Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm năm

Để lắp đặt được dây chuyền sản xuất, một trong những việc quan trọng và tiên quyết là phải tính và chọn thiết bị phù hợp trên cơ sở phương pháp thực hiện và năng suất của từng công đoạn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Nội dung bản thuyết minh có tổng cộng 9 chương, bao gồm:

- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật, bao gồm đặc điểm thiên nhiên, nguồn nguyên – nhiên liệu, hệ thống giao thông vận tải, nguồn cung cấp nước, nguồn nhân lực và thị trường tiêu thụ, từ đó lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm, tìm hiểu bản chất của nguyên liệu và sản phẩm, tình hình sản xuất và tiêu thụ trong nước cũng như trên thế giới Trên cơ sở đó quyết định lựa chọn dây chuyền công nghệ sản xuất cho phù hợp

- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ Chương này trình bày chi tiết về quy trình sản xuất, các công đoạn, mục đích và phương pháp thực hiện của từng công đoạn

- Chương 4: Tính cân bằng vật chất Trên cơ sở dây chuyền đã chọn, tìm hiểu các số liệu về tỉ lệ hao hụt của từng công đoạn, kết hợp với năng suất sản phẩm đã cho

để tính toán cân bằng vật chất, nhằm tìm ra lượng nguyên liệu ban đầu

- Chương 5: Tính và chọn thiết bị Để lắp đặt được dây chuyền sản xuất, một trong những việc quan trọng và tiên quyết là phải tính và chọn thiết bị phù hợp trên cơ

sở phương pháp thực hiện và năng suất của từng công đoạn đã trình bày ở các chương trước

- Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nhiên liệu – nước Nhiệt, hơi cung cấp cho công đoạn sấy, nước cung cấp cho quá trình rửa, ngâm hạt và vệ sinh thiết bị Chính vì vậy phải tính toán liều lượng cần dùng để kịp thời cung cấp

- Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng Chương này trình bày nội dung về bộ máy tổ chức, đồng thời tính toán diện tích đất và sắp xếp các phân xưởng, công trình phụ của nhà máy sao cho hợp lý và kinh tế nhất

- Chương 8: Kiểm tra sản xuất, đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản phẩm Nội dung chương này bao gồm các chỉ tiêu và phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng để đảm bảo chất lượng từ nguyên liệu đầu vào cho đến thành phẩm

- Chương 9: Vệ sinh và an toàn lao động trong nhà máy Bao gồm các quy định chung của nhà máy để đảm bảo vệ sinh và an toàn lao động của công nhân viên

Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

− Nguyên liệu: Đại mạch

− Năng suất: 30000 tấn sản phẩm/năm

− Sản phẩm: Malt đen

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

− Mục lục

− Lời mở đầu

− Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật

− Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

− Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ

− Chương 4: Tính cân bằng vật chất

− Chương 5: Tính và chọn thiết bị

− Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nhiên liệu – nước

− Chương 7: Tính tổ chức và tính xây dựng

− Chương 8: Kiểm tra sản xuất, đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản phẩm

− Chương 9: Vệ sinh và an toàn lao động trong nhà máy

− Kết luận

− Tài liệu tham khảo

5 Các bản vẽ, đồ thị:

− Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ (A0)

− Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0)

− Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)

− Bản vẽ số 4: Sơ đồ đường ống hơi nước (A0)

− Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0)

6 Họ tên người hướng dẫn: ThS Bùi Viết Cường

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 23/01/2019

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian 4 tháng thực hiện đồ án, dưới sự hướng dẫn tận tình và tâm huyết của thầy giáo Bùi Viết Cường, tận dụng nền tảng kiến thức đã học được trong suốt những năm học qua và không ngừng nổ lực tìm tòi học hỏi thêm những kiến thức bên ngoài, tôi đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định

Trong quá trình thực hiện, bản thân nhận ra đồ án tốt nghiệp chính là thành quả đúc kết từ rất nhiều kiến thức đại cương cũng như kiến thức chuyên ngành Qua đây, tôi xin được gửi đến toàn thể quý thầy cô Trường Đại học Bách khoa nói chung, cũng như quý thầy cô khoa Hóa nói riêng, lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất, cảm ơn thầy cô đã tận tụy và truyền đạt cho tôi những kiến thức hữu ích nhất, dạy bảo và dìu dắt tôi trong suốt những năm học vừa qua, giúp tôi trang bị một hành trang kiến thức nhất định trước khi bước ra khỏi cánh cổng trường đại học Đặc biệt, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, ThS Bùi Viết Cường, người thầy luôn tận tâm và tận tình chỉ bảo, giúp tôi mở rộng tầm hiểu biết không chỉ về chủ đề malt mà còn cả những kiến thức chuyên môn khác, đồng thời hướng dẫn và sửa chữa để tôi có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất có thể Cuối cùng, chân thành cảm ơn Giảng viên phản biện và thầy cô trong Hội đồng bảo vệ đã giành thời gian quý báu của mình đọc và nhận xét đồ án này của tôi

Trong quá trình tính toán và thực hiện, chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, tôi rất mong được sự nhận xét và chỉ bảo của quý thầy cô để tôi có thể rút kinh nghiệm và chuẩn bị tốt hơn cho công việc sau này Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi: Đặng Thị Thu Hiền, xin cam đoan nội dung đồ án không sao chép nội dung cơ bản từ các đồ án khác Các số liệu trong đồ án được sự hướng dẫn và giám sát của Giảng viên hướng dẫn; các công thức tính toán được lấy từ các nguồn tham khảo

có tính tin cậy cao và được trích dẫn nguồn rõ ràng, minh bạch; các kết quả tính toán được tiến hành và ghi lại một cách trung thực, chính xác

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Sinh viên thực hiện

Đặng Thị Thu Hiền

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời cảm ơn i

Lời cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng vii

Danh sách các hình ix

Danh sách các ký hiệu x

Trang LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

1.1 Sự cần thiết phải đầu tư 2

1.2 Đặc điểm thiên nhiên 2

1.3 Nguồn nguyên liệu 3

1.4 Hệ thống giao thông vận tải 3

1.5 Nguồn cung cấp điện 3

1.6 Nguồn cung cấp nước 3

1.7 Hệ thống xử lý nước và thoát nước 3

1.8 Nguồn nhân lực 4

1.9 Thị trường tiêu thụ 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 5

2.1 Tổng quan về nguyên liệu 5

2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển của đại mạch 5

2.1.2 Phân loại đại mạch 5

2.1.3 Cấu trúc hạt đại mạch 6

2.1.4 Tính chất vật lý 6

2.1.5 Thành phần hóa học 7

2.1.6 Cơ sở lý thuyết các công đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất 10

2.1.7 Chất hỗ trợ kỹ thuật 18

2.2 Tổng quan về malt 19

2.2.1 Tính chất vật lý 20

2.2.2 Thành phần hóa học của malt 20

2.3 Tình hình sản xuất trong nước và trên thế giới 20

2.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ malt tại Việt Nam 21

2.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ malt trên thế giới 21

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 23

3.1 Quy trình công nghệ sản xuất malt đen đại mạch 23

3.2 Thuyết minh quy trình 23

3.2.1 Làm sạch và phân loại 24

3.2.2 Ngâm đại mạch 25

3.2.3 Ươm mầm 26

3.2.4 Sấy malt 27

3.2.5 Tách mầm, rễ malt 28

3.2.6 Bảo quản malt thành phẩm 28

CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 30

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong một năm 30

4.2 Các số liệu ban đầu 30

4.3 Cân bằng vật chất 31

4.3.1 Nguyên liệu ban đầu 31

4.3.2 Qúa trình phân loại và làm sạch 31

4.3.3 Qúa trình rửa, ngâm 32

4.3.4 Quá trình ươm mầm 33

4.3.5 Quá trình sấy 34

4.3.6 Quá trình tách mầm, rễ 34

4.3.7 Quá trình bảo quản 35

4.3.8.Tổng kết 35

CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 36

5.1 Silo chứa nguyên liệu 36

5.2 Công đoạn phân loại và làm sạch 36

5.2.1 Thiết bị phân loại và làm sạch 36

5.2.2 Bunke chứa nguyên liệu sau làm phân loại và làm sạch 37

5.3 Công đoạn rửa, ngâm đại mạch 37

5.3.1 Thiết bị rửa, ngâm đại mạch 37

5.3.2 Máy nén khí 38

5.3.3 Thiết bị làm mát nước 39

5.4 Công đoạn ươm mầm 39

5.4.1 Thiết bị ươm mầm 39

5.4.2 Máy đảo malt 41

5.4.3 Máy điều hòa không khí 41

5.5 Công đoạn sấy 41

5.6 Công đoạn tách mầm, rễ 42

5.6.1 Máy tách mầm rễ 42

5.6.2 Thùng chứa mầm rễ 42

5.7 Xilo chứa sản phẩm 42

5.8 Máy cân và đóng bao tự động 43

5.9 Chọn gàu tải 43

5.9.1 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên xilo chứa G1 43

5.9.2 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên thiết bị phân loại và làm sạch G2 44

5.9.3 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên bunke chứa G3 44

5.9.4 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên thiết bị ngâm G4 44

5.9.5 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu đến thiết bị sấy G5 44

5.9.6 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu đến thiết bị tách mầm rễ G6 44

5.9.7 Gàu tải vận chuyển mầm rễ lên thùng chứa mầm, rễ G7 44

5.9.8 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên silo chứa sản phẩm G8 45

5.9.9 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên máy cân và đóng bao G9 45

