Thiết kế nhà máy bia năng suất 18 triệu lít

Tuy nhiên trong sản xuất bia cần thiết phải có một l-ợng n-ớc rất lớn và đạt yêu cầu kỹ thuật, để chủ động nhà máy có thể khoan giếng và lắp đạt hệ thống lắng, lọc, xử lý độ cứng để ổn đ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA NĂNG SUẤT 18 TRIỆU LÍT/ 1 NĂM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC

phần 2 Phần mở đầu

Từ lâu bia đã là một trong các loại đồ uống đ-ợc -a chuộng trên khắp thế

giới Bia có mặt trong tiệc vui, lễ, Tết, trong bữa ăn th-ờng ngày, đem lại cho con

nhẹ,h-ơng thơm và vị đắng đặc tr-ng cùng với các chất dinh d-ỡng phong phú trong

bia.Nếu uống bia điều độ không quá 2 cốc/ngày có thể làm tăng trí nhớ, tăng sức đề

kháng các bệnh tim mạch Bia không phải là thứ đồ uống xa xỉ mà ng-ợc lại bia còn

đ-ợc tiêu dùng bởi cả ng-ời giàu, ng-ời có điều kiện kinh tế trung bình và khá

Sản xuất bia là một trong những ngành đ-ợc con ng-ời phát minh sớm

nhất và ngày càng đ-ợc cải tiến về công nghệ, thiết bị nhằm đáp ứng đ-ợc nhu cầu

th-ởng thức của tất cả mọi ng-ời

Ngày nay, đời sống vật chất và tinh thần của con ng-ời đang tăng lên,nhu cầu

tiêu dùng,nhu cầu ẩm thực cũng tăng lên.Nhiều nhà máy trên thế giới nói chung,ở

Việt Nam nói riêng đã đ-ợc mở rộng sản xuất và xây dựng thêm để kịp thời đáp ứng

nhu cầu này Tiến bộ khoa học công nghệ cũng đ-ợc áp dụng rộng rãi vào các ngành

sản xuất thực phẩm,trong đó có ngành sản xuất bia N-ớc ta tuy đã có định h-ớng cụ

thể và bắt tay vào việc mở rộng quy mô sản xuất nh-ng vì nhu cầu không ngừng tăng

lên mạnh nên việc thiết kế thêm nhà máy ở các địa ph-ơng là cần thiết và hợp lý, góp

phần vào công cuộc công nghiệp hoá,hiện đại hoá đất n-ớc

Đồ án thiết kế của em cũng không nằm ngoài mục đích trên Nội dung của

đồ án gồm các phần sau: Phần lập luận kinh tế, phần chọn và thuyết minh dây chuyền

sản xuất,phần tính cân bằng sản phẩm, tính và chọn thiết bị, phần tính điện, hơi, lạnh,

n-ớc, phần xây dựng,phần tính toán kinh tế, phần vệ sinh an toàn lao động, phần kết

luận và tài liệu tham khảo Đối t-ơng thiết kế là nhà máy bia năng suất

18triệulít/năm, xây dựng tại khu qui hoạch công nghiệp huyện Diễn Châu,phục vụ

ng-ời dân trong tỉnh và các vùng lân cận

Thời gian vừa qua,d-ới sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong khoavà các

thầy cô trong công nghệ thực phẩm tr-ờng đại họcVinh, đặc biệt d-ới sự h-ớng dẫn

thầy giáo TS Trần Đình Thắng cũng nh- nổ lực làm việc, em đã hoàn thành nhiệm vụ

Tuy nhiên do còn hạn chế về nhiều mặt nh- kinh nghiệm thực tiễn và kiến thức bản

thân nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót, em kính mong nhận đ-ợc

sự góp ý của các thầy cô và các bạn để em có thể củng cố kiến thức bản thân, cũng

nh- tránh đ-ợc những sai sót trong quá trình công tác sau này

Em xin chân thành cảm ơn

Vinh, ngày Sinh viên thực hiện Hoàng Anh Văn

phần 3 Lập luận kinh tế

Bia là một trong những loại n-ớc uống giải khát đ-ợc -a chuộng nhất hiện nay

Trên thế giới bia đ-ợc phổ biến rộng rãi và luôn đ-ợc tiêu thụ với sản l-ợng lớn Có

thể ví dụ cụ thể theo thống kê tr-ớc đây thì các n-ớc Đức, Mỹ có sản l-ợng bia lớn

