Thiết kế nhà máy bia năng suất 44.5 triệu lít sản phẩm/năm

Thiết kế nhà máy bia năng suất 44.5 triệu lít sản phẩm/năm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Bia là thức uống có cồn, được sản xuất bằng phương pháp lên men vớinguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon và nước, không qua quá trìnhchưng cất

Quá trình sản xuất bia là môt quá trình đặc biệt cho nên tạo cho bia các tínhchất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: mùi thơm đặc trưng từ hoa houlon, vị

giải khát khi uống Ngoài ra, trong bia còn chứa rất nhiều các thành phần dinhdưỡng khác như protein, các loại enzyme, các loại đương đường, khi uống sẽ tạo ranăng lượng cho cơ thể, giúp quá trình tiêu hóa tốt hơn, tăng quá trình bài tiết…Với những lợi ích của việc sử dụng bia đúng cách mang lại, bia đã trở thànhmột thức uống được sử dụng rộng rãi, bất cứ ai cũng có thể sử dụng được bia cóthể được dùng cho các bữa tiệc, lễ, Tết, trong bữa ăn thường ngày

Trên thế giới, ngành sản xuất bia đã phát triển từ lâu, các công ty sản xuất vớisản lượng bia cực lớn, nhiều chủng loại và được tiêu thụ trên toàn thế giới, một sốcông ty, tập đoàn bia chiếm thị phần tiêu thụ bia lơn trên thế giới: Cty Anheuser-Busch có trụ sở tại Bỉ, sản xuất khoảng 352,9 triệu hl mỗi năm, SABMiller có trụ

sở tại Vương Quốc Anh, mỗi năm sản xuất khoảng 190 triệu hl bia, Cty HeinekenInternational có trụ sở tại Bỉ, là một công ty của Hà Lan, sản lượng khoảng 171,7triệu hl mỗi năm, một cái tên quen thuộc với mọi người đó là Carlsberg, có trụ sởtại Đan Mạch, sản lượng cũng rất lớn 120,4 triệu hl mỗi năm

Ở nước ta, ngành sản xuất bia đang được đầu tư và phát triển mạnh Tuynhiên, vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của thị trường, khả năng cạnh tranh với cáccông ty nước ngoài kể cả thị trường trong nước lẫn ngoài nước còn hạn chế

Trước nhu cầu ngày càng lớn của thị trường bia, việc tạo ra một sản phẩm đạtchất lượng cao, có đủ khả năng cạnh tranh với các đối thủ lớn bên ngoài đòi hỏi taphải ứng dụng công nghệ tiên tiến vào sản xuất, đưa ra quy trình sản xuất thật chặtchẽ, giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm Vì vậy, tôi xin tiến hành thực

hiện đề tài: “Thiết kế nhà máy bia năng suất 44,5 triệu lít sản phẩm/năm” Đây

là đề tài phù hợp với thực tiễn và chuyên môn của mình, qua quá trình làm đề tài sẽgiúp tôi hiểu sâu hơn về ngành sản xuất bia, cơ hội và thách thức từ đó có địnhhướng nghề nghiệp sau này tốt hơn

PHẦN 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam

Bia là loại đồ uống bia rất được ưa chuộng, được phổ biến rộng rãi trên thếgiới và sản lượng tiêu thụ ngày càng tăng Ở các nước phát triển như Đức, ĐanMạch, Ba Lan, Mỹ… ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển Từ đó côngnghệ sản xuất cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thịtrường của nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam

Trên thế giới trong số các châu lục thì châu Á là châu lục có mức tiêu thụ bialớn nhất hiện nay, vượt qua cả châu Mỹ và châu Âu…

Đối với Việt Nam bia được đưa vào sản xuất từ những năm 1890, là mộtnước nằm trong vùng nhiệt đới cận xích đạo đã tạo điều kiện thuận lợi để ngànhcông nghiệp bia tồn tại và phát triển Từ đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhàmáy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay nhà máy bia đã xuất hiện ở hầuhết các tỉnh trong nước và sản lượng ngày cũng đang tăng dần lên Ngoài các loạibia trong nước thì còn có những loại bia ngoại xuất hiện ở nước ta như Heineken,Tiger…

Sản lượng sản xuất và tiêu thụ bia ở nước ta đã tăng qua các năm Cụ thể làtrong năm vừa qua (2014) sản lượng tiêu thụ bia của nước ta đã dẫn đầu các nước

ở khu vực Đông Nam Á là đạt trên 3,1 tỷ lít/năm Trung bình người Việt Namđang tiêu thụ khoảng 32 lít bia/người/năm Hứa hẹn là một nước có nhiều tiềmnăng để ngành sản xuất bia phát triển

Việt Nam là nước đang phát triển, tốc độ tăng trưởng kinh tế đang tăng vàonhững năm gần đây và sẽ sớm trở thành nước công nghiệp Trước tình hình đó nhucầu tiêu thụ thực phẩm nói chung là rất lớn Việc xây dựng thêm các nhà máy bia

sẽ tạo công ăn việc làm cho người lao động, tăng ngân sách cho nguồn thuế và gópphần thúc đẩy kinh tế và công nghiệp hóa đất nước

1.2 Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường

1.2.1 Chọn loại bia sản xuất

Bia vàng là sản phẩm được tiêu thụ nhiều nhất Do đó em lựa chọn sản xuấtloại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng được ưa chuộng nhất hiện nay.

