Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lítnăm luận văn tốt nghiệp đại học

Nội dung đồ án gồm các phần chính sau: Phần I: Lập luận kinh tế Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sả

Trường Đại Học Vinh

Đề tài ài :THI T K NH M Y BIA N NG SU T 30 TRI U L T/NG YẾT KẾ NHÀ MÁY BIA NĂNG SUẤT 30 TRIỆU LÍT/NGÀY ẾT KẾ NHÀ MÁY BIA NĂNG SUẤT 30 TRIỆU LÍT/NGÀY À MÁY BIA NĂNG SUẤT 30 TRIỆU LÍT/NGÀY ÁN TỐT NGHIỆP ĂNG SUẤT 30 TRIỆU LÍT/NGÀY ẤT 30 TRIỆU LÍT/NGÀY ỆP ÍT/NGÀY À MÁY BIA NĂNG SUẤT 30 TRIỆU LÍT/NGÀY

Gi¸o viªn híng dÉn : Tôn Th t Minh ất Minh

Sinh viªn thùc hiÖn : Nguy n Xuân Ph ễn Xuân Phượng ượng ng

M· sè sinh viªn : 0752040552

Vinh - 2011

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

lít/năm

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo trong khoaHóa học trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện cho chúng tôi được học tập vànghiên cứu trong một môi trường học tập khoa học, giúp cho chúng tôi có nhữngkiến thức vững vàng trước khi bước vào đời Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn sựchỉ bảo tận tình của thầy giáo PGS.TS TÔN THẤT MINH,là người trực tiếp hướngdẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Đồng thời tôi cũng xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè nhữngngười luôn đứng sau giúp đỡ, chia sẻ với chúng tôi những khó khăn và thuận lợitrong thời gian qua

Nội dung đồ án gồm các phần chính sau:

Phần I: Lập luận kinh tế

Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ

Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm

Phần IV: Tính và chọn thiết bị

Phần V: Tính toán nhu cầu nhiên liệu, năng lượng, nhu cầu nước của nhà máyPhần VI: Tính toán và thiết kế xây dựng

Phần VII: Tính toán kinh tế

Phần VIII: Vệ sinh và an toàn lao động

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Vinh, ngày tháng năm 2011

Sinh viên thực hiện

2

Nguyễn Xuân Phượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO

TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC

-NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Xuân Tùng Số hiệu sinh viên: 0752040604 Khóa: 2007-2012 Ngành: Công Nghệ Thực Phẩm 1 Tên đề tài: Thiết Kế Xưởng Bia Nhà Hàng Năng Suất 1000 lít/ngày 2 Nội dung nghiên cứu, thiết kế tốt nghiệp:

3 Họ tên cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Tân Thành 4 Ngày giao nhiệm vụ đồ án : Ngày tháng năm 2011 5 Ngày hoàn thành đồ án : Ngày tháng 12 năm 2011 Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ, tên) (Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng 12 năm 2011

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

Người duyệt (Ký, ghi rõ họ, tên)

4

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC

-BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Xuân Tùng Số hiệu sinh viên: 0752040604 Khóa: 2007-2012 Ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Tân Thành Cán bộ duyệt: 1 Nội dung nghiên cứu, thiết kế: ………

………

………

………

………

………

………

2 Nhận xét của cán bộ hướng dẫn: ………

………

………

………

………

………

……….

Ngày tháng 12 năm 2011

Cán bộ hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ, tên)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

lít/năm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC

-BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Xuân Tùng Số hiệu sinh viên: 0752040604 Khóa: 2007-2012 Ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Tân Thành Cán bộ duyệt: 1 Nội dung nghiên cứu, thiết kế: ………

………

………

………

………

………

………

2 Nhận xét của cán bộ duyệt: ………

………

………

………

………

………

……….

Ngày tháng 12 năm 2011

6

Cán bộ duyệt

(Ký, ghi rõ họ, tên)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

lít/năm

Danh Sách Đồ Thị

Đồ thị 1.1 Tăng trưởng sản lượng bia trên thế giới 2

Đồ thị 1.2: Tăng trưởng sản lượng bia trong nước 3

Danh Sách Bảng Biểu Bảng 1.1: Số lượng sản xuất bia ở các quốc gia trên thế giới 2

Bảng 1.2: Số lượng sản xuất bia ở Việt Nam trong những năm gần đây 3

Bảng 1.3: Mục tiêu sản lượng bia của tổng công ty Sabeco 4

Bảng 1.4: Chỉ tiêu chất lượng của bia nhà hàng 5

Bảng 1.5: Số lượng, tỷ lệ các nhóm mức thu nhập của tỉnh Nghệ An 7

Bảng 1.6: Cơ cấu nhân khẩu theo độ tuổi nhóm có thu nhập cao ở tỉnh Nghệ An 7

Bảng 1.7: Số Cơ cấu nhân khẩu chia theo giới tính tỉnh Nghệ An 7

Bảng 1.8: Bảng tổng hợp số người trong thành phố Vinh đến nhà hàng uống bia 8

Bảng 1.9: Dân số của các huyện lân cận thành phố Vinh 8

Bảng 1.10: Bảng số người các huyên lân cận thành phố Vinh đến nhà hàng uống bia 9 Bảng 1.11: Bảng tổng hợp số người đến uống bia hàng ngày 10