hơn 10 tỉ lít/năm Còn ở Châu á thì sản l-ợng bia của Nhật & Trung Quốc cũng gần

bằng với sản l-ợng bia của Đức & Mỹ là khoảng 7-10 tỉ lít/năm

Hiện nay ở Việt Nam đời sống của mọi ng-ời đều đ-ợc nâng cao nên việc

dùng bia làm n-ớc giải khát hàng ngày trở nên thông dụng hơn Tuy nhiều nhà máy

mới mọc lên và đang áp dụng tiến bộ khoa học kĩ thuật, sử dụng dây truyền thiết bị

hiện đại để tăng năng suất, nâng cao chất l-ợng nh-ng vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu

tiêu thụ Chính điều này đã thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất

n-ớc giải khát nói chung và công nghệ sản xuất bia nói riêng Giữa sự phát triển

ngành công nghiệp bia & tăng tr-ởng kinh tế có sự tác động t-ơng hỗ lẫn nhau Phát

triển công nghiệp bia tạo công ăn việc làm cho rất nhiều ng-ời lao động, đáp ứng nhu

cầu tiêu dùng, có doanh thu lớn, góp phần vào tăng tr-ởng kinh tế Ng-ợc lại, nền

kinh tế phát triển tạo điều kiện cho đầu t- mở rộng sản xuất, mở rộng thị tr-ờng tiêu

thụ cả trong n-ớc và n-ớc ngoài

Để thiết kế và xây dựng một nhà máy bia hoạt động có hiệu quả, việc đầu tiên

là phải chọn đ-ợc một địa điểm xây dựng thích hợp, thuận tiện về giao thông đ-ờng

thuỷ, đ-ờng bộ để dễ vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu và sản phẩm Phải

gần nguồn cung cấp n-ớc, có hệ thống thoát n-ớc hợp lí không ảnh h-ởng đến vệ sinh

môi tr-ờng, đến sức khoẻ của ng-ời dân trong vùng Phải gần nơi đông dân c- để có

nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản phảm thuận lợi Từ những yêu cầu trên thì huyện

Diễn Châu là một nơi có đầy đủ các tiêu chuẩn để có thể xây dựng một nhà máy bia

Huyện Diễn Châu đang dần trở thành thị xã của tiềm năng của Nghệ An cũng

nh- của đất n-ớc Huyện Diễn Châu năm bên biển đông cách thành phố Vinh khoảng

40km có đ-ờng quốc lộ đi qua rất thuận tiện cho việc đi lại và vận chuyển Ngoài ra

Diễn Châu còn có khu du lịch của nhiều bãi biễn thu hút một l-ợng khá lớn khách du

lịch vào các ngày nghỉ cuối tuần và lễ tết Bên cạnh đó khu công nghiệp bắc Diễn

Châu đang phát triển với một số l-ợng lớn lực l-ợng lao động, đây là nguồn tiêu thụ

bia rất lớn Diễn Châu là nơi có nhiều cảnh đẹp rất thanh bình nh-ng lại mang dáng

dấp của một thị xã đầy tiềm năng phát triển

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt & hoa houblon đều đ-ợc nhập từ

n-ớc ngoài nh- úc, Sec và Slovakia, Trung Quốc, Đức, Đan Mạch các nguồn

nguyên liệu này từ các cảng biển theo đ-ờng quốc lộ chuyển về nhà máy rất dễ dàng

Nguyên liệu thay thế đ-ợc thu mua trong tỉnh và các tỉnh lân cận

Diễn Châu có nhiều con sông nhỏ chảy trong huyện và nằm sát với biên đông,

ngoài ra còn có nguồn n-ớc ngầm rất lớn Và trong huyện còn có 2 nhà máy n-ớc

nên cung cấp đủ n-ớc sạch cho sản xuất bia và phục vụ sinh hoạt Tuy nhiên trong sản

xuất bia cần thiết phải có một l-ợng n-ớc rất lớn và đạt yêu cầu kỹ thuật, để chủ động

nhà máy có thể khoan giếng và lắp đạt hệ thống lắng, lọc, xử lý độ cứng để ổn định

sản xuất

Nhà máy sử dụng mạng l-ới điện quốc gia thông qua nguồn cung cấp điện

trong huyện và qua trạm hạ áp của nhà máy Nhà máy có bộ phận chống cháy nổ,

bình cứu hoả, cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ để khắc phục vụ nhà