5.10 Tính và chọn vít tải 45

5.10.1 Vít tải phân phối vào silo chứa nguyên liệu V1a 45

5.10.2 Tính các vít tải và băng tải còn lại 46

5.11 Tính và chọn caloriphe 47

5.11.1 Chọn và tính toán các kích thước ống truyền nhiệt 47

5.11.2 Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình 48

5.11.3 Xác định hệ số truyền nhiệt 49

5.11.3.3 Hệ số truyền nhiệt 50

5.12 Tính và chọn Cyclone 51

5.13 Tính và chọn quạt 52

5.13.1 Các thông số trạng thái của không khí 52

5.13.2 Tính trở lực của hệ thống 53

5.13.3 Tính trở lực cục bộ 58

5.13.4 Trở lực do lớp hạt 60

5.13.5 Chọn quạt 62

CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT - HƠI - NHIÊN LIỆU - NƯỚC 65

6.1 Tính nhiệt 65

6.1.1 Các số liệu ban đầu 65

6.1.2 Tính toán cho quá trình sấy lý thuyết 65

6.1.3 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực 68

6.2 Tính hơi dùng cho sản xuất 71

6.3 Tính nhiên liệu 72

6.4 Tính nước 72

6.4.1 Tính nước dùng cho sản xuất 72

6.4.2 Tính nước dùng cho sinh hoạt 73

6.4.3 Tính nước dùng các mục đích khác 73

CHƯƠNG 7: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 75

7.1 Tính tổ chức 75

7.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 75

7.1.2 Tổ chức lao động của nhà máy 75

7.2 Tính xây dựng 77

7.2.1 Phân xưởng sản xuất chính 77

7.2.3 Các phân xưởng phụ trợ và khu vực phụ khác 79

7.2.4 Khu đất mở rộng 81

7.2.5 Tính hệ số xây dựng 82

CHƯƠNG 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 84

8.1 Kiểm tra và đánh giá chất lượng nguyên liệu 84

8.1.1 Yêu cầu về cảm quan, sinh lý 84

8.1.2 Yêu cầu về thành phần hóa học 85

8.1.3 Tổ chức thu nhận, xử lý và tồn trữ đại mạch 85

8.2 Kiểm tra sản xuất 85

8.2.1 Công đoạn làm sạch và phân loại đại mạch 85

8.2.2 Công đoạn rửa và ngâm đại mạch 85

8.2.3 Công đoạn ươm mầm đại mạch 86

8.2.4 Công đoạn sấy malt 86

8.3 Kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm malt đen 86

8.3.1 Chỉ số cảm quan 86

8.3.2 Chỉ số cơ học 86

8.3.3 Chỉ số hóa học 87

CHƯƠNG 9: VỆ SINH VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY 89

9.1 Vệ sinh nhà máy 89

9.1.1 Vệ sinh nhà xưởng và các công trình phụ 89

9.1.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 89

9.1.3 Vệ sinh cá nhân 89

9.1.4 Xử lý chất thải 89

9.2 An toàn lao động trong nhà máy 90

9.2.1 Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động 90

9.2.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 90

9.2.3 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động trong nhà máy 90

KẾT LUẬN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Thành phần hóa học hạt đại mạch ………7

Bảng 2.2 Các phương pháp ngâm hạt……… 12

Bảng 2.3 Các phương pháp ươm mầm……….14

Bảng 2.4 Một số phương pháp sấy nông sản dạng hạt………16

Bảng 2.5 Phân loại lò sấy theo nguyên tắc làm việc……… 17

Bảng 2.6 Phân loại lò sấy theo tư thế sấy………17

Bảng 2.7 Phân loại lò sấy theo cấu tạo………18

Bảng 2.8 Tổng kết thông số kỹ thuật các công đoạn chính………18

Bảng 2.9 Chỉ tiêu hóa học và hóa lý của nước dùng trong sản xuất……… 19

Bảng 2.10 Thành phần hóa học của malt……….…20

Bảng 2.11 Danh sách 10 quốc gia sản xuất lúa mạch nhiều nhất thế giới (2007)……… 22

Bảng 4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong một năm……….… 30

Bảng 4.2 Các giá trị hao phí và chênh lệch ẩm qua từng công đoạn……… 31

Bảng 4.3 Tổng kết cân bằng vật chất tính cho 1 giờ sản xuất……….…35

Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật của silo chứa nguyên liệu……….…… 36

Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật của sàng phân loại và làm sạch………….…….36

Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật của bunke chứa……… 37

Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật của thiết bị rửa, ngâm…… 38

Bảng 5.5 Thông số kỹ thuật của máy nén khí 38

Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật của máy nén khí……… 39

Bảng 5.7 Chiều dày lớp hạt trên các ngăn……… 39

Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật của thiết bị ươm mầm……… 40

Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật của máy đảo malt……… … 41

Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật của máy điều hòa không khí……….… 41

Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật của thiết bị sấy……… 41

Bảng 5.12 Thông số kỹ thuật của máy tách mầm, rễ……….…….….42

Bảng 5.13 Thông số kỹ thuật của thùng chứa mầm, rễ……….….….42

Bảng 5.14 Thông số kỹ thuật của silo chứa sản phẩm………… 42

Bảng 5.15 Thông số kỹ thuật của máy cân và đóng bao tự động……… ….43

Bảng 5.16 Một số loại gàu tải được sử dụng……….… 43

Bảng 5.17 Tổng kết tính và chọn gàu tải……… 45

Bảng 5.18 Tổng kết tính và chọn vít tải……… 46

Bảng 5.19 Các kích thước của cyclone……… 52

Bảng 5.20 Các thông số của quạt đẩy……… 63

Bảng 5.21 Tổng kết tính và chọn thiết bị………64

Bảng 6.1 Trạng thái không khí trước khi vào caloriphe……….66

Bảng 6.2 Trạng thái không khí sau khi ra khỏi caloriphe……… 67

Bảng 6.3 Trạng thái không khí sau khi ra khỏi máy sấy……….68

Bảng 6.4 Tổng kết cân bằng vật chất cho máy sấy……….…….68

Bảng 6.5 Các thông số của quá trình sấy thực……… 71

Bảng 7.1 Lao động gián tiếp của nhà máy……… ……76

Bảng 7.2 Lao động trực tiếp của nhà máy……… 76

Bảng 7.3 Diện tích các phòng ban của khu nhà hành chính……… 79

Bảng 7.4 Tổng kết tính xây dựng……… 82

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ quy hoạch khu công nghiệp VSIP……… 2

Hình 2.1 Cây đại mạch……… 5

Hình 2.2 Hạt đại mạch……… 5

Hình 2.3 Cấu tạo vỏ đại mạch……….6

Hình 2.4 Malt đen……… 20

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công sản xuất malt đen………23

Hình 3.2 Thiết bị làm sạch kết hợp phân loại bằng sàng……… 24

Hình 3.3 Thiết bị ngâm đại mạch……… 25

Hình 3.4 Cấu tạo thiết bị ươm mầm trong ngăn……… 26

Hình 3.5 Thiết bị sấy……….27

Hình 3.6 Máy tách mầm rễ………28

Hình 3.7 Silo bảo quản……… 29

Hình 5.1 Silo chứa nguyên liệu……….36

Hình 5.2 Thiết bị phân loại và làm sạch………36

Hình 5.3 Bunke chứa đại mạch…… 37

Hình 5.4 Thiết bị ngâm đại mạch……… 38

Hình 5.5 Máy nén khí………38

Hình 5.6 Máy làm lạnh nước……….39

Hình 5.7 Ươm mầm trong luống ươm có ngăn……… 40

Hình 5.8 Máy đảo malt kiểu vít xoắn………41

Hình 5.9 Máy điều hòa không khí……….41

Hình 5.10 Thiết bị sấy……… 41

Hình 5.11 Máy tách mầm, rễ……….42

Hình 5.12 Thùng chứa mầm, rễ……….42

Hình 5.13 Máy cân và đóng bao tự động……… 43

Hình 5.14 Hệ thống gàu tải……… 47

Hình 5.15 Hệ thống vít tải……….47

Hình 5.16 Một loại caloriphe khí hơi……… 50

Hình 5.17 Kích thước cơ bản của cyclone……….…… 52

Hình 5.18 Khuỷu ống………60

Hình 5.19 Quạt đẩy……… …63

Hình 6.1 Nồi hơi Đông Dương……….72

Hình 7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy……… 75

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là một trong những đồ uống lâu đời nhất thế giới, lịch sử bia có niên đại đến

6000 năm trước Công Nguyên Với bản chất là thức uống lên men từ nguyên liệu giàu đường, bia được biết đến với những công dụng tuyệt vời như giảm nguy cơ ung thư hay mắc các bệnh về tim mạch, tiểu đường, nguy cơ đột quỵ, ngăn ngừa sỏi thận, làm đẹp da, giảm cholesterol trong máu, điều hòa huyết áp…

Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đời sống vật chất và tinh thần của con người cũng không ngừng được nâng cao Do đó, nhu cầu về

ăn uống, nhất là nhu cầu tiêu thụ bia – loại thức uống phổ biến, thường xuyên xuất hiện trong các bữa tiệc, hội họp hay thậm chí bữa cơm thường ngày của người Việt cũng tăng cao rõ rệt Để bắt kịp xu hướng phát triển này, đòi hỏi ngành Công nghiệp Nước giải khát nói chung và ngành Bia Rượu nói riêng, phải kịp thời nắm bắt thời cơ, định hướng đầu tư và mở rộng quy mô sản xuất, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường trong nước cũng như khu vực và thế giới Tuy nhiên, khó khăn trước mắt cũng vô cùng lớn, một trong số đó chính là vấn đề về nguyên liệu, khi mà malt – nguyên liệu chính quyết định chất lượng bia – Việt Nam phải nhập khẩu hoàn toàn từ nước ngoài

