dung cho em trong suốt quá trình làm đồ án Trong thời

gian làm việc với thầy, em đã được tiếp thu thêm nhiều kiến

thức bổ ích, đã được học tập tinh thần, thái độ làm việc

nghiêm túc, hiệu quả của thầy Đây là những điều rất cần thiết

cho em trong quá trình học tập và công tác sau này

Em xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

1.1 Định nghĩa bia vàng 2

1.1.1 Thành phần hóa học của bia 2

1.1.2 Các chỉ số cảm quan 3

1.2 Nguyên liệu sản xuất bia 3

1.2.1 Malt đại mạch 3

1.2.2 Hoa Houblon 5

1.2.4 Nấm men 8

1.2.5 Nguyên liệu thay thế (Gạo) 8

1.2.6 Các loại nguyên liệu phụ khác 9

1.3 Các phương pháp lên men trong sản xuất bia 9

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 11

2.2 Thuyết minh quy trình 13

2.2.1 Làm sạch nguyên liệu 13

2.2.2 Nghiền nguyên liệu 13

2.2.3 Nấu nguyên liệu 15

2.2.4 Lọc dịch đường 16

2.2.5 Houblon hóa 17

2.2.6 Lắng trong và làm lạnh 18

2.2.7 Lên men chính 19

2.2.8 Lên men phụ 21

2.2.9 Lọc trong bia 22

2.2.10 Ổn định bia 22

2.2.11 Chiết chai 22

2.2.12 Thanh trùng bia 23

2.2.13 Dán nhãn 23

CHƯƠNG III: CÂN BĂNG VẬT CHẤT 25

3.1 Chọn các số liệu ban đầu 25

3.2 Kế hoạch sản xuất 25

3.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu 26

3.4 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày 31

3.5 Chi phí bao bì 33

CHƯƠNG IV: THIẾT BỊ 36

4.1 Phân xưởng nấu 36

4.1.1 Tính xilô chứa nguyên liệu 36

4.1.2 Tính bunke chứa malt, gạo 38

4.1.3 Máy làm sạch nguyên liệu 39

4.1.4 Máy nghiền nguyên liệu 40

4.1.5 Cân nguyên liệu 41

4.1.6 Tính cơ cấu vận chuyển 41

4.1.7 Nồi nấu nguyên liệu 45

4.1.8 Nồi houblon hóa 48

4.1.9 Nồi nấu nước nóng 49

4.1.10 Thiết bị lọc khung bản 50

4.1.11 Thùng chứa bã nguyên liệu 51

4.1.12 Thiết bị lắng Whirlpool 52

4.1.13 Thiết bị làm lạnh 53

4.1.14 Chọn bơm cho phân xưởng nấu 54

4.2 Phân xưởng lên men 55

4.2.1 Thiết bị lên men chính 55

4.2.2 Thiết bị lên men phụ 56

4.2.3 Thiết bị nuôi cấy nấm men 57

4.2.4 Thiết bị lọc bia 59

4.2.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc 60

4.2.6 Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc trong 60

4.2.7 Chọn bơm cho phân xưởng lên men 61

4.3 Phân xưởng chiết rót 61

4.3.1 Máy chiết rót 61

4.3.2 Máy rửa chai 62

4.3.3 Máy rửa két 62

4.3.4 Máy đóng nắp 62

4.3.5 Máy dán nhãn 62

4.3.6 Máy thanh trùng 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là loại nước giải khát có từ lâu đời được rất nhiều người ưa chuộng Đây làsản phẩm khởi nguồn từ những năm trước công nguyên Người ta cho rằng Osiris(vị thần nông nghiệp của Ai Cập) là người hướng dẫn con người làm bia từ lúamạch Bia là một sản phẩm điển hình của công nghệ lên men Ban đầu, cách đâyhơn 5000 năm (TCN), người ta làm bia bằng cách lên men những loại ngũ cốc Quátrình làm bia phát triển dần dần theo thời gian Đến thế kỉ thứ VIII, hoa houblon đãđược sử dụng trong làm bia Ngành sản xuất bia thực sự được phát triển với sự rađời của công trình “Nghiên cứu về Bia” của Louis Pasteur, ông đã đưa ra những nềntảng đầu tiên của một qui trình sản xuất hợp lí, và phương pháp thanh trùng Pasteurcủa ông vẫn được sử dụng cho đến ngày nay trong sản xuất bia Đến ngày nay, côngnghệ sản xuất bia đã phát triển đến đỉnh cao, nhiều thương hiệu bia nổi tiếng cả thếgiới như Heniken, Tiger, Halida… được cả thế giới ưa dùng Vì vậy, lượng bia sảnxuất hàng năm không ngừng tăng lên

Được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon,nước và men đã tạo ra cho bia một hương vị đặc trưng mà các loại đồ uống kháckhông có được Bia có một hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn,với hàm lượng CO2 khá cao giúp cơ thể giải khát một cách triệt để Uống bia vớimột lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa

mà còn giảm được sự mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc

Đối với Việt Nam nói riêng, ngành công nghiệp bia hiện nay đang trên đàphát triển không ngừng và đang tạo cho mình một vị thế mới Nhiều loại bia ra đời

và đang chiếm lĩnh thị trường trong nước như bia Sài Gòn, bia Lager, bia HuDa, bia

Hà Nội, Mục tiêu nhắm đến của ngành công nghiệp bia hiện nay là sản xuất cácloại bia có chất lượng cao, ổn định, đáp ứng thị hiếu cũng như nhu cầu của ngườitiêu dùng, tăng sức cạnh tranh với các sản phẩm khác

Để có thể tìm hiểu sâu và nắm bắt chi tiết hơn về dây chuyền công nghệ sản

xuất bia, em đã chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với năng suất 5 triệu lít/năm”.