máy không bị gián đoạn sản xuất

Nhiệt sử dụng trong nhà máy phát đi từ lò hơi chạy bằng nhiên liệu than Có

hai lò hơi làm việc đồng thời, ng-ời vận hành lò hơi phải có trình độ chuyên môn cao,

phải th-ờng xuyên kiểm tra, bảo d-ỡng thiết bị, sửa chữa và thay thế phụ tùng ngay

khi cần thiết

phần 4 Nguyên liệu sản xuất bia

I Malt đại mạch

Malt đại mạch là sản phẩm không tồn tại trong tự nhiên, nó là một sản phẩm

nhân tạo: cho hạt đại mạch nảy mầm và sự nảy mầm dừng lại ở sấy khô

1 Thành phần hoá học của đại mạch

a N-ớc (thuỷ phần)

Thuỷ phần của đại mạch có ảnh h-ởng đến quá trình vận chuyển và bảo quản

hạt Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt Hai quá trình

này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô Thuỷ phần cao quá mức cho

phép tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Đặc biệt nguy hiểm là các loại

vi khuẩn hoại sinh gây thối rữa cho hạt

b Gluxit

- Monosaccharit gồm glucoza, fructoza

- Disaccharit chủ yếu là saccharoza & maltoza

- Trisaccharit là đ-ờng raphinoza

- Polysaccharit là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt đại

mạch bao gồm: tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentoza & amilan

- Xelluloza

Xelluloza đ-ợc phân bố chủ yếu ở vỏ trấu, chiếm khoảng 20% chất khô của

vỏ Phân tử xelluloza gồm 2000-10000 gốc đ-ờng glcoza, xelluloza rất dai và khó bị

phân cắt trong môi tr-ờng bình th-ờng

Xelluloza không tan trong n-ớc, hầu nh- không thay đổi về thành phần và cấu

trúc trong suốt tiến trình sản xuất bia Xelluloza đóng vai trò quan trọng trong quá

trình lọc dịch đ-ờng vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo lớp màng lọc phụ lý t-ởng

- Hemixelluloza

Hemixelluloza là thành phần chủ yếu tạo nên tế bào, là một phức hệ gồm

pentoza, hexozan và axit uronic

- Các hợp chất pectin và hợp chất keo

- Saccharit thấp phân tử

c Các hợp chất chứa Nitơ

hạt Tuy chiếm tỷ lệ thấp nh-ng chúng đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển

của phôi, đặc biệt là giai đoạn đầu của quá trình -ơm mầm

d Các hợp chất không chứa Nitơ

Polyphenol: tập trung chủ yếu ở lớp vỏ, dễ dàng kết hợp với protit cao phân tử

tạo phức chất dễ kết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm Mặt khác sự hoà tan

của polyphenol vào dịch đ-ờng lại làm xấu đi h-ơng và vị của bia

e Pherment (enzyme)

Enzyme có vai trò đặc biệt trong công nghệ sản xuất bia Giai đoạn -ơm mầm,

hạt hút n-ớc bổ sung đến 43-44% thì hệ enzyme đ-ợc giải phóng khỏi trạng thái liên

kết, chuyển thành trạng thái tự do Đến giai đoạn -ơm mầm hoạt lực enzyme đạt mức

tối đa, nhờ đó đến giai đoạn đ-ờng hoá chúng có khả năng thuỷ phân hoàn toàn các

hợp chất cao phân tử trong nội nhũ hạt Các sản phẩm thuỷ phân đ-ợc hoà tan vào

n-ớc và trở thành chất chiết của dịch đ-ờng Trong hạt đại mạch gồm 2 nhóm enzyme

chính là hyđrolaza và decmolaza

II Nguyên liệu thay thế

Để hạ giá thành sản xuất, cải tiến mùi vị của bia và nhằm mục đích để đ-ợc

lâu dài, trong sản xuất bia ng-ời ta th-ờng trộn lẫn một số đại mạch ch-a nảy mầm

hoặc các loại ngũ cốc khác để thay thế thóc mầm, cũng có khi dùng tinh bột hoặc các

loại đ-ờng (gluco, saccaro, malto ) để làm nguyên liệu thay thế

III Hoa houblon

Hoa houblon là một loại cây sống lâu năm, thuộc họ cây leo, chiều cao trung

hoa đực và hoa cái Trong ngành sản xuất bia ng-ời ta chỉ sử dụng hoa cái ch-a thụ

phấn, hoa đực không sử dụng đ-ợc vì nó rất bé và chứa rất ít h-ơng lupulin

- Thành phần hoá học của hoa houblon đ-ợc tính ra % chất khô nh- sau:

