thiết kế nhà máy bia năng suất 20 triệu lítnăm tại Tiên Sơn - Bắc Ninh (+bản vẽ).

thiết kế nhà máy bia năng suất 20 triệu lítnăm tại Tiên Sơn - Bắc Ninh (+bản vẽ).

MỞ ĐẦU

Bia là loại nước giải khát lên men rất bổ dưỡng Bia có nồng độ rượu nhẹ (hàm lượng rượu khoảng 3% ÷ 6%), có ga (hàm lượng CO2 khoảng 3 ÷ 4 gam/lít), có bọt mịn, xốp & có hương vị thơm ngon rất đặc trưng Ngoài ra, bia còn chứa một số chất

bổ dưỡng

Chất đạm: đặc biệt là đạm hoà tan chiếm (8 ÷ 10)% chất tan bao gồm prôtêin, peptit, aminoaxit

Gulucit: glucit tan (70% là dextrin, pentosan – sản phẩm caramen hoá)

Vitamin: chủ yếu là vitamin nhóm B (vitamin B1, B6)

Ngoài ra trong bia còn chứa một lượng các enzim khác nhau Đặc biệt CO2 hoà tan trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát cho người uống bia, giúp tiêu hoá nhanh thức ăn và ăn uống ngon miệng, giảm mệt mỏi, tăng phần tỉnh táo nếu người uống sử dụng một liều lượng thích hợp Nhờ những đặc điểm nêu trên, bia được sản xuất và sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng

Nước ta là một nước gần xích đạo nên nóng và oi bức Vì vậy nhu cầu về nước giải khát chiếm một vị trí quan trọng trong mùa hè, ngành công nghiệp nước giải khát nói chung và ngành bia hiện nay nói riêng rất được quan tâm Ngoài các nhà máy bia

có công suất lớn là nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Hà Tây và nhà máy bia Sài Gòn với tổng công suất khoảng 400 triệu lít/năm, gần đây đã xuất hiện rất nhiều nhà máy sản xuất bia liên doanh với nước ngoài Các nhà máy này cùng với những cơ sở sản xuất quy mô nhỏ ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nước nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng bia ngày càng tăng của mọi người Vào khoảng những năm 80 của thế kỉ trước bia có thể coi là đồ uống xa xỉ đối với người lao động, nhưng hiện nay đời sống của người lao động đã dần được cải thiện, mức sống ngày càng cao hơn nên việc sử dụng bia hàng ngày càng trở nên phổ biến Để đáp ứng nhu cầu này thì việc xây dựng thêm các nhà máy bia là rất thích hợp

PHẦN 1 LẬP LUẬN KINH TẾ

1.1 Địa điểm xây dựng nhà máy

Bia là một trong những loại nước uống giải khát được ưa chuộng nhất hiện nay Trên thế giới bia được phổ biến rộng rãi và luôn được tiêu thụ với sản lượng lớn Có thể ví dụ cụ thể theo thống kê trước đây thì các nước Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn hơn 10 tỉ lít/năm Còn ở Châu Á thì sản lượng bia của Nhật & Trung Quốc cũng gần bằng với sản lượng bia của Đức & Mỹ là khoảng 7-10 tỉ lít/năm

Hiện nay ở Việt Nam đời sống của mọi người đều được nâng cao nên việc dùng bia làm nước giải khát hàng ngày trở nên thông dụng hơn Tuy nhiều nhà máy mới mọc lên và đang áp dụng tiến bộ khoa học kĩ thuật, sử dụng dây truyền thiết bị hiện đại để tăng năng suất, nâng cao chất lượng nhưng vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ Chính điều này đã thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất nước giải khát nói chung và công nghệ sản xuất bia nói riêng Giữa sự phát triển ngành công nghiệp bia & tăng trưởng kinh tế có sự tác động tương hỗ lẫn nhau Phát triển công nghiệp bia tạo công ăn việc làm cho rất nhiều người lao động, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, có doanh thu lớn, góp phần vào tăng trưởng kinh tế Ngược lại, nền kinh tế phát triển tạo điều kiện cho đầu tư mở rộng sản xuất, mở rộng thị trường tiêu thụ cả trong nước và nước ngoài