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa bia vàng

Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp mộtlượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzyme khá phong phú, đặc biệt lànhóm enzyme kích thích tiêu hoá amylaza Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia

là malt đại mạch, hoa houblon, nước và sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo, ngô,đường saccaraza với một quy trình khá đặc biệt, cho nên bia có tính chất cảm quankhá hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắngmịn, với hàm lượng CO2 khá cao giúp con người giải khát một cách triệt để khi tauống Lượng bia sản xuất ngày càng tăng và sản phẩm ngày càng được đa dạng hoámẫu mã nhằm đáp ứng yêu cầu dinh dưỡng và cảm quan của người tiêu dùng

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại bia, tùy theo từng loại nguyên liệu sảnxuất mà ta có bia vàng và bia đen Trong đó, bia vàng là loại phổ biến và được sảnxuất nhiều hơn cả Bia vàng có vị đắng dịu và mùi thơm đặc trưng được quyết địnhbởi nguyên liệu là malt vàng và hoa houblon

Hình 1.1 Một số sản phẩm của bia

1.1.1 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

1.1.1.1 Các chất bay hơi [1, trang 74]

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 Hàm lượng rượu etylic từ1,8–7,0% so với thể tích và hàm lượng CO2 khoảng 0,3 – 0,5% khí CO2 tính theotrọng lượng Khí CO2 là thành phần quan trọng của bia, nó đảm bảo chất lượng cũngnhư vị tươi mát cho bia Rượu bậc cao là các chất có mùi, vị và tham gia tạo esteảnh hưởng đến mùi vị của bia Hàm lượng của nó khoảng 40–80mg/lit Axetaldehyt

và andehyt chủ yếu có trong bia và nó chứa khoảng 5mg/lit Trong bia còn có chứadiaxetyl và một số hợp chất chứa lưu huỳnh như SO2 khoảng 2-16 mg/lit, H2Skhoảng 0,04 mg/lit, các mecaptan bay hơi khoảng 0,07 mg/lit

1.1.1.2 Các chất không bay hơi [1, trang 74]

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 Nito 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

1.2 Nguyên liệu sản xuất bia

1.2.1 Malt đại mạch

Malt là hạt hòa thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xácđịnh Nó là sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng: đường đơn, các axit amin, các chấtkhoáng, các nhóm vitamin và có hệ enzyme phong phú – chủ yếu là proteaza vàamylaza

Hình 1.2 Malt Hình 1.3 Đại mạch

1.2.1.1 Vai trò

Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng

để sản xuất bia Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và các tính chất công nghệhơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác

1.2.1.2 Cấu tạo

Hạt malt gồm 3 bộ phân chính: Vỏ hạt, phôi và nội nhủ

 Vỏ hạt (Hull): Vỏ hạt chia thành ba bộ phận chính: vỏ trấu, vỏ

lụa và vỏ alơron Phần này thường chiếm từ 8 ÷ 15% trọng lượng hạt

 Phôi: Là cơ quan sống, hô hấp của hạt Phôi thường chiếm từ

2,5 ÷ 5% trọng lượng hạt Trong phôi có từ 37 ÷ 50% chất khô làthành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5 ÷ 6% đường saccharose, 7 ÷7,5% pentose, 6 ÷ 6,5% chất tro và một số ít thành phần khác Riêngtinh bột hầu như rất ít

 Nội nhũ (Endosperm): Chiếm từ 45 ÷ 68% trọng lượng hạt.

Phần này của hạt đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đạimạch trong sản xuất bia Thành phần chính trong nội nhũ là hạt tinhbột hình tròn, có kích thước rất lớn (từ 20 ÷ 30μ) hoặc rất bé (từ 2 ÷10μ) Rất ít những hạt có kích thước trung bình Nếu hàm lượngprotein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột kích thướcnhỏ

Hình 1.4 Cấu tạo hạt đại mạch.

1.2.1.3 Thành phần hóa học [1, trang 32]

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 %, pentozankhông 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 enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất bia như:α-amylaza, β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza…

1.2.1.4 Yêu cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia [1, trang 32]

Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vịngọt, có màu vàng sáng đều Không được có mùi vị lạ, không được mốc và khônghôi khói Yêu cầu kích thước của các hạt malt phải đều Kích thước hạt malt đạt yêucầu nếu như hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94 %, hạt dưới sàn 2,2 mmkhông quá 0,5% Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520-600g/l Độ ẩm củamalt không quá 6% Độ chiết của malt: 75-82% Thời gian đường hoá: 20-35 phút,hoạt lực amylaza đạt 100-300 đơn vị, hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưnghàm lượng protein phải nằm trong khoảng 9-12%, nếu cao hơn bia sẽ đục, rất khóbảo quản, còn nếu thấp hơn thì bia kém bọt, vị kém đậm đà

1.2.2 Hoa Houblon

1.2.2.1 Vai trò

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 độ bền keo và ổn định thành phần sinh

học của sản phẩm Thành phần hóa học của hoa

gồm nhiều chất khác nhau, những chất có giá trị

cho bia là nhựa houblon, các chất tanin và tinh dầu

1.2.2.2 Thành phần hoá học [1, trang 33]

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 houblon, các tanin và tinh dầu.Ngoài ra trong hoa còn chứa một số chất khác như: protein, mỡ, sáp, các hợp chấtphiprotein, xenluloza,…

 Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoahoublon, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm

và β-nhựa mềm, trong nhựa mềm gồm các dạng axít đắng là α, β, γ, δ-axítđắng Vị đắng của bia chủ yếu là do α-axít đắng tạo nên, còn các dẫn xuấtcủa β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễ chịu

 Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tantrong nước, dễ bị oxy hoá nên nó bảo vệ nhựa houblon Trong quá trình nấubia, hầu hết tanin của hoa houblon liên kết với protein của malt, do đó hàmlượng polyphenol ở trong bia chủ yếu là của malt và chỉ khoảng 1020% làpolyphenol của hoa houblon

 Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydratcacbon và nhiều hợp chất chứa oxy dạng tecpen Tinh dầu houblon khônghoà tan trong nước nhưng dễ bay theo hơi nước Trong quá trình sản xuấtkhoảng 98% lượng tinh dầu bị bay hơi chỉ còn khoảng 2% tồn tại trong bia

Hình 1.5 Hoa Houblon

tạo hương thơm cho bia Trong quá trình bảo quản, tinh dầu sẽ mất dần dobay hơi và bị ôxy hoá Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia vì các sảnphẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng củabia.

