Thiết kế nhà máy sản xuất bia đen theo phƣơng pháp lên men cổ điển với năng suất là 35 triệu lít bia 14,50 năm

LỜI MỞ ĐẦU Bia là loại nước uống truyền thống có từ lâu đời, bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, hoa houblon, sau quá trình lên men, sẽ cho ra một loại đồ uống

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH

Đà Nẵng, 5/2017

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến

cô Th.S Phan Thị Bích Ngọc giảng viên hướng dẫn trực tiếp cô đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án

Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô bộ môn Công nghệ Sinh học – Khoa Hóa- Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng đã truyền đạt những kiến thức quý báu làm nền tảng giúp em hoàn thiện tốt đồ án tốt nghiệp này và hơn nữa những kiến thức đó sẽ theo em trong suốt thời gian làm việc sau này

Cảm ơn gia đình đã tài trợ tài chính cũng như động viên cho em trong suốt quá trình học tập Cuối cùng cảm ơn đến các bạn trong lớp 12SH đã hỗ trợ thêm kiến thức để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Trong quá trình làm đồ án do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn kém khó tránh khỏi sai sót rất mong được sự nhận xét tận tình của quý thầy cô

và các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đồ án do chính tôi thực hiện Các số liệu, kết quả tính toán là trung thực không sao chép từ công trình khác