Để thiết kế và xây dựng một nhà máy bia hoạt động có hiệu quả, việc đầu tiên là phải chọn được một địa điểm xây dựng thích hợp, thuận tiện về giao thông đường thuỷ, đường bộ để dễ vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu và sản phẩm Phải gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước hợp lí không ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường, đến sức khoẻ của người dân trong vùng Phải gần nơi đông dân cư

để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản phảm thuận lợi

Qua khảo sát và tìm hiểu em chọn địa điểm xây dựng nhà máy bia ở thị xã Tam Đường, tỉnh Lào Cai Đây là một tỉnh vùng cao biên giới thuộc vùng trung du và miền núi phía Bắc của Việt Nam, giáp ranh giữa vùng Tây Bắc và vùng Đông Bắc Phía

Giang, phía Nam giáp tỉnh Yên Bái Theo kết quả điều tra dân số ngày 01/04/2009 dân số tỉnh là 613.075 người trong đó dân trong trong độ tuổi lao động chiếm 53%

Theo dự kiến, năng suất nhà máy sẽ là 20 triệu lít/năm 20 triệu lít năm với 50% bia

hơi và 50% bia chai, bia hơi sản xuất chủ yếu vào mùa hè còn bia chai do đặc điểm có thể bảo quản được 6 tháng nên sẽ sản xuất quanh năm Chất lượng bia ở mức trung bình khá hướng tới thị trường bình dân

1.2 Nguyên liệu

Với chất lượng bia ở múc trung bình khá, tỷ lệ nguyên liệu chính/nguyên liệu thay thế

dự kiến là malt 60%, gạo chiếm 40% mục đích hạ giá thành sản phẩm, nâng cao lợi nhuận Gạo sẽ được thu mua từ các địa phương lân cận trong nước, malt nhập khẩu từ nước ngoài (dự kiến là Trung Quốc) Nếu nhập khẩu malt từ Trung Quốc thì sẽ rất thuận tiện vì tỉnh Lào Cai có vị trí địa lí rất gần với đường biên giới Việt Nam – Trung Quốc, thông thương thuận lợi và nhanh chóng Hoa houblon dự kiến cũng sẽ được nhập khẩu từ Trung Quốc với 2 dạng : hoa viên và cao hoa Nấm men sử dụng

tại nhà máy là loại Saccharomyces carlsbergensis Về nguồn nước, trên địa phận tỉnh

Lào Cai, có 2 con sông lớn chảy qua là sông Hồng và sông Chảy, tận dụng nguồn nước sẵn có này cùng với việc khai thác các nguồn nước ngầm sẽ đảm bảo cho nhu cầu sản xuất của nhà máy Vấn đề đặt ra là chi phí và trang thiết bị cần thiết cho việc

xử lý nguồn nước cấp đảm bảo tiêu chuẩn của nước nấu bia Ngoài ra cũng có thể xem xét sử dụng nguồn nước máy của tỉnh để hạ giá thành sản xuất vì trên thực tế, mua nước máy rẻ hơn khá nhiều so với xử lý nước ngầm, nước sông

1.3 Giao thông vận tải

Lào Cai là một trong số ít tỉnh miền núi có mạng lưới giao thông vận tải đa dạng, bao gồm: đường bộ, đường sắt, đường sông, và trong giai đoạn 2006 – 2010

đã đang triển khai dự án sân bay Lào Cai

Tuyến đường cao tốc Hà Nội - Lào Cai phía hữu ngạn sông Hồng đang được

Bộ Giao thông Vận tải và Ngân hàng Phát triển châu Á (ADB) triển khai nghiên cứu xây dựng Dự kiến tuyến đường này sẽ nối với tuyến đường cao tốc Côn Minh - Hà Khẩu tạo nên hành lang Côn Minh - Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng.