Sản phẩm sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau:

- Các chỉ tiêu cảm quan:

+ Độ bọt: khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn phải

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

+ Mùi và vị: bia có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoahoublon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ

+ Màu sắc và độ trong: bia phải có màu vàng rơm óng ánh, trong suốt,không có cặn hay vẩn đục

1.2.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Địa điểm được lựa chọn để xây dựng nhà máy bia cần đáp ứng các 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 cung cấp điện, nước, nhiên liệu

- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm

- Tận dụng được nguồn nhân lực ở địa phương

Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong

khu công nghiệp Phong Điền, thuộc huyện Phong Điền tỉnh Thừa Thiên Huế.Phong Điền là một huyện thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế, cách thành phố Huế khoảng30km về phía Bắc của tỉnh Nằm gần quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam Đườngthủy gần sông Ô Lâu ra biển đông tại cửa Việt.Với một hệ thống giao thông phân

bố hợp lý, thuận tiện cho việc lưu thông, trao đổi hàng hóa

Phong Điền có độ ẩm không khí trung bình năm là 83 - 87%

Phong Điền chịu sự khống chế của hai mùa gió chính là gió mùa Đông vàgió mùa Hè Về gió mùa mùa Đông (từ tháng 9 năm trước đến tháng 4 năm sau),hướng gió thịnh hành là hướng Tây Bắc, gió mùa mùa Hè bắt đầu từ tháng 3 tháng

4 đến tháng 9 Từ tháng 3 tháng 4 trở đi gió có hướng Tây Nam

Nhiệt độ Phong Điền cũng như toàn tỉnh Thừa Thiên Huế có nền nhiệt độcao Tiêu biểu cho chế độ nhiệt ở vùng nhiệt đới.Nhiệt độ trung bình năm trên đại

Lượng mưa trung bình khoảng 2.449mm Lượng mưa trong năm tập trungchủ yếu vào mùa mưa chính từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm đến 72 - 75% lượngmưa năm.Tám tháng còn lại chỉ chiếm khoảng 25 - 30% lượng mưa năm

Khu công nghiệp Phong Điền là khu công nghiệp mới, có diện tích rộng với

400 ha, hướng tới mở rộng 700 ha vào năm 2020, có nhiều tiềm năng để phát triểnkinh tế và xã hội Các khu dân cư và đô thị xung quanh khu vực đang được xâydựng và mở rộng

1.2.3 Nguồn nguyên liệu

Bia được xản suất từ nguồn nguyên liệu chính là: malt, gạo, hoa houblon,nước, nấm men và một số nguyên liệu phụ trợ khác

Malt và hoa houblon được nhập từ Úc, Đan Mạch, Đức… Malt được nhập

về bằng ôtô tải và được chứa trong các xilo chứa của nhà máy Hoa houblon đượcnhập về dưới dạng hoa viên và cao hoa

Để tiết kiệm chi phí vận chuyển gạo được thu mua từ các huyện trong tỉnh

và tỉnh lân cận như Quảng Trị với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo, vậnchuyển về nhà máy chủ yếu bằng ôtô

Gạo là nguyên liệu thay thế Việc nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế làgạo để sản xuất bia có ý nghĩa rất lớn trong vấn đề tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn

có của địa phương cũng như giảm giá thành sản phẩm

Men giống: nhà máy sử dụng nấm men Saccharomyces Carlsbergensis.

1.2.5 Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh

Nguồn điện: Nguồn điện nhà máy sử dụng được cung cấp bởi Công ty điệnlực Việt Nam Ngoài ra nhà máy còn trang bị thêm máy phát điện dự phòng chạybằng dầu diezen để đề phòng trường hợp điện cấp không đủ trong những giờ caođiểm, mất điện, đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục

Nguồn nước: Nước sạch được cung cấp bởi hệ thống cung cấp nước huyệnPhong Điền và trong tương lai là công ty cung cấp nước miền Bắc Nguồn nướcnày phải qua hệ thống xử lý nước của nhà máy để đảm bảo các chỉ tiêu về hoá học,sinh học trước khi đem vào sản xuất bia

phù hợp với công suất của nhà máy để đủ cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhàmáy, chất tải lạnh sử dụng là glycol

1.2.6 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là do nồi hơi cung cấp phục vụ cho cácmục đích sản xuất, vệ sinh nhà xưởng, thanh trùng… Nhà máy sử dụng nhiên liệu

là dầu FO, DO

1.2.7 Nguồn nhân lực

Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyếngiao thông nên có nguồn nhân lực dồi dào Đội ngũ các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ

chức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành Nhà máy cóthể sử dụng lực lượng lao động tại địa phương, vừa nhằm giải quyết công ăn việclàm cho họ, mặt khác khi sử dụng nguồn nhân công tại chỗ giúp chúng ta khôngphải quan tâm đến nơi ăn chốn ở của công nhân, đỡ phầầ̀n đầu tư về xây dựng nhà ởcho công nhân cũng như một số công trình khác.