Theo thống kê, mỗi năm ngành Bia phải nhập khoảng 120000 ÷ 130000 tấn malt với giá 400 USD/tấn, một con số không hề nhỏ Từ đó, nhu cầu cấp thiết đặt ra là phải nhanh chóng xây dựng nhà máy sản xuất malt, nhằm tiết kiệm thời gian và chi phí vận chuyển, giảm giá thành thu mua nguyên liệu, nâng cao chất lượng thành phẩm, đa dạng hóa các dòng sản phẩm bia vàng cũng như bia đen, cho bia có chất lượng tốt nhất đến tay người tiêu dùng, góp phần phát triển ngành Công nghiệp Bia Rượu và Nước giải khát ở nước ta

Đây cũng chính là lý do mà tôi chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch với năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm”

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết phải đầu tư

Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế đất nước, ngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp bia nói riêng, đóng một vai trò hết sức to lớn

Do đó, việc tạo những điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất là vô cùng quan trọng Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất của ngành bia chính là vấn đề nguyên liệu, phải nhập khẩu malt hoàn toàn từ nước ngoài, làm gia tăng các chi phí bảo quản và vận chuyển, dẫn đến năng suất sản xuất thấp và giá thành sản phẩm khá cao Vấn đề cấp thiết đặt ra là phải nhanh chóng ổn định nguồn cung nguyên liệu bằng cách đầu tư xây dựng và phát triển các nhà máy sản xuất malt, cung cấp trực tiếp cho thị trường bia trong nước

Qua nghiên cứu và khảo sát địa hình, vị trí địa lý cũng như những thuận lợi về

cơ sở hạ tầng, giao thông, hoạt động xuất nhập khẩu, tôi chọn vị trí mặt bằng xây dựng nhà máy tại Khu phức hợp Công nghiệp – Đô thị và Dịch vụ VSIP Quảng Ngãi, nằm trên địa bàn hai xã Tịnh Thọ và Tịnh Phong, huyện Sơn Tịnh, thuộc khu kinh tế Dung

Quất

1.2 Đặc điểm thiên nhiên

Khu phức hợp Công nghiệp – Đô thị và Dịch vụ VSIP Quảng Ngãi có mặt bằng

đã được quy hoạch và giải phóng lên đến 1200 ha đất công nghiệp, có các công trình

hạ tầng kinh tế thiết yếu, vị trí địa lý thuận lợi trong việc kết nối với các địa phương khác của Việt Nam và các khu vực khác trên thế giới, không gian sống hài hòa, nguồn nhân lực dồi dào Hướng gió chủ đạo ở Quảng Ngãi là Đông Nam

Hình 1.1 Bản đồ quy hoạch khu công nghiệp VSIP

1.3 Nguồn nguyên liệu

Hiện nay, nguyên liệu chính trong sản xuất bia, trong đó có malt đại mạch, nước ta phải nhập khẩu hoàn toàn từ nước ngoài do sản phẩm trong nước không đáp ứng được Thị trường phong phú về nguồn nguyên liệu bia chính là ở Pháp, Úc, Đức,

Bỉ và Tiệp Khắc

1.4 Hệ thống giao thông vận tải

Khu phức hợp Công nghiệp – Đô thị và Dịch vụ VSIP Quảng Ngãi tiếp giáp đường quốc lộ 1A, cách thành phố Quảng Ngãi khoảng 11 km, cách đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi khoảng 3 km, cách cảng nước sâu Dung Quất khoảng 22 km, cách sân bay Chu Lai khoảng 30 km, rất thuận lợi cho việc nhập khẩu, vận chuyển nguyên liệu cũng như xuất hàng và phân phối sản phẩm ra thị trường

1.5 Nguồn cung cấp điện

Sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia, hiệu điện thế 220V/380V Để đảm bảo việc sản xuất của nhà máy được liên tục, nhà máy còn lắp thêm máy phát điện dự phòng để tránh trường hợp mất điện đột ngột gây gián đoạn sản xuất

Hệ thống dây truyền tải điện và hệ thống cáp thông tin liên lạc tại VSIP được lắp đặt ngầm đến từng lô đất, giúp giữ cảnh quan gọn gàng, tăng cường an toàn về điện cũng như tạo thuận lợi tối đa cho đầu tư xây dựng nhà máy

1.6 Nguồn cung cấp nước

Nước sử dụng trong nhà máy chủ yếu dùng cho công đoạn rửa, ngâm đại mạch, nước để làm mát thiết bị, nước cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh và làm sạch dụng cụ - thiết bị, nước sinh hoạt cho công nhân viên Do đó nguồn cung cấp nước phải đảm bảo

cả về chất lượng và công suất

Nhà máy sử dụng nguồn nước từ hệ thống cấp nước của thành phố Ngoài ra, để chủ động về nguồn nước nhằm sử dụng khi cần thiết hoặc khi bị mất nước, trong nhà máy còn khoan thêm một số giếng bơm bổ sung

1.7 Hệ thống xử lý nước và thoát nước

Nguồn nước thải của nhà máy chủ yếu là nước thải từ quá trình rửa, ngâm, nước thải vệ sinh thiết bị và nước thải sinh hoạt Do đó, việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải riêng trong nhà máy là cần thiết Bên cạnh đó, nhà máy xử lý nước thải của VSIP Quảng Ngãi giai đoạn 1 có công suất 6000 m3/ngày đêm đã được hoàn thành vào năm

2014, góp phần xử lý nước thải chung của toàn bộ khu công nghiệp

1.8 Nguồn nhân lực

Đội ngũ kỹ sư, cán bộ, nhân viên của nhà máy được tuyển dụng, đào tạo từ các trường đại học, cao đẳng trên cả nước Đội ngũ công nhân của nhà máy chủ yếu là lao động phổ thông trong tỉnh và các tỉnh lân cận như Huế, Quảng Nam, Phú Yên, Bình Định, Khánh Hòa…

1.9 Thị trường tiêu thụ

Quảng Ngãi nằm ở vị trí trung tâm của các tỉnh Bắc Trung Bộ và Trung Trung

Bộ, có vị trí địa lý và hệ thống giao thông thuận lợi Bên cạnh đó là nhu cầu ngày càng gia tăng của người tiêu dùng về các sản phẩm bia, dẫn đến sự đầu tư và phát triển của các nhà máy bia trong khu vực và trong cả nước Thị trường tiêu thụ sản phẩm của nhà máy có thể kể đến như nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi, nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên, nhà máy bia Sài Gòn – Khánh Hòa, nhà máy bia Huế

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1 Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển của đại mạch

Đại mạch được xem là loại cây lương thực

được trồng đầu tiên trên thế giới Theo tác giả

Ramage (1987) thì giống đại mạch cổ đã được sử

dụng ở Thổ Nhĩ Kỳ cổ đại cách đây 3500 ÷ 4000

năm Có các bằng chứng chứng minh rằng người

Thổ Nhĩ Kỳ cổ đại đã thuần hóa đại mạch từ giống

đại mạch cổ Hordeum vulgare sp.Spontaneum Các

dấu tích còn sót lại về việc trống trọt đại mạch tại

Đông Bắc Ấn Độ, Marocco, Cận Đông khoảng

9000 ÷ 10000 năm trước Sau đó, đại mạch lan truyền dần đến Châu Âu, Tây Á và thung lũng Nile Đại mạch thích hợp với vùng khí hậu lạnh, không ưa ẩm và khô nên được trồng nhiều ở các vùng ôn đới Đại mạch ngày càng phát triển và là cây lương thực được trồng nhiều thứ tư trên thế giới sau lúa mì, lúa gạo và ngô Đại mạch được trồng chủ yếu ở Châu Âu, Mỹ và Canada [11]

Đại mạch, tên khoa học Hordeum vulgare, là một loài thực vật thân cỏ một năm thuộc họ lúa mạch (barley) Chúng cung cấp loại ngũ cốc quan trọng (major cereal grain) cho trữ lượng lương thực trên thế giới Theo thống kê về thu hoạch ngũ cốc trên

thế giới năm 2007, đại mạch đứng thứ tư theo lượng sản xuất (136 triệu tấn) và diện tích canh tác (566000 km²) Đại mạch có nhiều chủng loại khác nhau, thường được

dùng làm thức ăn gia súc được gọi là Feed Barley Một số loại đại mạch có chất lượng

dinh dưỡng cao có thể dùng làm thực phẩm cho người và gia súc hoặc để lên men sản

xuất rượu bia được gọi là Malt Barley [11]

2.1.2 Phân loại đại mạch

Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại

mạch mà chia đại mạch thành hai loại: hai hàng và

sáu hàng Đại mạch hai hàng: chỉ có một hạt phát

triển ở mỗi đốt vì các hoa nhỏ mọc bên cạnh

không sinh sản, từ trên nhìn xuống chỉ có một hạt

có thể được nhìn thấy ở bên phải và bên trái Đại

mạch sáu hàng: có ba hoa nhỏ có thể thụ tinh

Hình 2.1 Cây đại mạch

Hình 2.2 Hạt đại mạch

được ở mỗi đốt trên cuống Mỗi hoa sau khi thụ phấn, phát triển thành hạt hoặc bông đại mạch [3]