Tuyến đường sắt Hà Nội - Lào Cai dài 296 km, đoạn qua địa phận Lào Cai dài

62 km được nối với đường sắt Trung Quốc, năng lực vận tải khoảng 1 triệu tấn/năm

và hàng ngàn lượt khách/ngày đêm

1.4 Nguồn nhân lực

Nhà máy có thể sử dụng lực lượng lao động tại địa phương, vừa nhằm giải quyết công ăn việc làm cho người dân tại đây, mặt khác khi sử dụng nguồn nhân công tại chỗ giúp chúng ta không phải quan tâm đến nơi ăn chốn ở của công nhân Bên cạnh

đó nhà máy đặt tại thị xã lớn của một tỉnh với đường giao thông thuận lợi sẽ thu hút nhân tài từ các tỉnh lân cận về đây làm việc

PHẦN 2 NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT

2.1 Nguyên liệu sản xuất bia

2.1.1 Malt đại mạch

Malt đại mạch là sản phẩm không tồn tại trong tự nhiên, nó là một sản phẩm nhân tạo: cho hạt đại mạch nảy mầm và sự nảy mầm dừng lại ở sấy khô

Hạt đại mạch bao gồm:

Lớp vỏ hạt: có vai trò như một màng bán thấm, chỉ cho nước thấm vào bên trong

hạt đồng thời giữ các chất hoà tan trong hạt không cho thấm ra ngoài Vỏ hạt chiếm một giá trị khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng Đối với công nghệ sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt, mặt bất lợi là vì trong vỏ chứa các chất màu, các chất đắng & chất chát Nếu những chất này hoà tan vào dịch đường sẽ làm giảm chất lượng của sản phẩm Mặt lợi của vỏ là nó đóng vai trò xây dựng màng lọc trong quá trình tách bã khỏi khối cháo

Nội nhũ: là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt Cấu trúc của nội

nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít protein, xelluloza, chất béo, đường

Phôi: là phần sống của hạt, trọng lượng cả phôi chỉ chiếm khoảng 2,5-5% so với

trọng lượng của hạt Vai trò của phôi có tầm quan trọng đăc biệt không những đối với

sự sống lưu truyền của cây mà ngay cả trong công nghệ sản xuất bia Quá trình chế biến hạt để trở thành malt dựa vào sự nảy mầm của hạt hay sự phát triển của phôi Trong giai đoạn này quá trình sinh học chủ yếu xảy ra là sự hoạt hoá và tích luỹ hoạt lực của enzyme trong hạt Phôi là trạm hoạt hoá và là nhà máy sản xuất enzyme, nếu thiếu nó thì cơ sở lí thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ

Malt đại mạch là nguyên liệu chính cho sản xuất bia, Malt được sản xuất từ đại mạch Quá trình quan trọng nhất để đại mạch chuyển thành malt là quá trình nảy mầm Mục đích của quá trình này là biến hạt đại mạch thành sản phẩm giàu các enzim

xúc tác sinh học, có hương vị thích hợp, màu sắc mong muốn cho loại bia sẽ sản xuất Hoạt hoá & nâng cao năng lực của enzim chủ yếu có trong đại mạch, ứng dụng thuỷ phần hợp chất cao phân tử, chuyển hoá một phần chính đại mạch (dịch chiết, dịch lên men) khi hoạt lực enzim tăng dễ dàng cho quá trình sản xuất bia, tạo nhiệt độ, độ ẩm

và môi trường thích hợp để phôi phát triển, hệ enzim thuỷ phân trong hạt đại mạch giải phóng khỏi trạng thái liên kết để trở thành trạng thái tự do, tăng cường hoạt động tích luỹ các hệ enzim như amylaza, proteaza và một số enzim khác Nhờ lượng tích tụ trong hạt kết quả là sự thuỷ phân tinh bột, protit, hemixenllulo, các phốt pho hữu cơ diễn ra triệt để hơn Sau quá trình nảy mầm đem sấy khô tách rễ và làm sạch

Chỉ tiêu chất lượng của malt đại mạch trong sản xuất bia:

- Hình dáng bên ngoài của hạt:

Hạt phải thống nhất về màu sắc: vàng nhạt óng ánh (giống như màu rơm), hạt có màu xanh là hạt chưa chín, màu đậm là thu hoạch bị ẩm, hạt có chấm màu nâu hoặc xám (đặc biệt là hai đầu hạt) là dấu hiệu bị mốc, không có khả năng nảy mầm, hạt có mùi thơm đặc trưng (giống màu rạ tươi)

