Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 10 triệu lítnăm

+ Nhợc điểm: Đun sôi nhiều lần dẫn đến khả năng các chất không có lợi cho chất lợng bia chiết vào dịch nhiều, nếu không khống chế nhiệt độ, để lên cao quá sẽ tạo các sản phẩm có màu sẫm

ra một bớc ngoặt mới cho công nghệ sản xuất bia.

Công nghệ sản xuất bia du nhập vào Việt nam và đợc sử dụng phổ biến là khá muộn so với các nớc trên thế giới Mặc dù vậy sản lợng cũng nh chất l-ợng không ngừng đợc nâng lên trong những năm gần đây: năm 1990 là 100 triệu lit, 1997 là 670 triệu lit, đến nay bình quân đầu ngời khoảng 10 lít/ngời/năm, là khá bé so với các nớc phát triển trên thế giới nh: Mĩ, Hà lan

( khoảng 130-200lit/ngời/năm) Vì vậy việc xây dựng một nhà máy bia với năng suất phù hợp và chất lợng đảm bảo là cần thiết,chắc chắn đạt hiệu quả kinh tế cao

Phần ii lập luận kinh tế - kĩ thuật

Nhu cầu về bia của ngời dân ngày càng tăng nên việc xây dựng một nhà máy bia là rất cần thiết Trớc đây ở nớc ta bia đợc xem nh một loại đồ uống cao cấp, nhng giờ đây khi cuộc sống đã đợc cải thiện thì nhu cầu về bia đã trởnên bình thờng Nó là loại đồ uống có giá trị dinh dỡng cao và thích hợp với mọi tầng lớp

Tuy có những khó khăn về nguồn nguyên liệu chính sản xuất bia là malt

và hoa houblon nhng ta đã dùng nguyên liệu thay thế (gạo: chiếm 30ữ40%) malt nên giá thành đợc giảm đáng kể trong khi đó chất lợng vẫn bảo đảm, đ-

ợc thị trờng chấp nhận Nh vậy một nhà máy bia sẽ đa lại hiệu quả kinh tế cao, góp phần tăng ngân sách quốc gia

1.Chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Dựa vào nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng và thực tế hiện nay tôi chọn

địa điểm xây dựng nhà máy bia tại thị xã Sơn Tây Với dân số trên 1 triệu ngời, trong khi đó chỉ có một nhà máy bia (Thanh Tùng năng suất

10 triệu lít/năm Nên không thể đáp ứng nhu cầu về số lợng cũng nh chất lợng( hiện nay Sơn Tây vẫn tiêu thụ một lợng lớn bia ngoại tỉnh)

ởđây diện tích rộng, dân c đông đúc, đời sống nhân dân ngày càng đợc nâng cao nên nhu cầu về bia rất lớn Mặt khác địa điểm này nằm trên quốc lộ

32, nên thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu cũng nh vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ.cả ở các vùng phụ cận

2.Đặc điểm thiên nhiên vị trí cần xây dựng

Tình hình địa chất ổn định, mặt bằng phẳng khô ráo Thời tiết nắng nóng kéo dài, kết hợp với gió Tây Nam oi bức nên yêu cầu tiêu thụ lớn rất phù hợp

để xây dựng một nhà máy bia

3.Nguồn cung cấp nguyên liệu

a Nguyên liệu chính để sản xuất

Malt đại mạch và hoa houblon là hai loại nguyên liệu chính để sản xuất bia Hai nguyên liệu này có thể nhập từ nớc ngoài nh Pháp, úc, Đan Mạch, Đức thông qua ngoại thơng về cảng hoặc đờng bộ

b Nguyên liệu thay thế

Nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu thay thế là 30% Gạo có thể nhập từ địaphơng trong nớc nh: An Giang, Thái Bình

c.Các nguyên liệu phụ

Men giống: sử dụng nấm men chìm Saccharomyces Carlsbergensis đã đợc

nuôi cấy huấn luyện và thuần hoá để có thể lên men ở nhiệt độ cao

Các chất sát trùng: Cloramin ,cồn,axit, NAOH, KMnO4

4.Nguồn cung cấp nguyên liệu

a.Nguồn nớc

Trong sản xuất bia cần một lợng nớc lớn và phải đạt yêu cầu kỹ thuật Nhà máy sẽ sử dụng nớc của công ty cấp nớc thị xã Son Tây, ngoài ra cần khoan giếng để chủ động trong sản xuất và giảm giá thành sản phẩm

b.Nguồn điện

Sử dụng nguồn điện quốc gia là chính Nhng đề phòng khi mất điện mà không làm gián đoạn quá trình xản xuất cần có nhà máy phát điện đủ công suất sử dụng cho toàn nhà máy

6.Môi trờng

Địa điểm xây dựng cụ thể khô ráo sạch sẽ, môi trờng không bị ô nhiễm để không ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm cũng nh sức khoẻ của công nhân, ngời dân xung quanh, đồng thời nhà máy cũng phải đảm bảo vệ sinh nh: xử

lý nớc thải, chất thải rắn, khói lò

7.Nguồn nhân lực

Là một tỉnh đang phát triển, đội ngũ trí thức, công nhân lành nghề rất phongphú Chắc chắn đáp ứng đợc nhân lực cho nhà máy

8.Thị trờng tiêu thụ

Bia hơi của nhà máy đựơc chiết bock, tiêu thụ ngay tại thị xã, hoặc vận chuyển đi các vùng nh: thành phố Hoà Bình,Việt Trì Còn bia chai cũng tiêuthụ trong tỉnh và tỉnh bạn

Với tất cả những đặc điểm trên, tôi thấy việc xây dựng nhà máy bia là khả thi Chắc chắn mang lại hiệu quả kinh tế

Phần iii Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

A Chọn nguyên liệu :

Muốn bia có chất lợng tốt đáp ứng đợc đòi hỏi của ngời tiêu dùng thì

nguyên liệu phải đạt yêu cầu kĩ thuật

1 Malt đại mạch:

Malt là nguyên liệu chính trong sản xuất bia ,thành phần chất lợng của malt có tính quyết định đến màu sắc, hơng vị và giá trị cảm quan của bia Malt sản xuất từ hạt đại mạch đem ơm mầm ,sấy khô rồi tách mầm,rễ đợc malt khô dùng cho sản xuất bia Trong malt có lợng các chất hoà tan tơng đốicao đặc biệt là các hệ Enzim , amylaza, proteaza Các Enzim này có tác dụng thuỷ phân tinh bột thành đờng và các sản phẩm thuỷ phân khác phục vụcho quá trình lên men

Malt đại mạch dùng trong sản xuất bia phải đạt các chỉ tiêu sau:

Pentoza hoà tan : 1,0% chất khô

Hexozan và Pentozan không tan : 9,0% chất khô

Pentozan hoà tan : 1,0% chất khô

Dung trọng là trọng lợng của 1 lit malt: từ 500-600g/lít

Trọng lợng tuyệt đối là trọng lợng 1000 hạt malt:

Từ 28-38 g/1000 hạt (theo trọng lợng)

Từ 25-37g/1000 hạt(theo chất khô tuyệt đối)

2 Gạo: là nguyên liệu thay thế malt nhằm hạ giá thành sản phẩm,gạo trongsản xuất bia phải đạt yêu cầu sau:

Hàm lợng tinh bột : 7075%

Đức

Chọn hoa viên, đạt tiêu chuẩn để sản xuất bia:

Màu sắc: đối với cánh hoa: Màu vàng xanh

Lupulon: Có vị đắng tơng tự humulon, nhng có khả năng kháng sinh mạnh hơn Độ hoạt động bề mặt hay khả năng tạo bọt yếu hơn humulon

Tinh đầu: gây cho bia hơng vị dễ chịu

Có dạng nớc trong, vàng sáng và có mùi thơm rất mạnh

Chất chát có ý nghĩa lớn trong việc kết tủa protit kém bền vững nó làm tăng tính ổn định cho bia song nó cũng làm giảm một lợng protit đáng kể làm tăng

sự tạo và giữ bọt cho bia

Hàm lợng muối cacbonat không quá 50 mg/l

Vi sinh vật : không quá 100 tế bào / 1cm3

Nếu nớc có độ cứng cao, hàm lợng các ion Ca2+ và Mg2+ lớn, chúng tồn tạidới dạng muối Cacbonat và Bicacbonat Muối Bicacbonat ảnh hởng bất lợi vì làm giảm độ chua của dịch cháo (do chúng tác dụng với các muối Phosphat

từ malt ) dẫn đến hiệu suất đờng hoá giảm Muối Canxi Clorua làm tăng độ chua của dịch cháo( CaCl2 + Na 2CO3  CaCO3 +NaCl ) Sắt là nguyên tố