1.2.8 Giao thông vận tải

Nhà máy gần trục giao thông nằm gần Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam,vừa có thể vận chuyển bằng đường bộ và đường sắt, gần sông Ô Lâu nên cũng cóthể vận chuyển bằng đường thủy Có một lượng phương tiện vận chuyển lớn nênthuận tiện cho vận chuyển nguyên nhiên vật liệu đến nhà máy và vận chuyển sảnphẩm phân phối cho các đại lý, cửa hàng tiêu thụ

PHẦN 2: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước.Ngoài ra, để tiết kiệm nguồn malt đại mạch hoặc để sản xuất một vài loại bia phùhợp với thị hiếu người tiêu dùng có thể sử dụng các loại nguyên liệu thay thế maltđại mạch như: gạo, ngô, sắn…

2.1 Malt đại mạch

Malt đại mạch là hạt đại mạch được nảy mầm trong điều kiện nhân tạo vềnhiệt độ và độ ẩm.Thành phần hoá học của malt bao gồm nước, gluxit, protein,polyphenol, chất chát, chất đắng, vitamin, muối khoáng… Đặc biệt, trong maltchứa một hệ enzyme phong phú, chủ yếu là amylase và protease

Việc lựa chọn malt trong sản xuất bia chủ yếu dựa vào thành phần hoá họccủa malt mà quyết định là hàm lượng protein Hàm lượng protein trong malt phảinằm trong khoảng 8-11%, nếu cao quá bia sẽ bị đục còn nếu thấp quá bia kémngọt, hương vị kém đậm đà

Ngoài ra, malt đưa vào sản xuất bia phải đạt được một số chỉ tiêu sau:

- Màu sắc: có màu vàng tươi, vỏ trấu của hạt phải óng ánh

- Kích thước, hình dáng phải đồng đều

- Vị và mùi: phải có mùi đặc trưng, không có mùi vị lạ, phải có vị ngọt dịu.Nếu có mùi chua hay mốc chứng tỏ malt bị ẩm

- Độ sạch: không lẫn tạp chất, tỉ lệ hạt vỡ tối đa là 0,5%, hạt bị bệnh tối đa là1%, hạt không nảy mầm tối đa là 5%

- Trọng lượng khô tuyệt đối: 28-38 g/1000 hạt

- Độ ẩm: ≤ 6%

Malt sau khi nhập về nhà máy được chứa và bảo quản trong các xilo Yêucầu của quá trình bảo quản malt đại mạch:

- Bảo đảm việc thông gió dễ dàng và hiệu quả cho khối hạt

- Bảo đảm nhệt độ ổn định trong khu vực kho và trong khối hạt

- Bảo đảm khống chế hàm lượng ẩm của khối hạt không cho vượt quá 13%.

- Không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về độ chín

- Ngăn ngừa sự xâm nhập của côn trùng, sâu bọ,…

2.1.1 Vai trò của malt trong sản xuất bia

Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hoá, vừa là tác nhân tạo màu, mùi vị đặctrưng cho bia Trong đó malt đại mạch là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất bia đemlại cho bia có chất lượng vượt trội hơn khi sản xuất từ malt của các loại hạt hòathảo khác

2.1.2 Thành phần hóa học của malt

Bảng 2.1 Bảng các thành phần hóa học có trong malt

STT Thành phần hóa học có trong malt % chất khô

Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupulus

Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bia Hoa houblontruyền cho bia mùi thơm và vị đắng dễ chịu Trong sản xuất bia, hoa houblon được

sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau như: hoa nguyên cánh, hoa viên, cao hoa Khi

sử dụng chế phẩm hoa houblon, bia có độ đắng ổn định, thời gian bảo quản dài hơn

so với hoa tươi

- Hoa viên: hoa houblon đã sấy khô được nghiền thành bột sau đó ép thành viên.

- Cao hoa: thu được khi tiến hành trích li các chất đắng, tinh dầu thơm củahoa houblon, sau đó làm bay hơi dung môi Cao hoa có thể bảo quản tốt từ 3-4năm, rất thuận tiện cho vận chuyển mà vẫn đảm bảo chất lượng hoa Tuy nhiên,trong các nhà máy bia không nên sử dụng 100% cao hoa để nấu bia Việc sử dụnghoàn toàn cao hoa sẽ làm cho mùi vị bia giảm sút

2.2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của hoa

Hoa sử dụng cần đạt các yêu cầu về chất lượng như: màu sắc, mùi vị, hàmlượng tạp chất, hàm lượng ẩm

Bảng 2.2 Chất lượng hoa houblon

Thành phần Chỉ tiêu chất lượng (% chất khô)

2.2.2 Thành phần hóa học của hoa

Bảng 2.3.Thành phần hóa học của hoa tính theo % chất khô

STT Thành phần hóa học có trong hoa houblon % chất khô

- Tinh dầu: hoà tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và tạo cho bia có mùithơm đặc trưng, dễ chịu Gồm 103 các hợp chất khác nhau: terpen, rượu, este,aldehyte, cetone, axit amin.