Bảng 1.12: Kế hoạch sản xuất của nhà hàng 10

Bảng 3.1: Số liệu tổn thất và tổn thất chọn 29

Bảng 3.2: Bảng tính toán cân bằng vật liệu 33

Bảng 4.1 Bảng kích thước các thiết bị 46

8

Mục Lục

Trang

Lời nói đầu 1

PHẦN I: LẬP LUẬN KINH TẾ 2

1.1 Sự hình thành và phát triển của nghành Bia 2

1.2 Đặc điểm của Bia nhà hàng 5

1.3 Bia nhà hàng ở Việt Nam 6

1.4 Thị trường tiêu thụ, địa điểm đầu tư, lựa chọn năng suất 6

1.5 Lựa chọn dây chuyền và nhà cung cấp công nghệ 11

1.6 Lựa chọn nhà cung cấp nguyên liệu 12

1.7 Nguồn nước 13

1.8 Nguồn nhiên liệu 15

1.9 Nguồn nhân lực 15

PHẦN 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA 16

2.1 Chỉ Tiêu Chất Lượng Của Nguyên Liệu Và Sản Phẩm 16

2.1.1 Chỉ Tiêu Chất Lượng Của Bia 16

2.1.2 Malt đại mạch 16

2.1.3 Hoa houblon 18

2.1.4 Nước 18

2.1.5 Nấm men 19

2.2 Chọn dây chuyền sản xuất 19

2.2.1 Nghiền nguyên liệu 19

2.2.2 Chọn phương pháp đường hoá 19

2.2.3 Chọn phương pháp lọc dịch đường hoá 20

2.2.4 Nấu hoa 20

2.2.5 Lắng Trong 20

2.2.6 Chọn phương pháp lạnh nhanh 21

2.2.7 Lên men 21

2.2.8 Lọc trong bia 21

2.3 Thuyết minh dây chuyền sản xuất 21

2.3.1 Nghiền malt 22

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

lít/năm

2.3.2 Quá trình đường hoá 22

2.3.3 Lọc dịch đường 23

2.3.4 Nồi nấu hoa 24

2.3.5 Quá trình lắng trong và làm nguội sơ bộ 24

2.3.6 Làm lạnh nhanh .25

2.3.7 Bổ sung oxy cho dịch đường 25

2.3.8 Chuẩn bị men giống 25

2.3.9 Lên men 26

2.3.10 Bổ sung CO2 28

2.3.11 Bia thành phẩm 28

PHẦN 3: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 29

3.1 Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn 29

3.2 Tính nguyên liệu 30

3.3 Tính lượng men giống 30

3.4 Tính lượng bã 30

3.5 Tính lượng nước trong quá trình nấu và rửa bã 30

3.6 Tính lượng các nguyên liệu khác 31

3.7 Các sản phẩm phụ 31

PHẦN 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 34

4.1 Tính và chọn thiết bị cho bộ phận nấu 34

4.1.1 Cân nguyên liệu 34

4.1.2 Máy nghiền malt 34

4.1.3 Tính và chọn nồi đường hoá,nấu hoa 35

4.1.4 Tính và chọn thùng lọc bã và lắng xoáy 37

4.1.5 Tính và chọn thiết bị đun nước nóng 39

4.1.6 Tính bơm cho hệ nấu 40

4.1.7 Tính thiết bị làm lạnh nhanh dịch đường 40

4.1.8 Tính thiết bị thùng nước lạnh 40

4.2 Tính và chọn thiết bị cho bộ phận lên men 41

4.2.1 Tính và chọn thiết bị lên men 41

4.2.2 Tính số thùng lên men 42

10

4.2.3.Thiết bị rút men 43

4.2.4 Tank chứa bia thành phẩm 43

4.2.5 Tính hệ thống CIP 44

4.2.6 Tính bơm cho CIP 45

4.2.7 Tủ điều khiển bán tự động 45

PHẦN 5 : TÍNH HƠI – LẠNH - ĐIỆN – NƯỚC 47

5.1 Tính hơi cho nhà hàng 47

5.1.1 Tính lượng nhiệt cần cho cả nhà hàng 47

5.1.2 Tính giai đoạn cần năng suất hơi lớn nhất 51

5.2 Tính lạnh 52

5.2.1 Tính lạnh cho máy lạnh nhanh 52

5.2.2 Tính lạnh cho quá trình lên men 54

5.2.3 Tính lượng nhiệt cần lấy đi ở giai đoạn lớn nhất 55

5.2.4 Chọn máy lạnh 55

5.3 Tính nước 55

5.3.1 Tính nước cho dây chuyền bia 55

5.3.2 Nước cho sinh hoạt và cho nhà bếp 56

5.3.3 Nước phòng cháy chữa cháy 56

5.3.4 Tổng lượng nước cho nhà hàng 57

5.4 Tính điện tiêu thụ cho nhà hàng 57

5.4.1 Tính phụ tải chiếu sáng cho xưởng bia 57

5.4.2 Tính công suất điện tiêu thụ các thiết bị trong xưởng bia 58

5.4.3 Tính công suất điện tiêu thụ cho các bộ phận khác trong nhà hàng 59 5.4.4 Xác định phụ tải tính toán trong xưởng bia 59

5.4.5 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm của xưởng bia 59

PHẦN 6 : TÍNH TOÁN XÂY DỰNG 61

6.1 Giới thiệu chung 61

6.1.1 Địa điểm xây dựng nhà hàng 61

6.1.2 Yêu cầu về vệ sinh môi trường 61

6.1.3 Đặc điểm và thiết bị chính trong xưởng bia nhà hàng 61

6.2 Bố trí tổng mặt bằng nhà hàng 61

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

lít/năm

6.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng nhà hàng 62

6.2.2 Mặt bằng khu sản xuất chính 62

6.2.3 Các phần phụ trợ cho phân xưởng bia 62

6.2.4 Giải pháp kiến trúc và kiến trúc xây dựng nhà hàng 62

6.3 Diện tích tổng thể và diện tích sử dụng 63

PHẦN 7: TÍNH TOÁN KINH TẾ 64

7.1 Mục đích và ý nghĩa 64

7.2 Tính chi phí 64

7.2.1 Vốn đầu tư cho các công trình xây dựng 64

7.2.2 Chi phí thuê địa điểm 64

7.2.3 Vốn đầu tư cho thiết bị 65

7.2.4 Tính chi phí nguyên liệu, nhiên liệu 65

7.2.5 Tính chi phí trả lương cho nhân lực 66

7.3 Tính vốn xây dựng nhà máy 67

7.3.1 Tính vốn đầu tư ban đầu 67

7.3.2 Tính vốn hoạt động 67

7.4 Tính toán giá thành 67

7.4.1 Tính giá thành đơn vị sản phẩm 67

7.4.2 Định giá sản phẩm 67

7.5 Tính doanh thu, lợi nhuận 68

7.5.1 Tính doanh thu 68

7.5.2 Tính lợi nhuận 68

7.6 Tính thời gian hoàn vốn và đánh giá dự án 68

7.7 Nhận xét 70

PHẦN 8 : VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG 71

8.1 Vệ sinh 71

8.1.1 Vệ sinh cá nhân 71

8.1.2 Vệ sinh thiết bị 71

8.1.3 Vệ sinh công nghiệp 71

8.1.4 Xử lý chất thải 71

8.2 Bảo hộ và an toàn lao động 72

12

8.2.1 Phòng chống độc trong lao động 72

8.2.2 An toàn điện hơi 72

8.2.3 An toàn khi vận hành thiết bị chịu áp 72

8.2.4 An toàn phòng chống cháy nổ 72

PHẦN 9: KẾT LUẬN 74

Tài liệu tham khảo 75

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

PHẦN MỞ ĐẦU

Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡngcao và có độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng Công nghệ sản xuất biakhá đặc biệt, bởi vậy nó mang lại cho người uống một cảm giác rất sảng khoái