ảnh hởng mạnh nhất tới chất lợng bia, xúc tác phản ứng oxy hoá trong bia làm giảm độ bền keo, gây đục cho sản phẩm Sắt còn gây vị lạ, mùi tanh Cácnguyên tố vi lợng tồn tại trong nớc cũng phải đảm bảo để nấm men sinh tr-ởng và phát triển Để xử lý nớc có thể dùng hệ thống xử lý trao đổi ion, lắng lọc

5.Nấm men bia

Trong sản xuất bia thờng dùng 2 loài nấm men Saccharomyces

Carlsbergensis và Saccharomyces Cerevisiae Ta chọn loài Saccharomyces Carlsbergensis: là loại nấm men chìm: thích nghi với điều kiện sinh trờng và

phát triển ở nhiệt độ thấp hơn Trong quá trình lên men, chúng có thiên hớng chìm sâu và kết lắng xuống đáy thùng Khi quá trình lên men chính kết thúc thì phần lớn sinh khối bị kết lắng

1 Nghiền nguyên liệu :

Nghiền malt nhằm mục đích tạo điều kiện để tăng tốc độ các quá trình lý học và hoá sinh trong khi nấu, đảm bảo cho các chất hoà tan chuyển từ bột vào nớc Hạt đợc nghiền càng nhỏ thì càng tạo điều kiện tốt cho các enzim phát huy hiệu lực, tuy nhiên nếu nghiền nhỏ cả vỏ malt thì sẽ tạo ra mùi và vịkhó chịu cho dịch nha do hàm lợng tanin trong vỏ malt khá lớn, điều này sẽ

GạoNghiền

Không khíLên men chính

Lên men phụLọc trong

Bổ sung CO

2Chiết chai Thanh trùngDán nhãnXếp hộp

Cặn

B

ã

Rửa chai

làm cho bia thành phẩm có vị đắng chát khó chịu Do đó phần vỏ malt càng nguyên vẹn càng tốt, phần nội nhũ phải đợc nghiền nhỏ, các hạt tấm không quá nhỏ để khi lọc sẽ cùng với vỏ trấu tạo lớp màng lọc Máy nghiền malt th-ờng là máy nghiền trục

Nghiền gạo nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột tạo cho quá trình hút nớc trơng nở hạt tinh bột tạo điều kiện cho các Enzim tiếp xúc, thuỷ phântinh bột Bột gạo đợc nghiền nhỏ nên hay dùng máy nghiền búa hoặc nghiền

Trớc khi nghiền malt đợc phun nớc ấm

Ưu điểm : vỏ malt bảo toàn đợc phần nào trạng thái nên bảo đảm đợc chất lợng bia

Nhợc điểm: Sau khi nghiền Malt phải đợc dùng luôn, nếu để lâu sẽ ảnh ởng đến quá trình nghiền và chất lợng bia

c Nghiền ớt :

Nghiền ớt tức là malt đợc nghiền với nớc theo một tỉ lệ phối trộn nhất định Quá trình nghiền malt đợc thực hiện bằng máy nghiền ớt có cấu trúc khác so với máy nghiền ẩm, khô

Ưu điểm: bảo toàn đợc vỏ nên bia có chất lợng đảm bảo

Nhợc điểm : Đòi hỏi thiết bị máy móc phức tạp cũng nh kĩ thật của ngời công nhân cao hơn

Từ những u, nhợc điểm trên ta chọn phơng pháp nghiền khô phù hợp với

điều kiện hiện nay

2 Nấu và đờng hoá nguyên liệu :

Mục đích:

Chuyển các chất khô có trong malt và gạo ở dạng không hoà tan sang dạng hoà tan Nhng tác dụng quan trọng hơn đó là thuỷ phân các chất có trong nguyên liệu thành các chất hoà tan gọi chung là chất chiết phục vụ cho quá trình lên men bia

Có hai phơng pháp chính thờng đợc sử dụng để nấu nguyên liệu là phơng

pháp ngâm và phơng pháp đun sôi từng phần

Khi sử dụng phơng pháp này, toàn bộ khối bột malt đợc đờng hoá bằng cách nâng dần từ nhiệt độ 35-370C đến nhiệt độ cuối 750C, không đun sôi

+ Ưu điểm : Quá trình kỹ thuật đơn giản, dễ thao tác, rút ngắn thời gian vận hành thiết bị, khả năng cơ giới hoá, tự động hoá dễ dàng, chế tạo thiết bị ít tốn kém

+ Nhợc điểm : Vì chỉ đờng hoá tại nhiệt độ thấp không đun sôi nên hiệu suất thu hồi chất chiết thấp, không cho phép dùng nguyên liệu thay thế

- Phơng pháp đun sôi từng phần :

Phơng pháp này malt đợc trộn lẫn với nớc thành hồ malt, hồ malt đợc chia thành từng phần Các phần này sẽ đợc đờng hoá và đun sôi liên tiếp, sau

đó lại đợc hoà lẫn với hồ malt ban đầu

+ Ưu điểm : Do dịch malt đợc đun sôi và duy trì tại nhiệt độ thích hợp cho các enzim hoạt động nên hiệu suất chiết tăng, tạo môi trờng dinh dỡng

đầy đủ cho nấm men phát triển, tạo sự hài hoà giữa các thành phần trong bia

Có thể dùng cho trờng hợp sử dụng các nguyên liệu thay thế

+ Nhợc điểm: Đun sôi nhiều lần dẫn đến khả năng các chất không có lợi cho chất lợng bia chiết vào dịch nhiều, nếu không khống chế nhiệt độ, để lên cao quá sẽ tạo các sản phẩm có màu sẫm ảnh hởng đến chất lợng cảm quan của bia Nấu theo phơng pháp này tốn hơi, tốn thiết bị, đầu t ban đầu lớn và kéo dài chu kì nấu

Dựa vào các u nhợc điểm của hai phơng pháp kể trên, ta chọn phơng pháp nấu nguyên liệu thay thế riêng và đun sôi từng phần Các thao tác đợc tiến hành nh sau :

+ Khi bắt đầu một chu kỳ làm việc, nồi hồ hoá và đờng hoá đợc vệ sinh thanh trùng bằng hơi nớc

Bơm nớc vào nồi hồ hoá, tăng nhiệt độ lên 400C rồi cho toàn bộ lợng gạo vào ( Lợng gạo chiếm 30% lợng nguyên liệu ) cùng 10 % malt lót (Các enzim trong malt hoạt động làm loãng dịch cháo tránh hiện tợng cháy nồi ) Khuấy đều hỗn hợp và axit hoá bằng H3PO4 đến pH=5,5  5,7 Giữ nhiệt độ 40420C trong 5 phút sau đó nâng nhiệt độ lên 520C Giữ nhiệt độ này 20 phút tiếp tục đun lên 860C, giữ 25-30 phút, tiếp tục đun sôi trong 30 phút Trong nồi đờng hoá, cho malt, nớc theo tỷ lệ 1/5 , khuấy đều và giữ ở 40420C sau đó tăng đến 50520C, để yên khoảng 30 phút cho enzim Proteaza hoạt động Sau đó bơm toàn bộ dịch cháo đang sôi sang để nhiệt độ toàn khối tăng tới 63-650C

Lần thứ 2, khoảng 1/3 hỗn hợp đợc bơm sang nồi hồ hoá, nâng nhiệt độ lên

720C Sau khi đờng hoá, đun sôi 1520 phút Cuối cùng, ta bơm ngợc về nồi

đờng hoá để hoà lẫn với phần còn lại, nhiệt độ của hỗn hợp nâng lên khoảng 75760C và giữ cho tới khi đờng hoá hoàn toàn rồi chuyển sang nồi lọc

+ Các enzim hoạt động chính trong giai đoạn này là :