Đại mạch dùng trong sản xuất malt là đại mạch hai hàng, vì có lớp vỏ trấu mỏng và mềm, còn đại mạch đa hàng có lớp vỏ trấu dày và thô Vỏ trấu là cấu tử chiếm nhiều nhất trọng lượng của vỏ Ở đại mạch hai hàng có chất lượng cao, lượng

vỏ trấu chiếm khoảng 7 ÷ 8% trọng lượng chất khô, còn ở đại mạch đa hàng chiếm 10

÷ 11% Lớp vỏ trấu mỏng và mềm sẽ vừa cho lượng tinh bột lớn, vừa là lớp màng lọc

lý tưởng cho quá trình lọc bia [4]

2.1.3 Cấu trúc hạt đại mạch

Hạt đại mạch bao gồm ba bộ phận

chính là vỏ, nội nhũ và phôi:

+ Vỏ hạt: từ ngoài vào trong chia làm ba

lớp là vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron Phần này

thường chiếm từ 8 ÷ 15% trọng lượng hạt

+ Phôi: là cơ quan sống, hô hấp của hạt

Phôi thường chiếm từ 2,5 ÷ 5% trọng lượng hạt

Trong phối có từ 37 ÷ 50% chất khô là thành

phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5 ÷ 6% đường

- Mùi: mùi sạch, tươi, giống mùi rơm

- Màu sắc và độ sáng: màu vàng nhạt giống màu rơm, màu sáng đồng nhất Hạt màu hơi xanh chứng tỏ thu hoạch sớm Đại mạch chịu thời tiết mưa có màu xám đục Đầu hạt có màu nâu có thể do đặc tính của loại đại mạch, nhưng phần lớn là do thu hoạch trong mùa mưa ẩm và dẫn đến hạt kém nhạy với nước

- Tính chất của vỏ: hạt có vỏ nhăn đều là đại mạch tốt, giàu chất chiết Hạt chưa

đủ độ chín thường có vỏ nhày và nhẵn Vỏ dày chưa nhiều polyphenol và hợp chất đắng hơn

- Tính háo nước của hạt đại mạch khô: hạt khô thường có tính háo nước lớn Khi đặt hạt khô vào môi trường có độ ẩm cao, hạt sẽ hút nước và tạo nên một khối lượng nước phụ của hạt, lượng nước này gọi là ẩm tự do Khả năng hút nước của hạt phụ thuộc vào độ ẩm bảo quản của hạt và độ ẩm môi trường

Hình 2.3 Cấu tạo vỏ đại mạch

1 vỏ trấu

2 vỏ quả và vỏ hạt

3 lớp alơron

4 nội nhũ

- Sự nghỉ của hạt: là hiện tượng mà các hạt được đặt trong những điều kiện về

độ ẩm, nhiệt độ và thông khí thích hợp những không diễn ra bất cứ sự sinh trưởng, phát triển nào Đó cũng là lý do không nên sản xuất malt từ đại mạch vừa thu hoạch xong Hiện tượng này được đánh giá như là hệ thống tự bảo vệ của hạt đại mạch để hạt không nảy mầm ngay lập tức sau khi gặt [3]

- Tính dẫn nhiệt của hạt: hệ số truyền nhiệt của hạt đại mạch là 0,95 Kcal/mh°C

ở độ ẩm bảo quản (< 12% W) Tính dẫn nhiệt không đáp ứng được tính sinh nhiệt khi hạt hô hấp, do vậy dẫn đến quá trình tự đốt của hạt

2.1.5 Thành phần hóa học

Bảng 2.1 Thành phần hóa học hạt đại mạch [12]

Thành phần Hàm lượng (%)

Nước 10,51 ÷ 12,33 Chất khô 87,67 ÷ 89,49 Tro tổng 1,82 ÷ 2,28 Protein thô 11,69 ÷ 12,33 Lipid thô 0,91 ÷ 1,77

Xơ thô 5,49 ÷ 6,75 Tinh bột 66,05 ÷ 68,07

2.1.5.1 Nước

Thủy phần của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản hạt Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt Hai quá trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô Hàm ẩm cao quá mức cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, nhất là các loại vi khuẩn hoại sinh, gây thối rữa cho hạt [4]

2.1.5.2 Các hợp chất carbohydrat

a Tinh bột

Đối với công nghệ sản xuất malt và bia, tinh bột có hai chức năng: là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi và là nguồn cung cấp chất hòa tan cho dịch đường trước lúc lên men Tinh bột phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít ở phôi Chúng tồn tại dưới dạng những khối lập thể, có kích thước khá bé, thường gọi là hạt tinh bột Thành

phần hạt tinh bột gồm hai chất sau:

Amylose: chiếm 17 ÷ 24%, dễ tan trong nước nóng để tạo thành dung dịch không bền vững với độ nhớt khá thấp Dưới sự xúc tác của enzyme amylase, mạch amylose sẽ phân cắt thành các đường đơn giản maltose và glucose

Amylopectin: chiếm 76 ÷ 83%, không tan trong nước nóng mà chỉ tạo thành hồ

Với dung dịch iod, amylopectin chuyển thành màu tím

Trong môi trường giàu nước, tinh bột bị thủy phân bởi enzyme amylase để tạo

thành dextrin, đường kép maltose, một lượng ít glucose và một số oligosaccharide Các oligosaccharide này cùng với một ít dextrin bậc thấp hòa tan bền vững vào nước

để trở thành chất hòa tan của dịch đường trước lúc lên men [4]

b Cellulose

Cellulose của hạt đại mạch được phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm khoảng 20% chất khô của vỏ Phân tử cellulose bao gồm khoảng 2000 ÷ 10000 gốc đường glucose, sắp xếp thành mạch dài, xoắn lại thành từng chùm Do cấu trúc đặc biệt như vậy nên cellulose rất dai và rất khó bị phân cắt trong môi trường bình thường

Cellulose không tan trong nước, hầu như không thay đổi về thành phần và cấu trúc trong suốt tiến trình công nghệ sản xuất malt Cellulose đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng [4]

c Hemicellulose

Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, là một phức hệ bao gồm pentosan,

hexosan và acid uronic Dưới tác dụng của nhóm enzyme sitase, hemicellulose bị thủy

phân thành hexose và pentose Tất cả những đường đơn này hòa tan bền vững vào dịch đường và tạo thành chất chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm

men Quá trình phá vỡ thành tế bào của nhóm enzyme sitase gọi là sitolise Quá trình

này đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn ươm mầm vì là bước đột phá để các enzyme khác xâm nhập bên trong tế bào [4]

d Các hợp chất pectin và các chất dạng keo

Khi hoà tan các hợp chất dạng keo vào nước nóng sẽ tạo thành dung dịch có độ nhớt rất cao, khi bị thủy phân sẽ cho sản phẩm là các đường đơn galactose và xylose Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tạo ra màng trung gian Trong các hợp chất pectin, protopectin là cấu tử chiếm nhiều khối lượng nhất

e Đường

Cấu tử chiếm nhiều nhất trong nhóm này là saccharose, đạt tới 1,8% chất khô

của hạt, được phân bố rất nhiều ở phôi, chiếm đến 5,5% trọng lượng của bộ phận này

Các loại đường đơn trong đại mạch không nhiều nhưng có vai trò rất quan trọng đối

với sự phát triển của phôi, đặc biệt là ở giai đoạn đầu của quá trình ươm mầm [4]

2.5.1.3 Các hợp chất chưa nitơ

a Protein

Protein là chỉ số quan trọng thứ hai (sau tinh bột) để đánh giá xem lô hạt đó có

đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt hay không Hàm lượng protein tốt nhất cho mục đích sản xuất malt là 8 ÷ 10% Khu vực phân bố của protein ở trong hạt là lớp alơron và phôi, một phần rất nhỏ ở lớp tế bào bao quanh nội nhũ Sự thủy phân protein là một

trong những quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất malt và bia, mà sản phẩm quan trọng nhất chính là melanoid – một hỗn hợp màu vàng óng, có vị ngọt và thơm dịu, là nhân tố quyết định hương và vị của bia đen [4]

b Các hợp chất chứa nitơ phi protein

Các đại diện tiêu biểu của nhóm hợp chất này là: albumose, peptone, peptide, polypeptide và acid amin Albumose và peptone tạo và giữ bọt, tăng thêm vị đậm đà của bia nhưng nếu hàm lượng cao sẽ gây đục Peptide để hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng

Acid amin chỉ chiếm 0,1% so với lượng chất khô của hạt, là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, là tác nhân chính tạo melanoid, tạo bọt và là thành phần dinh dưỡng của bia [4]

2.1.5.4 Các hợp chất không chứa nitơ

Trong nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ, khi được chiết ly bằng nước thì chúng hòa tan thành dung dịch Các đại diện tiêu biểu là: polyphenol, chất đắng, fitin, acid hữu cơ, vitamin và chất khoáng [4]

2.1.5.5 Lipid

Hàm lượng lipid trong đại mạch tập trung chủ yếu ở phôi và lớp alơron Ở giai đoạn ươm mầm, một phần chất béo bị thủy phân bởi enzyme lipase Một số sản phẩm thủy phân được chuyển đến phôi để nuôi cây con, số còn lại hoặc tồn tại trong dịch đường, hoặc bị thải ra ngoài theo bã malt Chất béo tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của sản phẩm [4]

Trong hạt đại mạch, chứa một lượng enzyme rất phong phú, được chia thành 2 nhóm chính: decmolase và hydrolase

Decmolase (nhóm enzyme oxy hóa – khử): tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của tế bào, có vai trò quyết định trong việc hoạt hóa và phát triển của phôi ở giai đoạn ươm mầm