và hấp dẫn Trong bia có chứa hệ enzym phong phú và đặc biệt là enzym kíchthích cho sự tiêu hóa Vì vậy uống bia với một lượng thích hợp không những cólợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa, mà còn giảm được sự mệt mỏi saumột ngày làm việc mệt nhọc Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển, nhu cầu tiêuthụ bia của con người ngày càng tăng, thậm trí đã trở thành loại nước giải khátkhông thể thiếu hàng ngày đối với mỗi người dân phương Tây

So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3– 80) và nhờ có CO2 giữ được trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặctính ưu việt của bia, là yếu tố để phân biệt bia với những loại nước giải khátkhác Ngoài ra, bia còn chứa một số chất bổ dưỡng

Chất đạm: đặc biệt là đạm hoà tan chiếm (8  10)% chất tan bao gồmprôtêin, peptit, aminoaxit

Glucit: glucit tan (70% là dextrin, pentosan – sản phẩm caramen hoá).Vitamin: chủ yếu là vitamin nhóm B (vitamin B1, B6)

Nguyên liệu chính sản xuất bia là đại mạch,nguyên liệu thay thế lànước,nấm men…,từ những nguyên liệu trên với những công nghệ khác nhau đátạo ravô số sản phẩm mang hương vị đặc trưng riêng của mỗi sản phẩm bia.Trong những năm gần đây, nhu cầu uống bia của con người ngày một tăngnhanh, cùng với sự phát triển của ngành công nghệ sinh học, công nghệ sản xuấtbia đã có những bước tiến nhảy vọt Nhiều cải tiến về công nghệ đã được ápdụng vào sản xuất bia, đã nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả sửdụng thiết bị, và mang lại hiệu quả kinh tế cao

14

Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của Nhàmáy bia Sài Gòn và Nhà máy bia Hà Nội, như vậy bia Việt Nam đó cú lịch sửtrên 100 năm.Vào khoảng những năm 80 của thế kỉ trước bia có thể coi là đồuống xa xỉ đối với người lao động, nhưng hiện nay đời sống của người lao động

đã dần được cải thiện, mức sống ngày càng cao hơn nên việc sử dụng bia hàngngày càng trở nên phổ biến Để đáp ứng nhu cầu này thì rất nhiều nhà máy cũngnhư cơ sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đápứng hết được nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số lượng Hơn nữabia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốcdân và nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh,

và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triểncông nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổchức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêudùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết

Trong bản đồ án này em trình bày: “thiết kế nhà máy bia chai năng suất

30 triệu lít/năm” Đây là nhà máy có năng suất trung bình nếu được trang bị và

tổ chức tốt sẽ có khả năng phát triển tốt và có khả năng mở rộng quy mô sảnsuất

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

PHẦN I:LẬP LUẬN KINH TẾT KẾ NHÀ MÁY BIA NĂNG SUẤT 30 TRIỆU LÍT/NGÀY KĨ THUẬT I.Tình hình sản xuất và tiêu thụ ở Việt Nam và trên Thế Giới.

Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, đượcphổ biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng Ởcác nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ ngành công nghiệp sảnxuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 tỷ lít/năm Côngnghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vàothâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả ViệtNam Mức tiêu thụ bia bình quân ở các nước này khá cao khoảng 100lít/người/năm

Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhàmáy Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã cólịch sử trên 100 năm, 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 pháttriển 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 Hiện nay năng suất của nhàmáy bia Hà Nội đã đạt trên 100 triệu lít/năm và đang tiếp tục tăng năng suất tới

200 triệu lít/năm vào năm 2010, năng suất của nhà máy bia Sài Gòn đã đạt trên

350 triệu lít/năm và dự kiến sẽ là 780 triệu lít/năm vào năm 2010.Bên cạnh đórất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam hiện còn thấp khoảng 15 lít/người/năm

và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển

16

II Lựa chọn loại bia sản xuất, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường

1.Lựa chọn loại bia sản xuất.

Đế sản phẩm sản xuất ra có thể tiêu thụ được và chiếm lĩnh được trên thịtrường thì sản phẩm bia phải có chất lượng cao đáp ứng được yêu cầu ngày càngcao của người tiêu dùng Do đó em lựa chọn sản xuất bia có chất lượng cao,thuộc loại bia vàng là loại bia đang rất được ưa chuộng hiện nay

Sản phẩm sản xuất ra phải đạt được một số tiêu chí sau:

-Độ bọt:Khi rót bia ra cốc thủy tinh bia phải có độ trắng mịn, từ đáy cốcluôn có các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt Chiều cao lớp bọt>2cm, thời giangiữa bọt 5-15 phút

-Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoahoublon, không quá nhạt và bia không có mùi lạ

-Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt,

không được có cặn hay vẫn đục

2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Để thiết kế và xây dựng một nhà máy bia hoạt động có hiệu quả, việc đầutiên là phải chọn được một địa điểm xây dựng thích hợp, thuận tiện về giaothông đường thuỷ, đường bộ để dễ vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

và sản phẩm Phải gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước hợp líkhông ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường, đến sức khoẻ của người dân trongvùng Phải gần nơi đông dân cư để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản phảmthuận lợi