- Tannin: tannin houblon là các polyphenol thuộc nhiều nhóm khác nhau.Tannin dễ hoà tan trong nước, dễ bị oxy hoá nên bảo vệ được nhựa houblon khỏi bịoxy hoá

2.2.3 Bảo quản hoa

Để đảm bảo chất lượng hoa đưa vào sản xuất thì trong thời gian bảo quảnphải đảm bảo được các yêu cầu sau:

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

các quá trình hóa học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

- Cách ẩm tốt

2.3 Nguyên liệu thay thế

Ở Việt Nam, nguyên liệu chính để sản xuất bia như malt đại mạch, hoahoublon đều nhập từ nước ngoài Vì vậy, sử dụng nguyên liệu phụ thay thế mộtphần malt đại mạch trong sản xuất bia là việc làm rất có ý nghĩa kinh tế

Nguyên liệu thay thế được nhà máy sử dụng là gạo, với tỉ lệ thay thế là 20%

2.3.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo

- Gạo phải có kích thước đồng nhất, màu sắc đồng nhất, không bị mốc, mốimọt, không có mùi vị lạ

2.3.2 Thành phần hóa học của gạo

Bảng 2.4.Thành phần hóa học của gạo

- Độ cứng từ mềm tới trung bình Quy định nước trong sản xuất bia phải lànước mềm hoặc nước có độ cứng tạm thời ≈ 0,7 mg đương lượng/lít và độ cứngvĩnh cửu ≈ 0,4 – 0,7 mg đương lượng/lít

- Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l

- Hàm lượng muối clorua 75 – 150 mg/l.

- Vi sinh vật không quá 100 tế bào/l

- Cầu khuẩn đường ruột: 0 tế bào/1000 ml

- Vi khuẩn E coli: 0 tế bào/1000 ml.

Đối với công nghệ sản xuất bia, sắt là nguyên tố ảnh hưởng rất lớn Trongdịch đường, hàm lượng sắt đủ lớn sẽ rút ngắn chu kì sinh trưởng của nấm men làmcho sự cân bằng trong tiến trình lên men bị phá vỡ Hàm lượng sắt cao còn gây chobia có mùi vị lạ, xúc tác quá trình oxy hoá trong bia làm giảm độ bền keo, gây đụccho sản phẩm Mangan cũng có tác dụng tương tự như sắt Do đó, cần có biện pháp

xử lí để hàm lượng các chất trong nước ở mức cho phép

2.5 Nấm men

Nấm men sử dụng trong sản xuất bia thuộc loại đơn bào Chúng là các visinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong cả điều kiện yếm khí lẫn hiếu khí

Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men sản xuất bia:

- Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết

- Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như nhiệt độ, pH,thành phần môi trường phù hợp với từng loại nấm men

lên men dịch đường

Hai loại nấm men thường dùng trong sản xuất bia là Saccharomyces

cerevisiae và Saccharomyces carlsbergensis Nhà máy sử dụng nấm men Saccharomyces carlsbergensis để sản xuất.

Chủng nấm men sử dụng trong sản xuất bia cần đáp ứng các yêu cầu sau:

- Tốc độ lên men nhanh

- Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao.

- Có khả năng chịu cồn, chịu áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ và nồng độ

- Có khả năng kết lắng tốt

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

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

- Đặc tính di truyền ổn định cao

PHẦN 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

SẢN XUẤT 3.1 Lựa chọn dây chuyền công nghệ

3.1.1 Phương pháp lên men cổ điển

Quá trình lên men chính và phụ được tiến hành trong hai thiết bị riêng biệttrong hai phòng lạnh khác nhau với nhiệt độ tiến hành khác nhau Phương pháp

3.1.2 Phương pháp lên men hiện đại

Quá trình lên men chính và phụ được tiến hành trong cùng một thiết bị có hệthống áo lạnh bên ngoài để điều chỉnh nhiệt độ của 2 quá trình lên men Nhiệt độ lên

+ Ưu điểm: thời gian lên men nhanh, rút ngắn hơn so với phương pháp lên men

cổ điển Thiết bị lên men gọn, không tổn thất diện tích mặt bằng phân xưởng

+ Nhược điểm: lên men ở nhiệt độ cao nên có nhiều sản phẩm phụ không cólợi cho chất lượng bia Tuy nhiên chất lượng bia tạo ra cũng không khác xa lắm sovới phương pháp lên men cổ điển

Vì vậy, trong nhà máy em chọn phương pháp lên men hiện đại để sản xuấtbia

3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng quát.

10% malt lót

Hồ hóa

Đường hóa

Lọc dịch đườngNước

Dịch đầu

Bã

Rửa bã

Dịch rửa bã

Hội Cháo

Gạo

Làm sạch

Lắng trong

Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Lên men phụNhân giống

Kiểm tra, dán nhãn

Bột trợ lọc

Xử lý

CO2 tinh

khiết

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng quát

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ tổng quát

Gạo và malt sau khi nhập về nhà máy được đưa qua sàng làm sạch sơ bộ, sau

đó nhờ gàu tải đưa vào xilo chứa Từ xilo, malt và gạo được đưa xuống sàng tinh

để loại bỏ tạp chất, tách đá Sau đó, nguyên liệu đi qua nam châm để loại bỏ kimloại rồi chuyển qua cân và đi vào máy nghiền