- Hệ enzim amilaza, gồm - amilaza và - amilaza Chúng phân cắt tinh bột thành Dextrin, Maltoza, Glucoza, tạo nguồn cacbon cho nấm men

- Enzim proteinaza thuỷ phân protit thành albumo, pepton, poly peptit, peptit, axit amin, cung cấp nguồn nitơ cho nấm men, làm tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia

- amilaza topt : 70750C pHopt : 5,65,8

- amilaza topt : 60650C pHopt : 5,45,6

Proteinaza topt : 50600C pHopt : 5,25,6

- Ngoài ra còn có các Enzim khác nh: Lipaza: 35-370C, Sitaza và phôtphataza: 40- 430C

Qua việc điều chỉnh nhiệt độ và pH ta tận dụng tối đa độ hoạt động xúc tác của enzim để thu đợc nhiều chất hoà tan nhất cũng nh hạn chế đợc các chất không có lợi cho bia thành phẩm

3 Lọc trong dịch đờng :

Mục đích :

Sau khi đờng hoá thu đợc hỗn hợp gồm pha lỏng và pha rắn Pha lỏng gồm nớc và các cấu tử hoà tan từ malt, pha rắn gồm các cấu tử không hoà tan:võ trấu, quá trình lọc nhằm mục đích tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp hai pha

Có thể chọn thiết bị lọc đáy bằng hoặc lọc khung bản ở đây ta chọn thiết

bị lọc đáy bằng vì các lý do sau:

Lọc đáy bằng có u điểm: hạn chế đợc quá trình oxi hoá xảy ra trong thờigian lọc, việc vệ sinh dễ dàng, có thể tự động hoá đợc Tuy nhiên thùng lọc

có hiệu suất thấp hơn từ 0,5-1%( nguyên liệu dùng cho thùng lọc có kích

th-ớc lớn hơn lọc khung bản do đó hiệu suất chiết thấp)

Cách tiến hành

Trớc khi lọc cần vệ sinh sạch thùng Tiếp đó bơm nớc nóng 76-780C vào ngập lới lọc(1-1,5cm) để đuổi hết không khí Sau đó bơm hỗn hợp từ nồi đ-ờng hoá sang và bật cánh khuấy để phân tán đều dịch trong thùng lọc Bơm xong vẫn tiếp tục khuấy 5 phút rồi để lắng 15-20 phút Sau đó mở van để dịchchảy vào bình trung gian Khi dịch đầy bình thì bật bơm hút dịch từ nồi lọc, kiểm tra độ trong của dịch nhờ ống quan sát, nếu còn đục thì mở van tuần hoàn trở lại, nếu trong thì mở van sang nồi hoa Bơm mở sao cho thời gian lọc dịch đầu từ 50-60 phút Rửa bã lần một ở 780C lần hai,ba cũng vậy đến khi nào nồng độ của dịch bã từ 1-1,20 bx thì dừng Chú ý trong quá trình rửa bật cánh khuấy sau đó để yên 10-15 phút rồi mới tiến hành bơm dịch

Đông tụ Protein,tăng độ bền của bia

Diệt vi sinh vật (thanh trùng dịch đờng)

Cô đặc dịch đến nồng độ thích hợp

Khi đun ở nhiệt độ cao, xảy ra các phản ứng Melanoid, Caramen tạo racác hợp chất màu và mùi cho dịch nấu hoa cũng nh chất lợng bia sau này

Cách tiến hành:

Sau khi bơm dịch đờng từ thùng lọc vào thiết bị đun hoa, trong quá trình bơm phải cung cấp hơi để khi rửa bã xong nhiệt độ dung dịch là 1000C Khi bơm xong đun sôi dịch đờng (102-1030C) 5 phút thì cho hoa viên Đun sôi khoảng 1h- 2h là kết thúc quá trình đun hoa.(Có thể cho hoa nhiều lần)

5 . Lắng xoáy :

Mục đích :

Làm nguội sơ bộ dịch đờng và lắng phần cặn của dịch đun hoa

Cách tiến hành :

Dịch đợc bơm vào thùng theo phơng tiếp tuyến tạo thành dòng xoáy Cặn

và các chất không hoà tan có khối lợng lớn chịu tác dụng của lực hớng tâm sẽxoáy vào giữa thùng và lắng xuống đáy thùng Thời gian cần thiết để lấy dịch

ra khỏi thùng khoảng 30  40 phút Toàn bộ thời gian dịch đờng lắng trong thùng lắng kéo dài khoảng 1,5  2 giờ

6 Làm lạnh nhanh dịch đờng :

Sau khi lắng dịch đờng, ta phải đa về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men(14-160C) Làm lạnh nhanh còn tránh vi sinh vật nhiễm vào dịch đờng lên men và tách các cặn mịn Quá trình giảm nhiệt độ của dịch đờng cũng tạo

điều kiện thuận lợi cho oxy hoà tan nhiều vào dịch

Nồng độ oxy cần thiết bão hoà trong dịch đờng để đảm bảo cho quá trình sinh trởng và phát triển của nấm men khoảng 6  8 mg/l dịch đờng

B Phân xởng lên men

Lên men bia là một quá trình quan trọng trong các công đoạn sản xuất bia Trong quá trình này, dới tác động của các enzim chứa trong nấm men, các đ-ờng đợc chuyển hoá thành rợu, CO2 và một số sản phẩm phụ khác Các sản phẩm này có tỷ lệ hài hoà, cùng với các thành phần có trong nguyên liệu ban

đầu tạo hơng vị đặc trng cho sản phẩm

Trong sản xuất bia, thờng tiến hành lên men theo hai phơng pháp: lên men

cổ điển và lên men hiện đại Cùng với hai phơng pháp này là các phơng thức lên men khác nhau: lên men gián đoạn, liên tục và bán liên tục

I Chọn phơng pháp lên men

Hiện nay có nhiều phơng pháp lên men, tuỳ theo thiết bị và chủng nấm men

đem sử dụng

1 Theo thiết bị

Có hai phơng pháp lên men: lên men cổ điển và lên men hiện đại

a-Lên men cổ điển : đặc điểm chính là hai quá trình tiến hành trong các thiết

bị riêng biệt (ở hai phòng lạnh khác nhau, có hệ thống bảo ôn lạnh khác nhau)

u điểm : Nhiệt độ lên men thấp 6-9oC nên thời gian lên men kéo dài, sản phẩm thu đợc có hơng vị đậm đà

Nhợc điểm : Tốn diện tích mặt bằng, tốn thiết bị, thời gian lên men dài, năng

suất giảm Hệ thống làm lạnh lớn, do vậy tốn chi phí đầu t Việc chuyển dịch lên men từ khu lên men chính sang khu lên men phụ gây tổn thất

b-Lên men gia tốc: Với phơng pháp này quá trình lên men chính và phụ đợc

tiến hành trong cùng một thiết bị hình trụ đáy côn, có hệ thống áo lạnh bên ngoài để điều chỉnh nhiệt độ của hai quá trình lên men Nhiệt độ lên men chính 10-12oC, lên men phụ 0-2oC

u điểm : Thời gian lên men nhanh, rút ngắn hơn so với phơng pháp lên men

cổ điển.Thiết bị lên men gọn, đỡ tốn lạnh, không tốn diện tích mặt bằng phânxởng

Nhợc điểm: Thời gian lên men nhanh làm chất lợng bia có giảm tuy nhiên

không khác xa nhiều so với lên men cổ điển

2-Theo chủng nấm men

Có hai phơng pháp lên men chìm và nổi

a-Lên men chìm : sử dụng chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis

nhiệt độ lên men thích hợp 6-8oC Trong quá trình lên men, nấm men lơ lửng dạng huyền phủ trong dịch lên men Nhng khi hạ nhiệt độ xuống 4-50C (kết thúc quá trình lên men chính) thì nấm men kết lắng xuống đáy thiết bị

Ưu điểm : dễ tách cặn nấm men sau khi lên men chính, bia dịu và ngon

hơn thời gian lên men kéo dài, tốn lạnh dẫn đến tăng chi phí

Nhợc điểm : Bia thu đợc có vị nhạt

b-Lên men nổi : Chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae nhiệt độ lên men

cao hơn : 25-26oC Nắm men kết thành mảng nổi lên trên bề mặt dịch đờng

Ưu điểm : bia có vị đậm hơn khi dùng chủng nấm man lên men chìm Nhợc điểm : khó tách cặn nấm men