Dựa vào những yêu cầu trên em lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy sẽ làkhu công nghiệp Nam Cấm thuộc xã Nghi Long, huyện Nghi Lộc, cách TP Vinhchừng 20 km về phía bắc.Với quy mô diện tích được quy hoạch 327,83 hecta;

- Có vị trí hết sức thuận lợi về giao thông, (nằm trên trục đường quốc lộ1A; cách cảng biển Cửa Lò 6 km; có đường sắt Bắc Nam đi qua và cách gađường sắt Quán Hành 2 km; cách sân bây Vinh 12 km),từ điều kiện đó thuânl lợicho việc vận chuyển nguyên liệu vào nhà máy cũng như sản phẩm ra thị trườngtiêu thụ

- Địa hình rộng, bằng phẳng thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy

- Nghệ An là tỉnh có dân số đông nên nguồn nhân lực khá dồi dào,nhu cầutiêu thụ bia cũng rất lớn

-Hướng gió chính cuả nhà máy là hướng Đông nam

3 Vùng nguyên liệu

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt & hoa houblon.Do nước takhông trồng được đại mạch và hoa houblon nên hai nguyên liệu này đều đượcnhập từ nước ngoài như Úc, Sec và Slovakia, Trung Quốc, Đức, Đan Mạch các nguồn nguyên liệu này từ các cảng biển Cửa Lò theo đường quốc lộ chuyển

Bia nhà máy sản xuất ra cung cấp cho các cửa hàng trong tỉnh phục vụ nhucầu của người dân và khách du lịch,đặc biệt là thành phố Vinh và khu du lịch CửaLò,Ngoài ra các sản phẩm bia chai có thể cung cấp khong chỉ trong tỉnh mà cònđược phân phối khắp cả nước.

5 Nguồn cung cấp điện.

Nhà máy sử dụng mạng lưới điện quốc gia thông qua nguồn cung cấp điệnthành phố Vinh và qua trạm hạ áp của nhà máy Nhà máy có bộ phận chốngcháy nổ, bình cứu hoả, cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ để khắcphục vụ nhà máy không bị gián đoạn sản xuất

Bên cạnh đó để nhà máy hoạt động liên tục và chủ động, nhà máy lắp đặtthêm một máy phát dự phòng khi mất điện

6 Nguồn cung cấp nước.

Nguồn nước là một trong những yếu tố quan trọng nhất để sản xuất thựcphẩm Đặc biệt là sản xuất bia cần có nguồn nước sạch mới đảm bảo chất lượngsản phẩm Để đáp ứng điều đó nhà máy sử dụng nguồn nước ngầm Đặc điểmcủa vùng đất ở đây là có nhiều cát, đó là lớp lọc sơ bộ cho nước nên nguồnnước ở đây khá sạch

Bên cạnh đó cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải củanhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh

Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nénphù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất củanhà máy Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH3 hay Freon, chất tảilạnh sử dụng nước glycol hay nước muối

7 Thoát nước:

Nước thải của nhà máy chứa nhiều chất hữu cơ, là điều kiện dễ dàng cho

vi sinh vật phát triển Nếu thải trực tiếp ra ngoài sẽ gây ô nhiễm môi trường Do

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

đó, nước thải trong các phân xưởng chảy ra sẽ được qua hệ thống xử lý nướcthải của nhà máy trước khi thải ra đường cống nước thải của khu công nghiệp

8 Nguồn nhân lực

Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyếngiao thông nên có nguồn nhân lực dồi dào Nhà máy sử dụng nguồn nhân lực cótrình độ đào tạo kĩ thuật cao trong nước Công nhân có thể tuyển chọn lao độngphổ thông, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm bảo được yêu cầu vềnơi ở, sinh hoạt

9 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Nhiên liệu được sử dụng nhằm cung cấp nhiệt cho nồi hơi phục vụ cho cácmục đích sản xuất, vệ sinh nhà xưởng, thanh trùng Nhà máy sử dụng nhiênliệu là than đá được mua từ tổng công ty than Việt Nam

20

PHẦN II: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

I Chọn nguyên liệu

Nguyên liệu chính đầu tiên dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là maltđại mạch, và nguyên liệu dùng để thay thế cho malt là gạo với tỷ lệ 20% nhằmgiảm giá thành sản phẩm, hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia, và nướccũng là một thành phần không thể thiếu để sản xuất bia

1 Malt đại mạch

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia, khoảng 1/3 sản lượngđại mạch được trồng trên toàn thế giới là nhằm mục đích trên Đại mạch đượctrồng nhiếu nhất ở Nga, Mỹ , Pháp…

Đại mạch có giống 2 hàng và đại mạch đa hàng, trong đại mạch đa hànglại gồm có đại mạch 4 hàng và đại mạch 6 hàng Tuy nhiên chỉ có đại mạch haihàng được dùng trong sản xuất bia Còn đại mạch đa hàng chỉ dùng trong chănnuôi và các mục đích khác Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

trở thành hạt malt tươi; hạt malt tươi lại tiếp tục qua quá trình sấy, tách rễ vàđánh bóng sẽ trở thành hạt malt khô tiêu chuẩn có thể bảo quản dài ngày trongđiều kiện khô, mát và được sử dụng để sản xuất bia Trong quá trình xử lí hạt đạimạch để trở thành hạt malt hoàn thiện hệ enzyme trong hạt đã được hoạt hóa vàtăng cường hoạt lực, đặc biệt là hệ enzyme thủy phân thực hiện quá trình chuyểnhóa các chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch đường

Trong sản xuất bia, qua nhiếu năm nghiên cứu người ta thấy rằng bia sảnxuất từ malt đại mạch hơn hẳn bia được sản xuất từ malt của các loại hoa thảokhác về mùi vị và tính chất công nghệ Khi đưa vào sản xuất malt phải đạt cácyêu cầu sau:

Độ hoà tan:70- 80% chất khô

Thời gian đường hoá : 10 – 20 phút/ 700 C

1.3 Thành phần chính

ST

T Thành phần hoá học của malt Tỷ lệ % chất khô

22

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì hoa đã thụphấn sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng bia Hoa được sử dụng dưới nhiều dạngkhác nhau: dạng hoa nguyên cánh, hoa viên, cao hoa,… Tuy nhiên, không sửdụng 100% cao hoa vì sẽ làm cho mùi, vị của bia bị giảm sút

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

Chất đắng là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon Nó tạo cho bia vị đắng đặc biệt và dễ chịu, tạo một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia khi hoà tan vào dịch đường và tồn tại trong bia Các chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao, tạo sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt rất lâu Với nồng độ khá thấp, các chất đắng cũng có khả năng ức chế rất nhanh sự phát triển của vi sinh vật Vì vậy chúng có tính kháng khuẩn rất cao và nhờ đó làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm.