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Thị Tú

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH VẼ x

DANH MỤC BẢNG xi

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

1.1 Sự cần thiết phải đầu tư 2

1.2 Phương pháp sản xuất: 2

1.3 Cơ sở kinh tế kỹ thuật: 2

1.4 Hệ thống giao thông vận tải: 2

1.5 Nguồn nguyên liệu 2

1.6 Nguồn cung cấp điện: 3

1.7 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu: 3

1.8 Nguồn cung cấp nước: 3

1.9 Thoát nước và xử lý nước thải: 3

1.10 Nguồn nhân lực: 3

1.11 Khả năng tiêu thụ sản phẩm 3

1.12 Kết luận: 3

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Sơ lược về bia đen 4

2.1.1 Vài nét về bia: 4

2.1.2 Phân loại bia đen: 4

2.1.2.1 Ale 5

2.1.2.2 Lager 5

2.1.3 Một số nhãn hiệu bia đen nổi tiếng trên thế giới: 6

2.1.3.1 Flanders brown Ale: 6

2.1.3.2 Porter: 6

2.1.3.3 American Dark Beer: 6

2.1.3.4 Scotish Ale: 7

2.2 Nguyên liệu sản xuất bia: 7

2.2.1 Malt vàng: 7

2.2.2 Malt melan 8

2.2.3 Hoa houblon 9

2.2.4 Nước 10

2.2.5 Nấm men bia 11

2.2.6 Gạo 12

2.2.5 Các chất hỗ trợ kỹ thuật: 12

2.3 Các quá trình sinh lí, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia: 13

2.3.1 Các quá trình xảy ra khi nấu: 13

2.3.1.1 Mục đích của quá trình nấu: 13

2.3.1.2 Các quá trình xảy ra khi nấu bia: 13

a Quá trình enzyme 13

b Quá trình phi enzyme 13

v

2.3.2 Các quá trình xảy ra khi lên men: 13

2.3.2.1 Lên men chính 13

2.3.2.2 Lên men phụ 14

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 16

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ: 16

3.2 Chọn nguyên liệu và phương pháp công nghệ: 17

3.2.1 Nguyên liệu: 17

3.2.2 Chọn phương pháp công nghệ: 17

3.2.2.1 Làm sạch 17

3.2.2.2 Nghiền: 17

3.2.2.3 Nấu: 17

3.2.2.4 Lọc: 17

3.2.2.5 Houblon hóa: 17

3.2.2.6 Lắng trong và làm lạnh: 17

3.2.2.7 Lên men: 18

3.2.2.8 Lọc bia: 18

3.2.2.9 Rót: 18

3.2.2.10 Thanh trùng và dán nhãn: 18

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ: 18

3.3.1 Làm sạch: 18

3.3.2 Nghiền: 19

3.3.3 Nấu 20

3.3.3.1 Nấu gạo 22

3.3.3.2 Nấu malt: 22

3.3.3.3 Hội cháo: 22

3.3.4 Lọc dịch và rửa bã: 23

3.3.5 Houblon hóa: 24

3.3.6 Lắng trong và làm lạnh: 25

3.3.6.1 Lắng trong: 25

3.3.6.2 Làm lạnh 25

3.3.7 Lên men: 26

3.3.7.1 Chuẩn bị nấm men giống: 26

3.3.7.2 Xử lý sữa men 26

3.3.7.3 Lên men chính 27

3.3.7.4 Lên men phụ: 28

3.3.8 Lọc bia 29

3.3.9 Ổn định và chiết rót: 29

3.3.9.1 Ổn định bia: 29

3.3.9.2 Chiết rót 29

3.3.10 Thanh trùng và dán nhãn: 30

3.3.10.1 Thanh trùng: 30

3.3.10.2 Dán nhãn: 31

Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 32

4.1 Các số liệu ban đầu: 32

4.2 Tính cân bằng sản phẩm 32

4.2.1 Chọn số mẻ nấu trong một ngày: 32

4.2.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy: 33

4.2.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ban đầu: 33

4.2.3.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu 33

4.2.3.2 Lượng nguyên liệu còn lại sau làm sạch 33

4.2.3.3 Lượng nguyên liệu còn lại sau khi nghiền: 34

4.2.3.4 Lượng chất khô chuyển từ nguyên liệu vào dịch đường khi nấu: 34

4.2.3.5 Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu: 34

4.2.3.6 Lượng chất khô còn lại sau quá trình lọc: 34

4.2.3.7 Thể tích của dịch đường khi đun sôi: 35

4.2.3.8 Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa: 35

4.2.3.9 Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa: 35

4.2.3.10 Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong 36

4.2.3.11 Thể tích dịch đường sau lắng trong: 36

4.2.3.12 Lượng chất khô còn lại sau quá trình làm lạnh 36

4.2.3.13 Khối lượng của dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu 36

4.2.3.14 Thể tích của dịch lên men: 36

4.2.3.15 Lượng bia non sau khi lên men chính: 37

4.2.3.16 Lượng bia còn lại sau khi lên men phụ: 37

4.2.3.17 Lượng bia còn lại sau khi lọc: 37

4.2.3.18 Lượng bia sau ổn định: 37

4.2.3.19 Lượng bia sau chiết rót: 37

4.2.3.20 Lượng bia sau thanh trùng: 37

4.2.3.21 Lượng enzim Termamyl sử dụng 37

4.2.3.22 Lượng hoa houblon cần dùng: 37

4.2.3.23 Lượng men giống đặc cần dùng: 37

4.2.3.24 Lượng men thu hồi: 38

4.2.3.25 Lượng bã nguyên liệu: 38

4.2.3.26 Lượng cặn lắng khi lắng trong và làm lạnh: 38

4.2.3.27 Lượng CO 2 thu được: 38

4.2.3.28 Độ cồn của sản phẩm: 39

4.2.4 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày: 39

4.2.4.1 Lượng nguyên liệu ban đầu: 39

4.2.4.2 Lượng nguyên liệu sau làm sạch: 39

4.2.4.3 Lượng nguyên liệu sau nghiền 40

4.2.4.4 Lượng dịch đường đun sôi: 40

4.2.4.5 Lượng dịch đường sau houblon hoá ở 100 o C: 40

4.2.4.6 Lượng dịch đường sau lắng trong: 40

4.2.4.7 Lượng dịch lên men: 40

4.2.4.8 Lượng bia non sau lên men chính: 40

4.2.4.9 Lượng bia sau lên men phụ: 40

4.2.4.10 Lượng bia sau lọc: 40

4.2.4.11 Lượng bia sau ổn định: 40

4.2.4.12 Lượng bia sau chiết rót: 40

4.2.4.13 Lượng bia thành phẩm 40

4.2.4.13 Lượng hoa houblon cần dùng: 41

4.2.4.14 Lượng enzyme Termamyl cần dùng: 41

vii

4.2.4.15 Lượng bã nguyên liệu: 41

4.2.4.17 Lượng men giống: 41

4.2.4.18 Lượng men thu hồi: 41

4.2.4.19 Lượng CO 2 thu hồi: 41

4.2.5 Chi phí bao bì: 41

4.2.5.1 Lượng vỏ chai 41

4.2.5.2 Số lượng nhãn: 41

4.2.5.3 Lượng nắp đậy 42

4.2.5.4 Lượng két đựng chai: 42

Chương 5 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 44

5.1 Phân xưởng nấu 44

5.1.1 Tính xilo 44

5.1.1.1 Tính xilô chứa malt vàng 45

5.1.1.2 Tính xilo chứa malt melan 45

5.1.1.3 Tính xilô chứa gạo: 45

5.1.2 Tính bunke: 46

5.1.2.1 Bunke chứa malt vàng: 47

5.1.2.2 Bunke chứa malt melan: 47

5.1.2.3 Bunke chứa gạo 48

5.1.3 Chọn thiết bị làm sạch: 48

5.1.4 Chọn thiết bị nghiền: 49

5.1.4.1 Chọn thiết bị nghiền malt vàng: 49

5.1.4.2 Thiết bị nghiền malt melan: 50

5.1.4.3 Thiết bị nghiền gạo 50

5.1.5 Nồi nấu nguyên liệu: 51

5.1.5.1 Nồi nấu gạo 52

5.1.5.2 Nồi đường hóa 53

5.1.5.3 Thiết bị houblon hóa: 53

5.1.5.4 Nồi nấu nước nóng: 54

5.1.6 Thiết bị lọc đáy bằng: 55

5.1.7 Thùng chứa dịch đường sau khi lọc: 56

5.1.8 Thùng chứa bã nguyên liệu: 57

5.1.9 Thiết bị lắng Whirlpool: 58

5.1.10 Thiết bị làm lạnh: 59

5.1.11 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu: 60

5.1.11.1 Bơm dịch cháo sang nồi malt: 60

5.1.11.2 Bơm dịch đường hóa đi lọc 61

5.1.11.3 Bơm dịch đường đi lắng trong: 61

5.1.11.4 Bơm dịch đường đi làm lạnh: 62

5.1.12 : Tính cơ cấu vận chuyển: 62

5.1.12.1 Gàu tải: 62

5.1.12.2 Vít tải vận chuyển: 66

5.2 Phân xưởng lên men: 69

5.2.1 Thiết bị nhân giống: 69

5.2.2 Thiết bị tiệt trùng 70

5.2.3 Thiết bị thu hồi sữa men 71

5.2.4 Thiết bị lên men: 71

5.2.2.1 Thiết bị lên men chính: 71

5.2.2.2 Thiết bị lên men phụ: 72

5.2.4 Thiết bị lọc bia: 74

5.2.5.Thùng phối trộn chất trợ lọc 74

5.2.6.Thiết bị ổn định bia: 74

5.2.7 Tính và chọn bơm cho phân xưởng lên men: 75

5.2.7.1 Bơm bia đi lọc 75

5.2.6.2 Bơm nấm men: 75

5.2.6.3 Bơm nước vệ sinh thiết bị: 76

5.3 Phân xưởng chiết rót: 76

5.3.1 Máy chiết rót và đóng nắp: 76

5.3.2 Máy rửa chai: 76

5.3.3 Máy rửa két: 77

5.3.4 Máy thanh trùng 77

5.3.5 Máy dán nhãn: 77

5.3.6 Băng tải chai, két: 77

5.3.7 Máy bốc chai vào và ra khỏi két: 78

Chương 6: TÍNH TỔ CHỨC 80

6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 80

GIÁM ĐỐC 80

6.2 Tổ chứa lao động của nhà máy: 80

6.2.1 Chế độ làm việc: 80

6.2.2 Nhân lực: 81

Chương 7 TÍNH XÂY DỰNG 83

7.1 Kích thước các công trình: 83

7.1.1 Phân xưởng nấu 83

7.1.2 Phân xưởng lên men: 83

7.1.3 Phân xưởng chiết rót: 83

7.1.4 Phân xưởng cơ điện lạnh: 83

7.1.5 Kho thành phẩm 83

7.1.6 Kho chứa két, chai không: 84

7.1.7 Phân xưởng lò hơi: 84

7.1.8 Nhà hành chính: 84

7.1.9 Khu xử lý nước: 85

7.1.10 Đài nước: 85

7.1.11 Bể chứa nước: 85

7.1.12 Trạm biến áp: 85

7.1.13 Nhà đặt máy phát điện dự phòng: 85

7.1.14 Nhà ăn - căn tin: 85

7.1.15 Gara ôtô: 86

7.1.16 Nhà để xe đạp, xe máy: 86

7.1.17 Nhà vệ sinh: 86

7.1.18 Phòng thường trực và bảo vệ: 86

7.1.19 Kho nhiên liệu: 86

7.1.20 Khu xử lý nước thải: 86

ix

7.2 Tính khu đất xây dựng nhà máy 87

7.2.1 Khu đất mở rộng 87

7.2.2 Diện tích khu đất 87

7.2.3 Tính hệ số sử dụng: 88

Chương 8: TÍNH HƠI – NƯỚC 89

8.1 Tính hơi: 89

8.1.1 Các công thức sử dụng để tính toán: 89

8.1.1.1 Tính lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho khối nấu: 89

8.1.1.2 Tính lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho khối nấu: 89

8.1.1.3 Lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị: 89

8.1.1.4 Lượng nhiệt tổn thất: 90

8.1.1.5 Lượng nhiệt cần để bốc hơi: 90

8.1.2 Tính nhiệt cho các nồi trong phân xưởng nấu: 90

8.1.2.1 Sơ đồ nâng và giữ nhiệt: 90

8.1.2.2 Kết quả tính nhiệt cho các nồi: 91

8.1.3 Tính chi phí hơi cho các nồi: 93

8.1.4 Tính và chọn lò hơi: 93

8.2 Tính nước: 94

8.2.1 Nước dùng cho phân xưởng nấu: 94

8.2.1.1 Nước dùng để nấu nguyên liệu và rửa bã trong một mẻ: 94

8.2.1.2 Nước dùng vệ sinh thiết bị nấu trong 1 mẻ: 94

8.2.2 Nước dùng cho lò hơi: 94

8.2.3 Nước dùng cho phân xưởng lên men: 95

8.2.4 Nước dùng cho chiết rót, rửa chai, thanh trùng: 95

8.2.5 Nước dùng cho hệ thống lạnh: 95

8.2.6 Nước dùng cho sinh hoạt: 95

8.3 Tính nhiên liệu: 95

8.3.1 Dầu F.O: 95

8.3.2 Xăng: 96

8.3.4 Dầu DO: 96

Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP 97

9.1 Vệ sinh xí nghiệp: 97

9.1.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân: 97

9.1.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị: 97

9.1.3 Vệ sinh xí nghiệp 97

9.1.4 Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất: 97

9.1.5 Xử lý nước thải: 97

9.1.6 Xử lý nước dùng để sản xuất 98

9.2 An toàn lao động: 98

9.2.1 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động: 98

9.2.2 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động: 98

9.2.2.1 Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc: 98

9.2.2.2 Thông gió: 99

9.2.2.3 An toàn về điện: 99

9.2.2.4 An toàn sử dụng thiết bị: 99

9.2.2.5 Phòng chống cháy nổ: 99

9.2.2.6 An toàn với hoá chất: 99

9.2.2.7 Chống sét 99

Chương 10: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 100

10.1 Kiểm tra nguyên liệu: 100

10.1.1 Kiểm tra chất lượng malt vàng: 100

10.1.2 Kiểm tra chất lượng của malt melan: 100

10.1.3 Kiểm tra chất lượng của gạo: 100

10.1.4 Kiểm tra chất lượng của hoa houblon: 100

10.1.5 Kiểm tra men giống: 100

10.1.6 Kiểm tra nước dùng nấu bia: 101

10.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất: 101

10.2.1 Kiểm tra công đoạn nấu: 101

10.2.2 Kiểm tra công đoạn lên men: 101

10.2.3 Kiểm tra sản phẩm: 102

10.2.3.1 Các chỉ tiêu cảm quan: 102

10.2.3.2 Các chỉ tiêu hoá lý: 102

10.2.3.3 Các chỉ tiêu hoá học: 102

KẾT LUẬN 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Bia Flanders brown Ale 6