II Chọn phơng thức lên men

1.Lên men liên tục: Nguyên liệu vào liên tục, sản phẩm lấy ra liên tục

Ưu điểm : công nghệ khép kín, hao tổn sản xuất ít, chất lợng bia đồng đều,

nâng cao năng suất thiết bị, hạ giá thành sản phẩm, dễ tự động hoá

Nhợc điểm : thiết bị phức tạp cồng kềnh, đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt, khi

bị nhiễm thì dễ nhiễm hành loạt nên khó xử lý

2.Lên men gián đoạn: Nguyên liệu đợc đa vào từng mẻ Sản phẩm lấy ra

từng mẻ

Ưu điểm : thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, khi bị nhiễm thì dễ xử lý

Nhợc điểm: năng suất thấp

Do trình độ vận hành, thao tác vô trùng còn hạn chế nên ta chọn phơng thức lên men gián đoạn

Từ những u nhợc điểm của các phơng pháp đã nêu trên, kết hợp với điều kiện của nhà máy, tôi chọn phơng pháp lên men nh sau:

-Phơng pháp lên men chìm bằng chủng Saccharomyces Carlsbergensis trong

thiết bị lên men gia tốc hình trụ đáy côn

-Phơng thức lên men gián đoạn

- Không qua lên men sơ bộ

III Lên men

1 Chuẩn bị men giống

1 1 Mục đích:

- Tạo lợng giống đủ cho quá trình lên men

- Hoạt hoá giống

1.2 Tiến hành

Để chuẩn bị men giống cho sản xuất ta thờng chuẩn bị từ chủng thuần khiết

và sử dụng men sữa tái sinh

1.2.1 Chuẩn bị từ chủng thuần khiết.

Quá trình nhân giống nấm men trải qua hai giai đoạn: giai đoạn nhân giống trong phòng thí nghiệm, giai đoạn nhân giống ngoài sản xuất- nhân giống tới

số lợng đủ bằng 10% so với dịch lên men

Nhân giống trong phòng thí nghiệm: Đầu tiên dùng que cấy vô trùng cấy chuyển giống từ ống thạch nghiêng sang môi trờng dịch thể đã vô trùng đựngtrong ống thuỷ tinh 10 ml, tiếp tục cấy chuyển giống sang ống 100ml,

1Lít,10 Lít, 20 Lít có thể hơn nữa thì kết thúc Môi trờng nhân giống thông

thờng là dịch chiết từ malt, với môi trờng 10 Lít có thể lấy từ thùng đờng hoá trong sản xuất

Quá trình nhân giống ngoài sản xuất có thể tuân theo nguyên tắc 1:10 hoặc 1:5 tuỳ theo chất lợng men Môi trờng nhân giống đợc lấy trực tiếp từ thùng

đờng hoá, trong qúa trình nhân giống có sục không khí vô trùng

Chế độ nhân giống nh sau:

độ(0C) Thời gian

10 ml Dịch chiết malt 4,55,0 301 24giờ

100 ml Dịch chiết malt 4,55,0 301 1824 giờ

1000 ml Dịch chiết matl 4,55,0 301 1824 giờ

10 Lít Dịch đờng hoá 4,85,2 2025 1518 giờ

100 Lít Dịch đờng hoá 4,85,2 1620 14 giờ

Yêu cầu canh trờng men giống

Mật độ tế bào 100-120 Triệu tế bào/ml

Tỉ lệ nảy chồi : 20-25%

Tỉ lệ nhiễm khuẩn cho phép : + Cầu khuẩn <1%

+ Men dại < 0,5%

+ Không có trực khuẩn

1 2 2 Tái sử dụng men sữa

Khi kết thúc lên men chính ngời ta tiến hành hạ nhiệt độ xuống 4-50C và tiến hành tháo sữa men Thờng cứ 1000 Lít dịch đờng sau khi lên men kết thúc cho ta khoảng 15 đến 20 Lít sinh khối nấm men sệt với hàm ẩm từ 85

88% Cặn men đợc xả ra ngoài qua van xả, lúc đầu men có màu xám đen

để dành riêng cho gia súc, tiếp đó là lớp men mịn màu trắng ngà dùng để làmgiống cho sản xuất, tiếp đó là lớp màu xám đen cũng dùng để chăn nuôi gia súc

Lớp men sữa sạch thu đợc, đem lọc qua rây và rửa nhiều lần bằng nớc vô trùng ở 1-2oC Các tế bào nấm men chết sẽ nổi lên và đợc gạn ra ngoài Tiến hành rửa bằng nớc vô trùng 1oC nhiều lần, sau mỗi lần rửa phải kiểm tra chất lợng nấm men, khi nào đạt chỉ tiêu thì dừng Giống nấm men tốt khi

có hình thái tế bào đặc trng, số tế bào trẻ và nảy chồi nhiều, số tế bào chết

<5%, tỷ lệ nhiễm tạp <2%, tốc độ sinh sản nhanh Nấm men sau khi rửa xong

đợc bảo quản dới lớp nớc lạnh 1-2oC

Nấm men bị nhiễm tạp cần xử lí bằng cách đa pH về 2,9 -3,2 giữ ở pH này trong vòng 1 giờ sau đó lại loại bỏ cặn bẩn và trung hoà bằng NaHCO3 đến pH= 4,8 - 5,2 Thờng để giảm pH đến 2,9 -3,2 ngời ta dùng H2SO4 0,4% hoặc

H3PO4 0,6%

Để cho men giống phát triển nhanh hơn thì trớc khi sử dụng ta cần hoạt hoá giống Tiến hành hoạt hoá giống nh sau: nấm men đợc nuôi cấy trong dịch đ-ờng mới đã đợc làm lạnh theo tỷ lệ men sệt / dịch đờng = 1/4 hoặc 1/5, dùng cánh khuấy hoặc không khí vô trùng sục vào dịch Nhiệt độ hoạt hoá gần bằng nhiệt độ lên men Khi có rất nhiều tế bào nảy chồi và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúc hoạt hoá Số lần tái sử dụng men sữa khoảng 5 hay 6 lần

2 Lên men bia

Trong thực tế ngời ta hay thực hiện quá trình lên men một pha trong tank cóthể tích lớn Tank có trang bị 3 khoang lạnh Chu kỳ sản xuất trong thiết bị loại này là 15 ngày đêm

Mục đích:

Chuyển hoá các hợp chất cao phân tử thành rợu, CO2 và các sản phẩm phụ khác biến dịch đờng thành bia thành phẩm có chất lợng mong muốn

1.Lên men chính và lên men phụ

Dịch đờng ở nhiệt độ 14oC đợc nạp vào tank trong vòng 24 giờ, trớc đó tank

đã đợc vệ sinh sạch sẽ và chạy lạnh vỏ

Dịch đờng sau khi lạnh nhanh đợc bổ sung O2 tới nồng độ 6- 8mg/l để mengiống phát triển sinh khối ban đầu Nấm men giống đợc đa vào tank lên mensau khi mẻ nấu đầu tiên đa vào tank Sau khi đa hết dịch vào tank thì hạ nhiệt độ bằng cách mở hết cỡ van lạnh trên cùng, mở 1/3 van lạnh giữa, bắt

đầu quá trình lên men 12oC Sau khoảng 1 ngày, CO2 thoát ra mạnh, tiến hành thu hồi CO2, điều chỉnh áp suất 0,5-0,7 at, tránh làm ức chế hoạt động sống của nấm men Trong thời gian lên men chính nhiệt độ trong tank đợc

điều chỉnh bằng áo lạnh trên cùng với chất tải lạnh có nhiệt độ khoảng -50C

để tăng sự xáo động nấm men trong dịch

Hàng ngày bộ phận vi sinh lấy mẫu trong các tank dể kiểm tra các chỉ tiêu:

vi sinh vật, độ Bx Khi mức độ lên men biểu kiến khoảng 70% quá trình lên men chính xem nh kết thúc Tiến hành làm kết lắng nấm men bằng cách điềuchỉnh : áo lạnh giữa của thiết bị đợc mở 2/3 , áo lạnh dới cùng đợc mở hết Lúc này dịch lên men nhiệt độ hạ xuống 4-5oC để nấm men kết lắng Giữ nhiệt độ này trong 1 ngày để nấm men kết lắng hết Nấm men sữa đợc tách ra