Thành phần chất đắng trong hoa houblon gồm nhiều hợp chất : [ I ]

+ - axit đắng

Nhóm axit này gồm: lupulon, colupulon, adlupulon, prelupulon Lupulon là hợp chất dạng tinh thể, màu trắng dạng lăng kính hoặc que dài, nóng chảy ở 920C So với humulon thì lupulon kém đắng hơn nhưng tính kháng khuẩn cao hơn

Nếu bị oxy hoá - axit đắng chuyển thành hulupon, nếu phản ứng kéo dài hulupon

sẽ bị polyme hoá trở thành nhựa mềm và sau đó thành nhựa cứng

+ Nhựa mềm

Nhựa mềm là polyme của các axit đắng, là chất vô định hình, chưa được xác định

về thành phần hoá học Khả năng hoà tan của nhựa mềm vào dịch đường cao hơn (

-Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

là hợp phần không có giá trị trong công nghệ sản xuất bia

 Tinh dầu thơm

Tinh dầu của hoa houblon hoà tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và tạo ra cho nó một mùi thơm đặc trưng, rất nhẹ nhàng, dễ chịu Tinh dầu thơm là chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu, có mùi thơm rất mạnh Tỷ trọng của chúng là 0,88, dễ hoà tan trong rượu etylic nồng độ cao Trong nước tỷ lệ hoà tan của chúng không đáng kể Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon có đến 98% lượng tinh dầu bay ra ngoài theo hơi nươc, chỉ còn lại 2% tồn tại ở trong bia Đối với bia vàng thì lượng tinh dầu 2% này quyết định hương thơm của chúng

 Chất chát

Chất chát (tanin) trong hoa houblon có ý nghĩa nhất định trong quá trình kỹ thuật

và ảnh hưởng tới chất lượng bia, giúp cho dịch đường trong nhanh và làm kết tủa những chất protit không bền vững, làm tăng độ bền vững của bia Với lượng chất chát vừa phải nó gây bia có vị chát nhẹ, dễ chịu, nếu lượng này nhiều sẽ gây cho biachát và đắng Người ta sử dụng tanin của hoa houblon để loại các cấu tử protein khóbiến tính và kết lắng ra khỏi dịch đường vì chúng tồn tại trong bia sẽ gây đục sau này

 Chất có chứa Nitơ

Trong hoa houblon có chứa 1 số chất mà những chất ấy có chứa N: protit,

albumin, pepton, axitamin, muối amon trong số này có khoảng 44% những chất chứa N có khả năng kết tủa với axit phospho – wolfram Tiếp đến khoảng 20% là muối amon, amit và 19% amin và những chất khác

26

Nhà máy sử dụng hoa houblon ở dạng hoa nguyên và dạng viên Sử dụnghoa nguyên có ưu điểm là bảo toàn được chất lượng, nhưng đồng thời cũng cónhược điểm là giá thành cao, khó bảo quản

 Yêu cầu của hoa houblon:

- Màu sắc: hoa cánh màu vàng đục, hơi xanh, không có màu nâu hoặcxám đen

- Tạp chất: không chứa các tạp chất, không lẫn nhiều cuống hoa

- Mùi thơm đặc trưng, không có mùi hắc

- Dùng tay nghiền hoa còn dính tay

- Chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn

- Hoa viên: hoa cánh thu về được sấy khô,nghiền ép và đùn thành viên,được bảo quản trong giấy nhôm

- Cao hoa: hoa được trích ly bằng cồn hoặc CO2 rồi cô đặc dịch trích ly đếncao Cao hoa có màu vàng, đen sẫm, dẻo có thể bảo quản tốt từ 3 –4 năm, thuận lợicho quá trình chuyên chở mà vẫn đảm bảo được chất lượng hoa

 Để bảo quản tốt cần giữ hoa trong các điều kiện sau:

- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quảntrong thùng kín hoặc môi trường khí trơ

- Xông SO2 để hạn chế sự oxi hoá và phát triển của vi sinh vật

- Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 00C) vì ở nhiệt độ thấp có tác dụngkiềm chế các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển vi sinh vật

- Cách ẩm tốt

4 Nấm men

Đặc điểm: nấm men thường dùng để lên men hiện nay là chủng

Saccharomyces carbergensis là loại nấm men chìm, tế bào nấm men chìm hình

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

lít/năm

cầu hoặc hình oval,kích thước trung bình là 3 – 15 *10-6 m, sinh sản chủ yếubằng phương thức nảy chồi, lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp, nó có khả nănglên men các loại đường như raffinoza, maltoza, glucoza, fructoza…vào cuối quátrình lên men nó kết lắng xuống đáy do tính chất tạo chùm của tế bào, thuận lợicho việc tách men sau quá trình lên men để quay vòng sử dụng nấm men

Nguồn men giống: có thể lấy men giống từ nuôi cấy nấm men từ chủngthuần khiết hay tái sử dụng nấm men từ những lần lên men trước

5 Nước

Hàm lượng các chất hoà tan trong dịch đường trước khi lên men là 10 –13% đối với bia vàng Như vậy, trong bia nước chiếm khoảng 77 – 90% Do đó,

có thể nói nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia

Trong nhà máy, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lýnguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinhsát trùng thiết bị, vệ sinh xí nghiệp … Do đó, lượng nước dùng trong nhà máyrất lớn Lượng nước dùng để nấu bia không những đòi hỏi có đầy đủ tiêu chuẩncủa nước uống mà còn có những yêu cầu riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuấtbia

Tác động lớn nhất của nước đến chất lượng sản phẩm, đến pH là do các ionkim loại có mặt trong nước Ion HCO3- là ion kiềm hoá duy nhất Nước dùng sảnxuất bia là nước mềm trong không có NH2 ,NO2 , không mùi vị

