Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 85 triệu lít bia 10,5° năm

Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước Lượng nước sử dụng trong nhà máy rất lớn với nhiều mục đích khác nhau: nước dùng trong công nghệ, nước dùng để vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà

i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA VÀNG LÊN MEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIỆN ĐẠI VỚI NĂNG SUẤT 85

Người hướng dẫn: ThS PHAN THỊ BÍCH NGỌC Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THU THỦY

Số thẻ sinh viên: 107120276 Lớp: 12SH

Đà Nẵng, 5/2017

LỜI NÓI ĐẦU

Em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Hóa, Ngành Công nghệ sinh học trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho

em được học tập và nghiên cứu trong môi trường học tập khoa học, giúp cho em có kiến thức vững vàng trước khi bước vào đời Trong quá trình làm đồ án với sự nổ lực của bản thân, sự giúp đỡ của các bạn đã chia sẻ kiến thức cũng như kinh nghiệm, tài liệu và cảm ơn gia đình đã tài trợ tài chính và động viên trong suốt quá trình học tập, cùng với sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn Công nghệ sinh học Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tân tình của cô giáo ThS.Phan Thị Bích Ngọc là người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn chưa chuyên sâu, chưa trải nghiệm thực tế nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót mong quý thầy

cô và bạn bè góp ý

Em xin chân thành cảm ơn

iii

LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT

Em xin cam đoan đây là đồ án tốt nghiệp của em Những số liệu, công thức của

đồ án tốt nghiệp này là trung thực, và trích dẫn từ sách Nếu không chính xác em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH xi