1.1.2.3 Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa[1,trang35]

Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau:

 Ngăn chăn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảoquản trong thùng kín, môi trường chân không hoặc môi trường khí trơ

 Xông SO2để hạn chế sự oxy hoá và phát triển của vi sinh vật

 Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0oC vì ở nhiệt độ thấp có tácdụng kìm hãm các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

 Cách ẩm tốt

Nếu bảo quản được trong các điều kiện trên thì hoa có thể bảo quản trong 2năm mà chất lượng không thay đổi Hiệu quả sử dụng các chất đắng còn phụ thuộcvào nhiều yếu tố khi đun sôi hoa với dịch đường, quan trọng nhất là thời gian vàcường độ đun sôi, lượng và chất của hoa sử dụng và pH của dịch đường Nếu tiếnhành houblon hoá trong điều kiện tối ưu thì lượng chất đắng sử dụng được trong giaiđoạn này khoảng 8085%, còn 1520% ở lại trong bã hoa

1.2.3 Nước

1.2.3.1 Vai trò

Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90% Trongnhà máy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấunguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệsinh xí nghiệp,… Do đó lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn Nước có ảnhhưởng lớn đến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm Vì vậy, nước dùng đểnấu bia không những đòi hỏi phải có đầy đủ tiêu chuẩn của nước uống mà còn cónhững yêu cầu riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia

1.2.3.2 Thành phần hoá học [1, trang 37]

Nước thực chất là một dung dịch loãng của các loại 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-,

PO43-

Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước

1.2.3.3 Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia [1, trang 36]

Nước dùng để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịuhoặc không mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh

 Độ cứng trung bình của nước: 56 miligam đương lượng/lit

- Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300ml

- Chỉ số coli không lớn hơn 3

1.2.4 Nấm men

Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết

là phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết

Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại:

 Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi).

Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm).

Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia: [2, trang 405]

Hình 1.6 S.cerevisiae

 Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và mộtchủng nấm men phù hợp có chất lượng tốt có thể tái sử dụng đến đời thứ 7thứ 8.

 Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt

độ, pH, thành phần môi trường

 Mật độ gieo cấy nấm men ban đầu càng nhiều thì hàm lượng diaxetylcàng thấp, chất lượng bia càng tốt, nhưng mật độ gieo cấy ban đầu vượt quangưỡng 70.106 tế bào/cm3thì hiệu quả mang lại không được rõ nét

1.2.5 Nguyên liệu thay thế (Gạo)

Người ta sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia nhằm mục đích giảmgiá thành sản phẩm Nguyên liệu thay thế có thể sử dụng là nguyên liệu giàu tinh bộthoặc giàu đường Đối với nhà máy, nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo Vềkhả năng thay thế malt đại mạch thì gạo là loại cốc được dùng nhiều hơn cả, mà chấtlượng bia không thua kém so với sử dụng toàn bộ malt đại mạch

Trong thành phần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm 75 %, protein 8%, chấtbéo 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 [2,trang 25]

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

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

1.2.6 Các loại nguyên liệu phụ khác

Dùng như các phụ gia trong quá trình sản xuất bia, các hóa chất sử dụng trongcác công đoạn tẩy rửa, các loại bột trợ lọc, các chất ổn định và đặc biệt là các enzym

sử dụng trong công đoạn sản xuất dịch đường lên men và lên men

1.3 Các phương pháp lên men trong sản xuất bia

 Lên men truyền thống

Đây là phương pháp lên men có từ lâu đời, quá trình lên men chính và lênmen phụ được thực hiện trong hai thiết bị riêng biệt, đặt trong phòng lạnh Thờigian lên men phụ thuộc vào nồng độ chất hòa tan ban đầu của dịch đường và chế độnhiệt trong thời gian lên men đó Quá trình lên men chính được thực hiện ở áp suấtthường, còn quá trình lên men phụ được thực hiện dưới áp suất dư 0,3-0,7 atm Tỷ

lệ nấm men giống được sử dụng khoảng 0,4-0,6 l/100l dịch đường

Thiết bị lên men được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau và thường códạng thân trụ, đáy côn hoặc chỏm cầu

 Lên men hiện đại

Đặc trưng của phương pháp này là cả quá trình lên men chính và lên men phụđược thực hiện trong cùng một thiết bị Thiết bị lên men không đặt trong phòng lạnh.Gồm có phương pháp lên men một pha, lên men liên tục và lên men bán liên tục

 Phương pháp lên men truyền thống có nhiều ưu điểm nổi bật đó là sửdụng thiết bị đơn giản, dây chuyền không khép kín, dễ kiểm soát khi gặp sự

cố, không lên men liên tục nên thiết bị được rửa sạch thường xuyên Do vậy,trong bài này em chọn phương pháp lên men truyền thống nhằm tạo ra sảnphẩm bia có chất lượng cao

CHƯƠNG II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Quy trình công nghệ

NghiềnNấu

Hội cháo

NấuNghiền

Dán nhãn

Đóng nắpChiết chai

Malt lótHơiNướcEnzyme

Bia thành phẩm

Hình 2.1 Minh họa quy trình công nghệ[11]