Các ion trong nước đều có ưu điểm và nhược điểm:

Các ưu điểm thường là:

+ Giảm pH nên tốt cho quá trình đường hoá, nấu hoa ( pH = 5,7 - 5,9)

+ Tạo độ sánh cho bia

+ Các ion Na+,Ca2+, K+ , Mg2+ kết hợp được cặn nóng, cặn lạnh nên tăng khảnăng tách cặn

Các nhược điểm: thường tạo ra do quá hàm lượng các ion kim loại như

Fe2+,Fe3+,Mg2+ ,Zn2+,Cu2+, Pb2+, gây ra mùi kim loại, tạo cặn oxy hoá, gây độc men,

28

gây vị đắng chát nên cần đảm bảo hàm lượng của các ion kim loại trên ở mức rấtthấp.

Riêng HCO3- lại làm tăng pH, Cl- lại làm giảm sự kết lắng nấm men nên cần:

+ HCO3- < 400 mg/l

+ Cl- < 200mg/l

Ngoài ra nước còn phải đặt một số chỉ tiêu:

Không màu, không mùi, không vị pH : 6,9- 7,5

Hàm lượng SO24 (mg/l)  3 Hàm lượng SiO2 (mg/l): 9-36

Al (mg/l): 0 Vi sinh vật: Theo quy định của Bộ Y tế

- Làm ổn định và nâng cao chất lượng của bia

- Linh động hơn trong vệc lựa chọn nguyên liệu

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

Ta chọn những chế phảm sau, vì:

Chế phẩm enzyme Termamyl: Enzyme dùng trong dịch hoá gạo là chế

phẩm Termamyl 120 L của hãng Novo Đan Mạch Đây là chế phẩm enzyme dạng

lỏng, thu được từ nuôi cấy vi sinh vật Bacillus licheniformis, có khả năng chịu

được nhiệt độ cao Termamyl 120 L chứa chủ yếu là ỏ-1,4 glucosidaza có tácdụng phân cắt các liên kết ỏ –1,4-glucosit trong chuỗi mạch amyloza vàamylopectin, làm giảm nhanh chóng độ nhớt của dịch cháo, tránh hiện tượng lãohoá tinh bột Ưu điểm của việc sử dụng chế phẩm Termamyl làm enzyme dịchhoá:

- Có thể đạt được độ nhớt thấp của dịch bột đã hồ hoá, tránh hiện tượng lãohoá tinh bột

- Tăng hiệu suất thu hồi chất chiết

- Chịu được nhiệt độ cao, thích hợp với điều kiện công nghệ

Chế phẩm enzyme Cereflo :Đây là tên thương mại của enzyme  - glucanaza,

hoạt động tối ưu ở pH = 5,5 – 6,0, nhiệt độ 50 - 60C, có tác dụng làm giảm độnhớt dịch đường, tăng hiệu suất lọc, tăng khả năng trích ly các chất vào dịchđường Vì vậy đưa ngay chế phẩm này vào đầu quá trình đường hoá, nồng độ0,06% so với nguyên liệu thay thế

Chế phẩm enzyme Fungamy :Đây là enzyme 1,4  D – glucan glucanohydrolaza,sản phẩm thuỷ phân chủ yếu là đường maltoza và làm tăng khả năng lên men củadịch đường từ 2-5% Nó hỗ trợ đắc lực cho Termamyl trong vai trò đường hoátinh bột đã dịch hoá, nhất là khi tỷ lệ nguyện liệu thay thế lớn (từ 35-65%)

7 Nguyên liệu phụ trợ khác

- Nhóm phụ gia gián tiếp: Nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hóa chấtđược sử dụng trong quy trình công nghệ, song không được phép có trong thànhphần của sản phẩm Ví dụ: Các loại bột trợ lọc, các hóa chất dùng để vệ sinh thiếtbị

30

- Nhóm phụ gia trực tiếp: Gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất đượcphép có mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ hàmlượng cho phép Ví dụ: Nhóm hóa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm củanước công nghệ, nhóm các hóa chất đưa vào để ngăn chặn quá trình oxy hóanhững thành phần trong bia

Một số chất phụ gia được sử dụng tại nhà máy

- Acid lactic: Điều chỉnh pH về khoảng pH tối ưu, tạo môi trường thuận lợicho Enzim hoạt động

- CaCl2: Tăng độ bền vững và khả năng chịu nhiệt của các enzym amylase ở nhiệt độ cao Tạo môi trường đệm, tham gia làm giảm độ cứngcacbonat

α Caramel: Cho vào dịch nha khi đun cùng hoa, tạo độ màu cho bia

-Maltured: Rút ngắn thời gian lên men, giảm lượng diacetyl tạo thànhtrong quá trình lên men chính

-Hóa chất vệ sinh công nghiệp: NaOH công nghiệp, HNO3, oxonia

-Cilicagen: tách mùi trong xử lý thu hồi CO2

-Bột trợ lọc; Điatomit,…

-Than hoạt tính: Dùng để làm sạch nước và thu hồi CO2

II Chọn phương pháp nấu

Mục đích của quá trình nấu là: Hoà tan các chất có trong malt, gạo Sử dụng

hệ enzyme của malt để thuỷ phân tinh bột thành đường, dextrin; thuỷ phânprotein thành axit amin, peptide, polypeptide bên cạnh đó còn trích ly các chấttrong hoa houblon để tạo hương vị đặc trưng cho bia

Quá trình nấu bia có thể chia làm 5 giai đoạn chính

- Nghiền nguyên liệu

- Hồ hoá và đường hoá

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

- Lọc dịch đường

- Nấu hoa

- Lắng xoáy và làm lạnh dịch đường houblon hoá

III Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men

1.Chọn chủng giống nấm men

Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoáthành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng Quátrình quan trọng nhất và phức tạp nhất ở giai đoạn này là quá trình lên men rượucủa các loại đường ở trong cơ chất Song song với quá trình lên men rượu hoặcsau đó, trong dịch lên men còn xảy ra rất nhiều quá trình hoá sinh, sinh lý, hoá

lý, hoá học và lý học phức tạp khác Những quá trình này đóng một vai trò hếtsức quan trọng trong việc ấn định thành phần và chất lượng của bia

 Có 2 phương pháp lên men :

Lên men cổ điển:

Lên men cổ điển là quá trình mà sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn phân

tử lượng của các chất trong nguyên liệu, thu được bằng các phản ứng dị hoá xảy

ra trong quá trình lên men

Các phương pháp lên men cổ điển gồm có:

Lên men chìm, gián đoạn, trong thiết bị hở

Lên men nổi

Lên men trong thiết bị kín thu hồi CO2

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

Nhược điểm:

Chu kì lên men kéo dài

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

32

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

Lên men hiện đại :

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

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

Lên men gia tốc trong thiết bị thân trụ đáy côn

Lên men một pha trong thiết bị có kích thước lớn

Lên men theo phương pháp liên tục và bán liên tục

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

Chất lượng bia tiệm cận được với bia cổ điển

Công nghệ không phức tạp, dễ tự động hoá

Điểm khác nhau giữa lên men một pha và lên men gia tốc:

Lên men một pha diễn ra trong các thùng kích thước lớn

Chất lượng sản phảm sẽ tốt hơn

Chế độ công nghệ khác nhau

Từ các đặc điểm của các phương pháp lên men, cộng với điều kiện sảnxuất thực tế thì việc lựa chọn phương pháp lên men một pha là hợp lí Phươngthức lên men gián đoạn với chủng Saccharomyces carlsbergensis, nhiệt độ lên

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

men chính là 12C, lên men phụ 1C, thời gian lên men chính 6 ngày, thời gianlên men phụ 10 ngày

Thiết bị lên men :

Thiết bị lên men theo phương pháp lên men một pha là thiết bị thân trụ đáycôn Lên men chính và lên men phụ được thực hiện trong cùng một thiết bị.Thiết bị thân trụ đáy côn được được chế tạo từ thép không gỉ, phụ thuộcvào thể tích số áo lạnh trên thân có thể là một hoặc nhiều hơn Phần côn thiết bị

có thể trang bị áo lạnh hoặc không có áo lạnh Thiết bị được ốp bằng các vật liệucách nhiệt: xốp hoặc thuỷ tinh, ngoài cùng được bọc bằng các lá kim loại Góccủa đáy côn là 70, trên thiết bị có của quan sát Dưới đáy côn có đường ống xảnấm men và đường lấy dịch ra

2 Lên men sản phẩm bia chai

Bia chai có nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ở đây em chọnphương thức lên men gián đoạn theo mẻ, phương pháp lên men gia tốc trong cácthiết bị lên men kín thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loạiSaccharomyces calbergensis chu kì lên men là 21 ngày Ở giai đoạn lên menchính dịch lên men được duy trì ở nhiệt độ 8˚C trong thời gian 6 ngày Sau lênmen chính bia non được làm lạnh xuống 4˚C để nấm men dễ dàng kết lắng vàđược tháo ra ngoài Cuối cùng hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và tiến hànhquá trình lên men phụ và tàng trữ để lão hoá bia non thành bia tiêu chuẩn đồngthời bão hoà CO2 cho bia Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết chai

34

Termamyl

IV Thuyết minh dây chuyền sản xuất.

Gv hướng dẫn: PGS.TS: Tôn Thất Minh Svth: Nguyễn Xuân Phượng

Thu hồi men

Bă Hoa

Lên men phụ

Thu hồi CO2

Xử lý

Dán nhãn

SP BiaChai

Rữa Chai

Men giống

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

I Nghiền nguyên liệu.

1 Nghiền malt

Mục đích: Để dập nát malt thành nhiều mảnh, làm tăng bề mặt tiếp xúc với nước

nhằm thúc đẩy quá trình thuỷ phân và đường hoá xảy ra nhanh & triệt để hơn.Yêu cầu của quá trình nghiền malt là vỏ còn nguyên vẹn và tách ra khỏi nộinhũ, lượng tấm thô nhỏ Độ mịn và bản chất bột nghiền phụ thuộc vào máy lọc,nguyên liệu thay thế và chất lượng malt

Có 3 phương pháp nghiền malt thường được dùng là: nghiền khô, nghiền

ẩm và nghiền ướt

36

Nghiền khô: có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn giản vận hành dễ dàng, cóthể nghiền trước một ngày trước khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kémnhưng có nhược điểm là vỏ trấu thường bị nát làm dịch đường đắng chát, quátrình lọc khó khăn.

Nghiền ẩm: các thiết bị sử dụng cũng chỉ yêu cầu như nghiền khô, có thểkhắc phục được một phần hiện tượng nát vỏ trấu

Nghiền ướt: yêu cầu thiết bị chịu ăn mòn, thiết bị có kích thước lớn, vậnhành nghiêm ngặt, nghiền xong phải nấu ngay nhưng có ưu điểm nổi trội là bảotoàn được lớp vỏ trấu trong quá trình nghiền do đó dịch đường thu được có chấtlượng cao, quá trình lọc thuận lợi

Căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương pháp trên em chọn phươngpháp nghiền malt là nghiền ướt bằng máy nghiền trục nghiền malt ướt

Tiến hành:

Malt được cân cho từng mẻ nấu, thường được nghiền bằng máy nghiềntrục Máy gồm 2 đôi trục quay ngược chiều nhau, hạt malt cần nghiền nhỏ rơi vàokhe giữa 2 trục Mức độ nghiền nhỏ rất quan trọng vì hạt được nghiền nhỏ thìdiện tích chịu ảnh hưởng của enzim lớn hơn tạo điều kiện tăng tốc độ cho quátrình thuỷ phân và đường hoá Nhưng đối với malt ta phải nghiền sao cho phần vỏcàng ít bị nát càng tốt, về phần bột cần phải nhỏ để tăng thu hồi chất chiết Nếu vỏmalt bị nghiền nát thì khi nấu các chất amin sẽ hoà tan vào nhiều sẽ ảnh hưởng tớichất lượng của bia Mặt khác nếu vỏ chấu nhỏ sẽ khó lọc vì lớp vỏ chấu là mànglọc phụ Tuy nhiên mức độ nghiền còn phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu vàdạng thiết bị lọc

Yêu cầu về thành phần bột sau khi nghiền:

Vỏ trấu: (15  18)%

Tấm thô: (18  22)%

Tấm mịn: (30  35)%

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm

Bột: (25  35)%.(Bột & tấm mịn  2  3 lần tấm thô).