Hạt phải thống nhất về độ thuần khiết của giống lúa: với một loại giống đại mạch có chế độ xử lý kỹ thuật để đạt chất lượng yêu cầu Trong sản xuất chỉ chấp nhận 5% các hạt ngoại lai khi dùng số lượng hạt đại mạch lớn

- Trọng lượng đại mạch: nhỏ hơn (7 ÷ 9)% trọng lượng hạt, không dùng hạt có chỉ số lớn hơn 9% (10% ÷ 12%)

- Dung trọng:

Đại mạch loại 1 dung trọng ≥ 680g/l hạt

Đại mạch loại 2 dung trọng (650 ÷ 680)g/l hạt

Đại mạch loại 3 dung trọng (630 ÷650)g/l hạt

- Trọng lượng tuyệt đối: đại mạch trung bình bằng (35 ÷ 45)g/1000 hạt

- Hàm lượng ẩm (w): phải đạt trung bình (10 ÷ 15)% Khi bảo quản tốt nhất w = (12 ÷ 13)% & không vượt quá 13% khi tàng trữ & w tối thiểu cho phép là 10% Trên 13% (nhất là > 15% ÷ 16% hạt dễ bốc nóng, khó bảo quản, nếu độ ẩm < 10% hạt nhanh chóng mất khả năng nảy mầm.

- Hàm lượng protit: di chuyển trong giới hạn (8 ÷ 14)% chất khô của hạt Protit càng nhiều, tinh bột càng giảm & do đó chất hoà tan càng thấp Đại mạch có nhiều prôtit quá thì khó chế biến Nhưng ngược lại protit < 8% thì không thích hợp cho sản xuất bia vì bia ít bột Đại mạch chất lượng cao nếu protid chiếm từ (9 ÷ 11)% chất khô

- Hàm lượng tinh bột: chiếm từ (55 ÷ 65)% trọng lượng hạt Đại mạch dùng để sản xuất bia phải có lượng tinh bột không nhỏ quá từ (63 ÷ 65)% tính theo chất khô

Ngoài ra malt dùng để sản xuất bia không được lẫn cát, rác cỏ, các loại thóc khác, tất

cả phải thuộc một nhóm đồng nhất Nhìn hạt thóc tốt, khô, vỏ mọng không có vết là loại đại mạch nhiều tinh bột chuyên dùng để sản xuất bia vàng

2.1.2 Gạo

Để hạ giá thành sản xuất, cải tiến mùi vị của bia và nhằm mục đích để được lâu dài, trong sản xuất bia người ta thường trộn lẫn một số đại mạch chưa nảy mầm hoặc các loại ngũ cốc khác để thay thế thóc mầm, cũng có khi dùng tinh bột hoặc các loại đường (gluco, saccaro, malto ) để làm nguyên liệu thay thế

Chỉ tiêu chất lượng của gạo trong sản xuất bia:

Trạng thái bên ngoài và cảm quan: không có mùi lạ, không có vị đắng Trạng

thái đồng nhất, nhẵn bóng, hạt đồng đều, không mối mọt, không vón cục, không mốc, ẩm

2.1.3 Hoa houblon

Hoa houblon là một loại cây sống lâu năm, thuộc họ cây leo, chiều cao trung bình của cây houblon thường từ (10 15) m, lá cây hình bàn tay Hoa houblon gồm hoa đực và hoa cái Trong ngành sản xuất bia người ta chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn, hoa đực không sử dụng được vì nó rất bé và chứa rất ít hương lupulin

Cấu tạo của hoa houblon có những thành phần chính sau: cuống hoa, cánh hoa

và những hạt lupulin vàng óng tựa phấn hoa Những hạt phấn hoa này chứa chất đắng

và chất thơm của hoa houblon Lượng hạt này phụ thuộc vào giống và điều kiện trồng hoa houblon Người ta đã chứng minh rằng ở điều kiện thời tiết nhiều ánh nắng mặt trời thì hoa sẽ có nhiều hạt lupulin hơn