Sau khi nghiền, bột được chuyển vào thùng chứa rồi qua thiết bị phối trộn để

đi vào nồi nấu, tại nồi gạo, tinh bột được hồ hoá trước thu được dịch cháo Dịchcháo sau đó được chuyển sang nồi malt để tiến hành nấu với malt, tại nồi malt xảy

ra quá trình đường hoá Sau khi đường hoá, dung dịch được bơm sang thiết bị lọckhung bản để tách vỏ trấu, cặn bã ra khỏi dịch đường

Sau khi lọc, dịch đường được bơm sang nồi houblon hoá Tại nồi houblonhoá, dịch đường được đun sôi đồng thời bổ sung hoa houblon để tạo màu, tạo mùi,tạo vị cho bia Dịch đường houblon hoá sau đó được chuyển sang thùng lắng xoáy

để tách bã hoa Dịch trong thu được sẽ được chuyển qua thiết bị làm lạnh dạng bảnmỏng để hạ nhiệt độ của dịch đường xuống gần nhiệt độ lên men

Sau khi làm lạnh, dịch đường được bơm vào tank lên men đồng thời bổ sung

được thu hồi lại để cung cấp cho hệ thống sau này Kết thúc quá trình lên menchính, men sữa được thu hồi lại để tái sử dụng, hạ nhiệt độ tank lên men để tiếnhành quá trình lên men phụ

Bia thu được sau quá trình lên men được đưa qua máy lọc nến, lọc tinh để

gian bảo quản

Từ tank bia trong, bia được bơm qua phân xưởng chiết để thực hiện quátrình chiết rót, hoàn thiện sản phẩm

Thuyết minh chi tiết công nghệ được trình bày qua các công đoạn sau:

3.4 Phân xưởng nấu

Máy lọc đáy bằng

Thùng trung gian Nồi houblon hoá Nồi lắng xoáy Thiết bị làm lạnh Tank lên men

3.4.2 Thuyết minh quy trình

3.4.2.1 Nhập nguyên liệu

Sau khi nhập liệu vào nhà máy, nguyên liệu được đưa qua máy làm sạch sơ bộ

và máy hút bụi, sau đó nhờ gàu tải vận chuyển vào silô chứa Từ silô nguyên liệuđược băng tải, gàu tải vận chuyển đến công đoạn làm sạch

3.4.2.2 Làm sạch nguyên liệu

Mục đích

Nguyên liệu chứa nhiều hạt lép, gãy; các tạp chất như đất, đá, sỏi, bụi bẩndây bao, kim loại… Vì vậy cần phải làm sạch để tách các tạp chất tạo điều kiệnthuận lợi cho quá trình tiếp theo Quá trình này đảm bảo nguyên liệu phải đượcsạch, kích thước hạt đồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượng bia, thuận lợicho quá trình nghiền

Tiến hành

Nguyên liệu: Nguyên liệu sau khi nhập vào nhà máy, được đưa qua sànglàm sạch sơ bộ và máy hút bụi sau đó đưa vào xilo chứa nguyên liệu từ xilođược vít tải, gàu tải vận chuyển lên máy sàng tự động, sau đó đưa qua thiết bị từtính để tách kim loại

3.4.2.3 Nghiền nguyên liệu

 Mục đích:Để khi đường hóa thu được nhiều chất chiết nhất có lợi cho sảnxuất, hạn chế chất không có lợi tan vào dịch đường Nội nhũ là nguồn cung cấp cơbản các chất hòa tan cho dịch đường, tùy mức độ phân hủy của malt mà có mức độnghiền mịn khác nhau

Vỏ trấu được sử dụng như một chất trợ lọc dịch đường và hạn chế cácchất hòa tan của nó vào dịch đường gây mùi vị không tốt Do đó, chỉ nên nghiềndập hay bẹp

Có các phương pháp nghiền sau:

a) Nghiền khô:

Bột nghiền khô gồm: vỏ trấu, tấm thô, tấm mịn, bột malt Thường sử dụng

các máy nghiền có 1, 2 và 3 đôi trục.

- Ưu điềm:

+ Có thể nghiền trước khi nấu

+ Nghiền tốt các malt có độ nhuyễn kém

+ Dễ vệ sinh máy móc

+ Không giữ được nguyên vỏ

+ Khi nghiền bụi bay ra nhiều

+ Dung tích chứa trong thùng lọc nhỏ (190 kg/m2)

b) Nghiền ẩm:

Malt được làm sạch, phun ẩm vỏ tới 18% ẩm, nghiền bằng máy nghiền trục

- Ưu điểm:

+ Vỏ trấu được bảo toàn

+ Dung tích chứa trong thùng lọc lớn (280 – 330 kg/m2)

- Nhược điểm:

+ Nghiền không tốt những loại malt chưa nhuyễn

+ Ngâm không đều

+ Hoạt lực enzym và hoạt lực sinh học không được kiểm trong thùng ngâm.Chi phí đầu tư lớn trên một máy nghiền cho một nồi nấu

+ Vệ sinh thiết bị khó khăn

Từ những ưu, nhược điểm của 2 phương pháp trên, em chọn phương phápnghiền ướt

- Cách tiến hành

Malt được cân định lượng cho từng mẻ nấu rồi được nghiền ướt Đây là

16 11

tỉ lệ giữa nước và malt là 4:1 Sau khi nghiền thì thu được dịch sữa malt đểchuẩn bị cho quá trình đường hóa tiếp theo

3.4.2.4 Hồ hoá và đường hoá

- Mục đích: chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hoà tansang trạng thái hoà tan nhờ tác động của các hệ enzyme thuỷ phân

để tránh hiện tượng cháy nồi, sau đó cho bột gạo vào, thời gian hoà bột khoảng

phút, giữ sôi trong vòng 20 phút để quá trình thủy phân xảy ra triệt để Sau khibột đã chín, khối cháo được bơm sang nồi malt

Ở nồi malt:

Thời gian hoà malt khoảng 25 phút

Sau đó dịch cháo được bơm từ nồi gạo sang nồi malt để hội cháo, thời gian

thử iôt để nhận biết thời điểm kết thúc quá trình đường hoá Tiếp tục nâng nhiệt lên

- Thiết bị: nồi hai vỏ:

3.4.2.5 Lọc dịch đường

Mục đích : tách dịch đường khỏi các chất không hòa tan, giữ lại cùng bã

những chất không mong muốn như : tannin, lipit,…

Có 2 phương pháp lọc:

a) Lọc ép khung bản

Dùng lực của bơm đẩy phần dịch qua lớp vải lọc, còn phần bã maltđược giữ lại

- Ưu diểm : lọc nhanh, hiệu suất thu hồi chất chiết cao, năng suất lớn, ít

tốn nước rửa bã, chiếm ít diện tích

- Nhược điểm : khó mở rộng năng suất, khi lọc dich đường dễ tiếp xúc

với oxy, tanin bị oxy hóa làm bia bị đắng khó chịu, lớp vải lọc nhanh hỏng nên tốnchi phí thay thế, lao động vất vả

b) Lọc bằng thùng lọc đáy bằng.

Sử dụng thùng lọc 2 đáy, một đáy giả làm lớp lưới lọc, có hệ thống dao cào

đảo bã

- Ưu điểm : thùng kín nên ít bị oxy hóa, vệ sinh đơn giản.

- Nhược điểm : thời gian lọc kéo dài hơn lọc khung bản.

Qua đó em chọn phương pháp sử dụng thùng lọc đáy bằng để lọc dịchđường

Quá trình lọc được tiến hành theo 2 giai đoạn:

- Tách lọc dịch trong (chứa các chất hoà tan của malt) khỏi bã malt

còn bám ở phần bã malt

vào từ dưới chiếm đầy các ống dẫn và khoảng không gian giữa đáy chính và lướinên đẩy được không khí ra ngoài Sự có mặt của không khí trong đường ống gâykhó khăn cho quá trình lọc Sau khi đường hoá song dịch đường được nâng lên

thống cánh khuấy để cào và đảo trộn líp bã lọc, phân bố đều bã trong thùng Sau đóngừng khuấy và để thời gian lắng khoảng 20 - 30 phút, ta mở van dẫn dịch xuốngbình trung gian Lúc đầu dịch vẫn còn đục được hồi lưu về thùng lọc Khi dịch lọcsong thì đóng van hồi lưu và mở van dẫn dịch sang nồi hoa

Sau khi lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã theo khối lượng dịch cần phải đạt

thùng lọc theo 2 đường cấp nước (đường CIP & sục đáy), cho hệ thống dao càohoạt động 10 phút, ngừng hệ thống dao cào 7 để lắng rửa tương tự như lọc dịchban đầu

Dùng nước cứng để rửa bã vì vỏ malt có tanin mà tanin thì tan nhiều trongnước mềm sẽ làm cho bia bị đắng Nếu dùng nước có nhiệt độ thấp thì dẫn đếnhiệu suất chiết đường thấp Nếu nhiệt độ của nước quá cao sẽ dẫn đến vô hoạtenzim amylaza và các tinh bột sót được hồ hoá nhưng không được đường hoá và

khó lọc Kết quả làm cho dịch lọc bị đục dẫn đến bia bị đục.

xâm nhập của vi sinh vật, chú ý không để bã khô mới cấp tiếp nước lọc, để bã khô

sẽ gây chát bia và nhiều phản ứng phụ khác và để tránh hiện tượng oxy hoá chấttanin của vỏ malt tạo màu sẫm cho bia Thuỷ phân và thu hồi nốt lượng chất tancòn sót lại trong bã, đây là nhiệt độ mà độ nhít của dịch đường thấp nhất không gâycản trở quá trình lọc

Tiến hành rửa bã đến khi nào đủ lượng dịch sang nồi hoa theo yêu cầu, đồngthời kiểm tra độ đường sót ở bã đạt mức thấp nhất thì sẽ kết thúc quá trình lọc