đem đi xử lý để tái sử dụng Sau đó mở các áo lạnh để hạ xuống 0-1oC ( thời gian hạ nhiệt độ khoảng 18-24 h) tiến hành lên men phụ, ngừng thu hồi CO2,

áp suất d trong tank khống chế ở 1,0-1,2Kg/cm2, nhờ đó CO2 hoà tan tốthơn,quá trình kết lắng của nấm men cũng tốt hơn, ức chế nấm men làm chậmquá trình lên men, nhờ vậy tăng sự khử diacetyl trong bia Hàng ngày cũng kiểm tra chỉ tiêu độ đờng, vi sinh vật, đồng thời tách cặn dới đáy tank Sau khoảng 10-15 ngày quá trình lên men phụ kết thúc Bia non đa đi lọc trong

để bão hoà CO2

Mục đích của quá trình lên men là tạo điều kiện tối u cho sự chuyển hoá dịch đờng nhờ sự hoạt động của nấm men ở nhiệt độ, pH thích hợp Trong khi lên men , đờng và các Dextrin phân tử lợng thấp đợc chuyển thành rợu,

CO2 và một số sản phẩm khác nh: axit hữucơ, este, aldehit, glyxerin,

diacetyl, rợu cao phân tử tạo thành bia theo đúng yêu cầu kĩ thuật

Đặc điểm của quá trình lên men chính là tiêu hao cơ chất diễn ra mạnh mẽ, lợng nhiệt thải ra lớn

Đặc trng của quá trình lên men phụ là lên men rất chậm vì lên men ở nhiệt

độ thấp, áp suất d, nồng độ tế bào thấp, nồng độ dịch đờng bé

ý nghĩa của quá trình lên men phụ đối với việc tạo vị, tạo bọt, và hơng thơm, nó quyết định chất lợng, độ bền vững của bia Trong quá trình lên men phụ lợng CO2 tiếp tục đợc tạo ra và hoà tan vào bia non, CO2 chủ yếu nằm ở dạng liên kết, một phần ở dạng tự do

CO2  HCO3- -(C2H5)2CO

C Phân xởng hoàn thiện

1 Lọc trong bia

1.1 Mục đích:

Quá trình này nhằm tách cặn lơ lửng, tách các tế bào nấm men sống và xác

tế bào trong bia non để tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làmtăng độ bền sinh học, độ bền keo của bia

Thiết bị lọc bia thông dụng là thiết bị lọc khung bản, với giấy lọc và bột trợ lọc là bột diatomit Giấy lọc sẽ giữ các phần tử rắn có kích thớc lớn hơn kích thớc lỗ giấy lọc, còn bột trợ lọc sẽ hấp phụ các phần tử có kích thớc nhỏ hơn Trong quá trình lọc có thể làm giảm nồng độ chất hoà tan trong bia, vì thế ta thờng lọc một lần để đảm bảo không tổn thất chất hoà tan trong bia Trong quá trình lọc không thể tránh khỏi sự tổn thất về CO2, do vậy trớc lúc lọc, bia thờng đợc làm lạnh đến 0oC giải pháp này còn hạn chế đợc hiện tợng đục bia sau này( tạo điều kiện tách các cặn nguội khi lọc)

1.2 Thao tác:

Quá trình lọc trải qua hai giai đoạn: giai đoạn tạo bề mặt lọc và giai đoạn

lọc

Tạo bề mặt lọc : trớc hết ngời ta hoà bột diatomit vào bia = 1/8 vào thùng

hoà bột rồi bơm tuần hoàn dịch này qua máy lọc khung bản cùng với bia tới khi nào đạt tới độ trong chuyển bia trong vào thùng chứa cùng bão hoà CO2 Tiêu hao chất trợ lọc cho 1 m2 bề mặt lọc vào khoảng 550g Khi độ dày lớp bã trên lớp vải lọc tăng, áp suất lọc tăng, bia không thoát ra hoặc thoát ra thì

bị đục do lớp lọc bị phá vỡ lúc này ta dừng quá trình lọc, tháo khung bản rửa máy và giặt vải lọc Theo một số tài liệu thì 1m2 bề mặt lọc chỉ lọc đợc 1000 Lít bia, đến lúc đó xảy ra hiện tợng “mỏi” lọc

2 Bão hoà CO 2

Bão hoà CO2 đạt hàm lợng cần thiết nhằm làm tăng chất lợng cảm quan, chống ôxy hoá, chống kết lắng và tạo môi trờng tốt để bảo quản bia Quá trình này đợc thực hiện trong tank bão hoà CO2 chịu áp lực Sử dụng CO2 đã thu hồi hoặc mua về Để CO2 đợc bão hòa tốt phải tiến hành nạp nhiều lần ở

nhiệt độ thấp 00C, mỗi lần nạp tới áp suất 4 đến 5 Kg/cm2 rồi lại hạ xuống 3 Kg/cm2, quá trình nạp lặp đi lặp lại nhiều lần

3 Hoàn thiện sản phẩm

Đó chính là quá trình chiết bia vào chai và thùng bock để dễ vận chuyển và bảo quản đồng thời thanh trùng diệt nấm men nhằm nâng cao độ bền sinh học cho sản phẩm Bia đợc chiết dới điều kiện đẳng áp

a Hoàn thiện bia hơi

Bia hơi trớc khi chiết bock phải đợc kiểm tra chất lợng, nếu đạt yêu cầu thì mới cho tiến hành chiết bock Bia hơi thanh phẩm đợc chiết vào các bock có dung tích sau:100 Lit, 50 Lit, 30 Lit để dễ vận chuyển ta chọn loại Bock có dung tích 50 Lit

Bock làm bằng nhôm hay bằng nhựa, có lớp bão ôn, chịu đợc áp lực suất d

do CO2 gây ra Xung quanh bock có hai đai cao su để khi vận chuyển tránh xây xát, va đập Chiết bock theo nguyên tắc đẳng áp

Bock đợc xem là bảo đảm nếu sau một ngày nhiệt độ của bia không tăng quá 10C

b Hoàn thiện bia chai

Chai đựng bia đợc thổi từ thuỷ tinh chất lợng cao có màu nâu đậm hay xanhnhạt để ngăn chặn sự tác động của ánh sáng mặt trời đến bia thành phẩm Nguyên nhân là tạo ra CO và các hợp chất chứa nhóm Sunfohydrin làm bia

có vị lạ, do các tia này có khả năng kích thích các phản ứng quang hoá trong bia, khử các chất chứa lu huỳnh thành Mecaptan có mùi khó chịu

Chai đựng bia phải chịu đợc áp lực 10 Kg/cm2 ở 1000C, thành chai đều nhẵn

và không có bọt khí, đáy chai hơi lõm Dung tích chai sử dụng là loại 0,45 Lit, chai phải đợc rửa sạch và thanh trùng trớc khi chiết Sau khi thanh trùng chaiphải đợc kiểm kĩ lợng, chai đủ tiêu chuẩn mới đem chiết

Biểu đồ quá trình thanh trùng

Máy thanh trùng

Soi chaiMáy dán nhãn

Kiểm traXếp chai vào két

Vận chuyển

Kiểm tra

Thao tác: CO2 đợc thu hồi từ các Tank lên men trong giai đoạn lên men chính, theo các đờng ống dẫn CO2 về túi chứa khí rồi đi qua hệ thống xử lý

CO2 và thu đợc CO2 khá tinh khiết: Đầu tiên CO2 đợc đi qua bình lọc bông sau đó đi qua lần lợt các thiết bị chứa H20, KMn04, than hoạt tính để xử lý các tạp chất nh hơi nớc, este, axit,rợu,khử mùi Sau đó CO2đợc nén vào bình thép chịu áp lực (chú ý khi nén bình phải đợc làm mát)

5 Vệ sinh thiết bị

Hệ thống vệ sinh gồm 4 thùng :

Thùng 1: NaOH 2% ( Dùng để rửa các cặn bẩn hữu cơ )

Thùng 2: HNO3 0,1% ( Rửa các cặn vô cơ , trung hoà NaOH ).Thùng 3: Nớc Javen ( Rửa vải lọc )

Thùng 4: Nớc nóng ( Rửa các thiết bị nấu , lên men )

6 Đánh giá chất lợng bia.