2.2 Thuyết minh quy trình

2.2.1 Làm sạch nguyên liệu

2.2.1.1 Mục đích

Malt và gạo trước khi đem vào sản xuất bia cần phải có quá trình làm sạch đểloại bỏ tạp chất Quá trình này đảm bảo cho nguyên liệu được sạch, kích thước hạtđồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượng bia, thuận lợi cho quá trình nghiền

2.2.1.2 Tiến hành làm sạch

Nguyên liệu sau khi được định lượng thì qua máy làm sạch để loại bỏ bụi bẩn,các hạt bị gãy dập, chất lượng kém hoặc mầm rễ còn sót, các tạp chất lớn như lôngchim, lá khô,…để đảm bảo không ảnh hưởng đến chất lượng của bia Sau đó,nguyên liệu được đưa qua bộ phận tách từ để loại bỏ các tạp chất có từ tính nhằmtránh gây ảnh hưởng đến quá trình nghiền phía sau

2.2.2 Nghiền nguyên liệu

2.2.2.1 Mục đích

Nhằm để làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc tinh bột, làm cho nước xâmnhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá, thuỷ phân tinh bột diễn

ra nhanh và triệt để hơn

2.2.2.2 Yêu cầu khi nghiền

 Malt

 Vỏ malt giữ được càng nguyên càng tốt Nếu giữ nguyên được

vỏ malt thì sẽ ngăn chặn được việc chuyển các chất không có lợi từ vỏ vàodịch đường và bia Mặt khác, vỏ malt càng nguyên càng tạo điều kiện thuậnlợi cho quá trình lọc, nâng cao vận tốc và hiệu suất lọc

 Nội nhũ phải được nghiền nhỏ Tuy nhiên, nếu tỷ lệ bột và tấmmịn, nhất là bột quá cao thì lọc dịch đường sẽ khó khăn và giảm hiệu suấtthu hồi Vì vậy, khi nghiền cần tạo tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn vàbột phù hợp với từng loại thiết bị lọc

 Gạo

Nghiền càng nhỏ càng tốt, khi đó khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzymecàng cao, hiệu quả thuỷ phân tinh bột càng triệt để

2.2.2.3 Phương pháp thực hiện

Có nhiều phương pháp nghiền: nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt Tuynhiên, lựa chọn phương pháp nghiền khô cho cả hai loại nguyên liệu vì phươngpháp này đơn giản, dễ thực hiện Malt được nghiền bằng thiết bị nghiền hai cặp trục

và gạo được nghiền bằng thiết bị nghiền búa

 Máy nghiền trục (nghiền malt)

 Cấu tạo

 Nguyên tắc hoạt động

Malt được đổ vào phễu và được nghiền sơ bộ ở cặp rulô thứ nhất Khoảngcách giữa 2 trục nghiền của cặp rulô thứ nhất lớn hơn so với khoảng cách giữa 2trục nghiền của cặp rulô thứ 2 Sau khi nghiền sơ bộ, bột malt được đưa vào rulôthứ 2 để nghiền tiếp

 Máy nghiền búa (nghiền gạo)

Hình 2.2 Máy nghiền trục (nghiền malt)

Hình 2.3 Máy nghiền búa (nghiền gạo)

Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1) Gạo đượcnghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền (2) vào thành trong của máy nghiềnbúa Búa được lắp trên đĩa treo số (4), các búa được treo cách đều nhau Gạo sau khiđược nghiền mịn sẽ đi qua lưới số (3) ra ngoài và được đưa vào bunke chứa.

2.2.3 Nấu nguyên liệu

2.2.3.1 Mục đích

Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng

thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác

động của các hệ enzyme thuỷ phân

1 Ống tháo hơi

2 Cửa nạp liệu

3 Cửa nạp hơi

4 Áo hơi

5 Cửa thoát nước ngưng

6 Cửa tháo liệu

7 Cánh khuấy

8.Cửa quan sát

2.2.3.2 Tiến hành nấu

Sau khi nghiền xong, nguyên liệu nên đem đi nấu ngay vì nếu để lâu bột sẽ

bị chua, làm ảnh hưởng đến chất lượng của bán thành phẩm và thành phẩm sau này

Tiến hành nấu theo phương pháp kết hợp với nguyên liệu thay thế chiếm45% Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và nước nấu là:

Malt : nước = 1 kg : 3 lítGạo : nước = 1 kg : 4 lít

 Nồi gạo: Gạo đã nghiền mịn với 10% bột malt lót (so với tổng lượng gạo)

được đem vào phối trộn với nước ấm 370C theo đúng tỷ lệ trên Bổ sung lượng chếphẩm enzyme Termamyl cần dùng vào Khuấy trộn đều dịch bột trong vòng 10 phút.Sau khi khuấy trộn xong nhiệt độ của nồi nấu hạ xuống còn khoảng 350C, bổ sungaxit lactic để pH hạ xuống còn 5,6 và giảm độ nhớt của dịch Nâng nhiệt độ củakhối nấu lên 660C với tốc độ khoảng 10C/phút và giữ ở nhiệt độ này 30 phút để hồhóa tinh bột Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu đến nhiệt độ sôi (khoảng 1050C) trong

Hình 2.4 Nồi nấu nguyên liệu

30 phút và giữ sôi 20 phút Trong suốt quá trình nấu gạo phải khuấy trộn liên tục đểtránh cháy ở đáy nồi, vận tốc cánh khuấy khoảng 30÷40 vòng/phút.