Hình 2.4: Malt melan 8

Hình 2.5: Hoa houblon 9

Hình 2.6: Nấm men 11

Hình 2.7 Gạo 12

Hình 3.1 Máy quạt sàng 18

Hình 3.3 Máy nghiền búa 20

Hình 3.4 Sơ đồ nâng giữ nhiệt 22

Hình 3.5 Thiết bị nấu 23

Hình 3.6 Thùng lọc 24

Hình 3.7 Thiết bị đun hoa 24

Hình 3.8 Thiết bị Whirlpool 25

Hình 3.9 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng 26

Hình 3.10 Thiết bị lên men 28

Hình 3.11 Thiết bị lọc khung bản 29

Hình.3.12 Máy chiết chai 30

Hình 3.13 Thiết bị thanh trùng kiểu tunel 31

Hình.3.14 Nguyên tắc làm việc của máy dán nhãn chai 31

Hình 5.1: Xilo 44

Hình 5.2 : Bunke chứa nguyên liệu 46

Hình 5 3 Thiết bị sàng rung 48

Hình 5 4 Thiết bị nghiền malt 49

Hình 5 5Thiết bị nghiền búa 50

Hình 5 6 Nồi nấu 51

Hình 5.7 Thiết bị loc thùng 55

Hình 5.8 Thùng chứa dịch đường sau lọc 57

Hình 5 9:Thiết bị lắng whirlpool 58

Hình 5 10 Máy làm lạnh 59

Hình 5 11 Bơm 60

Hình 5.12 Gàu tải 62

Hình 5.13 Vít tải 66

Hình 5.14: Thiết bị nhân giống 69

Hình 5.15: Thiết bị lên men chính: 71

Hình 5.16: Thiết bị lên men phụ: 73

Hình 8.1 Sơ đồ nấu và giữ nhiệt khi nấu 90

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn của malt melan dùng trong sản xuất bia 8

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của hoa houblon 10

Bảng 4.1 Bảng thể hiện hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn 32

Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy 33

Bảng 4.3 Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất 42

Bảng 5.1 Bảng tổng kết phần thiết bị 78

Bảng 6.1 Bảng phân phối lao động giờ hành chính 81

Bảng 6.2 Bảng phân phối lao động theo ca 81

Bảng 7.1 Bảng tổng kết các công trình 86

Bảng 8 1 Lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho các nồi 91

Bảng 8 2Lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho các nồi 91

Bảng 8 3 Lượng nhiệt dùng để đun nóng vỏ thiết bị 92

Bảng 8 4 Lượng nhiệt tổn thất 92

Bảng 8 5 Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi 93

Bảng 8 6 Lượng hơi cho phân xưởng nấu 93

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là loại nước uống truyền thống có từ lâu đời, bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, hoa houblon, sau quá trình lên men, sẽ cho ra một loại

đồ uống giàu dinh dưỡng, có hương thơm đặc trưng, độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và

bổ dưỡng So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp và

bia Ngoài ra, trong bia còn chứa một hệ enzyme khá phong phú

Ngày nay bia là một trong những loại nước uống phổ biến nhất trên khắp thế giới và sản lượng của nó không ngừng tăng lên gắn liền với tên tuổi của những hãng bia lớn như Heineken (Hà Lan), Heninger (Đức), Carlberg ( Đan Mạch), Foster (Úc), Tiger (Singapore) với tổng sản lượng hàng t lít bia mỗi năm, đã tạo công ăn việc làm cho nhiều lao động và thu về những lợi nhuận khổng lồ Lượng bia sản xuất ngày càng tăng cùng với thiết bị và công nghệ sản xuất ngày càng hiện đại nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng

Ở nước ta, ngoài các nhà máy bia lớn như nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Sài Gòn, với tổng công suất hàng trăm triệu lít năm, thì đã xuất hiện rất nhiều nhà máy và các xưởng sản xuất bia ở các t nh và thành phố trong cả nước, nhiều sản phẩm mới được giới thiệu rộng rãi, nhưng phổ biến nhất là hai loại bia vàng và bia đen Dù bia vàng vẫn là sản phẩm truyền thống, nhưng bia đen lại mang đến cho người thưởng thức

sự sành điệu và sang trọng, thậm chí trở thành ưu thế cho những thương hiệu mới tham gia thị trường

Vì vậy, nhu cầu xây dựng một nhà máy bia đen sản xuất ra sản phẩm có chất lượng cao, giá cả hợp lý, ổn định để cạnh tranh với các sản phẩm của các công ty khácđồng thời tiến đến xuất khẩu ra nước ngoài góp phần vào phát triển kinh tế của đất nước Với những tác dụng của bia đen đối với đời sống con người và những yêu cầu thực tiễn nên tôi chọn đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế nhà máy sản xuất bia đen theo

Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết phải đầu tư:

Đà Nẵng là thành phố trẻ rất năng động của miền Trung và Tây Nguyên, nền kinh tế đã có những bước phát triển vượt bậc, dân cư tập trung đông đúc Thêm vào đó, các điểm du lịch như Non Nước, Bà Nà ngày càng thu hút nhiều khách du lịch trong nước và quốc tế, nhu cầu chế biến thực phẩm ngày càng tăng và không ngừng phát triển, nhất là nước giải khát mà quan trọng nhất là bia - một loại nước uống được đông đảo người dân và khách du lịch ưa chuộng

1.2 Phương pháp sản xuất:

Nhà máy bia được thiết kế làm việc theo phương pháp lên men cổ điển sử dụng nguyên liệu là 56% malt vàng, 10% malt melan, 34% gạo

1.3 Cơ sở kinh tế kỹ thuật:

Về vị trí địa lý: Địa điểm xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp Hòa Khánh, cách Quốc lộ 1A khoảng 1km

Về điều kiện tự nhiên thành phố chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, khí hậu chia làm hai mùa: mùa khô và mùa mưa Đặc điểm thiên nhiên của thành phố

Hướng gió chủ yếu: Đông – Nam

1.4 Hệ thống giao thông vận tải:

Về đường bộ, có quốc lộ 1A nối trung tâm thành phố với các t nh khác, đến các nước láng giềng như Lào, Campuchia Về đường thủy, Đà Nẵng có cảng Tiên Sa, cảng Sông Hàn, rất thuận tiện khi lưu thông hàng hóa với các t nh trong nước và nước ngoài

1.5 Nguồn nguyên liệu:

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước Ngoài ra nhà máy còn dùng nguyên liệu thay thế là gạo Do khí hậu, đất đai nước ta không trồng được đại mạch và cây hoa houblon nên hai nguyên liệu này được nhập từ nước ngoài Nguyên liệu thay thế là gạo được mua từ các t nh trong nước như: Quảng Nam, Quảng Ngãi, Thừa Thiên Huế,Quảng Trị, Bình Định, , các vùng nguyên liệu này có khả năng đáp ứng nhu cầu của nhà máy một cách đầy đủ và kịp thời đảm bảo quá trình sản xuất liên tục