Bia phải đạt các yêu cầu sau

+Cảm quan :

Màu sắc :Vàng sáng, vàng rơm có màu tự nhiên

Độ trong: bọt trắng, mịn, thời gian giữ bọt 2 phút ở độ cao bọt 3

cm, độ bám cốc tốt, sạch

Mùi : mùi đặc trng, không có mùi lạ

+ Chỉ tiêu hoá lý

Độ cồn : Bia chai: 5% V, bia hơi: 3,5% V

Hàm lợng CO2 : Bia chai: 4,3 g/l, bia hơi: 3,5 g/l

C Tính cân bằng sản phẩm

Theo yêu cầu thiết kế nhà máy bia có năng suất 10 triệu lít/năm Nhà máysản xuất lợng bia hơi 50% và bia chai 50% Sản phẩm bia hơi có nồng độ dịch đờng đem lên men là 10,50Bx, sản phẩm bia chai có nồng độ dịch đờng

đem lên men là 120Bx Trong quá trình sản xuất tổn thất ở các công đoạn là không thể tránh khỏi Do đó, trong quá trình tính toán cần phải tính đến tổn thất trong các công đoạn, lợng tổn thất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chất lợng nguyên liệu, chế độ công nghệ, thiết bị

Tổn thất ở từng công đoạn đợc xác định nh sau :

Chiết bock, chai 0,5  1% Chọn 1%

I Tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi

1 Lợng bia và dịch dờng qua các giai đoạn :

Để đơn giản trong quá trình tính toán, ta tính cân bằng sản phẩm cho

1000 lít bia

+ Giả sử tổn thất trong quá trình chiết bock là 1% Lợng bia đã bão hoà CO2là:

1 , 0 1

1 , 1010

 =1041,34 lít

+ Giả sử tổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là 5% Lợng dịch

đờng đa vào lên men là :

05 , 0 1

1041,34

 = 1096,1 lít

+ Giả sử tổn thất trong quá trình lắng và lạnh nhanh là 1,5% Lợng dịch đa vào quá trình lắng và lạnh nhanh là :

015 , 0 1

Gọi lợng chất chiết cần thiết cho 1000 lit bia là G = 121,76 kg

Malt có độ ẩm 7%, hệ số hòa tan 76% Tổn thất trong quá trình nghiền lá 0,5%

+ Lợng nguyên liệu malt cần thiết là :

100



24 100

100

 1001000,5

 = 0,995 G = 121,15Kg

+ Lợng gạo cần dùng là ( Độ ẩm 14%, hiệu suất chiết 85%)

100



15 100

100



5 , 0 100

100

 = G.0,412 = 50,17 Kg

3 Tính lợng chất không tan từ malt và gạo :

+ Lợng chất khô không hoà tan từ malt là :

4 Tính lợng nớc dùng cho nấu và rửa bã :

Lợng gạo đa vào nồi hồ hoá là : 50,17 kg

Lợng malt lót cho vào nồi hồ hoá bằng 10% so với lợng gạo Lợng malt lót cần bổ xung vào nồi hồ hoá là :

50,17 0,1 = 5,017 kg

Lợng nớc đa vào có tỷ lệ : ( Bột gạo + malt lót ) : nớc = 1 : 5

Tổng lợng nguyên liệu và nớc có trong nồi hồ hoá là :

(50,17 + 5,017)  6 = 331,122 kg

Khi đun lợng nớc bay hơi là 4% Lợng dịch cháo sau khi đun là :

331,122  ( 1 - 0,04) = 317,88 kg

Tổng lợng dịch trong nồi đờng hoá sau khi chuyển dịch cháo sang ( biết tỷ lệ malt : nớc = 1 : 5 ) là :

W

 14 , 654

76 , 121

= 9,9% Suy ra W = 576 Kg = 576 Lit

5 Các sản phẩm phụ :

Bã malt + gạo là (50,17+121,15 ) 2 = 343,86 Kg

Lợng sữa men thu hồi

Thực tế cứ 1000 Lít dịch đờng đa vào lên men thu đợc 20 Lít sữa men có độ

ẩm 80 %, trong đó tái sử dụng đợc 50% Vậy lợng men sạch thu đợc là 1130,02010-350%= 11,3 Lít

Khi lên men cần 1% men sữa so với dịch đờng : 0,01 x 1130 = 11,3 Lít Lợng CO2 tạo ra trong quá trình lên men

Suy ra lợng CO2 có trong 1041,34 Lít bia non là

1041,34  2 = 2082,68 g = 2,08 Kg

Nh vậy lợng CO2 có thể thu hồi đợc

43,9 - 2,08 = 41,82 Kg

Lợng CO2 cần bão hoà cho bia để đạt hàm lợng 3,5 g/lit là :

1041,34 (3,5 - 2 ) = 1562 g =1,562 kg

Khi xử lý thu hồi đợc50 - 60% lợng CO2 thoát ra

Vậy lợng CO2 d thừa là : 41,82 60%- 1,562 = 23,53 kg

II Tính cân bằng nguyên liệu cho bia chai.

1 Lợng bia và dịch dờng qua các giai đoạn :

Tơng tự nh tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi, ta tính đợc thể tích dịch đờng trớc khi lắng và làm lạnh nhanh là 1112,84 lít

+ Dịch đờng 12% ở 200C có khối lợng riêng là d = 1,042 kg/lít Khối ợng dịch đờng sau quá trình đun hoa ở 200C là :

Gọi lợng chất chiết cần thiết cho 1000 lit bia là G = 140 kg

Malt có độ ẩm 7%, hệ số hòa tan 76% Tổn thất trong quá trình nghiền lá 0,5%

+ Lợng nguyên liệu malt cần thiết là :

100



24 100

100

 1001000,5

 = 0,995 G = 139,3 Kg

+ Lợng gạo cần dùng là ( Độ ẩm 14%, hiệu suất chiết 85%)

100



15 100

100

 1001000,5

 = G 0,412 = 57,68 Kg

3 Tính lợng chất không tan từ malt và gạo :

+ Lợng chất khô không hoà tan từ malt là :

4 Tính lợng nớc dùng cho nấu và rửa bã :

Lợng gạo đa vào nồi hồ hoá là : 57,68 kg

Lợng malt lót cho vào nồi hồ hoá bằng 10% so với lợng gạo Lợng malt lót cần bổ xung vào nồi hồ hoá là :

57,68  0,1 = 5,768 kg

Lợng nớc đa vào có tỷ lệ : ( Bột gạo + malt lót ) : nớc = 1 : 5

Tổng lợng nguyên liệu và nớc có trong nồi hồ hoá là :

Lợng sữa men thu hồi

Thực tế cứ 1000 Lít dịch đờng đa vào lên men thu đợc 20 Lít sữa men có độ

ẩm 80 % Vậy lợng men sạch thu đợc là

= 50,4 kg

Coi bia non có hàm lợng CO2 là 2 g/l

Suy ra lợng CO2 có trong 1041,34 Lít bia non là

e.Lợng NaHCO 3 cần dùng để xử lý men giống

NaHCO3 là 1% so với lợng men sữa

g.Số bock cần thiết để chứa hết 1000 Lit bia là : 20

50 1000

 Bock

Phần iv lập kế hoạch sản xuất.