2 Nghiền gạo

Mục đích:

Gạo được nghiền nhỏ để quá trình nấu được nhanh chóng & dễ dàng

Đặc điểm chung của các loại nguyên liệu chưa được ươm mầm như gạo làchưa trải qua quá trình đồ hoá, chưa chịu tác động bởi hệ enzym sitase Cấu trúcthành tế bào và các hạt tinh bột của chúng còn rất chắc, khó bị thuỷ phân Do đóyêu cầu cần nghiền thật nhỏ và hồ hoá ở nhiệt độ cao để thu được nhiều chấtchiết

Tiến hành:

Gạo được cân cho từng mẻ nấu sau đó được nghiền bằng máy nghiền búa

Do gạo chứa nhiều hàm lượng tinh bột nên càng được nghiền nhỏ thì diện tíchchịu ảnh hưởng của enzim càng lớn và chuyển thành dạng hoà tan trong nướcmột cách triệt để

Malt và gạo sau khi nghiền được chuyển đến phân xưởng nấu để tiến hànhquá trình đường hoá

3 Quá trình hồ hoá

Mục đích :

Chuyển tinh bột của nguyên liệu thay thế gạo từ những thành phần tinh bộtkhông tan về dạng hoà tan và một phần mạch tinh bột cũng được phân tách.Ngoài ra, còn có một số phản ứng thuỷ phân các hợp chất như khác như Protein,Hemixellulo nhằm tạo điều kiện cho hệ enzim của malt hoạt động triệt để

Do sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ 20% nên cần tiến hành hồhoá và dịch hoá gạo trong thiết bị riêng trước khi đường hoá chung với malt Vìgạo chưa trải qua quá trình đồ sinh học nên thành tế bào chưa bị phá vỡ rất khócho việc giải phóng tinh bột để đường hoá Do đó ta sử dụng lượng malt lót với

38

tỉ lệ 20% so với lượng gạo thay thế nhằm mục đích giảm độ nhớt của dịch cháogiúp cho quá trình nấu dễ dàng hơn, tăng hiệu suất chất chiết và cũng thuận lợihơn cho quá trình đường hoá sau này

Sau đó nâng nhiệt độ khối dịch lên 86C, giữ nhiệt độ này trong thời gian

30 phút Đây là nhiệt độ hồ hoá, ở nhiệt độ này hầu hết tinh bột được hồ hoá Tiếp theo cho thêm chế phẩm termamyl vào dịch trong 30 phút để thựchiện quá trình dịch hoá Chế phẩm enzyme này sẽ phân cắt nốt mạch tinh bột,làm giảm độ nhớt cho dịch

Tinh bột trong giai đoạn này tiếp tục được hoà hoá, độ nhớt giảm để đạtmục đích đun sôi dễ dàng Sau đó tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 100C &giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 40 phút với mục đích để bột chín hết, tạo điềukiện tốt cho quá trình dịch đường hoá ở nồi malt Trong quá trình nấu cánhkhuấy luôn hoạt động để tránh hiện tượng sinh nhiệt cục bộ gây cháy khét và tốc

độ nâng nhiệt ở các giai đoạn là 1C/phút

4 Quá trình dịch đường hoá:

Mục đích

Là chuyển các chất không tan có trong thành phần chính của malt và gạo thành những chất hoà tan Trong hạt malt khô có 10% lượng chất khô là những hợp chất phân tử dễ hoà tan sau khi đường hoá, ở trong dịch đường có (70 - 75)% lượng

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu

Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn, không chỉ đến tốc độ đường hoá, hiệu suất dịch đường hoá mà có ảnh hưởng đến tỷ lệ các thành phần của sản phẩm đường hoá Nếutăng nhiệt độ thuỷ phân lên một nhiệt độ nhất định thì tốc độ đường hoá tăng lên rất nhanh Nhưng nếu tiếp tục tăng quá giới hạn thì các enzim sẽ bị giảm hoạt lực, quá trình dịch đường hoá sẽ bị chậm lại hoặc ngừng Nhiệt độ tối ưu cho enzim β-amylaza là ở (63 - 65)0C Nhiệt độ tối ưu cho α- amylaza là (72 - 75)0C, nhiệt độ giới hạn của α - amilaza là 780C Vì vậy điều chỉnh nhiệt độ là yếu tố quan trọng cho quá trình dịch đường hoá để khống chế quá trình lên men về sau

Sự thuỷ phân tinh bột: tinh bột là nguồn cacbon chủ yếu để thu chất hoà tan trong quá trình dịch đường hoá malt Sự thuỷ phân tinh bột xảy ra dưới tác dụng của

hệ thống men thuỷ phân β,α - amilaza tại khoảng nhiệt độ (60 - 78)0C, sản phẩm tạothành là glucoza, maltaza, dextrin

Các enzim thuỷ phân protit là những enzim chịu nhiệt nếu nhiệt độ lớn hơn

600C thì hoạt lực của chúng giảm xuống rất nhanh, pH tối thích của enzim này là 5,8 - 6,2 Nếu pH < 4,5 thì hoạt lực của chúng giảm đi 80%, nhiệt độ thích hợp cho enzim này là (50 - 55)0C

Độ pH cũng có ảnh hưởng đến hoạt động của enzim, mỗi enzim có pH tối thích riêng, pH tối ưu đối với amylophosphataza là 5,5 - 5,7; với (α - amylaza thì

pH tối ưu là 5,5 - 5,7; với ( β- amilaza thì pH tối ưu là 4,8 - 5,0 Độ pH của dịch đường thấp hơn làm cản trở sự hoạt động của nấm men là giảm hiệu suất hoà tan, dịch đường bị đục, khó lọc, bia sẽ có màu sẫm và vị đắng khó chịu Vậy phải điều chỉnh pH phù hợp để bia có chất lượng cao

40