Hydrolase (nhóm enzyme thủy phân): phụ thuộc vào cơ chất bị thủy phân, chia thành các nhóm enzyme carbohydrase, protease, esterase [4]

2.1.6 Cơ sở lý thuyết các công đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất

ẩm, nhiệt độ thuận lợi, các hệ enzyme sẵn có trong hạt từ trạng thái tĩnh sẽ chuyển sang trạng thái hoạt động, tham gia các quá trình phá vỡ các hợp chất hữu cơ dự trữ ở dạng đại phân tử (polyme) như tinh bột, pentosan, protein…tạo ra những chất dinh dưỡng hòa tan, để nuôi mầm phát triển Trong đại mạch khô, hàm lượng ẩm chỉ khoảng 11 ÷ 13% Sau khi nước xâm nhập vào bên trong hạt bằng con đường thẩm thấu thì thể tích hạt tăng lên 1,45 lần so với hạt trước khi ngâm

Kết thúc quá trình ngâm, hạt hấp thu thêm một lượng nước lớn, nên hàm lượng nước trong hạt tăng mạnh từ 13% lên 47% [4]

♦ Quá trình hô hấp:

Biến đổi quan trọng thứ hai là quá trình hô hấp giúp giải phóng ra năng lượng cần thiết cho sự phát triển của mầm Quá trình hô hấp của hạt cũng chính là sự oxy hóa các chất hữu cơ trong phôi dưới tác dụng của hệ enzyme oxy hóa – khử, bao gồm hô hấp hiếu khí và hô hấp yếm khí Hô hấp hiếu khí xảy ra khi hạt được cung cấp đầy đủ

O2 và sản phẩm tạo thành là khí CO2, nước và giải phóng năng lượng Hô hấp yếm khí xảy ra khi lượng O2 cung cấp cho hạt không đầy đủ, sản phẩm tạo thành sẽ là khí CO2, rượu etylic và giải phóng năng lượng Rượu etylic chính là tác nhân gây ức chế hoạt động sống của mầm, vì vậy sự phát triển mầm chỉ diễn ra bình thường khi và chỉ khi

hô hấp của hạt là hô hấp hiếu khí Do đó, ở giai đoạn ngâm, chế độ thông gió là yếu tố quyết định tiến trình phát triển của mầm [4]

♦ Sự phân giải các hợp chất hòa tan:

Một phần chất tan tiêu hao cho sự hô hấp, một phần khác hòa tan vào nước, cả hai phần này tạo thành hao phí chất khô của đại mạch trong quá trình ngâm, chiếm khoảng 1% Phần hao phí do hạt lép và hạt gãy, vỡ, dập chiếm khoảng 0,1 ÷ 1% tính theo chất khô [4]

b Cách xác định lượng nước tiêu hao

Lượng nước tiêu hao phụ thuộc vào phương pháp rửa và ngâm hạt Nếu phương

pháp ngâm là gián đoạn thì lượng nước tiêu tốn chỉ phụ thuộc vào số lần thay nước Giả sử ngâm 10000 kg đại mạch khô thì thể tích hữu dụng của thùng sẽ là:

V = 1, 45 10000

650



= 22,3 (m3)

Với 650 là khối lượng riêng của hạt đại mạch, (kg/m 3 )

Tỷ trọng tương đối của đại mạch là 1,35 (nghĩa là 1 dm3 hạt với điều kiện hạt xếp chặt một cách tuyệt đối, không có độ trống, thì có trọng lượng là 1,35 kg), thì

10000 kg đại mạch sẽ chiếm thể tích 7,4 m3 chặt tuyệt đối Lúc đó, lượng nước ngâm ban đầu chỉ cần: 22,3 – 7,4 = 14,9 (m3)

Khi quá trình ngâm kết thúc, hạt trương nở 1,45 lần, có nghĩa là khi đó lượng nước chiếm: 22,3 – 0,74×1,45 = 11,6 (m3)

Chọn số lần thay nước là 3 lần Giả thiết rằng thể tích của hạt tăng một cách đều đặn ở các lần thay nước thì số nước cần dùng cho mỗi lần thay sẽ giảm theo cấp số cộng

Khi đó, tổng lượng nước cần thiết cho cả quá trình ngâm sẽ được tính theo công thức: Q = (a c) n (14,9 11,6) 3

= 39,75 (m3)

Ngoài lượng nước này, cần phải cộng thêm lượng nước rửa hạt

Để rửa 10000 kg đại mạch cần khoảng 20 m3 nước [4]

c Cách xác định lượng không khí cung cấp cho quá trình ngâm

Người ta quy ước cường độ hô hấp của hạt là lượng O2 tiêu tốn hay lượng CO2thoát ra của một đơn vị trọng lượng chất khô của hạt (1 kg, 1 tấn,…) trong một thời gian xác định (1 phút, 1 giờ, 2 giờ,…) Bằng thực nghiệm đã xác định được rằng trong khối hạt ngâm cường độ hô hấp của phôi tính theo 1 gam chất khô của nó là 12 ÷ 14

mg CO2 thải ra trong 1 giờ ở nhiệt độ 20°C Nếu nhiệt độ ngâm là 10°C thì cường độ

hô hấp chỉ khoảng 8 mg/h

Từ số liệu trên có thể thấy lượng CO2 thải ra trong suốt thời gian ngâm 60 h của

1 tấn đại mạch là khoảng 21 kg Lượng CO2 này tương đương với khi hô hấp hoàn toàn 14,3 kg glucose và cần đến 15,3 kg O2 hoặc 75 kg không khí, với điều kiện lượng không khí đó được sử dụng toàn bộ cho hô hấp Trên thực tế, hệ số hữu ích của không khí cho mục đích này chỉ đạt 0,4 Vì vậy muốn biết lượng không khí thực tế phải sử dụng ta lấy 75 : 0,4 = 180 m3 hay 3 m3/h Con số này đúng cho trường hợp những lô hạt có tỷ lệ phôi chiếm 2,5% so với trọng lượng hạt, còn đối với những lô hạt có tỷ lệ phôi cao hơn, ví dụ 5% thì lượng không khí lớn hơn 2 lần, nghĩa là 6 m3/h [4]

Đơn giản, dễ thực hiện

Không rửa sạch được hạt đại mạch, oxy cung cấp không đồng đều, không giải thoát tốt khí cacbonic và không đảm bảo vệ sinh, vi sinh vật dễ dàng thâm nhập và gây hỏng hạt [3]

trong không khí sau đó lại ngâm hạt trong nước, và làm đi làm lại tới khi hạt hút đủ lượng nước cần thiết cho quá trình nảy mầm Khi hạt ngâm nước, yêu cầu bề mặt hạt trong thùng ngâm phải thẳng và nước ngập hạt ít nhất 0,2

m Thời gian ngâm một

mẻ phụ thuộc vào nhiệt độ nước và chất lượng của đại mạch Mức độ ngâm có thể đạt được sau 48 ÷ 72 h [1], [3]

Có thể loại bỏ hầu như tất cả hạt lép và tạp chất nhẹ, có thể tháo nước bẩn và tuần hoàn lại nước sạch dễ dàng

Thời gian ngâm kéo dài dễ tạo điều kiện cho vi sinh vật xâm nhập nếu không kiểm soát chặt chẽ quá trình ngâm [3]

ra Van đáy của thùng ngâm cứ để ở trạng thái

mở và bắt đầu phun nước sạch vào khối hạt trên nguyên tắc phản lực Nước

Khởi động nhanh và tiết

kiệm nước

Không đồng đều, mầm được kích thích bởi không khí

sẽ hấp thụ nước nhiều hơn là nội nhũ

do đó dẫn đến sự không đồng nhất trong nảy mầm và

nhuyễn hạt [3]

phun liên tục từ phía trên miệng thùng ngâm, nước

ra liên tục ở van đáy

nhiều không khí

Gần như có thể

ức chế được hoàn toàn sự hình thành rễ

Đại mạch càng cứng, thì ngâm trong nước nóng càng làm

hạt nhuyễn

Có thể làm hỏng mầm (nhiệt độ chết của mầm là 55°C trong môi trường ẩm) và nó còn làm tăng độ không đồng nhất cũng như sự quá nhuyễn của hạt Các nguy cơ này có thể sẽ là lớn nếu không tuân theo một cách cẩn thận thời gian và nhiệt độ

ngâm [3]

Kết luận: Phương pháp ngâm hoán vị nước – không khí có nhiều ưu điểm như

dễ thực hiện, có thể loại bỏ hầu hết hạt lép và tạp chất, việc tuần hoàn và thay nước dễ dàng giúp dễ kiểm soát các điều kiện để tránh cho vi sinh vật phát triển, phù hợp với

dây chuyền sản xuất Do đó lựa chọn phương pháp ngâm này

e Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm

Nhiệt độ của nước ngâm: là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt (còn gọi là tốc độ ngâm) Trong một thời gian nhất định, nếu nhiệt độ của nước ngâm tăng thì tốc độ hút nước của hạt tăng Nhiệt độ ngâm hạt thích hợp nhất là

10 ÷ 12°C Ở nhiệt độ thấp hơn 10°C, sự phát triển của phôi sẽ bị ức chế, còn nếu nhiệt độ cao hơn 15°C sẽ taọ điều kiện phát triển cho vi khuẩn hoại sinh

Độ lớn của hạt: hạt to hút nước chậm hơn hạt nhỏ Ở cùng một điều kiện như nhau, hạt có kích thước bề dày lớn hơn 2,8 mm hút nước đến độ ẩm cần thiết 47% cần một thời gian dài hơn so với hạt có bề dày 2,5 ÷ 2,8 mm là 15 h, còn so với hạt có bề dày 2,2 ÷ 2,5 mm thì chậm hơn 25 ÷ 30 h