Hoa houblon có hình dạng quả trứng, dài từ (3 4) cm, màu hoa khi chín thường

từ vàng đến vàng óng Trọng lượng từng phần của hoa như sau: cánh hoa (66 67)%, hạt lupulin (19 20)%, cuống hoa (7 8)% và những cuống con của cánh hoa (5 6)% Hiện nay có trên 100 giống hoa houblon trên thế giới

Thành phần chủ yếu trong hoa houblon: trong hoa houblon có chứa đựng những hợp chất đặc trưng cho loại hoa này như chất thơm, tinh dầu thơm những hợp chất này có ý nghĩa quan trọng về kỹ thuật trong sản xuất bia Ngoài những hợp chất đặc trưng trong hoa còn chứa đựng những hợp chất khác tượng tự các loại thực vật, một vài trong những hợp chất ấy cũng có ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật

Chỉ tiêu chất lượng của hoa houblon trong sản xuất bia:

Hoa cánh phải có màu vàng hơi xanh, hoa viên có màu xanh, hoa cao có màu đen hoặc vàng sẫm Hoa cánh sử dụng phải là hoa cái chưa thụ phấn, nghiền còn dính Hoa có mùi thơm đặc trưng, không lẫn các tạp chất

Thành phần của nước phụ thuộc vào nguồn của nó Nước mạch thường chứa nhiều muối và chất hữu cơ hơn, nước mưa chứa nhiều khí hơn Phụ thuộc vào thành phần của các lớp đất mà nguồn nước đi qua, những dòng nước mạch có những lượng muối và chất hữu cơ theo tỷ lệ khác nhau Đặc biệt acit cacbonat rất thừa thãi trong đất, nó hoà tan cacbonat kiềm thổ và những cacbonat khác và đưa chúng về các dạng bicacbonat Nước thiên nhiên rất giàu các muối hoà tan dạng ở dạng ion, trong đó nhiều nhất là các catrion Ca, Mg, Na, K, Fe, Al và các anion -OH, -HCO3, -NO2 Trong trường hợp dưới khái niệm nước dùng để nấu bia ta có thể hiểu là nước dùng để nấu dịch lên men Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến quá trình

hồ hoá, đường hoá Ngoài ra các muối của chúng đi vào thành phần của dịch đường

và hoa, tham gia vào sự hình thành mùi vị và một vài tính chất của bia

Chỉ tiêu chất lượng của nước trong sản xuất bia

- Hàm lượng CaSO4: (150 ÷ 200) mg/l.

- Hàm lượng Fe2 + < 0,3 mg/l

- Vi sinh vật ≤ 100 tế bào/lít

- Các kim loại nặng: không có

- Các vi sinh vật gây bệnh: không có

- Ecoli ≤ 2% (2 tế bào/lít)

PHẦN 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

3.1 Lựa chọn phương pháp lên men

Lên men cổ điển.

Lên men cổ điển là quá trình mà sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn phân tử lượng của các chất trong nguyên liệu, thu được bằng các phản ứng dị hoá xảy ra trong quá trình lên men

Các phương pháp lên men cổ điển gồm có:

Lên men chìm, gián đoạn, trong thiết bị hở

Lên men nổi

Lên men trong thiết bị kín thu hồi CO2

Ưu điểm: bia có chất lượng cao, mùi vị hài hoà.

Nhược điểm:

Chu kì lên men kéo dài

Diện tích chiếm chỗ lớn, chi phí thiết bị và làm lạnh lớn

Năng suất và hiệu quả không phù hợp vì tổn thất quá lớn

Lên men hiện đại.

Lên men hiện đại là những quá trình lên men mà sản phảm thu được phức tạp hơn, không thể thay thế bằng các phương pháp hoá học, thực chất đó là các quá trình sinh tổng hợp

Các phương pháp lên men hiện đại ra đời gồm có:

Lên men gia tốc trong thiết bị thân trụ đáy côn

Lên men một pha trong thiết bị có kích thước lớn

Lên men theo phương pháp liên tục và bán liên tục

Ưu điểm:

Chu kỳ lên men được rút ngắn 50 – 70%, tăng năng suất

Chất lượng bia tiệm cận được với bia cổ điển

Công nghệ không phức tạp, dễ tự động hoá.