DANH MỤC BẢNG xiii

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

1.1 Đặc điểm thiên nhiên 2

1.2 Vùng nguyên liệu 2

1.3 Hợp tác hóa 2

1.4 Nguồn cung cấp điện, hơi, nhiên liệu 2

1.5 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước 3

1.6 Nguồn nhân lực 3

1.7 Giao thông vận tải 3

1.8 Thị trường tiêu thụ 3

Chương 2: TỔNG QUAN 4

2.1 Giới thiệu sản phẩm 4

2.2 Nguyên liệu 4

2.2.1 Malt 4

2.2.2.Hoa houblon 5

2.2.3 Nước 9

2.2.4 Gạo 10

2.2.5 Đường 11

2.2.6 Nấm men 11

2.3 Các nguyên liệu phụ khác 12

2.3.1 Chế phẩm enzyme 12

2.3.2 Hóa chất 12

2.3.3 Chất trợ lọc 12

2.3.4 Chất màu caramen 13

2.4 Các quá trình sinh hóa xảy ra 13

v

2.4.1 Các quá trình xảy ra khi nấu 13

2.4.1.1 Quá trình enzyme 13

2.4.2 Các quá trình xảy ra khi houblon hóa 13

2.4.3 Các quá trình xảy ra khi lên men 14

2.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và Việt Nam 15

2.5.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ trên thế giới 15

2.5.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ở Việt Nam 15

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 16

3.1 Dây chuyền công nghệ 16

3.2 Chọn phương pháp công nghệ 16

3.2.1 Nguyên liệu 16

3.2.2 Công đoạn làm sạch 17

3.2.3 Công đoạn nghiền 17

3.2.4 Công đoạn nấu 17

3.2.5 Công đoạn lọc dịch đường 17

3.2.6 Công đoạn houblon hóa 17

3.2.7 Công đoạn lắng trong và làm lạnh 18

3.2.8 Công đoạn lên men 18

3.2.9 Công đoạn lọc bia 18

3.2.10 Công đoạn thanh trùng 18

3.3 Thiết minh quy trình công nghệ 18

3.3.1 Công đoạn làm sạch 18

3.3.2 Nghiền 19

3.3.3 Nấu 21

3.3.4 Lọc dịch đường 23

3.3.5 Houblon hóa 24

3.3.6 Lắng trong 25

3.3.7 Làm lạnh 26

3.3.8 Qúa trình lên men 27

3.3.9 Qúa trình lọc 30

3.3.10 Qúa trình ổn định bia 30

3.3.11 Qúa trình chiết bia 31

3.3.12 Thanh trùng 31

3.3.13 Dán nhãn bia chai 32

Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 34

4.1 Số liệu ban đầu 34

4.2 Tính số mẻ nấu trong 1 ngày 34

4.3 Lập biểu đồ sản xuất 34

4.4 Chọn hao hụt qua từng công đoạn 35

4.5 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu 35

4.5.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu hạt ( m1 ) 35

4.5.2 Lượng chất khô và nguyên liệu hạt sau khi làm sạch 36

4.5.3 Lượng chất khô và nguyên liệu hạt sau khi nghiền 36

4.5.4 Lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường sau khi nấu 36

4.5.5 Lượng chất khô của hạt còn lại sau quá trình nấu: 36

4.5.6 Lượng chất khô của hạt còn lại qua quá trình lọc: 36

4.5.7 Thể tích của dịch đường khi đun sôi 36

4.5.8 Lượng chất khô sau quá trình houblon hóa: 37

4.5.9 Thể tích dịch đường còn lại sau khi houblon hóa 37

4.5.10 Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong 37

4.5.11 Thể tích dịch đường sau lắng trong : 37

4.5.12 Lượng chất khô còn lại sau quá trình làm lạnh 38

4.5.13 Thể tích dịch lên men 38

4.5.14 Lượng bia sau khi lên men 38

4.5.15 Lượng bia còn lại sau quá trình lọc 38

4.5.16 Lượng bia còn lại sau quá trình ổn định 38

4.5.17 Lượng bia còn lại sau quá trình chiết rót và thanh trùng 38

4.5.18 Lượng hoa houblon cần dùng 38

4.5.19 Lượng enzyme cần dùng 39

4.5.20 Lượng bã thu được 39

4.5.21 Lượng cặn lắng khi lắng trong 39

4.5.22 Lượng men giống cần dùng 39

4.5.23 Lượng men thu hồi 39

4.5.24 Lượng CO2 thu được 39

4.6 Tính cân bằng sản phẩm cho một mẻ 40

4.6.1 Lượng nguyên liệu ban đầu 40

4.6.2 Lượng nguyên liệu hạt sau quá trình làm sạch 40

4.6.3 Lượng nguyên liệu hạt sau quá trình nghiền 40

4.6.4 Lượng dịch đường khi đun sôi 41

4.6.5 Lượng dịch đường sau khi houblon hóa 100℃ 41

4.6.6 Lượng dịch đường sau lắng trong 41

4.6.7 Lượng dịch lên men 41

vii

4.6.8 Lượng bia sau khi lên men 41

4.6.9 Lượng bia sau lọc 41

4.6.10 Lượng bia sau quá trình ổn định 41

4.6.11 Lượng bia thành phẩm 41

4.6.12 Lượng hoa houblon cần dùng 41

4.6.13 Lượng chế phẩm enzyme cần dùng 41

4.6.14 Lượng bã nguyên liệu 41

4.6.15 Lượng men giống 41

4.6.16 Lượng men thu hồi 41

4.6.17 Lượng CO2 thu hồi 42

4.7 Chi phí bao bì 42

4.7.1 Lượng vỏ chai 42

4.7.2 Số lượng nhãn 42

4.7.3 Lượng nắp đậy 42

4.7.4 Két đựng chai 42

Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 45

5.1 Phân xưởng nấu 45

5.1.1 Tính xilo 45

5.1.2 Tính bunke 46

5.1.3 Máy làm sạch nguyên liệu 48

5.1.4 Máy nghiền nguyên liệu 48

5.1.5 Cân nguyên liệu 49

5.1.6 Tính cơ cấu vận chuyển 50

5.1.7 Nồi nấu nguyên liệu 52

5.1.8 Thiết bị lọc dịch đường 56

5.1.9 Thùng chứa bã nguyên liệu 57

5.1.10 Thùng trung gian chứa dịch đường sau khi lọc 58

5.1.11 Thiết bị lắng whirlpool 59

5.1.12 Thiết bị làm lạnh 60

5.1.13 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu 61

5.2.Tính thiết bị cho phân xưởng lên men 64

5.2.1 Thiết bị nhân giống 64

5.2.2 Thiết bị lên men 66

5.2.3 Thiết bị lọc 68

5.2.4 Tính lượng diatomit và thùng phối trộn chất trợ lọc 68

5.2.5 Thiết bị ổn định 69

5.2.6 Các loại bơm 69

5.2.7 Công đoạn hoàn thiện sản phẩm 70

Chương 6: TÍNH TỔ CHỨC 76

6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy 76

6.2 Tính tổ chức lao động của nhà máy 77

6.2.1 Chế độ làm việc 77

6.2.2 Tính tổ chức 77

Chương 7: TÍNH XÂY DỰNG 80

7.1 Kích thước các công trình 80

7.1.1 Phân xưởng nấu 80

7.1.2 Phân xưởng lên men 80

7.1.3 Phân xưởng chiết rót 80

7.1.4 Khu nguyên liệu 80

7.1.5 Kho thành phẩm 80

7.1.6 Kho chứa két và chai không 81

7.1.7 Phân xưởng cơ điện lạnh 81

7.1.8 Phân xưởng lò hơi 81

7.1.9 Nhà hành chính 81

7.1.10 Khu xử lý nước 82

7.1.11 Đài nước 82

7.1.12 Trạm biến áp 82

7.1.13 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 82

7.1.14 Nhà ăn - căn tin 82

7.1.15 Gara ôtô 82

7.1.16 Nhà để xe đạp, xe máy 83

7.1.17 Phòng thường trực và bảo vệ 83

7.1.18 Kho nhiên liệu 83

7.1.19 Khu xử lý nước thải 83

7.2 Tính khu đất xây dựng nhà máy 84

7.2.1 Khu đất mở rộng 84

7.2.2 Diện tích khu đất xây dựng của nhà máy 84

7.2.3 Tính hệ số sử dụng 84

Chương 8: TÍNH HƠI- NƯỚC 86

8.1 Tính hơi 86

8.1.1 Các công thức sử dụng để tính toán 86

8.1.2 Tính nhiệt cho các nồi trong phân xưởng nấu 87

ix

8.1.3 Tính chi phí hơi cho các nồi 90

8.1.4 Tính và chọn lò hơi 91

8.2 Tính nước 91

8.2.1 Nước dùng để bổ sung vào máy nghiền ướt, nấu nguyên liệu và rửa bã trong một mẻ 92

8.2.2 Nước dùng vệ sinh thiết bị nấu trong 1 mẻ 92

8.2.3 Nước dùng cho lò hơi 92

8.2.4 Nước dùng cho phân xưởng lên men 92

8.2.5 Nước dùng cho chiết rót, rửa chai, thanh trùng 92

8.2.6 Nước dùng cho hệ thống lạnh 92

8.2.7 Nước dùng cho sinh hoạt 92

8.3 Tính nhiên liệu 93

8.3.1 Dầu F.O 93

8.3.2 Xăng 93

8.3.3 Dầu nhờn 93

8.3.4 Dầu DO 93

Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 94

9.1 Kiểm tra nguyên liệu 94

9.1.1 Kiểm tra chất lượng của malt 94

9.1.2 Kiểm tra chất lượng của gạo 94

9.1.3 Kiểm tra chất lượng của đường saccarose 94

9.1.4 Kiểm tra chất lượng của hoa houblon 94

9.1.5 Kiểm tra men giống 94

9.1.6 Kiểm tra nước dùng nấu bia 94

9.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất 94

9.2.1 Kiểm tra công đoạn nấu 94

9.2.2 Kiểm tra công đoạn lên men 95

9.2.3 Kiểm tra công đoạn thành phẩm 95

9.3 Kiểm tra sản phẩm 95

9.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá 96

9.3.2 Các chỉ tiêu hoá lý 96

Chương 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP NHÀ MÁY 97

10.1 Bảo hộ và an toàn lao động 97

10.1.1 Chống độc trong sản xuất 97

10.1.2 Chống tiếng ồn và rung động 97

10.1.3 An toàn về hóa chất 97

10.1.4 An toàn thiết bị chịu áp 97

10.1.5 An toàn điện trong sản xuất 97

10.1.6 An toàn sử dụng thiết bị 98

10.1.7 Phòng chống cháy nổ 98

10.1.8 An toàn với hoá chất 98

10.1.9 Chống sét 98

10.2 Vệ sinh công nghiệp 98

10.2.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân 98

10.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 98

10.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 99

10.3 Xử lý chất thải trong nhà máy 99

10.3.1 Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất 99

10.3.2 Xử lý nước thải 99

KẾT LUẬN 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

PHỤ LỤC 106

xi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Sản phẩm bia 4

Hình 2.2 Malt 5

Hình 2.3 Hoa Houblon 6

Hình 2.4 Hoa viên 9

Hình 2.5 Gạo 11

Hình 2.6 Saccharomyces carlsbergensis 11

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia 16

Hình 3.2 Thiết bị làm sạch 19

Hình 3.3 Máy nghiền 4 trục 20

Hình 3.4 Thiết bị nghiền búa 20

Hình 3.5 Nồi nấu 21

Hình 3.6 Sơ đồ quy trình nấu bia 22

Hình 3.7 Sơ đồ nâng nhiệt và giữ nhiệt của quá trình nấu 23

Hình 3.8 Thiết bị lọc Lunter tun đáy bằng 24

Hình 3.9 Thiết bị lắng Whirlpool 25

Hình 3.10 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng 27

Hình 3.11 Thiết bị nhân giống 28

Hình 3.12 Thiết bị lên men 29

Hình 3.13 Thiết bị lọc khung bản 30

Hình 3.14 Thiết bị thanh trùng tunnel phun tuyến tính 32

Hình 5.1 Xilô chứa nguyên liệu 45

Hình 5.2 Bunke chứa nguyên liệu 47

Hình 5.3 Cân định lượng 50

Hình 5.4 Gàu tải 50

Hình 5.5 Vít tải 51

Hình 5.6 Nồi nấu nguyên liệu 53

Hình 5.7 Nồi lọc Lauter đáy bằng 56

Hình 5.8 Thùng chứa bã nguyên liệu 58

Hình 5.9 Thùng chứa trung gian 59

Hình 5.10 Thiết bị lắng Whirlpool 60

Hình 5.11 Thiết bị làm lạnh dạng bản mỏng 61

Hình 5.12 Bơm ly tâm 62

Hình 5.13 Thiết bị nhân giống 64

Hình 5.14 Thiết bị tiệt trùng Tetra plex CD6[21] 66

Hình 5.15.Thiết bị lên men 67

Hình 5.16 Thiết bị lọc khung bản 68

Hình 5.17 Thùng ổn định bia 69

Hình 5.18 Máy thanh trùng 72

Hình 5.19 Máy dán nhãn 72

Hình 5.20 Băng tải chai, két 73

Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 76

Hình 10.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải 100

xiii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Biểu đồ sản xuất của nhà máy theo lịch 2017 35