Hàm lượng protein của hạt: hạt càng chứa nhiều protein thì tốc độ hút nước càng chậm, do protein khó trương nở và khả năng hút nước cũng kém

Ngoài ra, điều kiện khí hậu của vùng gieo trồng đại mạch cũng ảnh hưởng đến khả năng hút nước của hạt, và đến chừng mực nào đó chi phối tiến trình các quá trình trong

giai đoạn ngâm [4]

2.1.6.2 Ươm mầm

a Các biến đổi xảy ra trong quá trình ươm mầm

Trong quá trình ươm mầm, ở trong hạt đại mạch xảy ra hai quá trình song song với nhau: Thứ nhất là quá trình phân giải chất hữu cơ thấp phân tử để tạo ra năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào đồng thời sinh tổng hợp tế bào cây non, quá trình này xảy ra ở phôi Thứ hai là quá trình phân cắt các hợp chất cao phân tử như hemicellulose, protein, tinh bột,…thành các hợp chất thấp phân tử dễ hòa tan, xảy ra ở những khu vực còn lại của hạt

Lượng tinh bột của hạt bị tiêu hao cho hô hấp và tổng hợp tế bào cây con là khoảng 4,5 ÷ 5% Hàm lượng đường hòa tan trong đại mạch chiếm khoảng 2,3 ÷ 2,5%

so với chất khô, còn trong malt tươi nhiều gấp 3,5 lần chừng đó [4]

Hao phí chất khô trong quá trình ươm mầm khoảng 10 ÷ 12% (tính theo chất khô) Trong đó, khoảng 6 ÷ 7% dành cho hô hấp và 4 ÷ 5% cho rễ mầm Đối với malt

đen, hao phí cao hơn: 12 ÷ 14% [4]

Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, dễ vệ sinh, chi phí đầu tư thấp, cho malt có chất lượng cao

Ít hiệu quả vào mùa nóng, thủ công, khó

cơ giới hóa nên dần được thay thế bằng phương pháp ươm mầm có thông khí

Ươm mầm có

thông khí

Đại mạch được rải thành một lớp dày rồi thổi vào luồng không khí sạch và

ẩm để điều chỉnh nhiệt

độ, thải khí CO2 và cung cấp không khí cho sự hô hấp của hạt Việc đảo trộn malt thực hiện nhờ một máy hình xoắn ốc

Có hai hệ thống chính để sản xuất malt có thông khí: ươm mầm trong catset (ngăn) và ươm mầm trong tang quay

Có thể điều chỉnh các thông

số của quá trình ươm, đảm bảo việc cung cấp oxy và thải khí

CO2 trong khi hạt hô hấp Cho năng suất cao, chất lượng malt tốt

Ở ươm mầm trong tang quay, không khí sau khi thổi qua lớp malt được thoát

tự do ra ngoài gây ô nhiễm môi trường, việc điều chỉnh các thông số của malt khó khăn hơn do có

sự liên thông của khối hạt với bên ngoài

Kết luận: Phương pháp ươm mầm thông gió cục bộ trong ngăn có nhiều ưu

điểm như: không khí nhiễm bẩn sau khi thổi qua lớp malt được thải ra ngoài hoặc hồi lưu để xử lý tránh gây ô nhiễm môi trường, các thông số cũng được kiểm soát một cách dễ dàng do mỗi catset đều có một camera xử lý riêng, cho chất lượng malt tốt, năng suất cao Do đó lựa chọn phương pháp ươm mầm trong ngăn có thông gió cục

bộ

c Kỹ thuật ươm mầm malt đen

Đối với malt đen, trong thời gian ươm mầm phải tạo được điều kiện sao cho tích lũy nhiều acid amin và đường Đại mạch sau khi ngâm phải đạt được độ ẩm 47% (để tăng cường hoạt độ của nhóm enzyme protease) Nhiệt độ nảy mầm trong những ngày đầu khống chế ở 15 ÷ 18°C còn ở giai đoạn sau có thể tăng lên đến 22°C Sau một thời gian ươm, nếu thấy rễ phát triển tốt thì phải có biện pháp tích lũy CO2 trong sàn ươm nhằm hạn chế hao tổn chất khô (nồng độ CO2 cao trong giai đoạn cuối của quá trình không ảnh hưởng đến hoạt độ của hệ enzyme thủy phân) Thời gian ươm mầm là 7 ÷ 9 ngày đêm [3]

Điều kiện đủ để tạo ra nhiều melanoid là malt tươi phải được sấy ở nhiệt độ cao

và thời gian dài (malt đen: nhiệt độ sấy là 105°C, thời gian sấy: 48 h; malt vàng: sấy ở 75°C trong 24 h) Sấy ở nhiệt độ cao hơn, thời gian kéo dài hơn thì hoạt lực enzyme sẽ hao tổn nhiều hơn, đến lúc đường hóa sẽ khó khăn hơn Vì vậy, để đảm bảo hiệu suất thu hồi sản phẩm cao, trong malt đen phải chứa lượng chất chiết nhiều hơn hẳn so với malt vàng Điều này giải thích tại sao malt đen phải ươm mầm ở nhiệt độ cao và thời gian kéo dài hơn so với malt vàng Đối với malt đen, quá trình ươm mầm có thể kết thúc khi chiều dài của rễ dài gấp 2 lần, còn lá mầm bằng ¾ ÷ 1 lần chiều dài hạt [4]

Đối với phương pháp ươm mầm có thông gió trong catset, không khí thổi vào thiết bị ươm mầm có thể đi từ dưới lên hoặc từ trên xuống Nếu không khí được thổi theo phương pháp nén, áp suất chênh lệch phía trên bề mặt và lớp dưới của khối malt khoảng 150 N/m2 với chiều cao khối malt 0,6 m Nếu dùng giải pháp hút, áp suất chênh lệch là 400 N/m2 [4]

d Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ươm mầm

Nhiệt độ: Là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất vì cường độ hô hấp và sự biến đổi của hạt đều phụ thuộc vào nhiệt độ Khi ươm mầm ở nhiệt độ thấp (12 ÷ 16°C), sự phát triển của mầm và rễ lúc đầu xảy ra yếu nhưng về sau phát triển đều hơn, sự tạo thành

và tác dụng của enzyme tiến triển chậm Còn khi ươm mầm ở nhiệt độ cao thì mầm rễ phát triển nhanh và chất khô tiêu tốn nhiều Do đó, tùy từng loại hạt mà chọn nhiệt độ ươm cho thích hợp Đối với đại mạch thường ươm ở nhiệt độ 13 ÷ 17°C, nhưng nếu hàm lượng protein trong hạt cao thì phải ươm ở nhiệt độ lớn hơn (20 ÷ 23°C)

Thời gian: Các loại hạt khác nhau thì thời gian ươm mầm khác nhau, và nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ ươm mầm Thời gian ươm mầm của malt đen khoảng 7 ÷ 9 ngày đêm

Độ ẩm: Độ ẩm cần thiết cho quá trình ươm mầm ở các loại hạt khác nhau thì khác nhau Độ ẩm thích hợp cho quá trình ươm mầm đại mạch để sản xuất malt đen là 42% Trong quá trình ươm cần phải giữ độ ẩm cho hạt ở mức thích hợp và ổn định Nếu hàm ẩm quá thấp, hạt sẽ bị khô, hoạt tính của enzyme giảm Còn nếu ẩm quá cao thì mầm sẽ bị thối và chết

Thông khí: Tỉ lệ oxy và CO2 có trong khối hạt ảnh hưởng đến cường độ hô hấp

và các quá trình sinh hóa trong hạt ươm Sự thông khí là cần thiết cho giai đoạn đầu của quá trình ươm, khi sự tích lũy enzyme đạt lớn nhất Khi enzyme đã tích lũy đủ, sự phát triển của mầm sẽ bị kìm hãm nếu các quá trình sinh hóa vẫn tiếp tục Do đó phải giữ hàm lượng CO2 trong không khí không vượt quá 20%, tránh tình trạng sự hô hấp bình thường của hạt bị ngừng, hoạt động sống của hạt bị đình chỉ và hạt bắt đầu tự phân [5]

2.1.6.3 Sấy malt

a Các biến đổi xảy ra trong quá trình sấy

● Khi nhiệt độ nhỏ hơn 45°C:

Khi độ ẩm của hạt vẫn còn đủ, tức là lớn hơn 20%, sự sống của hạt và sự phát triển của mầm vẫn tiếp diễn Sự phát triển của phôi dừng lại ở 38°C và chết ở 55°C trong môi trường ẩm Điều đó kéo theo: Sự tăng nhẹ năng lực diastase, tăng hàm lượng đường khử và đường saccharose, sự hòa tan một phần hợp chất nitơ, sự tái tổng hợp trong mầm (sự phát triển của mầm) dẫn đến mất mát do hô hấp và sự thoát khí CO2

● Khi nhiệt độ vượt quá 45°C đến 55 ÷ 60°C:

Phôi bị vô hiệu hóa nhưng hoạt tính enzyme vẫn còn, kéo theo: Tăng thêm đường và dextrin, sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy tinh bột Tăng hàm lượng hợp chất nitơ hòa tan: peptone khi nhiệt độ > 50°C, acid amin khi nhiệt độ đạt

45 ÷ 50°C Những hợp chất này sẽ được tích lũy trong malt vì sự sinh tổng hợp trong phôi đã bị ngăn chặn