Mặt bằng chiếm chỗ ít

An toàn và vệ sinh tốt

Nhược điểm: chất lượng sản phẩm không bằng chất lượng bia lên men cổ điển từ

dịch đường

Trong phân xưởng này, em quyết định lựa chọn phương pháp lên men gia tốc,

sử dụng thiết bị lên men thân trụ đáy côn với hệ thống áo lạnh bố trí phù hợp đảm bảo quá trình lên men trong 15 ngày đối với bia hơi và 18 ngày đối với bia chai

Ưu điểm: lọc triệt để, hiệu quả

Nhược điểm: chi phí cao hơn, thiết bị cấu tạo phức tạp

Lọc không có chất trợ lọc:

Ưu điểm: chi phí lọc thấp, thiết bị đơn giản

Nhược điểm: nhanh bị bít, chỉ dùng để lọc hoàn thiện

Với mục tiêu sản xuất bia chất lượng ở mức trung bình, phục vụ đối tượng khách hàng thuộc tầng lớp bình dân, em quyết định chọn máy lọc khung bản sử dụng bột trợ lọc diatomit để lọc bia hơi Với bia chai yêu cầu chất lượng cao hơn thì sau khi lọc khung bản sẽ tiến hành lọc tiếp lần 2 qua máy lọc đĩa với bột trợ lọc PVPP

3.3 Sơ đồ công nghệ phân xưởng lên men

3.4 Thuyết minh công nghệ

Dịch đường từ nồi lắng xoáy được làm lạnh xuống đến 8-10 ºC bởi máy làm lạnh nhanh dạng tấm bản, tác nhân làm lạnh là nước 2 ºC sau đó sẽ được phối trộn ngay bằng nước bài khí để thu được dịch lên men có độ đường phù hợp: đối với bia hơi là 10 ºP còn bia chai là 12 ºP Trên đường đi của dịch ở mẻ nấu đầu tiên, ta sẽ tiếp men với mật độ tế bào là 130 triệu TB/ml dịch và bổ sung O2 với lượng 5-7 mg/l để thúc đẩy sự phát triển của nấm men Trong các lần bơm dịch ở các mẻ nấu tiếp theo, không cần tiếp men hoặc bổ sung O2 Dự kiến 1 tank lên men sẽ chứa dịch của 5 mẻ nấu, do đó lượng tế bào nấm men giao cấy trong 1 tank lên men sẽ tương đương với giá trị là 26 triệu TB/ml dịch So với lý thuyết thì tỷ lệ gieo cấy này là khá cao, tuy nhiên nó phù hợp với mục đích đề ra là lên men trong thời gian ngắn (15 ngày đối với bia hơi và 18 ngày đối với bia chai) nhằm giảm chi phí, tăng lợi nhuận Lưu ý là trước khi tiếp dịch, cần nạp đầy CO2 vào tank lên men, trong quá trình bơm dịch vào thì mở van đỉnh tank, dịch lên men sẽ đẩy CO2 ra ngoài Kết thúc tiếp men, sử dụng nước bài khí ở 2 ºC để đẩy hết lượng men còn lại trên đường ống vào tank lên men Quá trình

lên men chính đối với bia hơi và bia chai đều kéo dài 5 - 7 ngày ở nhiệt độ khoảng 10