1.6 Nguồn cung cấp điện:

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia qua máy biến áp riêng của nhà máy Ngoài ra nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng dùng trong các thời điểm cao điểm và phòng khi mất điện

1.7 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu:

Nhà máy dùng lò hơi để cấp hơi, nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO Các loại nhiên liệu như dầu diezel, xăng do các trạm xăng dầu của t nh cung cấp

1.8 Nguồn cung cấp nước:

Nước dùng trong nhà máy được lấy từ hai nguồn: một là từ công ty cấp thoát nước của thành phố, hai là từ các giếng khoan Trong đó nguồn nước chính là từ thành phố, các giếng khoan có vai trò dự trữ và bổ sung khi bị thiếu hụt nước

Nước dùng để sản xuất, sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy và vệ sinh thiết bị máy móc được cung cấp chính từ nguồn nước khu công nghiệp Với nước dùng

để chế biến cần phải qua hệ thống xử lí đạt tiêu chuẩn cho phép sản xuất theo quy định

1.9 Thoát nước và xử lý nước thải:

Việc thoát nước của nhà máy phải luôn được quan tâm vì sẽ gây ô nhiễm cho môi trường sống, ảnh hưởng đến công nhân viên của nhà máy và khu dân cư sống xung quanh Do đó nước thải của nhà máy trước khi đưa ra ngoài phải qua hệ thống xử lý nước thải

1.10 Nguồn nhân lực:

Đà Nẵng tập trung đội ngũ công nhân lành nghề kỹ thuật cao, đội ngũ cán bộ,

kỹ sư giỏi thuận lợi cho phát triển của nhà máy

1.11 Khả năng tiêu thụ sản phẩm:

Đà Nẵng là một thị trường lớn sẽ là nơi tiêu thụ sản phẩm mạnh, đồng thời với nhiều khu du lịch như Bà Nà, Bãi Bụt, và gần các khu du lịch nổi tiếng của Quảng Nam, Huế do đó việc quảng bá sản phẩm, tiêu thụ sản phẩm, vận chuyển sản phẩm đến các nơi này dễ dàng, thuận lợi

1.12 Kết luận:

Từ những điều kiện thuận lợi đó thì việc xây dựng một nhà máy sản xuất bia ở khu công nghiệp Hoà Khánh thành phố Đà Nẵng bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 35 triệu lít năm là rất hợp lí Việc phát triển nhà máy đem lại nguồn thu không nhỏ cho ngân sách của Đà Nẵng và đất nước, góp phần giải quyết việc làm, giảm tải lượng lao động vào miền Nam, nâng cao đời sống cho người lao động, đưa nền kinh tế thành phố phát triển cùng sự phát triển chung của đất nước

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Sơ lược về bia đen:

2.1.1 Vài nét về bia:

Có hai loại bia là bia vàng (Pale Lager) và bia đen (Dark beer) Bia vàng dùng nguyên liệu malt vàng được sấy bằng than cốc và là loại bia phổ biến nhất trên thế giới, dựa theo công nghệ của bia lager Pilsner ở Bohemia, Séc Các nhãn hiệu như Pilsner, Heineken (châu Âu) hay Budweiser, Miller, Coor (ba hãng lớn nhất Mỹ) đều thuộc loại này Bia đen được trộn thêm một ít malt đen và có thể một số chất pha màu khác như caramen,melan Một số loại bia đen đặc gọi là porter hay stout sử dụng malt đen đã rang Một số loại khác như bia đen Guinness sử dụng hòan toàn lúa mạch rang thay vì malt Bia đen phổ biến ở Ailen, Anh

Bia vàng có tỷ lệ hoa bia (houblon) nhiều hơn, trong khi bia đen có thành phần lúa mạch nhiều hơn và lại là loại lúa mạch được sấy khô cho có màu đen Quá trình ủ bia đen sẽ đòi hòi nhiều calo hơn là các loại bia khác và chúng cũng chuyển hóa nhiều chất chống ôxy hóa từ lúa mỳ và ngũ cốc hơn Chính các đặc điểm này tạo sự khác biệt

về tính chất sản phẩm: bia đen có chất đạm cao hơn, bia vàng nhiều vitamin (B2, B6

này, bia đen uống vẫn còn vị ngọt, trong khi bia vàng lại đắng

Bia đen nhập về Việt Nam vào đầu thập niên 90 với nhãn hiệu quen thuộc lúc

đó là Guinness Nhưng sản phẩm thăm dò thị trường này nhanh chóng bị tẩy chay vì mùi vị giống như thuốc bắc Nay bia đen xuất hiện trở lại dưới hình thức bia tươi và thu hút một bộ phận người tiêu dùng nhờ được các nhà sản xuất đầu tư khai thác tính sành điệu

Cũng như Sô-cô-la và rượu, bia càng sậm màu càng tốt cho tim mạch Đó là kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học tại Đại học Wisconsin - Madison (Mỹ) công bố ngày 13 11 Theo đó, hợp chất oxy hóa flavonoids có nhiều trong bia sậm màu sẽ giúp ngăn ngừa tình trạng tiểu huyết cầu vón cục làm nghẽn mạch máu dẫn đến những cơn đau tim Flavonoids còn có công dụng phòng tránh tình trạng cholesterol bị oxy hóa vốn là căn nguyên gây ra chứng vữa xơ động mạch Ngoài ra, với tác dụng co giãn động mạch, flavonoids còn giúp thông suốt mạch máu và cải thiện huyết áp [23]

2.1.2 Phân loại bia đen:

Có nhiều loại bia khác nhau, mỗi loại bia được coi là thuộc về một kiểu bia cụ thể nào đó Kiểu bia là mác dán miêu tả hương vị tổng thể và thông thường là nguồn

gốc của bia, phù hợp với hệ thống đã cải tiến qua các lần thử và các sai số qua nhiều thế kỷ

Yếu tố chính để xác định loại bia là men bia sử dụng trong quá trình lên men

Phần lớn kiểu bia thuộc về một trong hai họ lớn: ale - sử dụng lên men nổi, hoặc lager

- sử dụng lên men chìm Bia có đặc trưng pha trộn của cả ale và lager được gọi là bia

lai

2.1.2.1 Ale:

Ale là bất kỳ loại bia nào được sản xuất bằng lên men nổi, và nó thông thường

được lên men ở nhiệt độ cao hơn so với bia lager (15-23°C, 60-75°F) Các men bia ale

ở các nhiệt độ này tạo ra một lượng đáng kể các este, các hương liệu thứ cấp và các sản phẩm tạo mùi khác, và kết quả là bia tạo ra có mùi vị của hoa hay quả tương tự (nhưng không ch có thế) như táo, lê, dứa, cỏ, cỏ khô, chuối, mận hay mận khô Các khác biệt

về kiểu giữa các loại ale là nhiều hơn so với các loại lager, và nhiều loại bia ale rất khó

để phân loại chúng thuộc kiểu gì

2.1.2.2 Lager

Lager là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới Chúng có nguồn gốc từ

vùng Trung Âu, có tên gọi này là từ lagern ("lưu trữ") trong tiếng Đức Men bia lager

là loại lên men chìm, thông thường được lên men ở nhiệt độ 7-12°C (45-55°F) ("pha

lên men"), và sau đó được lên men thứ cấp lâu ở 0-4°C (30-40°F) ("pha lager hóa") Trong giai đoạn lên men thứ cấp, lager được làm trong và chín Các điều kiện lạnh cũng kiềm chế việc sản xuất tự nhiên các este và các phụ phẩm khác, tạo ra hương vị

"khô và lạnh hơn" của bia

Các phương pháp hiện đại để sản xuất bia lager đã được Gabriel Sedlmayr và Anton Dreher khai phá Gabriel Sedlmayr là người đã hoàn thiện bia lager màu nâu sẫm ở nhà máy bia Spaten tại Bavaria còn Anton Dreher là người bắt đầu sản xuất bia lager, có lẽ là màu đỏ hổ phách tại Viên khoảng những năm 1840-1841 Với việc kiểm soát quá trình lên men đã được hoàn thiện hơn, phần lớn các nhà sản xuất bia lager ch

sử dụng thời gian lưu trữ lạnh ngắn, thông thường từ 1 đến 3 tuần

Phần lớn bia lager ngày nay dựa trên kiểu Pilsener, được sản xuất lần đầu tiên năm 1842 tại thành phố Plzen, ở Cộng Hòa Séc Các loại bia lager Pilsener ngày nay

có màu sáng và được cacbonat hóa nồng độ cao, với hương vị mạnh của hoa bia và nồng độ cồn 3-6% theo thể tích Các thương hiệu bia Pilsner Urquell hay Heineken là các ví dụ điển hình về bia pilsener [24]

2.1.3 Một số nhãn hiệu bia đen nổi tiếng trên thế giới:

2.1.3.1 Flanders brown Ale:

Bia Ale nâu của Flander là loại bia đặc trưng của một vùng thuộc nước B Loại bia này có màu đồng sẫm đến màu nâu, vị chát từ không rõ đến rất mạnh vs đặc trưng của acid lastic rất rõ, lên men kiệt Loại bia này có hương vị tổng hợp của malt caramel, mùi hạnh nhân, chocolate, với hương vị giống như oliu, nho hoặc gia vị Quá trình lên men độc đáo tạo nên hương vị của quả, của gia vị Cho dù loại bia này có vị đắng mạnh nhưng không phải của hoa houblon

2.1.3.2 Porter:

Là loại bia chủ yếu ở nước Anh, đặc biệt ở London trong suốt giai đoạn công nghiêp và kinh tế của đất nước phát triển mạnh mẽ nhất Porter là loại bia có độ đắng mạnh, có màu hơi đỏ đến nâu sẫm Chúng có điểm đặc biệt nhưng không rõ rệt, đó là tính chất của ester và vị giống cà phê c a malt cà phê Porter được biết đến là loại bia

“mạnh và nâu”

2.1.3.3 American Dark Beer:

Đây là loại bia đen của Mỹ Nó có màu đồng thiết tới màu đen, độ cồn nhẹ tới trung bình, hương vị của houblon thấp Hương vị đặc trưng giống sô cô la hoặc rang của malt đen Bia Lager đen của Mỹ thường không đen bằng bia đen của Đức, độ cồn cao hơn loại bia Lager nhẹ nhất của Mỹ Để sản xuất loại bia này, người ta dùng nguyên liệu thay thế với tỷ lệ khá cao như ngô

2.1.3.4 Scotish Ale:

Nếu Anh nổi tiếng với hương hoa đắng, loại bia “Bitter” thì Scolen nổi tiếng với loại bia Ale đậm hương vị của malt, độ cồn cao, ngọt với sự nổi trội của hương thơm malt và malt rang Nó có màu từ đồng thiết tới nâu Bia Ale của Scolen luôn luôn đậm

đà, có hậu vì chứa nhiều chất không thể lên men Nó có hương và vị của malt, màu đen, độ cồn và ga cao hơn bia Ale Anh, ít hương vị của houblon hơn bia của Anh [25]

2.2 Nguyên liệu sản xuất bia:

2.2.1 Malt vàng:

Malt vàng là nguyên liệu chính để sản xuất các bia Malt vàng chính là hạt đại mạch được nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp, sau đó được sấy khô, tách rễ,mầm làm sạch để chuyển chúng thành sản phẩm bền vững dễ dàng cho việc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập và phát triển của vi sinh vật

Do tính chất và tầm quan trọng của malt trong công nghệ sản xuất bia mà malt cần đạt được những ch tiêu về chất lượng nhất định mới được lựa chọn để sản xuất bia [4]

α-amylaza, β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza,

Trong quá trình nảy mầm, hệ enzyme có trong hạt đại mạch được hoạt hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực Hệ enzyme này là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp

chất protein và gluxit cao phân tử trong nội nhũ của hạt thành các sản phẩm thấp phân

tử [4]

2.2.2 Malt melan

hạt

Hình 2.4: Malt melan Trong sản xuất bia đen, yêu cầu về malt sau khi đã nẩy mầm nhƣ sau:

Để thu đƣợc malt có đầy đủ các yêu cầu nhƣ trên thì việc chọn đại mạch trong sản xuất bia đen đóng vai trò vô cùng quan trọng:

Yêu cầu về hàm lƣợng ẩm sau sấy là 1-2% [26]

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn của malt melan dùng trong sản xuất bia

Malt chứa đầy đủ enzyme amilaza để thủy phân tinh bột

Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzyme proteaza để thủy phân chúng Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzyme này được hoạt hóa mạnh mẽ Khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả

β-amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ [4]

2.2.3 Hoa houblon

Hình 2.5: Hoa houblon Houblon (Humulus lupulus) là một loài thực vật dạng cây leo, sống lâu năm Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng Trong sản xuất bia ch sử dụng hoa cái chưa thụ phấn Các chế phẩm hoa houblon sử dụng là hoa cánh, hoa viên hay cao hoa

Ưu điểm: Bảo toàn được chất lượng

Nhược điểm: Khó bảo quản, chiếm nhiều thể tích và hiệu quả sử dụng không

cao

Ưu điểm: Cường độ đắng cao hơn hoa nguyên cánh

Nhược điểm: Ít thơm hơn

Ưu điểm: Rất đắng (gấp 5 lần hoa nguyên cánh), dễ bảo quản, vận chuyển Nhược điểm: Ít thơm [7]

Vai trò

Tạo vị đắng dịu cho bia

Tạo hương thơm đặt trưng cho bia

Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn

Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn (tạo ra bởi các chất cacbonat hóa bia) [4]

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của hoa houblon

sẽ còn lại trong bia thành phẩm Chính vì lẽ đó chúng ta cần quan tâm đến loại nguyên liệu chiếm số lượng nhiều nhất này nhằm đáp ứng các yêu cầu về công nghệ và các ch tiêu chất lượng của sản phẩm (hương thơm, mùi vị, độ trong, )

Nước ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm bia (nước nấu, đường hóa hay nước rửa bã): đây là lượng nước có trong bia thành phẩm vì vậy nước này cần phải được xử lý theo tiêu chuẩn

Nước mềm (Fe <0,5 mg l)

Cl- <200 mg/l, CaSO4 <200 mg/l

Nước trong quá trình sản xuất: dùng để vệ sinh đường ống, thiết bị, dụng cụ chứa sản phẩm Chúng cần phải được xử lý theo tiêu chuẩn nước uống và được thanh trùng hoặc làm lạnh

Nước dùng cho các mục đích khác: nước dùng cho vệ sinh nhà xưởng, phục vụ phòng thí nghiệm, văn phòng Nước này có thể được xử lý tại chỗ

Nước dùng cho phục vụ: bao gồm nước sôi, nước dùng cho lò hơi, Chúng cần được làm mềm để tránh đóng cặn thiết bị

2.2.5 Nấm men bia

Hình 2.6: Nấm men

Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết là phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết Việc lựa chọn một chủng nấm men phù hợp cho quá trình sản xuất cần dựa trên các đặc tính như khả năng sinh sản, khả năng kết lắng, độ trong của bia, vị và hương của bia, tốc độ lên men, mức

độ lên men, tỷ lệ tế bào chết,

Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại:

Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi) Đây là loài nấm men thích

nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, phân bố chủ yếu ở các lớp chất lỏng trên bề mặt của môi trường Trong suốt quá trình lên men, thậm chí khi kết thúc, tế bào nấm men vẫn nổi lơ lửng trong bia non Khả năng kết lắng rất kém Thường được sử dụng để nấu bia Ale

Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm) Chúng thích nghi với

điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp Phân bố chủ yếu ở tầng sâu của dịch đường trong thiết bị lên men Trong quá trình lên men chúng có xu hướng chìm sâu và kết lắng xuống đáy thiết bị Thường được sử dụng để nấu bia Lager

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

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

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

lên men dịch đường

Lựa chọn nấm men Saccharomyces carlsbergensis để sản xuất trong nhà máy

Vì đây là loài có khả năng kết lắng, thuận lợi cho việc tách sinh khối nấm men sau lên men [3]

2.2.6 Gạo:

Ngoài đại mạch, trong công nghệ sản xuất bia để giảm giá thành sản phẩm, người ta đã đưa một số nguyên liệu khác vào thay thế, người ta thường sử dụng các nguyên liệu dạng hạt chưa nảy mầm Nước ta là một nước nông nghiệp trồng lúa nước nên nguồn gạo của chúng ta rất phong phú va giá thành rẻ vì vậy ta chọn gạo làm nguyên liệu thay thế Thành phần của gạo đưa vào sử dụng: Độ ẩm w = 12 - 14%, tinh bột: 75 - 80% chất khô, protein: 6,5 - 7,5% chất khô

Các thành phần khác tương đương đại mạch [3]

Chất trợ lọc: Diatomit với định lượng nhất định dùng để lọc trong bia sau khi lên men xong

Nhóm các chất để điều ch nh pH: axit Lactic

2.3 Các quá trình sinh lí, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia:

Trong quá trình sản xuất bia xảy ra rất nhiều quá trình sinh lí hóa làm thay đổi tính chất, thành phần hóa học cũng như chất lượng của bia Sự thay đổi này có thể tác động tích cực hoặc tiêu cực đến chất lượng của bia thành phẩm Do đó cần phải nắm rõ các quá trình đó để có biện pháp duy trì, phát triển các điều kiện thuận lợi và hạn chế các quá trình bất lợi Gồm một số quá trình cơ bản sau:

2.3.1 Các quá trình xảy ra khi nấu:

2.3.1.1 Mục đích của quá trình nấu:

Chuyển các chất từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ tác động của enzyme có sẵn trong malt hoặc bổ sung từ bên ngoài

2.3.1.2 Các quá trình xảy ra khi nấu bia:

Các quá trình xảy ra trong nấu bia có thể chia ra làm 2 nhóm: quá trình enzyme

và quá trình phi enzyme

- Dưới tác động của hệ enzyme xitaza dẫn đến sựt hủy phân hemixenluloza và một số các chất khác của nguyên liệu để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza và các dextrin

b Quá trình phi enzyme:

- Sự kết lắng và biến tính protein: dưới tác dụng của nhiệt độ cao, một phần protein bị biến tính và đông tụ

- Xảy ra phản ứng tạo thành melanoid

- Phản ứng giữa các muối của nước và photphat có trong khối cháo

- Hòa tan các thành phần dễ hòa tan của malt vào dung dịch [7]

2.3.2 Các quá trình xảy ra khi lên men:

2.3.2.1 Lên men chính

Mục đích: chuyển các chất đường và các dextrin có phân tử thấp thành rượu

lượng thành phẩm

Quá trình sinh lý: thể hiện ở sự sinh trưởng và phát triển của tế bào nấm men Đây là quá trình quan trọng để đảm bảo đủ số lượng tế bào cho quá trình lên men, tuy nhiên cũng cần phải có giới hạn vì nếu tiêu tốn chất khô nhiều cho quá trình này sẽ không đủ để đáp ứng được yêu cầu công nghệ Quá trình này thường xảy ra mạnh trong thời kì đầu của quá trình lên men chính và kết thúc sớm trước khi lên men chính xong

Quá trình sinh hoá: Đây là quá trình cơ bản trong lên men bia, là quá trình chuyển hoá các chất có trong dịch đường nhờ tác động của nấm men bia Trong đó quá

men còn xảy ra nhiều phản ứng khác sinh ra các sản phẩm phụ như là: glyxerin, các axít hữu cơ, các rượu bậc cao, aldehyt, este, diaxetyl

Quá trình hoá lý: Trong quá trình lên men do sự tích lũy các axit hữu cơ làm pH

2.3.2.2 Lên men phụ

Mục đích: Bão hòa CO2, tạo hương vị cho bia, ổn định chất lượng bia, làm trong

vi sinh vật ngoại lai có hại bị nhiễm vào dịch bia

Đồng thời lúc này hàm lượng diaxetyl tạo thành ở giai đoạn lên men chính được nấm men khử và chuyển thành axetoin, các axit hữu cơ tác dụng với rượu để tạo thành các ester, tức là ở đây xảy ra các quá tình nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm Gồm các quá trình cơ bản sau:

- Sự làm trong bia: Bia non chứa nhiều tế bào nấm men và các chất huyền phù khác cho nên còn đục Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chính nên xảy

ra các quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử

- Quá trình oxi hóa khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: Sự khuếch tán thêm oxi vào bia non khi chuyển nó sang thiết bị lên men phụ tạo điều kiện tốt cho quá trình oxi hóa các chất có trong bia non như axit amin, các chất tanin làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia Sau khi tàng trữ vị của bia trở nên dịu hơn Sự tự phân của

nấm men đã tạo ra các sản phẩm như peptit, aminoaxit, các vitamin có ảnh hưởng tốt đến chất lượng của bia [4]

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ:

Lọc và rửa bã

BãHoublon hóa

ổn định Rót và đóng nắp

Thu hồi sữa men

Thanh trùng dán nhãn

Xử lí Cặn

Bia chai thành phẩm

3.2 Chọn nguyên liệu và phương pháp công nghệ:

3.2.1 Nguyên liệu:

Nguyên liệu gồm malt vàng 56%, gạo 34%, malt melan 10% Gạo để giảm giá thành sản phẩm, malt melan để tạo màu đặc trưng của bia đen Nguyên liệu nhập về phải kiểm tra về chất lượng và được chứa trong các xilo chứa

3.2.2 Chọn phương pháp công nghệ:

3.2.2.1 Làm sạch:

Sử dụng thiết bị với hệ thông rây và quạt nhằm loại bỏ các tạp chất nhỏ cũng như các nguyên liệu có kích thước quá lớn hay quá nhỏ Thiết bị này có hiệu suất làm việc lớn

3.2.2.2 Nghiền:

Có 3 phương pháp nghiền là nghiền khô, nghiền ướt và nghiền ẩm Cho dù chọn phương pháp nào thì tỷ lệ vỏ, tấm thô, tấm mịn, bột phải phù hợp với công nghệ sản xuất Tỷ lệ này ảnh hưởng tới hiệu suất chiết của nguyên liệu và phụ thuộc vào thiết bị lọc.nhà máy chọn phương pháp nghiền khô

Malt vàng và malt melan dùng thiết bị nghiền đôi 2 trục

Gạo dùng thiết bị nghiền búa vì cấu trúc tinh bột còn cứng phải nghiền mịn để enzyme thủy phân hoàn toàn các chất hòa tan trong quá trình đường hóa

3.2.2.7 Lên men:

Lên men theo phương pháp cổ điển vì phương pháp này cho ra bia có chất lượng bia cao hơn Phương pháp này lên men chính và lên men phụ diễn ra trên hai thiết bị riêng biệt

