THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂM

THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂMTHIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CÔNG SUẤT 40 TRIỆU LÍT.NĂM

2

LỜI CẢM ƠN

************************************

Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và được sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của

các thầy cô cùng các bạn, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Với đề tài “

Thiết kế nhà máy bia công suất 40 triệu lít/năm”

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong Viện công nghệ sinh học

và công nghệ thực phẩm, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt em xin gửi lời

cảm ơn sâu sắc tới cô giáo Lê Thanh Hà, cô đã hướng dẫn em tận tình trong suốt quá

trình em thực hiện bản đồ án này Em cũng gửi lời cảm ơn đến cô Lương Thúy Nga

hướng dẫn phần xây dựng và thầy Dương Văn An hướng dẫn phần kinh tế để bản đồ

án của em được hoàn thiện

Bản đồ án là kết quả của sự nỗ lực học hỏi và nghiên cứu của em nhưng cũng

không thể tránh khỏi có những sai sót xảy ra Do vậy, em rất mong các thầy, các cô

đóng góp ý kiến để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn và giúp em có thêm những

kinh nghiệm thực tế hơn!

Em xin chân thành cảm ơn!

3

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là một trong những đồ uống giải khát được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay

Nó đã được con người sử dụng cách đây mấy nghìn năm Bia có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng, có vị đắng dễ chịu Các chất hòa tan trong bia đều được cơ thể con người hấp thụ tốt, vì vậy bia có giá trị dinh dưỡng và khả năng sinh năng lượng cao Ngoài ra bia còn có giá trị sinh học cao vì trong bia có chứa hệ enzyme phong phú và các vitamin Bia được sản xuất theo các công nghệ khác nhau sẽ tạo ra các loại bia khác nhau: bia đen, bia đỏ, bia vàng…Mỗi loại bia có mùi vị đặc trưng riêng

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết

Trong bản đồ án này em thiết kế nhà máy bia năng suất 40 triệu lít/năm Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở rộng quy mô sản xuất

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

4

MỤC LỤC 3

CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ 15

1.1 Giới thiệu tổng quan về ngành bia 15

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới 15

1.1.1.1 So sánh sản lượng bia giữa các khu vực trong năm 2010 15

1.1.1.2 Sản xuất bia toàn cầu theo quốc gia vào năm 2010 17

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam 18

1.2 Lựa chọn loại bia sản xuất 19

1.3 Ưu điểm của việc sử dụng gạo là nguyên liệu thay thế 20

1.4 Chính sách của nhà nước 21

1.5 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy 21

1.5.1 Giao thông vận tải 22

1.5.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu 22

1.5.3 Thị trường tiêu thụ sản phẩm 22

1.5.5 Nguồn cung cấp nhiêu liệu 23

1.5.6 Nguồn nhân lực 23

1.5.7 Hệ thống lạnh, thu hồi CO2 và thoát nước 23

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 24

2.1 Chọn nguyên liệu sản xuất bia 24

2.1.1 Malt đại mạch 24

2.1.2 Hoa houblon 25

2.1.3 Nước 26

5

2.1.4 Nguyên liệu thay thế 27

2.1.5 Nấm men 28

2.1.6 Các chế phẩm Enzyme 28

2.1.6.1 Chế phẩm Termamyl 120L 28

2.1.6.2 Chế phẩm Maturex L 29

2.1.7 Các nguyên liệu khác 29

2.2 Sơ đồ công nghệ và dây chuyền sản xuất bia 30

2.2.1 Sơ đồ công nghệ 30

2.2.2 Thuyết minh dây chuyền tại phân xưởng nấu 30

2.2.2.1 Làm sạch malt và gạo 30

2.2.2.2 Nghiền malt 31

2.2.2.3 Nghiền gạo 31

2.2.2.4 Nghiền malt lót 32

2.2.2.5 Hồ hóa và dịch hóa 32

2.2.2.6 Quá trình đường hóa 33

2.2.2.7 Lọc dịch đường (tách bã) 33

2.2.2.8 Nấu hoa 35

2.2.2.9 Lắng xoáy 36

2.2.2.10 Lạnh nhanh 36

2.2.2.11 Bổ sung O2 vào dịch lên men 38

2.2.3 Phân xưởng lên men 38

2.2.3.1 Chuẩn bị men giống 38

2.2.3.2 Lên men 39

6

2.2.3.3 Làm lạnh 41

2.2.3.4 Lọc bia 42

2.2.3.5 Ổn định tính chất của bia thành phẩm 43

2.2.4 Phân xưởng hoàn thiện 44

2.2.4.1 Chai 45

2.2.4.2 Chiết bia và dập nắp 45

2.2.4.3 Thanh trùng bia 45

2.2.4.4 Dán nhãn chai 46

2.2.4.5 Đóng két 46

2.2.4.6 Máy đưa két vào dây chuyền và máy xếp két vào giá 47

2.3 Quy trình vệ sinh (CIP) 47

2.3.1 Hệ thống CIP nhà nấu 47

2.3.2 Hệ thống CIP lên men 47

2.3.3 Hệ thống CIP lọc 48

2.4 Quy trình công nghệ xử lý nước cấp, nước thải 49

2.4.1 Xử lý nước cấp 49

2.4.2 Xử lý nước thải 49

2.4.2.1 Mục đích 49

2.4.2.2 Quy trình xử lý nước thải 50

2.4.2.3 Thuyết minh quy trình 51

2.5 Hệ thống cấp lạnh, nén khí và thu hồi CO2 53

2.5.1 Hệ thống lạnh: 53

2.5.2 Hệ thống nén khí 53

7

2.5.3 Hệ thống xử lý CO2: 53

CHƯƠNG III: LẬP KẾ HOẠCH VÀ TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 55

3.1 Lập kế hoạch sản xuất 55

3.2 Tính cân bằng sản phẩm 56

3.2.1 Tính lượng nguyên liệu cho 100l bia chai 12oBx 56

3.2.2 Lượng dịch qua các công đoạn ứng với 100l bia chai 56

3.2.3 Tính lượng gạo và malt 57

3.2.4 Tính lượng bã gạo và bã malt 58

3.2.5 Lượng nước dùng trong nấu 58

3.2.6 Lượng nước rửa bã 60

3.2.7 Tính lượng hoa houblon sử dụng 60

3.2.8 Cặn lắng 61

3.2.9 Lượng chế phẩm 61

3.2.10 Tính lượng men giống sử dụng 61

3.2.11 Tính các nguyên liệu phụ 62

3.2.11.1 Tính lượng diatomit cần dùng 62

3.2.11.2 Lượng bột trợ lọc PVPP 62

3.2.11.3 Lượng men sữa thu được sau lên men 62

3.2.11.4 Lượng CO2 62

CHƯƠNG IV: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 65

4.1 Phân xưởng nghiền 65

4.1.1 Tank chứa nguyên liệu 65

4.1.2 Hệ thống vận chuyển 66

8

4.1.3 Hệ thống làm sạch gạo 67

4.1.3.1 Máy sàng 67

4.1.3.2 Máy sàng tách đá 67

4.1.3.3: Cyclone tách bụi 68

4.1.4 Hệ thống làm sạch malt 69

4.1.4.1 Máy sàng 69

4.1.4.2 Máy tách đá 70

4.1.4.3 Cyclone tách bụi 70

4.1.5 Nghiền gạo 70

4.1.5.1 Máy nghiền gạo 70

4.1.5.2 Thiết bị chứa bột gạo 70

4.1.6 Nghiền malt 71

4.1.6.1 Thiết bị chứa malt trước nghiền 71

4.1.6.2 Nghiền malt lót 72

4.1.6.3 Thiết bị chứa bột malt lót 72

4.1.6.4 Nghiền malt ướt 73

4.2 Phân xưởng nấu 74

4.2.1 Nồi hồ hóa 74

4.2.2 Nồi đường hóa 76

4.2.3 Thùng lọc đáy bằng 77

4.2.4 Thùng chứa bã 79

4.2.5 Nồi trung gian 80

4.2.6 Nồi nấu hoa 81

9

4.2.7 Hệ thống tiết kiệm năng lượng 84

4.2.7.1: Thiết bị gia nhiệt 84

4.2.7.2 Thùng chứa nước 96/78oC 87

4.2.7.3 Thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản 88

4.2.7.4 Bơm 89

4.2.8 Thùng lắng xoáy 89

4.2.9 Thiết bị làm lạnh nhanh 91

4.2.10 Tank chứa nước 92

4.2.11 Thùng CIP 95

4.2.12 Bơm 96

4.3 Tính và chọn thiết bị trong phân xưởng lên men 99

4.3.1 Tank lên men 99

4.3.2 Thiết bị nhân giống cấp II 102

4.3.3 Thiết bị nhân giống cấp I 103

4.3.4 Thiết bị bảo quản men sữa 103

4.3.5 Hệ thống CIP 104

4.4 Phòng lọc 106

4.4.1 Máy làm lạnh 106

4.4.2 Thiết bị lọc trong bia 106

4.4.2.1 Thiết bị lọc với chất trợ lọc là diatomit 106

4.4.2.2 Thiết bị lọc với chất trợ lọc PVPP 107

4.4.2.3 Thiết bị lọc màng 109

4.4.3 Tank BT 110

10

4.4.4 Bão hòa CO2 111

4.4.5 Thiết bị tàng trữ 111

4.4.6 Hệ thống CIP lọc 112

4.4.7 Hệ thống xử lý nước bài khí 113

4.4.7.1 Lượng nước bài khí 113

4.4.7.2 Thiết bị trao đổi nhiệt 115

4.4.7.3 Tank chứa nước bài khí 116

4.5 Phân xưởng hoàn thiện 117

4.5.1 Máy chiết chai và dập nút chai 117

4.5.2 Máy rửa chai 117

4.5.3 Thiết bị thanh trùng 117

4.5.4 Thiết bị dán nhãn 117

4.5.5 Máy xếp két và máy gắp chai 117

4.5.6 Máy rửa két 118

4.5.7 Máy soi chai rỗng 118

4.5.8 Máy đưa két vào dây chuyền, máy đưa két thành phẩm lên giá 118

CHƯƠNG V: TÍNH NHU CẦU ĐIỆN, HƠI, LẠNH, NƯỚC 119

5.1 Tính nhiệt lạnh 119

5.1.1 Lượng nhiệt dịch lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh 119

5.1.2 Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men 120

5.1.2.1 Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp cho giai đoạn lên men chính 120

5.1.2.2 Lượng nhiệt lạnh cần cấp để hạ nhiệt độ dịch 122

5.1.2.3 Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men phụ 122

11

5.1.3 Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống 123

5.1.3.1 Lượng nhiệt lạnh cần để tái sử dụng men kết lắng 123

5.1.3.2 Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân giống 124

5.1.4 Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu lọc 126

5.1.5 Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho hệ thống xử lý nước bài khí 127

5.1.6 Hệ thống lạnh 128

5.2 Tính hơi 130

5.2.1 Tính nhiệt cho nồi nấu cháo 130

5.2.2 Tính nhiệt cho nồi nấu malt 133

5.2.3 Tính hơi cho nồi nấu hoa 137

5.2.4 Tính lượng nhiệt cho việc đun nước nóng 138

5.2.5 Lượng hơi dùng cho phân xưởng nấu trong một mẻ 138

5.2.6 Lượng hơi dùng trong phân xưởng chiết 138

5.2.7 Lượng nhiệt cần cung cấp cho nhà máy để sản xuất trong một ngày 139

5.2.8 Lượng hơi dùng để vệ sinh thiết bị 139

5.2.9 Tính và chọn lò hơi 139

5.2.10 Tính nhiên liệu 140

5.2.10.1 Dầu F.O 140

5.2.10.2 Dầu D.O 141

5.3 Tính nước 141

5.3.1 Nước dùng cho phân xưởng nấu 141

5.3.2 Lượng nước dành cho phân xưởng lên men 142

5.3.3 Lượng nước cho tổ lọc 142

12

5.3.4 Nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện 142

5.3.5 Lượng nước dùng cho lò hơi 143

5.3.6 Lượng nước dùng cho hệ thống bài khí 143

5.3.7 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 143

5.3.7.1 Nước dùng cho nhà tắm, nhà vệ sinh 143

5.3.7.2 Lượng nước dùng cho các hoạt động khác 143

5.4 Tính điện 144

5.4.1 Phụ tải chiếu sáng 144

5.4.2 Phụ tải sản xuất 145

5.4.3 Xác định các thông số của hệ thống điện 146

5.4.4 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 147

5.4.4.1 Điện năng thắp sáng hàng năm 147

5.4.4.2 Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm 147

5.4.4.3 Điện năng tiêu thụ cả năm 148

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG 149

6.1 Lựa chọn địa điểm xây dựng 149

6.2 Hạng mục công trình 150

6.2.1 Khu nghiền - nấu 150

6.2.1.1 Nhà nghiền – nấu 150

6.2.1.2 Nhà gom nguyên liệu 151

6.2.2 Phân xưởng lên men – lọc 152

6.2.3 Phân xưởng hoàn thiện 152

6.2.4 Kho 153

13

6.2.4.1 Khu nguyên liệu 153

6.2.4.2 Kho thành phẩm 153

6.2.5 Phân xưởng lò hơi, khí nén, lạnh và thu hồi CO2 154

6.2.6 Trạm biến áp 154

6.2.7 Khu xử lý nước cấp 154

6.2.8 Khu xử lý nước thải 154

6.2.9 Bãi vỏ chai 154

6.2.10 Kho chứa nhiên liệu 155

6.2.11 Nhà hành chính 155

6.2.12 Nhà ăn 156

6.2.13 Nhà tắm – vệ sinh 156

6.2.14 Để xe ôtô 156

6.2.15 Nhà để xe đạp, xe máy của công nhân viên 156

6.2.16 Phòng thường trực và bảo vệ 157

6.2.17 Chỗ đỗ xe vận chuyển hàng hóa 157

6.2.18 Sân tập kết nguyên liệu 157

6.2.19 Sân tập kết sản phẩm 157

6.3 Bố trí các hạng mục công trình 158

6.4 Tính toán xây dựng 159

6.4.1 Hệ số xây dựng 159

6.4.2 Hệ số sử dụng 159

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN KINH TẾ 160

7.1 Dự toán đầu tư xây lắp trang thiết bị 160

14

7.1.1 Danh mục máy , thiết bị công trình và đơn giá 160

7.1.2 Chi phí đầu tư xây dựng 162

7.1.2 Chi phí khấu hao máy móc, thiết bị 163

7.2 Dự toán khai thác vận hành 164

7.2.1 Dự toán nguyên vật liệu, năng lượng, nhân công trực tiếp sản xuất và các đảm bảo khác nhằm hỗ trợ 164

7.2.1.1 Chi phí nguyên vật liệu 164

7.2.1.2 Chi phí nhân công trực tiếp 165

7.2.1.3 Chi phí sản xuất chung 165

7.2.2 Dự toán chi phí quản lý điều hành hành chính 166

7.2.3 Chi phí marketing và chi phí bảo dưỡng 167

7.3 Dự toán giá bán 167

CHƯƠNG 8: VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG 170

8.1 Vệ sinh 170

8.2 An toàn lao động 171

15

CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Giới thiệu tổng quan về ngành bia