Hình 3.6 thiết bị lọc đáy bằng

3.4.2.6 Houblon hoá

đường chủ yếu là chất đắng, tinh dầu thơm và polyphenol Trong những sản phẩmthuỷ phân của protein có những chất cao phân tử, những chất này sớm hay muộncũng sẽ bị thuỷ phân và gây đục cho bia

tạo ra kết tủa, để loại chúng ra ngoài làm tăng độ bền keo cho sản phẩm sau này,lượng protein cao phân tử trong dịch đường được loại trừ tốt thì chất lượng biacàng cao

của dịch đường

dịch đường tăng lên thích hợp với từng loại bia

vì hiện tượng caramen hoá các sự hình thành melanol và các chất màu của hoahoublon chuyển từ hoa vào dịch

kết hợp với protid tạo thành kết tủa lắng xuống dưới và kéo theo các chất khác làmcho dịch đường trong hơn

- Tiến hành: dịch đường sau khi lọc được chuyển vào thùng trung gian sau

đó bơm vào nồi houblon hoá Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cấp nhiệt

để enzyme α –amylase tiếp tục thuỷ phân tinh bột sót Sau khi bơm đầy nồi tiếnhành nâng nhiệt độ lên để đun sôi dịch đường Lúc dịch đường bắt đầu sôi tiếnhành cho hoa houblon dưới dạng cao hoa vào Đối với hoa viên, tiến hành cho vàonồi trước khi ngừng nấu ít nhất 10 phút Trong quá trình houblon hoá tiến hành bổ

Tổng thời gian đun sôi khoảng 2 giờ Sau khi đun sôi xong dich đường đượcchuyển sang thiết bị lắng xoáy để tách bã hoa, khi nồi houblon hoá trống phải dùng

nước nóng để tráng qua nồi Nước nóng này cho qua bã hoa và cùng đến thiết bịlắng trong để hoà chung cùng với dịch lên men còn nóng.

Kết thúc quá trình nấu hoa dịch đường trong hơn, sẫm màu hơn, có hươngđặc trưng và có vị đắng pha ngọt Dịch này sẽ được bơm vào thùng lắng xoáynhằm loại bỏ bã hoa

- Thiết bị: nồi houblon hoá.

11 Đường thoát hơi

12 Quả cầu CIP

13 Ống cấp CIP bộ gia nhiệt

11

18 18'

12 13

nhanh Cặn tập trung ở đáy thùng khi bơm hết dịch được xối nước rửa bã rồi tháo

ra ngoài

- Thiết bị: thùng lắng xoáy whirlpool.

- Mục đích: hạ nhiệt độ của dịch đường xuống gần nhiệt độ lên men

- Tiến hành: dịch ra khỏi thùng lắng xoáy được bơm qua thiết bị làm lạnh

làm lạnh được sục thêm không khí vô trùng rồi được bơm sang tank lên men

Hình 3.9 Sơ đồ làm lạnh

3.5 Phân xưởng lên men

Hình 3.10 Quy trình công nghệ phân xưởng lên men

Tank bia trong

Thu hồi men

3.5.1 Lên men chính

- Mục đích: lên men chính giúp chuyển hoá đường, dextrin phân tử thấp

cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm

- Tiến hành: dịch đường sau khi làm lạnh được sục thêm không khí vô trùngrồi bơm vào tank lên men Nấm men được bơm một lần vào mẻ đầu tiên để quá

cung cấp cho hệ thống sau này Nấm men sau khi lên men lắng xuống đáy thùnglên men Kết thúc quá trình lên men chính tiến hành thu hồi men sữa để tái sửdụng Thời gian thu hồi men ở khoảng ngày thứ 5 -7 Khi thu hồi cần phải xả loạimen đầu vì men yếu thường lắng xuống trước

- Thiết bị: tank lên men

8 Van lấy mẫu

9 Van xoay để cho dịch vào và lấy dịch ra

10 Ống dẫn chất tải lạnh

Hình 3.11 Thiết bị lên men 3.5.2 Quá trình lên men phụ và tàng trữ bia non

Lên men phụ là tiếp theo quá trình lên men chính để lên men tiếp phầnđường còn lại nhưng với tốc độ chậm

 Mục đích

Mục đích của giai đoạn này là lên men phần đường còn lại (khoảng 1%) để

để hạn chế sự xâm nhập vi sinh vật gây hại

Ý nghĩa của quá trình lên men phụ là rất lớn đối với việc tạo hương vị, bọt,hương thơm, nó quyết định đến độ bền vững của bia cũng như các đặc tính kỹthuật của bia thành phẩm

 Cách tiến hành

Ở giai đoạn này một số protein kết tủa kéo theo một lượng nhựa đắng lắngxuống đáy và một số este được tạo thành và hoàn thiện hương vị cho bia

3.5.3 Lọc bia

Mục đích :Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ, bia đã được làm trong

một cách tự nhiên nhưng chưa đạt đến mức độ cần thiết Nguyên nhân là trong biacòn có nấm men, các hạt phân tán cơ học, các hạt dạng keo, phức chất protein –polyphenol, nhựa đắng và nhiều hạt ly ty khác Vì vậy làm trong bia để tăng giá trịcảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học và độ bền keo củabia

- Tiến hành lọc :

Trước khi lọc phải tiến hành vệ sinh máy lọc và chảy thử để kiểm tra độ kín.Khi lọc thì hoà trộn bia và bột diatomit vào thùng hoà trộn và được khuấythành huyền phù, sau đó bơm quay vòng vào máy lọc nhiều lần để tạo màng trênlưới lọc Sau khi tạo được màng rồi thì bắt đầu tiến hành lọc

Hình 3.12 Thiết bị lọc khung bản

3.6 Quá trình hoàn thiện sản phẩm

Hình 3.13 Sơ đồ dây chuyền chiết rót

Kiểm traKiểm tra

Dán nhãn Thanh trùng

ChaiRửa

Bia ở thùng tàng trữ

ChiếtKét

Chai theo băng tải được đưa vào thiết bị rửa chai Lần lượt đi qua 3 buồng:

được ngâm sơ bộ nhằm làm ấm chai và hoà tan một phần chất bẩn

- Buồng 2: sau khi ngâm sơ bộ, chai được tiếp tục ngâm và phun rửa trongcác bể chứa NaOH để hòa tan hết cặn bẩn còn sót và sát trùng chai Lúc đầu chai

Để đảm bảo làm sạch bên trong chai, áp lực của vòi phun phải mạnh từ 1,3 –

2 bar Đồng thời, các vòi phun đựợc bố trí tương ứng với sự vận chuyển của băngtải chai Các vòi phun có thể nghiêng để phun dịch vào chai ở các góc phun khácnhau đảm bảo phun được toàn bộ trong chai

Yêu cầu chai sau khi rửa nồng độ NaOH không vượt quá 0,3 ml/chai

Tổng thời gian rửa chai: 30 phút

3.7.1 Chiết chai

Chai sau khi đã đảm bảo yêu cầu được băng tải đưa đến máy chiết vàđóng nắp

 Yêu cầu của quá trình chiết bia

- Không làm tổn thất bia

- Toàn bộ các chai được rót đủ lượng bia

- Chất lượng bia không bị ảnh hưởng: tránh sự nhiễm tạp vi sinh vật, sựxâm nhập O2, tổn thất CO2

 Tiến hành:

Nhiệt độ bia nạp vào 2,4 – 2,7oC, áp suất chân không trong chai từ 0,75 – 0,89 bar

Chai sau khi đã được nạp bia nhanh chóng đưa qua máy đóng nắp Trước

 Nguyên tắc làm việc:

Máy chiết được thiết kế dạng quay tròn Các chai được vận chuyển trên băngtải cách nhau một khoảng cách xác định được điều chỉnh nhờ bộ phận dẫn chaidạng vít xoắn trước khi vào máy chiết Trong máy chiết chai được đặt lên các giá

đỡ, phía dưới bộ phận chiết bằng bộ phận nạp chai hình sao

Khi vào máy chiết, chai sẽ được nâng lên sát với đầu chiết, không khí trong

sự cân bằng áp suất bia tự chảy vào chai cho tới khi đạt chiều cao đã quy định củabia trong chai, chai được hạ xuống và đưa ra khỏi máy chiết

 Các giai đoạn chiết:

Giai đoạn 1: Hút chân không lần 1: chân không tạo thành trong chai khoảng90%

Giai đoạn 3: Hút chân không lần 2

được cân bằng.

bầu chứa

Giai đoạn 7: Điều chỉnh chiều cao chiết

Giai đoạn 8: Kết thúc

ngoài, đồng thời tiêu diệt vi sinh vật

3.7.2 Thanh trùng

 Mục đích:

Nhằm tiêu diệt vi sinh vật, tế bào nấm men, ức chế enzyme, làm tăng độ bềnsinh học cho bia

 Phương pháp thanh trùng: Thanh trùng tunnel.

Đây là phương pháp thanh trùng bia sau khi đã chiết bia vào chai Trongquá trình này chai được dẫn qua thiết bị thanh trùng trong thời gian 40 phút

Các chai khi đi qua hầm thanh trùng sẽ được trải qua các chế độ nhiệtkhác nhau trong khoảng thời gian xác định nhờ hệ thống băng tải chuyển độngliên tục

Chai được nạp vào một đầu và được di chuyển dưới các vùng có phun nước

ở các nhiệt độ khác nhau Nhiệt độ của các khoang được bố trí sao cho bia dần dầnđược nâng tới nhiệt độ thanh trùng, sau đó chai tiếp tục được làm nguội dần xuốngnhiệt độ thường

8 7

65

4 3

3.7.3 Kiểm tra, dán nhãn, hoàn thiện sản phẩm

Sau khi thanh trùng xong, bia được kiểm tra khi đi trên băng tải đến máy dán

Sau khi dán nhãn, bia được xếp vào két, mỗi két 20 chai Cuối cùng là nhập khobảo quản và đem đi tiêu thụ

PHẦN 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG SẢN PHẨM.

4.1 Các số liệu ban đầu

4.1.1 Năng suất của nhà máy

4.1.5 Tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn:

Bảng 4.1 Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn

Mức hao hụt trong quá trình nghiền, làm sạch, nấu, lọc, houblon hóa, lắngtrong và làm lạnh tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó Còn haohụt trong quá trình lên men, lọc bia, chiết rót, thanh trùng tính theo phần trăm thểtích trước đó.

4.1.6 Lượng hoa houblon sử dụng

- 2 g/lít dịch đường

- Cao hoa: 60%

- Hoa viên: 40%

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

4.2.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu

100

5) - (100

100

13) - (100

100

1) - (100 31 ,