 Nồi malt: Khi nồi gạo đã tiến hành nâng nhiệt đun sôi thì nồi malt cũng bắt

đầu cho nước 370C vào Thời gian hòa bột malt và nước trong 10 phút Bổ sungCaCl2, lượng enzim Ultraflo và axit lactic vào Nhiệt độ của khối dịch khoảng 350C

và pH là 5,6 Nâng nhiệt khối nấu lên 520C trong vòng 20 phút và giữ ở nhiệt độnày 30 phút để thực hiện quá trình đạm hóa

 Hội cháo: Khi nồi gạo đun sôi xong thì quá trình đạm hóa ở nồi malt cũng vừa

kết thúc Tiến hành bơm cháo gạo sang nồi malt để hội cháo, thời gian bơm là 10phút Nhiệt độ toàn khối nấu lúc này đạt 630C, giữ ở nhiệt độ 630C trong 30 phút đểtạo điều kiện cho enzim β-amylaza thuỷ phân tinh bột Sau đó, nâng nhiệt độ khốinấu lên 730C trong vòng 10 phút và giữ ở nhiệt độ này 30 phút để enzim α-amylazatiếp tục thuỷ phân tinh bột Nâng nhiệt độ toàn khối dịch lên 780C trong vòng 5 phútrồi sau đó bơm dịch đi lọc

Hình 2.5 Sơ đồ nâng nhiệt quá trình nấu

2.2.4.2 Tiến hành lọc dịch đường

Để lọc dịch đường ta sử dụng thiết bị lọc khung bản Quá trình lọc dịchđường gồm 2 giai đoạn:

 Giai đoạn lọc

 Giai đoạn rửa bã

Trước khi lọc cần thiết phải bơm nước nóng vào khoảng không gian giữa khung,bản để làm nóng thiết bị Sau đó, tháo nước nóng và bơm dịch vào Trong khoảngthời gian đầu dịch đường chảy ra còn đục nên cần bơm hồi lưu về nồi đường hoá đểlọc lại Khi dịch đường đã đạt được độ trong cần thiết thì cho chảy vào thiết bịhoublon hoá Sau khi đã lọc hết dịch thì tiến hành rửa bã để thu hồi các chất hoà tancòn sót trong bã Để tăng cường quá trình khuyếch tán các chất hoà tan vào dungdịch rửa bã thì cần dùng nước nóng 75÷ 78oC để rửa Nước rửa bã cũng được chảyvào nồi houblon hoá Không nên dùng nước có nhiệt độ quá cao để rửa bã và cũngkhông nên rửa bã quá kĩ Bởi vì, nếu rửa kĩ quá thì một số các chất đắng và tanin sẽtrích ly vào làm cho dịch có mùi và vị không bình thường, đôi lúc còn làm loãngdịch đường nên phải mất thời gian và tốn kém năng lượng cho việc cô đặc đến nồng

độ cần thiết

Dịch đường sau khi lọc xong phải đảm bảo về độ trong Khi đã rửa bã xong thìtiến hành tháo bã và vệ sinh sát trùng thiết bị

Hình 2.5 Máy lọc khung bản

+ Truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon.

+ Vô hoạt enzyme và thanh trùng dịch đường

2.2.5.2 Tiến hành Houblon hóa

 Kỹ thuật đun sôi: Dịch đường ban đầu và nước rửa bã được trộn lẫn vào

nhau trong thiết bị houblon hoá Yêu cầu phải giữ nhiệt độ của hỗn hợp này khôngnhỏ hơn 70oC Để giữ được dịch đường ở nhiệt độ cần phải cung cấp nhiệt cho nó.Trong quá trình cung cấp nhiệt phải tính toán như thế nào để khi quá trình rửa bãvừa kết thúc thì dịch đường cũng vừa sôi Không nên để dịch đường chưa sôi trongthời gian quá dài Vì như vậy sẽ tạo điều kiện cho oxi không khí tiếp xúc với dịchđường và dẫn tới các phản ứng oxi hoá làm giảm chất lượng của dịch đường

Thời gian houblon hoá trung bình là 2h và không nên ít hơn 1,5h và không quá2,5h

Thiết bị houblon hóa cũng giống như thiết bị nấu

 Tiến hành: Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển thẳng vào nồi

houblon hóa Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độdịch đường luôn giữ ở 75oC Khi nước rửa bã chảy vào nồi gần kết thúc thì bắt đầunâng nhiệt đến sôi và cho 1/3 lượng hoa vào nhằm lấy chất đắng Giữ sôi 30 phútrồi tiếp tục cho 1/3 lượng hoa vào Trước khi kết thúc quá trình houblon hóa khoảng

30 phút thì cho tiếp 1/3 lượng hoa còn lại nhằm tạo hương và kết lắng protein.Trong quá trình đun sôi thì chỉ số đầu tiên để kết thúc quá trình đun sôi là nồng độdịch đường, những chỉ số khác là sự có mặt kết tủa của protein và độ trong của dịchđường, tổng thời gian đun sôi là 120 phút

- Bão hòa oxy cho dịch lên men.

2.2.6.2 Tiến hành

Tiến hành lắng trong trong thiết bị whirlpool và làm lạnh bằng thiết bị làmlạnh bản mỏng Thiết bị lắng whirlpool là một thùng được làm bằng thép không rỉ,

có dung tích rất khác nhau và thích hợp đối với công suất từng nhà máy, đáy thùng

có độ nghiêng 8-10% so với phương ngang Ở độ cao 1/4 thân thùng kể từ dưới lên

là đường ống để bơm dịch vào thùng, hướng đi của dịch là theo phương tiếp tuyếnvới thân thùng, vận tốc dịch đường vào thùng phải đạt 10-14 m/s, tạo một sức đẩymạnh, lực này tạo ra một xung lực theo phương tiếp tuyến với cột chất lỏng bêntrong thùng và làm cho cả cột chất lỏng đó xoay tròn Nhờ có lực hướng tâm lớn,cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy

Thiết bị whirlpool có ưu điểm là đảm bảo vô trùng vì dịch đường khi đưavào thiết bị cũng như ra khỏi thiết bị ở nhiệt độ rất cao (khoảng 90˚C) và thời gianlắng chỉ khoảng 20 phút Để yên 20 phút rồi dịch đường trong được bơm sang thiết

bị là lạnh nhanh, ở đây dịch được làm lạnh đến nhiệt độ lên men là 10˚C, thời gianlàm lạnh không vượt quá 1 giờ Sau khi làm lạnh xong dịch đường được chuyển vàothiết bị lên men, còn cặn ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài

2.2.7 Lên men chính

2.2.7.1 Mục đích

Quá trình lên men chính là quá trình chuyển hoá các chất đường và dextrin thấpphân tử trong dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và một số chất hữu cơ khác dướitác dụng của nấm men:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + QĐồng thời, còn tạo các sản phẩm phụ như: este, axit hữu cơ, rượu bậc cao,aldehit, glyxerin,… hoà tan vào dịch lên men tạo thành bia non

2.2.7.2 Tiến hành

 Chuẩn bị giống

Phương pháp nuôi cấy men 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 Để bảo quản men giống,người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường 10% và giữ ở nhiệt độ 2÷40C.Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền một lần Trước khi đưa vào sản xuất, mengiống được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm cho đến 10 lít Sau đó tiếp tục nhângiống trong các thiết bị chuyên dùng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men.Mỗi lần nhân, thể tích men giống tăng từ 5÷7 lần.

Thiết bị nuôi cấy men giống gồm các thùng hình trụ bằng thép không gỉ Trướckhi tiến hành nuôi cấy yêu cầu thiết bị và môi trường phải vô trùng tuyệt đối Menthuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 250C Trong phòng thínghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18÷200C Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho nóphát triển ở 12÷150C và tiếp tục giảm đến 8÷100C rồi đưa vào thiết bị lên men Đểnấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trước sang giai đoạnsau phải đang ở thời kỳ lên men mạnh

 Xử lý sữa men

Sữa men được thu vào các chậu chuyên dùng, sau đó trộn với nước vô trùng cócùng thể tích và cho qua rây có đường kính 0,4÷0,6 mm rồi ngâm trong nước lạnh.Hàng ngày phải thay nước cho men và giữ nhiệt độ nước trong thiết bị bảo quản gần

00C Trong nước lạnh, nấm men có thể bảo quản tốt từ 4÷6 ngày Để lên men trở lại

ta tiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng thì cho trộn với dịch lênmen theo tỷ lệ 2÷6 lít men/100 lít dịch đường, khuấy đều rồi để yên 1÷3 giờ Cholên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính Khi nào nấm men nẩychồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% coi như được Men cái có thể tái sử dụngnhiều lần Tuy nhiên số lần tái sinh còn phụ thuộc vào hoạt lực và sự nhiễm tạp củanó

 Tiến hành lên men

Với phương pháp lên men cổ điển, dịch đường sau khi làm lạnh được bổ sungkhông khí sạch (khoảng 8 mg O2/lít dịch đường) đã qua bình lọc bông gòn giữ bụi

cơ học và thiết bị khử trùng bằng tia cực tím Sau đó, cấy nấm men vào với lượngmen khoảng 20×106 tế bào/1ml dịch lên men Việc cấy nấm men vào thẳng ống dẫn

dịch lên men có ưu điểm làm cho nấm men phân bố đều toàn khối dịch lên men banđầu và tạo điều kiện cho chúng sinh trưởng nhanh hơn.

Dịch lên men được bơm vào thùng lên men chính trong nhiều lần nhưng chỉ cólần đầu dịch lên men có hoà nấm men, còn những lần sau chỉ châm đầy nước, tạothời gian cho nấm men hoạt động thích nghi với môi trường

Khi dịch lên men vào đầy thùng thì bắt đầu điều khiển quá trình lên men, theodõi nhiệt độ, độ đường hằng ngày Lên men chính được tiến hành trong thiết bị hìnhtrụ bằng thép không gỉ, đáy và nắp hình chỏm cầu, hệ số chứa đầy là 0,8÷0,85.Nhiệt độ lên men chính là 10oC, áp suất dư trong thiết bị lên men chính là 0,2÷0,4

at CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ hoà tan vào bia non một phần Độ hoà tancủa CO2 vào bia sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đó để đảm bảo lượng CO2 hoà tantrong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình lên men khoảng 5oC, hàmlượng CO2 trong bia non phải đạt 0,2 % Lên men chính được xem là kết thúc khichất chiết trong dịch lên men giảm đi từ 0,15-0,2%/ ngày đêm

Thời gian lên men chính là 9 ngày

Quá trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt trong phòng lạnh

từ 1-20C Nhiệt độ lên men phụ khoảng 10C áp suất dư 0,3-0,7at Trong quá trìnhlên men phụ cần theo dõi áp suất trong thiết bị lên men, mức độ trong của bia, nhiệt

độ trong phân xưởng

Bia non được chuyển vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảm mấtmát CO2 Đầu tiên có thể cho bia chảy nhanh nhưng về sau do có sự tạo bọt nên chobia chảy gián đoạn Khi bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên bề mặt bianon Để đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu sắc, mùi vị cũngnhư thành phần hóa học thì bia non từ một thùng lên men chính có thể chuyển vàonhiều thùng lên men phụ Quá trình chuyển bia non vào thiết bị lên men phụ có thể

tiến hành từ từ và kéo dài 1-2 ngày đêm Tuy nhiên sau 2 ngày đêm thì thùng lênmen phụ cần phải chứa đầy bia non nếu không thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và sự bãohòa CO2 khó do sự bốc hơi của nó Hệ số chứa đầy thùng lên men phụ vào khoảng0,96-0,98 Khi bia chứa đầy thùng thì đóng van điều chỉnh áp suất, tiến hành thảikhông khí trên bề mặt bia và nâng áp suất đạt theo yêu cầu

Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1-3 ngày kể từ lúc chuyển xong bia nonvào Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non sẽ hòa tan vàobia và oxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia thành phẩm

Thời gian lên men phụ là 30 ngày Sau khi lên men phụ bia được chuyển vàothùng chứa và đem đi lọc

2.2.9 Lọc trong bia

2.2.9.1 Mục đích

Tách các hạt nhỏ bé như tế bào nấm men, protein, các chất huyền phù…làmcho bia đạt được độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng, ổn định và tăng độ bềnsinh học, hoá lý cho bia

2.2.9.2 Tiến hành

Bia được lọc bằng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là bột diatomit

Ðầu tiên, bột diatomit được trộn cùng với nước vô trùng theo một tỷ lệ nhấtđịnh và tạo thành một dung dịch huyền phù, sau đó dung dịch huyền phù được bơmvào máy lọc ép để tạo thành một lớp lọc diatomit trên vải lọc Nếu bia đi ra còn đụcthì phải bơm trở lại thùng phối liệu, bia trong được đưa vào thùng chứa Áp suất lọccủa thiết bị là 1,2÷1,3 at Nếu vượt quá 3 at thì lớp vải lọc có thể bị rách

2.2.10 Ổn định bia

Sau khi lọc thì hàm lượng CO2 bị giảm Do đó để khôi phục lại sự bão hoà CO2trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,5÷1oC dưới ápsuất của CO2 là 0,5 at và thời gian tối thiểu là 4 giờ Hàm lượng CO2trong bia thànhphẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng Nếu chưa đạt được hàm lượng CO2 nàyphải bổ sung CO2 cho bia

2.2.11 Chiết chai

Để thuận tiện cho việc tiêu thụ, vận chuyển, bảo quản ta chiết bia vào chaithuỷ tinh màu nâu, có dung tích 0,45 lít

Hình 2.7 Máy chiết chai

Chai đưa vào rót phải có đủ tiêu chuẩn

về độ kín, độ nguyên vẹn, về kích thước, độ

sạch

Trước khi rót, chai được rửa và sát trùng

kỹ bằng nước nóng 75oC và dung dịch

NaOH 2% có bổ sung stabilon để làm chai

bóng hơn, sau đó chai được làm nguội rồi rót

bia vào Bia rót trong điều kiện đẳng áp để

tránh tổn thất CO2 và tránh trào bọt gây tổn thất

sản phẩm

Dây chuyền chiết bia được cơ giới hoá hoàn toàn và bao gồm các công đoạn:rửa chai, chiết bia vào chai, đóng nắp chai, kiểm tra độ kín của chai thành phẩm,thanh trùng bia, hoàn thiện sản phẩm

2.2.12 Thanh trùng bia

2.2.12.1 Mục đích

Thanh trùng bia để tăng độ bền cho bia Trong điều kiện thanh trùng, phần lớn

vi sinh vật, nấm men bia sót lại bị tiêu diệt, các vi sinh vật chịu nhiệt bị yếu đi vàmất khả năng sinh sản

Tổng thời gian thanh trùng là 90 phút

2.2.13 Dán nhãn

2.2.13.1 Mục đích

Nhãn mác của sản phẩm là một thành phần không thể thiếu khi sản phẩm lưuthông trên thị trường Không chỉ có thông tin về sản phẩm, nhãn mác có tác độngrất lớn tới người tiêu dùng thông qua cách bố trí, màu sắc, số lượng của các nhãnmác…

Chai bia hoàn thiện được đem đi dán nhãn chai và phun hạn sử dụng lên bề mặtchai, gồm có nhãn thân chai và nhãn cổ chai.

2.2.13.2 Tiến hành

Chai bia được thao tác qua các bộ phận của máy xì khô để thổi sạch nước bámtrên thành và nút chai Tiếp đó tiến hành dán nhãn và dán bịt giấy bạc ở đầu chai.Chai được xếp vào két bia rồi được chuyển vào kho hoặc đi tiêu thụ

CHƯƠNG III CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Chọn các số liệu ban đầu

- Độ bia của sản phẩm: 13,5˚

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: malt đại mạch/gạo = 55/45

- Năng suất nhà máy: 5×106 lít bia /năm

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

+ Độ ẩm của malt: 3,5% + Độ chiết của malt: 80%

+ Độ ẩm của gạo: 11% + Độ chiết của gạo: 80,5%

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

- Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 3.1: Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn

Houblonhoá

Lắngtrong Làm

lạnh

Lênmenchính

Lênmenphụ

Lọcbia

Chiết rót

và thanhtrùng

3.2 Kế hoạch sản xuất

Theo sơ đồ nấu ở mục 2.2.3.2, thời gian thực hiện một mẻ nấu là 205 phút

Do nồi malt và nồi gạo nấu song song nên thời gian nấu thực tế là 150 phút Vậychọn số mẻ nấu trong ngày là 9 mẻ

Phân xưởng nấu và chiết rót làm việc 3 ca trong một ngày Riêng đối vớiphân xưởng lên men, do đặc thù của công nghệ nên làm việc liên tục Nhà máy làmviệc 11 tháng trong một năm Công nhân được nghỉ ngày chủ nhật, các dịp lễ tết vànghỉ tháng 11 do ảnh hưởng không tốt của thời tiết và đầu vào nguyên liệu

Bảng 3.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

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

3.3.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu (M 1 )