Bảng 4.2 Bảng hao hụt qua từng công đoạn 35

Bảng 4.3 Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất 43

Bảng 5.1 Bảng tổng kết thiết bị trong nhà máy 74

Bảng 6.1 Bảng phân phối lao động trực tiếp 78

Bảng 7.1 Bảng tổng kết xây dựng 83

Bảng 8.1 Lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho các nồi 88

Bảng 8.2 Lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho các nồi 88

Bảng 8.3 Lượng nhiệt dùng để đun nóng vỏ thiết bị 89

Bảng 8.4.Lượng nhiệt tổn thất 89

Bảng 8.5 Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi 90

Bảng 8.6 Lượng hơi cho phân xưởng nấu 91

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, mùi thơm, ngon và có giá trị dinh dưỡng cao Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon,

dễ tiêu hóa mà còn giảm sự mệt mỏi sau ngày làm việc vất vả

Được sản xuất từ nguyên liệu chính là malt vàng, hoa houblon và nước với quy trình công nghệ khá đặc biệt Cho nên bia có các tính chất cảm quan rất hấp dẫn con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 khá cao (4-5g/l) giúp cơ thể con người giải khát một cách triệt để khi uống

Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng, thậm chí bia trở thành loại nước giải khát không thể nào thiếu hàng ngày đối với mỗi người dân Việt Nam cũng như những người dân trên thế giới

Hiện nay do nhu cầu thị trường, trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng nhà máy bia đã có

từ trước và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ương và địa phương quản lý, các nhà máy liên doanh với các nước ngoài Công nghiệp bia phát triển kéo theo sự phát triển của các ngành sản xuất khác

Ngành bia là một trong những ngành có mức thuế TTĐB cao nên hằng năm nộp vào ngân sách nhà nước một lượng đáng kể

Vì vậy, nước ta cần sản xuất được một loại bia có chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, thúc đẩy cạnh tranh và hướng tới xuất khẩu Việc xây dựng thêm các nhà máy bia có năng suất cao trong thời gian này là hợp lí và cần thiết

Với mục đích trên, tôi được phân công đề tài: “ Thiết kế nhà máy sản xuất bia

vàng lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 85 triệu lít bia 10,5° /năm”

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 2

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Qua tìm hiểu về vị trí địa lí, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điều kiện khác Tôi quyết định đặt nhà máy bia tại thị trấn Hà Lam, huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam

1.1 Đặc điểm thiên nhiên

Việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch chung và đảm bảo sự phát triển chung về kinh tế của địa phương Nhà máy được đặt trên tuyến đường chính để đảm bảo cho việc lưu thông hàng hóa Từ đó nhà máy được xây dựng nằm ở khu công nghiệp thị trấn Hà Lam, huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam do nơi đây có địa hình rộng, bằng phẳng, khô thoáng, quanh năm không bị ngập lụt, đất đai chắc chắn, không bị lún thích hợp cho phép xây dựng nhà công nghiệp nhiều tầng và

mở rộng diện tích nhà máy được trong tương lai

Về khí hậu, Quảng Nam có khí hậu tương đối ôn hòa, nhiệt độ trung bình năm 25,6℃, độ ẩm không khí là 84%

1.2 Vùng nguyên liệu

Nguyên liệu dùng để sản xuất bia tại nhà máy là malt đại mạch, gạo, hoa houblon Do điều kiện khí hậu ở nước ta không thích hợp với việc trồng đại mạch và hoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài

Gạo là nguyên liệu sẵn có tại địa phương cũng như ở các tỉnh lân cận do vậy việc thu mua rất đơn giản, dễ dàng Việc sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo mang lại lợi ích kinh tế lớn trong việc thu mua nguyên liệu của địa phương, cũng như vận chuyển và hạ giá thành sản phẩm

hạ giá thành của sản phẩm

1.4 Nguồn cung cấp điện, hơi, nhiên liệu

Nguồn điện của nhà máy lấy từ lưới điện quốc gia, thông qua trạm biến áp riêng Ngoài ra, để đảm bảo quá trình sản xuất được liên tục, đề phòng khi mất điện nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhà máy Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO được mua từ các trạm xăng dầu địa phương Ngoài ra, nhà máy còn trang bị kho chứa nhiên liệu dự trữ để đảm bảo cho quá trình sản xuất

1.5 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước

Lượng nước sử dụng trong nhà máy rất lớn với nhiều mục đích khác nhau: nước dùng trong công nghệ, nước dùng để vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng Nguồn cung cấp nước chính của nhà máy là nguồn nước của thành phố, bên cạnh đó nhà máy còn sử dụng thêm nguồn nước từ giếng bơm

Nước từ nguồn nước sinh hoạt thành phố hay giếng đều cho qua hệ thống xử lý nước trước khi đưa vào sản xuất để đảm bảo yêu cầu trước khi đưa vào sử dụng

Lượng nước thải của nhà máy bia cũng rất lớn, chứa nhiều tạp chất, nếu không được xử lí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh Vì vậy toàn bộ nước thải của nhà máy được đưa qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy truớc khi thải ra ngoài

1.6 Nguồn nhân lực

Công nhân của nhà máy chủ yếu lấy từ nguồn nhân lực địa phương, giải quyết được công ăn việc làm cho người dân ở địa phương vừa giảm được chi phí về nhà ở sinh hoạt cho công nhân Cán bộ quản lý và cán bộ kỹ thuật được cung cấp từ các trường đại học ở miền Trung như: Đà Nẵng, Huế, …

1.7 Giao thông vận tải

Hàng năm nhà máy vận chuyển với khối lượng lớn, thông thường chở về nhà máy gồm vật liệu, bao bì, nhãn hiệu, nguyên liệu… Vì vậy, vấn đề giao thông không chỉ xây dựng nhà máy nhanh mà còn sự tồn tại và phát triển nhà máy trong tương lai

Do nhà máy nằm gần quốc lộ 1A nên sự lưu thông dễ dàng

1.8 Thị trường tiêu thụ

Thị trường tiêu thụ trong nước trong những năm gần đây tăng mạnh như Đà Nẵng, Quảng Nam… nói riêng và miền Trung nói chung Dần dần mở rộng ra các tỉnh thành phía Nam và phía Bắc Bên cạnh đó, việc xuất khẩu ra thị trường ngoài nước như Campuchia, Lào,… ngày càng mở rông

Kết luận: Với những điều kiện thuận lợi về vị trí địa lí, giao thông vận tải,

nguồn lao động, tiêu thụ sản phẩm… thì việc xây dựng nhà máy bia tại địa điểm này là hoàn toàn hợp lí, hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 4

5000 năm (TCN), người Sumerien và Assyrien đã sản xuất được loại đồ uống lên men

từ ngũ cốc Vào khoảng 2000 TCN, dưới thời vua Hammourabi, người Babion đã viết thành sách các nguyên tắc nấu bia và quá trình nấu bia được quản lí khá chặt chẽ [tr6, 2]

Những nghiên cứu khoa học về sản xuất bia chỉ thực sự bắt đầu năm 1876, cùng với việc xuất bản các “ Nghiên cứu về Bia “ của Louis Pasteur Ông đã phát minh ra phương pháp thanh trùng mang tên ông, Pasteur, mà cho tới nay vẫn áp dụng để tránh nhiễm khuẩn cho bia

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bia khác nhau như nguyên vật liệu chính vẫn là malt, hoa houblon có chất lượng cao của các hãng cung cấp hàng đầu thế giới Bên cạnh đó, nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo, nguyên liệu rất phổ biến trong nước, nhằm tạo ra loại bia có hương vị mới, giá thành thấp, có thể đáp ứng nhu cầu của hầu hết người tiêu dùng

Malt là hạt hoà thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhất định Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với các loại malt khác Dùng malt đại mạch trong sản xuất bia có 2 mục đích chính vừa là nguyên liệu vừa là tác nhân đường hoá

vì nó cho một tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho công nghệ sản xuất bia, ngoài ra vỏ malt đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp

* Thành phần hóa học của malt :

- Độ ẩm của malt không quá 6%

- Thời gian đường hoá: từ 10÷20 phút/70 oC

- Chất hoà tan: trung bình 65÷82 % chất khô

- Cường độ màu: lấy màu chuẩn cho malt vàng là màu của 0,3÷0,16 mg iod/1lít

H2O

- Độ acid: pH của dịch đường = 5,5÷6,5

Hình 2.2 Malt

2.2.2.Hoa houblon

2.2.2.1 Vai trò của hoa houblon [ 1,tr 29 ]

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ hai (sau đại mạch) của công nghệ sản xuất bia Nó làm cho bia có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo, tính kháng khuẩn và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu ‘ không thể thay thế’ trong ngành sản xuất bia

2.2.2.2 Đặc tính thực vật

Houblon ( Humulus lupulus ) là thực vật lưu niên đơn tính, thuộc họ Gai mèo ( cannabinaceae ), cá biệt vẫn gặp những cây đồng thời có hoa cái và hoa đực, chỉ có

điều trong trường hợp như vậy, hoa đực thường bị điếc

Trong công nghiệp sản xuất bia, chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn.Nếu hoa

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 6

‘bị’ thụ phấn thì giá trị công nghệ của chúng bị giảm đi rất nhiều Trong một giò hoa houblon có ba bộ phận : trục, cánh và nhị hoa

Trục hoa là phần nối tiếp của cuống, có nhiều khuỷu cong, thường là từ 8-10 Cánh hoa đính trực tiếp vào trục, cánh nọ phủ lên cánh kia kiểu ‘ úp thìa’ và tạo dáng hình chùy Số cánh hoa trên một giò thường 40-100, trung bình là 60 Cánh hoa có màu vàng – xanh, đến lúc chín chuyển sang màu vàng hoa cau

Hình 2.3 Hoa Houblon

Yêu cầu chất lượng của hoa houblon [5, Tr57]

Màu sắc: Hoa có màu xanh hơi ngà, cánh hoa phải có màu sáng ngà, không có màu nâu hoặc màu sẫm đen

Mùi vị: có vị đắng, mùi thơm đặc trưng

Tạp chất: hàm lượng tạp chất < 17,5%, không lẫn nhiều lá và cuống hoa (có thể chấp nhận lá và cuỗng gẫy còn khoảng 3%)

Hàm lượng ẩm: dùng tay nghiền hoa, hoa không được dính vào nhau hoặc mất

lá, không bị ướt, không bị gãy

Hình dáng hoa: các búp hoa phải to đều, các cánh hoa xếp khít lên nhau

Các hạt lupulin (nhụy hoa): hoa có càng nhiều lupulin càng tốt, lupulin có màu vàng chanh tới vàng bóng, dính

2.2.2.3 Thành phần hóa học của hoa Houblon

Phụ thuộc vào chủng giống, điều kiện khí hậu, đất đai gieo trồng và kỹ thuật canh tác, thành phần hóa học của hoa houblon có sự khác nhau đáng kể và thường dao động trong khoảng rộng như sau (tính theo % chất khô) :

Nước : 11- 13 ; Xelluloza : 12- 14

Chất đắng : 15- 21 Chất khoáng : 5- 8

Polyphenol : 2,5- 6 Tinh dầu thơm : 0,3 - 1

Protein : 15- 21 Các hợp chất khác : 26- 28

a Chất đắng

Vai trò của chất đắng trong sản xuất bia là rất lớn, chúng làm cho bia có vị đắng dịu đặc trưng, khi hòa tan vào dịch đường các chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao, tạo ra sức căng bề mặt giúp bia giữ bọt rất lâu đồng thời cũng ức chế mạnh sự phát triển của vi sinh vật, nhờ đó làm tăng độ bền sinh học của bia

Thành phần của chất đắng được phân loại theo sơ đồ sau

Nhóm này bao gồm năm hợp chất là lupulon, colupulon, adlupulon, prelupulon

và postlupulon So với humulon thì lupulon ít đắng hơn nhưng lại có tính kháng khuẩn cao hơn Khả năng hòa tan trong nước, trong dịch đường của β- axit đắng thấp hơn nhiều so với α- axit đắng

a Tinh dầu thơm

Tinh dầu thơm của hoa houblon hòa tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và tạo

ra cho nó một mùi thơm đặc trưng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu, thành phần hóa học của

Chất đắng ( tan trong ete dietyl )

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 8

tinh dầu thơm rất phức tạp, bao gồm 103 hợp chất khác nhau Trong hỗn hợp đa dạng

đó thì phần lớn là những terpen, rượu, xeton, aldehit, este và axit

Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có đến 98% lượng tinh

dầu thơm bay ra ngoài theo hơi nước, chỉ còn lại 2% tồn tại trong bia

b Polyphenol

Gía trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng được dùng để kết lắng và

loại bỏ các hợp chất protit cao phân tử ra khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và

tăng độ bền keo của bia

Polyphenol trong hoa rất phong phú về chủng loại, đa dạng về cấu trúc và rất

khác nhau về tính chất, những hợp chất này đều thuộc nhóm flavonoid

2.2.2.4 Chế phẩm của hoa houblon [ 5, tr 60 ]

Số các nhà máy bia sử dụng hoa houblon tươi giảm liên tục khi xuất hiện các

chế phẩm hoa houblon nhờ các ưu điểm :

+ Khi sử dụng chế phẩm hoa houblon, bia có độ đắng ổn định

+ Thời gian bảo quản các chế phẩm hoa houblon khá dài do đó điều kiện sử

dụng linh hoạt hơn, không bị phụ thuộc vào sản lượng cũng như chất lượng hoa trồng

hàng năm cũng như tránh được biến động lớn về giá cả thị trường

+ Độ đắng của chế phẩm houblon cao hơn

+ Có thể định lượng tự động hóa trong sản xuất

Có thể chia các chế phẩm houblon làm hai nhóm : Hoa viên và cao hoa

a Hoa viên

Một cách bảo quản có hiệu quả các thành phần trong hoa houblon là tạo thành

viên Trong quy trình chế biến này : hoa houblon đã sấy khô được nghiền thành bột,

sau đó ép thành viên Ở dạng này có thể định lượng và bổ sung dễ dàng Có 3 loại hoa

viên :

+ Hoa viên loại 90

+ Hoa viên loại 45

+ Hoa viên đã được đồng hóa ( isomeric )

• Hoa viên 45 ( nồng độ cao )

Từ 100kg hoa thu được 45kg sản phẩm có chứa lượng α – acid lớn

Houblon → Tách hạt lupulin ở nhiệt độ rất thấp (-20oC) → thêm cánh hoa → nghiền và rây → ép và đóng gói

• Hoa viên được đồng hóa

Phản ứng đồng hóa các α- axit có thể thực hiện khi bổ sung Oxit magie

Có nhiều ưu điểm : + Hiệu suất thu hồi α- isoaxit tăng đáng kể

+ Thời gian đun sôi rút ngắn làm cho giá hoa và năng lượng giảm

+ Không bảo quản lạnh và không phải chịu sốc nhiệt trong quá trình chế biến

a Cao hoa

Cao hoa sử dụng nhiều loại dung môi hữu cơ ( hexan, matanol, metylen clorua, tricloetylen, etanol ) để trích ly các nhựa đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon, sau

đó làm bay hơi dung môi

Chỉ tiêu chế phẩm cao hoa

Chỉ tiêu cảm quan: dạng keo màu vàng hổ phách, mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi,

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 10

2.2.3.2 Thành phần hóa học trong nước sản xuất

Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+,H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+ Nhóm anion chủ yếu là:

OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43- Các muối của Ca2+, Mg2+ là nguyên

nhân gây độ cứng của nước [6, tr 41]

2.2.3.3 Yêu cầu chất lượng

Trong suốt, không màu, không mùi và không chứa vi sinh vật gây bệnh

Nước nấu bia cần có độ cứng trung bình 5÷6 mg đương lượng/lít; pH=6,8÷7,3; độ oxy hóa không vượt quá 1-2 mg/lít; hàm lượng cặn khô không vượt quá 600 mg/lít; chỉ số coli không lớn hơn 3; chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300 ml Nước không được

có mặt xianit, thuỷ ngân, bari, crom, amoniac, sulfuahydro, nitrit

Hàm lượng tối đa của các kim loại:

2.2.3.4 Cải tạo thành phần và chất lượng của nước

Nước lấy từ nguồn nước sinh hoạt của thành phố hay nước ngầm từ các giếng khoan thì thành phần và tích chất của chúng cũng rất ít đáp ứng hoàn toàn yêu cầu của nước để sản xuất bia Nội dung xử lý bao gồm: lắng trong và lọc; làm mền nước bằng phương pháp trao đổi ion; bổ sung các thành phần cần thiết cho nước và cải tạo thành phần sinh học của nước

Nấm men có nhiều hình dạng khác nhau : hình cầu, hình trứng hoặc hình ovan, kích thước 6÷9µm, sinh sản vô tính bằng nảy chồi

Có 2 loại nấm men sử dụng trong công nghệ sản xuất bia: Nấm men nổi và nấm men chìm

2.2.6.1 Nấm men chìm (Saccharomyces

carlsbergensis)

Hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy

chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi Hình dạng chủ

yếu là hình cầu

Nấm men chìm còn chia ra làm 2 loại tùy

thuộc khả năng kết lắng của nó là nấm men bụi

và nấm men kết bông [6, tr 101]

Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp,

phân bố ở tầng sâu thiết bị, dễ kết lắng và phân

lớp, do đó dễ lọc và tái sử dụng nấm men

Nhiệt độ lên men là 4-12oC Hình 2.6 Saccharomyces carlsbergensis

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 12

Lên men mạnh trong môi trường lỏng Khi hết nguồn cơ chất trong môi trường, chúng có xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy tank lên men làm cho bia tự trong nhanh hơn so với lên men nổi

Lên men được glucose, mannose, galactose, fructose, saccharose, maltose Đặc biệt rafinase và các dextrin đơn giản lên men tốt Không lên men được các loại đường: Lactose, arabinose, inulyn…

Trong công nghệ sản xuất bia, đa số các nhà máy bia ở Việt Nam đều sử dụng nấm men chìm trong công nghệ sản xuất bia Ngoài ra, chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt (6-8 đời), tỷ lệ tế bào chết <10%

2.2.6.2 Nấm men nổi

Tế bào nấm men mẹ và con sau nảy chồi thường dính lại với nhau tạo nhanh như chuỗi các tế bào nấm men còn hình dạng chủ yếu hình cầu hoặc hình ovan với kích thước 7-10µ Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, chủ yếu lơ lửng trên bề mặt thiết bị, khó lắng lọc nên trong quá trình lọc cần chú ý kĩ

Nhiệt độ lên men: 10÷25oC

Lên men được các đường: glucose, fructose, saccharose, maltose, 1/3 rafinase

và các dextrin đơn giản

2.3 Các nguyên liệu phụ khác

2.3.1 Chế phẩm enzyme

• α- Amylaza ( Termamyl )

α- Amylaza Novo được gọi là Termamyl, dạng lỏng, chịu nhiệt độ cao, được

sản xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenfomis Termamyl là một endo-amylaza có tác

dụng thủy phân liên kết α-1,4 glucozit Dưới tác dụng của enzyme này, tinh bột nhanh chóng tạo thành dextrin và oligosaccarit tan trong nước

Sản xuất thương mại thường gặp trên thị trường là Termamyl 120L

- Axit lactic điều chỉnh pH cho khối cháo

- CaSO4, CaCl2, ZnCl2: cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men hoạt động

- Các hóa chất dùng để trung hòa và vệ sinh, tẩy rửa thiết bị: NaOH, Fe2(CO)3,

NaCl…[5, Tr 106]

2.3.3 Chất trợ lọc

Sử dụng diatomit để làm chất trợ lọc cho thiết bị lọc bia, có nguồn gốc từ tảo

biển, kích thước từ 1-300µm

Chứa các thành phần như: SiO2, Al2O3, Fe2O3, KI2O, Na2O…[5, Tr 107]

2.3.4 Chất màu caramen

Chất màu caramen: dùng để điều chỉnh màu dịch đường

2.4 Các quá trình sinh hóa xảy ra

Trong quá trình sản xuất bia có rất nhiều quá trình sinh hóa xảy ra, chủ yếu trong công đoạn nấu, houblon hóa, lắng trong làm lạnh và công đoạn lên men

2.4.1 Các quá trình xảy ra khi nấu

Bao gồm quá trình enzyme và phi enzyme

2.4.1.1 Quá trình enzyme

Dưới tác dụng của các hệ enzyme

- Hệ enzyme amylaza làm tinh bột sẽ chuyển thành các loại đường và dextrin

- Hệ enzyme proteaza làm protein thuỷ phân thành axit amin và polipeptit

- Dưới tác động của enzyme phitaza, phitin bị thuỷ phân và giải phóng H3PO4.

- Dưới tác động của hệ enzyme xitaza thuỷ phân hemixenluloza và các chất khác để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza và các dextrin

2.4.1.2 Quá trình phi enzyme

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

- Xảy ra phản ứng tạo thành melanoid

- Hòa tan các thành phần của malt vào dịch

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

2.4.2 Các quá trình xảy ra khi houblon hóa

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 đổi nó thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa- đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này

Sự biến tính và keo tụ protein: Trong quá trình houblon hóa xảy ra sự biến tính protein đơn giản sẽ biến tính và đông tụ Quá trình keo tụ phụ thuộc pH, nồng độ dịch đường, thời gian và cường độ đun sôi, sự có mặt của các tanin, pH tối thích để keo tụ protein là 5,3-5,5 Ngoài ra quá trình đó còn tạo ra các liên kết protein-tanin

Các phản ứng melanoidin và caramen hóa: Khi đun sôi dịch đường ở nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ xảy ra các phản ứng Mailard và Caramen Lúc đó trong dịch đường tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau và góp phần ổn định thành phần của dịch đường, định hình sản phẩm sau này

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 14

Sự tăng độ màu và nồng độ của dịch đường: Màu sắc của dịch đường chủ yếu là

do nguyên liệu (malt) quyết định Tuy nhiên trong quá trình nấu và houblon hóa đã làm tăng thêm độ màu của dịch đường do các sản phẩm của phản ứng melanodin, caramen và chất màu của hoa tạo nên

2.4.3 Các quá trình xảy ra khi lên men

2.4.3.1 Các quá trình xảy ra trong lên men chính

Quá trình sinh lý: Sự sinh sản và phát triển của tế bào nấm men Nấm men sinh

trưởng mạnh nhất trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính

Quá trình sinh hóa: Quá trình sinh hoá cơ bản là sự chuyển các đường lên men

thành rượu và CO2, phần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein và các chất khoáng Ngoài ra còn tạo các sản phẩm phụ: như glyxerin, axít hữu cơ, rượu bậc cao, este, aldehit

Quá trình hóa lí: là những biến đổi hoá lý sau:

- Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm

- Sự thay đổi thế oxy hoá khử: thế oxy hoá khử giảm dần

- Sự hoà tan CO2 và tạo bọt: lượng CO2 sinh ra 1 phần hoà tan vào bia, còn phần lớn là thải ra ngoài dưới dạng bong bóng khí, các bong bóng này nổi lên bề mặt, dính lại với nhau và tạo thành bọt khí

- Sự kết màng của các tế bào nấm men: xảy ra vào cuối thời kỳ lên men chính, khi nấm men kết tụ kéo theo các chất lơ lửng trong bia làm bia trong hơn Do đó vào cuối thời kì lên men chính cần hạ nhiệt độ bia non xuống để nấm men kết lắng tốt

hơn.[7,tr 82]

2.4.3.2 Các quá trình xảy ra trong lên men phụ và tàng trữ : [5, tr247]

+ Sử dụng chất chiết còn lại: Ở giai đoạn lên men phụ, các quá trình sinh lý, hóa sinh và hóa lý xảy ra hoàn toàn giống như ở giai đoạn lên men chính nhưng tốc độ chậm hơn và cường độ yếu hơn

+ Sự hòa tan CO2 : Một trong những quá trình quan trọng xảy ra khi lên men phụ và tàng trữ bia là sự hòa tan CO2 vào trong bia CO2 là một thành phần chính của bia, giúp bia có khả năng tạo bọt tốt, đồng thời cũng là chất bảo quản ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong bia Độ hòa tan của CO2 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và

2.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và Việt Nam

2.5.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ trên thế giới

Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng

Hiện nay trên thế giới có trên 34 nước sản xuất bia với sản lượng trên 192.710 triệu lít /năm ( tính đến năm 2011) trong đó Trung Quốc 48.988 triệu lít/ năm, Mỹ 22.546 triệu lít/ năm, Brazil 13.200 triệu lít/năm

Châu Á là một trong những khu vực lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh, các nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng châu Á đang dần giữ vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới Trong khi đó, lượng bia tiêu thụ ở châu Âu đang có xu hướng giảm

2.5.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ở Việt Nam

Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam có lịch sử trên 100 năm

Nhìn chung trong ngững năm gần đây việc sử dụng bia Việt Nam tăng rất nhanh Theo báo cao tình hình phát triển công nghiệp, thương mại của Bộ Công Thương cho biết, sản lượng bia năm 2016 của Việt Nam là 3,788 tỷ lít bia Theo dữ liệu bày, trung bình mỗi người Việt uống 42 lít bia, tăng khoảng 4 lít so với năm 2015

Hiện nay tai Việt Nam có 10 thương hiệu bia trong đó có 7 thương hiệu bia đến

từ công ty nước ngoài Dù vậy dẫn đầu vẫn là thương hiệu bia Sài Gòn 29,8%, tiếp theo bia Heineken 25,1%, vị trí thứ 3 là bia Hà Nội 12%

Việt Nam định hướng phát nền công nghiệp bia đến năm 2020

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 16

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 Dây chuyền công nghệ

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia

Nạp bình Cặn

Chuẩn bị giống Hoa houblon

Đường sac

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia gồm: malt, houblon, nước Ngoài ra, còn sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo, đường saccharose

3.2.2 Công đoạn làm sạch

Công đoạn làm sạch và phân loại các tạp chất như kim loại, rơm rạ, đá, sỏi, để thu được các hạt đạt tiêu chuẩn Người ta sử dụng các thiết bị làm sạch có lưới có lỗ sàng thích hợp

3.2.3 Công đoạn nghiền

- Có ba giải pháp để tiến hành nghiền: nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt

Chọn phương pháp nghiền khô vì có ưu điểm: Có thể nghiền trước khi nấu lâu được; dễ vệ sinh

- Nghiền malt: Máy nghiền bốn trục một sàng sử dụng rộng rãi trong sản xuất bia do đơn giản, dễ sử dụng, dễ vệ sinh, nghiền tốt các malt có độ nhuyễn kém

- Nghiền gạo: Máy nghiền búa sử dụng để nghiền các nguyên liệu thay thế như gạo, ngô vì tạo bột mịn, đơn giản, năng suất cao, dễ thực hiện

3.2.4 Công đoạn nấu

- Nấu là chuyển các chất không hòa tan thành chất hòa tan nhờ hoạt động của enzyme Qúa trình nấu có 3 phương pháp: nấu ngâm ( khuếch tán ), nấu đun sôi, nấu kết hợp

- Nấu ngâm chỉ sử dụng cho nguyên liệu là malt Nấu đun sôi giá đầu tư cao, năng suất tốn kém, thường dùng cho bia cao độ và không dùng cho bia có màu nhạt Vậy phương pháp nấu kết hợp khắc phục nhược điểm của hai phương pháp nấu trên và cho hiệu suất đường hóa cao, nên nhà máy chọn phương pháp nấu này

- Chọn thiết bị nồi nấu dạng hình cầu hai vỏ

3.2.5 Công đoạn lọc dịch đường

- Lọc là quá trình tách các chất không mong muốn như kim loại nặng, tanin, lipid cùng với bả

- Qúa trình lọc thành 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Lọc dịch đầu

+ Giai đoạn 2: Rửa bã

Có hai loại thiết bị để lọc dịch đường là: thùng lọc và lọc khung bản

Nhà máy sử dụng thùng lọc do thiết bị đơn giản, dễ sử dụng, dễ vệ sinh, thiết bị kín nên dịch khó tiếp xúc với oxy , do có cánh khuấy dễ điều chỉnh độ đục của bia, có thể sử dụng rửa gián đoạn hay liên tục

3.2.6 Công đoạn houblon hóa

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 18

Sử dụng thiết bị có dạng thân trụ đáy côn, nắp có dạng hình nón có lắp ống thoát hơi vì không thất thoát nhiệt, tiết kiệm năng lượng, thời gian đun sôi ngắn, giảm diện tích lắp đặt, và trao đổi nhiệt cho dịch đều

3.2.7 Công đoạn lắng trong và làm lạnh

3.2.7.1 Công đoạn lắng trong

Thiết bị chọn sử dụng thiết bị lắng whirlpool do thiết bị đơn giản, ít tốn kém cho việc lắp đặt và sử dụng

3.2.7.2 Công đoạn làm lạnh

Sử dụng thiết bị làm lạnh bản mỏng vì thiết bị gọn nhẹ, chi phí chế tạo thấp, không bị rò rỉ, hệ số truyền nhiệt cao, kết hợp hài hòa giữa lắp đặt và bảo dưỡng thiết

bị

3.2.8 Công đoạn lên men

Chọn phương pháp lên men hiên đại do:

Sản xuất bia theo công nghệ cổ điển có ưu điểm là sản phẩm chất lượng cao, nhưng nhược điểm chu kỳ lên men quá dài Nên phương pháp lên men hiện đại khắc phục được nhược điểm trên và công nghệ đơn giản dễ thực hiện, tiêu tốn ít nhân công, mặt bằng xây dựng chiếm ít diện tích, an toàn vệ sinh đạt hiện quả cao, dễ tự động hóa

3.2.9 Công đoạn lọc bia

Chọn thiết bị khung bản vì bề mặt lọc lớn, dịch lọc trong và bỏ được nấm men, tấm lọc thay thế dễ dàng

3.2.10 Công đoạn thanh trùng

Sử dụng thiết bị thanh trùng tunnel tuyến tính do ưu điểm: tiêu diệt hết các tế bào nấm men còn sót lại, là loại phunel tự động

3.3 Thiết minh quy trình công nghệ

3.3.1 Công đoạn làm sạch

3.3.1.1 Mục đích

Loại bỏ những tạp chất rắn,tạp chất, kim loại, và những hạt có kích thước lớn,

không phù hợp với tiêu chuẩn của hạt cho quá trình sản xuất bia

3.3.1.2 Phương pháp tiến hành

a Thiết bị

đưa đi nghiền

Để tách các tạp chất có kích thước nhỏ, nhẹ cùng với bụi bay lơ lửng lên trên thì sàn rung của gạo và malt có gắn thêm quạt hút để dẫn bụi ra ngoài [ 2, tr51 ]

Thiết bị được chọn để nghiền Malt là thiết bị nghiền trục

Yêu cầu của malt sau khi nghiền : [ 2, tr159 ]

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 20

- Máy nghiền có 2 trục phân bố trên và dưới, ở giữa có 1 sàng rung phân loại

[2,tr226 ]

• Nguyên tắc hoạt động

Malt sau khi được làm sạch sẽ được gàu tải vận chuyển qua thiết bị nghiền trục

qua phễu nạp liệu, sau đó bị nghiền bởi rulo thứ nhất Bột nghiền sẽ được đưa xuống

sàng, rớt xuống sàng là tấm bé, bột và sau đó được đưa ra thùng chứa tạm Còn những

vỏ trấu và tấm lớn sẽ được giữ trên sàng, sau đó được đưa qua rulo thứ hai để nghiền

một lần nữa cho đạt yêu cầu

Hai rulo của cùng một cặp chuyển động ngược chiều nhau và quay với tốc độ xé

khác nhau để tạo lực xé Mức độ nghiền malt được xác định bằng cách điều chỉnh

khoảng cách giữa hai rulô Khoảng cách này thông thường là khoảng 0,2 - 2,5 mm

Phễu nạp liệu có một tấm chắn được điều chỉnh lượng nguyên liệu vào máy Các trục

quay được nhờ một động cơ Máy nghiền phải sử dụng rulô nhẵn vì sau này dùng

thùng lọc đáy bằng để lọc bã [2,Tr.230]

b Nghiền gạo

Thiết bị chọn để nghiền gạo là thiết bị nghiền búa

Gạo sau khi nghiền phải đạt được các yêu cầu sau:

+ Khối lượng pha tấm bé và bột chiếm ưu thế

6 Không khí vào

7 Hạt vào bộ phận nghiền

8 Búa

9 Bộ phận nghiền ra

10 Sàng chống rung

Hình 3.3 Máy nghiền 4 trục

1 Trục nạp liệu 2 Malt vào

3 Đôi trục nghiền thô

4 Đôi trục nghiền lại vỏ

Nguyên liệu được đưa vào phễu nạp liệu (1) sau đó được truc phân phối nguyên liệu (2) đưa hạt vào buồng Các búa quay xung quanh trục roto với vận tốc 60-100 vòng/ phút do vậy hạt được đập nhỏ ra Hạt nghiền thành bột qua lỗ sàng (5) ra được đưa ra ngoài theo cửa số (9)

Malt : nước = 1 kg : 4 lít

Gạo : nước = 1 kg : 4,5 lít

5 Cửa thoát nước ngưng

6 Cửa thoát liệu

7 Cánh khuấy

8 Cửa quan sát

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 22

Hình 3.6 Sơ đồ quy trình nấu bia

Nâng nhiệt lên 72℃ trong 20 phút

Giữ 72℃ trong 10 phút

Nâng lên nhiệt độ sôi 25 phút

Giữ nhiệt độ sôi 10 phút

Nâng nhiệt độ 55 ℃ trong 5 phút

Hình 3.7 Sơ đồ nâng nhiệt và giữ nhiệt của quá trình nấu

Chọn thiết bị lọc lauter đáy bằng

Làm bằng vật liệu inox, thân trụ, bọc cách nhiệt bằng bông thủy tinh dày 2mm,

có đáy phẳng và có nắp hình cầu, nắp được nối với 2 ống thông hơn có van điều chỉnh ,

có cửa quan sát và vệ sinh thiết bị Đáy có khoét dạng pegasus, gồm 2 đáy là đáy thật

và đáy giả, đáy giả gồm nhiều mảnh kim loại hình rẻ quạt được đục nhiều lỗ ghép kín với nhau Trên đáy chính có rất nhiều lỗ nhỏ thu dịch đưa về các ống thu dịch chính, các ống này được phân bố đều trên đáy chính Bên trong nồi có hệ thống cánh khuấy

và dao cào bã, có thể nâng lên hạ xuống tùy từng giai đoạn của quá trình lọc nhờ một

hệ thống nâng hạ cánh khuấy, chúng hoàn toàn tự động

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 24

dịch cháo vào (1) Sau khi bơm dịch cháo vào tăng tốc độ của cánh khuấy lên cho chạy vài vòng nhằm san đều bã malt trên bề mặt lọc rồi nâng cánh khuấy lên Sau đó dịch đường chảy qua ống góp và theo cửa (2) ra ngoài Lúc này dịch còn đục ta hồi lưu lại thiết bị lọc và khi nước dịch lọc trong thì chuyển qua thiết bị chứa trung gian

Hình 3.8 Thiết bị lọc Lunter tun đáy bằng Giai đoạn 2 rửa bã : Liên tục tưới nước 780C lên lớp bã malt được cấp qua cửa (9) sao cho lấp đầy lớp bã Hạ cánh khuấy xuống vị trí cách đáy giả khoảng 5 cm và cho quay vài vòng với tốc độ 1 vòng/phút Sau đó tắt cánh khuấy, tiến hành bơm dịch lọc Lặp lại như vậy 2 – 3 lần tùy thuộc vào nồng độ đường chung thu được Sau rữa

bã, bật cánh cào bã (4) để tập trung bã và bơm về thùng chứa hèm qua cửa (5), còn dịch đường trong đượcchuyển vào thùng chứa trung gian Sau đó tiến hành vệ sinh thùng lọc bằng hệ thống ống dẫn nước vệ sinh (8) và tiến hành lọc đợt tiếp theo

3.3.5 Houblon hóa

3.3.5.1 Mục đích

Mục đích của quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon là nhằm ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm và vị đắng đặc trưng của hoa houblon Ngoài ra quá trình này còn có các tác dụng:

Tạo điều kiện cho sự hình thành tủa giữa các protein cao phân tử kém bền vững với tanin

- Tiêu diệt các enzym xúc tác sinh học

- Kết lắng protid cao phân tử (do phản ứng với polyfenol của hoa) và làm trong dịch đường

- Tạo phản ứng melanoid

- Tăng cường độ màu, nồng độ chất hoà tan

3.3.5.2 Phương pháp tiến hành

Dịch đường ban đầu và dịch rửa bã được chuyển và thùng chứa trung gian,sau

đó được đưa vào nồi houblon từ dưới lên theo đường ống (5) Hơi từ lò hơi được đưa vào cửa (6) rồi qua (8) Sau khi dịch đường được truyền nhiệt, dịch sôi trào lên trên tiếp xúc màn chắn sẽ chẻ ra xung quanh rồi đưa đi xuống, hơi nước được thoát ra ngoài qua cửa (1) Hoa được nạp vào qua cửa (7), nước ngưng được tháo qua cửa số (9) Dịch đường sau khi houblon hoá được tháo ra ngoài qua đường ống số (5) Nước

vệ sinh được đưa vào nồi qua đường ống số (3) và (4) Tổng thời gian đun sôi là khoảng 90 phút

Nhà máy sử dụng hoa houblon với lượng 100% hoa viên

Việc cho hoa vào nồi theo thứ tự như sau để đảm bảo đủ lực đắng, đủ thời gian

và mùi thơm:

- 1/3 lượng hoa cho vào khi dịch vừa lắp đầy đáy thiết bị houblon hóa

- 1/3 lượng hoa cho vào sau khi sôi 30 phút

- 1/3 lượng hoa còn lại cho vào lúc trước khi kết thúc quá trình nấu 30 phút

Bổ sung đường saccarose với hàm lượng 4% trước khi kết thúc quá trình houblon hóa 10 phút

3.3.6 Lắng trong

3.3.6.1 Mục đích

Trong dịch đường sau khi đun sôi với hoa houblon có chứa các cặn ở dạng huyền phù và cặn từ hoa houblon Do đó mục đích của công đoạn này là lắng và tách cặn để làm trong dịch đường

3.3.6.2 Phương pháp tiến hành

a Cấu tạo:

Thùng làm bằng thép không gỉ với dung tích

phù hợp với dung tích của nồi houblon Chiều cao từ

đáy đến vai thùng gấp 1,2 đường kính của thùng,

trên thân thùng có cửa vệ sinh và trên vai thùng có

cửa quan sát, đèn báo tín hiệu Phía trên thùng có

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thủy Hướng dẫn: Ths Phan Thị Bích Ngọc 26

5 – Đường dịch vào

6 – Đường dịch ra

7 – Đường tháo cặn

b Nguyên tắc hoạt động:

Thiết bị hoạt động theo nguyên tắc lắng xoáy

Dịch đường được bơm vào thùng theo phương tiếp tuyến với thân thiết bị, đường ống đưa dịch vào nằm ở khoảng ¼ chiều cao thiết bị Dịch được đưa vào thùng với tốc độ rất lớn tạo ra một xung lực rất mạnh làm chất lỏng chuyển động theo hướng xoáy tròn hướng vào tâm thiết bị Nhờ tác dụng của lực này, cặn được tập trung ở tâm thiết bị và lắng xuống đáy Việc hạ nhiệt độ của dịch đường từ 100 ℃ xuống 90℃ chỉ xảy ra trong 15-20 phút Sau đó dịch đường trong được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng bị nén chặt ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài [2, tr368]

Thiết bị được chia thành 2 vùng: vùng thứ nhất là làm lạnh bằng nước lạnh, vùng thứ 2 là sử dụng glycol

Hình 3.10 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng

b.Phương pháp tiến hành

Máy này chia thành hai hoặc ba vùng, thường là hai vùng

Giai đoạn đầu: Dịch lọc bắt đầu được làm lạnh nhờ nước lạnh 16℃ chảy ngược

chiều Nước làm lạnh sau khi ra khỏi máy có nhiệt độ 68℃

Giai đoạn hai, làm lạnh dịch đường bằng glycol với nhiệt độ vào -1℃ và dịch

nóng vào 93℃ Sau khi ra khỏi máy thì dịch lạnh ra 10℃

3.3.8 Qúa trình lên men

3.3.8.1 Chuẩn bị và hoạt hóa giống

Trong sản xuất bia có hai chủng nấm men được sử dụng:

+ Lên men chìm với chủng Saccharomyces carlsbergensis

• Nuôi cấy men giống thuần khiết

Men giống thuần khiết là men được thu nhận từ một tế bào Men giống thuần

khiết được nuôi cấy qua 2 giai đoạn là nuôi cấy phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất

Trong phòng thí nghiệm để bảo quản men giống người ta nuôi cấy nấm men trong môi

trường dịch đường 10% và bảo quản ở 2÷4 oC Sau thời gian 1÷2 tháng phải tiến hành

cấy truyền Để đưa men giống vào sản xuất trước hết phải tiến hành nuôi trong phòng

thí nghiệm cho đến 5÷10 lít Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dùng, mỗi

lần nhân thể tích men giống tăng lên 5÷7 lần

Dịch lên men từ giai đoạn trước chuyển sang giai đoạn sau phải đang ở vào thời

kì lên men mạnh tức là thời kì tạo sóng để men giống sinh sản nhanh Trong quá trình

nuôi cấy thì giảm dần nhiệt độ: bắt đầu nuôi cấy ở 25 oC, trong phòng thí nghiệm sinh