● Khi nhiệt độ vượt quá 60°C:

Quá trình sấy kết thúc làm suy yếu đáng kể các enzyme, chúng chỉ bị suy yếu chứ không bị phá hủy hoàn toàn Trong thời gian này, hàm lượng nitơ hòa tan của hạt giảm nhẹ, tiếp đến là sự biến đổi trạng thái lý học của albumin Hiệu suất thu hồi dịch chiết malt giảm nhưng sự thay đổi này rất nhỏ khi nhiệt độ đạt đến 100 ÷ 110°C [3]

b Các phương pháp sấy

Bảng 2.4 Một số phương pháp có thể áp dụng sấy nông sản dạng hạt [6]

Phương

pháp sấy

Sấy lò Thường dùng sấy hạt nông sản

Diện tích tiếp xúc lớn, đảm bảo chất lượng sản phẩm sau quá trình sấy cao

Kiểm soát điều kiện sấy khó, thời gian sấy tương đối lâu

Sấy băng

chuyền

Áp dụng rộng rãi được nhiều nguyên liệu

Có thể kiểm soát nhiệt độ sấy, tốc độ sấy, năng suất cao

Trao đổi nhiệt không đều dễ gây quá nhiệt ở

bề mặt sản phẩm

Sấy tầng sôi

Có thể áp dụng sấy sản phẩm dạng hạt rời, sấy bột nhào

Chất lượng sản phẩm sấy đồng đều nhờ xáo trộn mạnh nguyên liệu

Kiểm soát phức tạp, chi phí năng lượng cao

Sấy thăng

hoa

Có thể sấy các sản phẩm như sữa bột, thịt, cà phê, gia vị, dược phẩm

Bảo tồn chất lượng sản phẩm tốt nhất

Là phương pháp đắt tiền, phải duy trì áp suất chân không thấp, gay tốn kém nhiên liệu

● Căn cứ vào tính liên tục của đường dòng malt vào, malt ra, lò sấy được chia thành: lò sấy gián đoạn, lò sấy bán liên tục, lò sấy liên tục [5]

Bảng 2.5 Phân loại tháp sấy theo nguyên tắc làm việc

Gián đoạn Cấu tạo và vận hành đơn giản, dễ thực hiện Không đảm bảo tính liên tục của dây chuyền sản xuất nên

Cấu tạo phức tạp, trang thiết bị đắt tiền, chi phí đầu tư lớn

● Căn cứ vào hình dáng của lò và tư thế nằm của lớp malt lúc sấy, chúng được chia thành: lò sấy đứng và lò sấy ngang [5]

Bảng 2.6 Phân loại tháp sấy theo tư thế sấy

Sấy đứng Tận dụng được tính tự chảy của đại mạch, tiết kiệm được năng lượng

và thời gian vận chuyển

Chiếm nhiều diện tích, phù hợp với kiểu nhà nhiều tầng

Sấy ngang Thiết bị có cấu tạo đơn giản, vận hành và sửa chữa dễ dàng Tốn năng lượng

● Căn cứ vào số tầng sấy, lò sấy nằm ngang chia thành: lò sấy một tầng, lò sấy hai tầng, lò sấy ba tầng

Bảng 2.7 Phân loại tháp sấy theo cấu tạo

Một tầng Cấu tạo và vận hành đơn giản, ít tốn diện tích Nếu không kiểm soát kỹ dễ gây cháy, không an toàn và ảnh

hưởng đến chất lượng malt Hai tầng Cho malt có chất lượng cao, cảm quan tốt Thiết bị phức tạp, cồng kềnh, tiêu tốn diện tích

Ba tầng Cho malt có chất lượng cao, cảm quan tốt Trang thiết bị phức tạp, cồng kềnh, tốn diện tích bề cao

Kết luận: 1, Phương pháp sấy lò phù hợp với dây chuyền sản xuất malt với các

ưu điểm như diện tích tiếp xúc lớn, cho phép sấy malt đạt hiệu quả cao, chất lượng tốt

Do đó lựa chọn phương pháp này

2, Lò sấy liên tục theo phương thẳng đứng có nhiều ưu điểm như đảm bảo tính liên tục của dây chuyền sản xuất, cho năng suất cao nhờ làm việc tự động, đồng thời tận dụng được tính tự chảy của đại mạch nên tiết kiệm được thời gian và chi phí Do

đó, lựa chọn loại lò này

c Kỹ thuật sấy malt đen

Malt đen có đặc điểm là màu nâu sẫm, hương và vị ngọt đậm, tạo bia đen có màu nâu sẫm, độ nhớt cao, khả năng tạo và giữ bọt lớn Tính chất này của malt hình thành từ giai đoạn ngâm và nảy mầm, đến giai đoạn sấy được tăng cường thêm và định hình cho thành phẩm Để đáp ứng yêu cầu cảm quan của malt đen, tiến trình sấy malt đen phải tuân thủ các nguyên tắc: chu kỳ sấy kéo dài, sấy ở nhiệt độ cao, đặc biệt là trong giai đoạn sấy kiệt, tương quan giữa nhiệt độ sấy và hàm ẩm của hạt phải tuân theo những quy luật nghiêm ngặt Thời gian sấy của malt đen là 48 h và nhiệt độ tối đa

là 105°C

Bảng 2.8 Tổng kết thông số kỹ thuật các công đoạn chính

xưởng,…ngoài ra còn dùng cho các mục đích sinh hoạt và vệ sinh của cán bộ công nhân viên nhà máy Do đó, lượng nước cung cấp phải vừa đảm bảo về lượng vừa đạt một số yêu cầu nhất định Muốn vậy, trước hết nhà máy phải tiến hành xử lý sơ bộ lại nguồn nước cấp từ hệ thống thông qua các bước lắng, lọc, làm mềm hóa và cải tạo thành phần của nước để đạt đúng yêu cầu đáp ứng quá trình sản xuất

2.1.7.2 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng trong sản xuất malt

- Chỉ tiêu vật lý: Nước phải có các tính chất vật lý cơ bản của nước sạch như trong suốt, không mùi, không vị

- Chỉ tiêu vi sinh: Không chứa E coli hoặc Coliform chịu nhiệt, cho phép chứa Coliform tổng số tối đa 50 vi khuẩn/100 ml [13]

- Chỉ tiêu hóa học và hóa lý:

Bảng 2.9 Chỉ tiêu hóa học và hóa lý của nước dùng trong sản xuất

Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa

Amoni (tính theo NH4+) mg/l 3 Nitrat (tính theo NO3-) mg/l 50 Nitrit (tính theo NO2-) mg/l 3

2.2.1 Tính chất vật lý

- Màu sắc: màu của malt đen là màu sẫm Vị và hương đặc trưng

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

- Khối lượng hectolit: nằm trong giới hạn 45 ÷ 60 kg Căn cứ vào chỉ số này, malt có thể được chia thành bốn cấp như sau:

2.2.2 Thành phần hóa học của malt

Một số thành phần hóa học chính của malt được thể hiện trong bảng sau

Bảng 2.10 Thành phần hóa học của malt [12]

Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid, chủ yếu

dưới dạng tinh bột để chuyển hóa thành đườngvà từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác Malt chứa đầy đủ hệ enzyme amylase để thủy phân tinh bột Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzyme protease để thủy phân chúng Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzyme này được hoạt hóa mạnh mẽ

Trong tinh bột có khoảng 10 ÷ 12% protein Các sản phẩm thủy phân của protein có ý nghĩa quan trọng cho sự tạo màu bia, sự sản sinh và phát triển của nấm men, sự tạo bọt và giữ bọt Nếu hàm lượng protein lớn hơn 12% trọng lượng chất khô thì giảm chất lượng bia và bọt kém đậm Nếu hàm lượng protein nhỏ hơn 10% trọng lượng chất khô thì độ bền sinh học kém, khó bảo quản và dễ hỏng bia [5]

Hình 2.4 Malt đen

2.3 Tình hình sản xuất trong nước và trên thế giới

2.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ malt tại Việt Nam

Việt Nam đang là một trong những thị trường bia lớn nhất thế giới Năm 2017, tổng sản lượng tiêu thụ bia đạt 4 tỷ lít, chiếm 2,1% tổng sản lượng bia toàn cầu, đứng thứ 10 thế giới và thứ 3 trong khu vực châu Á (sau Trung Quốc và Nhật Bản) [14]

Là một nước nhiệt đới gió mùa, thời tiết Việt Nam không thuận lợi cho việc sản xuất mạch nha, trừ một vài vùng núi Tây Bắc có khí hậu lạnh như Sơn La, Cao Bằng, Lạng Sơn Bên cạnh đó, dù đã có một dự án sản xuất mạch nha triển khai ở miền Bắc, nhưng cũng chỉ đáp ứng được 10% nhu cầu nội địa Vì thế, mỗi năm, Việt Nam phải nhập khẩu từ 400 ÷ 450 ngàn tấn mạch nha, chủ yếu từ Úc và các nước châu Âu [9]

Một số nguyên liệu cho quá trình sản xuất bia tại Việt Nam có xu hướng tăng giá trong năm 2019 là malt và gạo Trong đó, malt chiếm 33% cơ cấu chi phí, do ảnh hưởng của việc giảm diện tích trồng đại mạch tại châu Âu, giá đại mạch tăng khoảng 25% trong năm 2018 và được dự báo tiếp tục tăng khoảng 10% trong năm 2019 [8]