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

Trong năm 2010, sản lượng bia toàn cầu đã đạt tới 185,62 tỷ lít, tăng 3,92 tỷ lít, hay 2,2% so với năm 2009, đánh dấu năm thứ 26 liên tiếp tăng trưởng từ năm 1985 Tốc độ tăng trưởng 2,2% trong năm 2010 cao hơn tốc độ tăng trưởng trung bình 0,7% được ghi nhận trong năm 2008 và 0,8% trong năm 2009

Sản lượng bia khu vực Châu Á năm 2010 tăng 5,4% so với năm 2009, chiếm 33,3% sản lượng toàn cầu.Mỹ Latinh có sản lượng bia năm 2010 tăng 5,1% so với năm trước, chiếm 16,5% thị trường toàn cầu Hai khu vực này giữ vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng sản xuất bia toàn cầu trong năm 2010

Brazil, đã đạt được tốc độ tăng trưởng 18,0% trong sản xuất bia trong năm 2010, lần đầu tiên trở thành quốc gia sản xuất bia lớn thứ ba trên thế giới, vượt qua Nga, với sản lượng bia giảm sút 6,2% so với năm trước Trong số top 25 nước sản xuất bia trên thế giới năm 2010, Việt Nam, Nigeria, và Philippines ghi nhận tỷ lệ phần trăm tăng trưởng cao tương ứng: 15,2%, 10,0% và 7,5%

1.1.1.1 So sánh sản lượng bia giữa các khu vực trong năm 2010

Tất cả các khu vực trên thế giới, ngoại trừ châu Âu và Bắc Mỹ, đều có sự tăng trưởng theo từng năm trong sản xuất bia trong năm 2010, nối tiếp năm 2009

Sản lượng bia khu vực Châu Á năm 2010 tăng 5,4% so với năm 2009, vẫn giữ vai trò

là khu vực sản xuất bia lớn nhất thế giới như trong năm 2009, chiếm 33,3% sản lượng toàn cầu Trung Quốc, Việt Nam và Philippin ghi nhận tỷ lệ tăng trưởng vững chắc trong sản xuất bia hàng năm 2010 tương ứng: 6,3%, 15,2%, và 7,5%, thúc đẩy sự tăng trưởng trong sản xuất bia tổng thể ở châu Á

Mỹ Latinh là khu vực sản xuất bia lớn thứ ba trên thế giới trong năm 2010, tỷ lệ tăng trưởng trong sản xuất bia theo năm là 5,1%, một phần lớn nhờ tỷ lệ tăng trưởng 18,0% của Brazil

Trong khi đó, sản lượng bia theo năm giảm 2,4% ở châu Âu và 1,2% ở Bắc Mỹ, đánh dấu năm thứ ba liên tiếp suy giảm của hai khu vực này

16

Tại châu Phi, tỷ lệ tăng trưởng theo năm của các nước sản xuất bia lớn đạt 2,8% ở Nam Phi và 10,0% ở Nigeria đã giúp khu vực này đạt được tỷ lệ tăng trưởng 7,2% theo năm và sản lượng vượt 10 tỷ lít/năm trong năm 2010

Bảng 1.1 : Sản lượng bia thế giới năm 2010

Khu vực Sản lượng năm

2010 (kilolit)

Số chai 633ml tương đương (triệu chai)

Thay đổi

so với năm

2009

Thị phần toàn cầu

Trong số 25 nước sản xuất bia lớn nhất trên thế giới, tỷ lệ tăng trưởng tính theo năm cao trong sản xuất bia đã được ghi nhận ở Việt Nam, Nigeria, Philippin tương ứng: 15,2%, 10,0% và 7,5% trong năm 2010 Đây là năm thứ 10 liên tiếp, Việt Nam và Nigeria được ghi nhận tỷ lệ tăng trưởng trong ngành sản xuất bia Và Philippin đã trở lại danh sách top 25 thế giới sau 5 năm vắng bóng

Sản lượng bia tại Nhật Bản trong năm 2010 giảm 2,4% so với năm trước, không đủ đáp ứng nhu cầu bia trong nước

18

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

Năm 2010, sản lượng của SABECO đạt hơn 1,1 tỷ lít bia còn HABECO đạt 568 triệu lít bia Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken Theo thống kê quý I năm 2009, Việt Nam có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh, thành trên cả nước và tiếp tục tăng về số lượng Trong số này, có hơn 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm; 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm và có tới 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm Mức tiêu thụ bia bình quân đầu người của Việt Nam là 18 lít/năm

Báo cáo của Tổ chức Kirin Holding đã viết về tình hình sản xuất bia Châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng như sau:Việt Namghi nhận tỷ lệ tăng trưởng bền vững trong sản xuất bia15,2% trong năm 2010, góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng trong sản xuất bia tổng thể ở châu Á

Trong số 25 nước sản xuất bia lớn nhất trên thế giới, tốc độ tăng trưởng hàng năm cao trong sản xuất bia đã được ghi nhận ở Việt Nam trong năm thứ 10 liên tiếp

Xu hướng phát triển của ngành bia Việt Nam:

- Không ngừng tăng sản lượng:

Một ví dụ điển hình là Tổng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) Tính đến hết năm 2010, doanh nghiệp này đã tiêu thụ tổng cộng 1,088 tỉ lít bia các loại, bằng 109% kế hoạch và tăng 21% so với cùng kỳ năm 2009 Năm 2011, doanh nghiệp này cũng không ngại ngần đặt mục tiêu tiêu thụ 1,3 tỉ lít bia và dự kiến đạt mốc 2 tỉ lít bia trong năm 2015 vì tốc độ tiêu thụ bia tại thị trường VN “chỉ thấy tăng chứ không bao giờ thấy giảm, bất kể tình hình kinh tế có khó khăn cỡ nào”

Chỉ trong vòng 20 ngày đầu của tháng 3/2011, Sabeco đã đưa vào hoạt động ba nhà máy sản xuất bia tại Quảng Ngãi và Hà Nam với tổng vốn đầu tư trên 2.000 tỉ đồng, tổng công suất xấp xỉ 300 triệu lít/năm cho loại bia lon và bia hơi Trước đó vào tháng 2/2011, Sabeco cũng tổ chức lễ khởi công gói thầu số 8 dự án Nhà máy bia Sài Gòn -

Hà Tĩnh, được xây dựng với tổng mức đầu tư khoảng 480 tỉ đồng, thuộc nguồn vốn đầu tư phát triển của tổng công ty, công suất sản xuất khi hoàn thành là 50 triệu lít bia/năm

19

Theo công bố của Sabeco, doanh nghiệp này đã hoạch định mục tiêu tăng trưởng sản xuất giai đoạn 2011-2015 có tốc độ tăng trưởng bình quân giá trị sản xuất công nghiệp đạt 14-16%/năm, sản lượng bia tăng 13-15%/năm và sẽ đạt 1,8 tỉ lít vào năm 2015

- Tiết kiệm năng lượng và sạch hơn:

Năm 2010, cả nước sản xuất khoảng 3 tỷ lít bia Với tốc độ phát triển nhanh như hiện nay, cùng với việc đầu tư cho các nhà máy bia càng nở rộ đã kéo theo vấn đề tiêu tốn tài nguyên, nhiên liệu và ô nhiễm môi trường Tại các nhà máy bia, rất nhiều năng lượng đã được sử dụng cho việc làm nóng và làm mát Chính vì thế, để phát triển bền vững, ngành sản xuất bia đã và đang triển khai các giải pháp tiết kiệm năng lượng

Một ví dụ điển hình về hiệu quả tiết kiệm năng lượng đã được các diễn giả đưa ra,

đó là mô hình thí điểm tại Công ty CP Bia Thanh Hoá Đây là dự án được phối hợp giữa tổ chức NEDO Nhật Bản, Bộ Công Thương và ngành Bia Việt Nam Sau khi kết thúc dự án, công ty đã tiết kiệm được 3.386 tấn dầu quy đổi/năm, giảm lượng chất thải

CO2 10.476 tấn/năm

1.2 Lựa chọn loại bia sản xuất

Để sản phẩm sản xuất ra có thể tiêu thụ được đặc biệt là sản phẩm bia chai và có thể chiếm lĩnh thị trường rộng thì sản phẩm phải có chất lượng cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng Do đó em lựa chọn sản xuất loại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường hiện nay

+ Bia phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau:

Chỉ tiêu cảm quan:

Độ bọt: Khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn có các bọt khí li

ti nổi dần lên bề mặt Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 5 – 15 phút

- Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa houblon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ

- Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt, không được có cặn hay vẩn đục

* Các chỉ tiêu hoá học:

+ Chỉ tiêu vi sinh vật: đảm bảo không có vi sinh vật bên trong

1.3 Ưu điểm của việc sử dụng gạo là nguyên liệu thay thế

- Gạo có hàm lượng tinh bột khá cao, protein ở mức vừa phải còn chất béo và

xellulose thì ở giới hạn thấp Với các chỉ số này, gạo là một nguyên liệu khá lý tưởng cho việc sản xuất bia

- Nước ta là nước xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới, trong khi đó phần lớn malt trong các nhà máy sản xuất bia trong nước sử dụng nguồn malt nhập khẩu chủ yếu từ các nước Châu Âu.Giá thành của gạo rẻ hơn so với malt Việc sử dụng nguồn cung cấp chất chiết từ gạo thay thế từ malt, do đó giảm giá thành sản phẩm

- Tuy trong gạo không chứa nhiều những chất chứa N và polyphenol nhưng chúng giúp làm tăng tính bền keo

- Khi dùng gạo làm nguyên liệu thay thế thì bia nhẹ hơn phù hợp với phong cách của người Việt Nam; sáng màu hơn bia sản xuất hoàn toàn bằng malt như vậy tăng tính cảm quan của sản phẩm

- Khi sử dụng gạo thay thế sẽ giảm việc phụ thuộc vào việc nhập khẩu

21

1.4 Chính sách của nhà nước

Năm 2009 Bộ công thương đã đưa ra quyết định 2435/QĐ – BCT: Phê duyệt quy hoạch phát triển ngành bia – rượu – nước giải khát Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025

- Hỗ trợ cung cấp thông tin thị trường trong và ngoài nước cho các doanh nghiệp vừa

và nhỏ

- Khuyến khích các doanh nghiệp thuộc mọi thành phần kinh tế đầu tư công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và đảm bảo vệ sinh môi trường theo quy định của nhà nước

- Khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư mở rộng sản xuất kết hợp đổi mới công nghệ, thiết bị

Khuyến khích hợp tác liên doanh với nước ngoài sản xuất sản phẩm bia, rượu có chất lượng cao, có thương hiệu uy tín trên thị trường thế giới nhằm thay thế hàng nhập khẩu

và tiến tới xuất khẩu

- Nhà nước hỗ trợ các doanh nghiệp và nông dân trong việc đưa giống cây trồng mới,

áp dụng kỹ thuật mới vào phát triển vùng nguyên liệu phục vụ cho ngành

- Khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư sản xuất nguyên liệu (như malt …), bao bì (như vỏ chai, vỏ lon, két nhựa, thùng các tông và các loại bao bì khác) để đáp ứng nhu cầu về nguyên liệu và bao bì cho các doanh nghiệp sản xuất bia, rượu, nước giải khát trong nước, giảm dần nhập khẩu nguyên liệu từ nước ngoài

1.5 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Địa điểm được chọn để xây nhà máy cần đáp ứng được những yêu cầu sau:

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

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

- Thuận tiện về mặt giao thông

- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu

- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm

22

Dựa vào những yêu cầu trên em chọn điểm địa xây dựng nhà máy nằm ở khu công nghiệp Tân Dân - Huyện Khoái Châu – Tỉnh Hưng Yên)

1.5.1 Giao thông vận tải

Nhà máy được đặt trên địa bàn huyện Khoái Châu bên cạnh đường liên tỉnh Hưng Yên – Hà Nội, cách quốc lộ 5 trên 10km, cách quốc lộ 1A khoảng 50km Cách tỉnh Hà Nam chưa đến 30km, tỉnh Thái Bình là 35 km và tỉnh Hải Dương là 20km Thuận tiện cho vận chuyển nguyên nhiên vật liệu đến nhà máy, và vân chuyển sản phẩm phân phối cho các đại lý, cửa hàng tiêu thụ bằng đường bộ

1.5.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt, hoa houblon, nước, nguyên liệu thay thế: gạo, nấm men và một số nguyên liệu phụ trợ khác

Malt và hoa houblon được nhập ngoại từ: có thể nhập từ Đức, Úc Khi ngành sản xuất malt trong nước phát triển thì thay vì việc nhập khẩu thì malt có thể mua của các

cơ sở, công ty trong nước Hoa houblon nhập từ Đức, Úc, Ba Lan… dưới dạng cao hoa và hoa viên

Nguyên liệu thay thế là gạo có thể mua ngay trong tỉnh hay mua ở các tỉnh lân cận như: Hải Dương, Bắc Ninh, Hà Nam, Thái Bình, Nam Định… vận chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ôtô

- Men giống: nhà máy sử dụng nấm men: Saccharomyces carlsbergensis

- Nước: mua từ nhà máy nước của khu công nghiệp Trong nhà máy nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước rửa chai… Nước nấu bia cần đáp ứng đầu đủ các chỉ tiêu cho công nghệ sản xuất bia Do đó nước phải đi qua một hệ thống xử lý và kiểm tra trước khi được sử dụng trong sản xuất

1.5.3 Thị trường tiêu thụ sản phẩm

Thị trường tiêu thụ chủ yếu của nhà máy trước tiên là nhu cầu ngay tại tỉnh Hưng Yên sau đó đến một số tỉnh lân cận như Thái Bình, Hà Nam, Hải Dương hay Nam Định

1.5.5 Nguồn cung cấp nhiêu liệu

Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy nhằm cung cấp nhiệt cho nồi hơi phục vụ cho các mục đích sản xuất: nấu nguyên liệu, thanh trùng… Do nhà máy nắm trong khu công nghiệp ngay cạnh trục đường chính nên rất thuận tiện cho viện vận chuyển nhiên liệu

1.5.6 Nguồn nhân lực

Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa khu dân cư, gần các tuyến đường giao thông nên có nguồn nhân lực dồi dào Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành Các công nhân có thể tuyển dụng lực lượng lao động tại địa phương, vừa nhằm mục đích giải quyết việc làm cho một phần lao động nhàn rỗi của địa phương, mặt khác còn đảm bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt

1.5.7 Hệ thống lạnh, thu hồi CO 2 và thoát nước

- Nhà máy cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén phù hợp với công suất của nhà máy Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH3, chất tải lạnh sử dụng là glycol

- Bên cạnh đó cũng cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải của nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh

24

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ THUYẾT MINH DÂY

CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Chọn nguyên liệu sản xuất bia

Nguyên liệu để sản xuất bia bao gồm nguyên liệu chính và nguyên liệu thay thê Các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon, nước, tác nhân là nấm men, nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo

2.1.1 Malt đại mạch

Trong sản xuất bia malt là nguyên liệu quan trọng và quyết định lớn đến chất lượng của bia Malt dùng trong sản xuất bia thường là malt được nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định ở những điều kiện bắt buộc Malt cung cấp cho quá trình lên men đường, tinh bột, axit amin, chất béo, chất khoáng, đạm, cung cấp enzym protease, amylase cho công nghệ nấu dịch lên men và các hệ thống enzym oxy hóa khử khác Ngoài ra malt còn cung cấp nguồn đạm hòa tan cho sự sinh trưởng, phát triển của nấm men, cung cấp những chất đặc trưng tạo nên hương vị, độ bọt, độ bền bọt cho bia sau này

Yêu cầu về chất lượng của malt

+ Về các chỉ số cảm quan:

- Màu sắc: phải có màuvàng sáng (malt đen có màu sẫm) Vỏ của malt phải có ánh Hình dáng và kích thước của hạt phải tương ứng với hạt của đại mạch nguyên thủy

- Vị và hương: phải đặc trưng cho từng loại khác nhau

- Độ sạch của malt là tỷ lệ các tạp chất, hạt vỡ, gãy chứa trong đó Tỉ lệ cho phép là 0,5% gãy, vỡ và 1% là các tạp chất khác

25

- Thủy phần của malt: 5 – 8% trọng lượng

- Hiệu suất chiết: trên 78%

- Thời gian đường hoá: 10 – 20phút ở 70˚C

- Cường độ màu của dịch đường thu được dao động trong khoảng 0,16 – 0,3 độ iot

- Hàm lượng đường maltose chiếm khoảng 65 – 72% khối lượng chất chiết, tỷ số khối lượng gluxit đơn giản/gluxit cao phân tử = 1/0,5

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của malt

TT Thành phần hóa học của Malt % chất khô

Cây Houblon có tên khoa học là “Hamulus Lupulus” Hoa houblon được coi là nguồn

nguyên liệu chính thứ hai trong sản xuất bia Hoa houblon có vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Chúng làm cho bia có vị đắng dịu, tạo một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia Khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao, tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt rất lâu Chất đắng cũng có khả năng ức chế rất mạnh sự phát triển của vi

26

sinh vật Chúng có tính kháng khuẩn rất cao và nhờ đó làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm

+ Yêu cầu chất lượng của hoa houblon

- Màu sắc: có màu vàng hoặc vàng xanh có ánh

- Trạng thái: hoa dẻo, có tính đàn hồi khá lớn

- Hương: hoa tỏa mùi thơm rất mạnh, rất sắc nhưng dễ chịu

+ Hoa houblon thường được sử dụng dưới ba dạng: hoa viên và cao hoa

- Hoa viên: hoa houblon được sấy khô, và nghiền thành bột sau đó ép thành dạng viên hoa houblon có thể định lượng và bổ sung dễ dàng

- Cao hoa: người ta đã sử dụng nhiều loại dung môi hữu cơ (như hexan, metanol, metylen clorua, tricloetylen, etanol) để trích ly các nhựa đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon, sau đó làm bay hơi dung môi

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của hoa

- Hàm lượng muối cacbonat không quá 50 mg/l

- Hàm lượng muối Mg2+ không quá 100 mg/l

- Hàm lượng muối clorua 75 – 150 mg/l

- Hàm lượng CaSO4 150 – 200 mg/l

- NH3 và muối NO2 không có

- Hàm lượng ion sắt 2 không quá 0,3 mg/l

- Vi sinh vật không quá 100 tế bào/ml

Trong mỗi giai đoạn thì các thành phần của nước có sự thay đổi cho phù hợp

2.1.4 Nguyên liệu thay thế

Ngoài malt, trong công nghiệp sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm, người ta đã đưa một số nguyên liệu khác để thay thế Ở các nhà máy sản xuất bia nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo Gạo có hàm lượng tinh bột khá cao, protein ở mức vừa phải còn chất béo và Cellulose thì ở giới hạn thấp

Bảng 2.3 Các thông số kỹ thuật của gạo

28

2.1.5 Nấm men

Các đặc tính cơ bản mong muốn có đối với bất kì chủng nấm men nào dùng trong sản xuất bia:

- Tốc độ len men nhanh

- Sử dung đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao

- Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, O2 , nhiệt độ, và nồng độ CO2 phù hợp với từng nhà máy

- Có khả năng kết bông hoặc kết lắng tốt

- Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng

- Sản phẩm tạo ra bao gồm các chất hương và vị đặc trưng cho bia

- Đặc tính di truyền ổn định cao

Và nấm men thỏa mãn những yêu cầu trên, được sử dụng rộng rãi hiện nay là loài

Saccharomyces Carlsbergensis là nấm men chìm Hình dạng chủ yếu là hình cầu

2.1.6 Các chế phẩm Enzyme

2.1.6.1 Chế phẩm Termamyl 120L

Chế phẩm được sử dụng là Enzyme Termamyl 120L do hãng NoVo – Đan Mạch sản

xuất, là chế phẩm dạng lỏng, chịu được nhiệt độ cao và sản xuất từ vi khuẩn Bacillus

licheniformis, được dùng phổ biến trong các nhà máy sản xuất rượu cồn, nhà máy sản

xuất bia Nó có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn các chế phẩm phẩm enzyme amylase từ nấm men và nấm mốc, nhiệt độ tối ưu là 95 – 100oC Thuận lợi cho quá trình dịch hóa tinh bột

Termamyl là chế phẩm chứa α – amylase Enzyme này xúc tác thủy phân liên kết

α – 1,4 glucozit ngẫu nhiên nên mạch tinh bột bị thủy phân thành các dextrin phân tử thấp, hòa tan trong nước và làm giảm độ nhớt của tinh bột

Hàm lượng sử dụng: 0,1 % so với nguyên liệu thay thế

2.1.7 Các nguyên liệu khác

- Axit H3PO4 để điều chỉnh pH của dịch đến pH tối ưu trong quá trình đường hóa

- Một số muối thường dùng trong sản xuất: Na2CO3, NaCl, CaSO4.ZnCl2

- Các hóa chất vệ sinh tẩy rửa thiết bị, chai, thùng chứa, đường ống: NaOH, trimeta –

HC, HNO3, nước vô trùng…

- Bột trợ lọc: diatomit, PVPP

Thu hồi CO 2

Xử lý CO2

Không khí vô trùng

Lọc dịch đường

Lắng xoáy

Lạnh nhanh

Bã (chăn nuôi)

Mal

t

Nghiền

Malt lót 5%

Đường hóa

Nghiền

Hồ hóa Gạo

31

Tách sỏi, đá, kim loại, các tạp chất khác ra khỏi malt và gạo Nâng cao chất lượng malt gạo và tránh ảnh hưởng của các tạp chất đến thiết bị

b Cách tiến hành

Malt – gạo nhập về nhờ cơ cấu gầu tải, băng tải và vít tải sẽ được đưa vào các silo

Từ các silo malt – gạo được đưa xuống hệ thống làm sạch Đầu tiên malt – gạo sẽ được

đi qua máy sàng rung, tại đây sẽ loại bỏ những hạt, những vật có kích thước lớn Sau

đó malt tiếp tục được đi qua máy sàng tách đá; máy sàng tách đá dựa trên sự chênh lệch tỷ trọng sẽ tách đá, kim loại ra khỏi malt – gạo Sau khi được làm sạch thì malt – gạo sẽ đi nghiền

2.2.2.2 Nghiền malt

a Mục đích

Là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn Vỏ trấu được sử dụng như một chất trợ lọc dịch đường

b Kỹ thuật nghiền malt

Trong dây chuyền sản xuất này, chọn phương pháp nghiền ướt, sử dụng máy nghiền

có 1 cặp rulô Nhờ hệ thống gầu tải, malt sẽ được được đưa vào thùng chứa, sau đó đổ xuống phễu chứa có dung tích xác định của máy nghiền Sau khi đủ lượng malt cần nghiền cho một mẻ Malt sẽ đi qua hệ thống phun nước ấm khoảng 40 – 42oC trong khoảng thời gian 1 phút Sau khi qua hệ thống phun nước hạt malt sẽ đi qua trục nghiền, đồng thời bột nghiền sẽ được phối trộn ngay với nước để tạo ra sữa malt Lượng nước sử dụng trong quá trình nghiền theo tỷ lệ bột malt : nước = 1:4 Dịch sữa malt này được bơm chuyển vào các nồi nấu

2.2.2.3 Nghiền gạo

a Mục đích

Dùng tác động cơ học nghiền hạt gạo thành bột, phá vỡ một phần màng tinh bột để thuận lợi cho quá trình hồ hóa, dịch hóa trích ly được nhiều chất hòa tan từ nguyên liệu.Từ đặc tính của gạo mà ta chọn máy nghiền búa nghiền càng mịn càng tốt

32

b Kỹ thuật nghiền

Gạo được đổ vào phễu hứng nhờ cơ cấu gầu tải, sau đó đưa xuống máy nghiền búa.Cấu tạo của máy nghiền búa bao gồm một sàng phân loại , một rôto quay, trên rôto lắp nhiều đĩa, trên mỗi đĩa được gắn nhiều lưỡi dao bằng thép Bằng lực cơ học, khi rôto quay(thông thường 2940 vg/ph)các lưỡi dao sẽ chém hạt nát vụn

2.2.2.5 Hồ hóa và dịch hóa

a Mục đích

Do sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ 30% cần tiến hành hồ hóa và dịch hóa gạo trong thiết bị trước khi đường hóa chung với malt Vì gạo chưa trải qua quá trình quá trình nẩy mầm nên thành tế bào chưa bị phá vỡ rất khó cho việc giải phóng tinh bột để đường hóa Ta sử dụng lượng malt lót với tỷ lệ 5% và 0,1% chế phẩm Termamyl 120L nhằm mục đích giảm độ nhớt của dịch cháo giúp quá trình nấu dễ dàng hơn, tăng hiệu suất chiết và cũng thuận lợi hơn cho quá trình đường hóa

b Tiến hành

Malt lót sẽ được pha với nước ở khoảng 40 – 42oC khi đưa vào trong nồi nấu cháo.Sau đó bột gạo sẽ được gầu tải đưa vào trong nồi Trước khi vào nồi, bột sẽ được trộn với nước có nhiệt độ khoảng 40 - 42oC theo tỷ lệ 1: 5 Bổ sung chế phẩm Enzyme Termamyl 120L Khuấy đều dịch bột và cho axit lactic vào cho đến khi pH hạ xuống 5,3 Nâng nhiệt độ lên 72oC và duy trì trong 30 phút, để hệ enzyme amylase trong malt lót hoạt động phân cắt tinh bột thành các hợp chất có khối lượng phân tử thấp, như

33

dextrin, đường maltose và glucose, giúp cho quá trình hồ hóa dễ dàng hơn Nâng lên

83oC dừng ở đây là 10 phút, cho bột hồ hóa Sau đó đun sôi trong 30 phút, để làm chín

và phá vỡ màng tế bào tinh bột chưa bị hồ hóa Dùng iot kiểm tra, nếu thấy tinh bột đã

hồ hóa hoàn toàn thì bơm chuyển sang nồi đường hóa

2.2.2.6 Quá trình đường hóa

a Mục đích

Tạo điều kiện thích hợp thông quá điều chỉnh nhiệt độ, pH môi trường để hệ enzyme của malt hoạt động, đặc biệt là hệ enzyme thủy phân: amylase, protease, phosphatase, phân cắt các hợp chất cao phân tử trong dịch đường như: tinh bột, protein, các hợp chất chứa phospho…thành các sản phẩm thấp phân tử và hòa tan vào nước để trở thành chất chiết của dịch đường

30 phút Sau đó nâng lên 72oC và duy trì ở nhiệt độ này cho đến lúc đường hóa kết thúc (khoảng 25 phút) Quá trình đường hóa kết thúc khi: dùng I2 kiểm tra nếu I2 không đổi màu.Nâng nhiệt độ lên 78oC đem đi lọc

2.2.2.7 Lọc dịch đường (tách bã)

a Mục đích

Là tách pha lỏng (bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử được trích ly từ malt, hòa tan trong đó) khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn (bao gồm các cấu tử không hòa tan của bột nghiền) – phế liệu, phải loại bỏ

ra ngoài.Đồng thời hạn chế tối đa sự oxy hóa dịch đường

b Tiến hành

Thùng lọc đáy bằng thường chế tạo bằng thép không gỉ, có dạng thân trụ được bọc bảo ôn, đáy phẳng, nắp nón nối liền với ống thông hơi Bên trong cách đáy khoảng

34

10 – 15cm , thùng lọc được ghép một đáy giả Đáy giả bao gồm nhiều mảnh kim loại đục lỗ mắt sàng ghép lại Trên đáy giả có lỗ hở, đường kính từ 200 – 300mm dùng để tháo bã malt ra ngoài

Lọc dịch đường có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi

bã, giai đoạn 2 là rửa bã để rút nốt phần chất hoà tan còn sót lại trong bã

Tiến hành lọc:

- Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước, các mảnh các mảnh của đáy giả phải được ghép thật khít và chặt với nhau Lỗ tháo bã và các van xả dịch phải đóng chặt Bơm nước nóng vào các ống dẫn dịch để đuổi không khí ra ngoài đồng thời để chứa đầy khoảng không giữa hai lớp đáy của thùng lọc Dịch đường từ nồi đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang thùng lọc, đồng thời hệ thống cào bã được hạ thấp độ cao và quay để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả Sau khi bơm hết dịch đường vào thùng lọc, hệ thống cánh đảo bã được nâng lên cao Dịch đường được để yên 30 phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc Có thể chia lớp bã thành 3 lớp: lớp dưới cùng gồm các phần tử nặng nhất và lớn nhất, dày khoảng 1cm; lớp giữa gồm vỏ và các phần tử nặng khác; lớp trên cùng là các phần tử mịn và nhẹ, xám, dày khoảng 1cm Sau đó mở van thu dịch đường, ban đầu dịch đường còn đục nên ta cho hồi lưu trở lại thùng lọc trong khoảng 15 phút đầu Khi dịch đường bắt đầu trong thì khoá van hồi lưu, dịch đường được đưa ngay sang nồi nấu hoa Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó cần ngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc Dùng áp kế để kiểm tra tốc độ lọc Thời gian ép dịch lọc khoảng 1h Sau đó tiến hành rửa bã

- Tiến hành rửa bã gián đoạn làm 3 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C(nhiệt độ này làm giảm độ nhớt của dịch, đảm bảo nhiệt độ vào nồi hoa không phải tăng nhiều; nếu nhiệt độ của nước rửa thấp thì tốc độ chảy của dịch rửa bã chậm, kéo dài thời gian tác nghiệp; nếu nhiệt độ của nước rửa quá cao thì sẽ xảy ra hiện tượng hồ hóa tinh bột còn sót trong bã làm tăng độ nhớt của dịch rửa, tăng kháng trở, giảm tốc độ chảy, kéo dài thời gian đồng thời đây chính là nguyên nhân làm dịch đường bị đục) Sau khi ép hết dịch đường đầu tiên, khoá van xả dịch, phun nước lần thứ nhất cho đến lúc nước ngập

bã 2cm.Cho hệ thống dao cào làm việc để xới đảo lớp bã malt(khoảng 4 – 5 vòng) Để yên 10 phút thì tháo dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi hoa với dịch lọc trước đó

35

Các thao tác tiếp theo cũng thực hiện như khi lọc dịch đường cốt một Phương thức rửa

bã như thế được lặp lại hai lần nữa thì quá trình kết thúc Thời gian rửa bã khoảng 60 phút

Tổng thời gian lọc khoảng 120 phút

2.2.2.8 Nấu hoa

a Mục đích

- Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường để biến đổi nó thành dịch đường có vị đắng

và hương thơm dịu của hoa – đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này

- Polyphenol của hoa houblon khi hòa tan vào dịch đường, ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với các hợp chất protein cao phân tử để tạo thành các phức chất dạng màng nhầy Các phức chất màng nhầy tạo thành mảng, dễ kết lắng và sẽ kéo các phần tử cặn ly ty trong dịch đường kết lắng theo Với quá trình này, độ bền keo của dịch đường tăng lên và thành phần sinh học của nó được ổn định

- Polyphenol, chất đắng các chất chứa nitơ trong hoa houblon là những chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính rất cao Nhờ có màng căng này, bọt khí CO2 trong bia không

dễ dàng thoát khỏi bề mặt nó Những hợp chất này tham gia vào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho bia

- Ngoài những mục đích trên đây, khi nấu dịch đường với hoa houblon còn xảy ra nhiều quá trình khác, mà kết quả của chúng ở mức độ ít nhiều đều tác động theo chiều hướng tích cực đến việc định hình chất lượng sản phẩm sau này.Một số biến đổi như quá trình melanoid ở nhiệt độ 102 oC, tăng cường độ màu, giảm độ nhớt

b Tiến hành

Để đảm bảo cấp nhiệt cho quá trình sôi mãnh liệt của dịch cần thiết kế hệ thống ống chùm gia nhiệt trung tâm.Thiết bị đun hoa được vệ sinh sạch sẽ trước mỗi mẻ nấu Dịch đường sau khi lọc xong sẽ được chứa vào nồi trung gian trước khi đi qua thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản Tại đây dịch đường sẽ trao đổi nhiệt với nước nóng và nâng từ

74oC – 92oC Sau đó được đưa sang nồi nấu hoa Nâng dần nhiệt độ sao cho tới khi toàn bộ dịch đường được bơm sang nồi nấu hoa thì dịch đường trong nồi cũng vừa sôi

36

Khi dịch sôi được khoảng 15 phút thì cho toàn bộ lượng cao hoa vào nồi Sử dụng 2 lần nạp hoa viên Sau khi dịch đun sôi được khoảng 30 phút thì cho 1/2 lượng hoa viên vào nồi Trước lúc kết thúc đun hoa 30 phút thì bổ sung nốt ½ lượng hoa viên vào nồi Tỷ

lệ cao hoa/hoa viên = 3/2

Trong quá trình đun hoa còn bổ sung ZnCl2 để lắng cặn của hoa và bổ sung axit lactic khi cần điều chỉnh pH Kết thúc nấu hoa kiểm tra độ hòa tan

Thời gian đun hoa khoảng 90 phút

sẽ tạo ra sức hút rất mạnh Ở độ cao1/3 thân thùng từ đáy lên là đường ống để bơm dịch vào thùng Hướng đi của đường ống là theo phương tiếp tuyến của thân thùng Theo hướng đi của dịch đường từ bơm, khi cách thùng lắng xoáy 0,4 -0,5m, đường ống được chế tạo đột ngột thắt lại Bằng cách đó tốc độ của dịch đường phóng vào thùng rất lớn, tạo nên một sức đẩy rất mạnh Lực này tạo ra một xung lượng theo phương tiếp tuyến của cột chất lỏng bên trong thùng và làm cho cả cột đó xoay tròn Nhờ có lực hướng tâm lớn, cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy Khi nhiệt độ của dịch

hạ xuống 90oC thì dịch đường trong được bơm sang thiết bị lạnh nhanh, còn cặn lắng

bị nén chặt ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài

Thời gian lắng xoáy khoảng 30 phút

2.2.2.10 Lạnh nhanh

a Mục đích

bề mặt các tấm bản trong khoảng trống giữa 2 tấm bản liền kề, dịch đường chảy các khoảng trống cách nhau 1 khoảng trống xen kẽ bởi chất tải lạnh, cuối cùng ra khỏi máy

ở mương dẫn dưới ngược phía Chất tải lạnh cấp 1 là nước thường đi theo chiều ngược lại từ mương dẫn vào ở phía dưới qua các khoảng trống mà dịch đường không đi qua rồi ra ở mương dẫn phía trên đối diện Nước qua trao đổi nhiệt với dịch đường trở thành nước nóng 60oC thu hồi về thùng nước nóng đưa đi phục vụ cho quá trình nấu Sau đó dịch đường tiếp tục trao đổi nhiệt với tác nhân lạnh thứ 2 là glycol có nhiệt độ

là – 4oC Quá trình diễn ra giống như trao đổi với nước thường Nhiệt đầu ra của dịch đường là: 8o

C

Các thông số của thiết bị lạnh nhanh:

- Nhiệt độ đầu vào của dịch là: 90oC

- Nhiệt độ đầu ra của dịch đường là: 50oC

- Nhiệt độ đầu ra của nước ở cấp 1 là: 85oC

- Nhiệt độ đầu ra của dịch ở cấp 2 là: 8oC

Nhiệt độ đầu vào của chất tải lạnh glycol ở cấp 2 là: - 4oC

Nhiệt độ đầu ra của chất tải lạnh ở cấp 2 là: 1oC

38

- Thời gian làm lạnh nhanh: 60 phút

2.2.2.11 Bổ sung O 2 vào dịch lên men

Sau khi ra khỏi máy lạnh nhanh, dịch đường có nhiệt độ 9˚C dịch đường được bổ sung O2 dưới dạng không khí nén sục vào đường ống cấp dịch đường đi lên men Không khí được hút qua màng lọc, đi qua than hoạt tính để khử màu, khử mùi, sau đó qua máy khử trùng bằng tia UV, cuối cùng là đi qua thiết bị lọc tinh Không khí nén sau làm sạch và khử trùng được bổ sung xuôi theo chiều đường ống dẫn dịch đường vào thùng lên men Lưu lượng khí bổ sung sao cho nồng độ O2 trong dịch đường đi lên men khoảng 6 – 10mg/l

2.2.3 Phân xưởng lên men

2.2.3.1 Chuẩn bị men giống

Nấm men sử dụng để sản xuất bia là loại sinh vật đơn bào thuộc giống

Saccharomyces carlsbergensis, phát triển ở nhiệt độ thấp khoảng 6 - 8oC Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia, chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm Quá trình này lại gắn liền với sự tham gia của hệ enzym trong tế bào nấm men cho nên việc phải nuôi cấy tế bào nấm men để tạo điều kiện cho sự hình thành và sự hoạt động của hệ enzym là một khâu kỹ thuật rất quan trọng không thể tiến

hành một cách tùy tiện.Nấm men Saccharomyces carlsbergensis thuộc loại nấm men

chìm, chúng có khả năng đặc biệt là trong quá trình phát triển tế bào của chúng kết dính vào nhau thành chùm rồi lắng xuống đáy thành lớp, thuận lợi cho việc tách tế bào nấm men làm giống cho đợt sau

Men giống được đưa vào sản xuất gồm hai nguồn:

- Nhân giống thuần chủng: Đầu tiên ta cấy nấm men từ ống thạch nghiêng có chất lượng tốt sang ống nghiệm 10ml rồi sang 250ml, đến bình 2,5 lít, thùng lên men cấp I, lên men cấp II khi số tế bào nấm men đạt 8 – 10.106 tế bào/cm3 thì chuyển vào thùng lên men

- Tái sử dụng men sữa:

Sau khi lên men chính, làm lạnh tank lên men xuống nhiệt độ 4oC rồi ta tách men sữa kết lắng ở đáy thùng Men tái sinh có thể sử dụng đến đời thứ 8 tùy theo nếu nấm men vẫn còn tốt thì ta mới sử dụng, thường tốt nhất vào đời thứ 4 hoặc 5 Phần này được

39

phân làm ba lớp, lớp trên cùng là cặn bẩn, lớp giữa có màu trắng sữa rất mịn, lớp dưới cùng là cặn bẩn và tế bào chết Men sữa được lấy ở lớp giữa Sau đó chuyển nấm men qua thiết bị bảo quản nấm men ở nhiệt độ 0 – 2oC

Khi đem vào sử dụng thì chất lượng nấm men phải đạt chỉ tiêu:

b Các biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men

- Quá trình quan trọng nhất là quá trình nấm men thông qua con đường trao đổi chất

và năng lượng để chuyển các gluxit phân tử lượng thấp (các đường, dextrin…) thành rượu, CO2 theo sơ đồ phản ứng:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q

- Đồng thời có các quá trình sinh hóa xảy ra do sự xúc tác sinh học của các enzym được hình thành trong quá trình lên men, một số sản phẩm phụ được tạo ra như các axit hữu cơ, các rượu bậc cao, aldehyt…Những quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc làm nên thành phần và chất lượng của bia

- Lên men dịch đường houblon hóa diễn ra qua hai giai đoạn:

 Lên men chính: Kéo dài 8 ngày, luôn giữ nhiệt độ trong tank lên men khoảng 9oC

 Lên men phụ tàng trữ: Kéo dài 14 ngày, nhiệt độ lên men 0 - 20C

+ Lên men chính:

 Đặc điểm

Cơ chất tiêu hao mạnh, một lượng đường khá lớn được chuyển hóa Duy trì áp suất

ổn định trong tank Sau lên men chính thì dịch đường houblon được chuyển hóa thành bia non.Lên men chính tạo ra thành phần rượu etylic và CO2 Ngoài ra trong bia còn

 Để quá trình lên men sơ bộ diến ra trong 12h, dịch đường bão hòa O2 tạo điều kiện cho nấm men luôn ở trạng thái tạo sinh khối mạnh nhất trong suốt quá trình lên men sơ bộ và quá trình lên men trong tank kích thước lớn

 Sau khi lên men sơ bộ dịch đường được bơm vào tank lên men tùy thuộc vào số mẻ trong ngày mà có số lần bơm dịch sang Trong 1 tank, dịch đường chiếm 80

% thể tích, 20 % còn lại là thể tích của sinh khối và bọt tạo ra

 Nhiệt độ lên men chính 9o

C trong 7 ngày, nồng độ dịch đường đưa vào lên men 12oBx, pH ban đầu của quá trình lên men 5,3 – 5,5

 Tank lên men có ba khoang lạnh, hai khoang ở phần thân trụ khoang thứ

ba ở phần đáy côn, chất tải lạnh là glycol Người ta mở các khoang lạnh không đều nhau mà mở lần lượt để tạo vùng chênh lệch nhiệt độ trong cả khối dịch lên men, do chênh lệch nhiệt độ tạo dòng đảo trộn nhẹ, các phân tử khuếch tán qua lại trong cả khối dịch Lúc đầu mở hết cỡ van khoang lạnh trên cùng , mở 1/3 khoang lạnh giữa

 Khi nồng độ dịch đường hạ xuống 3% thì kết thúc quá trình lên men chính Trong suốt quá trình lên men chính phải luôn theo dõi để giữ nhiệt độ 9oC Sau khoảng một ngày lên men thì đóng van đường ống thu hồi CO2 giữ áp suất dư trong tank lên men là 0,5 – 0,7at để nén khí CO2 tạo ra, áp suất này được giữ đến tận quá trình bão hòa CO2 và tàng trữ để không làm tràn thể tích trong tank và thùng dự trữ

 Sau khi lên men chính tiến hành xả xác men và thu hồi men sữa Mở van

ba khoang lạnh để hạ nhiệt độ khối dịch lên men xuống 4oC để nấm men kết lắng Cặn men được tháo ra:

 Lần đầu là sau khi lên men được 3 ngày

 Sau đó mỗi ngày xả cặn 1 lần, cho đến khi kết thúc lên men chính