ºC Khi hàm lượng đường giảm xuống còn 3,0 – 3,2 ºP thì kết thúc lên men chính, hạ nhiệt xuống 4-5 ºC để thu men sữa, thời gian để thực hiện việc hạ nhiệt độ là 24-36h Tiếp theo, hạ nhiệt xuống 2 ºC và cuối cùng là 0 ºC để lên men phụ và tàng trữ Một điều cần chú ý là trong quá trình thu men sữa, ta không thu hết lượng sinh khối nấm men mà chỉ lựa chọn phần nấm men tốt để thu hồi Ban đầu, ta sẽ mở van xả đáy tank lên men để thải hết lượng men già, xác men cũng như những cặn lạnh kết lắng ở đáy, màu sắc của phần thải này là vàng sẫm đến nâu nhạt, đến khi quan sát thấy men sữa màu trắng đục qua cửa quan sát thì ta mới tiến hành thu men vào tank bảo quản men Toàn bộ quá trình từ thu men sữa đến tiếp men sữa là kín hoàn toàn, nguy cơ nhiễm tạp hầu như không thể xảy ra nên việc rửa men sữa có thể bỏ qua Đối với nấm men dạng chế phẩm LSA, trước khi sử dụng cần có quá trình nuôi cấy qua thùng nhân giống cấp 1, cấp 2 còn men sữa thì sử dụng trực tiếp Quá trình lên men phụ và tàng trữ bia trong thời gian ngắn, vì vậy để bia thành phẩm đảm bảo được hàm lượng diacetyl theo tiêu chuẩn < 0,1 – 0,2 mg/l ta sử dụng chế phẩm enzyme Maturex 2000L hãng Novozyme với liều lượng là 3 kg cho 1 tank lên men, chế phẩm được cho vào cùng với thời điểm tiếp men giống

Nhiệt độ lên men được điều chỉnh nhờ hệ thống van tự động, áp suất lên men được duy trì nhờ hệ thống điều chỉnh áp suất thông qua van xả áp và van cấp CO2 Trong quá trình lên men chính, sau thời gian khoảng 1 ngày, hàm lượng CO2 thoát ra mạnh nên ta sẽ thu hồi để sử dụng cho các mục đích khác nhau Áp suất dư trong tank lên men nếu cao quá sẽ gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động của nấm men, nếu thấp quá thì hàm lượng CO2 bão hòa vào bia non sẽ kém đi, áp dụng lý thuyết, ta sẽ luôn khống chế áp suất dư ở mức 0,5 – 0,7 atm

Trong suốt quá trình lên men, mỗi ngày sẽ tiến hành lấy mẫu định kì 2 lần, kiểm tra các chỉ số: hàm lượng đường ( ºP), tổng số tế bào nấm men (106 TB/ml dịch), phần trăm tế bào chết, phần trăm tế bào nảy chồi, nhiệt độ và áp suất thực tế

nhằm có những điều chỉnh thích hợp nếu xảy ra sự cố

PHẦN 4 TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

Tổn thất qua các công đoạn

Thông số nguyên liệu chính

4.1 Tính toán lượng bia chai từ 100kg nguyên liệu ban đầu

Tỷ lệ nguyên liệu: 60% malt 40 % gạo

4.1.1 Tính lượng chất chiết trong 100 kg nguyên liệu ban đầu

Tính lượng chất chiết từ malt trong tổng số 100kg nguyên liệu:

Lượng chất chiết từ malt có trong 100kg nguyên liệu là:

4.1.2 Tính lượng sản phẩm trung gian qua các giai đoạn

Khi đun hoa coi lượng chất khô hoà tan vào bằng lượng chất khô mất đi do vậy lượngchất chiết sau đun hoa vẫn là 66,15 kg

Lượng dịch đường 12,5ºP (sau đun hoa) là:

66,15 ÷ 0,125 = 529,20 (kg)

Lượng dịch đường 12,5ºP, ở 20ºC có khối lượng riêng d = 1,05048 (kg/l)

4.1.3 Tính toán độ cồn của bia sau khi lên men.

Lượng chất chiết sau khi nấu hoa là 66,15 kg, sau khi lắng trong và làm

lạnh nhanh với tổn thất chung cho hai quá trình này là 3,0% => lượng chất chiếttrong dịch lên men là

66,15 × 0,97 = 64,17 (kg)

Giả thiết hiệu suất lên men thực tế là 60% và coi toàn bộ lượng đường lên men là maltoza Mà cứ 1kg đường maltoza khi lên men theo lý thuyết thì sẽ được 0,682 lít cồn, do đó độ cồn của bia sau khi lên men là:

64,17 × 0,682 × 0,6 × 100 ÷ 488 = 5,38 % (v/v)

4.1.4 Tính lượng bia thu được sau khi chiết

Tổn thất chiết chai là 4 % nên thể tích bia chai thu được là

480,68 × 0,96 = 461,46 (lít)

4.1.5 Tính lượng men giống và men sữa

Tỷ lệ men giống trước khi cấy cho vào là 10% so với dịch đưa vào lên

men, vậy lượng men giống đưa vào sẽ là:

508,31 × 0,1 = 50,83 (lít)Nếu sử dụng men sữa thì ta sẽ sử dụng theo tỷ lệ 1% Vậy lượng men sữa là:

508,31 × 0,01 = 5,08 (lít)

Cứ 100 lít bia cho 2 lít sữa men W=85%

Cứ 100kg nguyên liệu (sản xuất ra 461,46 lít bia chai) sẽ cho lượng sữa men là:

461,46 × 2 ÷100 = 9,23 (lít)

Trong đó một phần (5,08 lít) được tái sử dụng làm men giống

Vậy lượng sữa men dùng làm thức ăn gia súc là: 9,23 – 5,08 = 4,15 (lít)

Ta có phương trình lên men như sau:

C12H22O11 + H2O →4 C2H5OH + 4CO2

Cứ 342 g maltoza theo lý thuyết sẽ tạo thành 176 g CO2

Hiệu suất lên men trong quá trình lên men là 60%

Lượng chất chiết trong dịch lên men là 66,15kg

Vậy lượng CO2 thu được là:

66,15 × 0,6 × 176 ÷ 342 = 20,43 (kg)Lượng CO2 hòa tan trong bia (2,5g CO2/lít bia non) là:

487,98 × 2,5 = 1219,95 (g) = 1,22 (kg)

Lượng CO2 thoát ra là:

20,43 – 1,22 = 19,21 (kg)

19,21 × 0,7 = 13,45 (kg)

Ở 20ºC, 1atm thì cứ 1m3 CO2 cân nặng 1,832kg Vậy thể tích CO2 thu hồi là:

13,45 ÷ 1,832 = 7,34 (m3)Lượng CO2 cần bão hòa thêm để đạt hàm lượng 3,5g/l trong bia thành phẩm là:

(480,68 × 3,5) – 1219,95 = 462,43 (g) = 0,46 (kg)Thể tích CO2 cần bão hòa thêm (ở 20ºC)

0,46 ÷ 1,832 = 0,25 (m3)

4.2 Tính toán lượng nguyên liệu và sản phẩm trung gian để sản xuất 100 lít bia chai từ dịch đường 12,5 ºP

4.2.1 Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn

Quá trình chiết bia tổn thất 4%, lượng bia đã bão hoà CO2 là:

100 ÷ (1-0,04) = 100 ÷ 0,96 = 104,17 (lít)Quá trình bão hòa CO2 tổn thất 0,5% lượng bia trước khi bão hòa là :

104,17 ÷ (1-0,005) = 1014,17 ÷ 0,995 = 104,69 (lít)Quá trình lọc bia tổn hao 1%, lượng bia trước khi lọc là:

104,69 ÷ (1-0,01) = 87,57 ÷ 0,99 = 105,75 (lít)Quá trình lên men chính và phụ tổn hao 4%, lượng dịch đường đưa vào lên men là:

105,75 ÷ (1-0,04) = 88,45 ÷ 0,96 = 110,15 (lít)Quá trình lạnh nhanh tổn hao 1%, lượng dịch đường đưa vào làm lạnh là:

92,14 ÷ (1-0,01) = 92,14 ÷ 0,99 = 111,27 (lít)Quá trình lắng xoáy tổn hao 2%, lượng dịch đường đưa vào lắng xoáy là

111,27 ÷ (1-0,02) = 93,07 ÷ 0,98 = 113,54(lít)Khi làm lạnh thể tích dịch đường co ngót 4%, thể tích dịch đường ở 100ºC trước khi lắng xoáy là:

113,54 ÷ (1-0,04) = 94,97 ÷ 0,96 = 118,27 (lít)Dịch đường 12,5% ở 20ºC có khối lượng riêng d = 1,05048 (kg/l)

Khối lượng dịch đường sau quá trình đun hoa (ở 20ºC) là:

118,27 × 1,05048 = 124,24 (kg)