3.2.2.8 Lọc bia:

Sử dụng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là bột diatomit vì thiết bị này có

bề mặt lọc lớn dịch lọc trong, loại bỏ được nấm men, tấm đỡ có thể thay thế dễ dàng

Tiến hành: Sử dụng thiết bị với hệ thống rây và quạt Rây tách các tạp chất có

kích thước quá lớn hay quá nhỏ Quạt để thổi bay các tạp chất nhẹ Ví dụ: máy quạt sàng, máy tách kim loại

Hình 3.1 Máy quạt sàng Nguyên liệu được đưa vào qua phễu số (1), dưới sự điều ch nh của con quay (7) nguyên liệu được phân phối đều xuống sàng rung Sàng rung gồm có 2 ngăn Ở ngăn trên cùng sàng có kích thước lỗ lưới lớn nên khi nguyên liệu chịu tác động của sàng rung thì gạo (malt) và tạp chất bé sẽ lọt qua lỗ sàng xuống ngăn thứ 2, còn tạp chất lớn được giữ lại ở ngăn thứ nhất và được vận chuyển theo đường ống (2) ra ngoài Tại ngăn thứ 2 với kích thước lỗ sàng nhỏ hơn so với ngăn thứ nhất sẽ tiến hành phân loại

tạp chất bé và gạo (malt) Gạo (malt) với kích thước lớn hơn được giữ lại ở ngăn thứ 2

và được vít tải chuyển đến bộ phận nghiền Các tạp chất có kích thước nhỏ sẽ rơi xuống ngăn cuối và được vận chuyển ra ngoài Để tách bụi và các tạp chất dạng lơ lửng người ta sử dụng quạt hút và hút ra ngoài qua cyclon Trên đường nguyên liệu xuống sàng, có hệ thống nam châm tách tạp chất kim loại

3.3.2 Nghiền:

Mục đích: Nghiền nguyên liệu là nhằm phá vỡ cấu trúc của tế bào, tạo điều kiện

thuận lợi và thúc đẩy các quá trình sinh, lý, hóa xảy ra trong quá trình nấu để thu được dịch đường có nồng độ các chất cao nhất từ nguyên liệu ban đầu

Tiến hành: Malt vàng, malt melan và gạo sau khi làm sạch được đưa vào thiết bị

nghiền Vỏ trấu được sử dụng như chất trợ lọc dịch đường và hạn chế các chất hòa tan của nó tan vào dịch đường gây mùi vị không tốt Do vậy, ch nên nghiền dập hay bẹp, không nên nghiền mịn

Trong nội nhũ của malt, chủ yếu là tinh bột dextrin, đường, protein, các sản phẩm thủy phân của protein Những chất này là nguồn cung cấp chất hòa tan cho dich đường Nếu nghiền càng mịn thì càng dễ trích ly nhưng quá trình lọc sẽ gặp khó khăn và rửa bã malt sẽ không thể chiết rút hết các thành phần dinh dưỡng ở trong đó

Nguyên tắc của quá trình nghiền malt là đảm bảo thu được chất tan nhiều nhất nhưng thể tích bột nghiền và bã malt cũng đạt giá trị cao nhất trong điều kiện có thể đạt được

Chọn phương pháp nghiền khô và sử dụng thiết bị nghiền đôi hai trục

Cấu tạo của thiết bị nghiền:

1 Trục cấp liệu

2 Malt vào

3 Đôi trục nghiền thô

4 Đôi trục nghiền lại vỏ

6 Hệ thống truyền động

7 Hỗn hợp sau khi nghiền thô

Nguyên tắc hoạt động: Malt từ trục cấp liệu xuống đôi trục nghiền 3 Thành phần hỗn hợp sau khi nghiền lần 1 gồm: vỏ 30%, tấm thô 50%, bột mịn 20%.Phần bột mịn lọt qua lỗ sàng 5 đi ra ngoài theo 9 Tách bột ra khỏi vỏ khi qua đôi trục thứ hai 4.Sau khi nghiền hai lần, thành phần bột nghiền như sau: vỏ 20%, tấm 50%, bột mịn 30%

Đối với malt melan ta cần điều ch nh trục để malt được nghiền mịn hơn đảm bảo khi nấu tạo được màu đặc trưng của bia đen

Gạo: cần tiến hành nghiền nhỏ để trong quá trình nấu các chất tinh bột, protein, chuyển sang dạng hòa tan Gạo được nghiền bằng máy nghiền búa Gạo từ máng cung cấp rơi vào buồng nghiền qua cửa điều ch nh trong trạng thái rơi lơ lững được các búa va đập, các hạt sẽ vỡ ra và có thể bám vào phần nhám xung quanh và hai bên buồng nghiền Nó sẽ tiếp tục vỡ ra, các hạt bột sẽ lọt qua lưới sàng được thu hồi nhờ các bộ phận như vít tải hay cyclon

Hình 3.3 Máy nghiền búa

Cấu tạo của máy nghiền búa

Mục đích: Chuyền hóa các chất có trong nguyên liệu và nguyên liệu thay thế từ

trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ tác động của hệ enzyme

Hòa nước (10ph) Bột gạo

Giữ ở nhiệt độ

Nâng đến

3.3.3.1 Nấu gạo

nước trong thiết bị phối trộn rồi được bơm qua nồi nấu gạo Sau đó bổ sung

độ này 15 phút để tinh bột gạo được hồ hóa và bổ sung chế phẩm enzyme termamyl

25 phút và giữ sôi 5 phút Trong suốt quá trình nầu phải khuấy trộn liên tục để tránh cháy đáy nồi, tốc độ khuấy khoảng 30 - 40 (vòng/phút)

3.3.3.2 Nấu malt:

nước, khuấy đều trong 10 phút Điều ch nh pH của khối malt khoảng pH = 5,2 - 5,3

đạm hóa

3.3.3.3 Hội cháo:

Sau khi nồi gạo được hồ hóa và nồi malt được đạm hóa Tình toán thời gian để quá trình đun sôi ở nồi gạo và quá trình đạm hóa ở nồi malt kết thúc cùng một lúc Tiến hành bơm cháo từ nồi gạo qua nồi malt, thời gian bơm khoảng 15 phút Giữ nhiệt

amylase hoạt động Sau đó nâng nhiệt lên 750C mất hết 10 phút và giữ ở nhiệt độ này

trong 20 phút, đây là khoảng thời gian hoạt động của enzyme α-amylase sau đó nâng

Ta có sơ đồ nâng giữ nhiệt của quá trình nấu

Hình 3.4 Sơ đồ nâng giữ nhiệt

Thiết bị

Hình 3.5 Thiết bị nấu

3.3.4 Lọc dịch và rửa bã:

Mục đích: tách dịch đường hay dịch hèm với vỏ và những phần nội nhũ của hạt

không tan Loại bỏ cùng với bã những chất không mong muốn như: các kim loại nặng, lipid

Tiến hành: Lọc bằng thiết bị lọc thùng Thiết bị lọc bằng thép có dạng hình trụ,

đáy bằng nắp cầu, cách đáy chính có các ống dùng để rút dịch đường, một ống có một van đóng mở điều ch nh vận tốc lọc, phía dưới các van là một máng hứng dịch đường trong để đưa tới nồi đun sôi với hoa houblon Trong nồi lọc có cánh khuấy dạng bàn cào răng cưa vừa có tác dụng làm tơi xốp bã đồng thời có tác dụng dồn bã đưa ra cửa tháo bã

Quá trình lọc bã bằng thùng lọc tiến hành theo các bước:

Đuổi khí: thùng lọc được vệ sinh sạch sẽ, cho đầy nước nóng vào các ống dẫn hèm và khoảng cách giữa 2 đáy, lúc này ta phải khóa van tháo bã malt và các vòi lấy dịch đường Nước nóng sẽ đuổi không khí ra ngoài và làm nóng thùng lọc

Bơm dịch hèm vào: bơm vào càng nhanh càng tốt và khuấy đều bã trên mặt Nếu bã phân phối không đều khiến cho tách chiết không đều thì sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi chất chiết Trong thời gian chuyển dịch hèm phải nâng cánh khuấy lên cao 20cm và đến khi dịch hèm chuyển vào gần hết thì nâng cánh khuấy lên cao hẳn và ngừng hoạt động

Để lắng: để lắng 30 phút Lớp bã hình thành một lớp lọc tự nhiên, đến khi bã phân thành 3 lớp thì tiến hành lọc bỏ

Hồi lưu dịch lọc đục: phần dịch lọc đầu tiên thu được được bơm trở lại thùng lọc dưới bề mặt dịch hèm Làm như vậy hạn chế tối đa oxy xâm nhập vào dịch

Thu dịch đầu: khi quan sát dịch lọc bắt đầu trong thì tiến hành khóa van hồi lưu

và thu dịch lọc

cản trở tốc độ rửa bã, nhưng nhiệt độ cao sẽ gây hồ hóa tinh bột làm cho bia đục

Xả bã: sau khi lấy hết dịch ra hạ thấp cánh khuấy và cho quay để đẩy bã ra ngoài

Hình 3.6 Thùng lọc

3.3.5 Houblon hóa:

Mục đích: Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nito

và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường ngọt để biến nó thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa, hiệu ch nh nồng độ chất khô cho dịch nha, đông tụ protein và vô hoạt vi sinh vật trước khi lên men bia

Tiến hành: Dịch đường sau khi lọc được đem đi houblon hóa nhờ thiết bị cũng

giống như thiết bị nấu nhưng có bề mặt truyền nhiệt lớn hơn do quá trình houblon hóa cần làm bay hơi một lượng lớn nước

h

h

h Hình 3.7 Thiết bị đun hoa

Dịch đường và nước rữa bã từ thiết bị lọc chảy vào thùng chứa trung gian Tại

được đưa vào nồi houblon hóa từ dưới lên Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cho vào 1 2 lượng hoa viên Sau đó nâng dần nhiệt độ lên nhiệt độ sôi Tính toán sao cho khi bơm hết thì dịch cũng đạt nhiệt độ sôi Khi dịch đường sôi được 30 phút cho tiếp 1 4 lượng hoa viên vào Còn 1/4 cho vào cuối của giai đoạn đun hoa Tổng thời gian đun hoa là 70 phút

3.3.6 Lắng trong và làm lạnh:

3.3.6.1 Lắng trong:

Mục đích: Quá trình này nhằm kết tủa huyền phù tách cặn để thu được dịch

trong

Tiến hành: Sử dụng thiết bị lắng xoáy tâm Whirlpool Thiết bị có đáy hơi

nghiêng so với mặt phẳng ngang, dịch được bơm vào với vận tốc 10-14m/s theo phương tiếp tuyến với thùng Thông thường vị trí dịch vào ở chiều cao 1 3 thành thùng tính từ dưới đáy lên Khối dịch sẽ quay bên trong không gian của thùng và đáy dần lên Cặn tập hợp lại ở giữa, dịch trong sẽ được lấy ra ngoài ở phía dưới thùng lắng xoáy Trên thân thùng có cửa vệ sinh, có nhiệt kế, ống thủy báo mức, trên vai thùng có cửa quan sát, đèn báo tính hiệu Nối tiếp cổ thùng là ống thoát hơi cao từ 4-5m hoặc hơn nữa

Cấu tạo thiết bị

1 Cửa tháo sau khi lắng l

2 Cửa tháo sau khi lắng 2

3 Cửa tháo sau khi lắng 3

4 Vòi phun nước để rửa thiết bị sau khi lắng

5 Cửa nạp nguyên liệu

Hình 3.8 Thiết bị Whirlpool

3.3.6.2 Làm lạnh:

Mục đích: Đưa nhiệt độ dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men

bia theo yêu cầu kỹ thuật Yêu cầu làm lạnh nhanh để tránh các vi sinh vật trong môi

trình lên men sau này

Tiến hành: Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Thông thường, người

thường là glycol để hạ tiếp nhiệt độ đến nhiệt độ lên men của chủng nấm men bia sử dụng Nhiệt độ hoạt động của nấm men chìm trong quá trình lên men chính thường dao

ứng hóa học và giảm tối đa cơ hội phát triển của vi sinh vật tạp nhiễm

phụ

Hình 3.9 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng

3.3.7 Lên men:

Lên men theo phương pháp cổ điển gồm hai quá trình lên men chính là lên men

3.3.7.1 Chuẩn bị nấm men giống:

Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và giai đoạn nuôi cấy sản xuất

Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào Trong phòng thí nghiệm, để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường

Để đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí nghiệm cho đến 5†10 lit Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt bên cạnh phân xưởng lên men Trong mỗi lần nhân giống, thể tích men giống tăng lên 3†5 lần

3.3.7.2 Xử lý sữa men:

Sữa men được thu hồi vào các thùng chuyên dùng sau đó chuyển đến phân xưởng men để xử lí Đầu tiên sữa men được trộn với nước lạnh vô trùng khuấy trộn đều để các cặn bẩn, xác men nổi lên trên, gạn bỏ phần bẩn và thay nước rửa nhiều lần cho đến khi nấm men sạch Để thực hiện người ta dùng các thiết bị rửa men có thể lật ngược gồm 2 vỏ mà ở đó cho nước lạnh chạy xung quanh Không nên lặp lại quá trình

rửa quá nhiều lần vì các hợp chất trong nấm men sẽ khuếch tán vào trong nước, khi đó nấm men dễ bị thoái hóa nhanh hơn rất nhiều so với ở trong bia

Để lên men trở lại ta tiến hành như sau: sữa men sau khi đã rửa và sát trùng thì cho trộn với dịch lên men theo t lệ 3†6lít men 100lít dịch đường, khuấy đều rồi để yên 1†3giờ Cho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính Khi nào nấm men nảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% coi như là được

3.3.7.3 Lên men chính:

Mục đích: Quá trình lên men chính là quá trình chuyển các chất đường và các

khác tạo thành bia theo đúng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm

Tiến hành: dịch lên men sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men Dịch

men giống được chuyển vào thùng lên men theo luồng dịch đường với tỷ lệ men giống 0,6 lít men giống đặc 100 lít dịch lên men nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc tốt với môi trường và nhanh bước vào giai đoạn lên men đầu Nhiệt độ lên men chính

phải đạt 0,2% Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên

và nhiệt độ lên men Thời gian lên men chính khoảng 8-9 ngày đêm Lên men chính được xem là kết thúc khi trong 12h tốc độ lên men ch đạt 0,15-0,2%

Thiết bị: Thiết bị lên men có dạng hình trụ đáy côn được chế tạo bằng thép không g

Hình 3.10 Thiết bị lên men

3.3.7.4 Lên men phụ:

Mục đích: chuyển hóa lượng đường còn sót lại trong quá trình lên men chính để

thành phẩm

Tiến hành: Bia non (sau lên men chính) được hạ xuống 5-70C trong vòng 48h

chất lượng của từng loại bia) Trong quá trình làm lạnh, tế bào nấm men lắng xuống

qua lên men phụ nó tăng lên đáng kể (phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất lên men) Thời gian lên men phụ là 30 ngày Áp lực trong thùng lên men phụ được giữ

≤1,5 at Việc di chuyển bia non thường được dùng theo phương pháp tự chảy kết hợp

3 thùng lên men phụ để làm đều sản phẩm

Thiết bị: Quá trình lên men phụ thực hiện trong các thiết bị thân trụ đáy và nắp

toàn, đường ống nhập liệu và tháo liệu