Nhà máy đợc thiết kế với năng suất 10 triệu lít/năm Sản xuất 50% bia hơi, 50% bia chai Một năm chia làm 4 quý, mỗi quý 3 tháng, mỗi tháng nhà máy chỉ hoạt động 25 ngày(quý I,IV), tuỳ theo điều kiện cụ thể ta có thể giảm hoặc tăng số ngày nấu, còn lại là thời gian sửa chữa, bảo dỡng thiết bị, máy móc

Một mẻ

10000 lít

Ngày( 4 mẻ) Năm

Lợng dịch đa đi lmen Lít 1096,15 10961,5 43846 1096,15Lợng bia sau lên men Lít 1041,34 10413,4 41653,6 1041,34Lợng bia chiết bock Lít 1010,1 10101 40404

Lợng bia sản phẩm Lít 1000 10000 40000 106

Bảng tóm tắt cân bằng sản phẩm cho bia chai

( Trờng hợp chỉ sản xuất bia chai )Các chỉ số Đơn

vị

1000 lítbia

Một mẻ

10000 lít

Ngày( 4 mẻ) Năm

Lîng b· Kg 393,96 3939,6 15758,4

Lîng dÞch tríc ®un hoa Kg 1228,04 12280,4 49121,6

Lîng dÞch ®a ®i lªn men LÝt 1096,15 10961,5 43846

Lîng bia sau lªn men LÝt 1041,34 10413,4 41653,6

Lîng bia chiÕt bock,chai LÝt 1010,1 10101 40404

Lîng bia s¶n phÈm LÝt 1000 10000 40000 106

Phần v tính và chọn thiết bị

Nhà máy sản xuất cả bia hơi và bia chai nhng sản xuất bia chai cần ợng nguyên liệu nhiều hơn nên ta tính toán dựa trên cân bằng sản phẩm cho bia chai

1 Thiết bị trong khâu chuẩn bị nguyên liệu :

+ Cân nguyên liệu

+ Thiết bị vận chuyển nguyên liệu

+ Máy nghiền malt

+ Máy nghiền gạo

2 Thiết bị trong khâu đờng hoá nguyên liệu :

+ Nồi hồ hoá

+ Nồi đờng hoá

+ Thùng lọc

+ Nồi đun sôi dịch đờng với hoa houblon

3 Thiết bị trong khâu xử lý dịch đờng sau nấu hoa :

+ Thùng lắng xoáy

+ Thiết bị lạnh nhanh

4 Thiết bị trong phân xởng lên men

+ Thiết bị gây men giống cấp I,II

+ Thiết bị lên men chính

+ Thiết bị rữa men sữa

+ Thiết bị chứa men sữa

5 Thiết bị hoàn thiện sản phẩm

+ Máy lọc bia

+ Thiết bị bão hoà CO2, tàng trữ bia

+ Máy rửa bock

+ Máy chiết bock

+ Máy rửa chai

+ Máy chiết chai

Chọn cân loại :1000 kg

Kích thớc :1000  800  1200

Trọng lợng của cân : 225 kg

2 Máy nghiền malt :

Lợng malt sử dụng trong một mẻ là : 1393 Kg

Máy nghiền malt là máy nghiền trục Hai đôi trục

Thời gian nghiền một mẻ là 2h

Lợng malt cần nghiền trong một giờ của máy là :

Công suất

kw

Đờng kính

Chiều

1200 COKAM( đức) 250 800 1700 1040 1450 2 1,82

3 Máy nghiền gạo :

Lợng gạo cần thiết trong một mẻ : 576,8 kg

Thời gian nghiền 1h, lợng gạo cần nghiền trong một giờ :

Lợng gạo trong một mẻ sản xuất là : 576,8 kg

Lợng malt trong một ngày sản xuất là : 1393 kg

Giả thiết vít tải mỗi mẻ hoạt động 0,5h Hiệu suất thực của vít tải là 70%, vậy năng suất thực của các vít tải là :

Vít tải vận chuyển malt :

7 , 0

2



Chọn H = 0,6 D ( Chiều cao phần trụ )

h1 = 0,2 D ( Chiều cao phần đáy )

+ Tốc độ khuấy : 40 vòng/phút

+ áp suất hơi đa và nồi : 2,5 kg/cm2

Chọn bề mặt truyền nhiệt: 0,8 m2/m3dịch

F = 0,8 3,525 = 2,82 m2

Diện tích bề mặt truyền nhiệt = 2,82 m2

2 Nồi đờng hoá :

Thể tích của khối dịch ( khối lợng riêng là 1,08 kg/l ) là :

08 , 1

11820

= 10950 lít

Hệ số sử dụng của nồi là 80% Thể tích nồi là :

10950,8 = 13687,5 lít

Tơng tự nh tính cho nồi hồ hoá ta có :

Chọn nồi đờng hoá là nồi hai vỏ, đợc chế tạo bằng thép không rỉ, đáy nón,đỉnh nón:

2



Chọn H = 0,6 D ( Chiều cao phần trụ )

h1 = 0,2 D ( Chiều cao phần đáy )

3939,6

= 8,75m2 Đờng kính đáy thùng lọc tính theo công thức :

3 , 3

14 , 3

75 , 8 4 4

Đờng kính ngoài là 3,3+2 0,1 = 3,5 m

Lợng dịch sau khi đờng hoá là 11580 lit Hệ số sử dụng là 0,8

V =

8 , 0

58 , 11

= 14,6 m3 Chiều cao của thùng là :

H =

59 , 8

6 , 14 = 1,7 m

Chọn thùng lọc có chiều cao 0,45 + 1,7 = 2,15 m, thân trụ, đáy phẳng Cánh khuấy có tốc độ 6 v/ph

4 Nồi đun sôi dịch đờng với hoa houblon :

Lợng dịch trớc khi đun hoa trong một mẻ nấu là : W + Z = 12280,4 kg

Thể tích của dịch trớc đun hoa là :

12280,41,042 = 11785,4 lít

Lấy hệ số đổ đầy nồi là 75%, vậy thể tích của nồi là :

75 , 0

2



 ) = 0,266 D3 Chọn

H = D ( Chiều cao phần trụ )

h1 = 0,2 D ( Chiều cao phần đáy )

+ Gia nhiệt ống tuần hoàn trung tâm

+ áp suất hơi làm việc : 2,5 kg/cm2

Tính bề mặt truyền nhiệt, chọn 1 m2/ m3 dịch

F= 11,7854 1 =11,785 m2

Diện tích bề mặt truyền nhiệt: 11,785 m2

1 Thùng lắng xoáy :

Thùng lắng xoáy trong thực tế là một khối hình trụ rỗng với độ dốc đáy nhỏ ( khoảng 2% ) Thùng có đáy bằng, đỉnh nón , đợc làm bằng inox Đờng bơm dịch vào nằm ở độ cao 1/4 chiều cao khối dịch kể từ đáy để đảm bảo tạodòng xoáy tối u cũng nh hạn chế sự hoà tan oxy vào trong dịch

Lợng dịch đi vào thùng lắng xoáy là : 1178,5 (1- 0,06)= 11078,28 lít (cho 1 mẻ 10000 l )

Hệ số sử dụng của thùng lắng là 83% Vậy thể tích của thùng là :

83 , 0

11078,28

= 13347,3 lít = 13,3473 m3 Thể tích của thùng lắng đợc tính theo công thức :

H D V

+ Độ dày của tấm hợp kim phải đủ mỏng: 0,8 mm+ Các tấm hợp kim có cấu tạo sao cho sinh đợc dòng chảy rối + Các nếp gấp giữa các tấm bản phải nhỏ

Lợng dịch đờng trớc khi lên men trong một mẻ là: 10961,5 lít

Tổn thất trong quá trình làm lạnh nhanh là 0,5% Lợng dịch đờng trớc khi đa vào làm lạnh nhanh là :

4 , 11538 )

05 , 0 1 (

4 , 11538

Các thiết bị ở phân xởng nấu

ST

T Tên thiết bị Kích thớc (m) Năng suất Số lợng

4 Nồi nấu cháo(m) D = 2,2 ; H =1,32 1

Để tính toán thiết bị cho phân xởng lên men ta phải tính với số liệu chung vìlợng bia đa đi lên men là nh nhau

1 Chọn thiết bị lên men chính

Chọn thùng lên men hình trụ, đáy côn, bên ngoài có khoang lạnh để điều chỉnh nhiệt độ, thiết bị làm bằng thép không rỉ, có trang bị hệ thống van, nhiệt kế, kính quan sát

Gọi Vh là thể tích hữu ích của thùng lên men (m3)

D là đờng kính trong của thiết bị (m)

h1: chiều cao phần nón (m)

h2: chiều cao phần trụ chứa dịch (m)

h3: chiều cao phần trụ không chứa dịch (m)

800 h1

h2

h3 h4

D 100

Mỗi ngày cả 4 mẻ đều đợc đa vào một tank lên men

Chọn tank lên men có thể chứa đủ 4 mẻ Thể tích dịch đờng của 4 mẻ là:

Vd= 43846 Lít = 43,846 m3 suy ra D = 3,1 m Qui chuẩn D=3,2 m

Ht=h1+ h2+ h3+ h4= 2,8+4,8+1,45+0,32=9,37 m = 9370 mm Chọn chiều dày thùng là 10mm