Malt: M1malt = 53 , 08

100

) 5 , 3 100 (

Gạo: M1gạo = 40 , 05

100

) 11 100 (

3.3.2 Lượng nguyên liệu và chất khô còn lại sau khi làm sạch

+ Chất khô: - Malt: M2malt=   

100

)1100(

1malt

M

55 , 52 100

) 1 100 ( 08 ,

- Gạo: M2gạo=   

100

)1100(

1gao

M

65 , 39 100

) 1 100 ( 05 ,

+ Nguyên liệu: - Malt: m2malt= 



 5 , 3 100

100

2malt

M

46,545,3100

10055,52

100

2gao

M

55 , 44 11 100

100 65 ,





(kg)

3.3.3 Lượng nguyên liệu hạt còn lại sau khi nghiền

+ Chất khô: - Malt: M3malt=   

100

5 , 0 100

2malt

100

5 , 0 100 55 ,

- Gạo: M3gạo=   

100

5 , 0 100 g

2 ao

100

5 , 0 100 65 ,

+ Nguyên liệu: - Malt: m3malt= 



 5 , 3 100

100

3malt

M

19,545,3100

10029,

1003gao

M

33 , 44 11 100

100 45 ,

+ Gạo: M4gạo =  

100

5 , 80 3gao

100

5 , 80 45 ,

100

3 100 59 ,

3.3.6 Thể tích của dịch đường khi đun sôi (V 6 )

Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 13,5%.Trong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịchđường tăng khoảng 11,5%, ta chọn 1,2 % Còn quá trình lắng trong và làm lạnh,nồng độ của dịch đường tăng khoảng 0,41,2%, chọn 0,5%.[1, trang 52]

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

C% = 13,5% - 1,2% - 0,5% = 11,8 %Khối lượng riêng của dịch đường 11,8% ở 20ºC là:

C

8,11

10038,71

92,

6 '

6

10 77 , 000 1

10 43 , 043 1

V

13 , 602 10

77 , 000 1

10 43 , 043 1 51 , 577

3.3.7 Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa (M 7 )

100

1 100 5

100

1 100 38 ,

3.3.8 Thể tích dịch đường còn lại sau khi houblon hóa (M 8 )

+ Tính theo khối lượng: M8=  

%

1007

C

M

62,5432

,18,11

10067,

62,543

51 , 538 10

10 77 , 000 1

10 43 , 043

100

5 , 1 100 67 ,

3.3.10 Thể tích dịch đường sau quá trình lắng trong

Chọn nồng độ dịch đường sau quá trình lắng trong là 13,4 %

Khối lượng dịch đường sau làm lạnh :

4 , 13

100 9

M

55,5194

,13

10062,69

22,054.1

55,

77 , 000 1

10 90 , 035 1 83 , 492

100

5 , 0 100 61 ,

3.3.12 Khối lượng dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu (M 11 )

5 , 13

100 10

5,13

10026,

3.3.13 Thể tích của dịch lên men (V 12 )

Khối lượng riêng của dịch đường 13,5% ở 20oC là:

04,

513  3  (lít)

Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (10oC) 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: 1000,77  10-6 (m³/kg),

và ở 10oC là: 1000,2710-6 (m³/kg) [4, trang 12]

Như vậy, thể tích của dịch lên men là :

10 77 , 000 1

10 27 , 000 1 46 , 486

100

5 , 1 100 22 ,

100

5 , 0 100 93 ,

100

1 100 54 ,

100

3 100 77 ,

3.3.18 Tính lượng hoa houblon cần dùng

Thể tích của dịch đường trước đun sôi đã tính ở trên là : 602,13 (lít)

Lượng hoa sử dụng là 3 g/ lít dịch đường

Vậy lượng hoa cần dùng: mhoa= 602,133 = 1.806,39 (g).

Trong đó 63% lượng hoa là dùng dưới dạng cao hoa Mà 1 gam cao hoa có thểthay thế cho 5 gam hoa nguyên cánh Như vậy lượng cao hoa cần dùng là:

2276 , 0 ) ( 61 , 227 100

5

63 39 ,

3

37 39 ,

3.3.20 Lượng bã nguyên liệu

Lượng nguyên liệu sau khi nghiền:

3.3.21 Lượng cặn lắng sau lắng trong và làm lạnh

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

độ ẩm 80% [1, trang 76]

100

5 , 2 52 ,

mcặn ướt= 3 , 08

80

100 46 ,

3.3.21 Lượng men giống đặc cần dùng

Cứ 100 lít dịch lên men thì cần 0,6 lít men giống đặc có độ ẩm 8588% [1,trang 59]

Vậy lượng men giống cần dùng là:

mmen=  

100

6,012

V

92 , 2 100

6 , 0 22 ,

Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disacarit Nên quátrình lên men được biểu diễn bởi phương trình:

C12H22O11 + H2O  2 C6H12O6342

2C6H12O6  4C2H5OH + 4CO2 + Q

176Lượng CO2sinh ra: 20 , 67

342

176 17 ,

Hàm lượng CO2 trong bia chiếm 0,4%, do đó hàm lượng CO2trong bia là:

83 , 1 100

4 , 0 74 ,

Vậy lượng CO2tự do thu hồi được: 20,67 – 1,83 = 18,84 (kg)

3.3.23 Lượng men thu hồi

Thường cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 2 lít sữa men có độ ẩm 85%,trong đó chỉ có 0,8 lít dùng làm men giống, còn lại sử dụng mục đích khác [1, trang59]

Lượng sữa men thu hồi được: 9 , 72

100

2 22 ,

486   (lít)

Lượng sữa men dùng làm giống: 3 , 89

100

8 , 0 22 ,

486   (lít)

Lượng sữa men dùng làm việc khác: 9,72 – 3,89 = 5,83 (lít)

3.4 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày

Theo mục (3.3.17), cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuất được 457,62 lítbia thành phẩm Như vậy, với năng suất 5 triệu lít/năm thì lượng nguyên liệu dùngcho một năm là: