Luận văn thạc sĩ thiết kế nhà máy bia từ 100 malt đại mạch năng suất 100 hectolit ngày

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY CHƯƠNG 9: KIỂM TR

i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

*

THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA TỪ 100% MALT ĐẠI MẠCH

NĂNG SUẤT 100 HECTOLIT/NGÀY

SVTH: NGUYỄN HỒNG CHINH

Đà Nẵng – Năm 2017

và thuyết minh dây chuyền công nghệ, tính cân bằng vật chất, tính toán và chọn thiết

bị, tính hơi - nước, tính tổ chức và xây dựng, kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm, an toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp

Bản vẽ bao gồm: bản vẽ sơ đồ quy trình công nghệ, bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính, bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính, bản vẽ sơ đồ đường ống hơi nước và bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy

Thiết kế nhà máy bia từ 100% malt năng suất 100 hectolit/ngày là thiết kế có khả năng ứng dụng cao

ÐẠI HỌC ÐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ÐẠI HỌC BÁCH KHOA Ðộc lập - Tự do - Hạnh phúc

2 Đề tài thuộc diện: Có kí kết thoả thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Mặt hàng: Sản xuất bia

Nguyên liệu sản xuất: 100% malt

Năng suất: 100 hectolit / ngày

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT

CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY

CHƯƠNG 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

5 Các bản vẽ (ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước bản vẽ):

BẢN VẼ 1: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ (A0)

BẢN VẼ 2: MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0) BẢN VẼ 3: MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0) BẢN VẼ 4: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (A0)

BẢN VẼ 5: ĐƯỜNG ỐNG NHIỆT - HƠI - NƯỚC (A0)

6 Cán bộ hướng dẫn: ThS Bùi Viết Cường

7 Ngày giao nhiệm vụ: 20/01/2017

8 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/05/2017

Thông qua bộ môn

LỜI NÓI ĐẦU

Bia là nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao, độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia của con người ngày càng tăng, thậm chí trở thành loại nước giải khát không thể thiếu hàng ngày của người dân phương tây Bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, hoa houblon So với những loại nước giải khát khác, bia có một lượng cồn thấp (38%), và nhờ có CO2 giữ được trong bia nên tạo được nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu việt của bia

Khi nền kinh tế - xã hội phát triển thì nhu cầu của con người lại không ngừng tăng lên Các nhà sản xuất kinh doanh đã tung ra thị trường với nhiều loại thương hiệu bia phong phú Mà mỗi loại bia đều mang mẫu mã, chất lượng khác nhau hấp dẫn người tiêu dùng Sự cạnh tranh rộng lớn trên thị trường đã tạo nên sự đa dạng của các loại bia, mà chất lượng luôn là tiêu chí hàng đầu Một bài toán kinh tế, kĩ thuật đã và đang được đặt ra cho ngành bia Việt Nam

Năm 2011, sản lượng bia thế giới đạt 192,710 triệu lít, riêng Châu Á sản lượng bia chiếm nhiều nhất với 34,5% toàn cầu Theo thống kê của Bộ Công Thương thì Việt Nam là nước tiêu thụ bia lớn nhất trong các nước Asean, đứng thứ 3 các nước tiêu thụ bia của Châu Á và là một trong 25 nước tiêu thụ nhiều bia nhất thế giới với mức 3 tỷ lít/năm Chính thị trường tiêu thụ rộng lớn này mà hiện nay toàn ngành sản xuất bia ở Việt Nam có 151 doanh nghiệp với tổng năng lực sản xuất trên 2,7 tỷ lít một năm Xuất phát từ tình hình thực tế này, nhu cầu xây dựng một nhà máy bia với dây chuyền sản xuất công nghệ hiện đại để sản xuất ra bia có chất lượng cao, giá cả hợp lý

là vô cùng cần thiết

Chính vì vậy mà em đã được giao nhiệm vụ là: “Thiết kế nhà máy sản xuất bia từ 100% malt đại mạch năng suất 100 hectolit/ngày”

Trong thời gian làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Viết Cường,

em đã hoàn thành và rút ra nhiều kinh nghiệm cho bản thân Em xin chân thành cảm

ơn thầy và bạn bè đã giúp đỡ tôi nhiệt tình trong khoảng thời gian này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế nhà máy bia từ 100% malt đại mạch

năng suất 100 hectolit/ngày ” là bản thiết kế của em dưới sự hướng dẫn của ThS Bùi

Viết Cường không sao chép và không lấy từ đồ án mẫu Những số liệu được thu thập

từ các nguồn khác nhau có ghi trong tài liệu tham khảo Nếu phát hiện có bất cứ sự

gian lận nào em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng, cũng như kết quả đồ

án của mình

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 5 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hồng Chinh

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU v

CAM ĐOAN vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ xi

DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii

Trang MỞ ĐẦU 1

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

1.1.Vị trí xây dựng 2

1.2 Đặc điểm thiên nhiên 2

1.3 Nguồn nguyên liệu 2

1.4 Nguồn cung cấp điện 2

1.5 Nguồn cung cấp hơi 2

1.6 Nguồn cung cấp nước 2

1.7 Thoát nước và xử lý nước thải 3

1.8 Hệ thống giao thông vận tải 3

1.9 Hợp tác hóa 3

1.10 Nguồn nhân lực 3

1.11 Khả năng tiêu thụ sản phẩm 3

Chương 2: TỔNG QUAN 4

2.1 Giới thiệu về sản phẩm bia 4

2.2 Giới thiệu về nguyên liệu: 4

2.2.1 Malt đại mạch: 5

2.2.2 Hoa houblon 5

2.2.3 Nước 7

2.2.4 Nấm men bia 7

2.2.5 Các chất hỗ trợ kỹ thuật 8

2.3 Các quá trình sinh lý, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia 8

2.3.1 Các quá trình xảy ra khi nấu 8

2.3.2 Các quá trình xảy ra khi lên men 9

2.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trong nước và trên thế giới 10

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 12

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 12

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất bia 12

3.2.1 Làm sạch nguyên liệu 12

3.2.2 Nghiền nguyên liệu 13

3.2.3.Nấu nguyên liệu: 14

3.2.3 Lọc dịch đường và rửa bã 15

3.2.5 Houblon hóa 16

3.2.6 Lắng trong dịch đường 17

3.2.7.Làm lạnh dịch đường 18

3.2.8 Lên men 19

3.2.9 Lọc trong bia 20

3.2.10.Ổn định biavà tàng trữ 21

3.2.11.Chiết bia 22

3.2.12.Thanh trùng 23

3.2.13 Dán nhãn, hoàn thiện sản phẩm 24

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 26

4.1 Các số liệu ban đầu 26

4.2 Tính cân bằng sản phẩm 27

4.2.1 Tính cân bằng cho nguyên liệu ban đầu 27

4.2.2 Công đoạn làm sạch 27

4.2.3 Công đoạn nghiền 27

4.2.4 Công đoạn nấu 28

4.2.5 Quá trình lọc dịch đường 28

4.2.6 Thể tích dịch đường sau khi đun sôi 29

4.3 Chi phí bao bì 33

4.3.1 Chi phí chai 34

Chương 5: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 36

5.1 Công đoạn xử lý nguyên liệu: 36

5.1.1 Tính xilô chứa malt: 36

5.1.2 Thiết bị làm sạch malt: 37

5.1.3 Máy nghiền malt 37

5.1.4 Tính bunke chứa malt: 38

5.2 Công đoạn chuẩn bị dịch đường: 39

5.2.1 Nồi nấu malt: 39

5.2.2 Thiết bị lọc dịch đường sau đường hóa 41

5.2.3 Nồi houblon hóa 42

5.2.4 Bể chứa bã nguyên liệu 43

5.2.5 Thiết bị lắng whirlpool 44

5.2.6 Thiết bị làm lạnh 45

5.2.7 Cân nguyên liệu 46

5.2.8 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu 46

5.2.9 Tính cơ cấu vận chuyển bằng gàu tải 47

5.2.10 Tính vít tải 49

5.3 Công đoạn lên men: 51

5.3.1 Thiết bị lên men 51

5.3.2 Thiết bị nuôi cấy nấm men 52

5.3.3 Thiết bị ủ bia non sau lên men: 54

5.3.4 Thiết bị lọc bia và thùng phối trộn chất trợ lọc 55

5.3.5 Thiết bị ổn định và tàng trữ bia 56

5.3.5 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng lên men 58

5.5 Phân xưởng chiết rót 59

5.5.1.máy rửa chai: 60

5.5.2.Máy rửa két 60

5.5.3 chiết rót và đóng nắp : 61

5.5.4 Thiết bị thanh trùng 61

5.5.5 Máy dán nhãn 62

5.5.6.Máy cho chai vào, ra két 62

5.5.5 Băng tải chai và két 63

Chương 6: TÍNH NHIỆT– NƯỚC 66

6.1.Tính hơi 66

6.1.1.Các công thức sử dụng để tính toán 66

6.2.Tính nhiệt - nước cho phân xưởng lên men 69

6.2.1.Tính nhiệt cho thùng lên men chính 69

6.2.2.Tính nhiệt – nước cho quá trình nhân giống nấm men 71

Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 73

7.1.Tổ chức: 73

7.1.1.Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 73

7.1.2.Tổ chức lao động của nhà máy 73

7.2.Xây dựng 75

7.2.1.Kích thước các công trình 75

7.2.3.Tính khu đất xây dựng nhà máy 79

Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN

PHẨM 80

8.1.Kiểm tra nguyên liệu 80

8.1.1.Kiểm tra chất lượng của malt 80

8.1.2.Kiểm tra chất lượng hoa houblon 80

8.1.3.Kiểm tra nấm men giống 80

8.1.4.Kiểm tra nước dùng nấu bia 80

8.2.Kiểm tra các công đoạn sản xuất 80

8.2.1.Kiểm tra công đoạn nấu 80

8.2.2.Kiểm tra công đoạn lên men 81

8.2.3.Kiểm tra công đoạn thành phẩm 82

8.3.Kiểm tra sản phẩm 82

8.3.1.Các chỉ tiêu cảm quan 82

8.3.2.Các chỉ tiêu hóa lý 82

8.3.3.Các chỉ tiêu hóa học 83

Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 85

9.1.An toàn lao động 85

9.1.1.Nguyên nhân xảy ra tai nạn lao động 85

9.1.2.Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 85

9.1.3.Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 85

9.2.Vệ sinh xí nghiệp 86

9.2.1.Vệ sinh cá nhân của công nhân 86

9.2.2.Vệ sinh máy móc thiết bị 87

9.2.3.Vệ sinh xí nghiệp 87

9.2.4.Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất 87

9.2.5.Xử lý nước thải 87

9.2.6.Xử lý nước dùng để sản xuất 87

KẾT LUẬN 88

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Sản phẩm bia 4

Hình 2.2 Đại mạch 5

Hình 2.3 Cao hoa 6

Hình 2.4 Hoa viên 6

Hình 2.5 Sac.Carlsbergensis 8

Hình 3.1 Sàng rung 13

Hình 3.2 Máy nghiền malt 2 đôi trục 14

Hình 3.3 Thiết bị nấu 15

Hình 3 4 Thiết bị lọc đáy bằng 16

Hình 3.5 Thiết bị houblon hóa 17

Hình3.6 Thùng lắng whirlpool 18

Hình 3.7 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm 19

Hình 3.8 Tank lên men 20

Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động thiết bị lọc khung bản có chất trợ lọc diatomit 21

Hình 3.10 Cấu tạo của máy chiết chai 22

Hình 3.11 Cấu tạo của chiết bia đẳng áp vào chai 23

Hình 3.12 Máy thanh trùng kiểu tunel phun tuyến tính 24

Hình 3.13 Cơ cấu dán nhãn chai 25

Hình 5.1 Xilô chứa nguyên liệu 36

Hình 5.2 sàng rung 37

Hình 5.3 Thiết bị nghiền malt hai đôi trục 38

Hình 5.4 Bunke chứa malt 38

Hình 5.5 Nồi nấu malt 40

Hình 5.6 Thiết bị lọc đáy bằng 42

Hình 5.7 Thiết bị houblon hóa 42

Hình 5.8 Bể chứa bã nguyên liệu 43

Hình 5.9 Thiết bị lắng whirlpool 44

Hình 5.10 Thiết bị làm lạnh dạng bản mỏng 45

Hình 5.11 Máy bơm sử dụng cho phân xưởng nấu 46

Hình 5.12 Gàu tải 48

Hình 5.13 vít tải 50

Hình 5.14 Thiết bị lên men 51

Hình 5.15 Thùng nhân giống nấm men 52

Hình 5.16 Thiết bị ủ bia non sau lên men 54

Hình5.17 Thiết bị lọc bia 55

Hình 5.18 Thiết bị ổn định và tàng trữ 57

Hình5.19 Bơm 58

Hình 5.20 Máy rửa chai 60

Hình 5.20 Máy rửa chai chiết rót đóng nắp 61

Hình5.21 Thiết bị thanh trùng 61

Hình5.22 máy dán nhãn chai 62

Hình5.23 Máy dán nhãn chai 62

Hình5.24 Băng tải chai 63

Hình5.25 Băng tải két 63

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hoa houblon 6

Bảng 4.1 Các thành phần chính của malt 26

Bảng 4.2 Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn 26

Bảng 4.3 Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất 35

Bảng 5.1 Bảng tổng kết thiết bị 64

Bảng 6.1 Lượng nhiệt dùng để đun nóng vỏ thiết bị 66

Bảng 6.2 Lượng nhiệt tổn thất 67

Bảng 6.3 Lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho các nồi 68

Bảng 6.4 Lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho các nồi 68

Bảng 6.5 Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi 69

Bảng 7.1 Bảng phân phối lao động gián tiếp 74

Bảng7.2 Bảng phân phối lao động trực tiếp 74

Bảng 7.3 Bảng tổng kết các công trình 78

MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp thực phẩm là ngành khoa học kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân và nó giải quyết nhu cầu thiết yếu nhất của con người

Ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đang phát triển không ngừng, nhiều nhà máy, cơ sở sản xuất bia lần lượt ra đời, tạo sự cạnh tranh lớn trong xã hội

Bia là một loại nước uống ngoài tác dụng giải khát còn cung cấp năng lượng cho cơ thể Quy trình sản xuất bia khá phức tạp với nhiều công đoạn khác nhau Trong

đó lên men là một trong những giai đoạn quan trọng nhất Phương pháp lên men hiện đại được cho là có nhiều ưu điểm hơn cả Những ưu điểm đó là gì? Nó được tiến hành như thế nào? Hệ thống thiết bị sử dụng ra sao, được bố trí như thế nào? Chính vì muốn tìm câu trả lời cho những câu hỏi đó mà tôi đã chọn “Thiết kế nhà máy bia từ 100% malt đại mạch năng suất 100 heectolit/ngày ” làm đề tài tốt nghiệp của mình

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1.Vị trí xây dựng

Quảng Ngãi nằm ở trung điểm của Việt Nam, cách 2 trung tâm kinh tế lớn của Việt Nam là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh khoảng 860km, tiếp giáp quốc lộ 1A, đường sắt xuyên Việt và là điểm đầu của 1 trong những tuyến đường xuyên Á nối với Lào, Campuchia và Thái Lan [11] Hiện ở Quảng Ngãi đã có một số nhà máy sản xuất bia như bia dung quất, bia sài gòn… việc xây dựng thêm một nhà máy bia trong thành phố sẽ góp phần thúc đẩy nền sản xuất công nghiệp của thành phố phát triển, làm phong phú thêm loại bia trên thị trường tiêu dùng và có thể tăng sức cạnh tranh để chiếm lĩnh thị trường ở những vùng lân cận, cả nước và xuất khẩu, làm nền kinh tế thành phố phát triển hơn Cộng thêm nhiều đặc điểm thuận lợi khác của Quảng Ngãi, tôi chọn địa điểm xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp Dung Quất – thành phố Quảng Ngãi

1.2 Đặc điểm thiên nhiên

Khu công nghiệp Dung Quất – thành phố Quảng Ngãi Về điều kiện tự nhiên thành phố Quảng Ngãi chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, khí hậu chia làm hai mùa: Mùa khô và mùa mưa Nhiệt độ trung bình hàng năm: 25,50C26,50C [12]

Độ ẩm trung bình hàng năm: 81% Hướng gió chủ yếu: Đông – Nam

1.3 Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu dùng trong nhà máy bia là malt đại mạch, hoa houblon, nước và gạo, đường… Malt đại mạch và hoa houblon được nhập khẩu vận chuyển từ cảng Dung Quất, cảng Sa Kỳ [13] Gạo được mua từ trong tỉnh và các vùng lân cận có nguồn nguyên liệu gạo dồi dào như Quảng Nam, Bình Định,…

1.4 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp riêng Dòng điện nhà máy sử dụng có hiệu điện thế 220/380V Ngoài ra để quá trình sản xuất được diễn ra liên tục thì nhà máy có sử dụng máy phát điện dự phòng

1.5 Nguồn cung cấp hơi

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy

Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO được mua từ các trạm xăng dầu trong tỉnh, nhà

máy có kho chứa để đảm bảo sản xuất

1.6 Nguồn cung cấp nước

Nước là một trong những nguyên liệu chính của nhà máy Đối với nước dùng để chế biến cần phải qua hệ thống xử lý và đạt tiêu chuẩn về chế biến thực phẩm như

những yêu cầu về độ cứng, chỉ số coli, nhiệt độ, hỗn hợp vô cơ, hữu cơ trong nước, đảm bảo yêu cầu công nghệ và chất lượng sản phẩm

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, ngoài ra trong nhà máy còn sử dụng nguồn nước phụ được khoan và xử lý tại nhà máy

1.7 Thoát nước và xử lý nước thải

Việc thoát nước của nhà máy phải được quan tâm vì nước thải của nhà máy chứa nhiều chất hữu cơ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển gây ô nhiễm cho môi trường sinh thái, ảnh hưởng đến công nhân viên của nhà máy và khu dân cư sống chung quanh nhà máy Do đó nước thải của nhà máy trước khi đưa ra ngoài phải qua

hệ thống xử lý nước thải

1.8 Hệ thống giao thông vận tải

Quảng Ngãi có cơ sở hạ tầng tương đối hoàn thiện với các cảng lớn, sân bay, tuyến đường sắt liên hoàn với các tỉnh thành khác trong nước, quốc lộ 1A đi ngang qua khu công nghiệp Dung Quất, mạng lưới giao thông đô thị ngày càng hoàn thiện và hiện đại Điều này làm thuận lợi cho quá trình nhập nguyên liệu, trang thiết bị cho nhà máy và vận chuyển sản phẩm đến thị trường tiêu thụ

1.9 Hợp tác hóa

Trong khu công nghiệp Dung Quất có nhiều nhà máy, xí nghiệp khác nhau, Do

đó việc hợp tác về công trình giao thông, nguồn điện, hơi, nước, công cộng… rất thuận tiện Vấn đề tiêu thụ sản phẩm nhanh, góp phần giảm thời gian xây dựng, giảm vốn đầu tư hạ giá thành sản phẩm và rút ngắn thời gian hoàn vốn

1.10 Nguồn nhân lực

Tại Quảng Ngãi có nhiều nguồn nhân lực có trình độ cao từ các trường đại học trong thành phố và các trường đại học ở miền Trung, có nguồn nhân công dồi dào Việc sử dụng nhân công tại Quảng Ngãi sẽ giảm tải được lượng người thất nghiệp

1.11 Khả năng tiêu thụ sản phẩm

Nhà máy xây dựng tại Dung Quất sẽ là nơi tiêu thụ sản phẩm lớn, gần Dung Quất

có các khu công nghiệp lớn, nguồn lao đông dồi dào, đông dân cư do đó việc tiêu thụ, quảng bá sản phẩm, vận chuyển sản phẩm đến các tỉnh lân cận dễ dàng

Sản phẩm với chất lượng cao, mẫu mã đẹp sẽ đáp ứng nhu cầu giải khát và cung cấp nguồn năng lượng cho cơ thể cho người dân trong thành phố, khu vực miền trung,

cả nước và đẩy lùi sự chiếm lĩnh thị trường của các loại bia ngoại

Chương 2: TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu về sản phẩm bia

Danh từ bia (beer) bắt nguồn từ tiếng

latinh “bibere” nghĩa là thức uống Các nhà

thờ thời Trung cổ đã sản xuất bia và phổ

biến tên gọi này khắp Châu Âu Tiếng Đức

cổ gọi là “baere”, tương ứng với “beer” của

tiếng Anh đương đại [1]

Định nghĩa: “Bia là loại đồ uống lên

men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên

liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon,

nấm men và nước” [2]

• Thành phần hóa học của bia [3]

Chất hòa tan (chất trích ly): chiếm 3,5

– 5% khối lượng bia Bao gồm hydrat cacbon, protein, glyxerin, các chất tro, các chất đắng – tanin – màu, các axit hữu cơ, các vitamin (B1, B2, B6, nicotinamit, axit pantotenoic)

Các chất dễ bay hơi, trong đó có:

Nước: 90 – 92% khối lượng bia

Etanol: 3,4 – 4,5% khối lượng bia

Axit cacbonic: 0,35 – 0,55% khối lượng bia

• Giá trị dinh dưỡng [2]

Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc

Một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25g thịt bò hoặc 150g bánh

mỳ loại một Năng lượng sinh ra từ 1 lít bia (tạo thành từ dịch đường 12% chất chiết)

là 440 cal, bằng 2/3 năng lượng cung cấp từ cùng một thể tích sữa

Ngày nay, ngành công nghiệp sản xuất bia là một nền kinh doanh toàn cầu, bao gồm một số công ty đa quốc gia chiếm ưu thế trên thị trường và hàng ngàn các nhà sản xuất nhỏ từ các cơ sở nhỏ tới các cơ sở lớn của vùng với khoảng hơn 133 tỉ (lít) (35 tỉ gallon) được bán mỗi năm

2.2 Giới thiệu về nguyên liệu:

Hình 2.1 Sản phẩm bia [12]

2.2.1 Malt đại mạch:

• Khái niệm: [4]

Malt đại mạch là hạt đại mạch đã

nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm

nhân tạo xác định

• Vai trò [4]

Malt đại mạch vừa là nguyên liệu

vừa là tác nhân đường hóa

Malt cung cấp toàn bộ lượng gluxit

để chuyển hóa thành đường Từ đường

chuyển hóa thành cồn và các chất khác

Trong malt chứa đầy đủ các enzym

amylase để thủy phân tinh bột

Có hàm lượng protein cao và có hệ enzyme protease để thủy phân chúng

• Các yêu cầu đối với malt đại mạch [3]

Màu: malt có màu vàng tươi và sáng đều

Mùi và vị: phải có mùi thơm đặc trưng của malt, không có mùi mốc

Kích thước của các hạt malt: phải đồng đều, hạt trên sàng 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94%, hạt dưới sàng 2,2 mm không quá 0,5%

Độ chiết của malt: 75 – 82% chất khô

Malt có thời gian đường hóa từ 10 – 35 phút, hoạt lực amylaza đạt 260 – 320

WK(Windisch-Kolbach)

Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520 – 600 gam/lít

Giới hạn độ ẩm cho phép đối với malt thường là 5%

• Nguồn nguyên liệu và phương pháp bảo quản

Nước ta không trồng được đại mạch do đó phải nhập khẩu matl từ nước ngoài bằng đường thủy, đường bộ và đường hàng không Malt sau khi về nhà máy được kiểm tra chất lượng, sau đó được bảo quản trong xilô Trong quá trình bảo quản thường xuyên theo dõi nhiệt độ, độ ẩmtrong xilô để kịp thời xử lý

2.2.2 Hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản thứ hai sau malt đại mạch trong công nghệ sản xuất bia

• Thành phần hóa học của hoa houblon

Thành phần hóa học của hoa houblon thường dao động trong khoảng sau (tính theo % chất khô):[2]

Hình 2.2 Đại mạch [13]

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hoa houblon

Thành phần hóa học của hoa houblon bao gồm nhiều chất, nhưng những chất có

giá trị đối với công nghệ sản xuất bia là chất đắng, tinh dầu và polyphenol

• Vai trò của hoa houblon đối với công nghệ sản xuất bia [4]

Truyền mùi thơm và vị đắng cho bia

Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt cho bía

Tăng khả sát trùng cho bia

• Những dạng hoa houblon dùng trong công nghệ sản xuất bia [4]

Nhà máy sử dụng hoa viên và cao hoa Hai loại này có ưu điểm là:

Giảm được hao phí chất đắng trong thời gian bảo quản

Tăng hệ số sử dụng hữu ích của chất đắng và các cấu tử khác

Cân đong chính xác hơn liều lượng đem sử dụng

Lược bỏ được hệ thống thiết bị lọc bã hoa trong các nhà máy bia.`

Giảm bớt được lượng chất màu antoxianigen và các cấu tử bất lợi khác cho chất

lượng của bia

Hình 2.3 Cao hoa [18] Hình 2.4 Hoa viên [14]

• Bảo quản những dạng hoa houblon [4]

Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 00C) nhằm kìm hãm các quá trình hóa học và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa viên và cao hoa

Cách ẩm tốt và dùng các chất thích hợp để diệt trùng cho kho bảo quản

• Thành phần hóa học của nước [5]

Nhóm cation chiếm nhiều nhất: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+ Nhóm anion chủ yếu: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43-

• Những yêu cầu đối với nước dùng để nấu bia [4]

Nước phải trong suốt, không màu, có vị dễ chịu, không có mùi vị lạ và không chứa các vi sinh vật gây bệnh

Chuẩn độ coli là 300ml và chỉ số coli là 3

Nước có độ cứng trung bình 5 – 6 mg đương lượng/l

• Loại nấm men sử dụng trong nhà máy [3]

**Hai chủng nấm men có thể được sử

dụng:

-Nấm men nổi: Saccharomyces Cerevisiae

-Nấm men chìm: Saccharomyces Carlsbergensis

Nấm men nổi thích thích nghi với điều kiện

sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, phân bố

trên bề mặt môi trường và khả năng kết lắng kém

Nhà máy sử dụng chủng nấm men

Saccharomyces Carlsbergensis lên men chìm để

lên men dịch đường Số lượng nấm men giống ít nhất phải đạt từ 15 triệu tế bào/ml khi thực hiện quá trình lên men

Đặc tính của nấm men chìm: Nhiệt độ lên men 0-100C; khả năng lên men tốt và lên men hoàn toàn; Khi lên men xong các tế bào nấm men kết thành chùm hay chuỗi nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị nhờ vậy bia nhanh trong hơn; Có khả năng tái sử dụng tốt 8-9 thế hệ

• Yêu cầu của một củng nấm men bia [2]

Tốc độ lên men nhanh, có khả năng kết bông và kết lắng tốt

Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao

Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ và nồng độ CO2 phù hợp với từng nhà máy

Có khả năng kết bông và kết lắng tốt và đặc tính duy truyền ổn định cao

Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng

Sản phẩm tạo ra bao gồm các hợp chất hương và vị đặc trưng cho bia

2.2.5 Các chất hỗ trợ kỹ thuật

2.2.5.1 Chế phẩm enzyme [2]

Các loại enzyme được bổ sung trong công nghệ sản xuất bia là: Termamyl 120L (

α – amylaza Novo), enzyme endo-glucanaza, …

2.2.5.2 Các chất khác [2]

• Chất trợ lọc: diatomit

• Nhóm các chất xử lý nước: than hoạt tính và tia UV

• Nhóm chất vệ sinh thiết bị: dung dịch NaOH và axit HNO3

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

2.3.1 Các quá trình xảy ra khi nấu

• Quá trình enzym [3]

Dưới tác động của các enzym, các chất có trong nguyên liệu bị thủy phân và chuyển sang trạng thái hòa tan

- Sự thủy phân tinh bột:

Tinh bột maltoza + dextrin (lượng ít)

- Sự thủy phân protein:

Protein axit amin + sản phẩm có phân tử lượng lớn

- Sự thủy phân phytin:

Phytin rượu inozit + H3PO4

Hình 2.5 Sac.Carlsbergensis [13]

Enzym amylaza

Enzym proteaza

Enzym phytaza

- Sự thủy phân hemicelluloza và một số các chất khác:

-

Hemicelluloza glucoza + xiloza + arabinoza +…

• Quá trình phi enzym [3]

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

Sự hình thành melanoid: melanoid là phản ứng giữa axit amin và đường khử có sẫm và mùi Vì vậy, nó có quan trọng trong việc tạo màu, mùi, vị và khả năng tạo bọt của bia

Sự hòa tan các thành phần khác của malt: sự hòa tan những chất chát, chất đắng trong vỏ trấu gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng của dịch đường và bia

Phản ứng giữa muối của nước và phosphat: các muối cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ phản ứng với các muối phosphat của malt làm giảm tính đệm và làm tăng pH của dịch thủy phân Các muối phicacbonat khi phản ứng với các muối phosphat sẽ làm giảm pH và tăng độ đệm của môi trường

2.3.2 Các quá trình xảy ra khi lên men [1]

• Các quá trình xảy ra trong lên men chính

Quá trình sinh lý: quá trình này thể hiện rõ ở giai đoạn đầu của quá trình lên men (giai đoạn lên men hiếu khí) Ở giai đoạn này nấm men sinh sản nhanh tạo ra một lượng lớn sinh khối nấm men, sinh tổng hợp một lượng lớn enzyme zymaza trong các tế bào nấm men

Quá trình sinh hóa: quá trình sinh hóa tăng mạnh dần ở giai đoạn thứ hai (cuối giai đoạn lên men hiếu khí dần chuyển sang giai đoạn lên men kỵ khí ) Đặc trưng của giai đoạn này là:

+ Hoạt hóa mạnh các hệ enzyme zymaza

+ Sự chuyển hóa đường (maltoza, maltotrioza và một ít đường saccaroza, glucoza, fructoza) thành rượu và khí CO2:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q

Ngoài ra, nấm men cũng chuyển hóa một số hợp chất khác như: protein, lipid thành nhiều chất thứ cấp trong bia như glyxerin, rượu bậc cao, ester, axit hữu cơ, aldehyde, hợp chất lưu huỳnh, diacetyl, axetoin và 2,3-butandiol,

- Quá trình hóa lí:

+ Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: sự tích luỹ các acid hữu cơ trong quá trình lên men làm pH môi trường giảm

Enzym xitaza

+ Sự thay đổi thế oxy hoá khử và cường độ màu: do nấm men sử dụng hết O2

nên thế oxy hoá giảm, các hợp chất polyphenol dễ bị oxy hoá và sau đó bị kết lắng nên cường độ màu giảm

+ Sự hoà tan CO2 và tạo bọt: lượng CO2 sinh ra một 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

• Các quá trình xảy ra trong lên men phụ và ủ chín

Sự hoà tan và liên kết của CO2 trong bia: CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằng động như sau: CO2 liên kết  CO2 hoà tan  CO2 dạng khí

Sự làm trong bia: nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chính nên xảy ra quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử trong bia non

Quá trình oxy hoá khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: xảy ra các phản ứng giữa các chất có trong bia làm tăng thêm hàm lượng este, rượu bậc cao và giảm đi hàm lượng diaxetyl có trong bia Sau khi ủ chín vị của bia trở nên mềm và dịu hơn

2.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trong nước và trên thế giới [11]

Hiện nay, thị trường có nhiều loại bia khác nhau Sự khác nhau chủ yếu là do tỷ

lệ khác nhau của nguyên liệu đem nấu Tỉ lệ nguyên liệu đem nấu bia khác nhau, tạo ra nhiều loại bia, rất phong phú Đồng thời giảm chi phí sản xuất khi sử dụng nguyên liệu phụ

Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được phổ biến rộng rãi trên thế giới,sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng Ở các nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ, ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển Công nghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam

Ở Việt Nam bia mới chỉ xuất hiện từ đầu thế kỉ XX, nhưng là một nước nằm trong vùng nhiệt đới cận xích đạo đã tạo điều kiện thuận lợi để ngành công nghiệp bia tồn tại và ngày càng phát triển Từ ban đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhà máy bia

Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay các nhà máy bia đã xuất hiện ở hầu khắp các tỉnh trong cả nước, sản lượng của các nhà máy cũng ngày càng tăng Nhiều nhà máy bia với các thương hiệu đã quen thuộc với người tiêu dùng như bia Saigon, larue, tiger, heineken, 333,…Theo nhận định của Anheuser-Busch InBev, tập đoàn bia đa quốc gia

có trụ sở tại Bỉ, nổi tiếng với thương hiệu Budweiser, Việt Nam đang là quốc gia có xu hướng gia tăng nhanh về mức tiêu thụ bia bình quân đầu người: Mức tiêu thụ rượu, bia bình quân đầu người (trên 15 tuổi) đã tăng từ 10,04 (lít) bia năm 2000 lên 22 (lít) bia

năm 2008 Hiện nay, mức tiêu thụ rượu, bia bình quân tại Việt Nam khoảng 1,07% cồn nguyên chất/người/năm đứng thứ 149 thế giới (bia là 27 lít/người/năm) Theo các số liệu thống kê cho thấy thị trường Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng là địa chỉ đầu tư đầy giá trị của các ông trùm bia trên thế giới Hiện nay, các hãng bia nổi tiếng thế giới đã và đang du nhập vào Việt Nam dưới nhiều hình thức đầu tư trực tiếp hoặc liên doanh Điều đó có thể làm giảm đi vị thế của bia trong nước trên thị trường

Xuất phát từ tình hình sản xuất và tiêu thụ bia,chính sách người Việt Nam dùng hàng Việt Nam và phát triển thương hiệu bia Việt Nam đến một tầm cao mới mà chúng tôi tiến hành xây dựng nhà máy bia mới mang thương hiệu bia Việt bên cạnh các hãng bia đã có trong nước, vừa mang đậm bản chất Việt Nam nhưng vẫn sánh ngang với các loại bia du nhập hiện nay

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất bia

3.2.1 Làm sạch nguyên liệu

Nghiền Làm sạch

Hoa cao

Hơi

Dịch lên men

Lắng trong và làm lạnh

Cặn

Ổn định Bồn dự trữ

Mục đích [5]

Tách các bụi bẩn và tạp chất như rác, dây bao, giấy, vụn đá

Loại bỏ các kim loại sót như mạt sắt, các hợp kim có từ tính để tránh gây hư hỏng cho thiết bị nghiền và ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia

• cách tiến hành [2]

Nguyên liệu được vít tải đổ vào phễu Ở đây có con quay để điều chỉnh lượng hạt

đổ xuống sàng thứ nhất và các tạp chất lớn như đá, sợi rơm, các cọng lá, sẽ bị giữ lại Đồng thời, lúc này hệ thống quạt hút làm việc Không khí sẽ bị hút đi qua lớp hạt cuốn theo bụi, các tạp chất nhẹ theo đường ống để đi vào xyclon

Hạt đi qua sàng 1 được đổ xuống sàng 2 Sàng này sẽ giữ lại hạt nguyên liệu và cho qua cát, sỏi và các tạp chất có kích thước bé Các tạp chất và rác bụi được thu gom vào thùng chứa riêng Hạt đã được làm sạch được thu gom bằng một kênh riêng, ở đó đúng sẽ được thổi bằng luồng không khí mạnh và nhờ vậy bụi và rác nhỏ còn sót lại trong khối hạt sẽ được loại trừ hết

3.2.2 Nghiền nguyên liệu

• Mục đích: Phá vỡ cấu trúc tế bào hạt, làm tăng bề mặt tiếp xúc với nước

• Các yêu cầu công nghệ của quá trình nghiền

- Đối với malt [4]

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

Hình 3.1 Sàng rung [27]

ở đôi trục thứ hai (4) để tách bột ra khỏi vỏ rồi được đưa ra ngoài cùng với phần lọt sàng

3.2.3.Nấu nguyên liệu:

3.2.3.1.Mục đích :

Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ tác động của hệ enzym thủy phân [4]

3.2.3.2.Cách tiến hành:

Nấu malt theo phương pháp ngâm

Bột malt sau khi nghiền được phối trộn với nước 500C, khuấy đều trong 10 phút Điều chỉnh pH của khối malt khoảng pH = 5,2 - 5,3 bằng acid lactic Sau đó nâng nhiệt lên 500C trong 5 phút, giữ nhiệt này ở 25 phút, tiếp tục nâng nhiệt lên 550C trong 5 phút và giữ nhiệt độ này trong 15 phút để đạm hóa

Bổ sung chế phẩm Ultraflo – enzym này sẽ thủy phân các chất gôm có trong malt (β – glucan, cellelose, xylanase, arabanase, ) thành oligosaccarit có từ 3 –

5 gốc glucose nên làm giảm độ nhớt của dịch đường

Hình 3.2 Máy nghiền malt 2 đôi

trục [2]

- Thiết bị nấu [2]

Hình 3.3 Thiết bị nấu Thiết bị nấu có dạng thân trụ đáy côn, nắp có dạng hình nón có lắp ống thoát hơi, trên nắp thiết bị còn có đèn và cửa quan sát để bổ sung phụ gia vào Thiết bị còn

có hệ thống cấp hơi để gia nhiệt, hệ thống này rất quan trọng Hệ thống cấp nhiệt kiểu

2 đáy truyền thống không đảm bảo sử dụng lâu dài Do bề mặt lớn nếu quên mở xả khí khi kết thúc quá trình cấp nhiệt dẫn đến nguy cơ hỏng hóc, làm cho bề mặt đáy cong vênh và bị biến dạng không sử dụng được nữa Tính truyền nhiệt của thiết bị 2 vỏ kém

Ngày nay truyền nhiệt được thực hiện qua các ống hình bán nguyệt hàn ở đáy hay ở thân thiết bị, khả năng truyền nhiệt tăng lên khoảng 20%

Hơi nước có p > 2 – 3 bar được đưa vào thùng truyền nhiệt với tốc độ cao

và ngưng tụ lại sau khi truyền nhiệt qua thiết bị Do các ống hình bán nguyệt có cấu trúc rắn chắc nên sẽ không có nguy cơ bị cong bẹp khi chưa xả hơi

Nước ngưng tụ được xả ra qua van xả nước ngưng, do vậy mà áp suất được giữ nguyên trong ống truyền nhiệt trong khi nước ngưng tụ được tháo ra ở áp suất thường

Bên trong nồi có cánh khuấy đảo trộn dịch nấu tránh hiện tượng gia nhiệt cục bộ và cháy dịch nấu Nồi có quả cầu CIP dùng để vệ sinh nồi nấu sau mỗi mẻ

3.2.3 Lọc dịch đường và rửa bã [2]

• Mục đích: tách dịch đường hay dịch hèm với vỏ và những chất nội nhũ của hạt không tan

Để lọc dịch đường ta sử dụng thiết bị là thùng lọc

Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn lọc dịch đường

- Giai đoạn rửa bã

Khi tiến hành rửa bã để tăng cường quá trình khuếch tán các chất hòa tan vào dung dịch thì cần dùng nước nóng 780C để rửa (nước rửa bã cũng được chảy vào nồi houblon hóa) Không nên dùng nước có nhiệt độ cao hơn 780C để rửa bã vì sẽ làm vô hoạt enzyme amylaza và tốn năng lượng Kết quả làm cho dịch lên men bị đục và bia cũng bị đục theo

Dịch lọc sau khi lọc xong phải đảm bảo về độ trong Khi đã rửa bã xong thì tiến hành tháo bã và vệ sinh sát trùng thiết bị

Nhà máy sử dụng thiết bị lọc thùng để lọc dịch đường Thiết bị có dạng hình trụ, đáy phẳng, nắp hình cầu

Hình 3 4 Thiết bị lọc đáy bằng 1.Dịch cháo vào; 2.Dịch đường ra; 3.Cánh khuấy bã; 4.Thanh gạt bã; 5.Cửa thoát bã hèm; 6.Động cơ ;7.Đáy lưới giả; 8.Đường nước vệ sinh

3.2.5 Houblon hóa

Mục đích: [4]

Truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon, làm cho dịch đường ổn định về thành phần và có nồng độ thích hợp theo yêu cầu Đồng thời, làm keo tụ các protein, vô hoạt các enzym và thanh trùng dịch đường

Tiến hành houblon hóa:

Cách tiến hành [4]

Thiết bị houblon hóa giống như thiết bị nấu vật liệu chế tạo là thép không rỉ

Sử dụng 2,2g hoa viên /1lít dịch đường đem đun sôi

7 6 5

4

3

2 1

Hình 3.5 Thiết bị houblon hóa[2]

*Cấu tạo: 1 Ống thoát hơi; 2 Cửa quan sát; 3 Nắp phân tán dịch; 4 Bộ

phận gia nhiệt trung tâm; 5 Hơi nóng vào; 6 Xả nước ngưng; 7 Cửa tháo dịch

Dịch đường, nước rửa bã từ thiết bị lọc và đường vào nồi houblon hóa Dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch đường luôn giữ ở

78oC Duy trì ở nhiệt độ này 35 phút để enzym α-amylaza tiếp tục thủy phân tinh bột sót Khi nước rửa bã chảy vào nồi houblon hóa gần kết thúc thì bắt đầu nâng nhiệt đun sôi Khi bắt đầu nâng nhiệt độ thì cho 3/4 lượng hoa và 1/4 còn lại cho vào trước khi kết thúc quá trình đun sôi 30 phút (đối với hoa viên), còn cao hoa cho vào lúc dịch đường vừa bơm đầy nồi nấu Nhà máy sử dụng cao hoa và hoa viên, với tỉ lệ sử dụng

là 63% cao hoa và 37% hoa viên Thời gian đun sôi kéo dài 110 phút

3.2.6 Lắng trong dịch đường

Mục đích: Tách cặn trong dịch đường và làm trong dịch đường [4]

Dịch đường sau khi houblon hóa được bơm sang thiết bị lắng Whirlpool để tách cặn Thiết bị được chế tạo từ thép không gỉ, thân hình trụ tròn, đáy thùng có độ nghiêng 8÷10%, trên thùng có ống thoát hơi cao để tạo nên sức hút mạnh nhằm bốc hơi mạnh Dịch đường được bơm vào thùng theo phương tiếp tuyến tại độ cao khoảng

¼ thùng Dưới tác dụng của lực ly tâm giữa chất lỏng với đáy và thành bình thì các hạt

lơ lửng, bã hoa chịu chuyển động xoáy men theo thành đáy thùng Do vậy chúng sẽ lắng tụ vào tâm đáy thùng Sau thời gian phân ly trong điều kiện bốc hơi cao, sẽ nhanh chóng hạ nhiệt độ của dịch đường từ 1000C xuống 900C chỉ trong khoảng 15 - 20 phút [5]

Cấu tạo:

1.Mức dịch đường; 2 Đèn tín hiệu; 3 Cửa vệsinh; 4 Nhiệt kế;5 Ống thủy báo thức; 6 Cửa quan sát; 7 Đường ống dẫn dịch đường vào;8 Ống thoát hơi; 9 Van tháo dịch đường; 10 Van xả cặn;11 Nước vệ sinh; 12 Độ nghiêng của đáy

Dịch đường được làm lạnh xuống nhiệt độ lên men, phù hợp với chủng nấm men

sử dụng bằng máy lạnh nhanh kiểu tấm bản Máy làm lạnh kiểu tấm bản có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng, chế tạo bằng thép không gỉ Dịch đường nóng có nhiệt độ 90 – 950Cđược bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên và xảy ra quá trình trao đổi nhiệt với tác nhân lạnh là nước có nhiệt độ 2 – 30C đi vào mương dẫn kia ở phía trên, ngược chiều với dịch đường và đi ra ở mương dẫn dưới ngược phía Quá trình trao đổi nhiệt sẽ làm cho nhiệt độ dịch đường giảm xuống còn 100C , còn nước tăng lên 70 –

800C

3.2.8 Lên men

Lên men bia gồm 2 giai đoạn:

+ Lên men chính

+ Lên men phụ và ủ chín bia

3.2.8.1.Chuẩn bị men giống [1]

• Nấm men bia

Sử dụng chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis Chủng nấm

men chìm có chứa enzym melibiaza lên men đường rafinoza

Quá trình nhân giống thuần thuần chủng gồm 3 giai đoạn: phân lập nấm men, nhân men trong phòng thí nghiệm tới canh trường 20 lít và nhân men trong phân xưởng sản xuất

3.2.8.2.Lên men chính

• Mục đích [3]

Quá trình lên men chính là quá trình chuyển hoá các chất đường và dextrin bậc thấp trong dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và một số sản phẩm phụ dưới tác động của các enzym có trong nấm men Các sản phẩm phụ này như: este, axit hữu cơ, rượu bậc cao, aldehit, glyxerin,…hoà tan vào dịch lên men tạo thành bia non

• Cách tiến hành

Sử dụng phương pháp lên men hiện đại: dịch đường sau khi làm lạnh được bổ sung oxi Sau đó, cấy nấm men vào với lượng men khoảng 20×106 tế bào/1ml dịch lên men Dịch lên men được bơm vào tank lên men trong nhiều lần nhưng chỉ có lần đầu dịch lên men có hoà nấm men, còn những lần sau chỉ bơm dịch đường cùng với oxi, tạo thời gian cho nấm men hoạt động thích nghi với môi trường Khi dịch lên men vào đầy thùng thì bắt đầu điều khiển quá trình lên men, theo dõi nhiệt độ, độ đường hằng ngày Sau thời gian lên men khoảng 5 giờ thì tiến hành kiểm tra độ tinh khiết của CO2, nếu độ tinh khiết của CO2 lớn hơn 99% thì thu hồi lại để bổ sung vào bia

Lên men chính được xem là kết thúc khi chất chiết trong dịch lên men giảm đi từ 0,15 – 0,2%/ ngày đêm Thời gian lên men chính kéo dài khoảng 7 ngày

3.2.8.3.Lên men phụ và ủ chín

• Mục đích: để tiếp tục lên men phần đường còn lại, Thực hiện quá trình chín

của bia, ổn định thành phần và tính chất cảm quan của bia [5]

• Tiến hành

Khi kết thúc quá trình lên men chính thì mở hết các áo lạnh của phần trụ để làm lạnh toàn bộ bia non đến 0 – 20C Thời gian lên men phụ là 7 ngày

Hình 3.8 Tank lên men

1 Dịch vào và dịch ra;2 Đường thu hồi men;3 Cấp và xả khí;4 Thu hồi CO2

5 Đường CIP; 6 Lớp áo lạnh; 7 Chất tải lạnh ra; 8 Chất tải lạnh vào; 9 Ống đáy tank; 10 Quả cầu CIP

3.2.9 Lọc trong bia

• Mục đích [2]

Tạo độ trong lóng lánh cho bia

Loại bỏ đáng kể số lượng vi sinh vật bao gồm nấm men vẫn còn tồn tại sau quá trình tàng trữ có khả năng làm đục bia

Loại bỏ các phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit và protein ít tan, những chất này làm bia rất nhanh đục, nhờ vậy làm bia trở nên ổn định hơn

• Cách tiến hành [5]

Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động thiết bị lọc khung bản có chất trợ lọc diatomit [5]

Cấu tạo: 1-Bia đục; 2- bơm; 3- diatomit; 4- máy lọc bản; 5- bia đục hồi lưu; 6- bia đã lọc trong

Về nguyên tắc, tất cả các loại máy lọc ép, phù hợp với việc lọc của chất lỏng chứa pha rắn với khối lượng ít đều có thể sử dụng chất trợ lọc diatomit Muốn vật trên đường đi của bia đục đến máy lọc ta phải gắn bộ phận định lượng diatomit vào đường ống chính Thoạt đầu dưới áp lực của bơm đẩy 2kg/cm2 nước vô trùng được bơm vào máy lọc Trên đường đi của nước, ta mở van của thùng 3 để huyền phù diatomit bị cuốn theo và và đi vào máy để phủ lên các tấm lọc Đầu tiên là phủ diatomit thô, sau

đó là loại tinh Quá trình phủ kéo dài khoảng 30- 40 phút Nếu chỉ sử dụng một loại bột thì toàn bọ khối lượng đó được hào trộn một lần Điều chỉnh van của thùng 3 sao cho trong 4 phút lượng huyền phù phải chảy hết Sau khi phủ xong bột diatomit thì van nước đóng lại, mở van bia để bia đục đi vào máy và quá trình lọc tiến hành bình thường như những máy lọc khác

3.2.10.Ổn định biavà tàng trữ

• Mục đích [4]

Nhằm khôi phục lại sự bão hoà CO2 trong bia

Ổn định chất lượng bia trước khi đem đi chiết

Kiểm tra các chỉ tiêu của bia như độ màu, hàm lượng diacetyl, độ trong,

Tạo thuận lợi trong việc vận chuyển, phân phối, sử dụng và bảo quản bia

• Tiến hành chiết chai [2]

Hình 3.10 Cấu tạo của máy chiết chai [2]

1-Bộ phận dẫn chai dạng vít; 2- bộ phận nạp chai hình sao; 3- bộ phận nâng chai; 4- bộ phận áp miệng chai của vòi chiết hình tulip; 5- bánh quay hình sao trung tâm; 6- bánh răng nối với thiết bị xiết nút; 7- bộ phận tháo chai hình sao; 8- bể chứa bia hình vành khăn; 9-đường hút khí tạo độ chân không; 10- van chiết; 11- phân phối chuyển động quay

Trước khi chiết bia, chai được đưa vào máy rửa nhằm loại bỏ toàn bộ nhãn, các cặn bẩn bên trong và ngoài chai, đồng thời đảm bảo chai được vô trùng Trong máy rửa, chai được phun bằng nước, ngâm, phun bên trong và ngoài chai bằng chất tẩy rửa sau đó được tráng lại bằng nước để loại bỏ toàn bộ chất tẩy rửa

Chai sau khi rửa sạch được đưa đi kiểm tra nhằm đảm bảo chai hoàn toàn sạch bên trong, không chứa các vật lạ, không bị hư hỏng hay nứt nẻ, Tiếp đến chai được chuyển đến máy chiết, khi vào máy chiết chai sẽ được nâng lên sát với đầu chiết, không khí trong chai được hút ra và CO2 được đưa vào chai từ khoảng không phía trên

bể chứa bia nhằm đẩy hết không khí và tạo áp suất đối kháng Khi áp suất trong chai

và áp suất trong bể chứa bia cân bằng nhau thì bia được chảy vào chai Khí trong chai

được đẩy ra ngoài theo đường dẫn khí của đầu chiết Khi đó van không khí phía trên

bể chứa bia cũng đóng lại Sau khi rót xong, chai được hạ xuống và đưa ra khỏi máy

Hình 3.11 Cấu tạo của chiết bia đẳng áp vào chai.[5]

Vị trí a: Đầu cao su ngậm chặt cổ chai, tất cả ba đường liên thông vẫn bị gián đoạn

Vị trí b : Van chiết đẩy lên, đường liên thông thứ nhất được nối liền, áp lực khí

từ khoảng không trong thùng chứa bia tràn xuống chai tạo kháng áp

Vị trí c : Van chiết đẩy lên một nấc nữa, đường liên thông thứ nhất bị cắt, đường liên thông thứ 2 và thứ 3 được nối liền, bia chảy vào chai và đẩy không khí trong chai ngược lên khoảng không trong bình chứa bia

Vị trí d : Bia chảy đầy chai, van chiết trở lại vị trí ban đầu , cả ba đường liên thông bị gián đoạn Bia ngừng chảy, van tự động của khí nén đóng lại, lo xo kéo pittong lên vị trí ban đầu, chai được giải phóng ra khỏi vòi chiết

Hình 3.12 Máy thanh trùng kiểu tunel phun tuyến tính 1- Nâng nhiệt sơ bộ; 2- vùng thanh trùng; 3- vùng làm nguội; 4- vùng làm mát;

5- vùng làm lạnh; 6-điểm cấp nước lạnh

+ Chế độ nhiệt độ thanh trùng của bia chai: Máy thanh trùng 8 khoang với tổng

thời gian thanh trùng là 55 phút Nhiệt độ lần lượt mỗi khoang như sau:

Khoang 1 và 8: 330C Khoang 4: 640C Khoang 2 và 7: 430C khoang 5: 620C Khoang 3 và 6: 510C

• Nguyên tắc hoạt động Các chai bia được vận chuyển bằng băng tải nạp vào một đầu và được di chuyển

dưới các khoang có phun nước ở các nhiệt độ khác nhau Nhiệt độ của các khoang

được bố trí sao cho bia dần dần được nâng tới nhiệt độ thanh trùng Sau đó, chai bia

tiếp tục được làm nguội dần xuống nhiệt độ thường

3.2.13 Dán nhãn, hoàn thiện sản phẩm.[2]

3.2.13.1 Mục đích

Nhãn mác của sản phẩm là một thành phần không thể thiếu khi sản phẩm lưu

thông trên thị trường Nhãn chứa thông tin về sản phẩm như : màu sắc, thành phần,ứng

dụng hữu ích … thu hút sự chú ý của khách hàng và mang tính đặc trưng cho mỗi sản

1

Hình 3.13 Cơ cấu dán nhãn chai 1-Chai vào ; 2- vít ; 3- Bộ phận dừng chai ; 4- bộ phận dẫn chai vào hình sao ; 5-

bộ phận chuyển chai hình sao ; 6- mâm đặt chai ; 7- bộ phận dẫn chai ra hình sao ; 8- chai ra ; 9- máy cấp nhãn ; 10- tấm quét cao su ; 11-rulo phủ keo ; 12- rulo kẹp nhãn ; 13- nhãn ; 14- chai bia

Nguyên tắc làm việc :

Keo dán được phủ trên rulô 1 Khi rulô 1 quay tiếp xúc với các tấm quét keo 2 đặt trên một mâm xoay tròn, nhờ vậy keo được quét lên các tấm 2 Khi các tấm tiếp xúc với các bộ phận cấp nhãn 3 (mặt sau của nhãn), nhãn sẽ được gắn vào các tấm này nhờ lực kết dính của keo dán Mặt trước của nhãn được hướng ra ngoài và được phun hạn sử dụng nhờ bộ phận 4 Sau đó nhãn được kẹp lên các tấm của rulô 5 và được dính vào chai khi tiếp xúc với chai quay trên mâm 6 Chổi 7 sẽ miết các nhãn dán xung quanh chai Chai tiếp tục chuyển động trên mâm 6 và đi ra ngoài Chai bia được thao tác qua các bộ phận của máy xì khô để thổi sạch nước bám trên thành và nút chai Tiếp

đó ta tiến hành dán nhãn và dán bịt giấy bạc ở đầu chai Chai được xếp vào két bia rồi được chuyển vào kho hoặc đi tiêu thụ

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Các số liệu ban đầu

- Năng suất của nhà máy: 100 hecto lít/ ngày

- Tỷ lệ nguyên liệu dùng: Malt: 100%

Bảng 4.1 Các thành phần chính của malt

Hexozan và Pentozan không tan 9

+ Hiệu suất trích ly của malt : 79%

- Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 4.2 Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn STT Công đoạn Tiêu hao %

4.2.1 Tính cân bằng cho nguyên liệu ban đầu

Gọi khối lượng ban đầu của nguyên liệu là M Theo đề bài khối lượng nguyên liệu malt là 100% M

4.2.2 Công đoạn làm sạch

4.2.2.1 Lượng malt thu được sau công đoạn làm sạch

𝑀𝑎𝑙𝑡: 𝑀2𝑚𝑎𝑙𝑡 =1 × 𝑀 × (100 − 1 )

100 = 0,99 × 𝑀(𝑘𝑔)

4.2.2.2 Lượng chất khô trong malt sau khi làm sạch

Khối lượng chất khô trong malt

𝑀2 𝑛ướ𝑐 =0,99 × 𝑀 × 5

100 = 0,049 × 𝑀(𝑘𝑔)

4.2.3 Công đoạn nghiền

4.2.3.1 Lượng malt còn lại sau khi nghiền

Khối lượng nguyên liệu malt còn lại sau khi nghiền:

M3 malt =𝑀2𝑚𝑎𝑙𝑡 × (100 − 1)

0,99 × M × 99

100 = 0,980 × M (kg)

4.2.3.2 Lượng chất khô còn lại sau quá trình nghiền

Khối lượng chất khô có trong nguyên liệu sau khi nghiền:

M3 ck malt =𝑀3𝑚𝑎𝑙𝑡 × (100 − 5)

0,980 × M × 95

100 = 0,931 × M (kg) Khối lượng tinh bột có trong nguyên liệu sau khi nghiền:

M3 tb malt =𝑀3𝑚𝑎𝑙𝑡 × 58

0,980 × M × 58

100 = 0,568 × M (kg) Khối lượng nước có trong nguyên liệu sau khi nghiền:

M3 H2O(2) =M3 malt × 13

0,980 × M × 5

100 = 0,049 × M (kg)