Chọn lớp bảo ôn dày 100mm

Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn bằng 800mm

Suy ra chiều cao toàn bộ thiết bị là

H = Ht + 0,8 = 10170 mmTính số thùng lên men

Số ngày lên men chính là: chọn 5 ngày

Số ngày lên men phụ là : chọn 10 ngày

Một ngày nghỉ để sửa chữa và vệ sinh

Vậy tổng thời gian lên men và vệ sinh thùng là

T= Tc+Tp+1 = 16

Số lợng tank lên men là số tank dùng 1 ngày x số ngày làm việc 1 tank = 16

2 Chọn thiết bị gây men giống.

Cấu tạo của các thùng nhân giống tơng tự nh thùng lên men chính.Việc tínhtoán cho thiết bị gây men giống cấp 1 và cấp 2 dựa trên nguyên tắc tính cho thiết bị lên men chính đã tính ở trên

Nguyên tắc chọn : thể tích hữu ích của thùng gây giống cấp 2 bằng 1/10 thể tích dịch lên men của một thùng lên men chính, thể tích hữu ích của thùng gây giống cấp 1 bằng 1/10 thể tích hữu ích của thùng gây men giống cấp 2Chọn thùng hình trụ, đáy thép, làm bằng thép không rỉ, có trang bị hệ thống sục khí, van, nhiệt kế, kính quan sát

+Thùng lên men cấp 2

Gọi V2 là thể tích hữu ích của thùng lên men

cấp hai (m3)

V2 =43,846:10 = 4,3846 m3

D là đờng kính trong của thiết bị (m)

h1: chiều cao phần nón (m)

h2: chiều cao phần trụ chứa dịch (m)

h3: chiều cao phần trụ không chứa dịch (m)

Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn bằng 800mm

Tổng chiều cao thiết bị H= 0,6 + 0,7 + 0,30 + 0,07+ 0,8 = 3,46 m

Số thiết bị chọn là 1

3 Thiết bị rửa men sữa

h1 h2 h3

D

Thiết bị rửa sữa men là một thùng hình trụ đáy cầu, đợc chế tạo bằng thép không rỉ

Theo thực tế cứ 1000 lít dịch đờng thu đợc 20 lít sữa men độ ẩm 80% Do vậy một ngày phân xởng thu đợc tổng thể là : 43846 x20/1000 = 87692 lít Một ngày cần lợng men sữa là : 438,46 lít ( cho vào một tank lên men ) Khi đem rửa thờng lấy d ra so với lợng cần là 20 % Do đó lợng đem đi rửa là: 438,46 / 0,8= 548 lít

Nớc rửa đem dùng phải có thể tích bằng 2 lần thể tích men sữa cần rửa, nghĩa là cần: 548 x 2 = 1096 lít Đây chính là thể tích hữu ích của thùng rửa men sữa

Với hệ số sử dụng thiết bị là 0,8 thì thể tích thực của thiết bị là

Lọc bia bằng thiết bị lọc khung bản

Lợng bia lọc tối đa trong một ngày 41653,6 lít

Chọn mỗi ngày lọc 2 ca, mỗi ca lọc 2 h, hệ số sử dụng 0,7 Do vậy đòi hỏi máy lọc phải có năng suất tối thiểu là

7 , 0 2 2

6 , 41653

= 14876 lít = 14,876 m3 Chọn máy lọc có các thông số nh sau :

số khung bản

Bề mặt Lọc (m 2)

Công suất

15 800 x 800 x 50 800 x 800 x10 80 50 4,5

5 Thiết bị tàng trữ và bão hoà CO 2

Thiết bị tàng trữ và bão hoà CO2 là một thùng hình trụ có đáy và nắp hình chỏm cầu, làm bằng thép không rỉ, có thể chịu đợc áp suất cao từ 4-5 at Bên ngoài thiết bị có bố trí áp kế, ống thuỷ Chiều dày 4-5 mm

Tính toán thiết bị dựa theo lợng bia cần chứa trong một ngày Số thùng có thể chọn là 4

Số lit bia cần bão hoà CO2 trong 1 ngày là 41653,6 lít Mỗi thiết bị cần chứa là:

1 Tank lªn men 16 3400x10170 TÝnh c¶ b¶o «n

2 ThiÕt bÞ b·o hoµ CO2 4 2200x5100 TÝnh c¶ b¶o «n

3 Thïng nh©n gièng cÊp 1 1 900x3460 TÝnh c¶ b¶o «n

4 Thïng nh©n gièng cÊp 2 1 1800x4510 TÝnh c¶ b¶o «n

6 ThiÕt bÞ röa s÷a men 1 1200x3400 TÝnh c¶ b¶o «n

v 5 Ph©n xëng hoµn thiÖn.

5.1 HÖ thèng chiÕt bock

1 M¸y chiÕt bock.

Lîng bia cÇn chiÕt trong mét ngµy trung b×nh lµ 20,202 m3 M¸y chiÕt

bock lµm viÖc 1 ngµy 3 ca, tæng thêi gian lµm viÖc 9 giê HÖ sè sö dông m¸y

lµ 70% VËy n¨ng suÊt m¸y chiÕt bock lµ:

NS =

7 ,

D

- Số vòi chiết: 3 vòi

- Khoảng cách giữa 2 vòi: 1400 mm

- áp suất d: 0,7 atm

- Kích thớc máy: L = 4150 mm

B = 1600 mmH= 3850 mm

Số vòi chiết : 360,5 -1,2 kg/cm2 .Công suất: 0,8 kwKích thớc : H= 2200 mm

L= 1730 mm B= 1980 mmTrọng lợng 4500 KgDùng CO2 khi chiết

Các máy và thiết bị khác

Máy dỡ chai

Máy đợc cấu thành từ những cấu kiện dạng dời, bao gồm : Khung máy, đầu kép chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang, đảm bảo thuận lợi cho vận hành và cung cấp thông tin về trạng thái hoạt động của máy Công suất trung bình 600 kg/h Các phụ kiện khác có đủ đảm bảo an toàn và ổn

định

Máy rửa két

Máy rửa 1 tuyến, công suất trung bình 600 keg/h Khung và kết cấu của máy làm bằng thép không rỉ, có cửa ngời vệ sinh bên trong máy Máy đợc trang bị đầy đủ các thiết bị bảo vệ an toàn, hệ thống cấp nớc hoàn toàn tự

động, hệ thống gia nhiệt dùng hơi nớc Ngoài ra còn đợc trang bị đầy đủ các phụ kiện khác

Máy rửa chai

Công suất trung bình 6000 chai/h Số chai trong một hàng lớn hơn hoặc bằng 24 chai, có bồn ngâm xút sơ bộ và bồn ngâm chính, có hệ thống kiểm tra nồng độ xút Hệ thống gia nhiệt cho bồn ngâm dùng hơi nớc, đợc khống

chế và điều chỉnh tự động Hệ thống phun rửa kiểu quay, băng tải dẫn chai làm bằng thép không rỉ, hệ thống khí nén Ngoài ra còn có máng nạp xút, bàndồn chai.

Công suất chung của các bơm : 13 kw

Tiêu hao nớc 6600 lít/giờ

Tiêu hao hơi 300 kg/giờ

Khối lợng máy : 19000 kg

Kích thớc : L= 8420 mm

B= 3495 mm H= 2600 mmMáy thanh trùng

Công suất trung bình 6000 chai/h Kết cấu của máy và băng tải làm bằng thép không rỉ Hệ thống gia nhiệt tự động bằng hơi nớc, điều chỉnh nhiệt độ

tự động, Chế độ thanh trùng đợc xác lập đảm bảo theo yêu cầu công nghệ.Thiết bị thổi khô chai

Gồm quạt hút và hệ thống đờng ống, tất cả các bộ phận đợc chế tạo bằng thép không rỉ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Các thiết bị đi kèm có đủ

Máy in mã số kiểu phun trên chai

Thiết bị đặt mã số cho chai, đầu in, phần mền điều khiển tiêu chuẩn để in ngày giờ, số hiệu lô

Băng tải chai

Máy xếp chai vào két

Công suất trung bình 600 keg/h

v.6 các thiết bị phụ khác :