Vấn đề cấp thiết đặt ra là phải đảm bảo nguồn cung nguyên liệu malt cho sản xuất bia sao cho vừa đảm bảo năng suất, chất lượng mà giá cả lại hợp lý, nhằm tiết kiệm thời gian, chi phí, tận dụng nguồn nhân lực dồi dào tại các địa phương Công ty TNHH Đường Malt là một doanh nghiệp đầu tiên tại Việt Nam và Đông Nam Á sản xuất malt, với năng suất 40000 tấn/ năm Ngày 5/7/2017, Tập đoàn Interflour đã khánh thành và đưa vào hoạt động nhà máy Intermalt tại Khu công nghiệp Cái Mép, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu với công suất 110000 tấn/năm Sau đó, với giai đoạn hai của dự án, nhà máy sẽ tăng công suất lên khoảng 220000 tấn/năm [15]

2.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ malt trên thế giới

Theo thống kê về thu hoạch ngũ cốc trên thế giới năm 2007, đại mạch đứng thứ

tư theo lượng sản xuất (136 triệu tấn) và diện tích canh tác (566000 km²) [16]

Trong năm 2015, 22 triệu tấn malt đã được sản xuất, trong đó có 90% là malt đại mạch Hơn 144 triệu tấn lúa mạch được sản xuất trên toàn cầu vào năm 2017, trong

đó có 108 triệu tấn dùng để sản xuất malt [16]

Ngành công nghiệp malt của EU chiếm hơn 60% thương mại malt thế giới Trong đó, khoảng 2,1 triệu tấn được xuất khẩu sang các nước ngoài EU: khoảng

750000 tấn sang châu Phi, 550000 tấn đến Mỹ, 640000 tấn đến châu Á, khoảng

200000 tấn xuất khẩu vào các nước châu Âu khác ngoài EU (năm 2011) Brazil, Nhật Bản và Venezuela là ba thị trường xuất khẩu malt lớn nhất của EU Các thị trường quan trọng khác ở châu Á là Việt Nam, tiếp theo là Thái Lan, Philippines, Đài Loan, Singapore và Malaysia [17]

Bảng 2.11 Danh sách 10 quốc gia sản xuất lúa mạch nhiều nhất thế giới (2007) [17]

Quốc gia Sản lượng (triệu tấn)

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 Quy trình công nghệ sản xuất malt đen đại mạch

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất malt đen

ĐĐại mạch

Hạt sạch

Lọai 1, 2Phân loại

Ươm mầmKhông khí điều

hòaFormalin

3.2 Thuyết minh quy trình

3.2.1 Làm sạch và phân loại

3.2.1.1 Mục đích

- Đại mạch sau khi thu hoạch còn chứa nhiều tạp chất có thể sẽ ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của hạt do đó cần loại bỏ chúng Các tạp chất này có thể bao gồm kim loại, đất, cát, sỏi, lá cây, bụi, các vật lạ…Tùy theo từng loại tạp chất mà phương pháp làm sạch được chọn khác nhau

- Sự nảy mầm của đại mạch trong quá trình sản xuất malt chỉ diễn ra đồng đều trong toàn khối hạt khi các hạt có cùng kích thước Hạt càng lớn thì chứa nhiều tinh bột và dẫn đến tỉ lệ các chất hòa tan nhiều [3]

3.2.1.2 Thực hiện

Hình 3.2 Thiết bị làm sạch kết hợp phân loại bằng sàng

Thực hiện bằng sàng phân loại và làm sạch Thiết bị có thể chia thành 3 phần chính:

Phần thứ nhất: làm sạch bằng khí động học và từ tính Đại mạch được nạp vào phễu nạp liệu (1) sẽ chảy qua nam châm điện Nam châm cố định được đặt bên trong một trống quay Hạt sau khi nạp liệu sẽ rơi và trượt trên trống quay Các tạp chất sắt được nam châm hút và giữ chặt trên bề mặt trống quay Khi trống quay quay đến bán cầu trái không có nam châm, các tạp chất sắt sẽ tự động rơi ra và dẫn ra ngoài máng chứa Bên cạnh đó, dưới tác dụng của quạt hút (2), các tạp chất nhẹ được hút và giữ lại

ở buồng lắng (4) Phần hạt nặng được rơi xuống phần thứ hai

Phần thứ hai: phân loại theo kích thước Gồm có 2 sàng chia thành 3 vùng Mỗi sàng nghiêng 3 độ nhằm lợi dụng độ nghiêng để đẩy các hạt nặng về cuối sàng, còn hạt nhẹ ở đầu sàng

Phần thứ ba: phân loại bằng khí động học Tại đây được bố trí quạt hút để hút các tạo chất nhẹ và hạt lép cho riêng vào một ngăn, các ngăn còn lại theo thứ tự là hạt sạch, hạt bẩn và nặng

Như vậy, sau khi đi qua tất cả các vùng của thiết bị, đại mạch được loại bỏ các tạp chất nhẹ, hạt sạch và hạt bẩn cũng được phân riêng ở các ngăn riêng biệt [2]

3.2.2 Ngâm đại mạch

3.2.2.1 Mục đích

Đại mạch khô có hàm ẩm 11 ÷ 13%, quá trình ngâm nhằm tạo điều kiện để hạt hút thêm một lượng nước tự do, sao cho tổng hàm ẩm đạt từ 43 ÷ 45% đối với malt vàng, 45 ÷ 47% đối với malt đen, tạo thuận lợi cho quá trình ươm mầm sau này Qúa trình ngâm còn nhằm mục đích loại bỏ những hạt lép, những hạt không đủ tiêu chuẩn, hạt gãy vụn, các tạp chất,…mà quá trình làm sạch và phân loại chưa loại bỏ ra hết khỏi khối hạt, rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt, đồng thời có biện pháp để sát trùng toàn bộ khối hạt bằng cách đưa vào nước ngâm các hóa chất hoặc các chế phẩm cần thiết [3]

3.2.2.2 Thực hiện

Hình 3.3 Thiết bị ngâm đại mạch

Đại mạch sau khi làm sạch và phân loại, được chuyển vào thiết bị ngâm nhờ vít tải Nước sạch được cung cấp vào nhờ đường ống dẫn nước sạch (4) Cùng lúc đó, ống (3) sẽ dẫn khí nén vào ống đảo (2) làm cho tỉ trọng của hỗn hợp hạt và nước bên trong ống nhỏ hơn bên ngoài ống, chúng sẽ được đẩy lên phía trên và tràn ra bề mặt nước trên thiết bị Lúc này, những hạt lép, gãy vỡ, có tỉ trọng nhẹ và những tạp chất nhỏ còn sót sẽ nổi lên và được dẫn ra ngoài qua máng dẫn (9) Những hạt đại mạch đạt yêu cầu sẽ chìm xuống lại dưới đáy Cứ như vậy, đại mạch được đảo trộn và rửa sạch Nước bẩn sẽ được tháo ra ngoài qua lưới chắn hạt (7) và được dẫn ra ngoài qua ống dẫn (5) Đại mạch sau khi rửa sạch và thay nước bắt đầu quá trình ngâm Trong suốt quá trình ngâm, ống dẫn khí nén (3) và ống ruột gà (8) sẽ cung cấp khí nén đảm bảo oxy đầy đủ cho khối hạt Ở cuối quá trình ngâm, tiến hành phun Gibberelin để kích thích cho quá trình nảy mầm tiếp theo Hạt sau đó được tháo ra ngoài qua cửa (6) và

2

3

5 1

6

7

9 1 ống phân phối hạt 6 cửa tháo đại mạch

2 ống đảo đại mạch 7 lưới chắn hạt

3 đường ống dẫn khí nén 8 đường ống ruột gà

4 nước sạch 9 máng tháo hạt lép

5 nước bẩn

được dẫn vào thiết bị ươm mầm

Thông thường, nhiệt độ thích hợp cho quá trình ngâm là 10 ÷ 12°C, nhưng đối

với phương pháp ngâm hoán vị nước – không khí, nhiệt độ nước ngâm được nâng lên

12 ÷ 18°C để rút ngắn thời gian ngâm mà vẫn không làm ảnh hưởng đến tiến trình

ngâm và chất lượng hạt sau ngâm Cụ thể, quá trình ngâm hạt được tiến hành như sau:

- Ngâm khoảng 4 ÷ 8 h trong nước với nhiệt độ là 12°C để đạt độ ẩm 31%;

Ươm mầm đại mạch trong công nghệ sản xuất bia nhằm hai mục đích chính:

1 Chuyển đổi trạng thái của hệ enzyme có trong hạt đại mạch từ trạng thái

“nghỉ” sang trạng thái “hoạt động”, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường năng

lực xúc tác của chúng (tăng hoạt lực, tăng hoạt độ)

2 Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thủy phân sau khi đã được

giải phóng khỏi trạng thái liên kết, tăng cường lực xúc tác, phân cắt một lượng đáng kể

các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân tử, làm cho hạt mềm

ra, tạo nhiều biến đổi cơ lý và hóa học trong thành phần của hạt đại mạch [4]

3.2.3.1 Thực hiện

Hình 3.4 Cấu tạo thiết bị ươm mầm trong ngăn

Đại mạch đã ngâm trong thiết bị ngâm (7) được đổ vào các ngăn chứa (1) cùng

với nước bằng biện pháp tự chảy hoặc dùng bơm Nước sẽ chảy qua đáy giả, xuống

1 ngăn nảy mầm 6 phần đại mạch đang được chuyển ngăn

2 mặt bằng trống 7 thiết bị ngâm đại mạch

3 mặt bằng lấp đầy 8 vít tải chuyển malt tươi đi

4 khoang không khí 9 quạt gió

5 máy đảo malt kiểu guồng (cũ) 10 ống thông khí