-N-ớc: (11  12)%

- Chất đắng: (12  21)%

- Tanin: (2,5  6)%

- Chất có N: (10  21)%

- Cellulo: (12  14)%

- Chất tro: (5  8)%

IV N-ớc

l-ợng bia thành phẩm Thành phần hoá học và chất l-ợng của n-ớc ảnh h-ởng trực

tiếp tới toàn bộ kỹ thuật sản xuất và ảnh h-ởng rất lớn tới đặc điểm, tính chất và chất

l-ợng bia thành phẩm Trong quá trình sản xuất bia cần một l-ợng n-ớc rất lớn, một

phần dùng để đun sôi, hồ hoá, đ-ờng hoá, một phần để rửa men, rửa thiết bị và nấu

hơi Việc sử dụng n-ớc rộng rãi nh- vậy đòi hỏi n-ớc phải có thành phần và tính chất

thích hợp nhất định

V Nấm men

Nấm men dùng để sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống

Saccharomyces Nhiệt độ tối -u cho sinh tr-ởng của chúng là (25  30)C, nh-ng một

số loài trong giống này vẫn có thể phát triển tốt ở nhiệt độ (2  3)C Nấm men đóng

vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men bia

chính là quá trình chuyển hoá nguyên liệu thành sản phẩm

Căn cứ vào tính chất của quá trình lên men bia, ng-ời ta chia nấm men ra làm

2 loại: nấm men nổi và nấm men chìm

Nấm men nổi thuộc loại Saccharomyces cerevisiae, loại này chỉ phát triển và

chìm thuộc loài Saccharomyces carlsbergensis, loài này phát triển tốt ngay ở nhiệt độ

thấp khoảng (6  7)C

VI Nguyên liệu phụ

1 Chế phẩm enzyme Termamyl

- Dùng chế phẩm enzyme Termamyl để phá vỡ màng tinh bột biến chúng

thành trạng thái hoà tan của dung dịch và thuỷ phân một phần tinh bột

thể tăng hiệu suất thu hồi chất hoà tan, tăng tỷ lệ nguyên liệu thay thế, giảm giá thành

sản phẩm

2 Chế phẩm enzyme Cereflo

– 6,0, nhiệt độ 50 - 60C

3 Chế phẩm enzyme Fungamyl

đ-ờng maltoza và làm tăng khả năng lên men của dịch đ-ờng

- Các nguyên liệu khác

Axit lactic để điều chỉnh pH đến pH = 5,3 – 5,5 khi đ-ờng hoá

Các hoá chất vệ sinh tấy rửa thiết bị, thùng chứa, đ-ờng ống: HNO3, NaOH,

n-ớc vô trùng, n-ớc P3 chứa trong các thùng CIP

Không khí sạch dùng cho quá trình lên men sơ bộ nên cần qua bộ phận làm

sạch không khí, lọc tách dầu, bụi đất cát, vi sinh vật Đó là thiết bị lọc túi

phần 5 Chọn dây chuyền sản xuất

I Nghiền nguyên liệu

Do gạo có cấu trúc hạt tinh bột cứng, ch-a bị tác động bởi enzyme, khó bị hồ

hoá nên cần chọn ph-ơng pháp nghiền phá vỡ màng tinh bột, phá vỡ một phần cấu

trúc hạt tinh bột, bọt nghiền càng mịn càng tốt

Chọn thiết bị là máy nghiền búa Cấu tạo của máy nghiền búa bao gồm một

sàng phân loại hình trụ khuyết (có thể hình dạng khác), trong đó có một roto quay,

trên rôto lắp nhiều đĩa, trên mỗi đĩa đ-ợc gắn nhiều l-ỡi dao bằng thép Bằng lực cơ

học, khi rôto quay (thông th-ờng 2940 vòng/phút) các l-ỡi dao sẽ chém hạt nát vụn

Kết quả nghiền gạo:

- Tấm lớn < 25%

- Tấm nhỏ > 35%

- Bột mịn > 75%.g

- Thiết bị nghiền malt:

Chọn thiết bị nghiền malt là máy nghiền bốn trục, một sàng Máy nghiền bốn

trục, một sàng đ-ợc dùng trong tr-ờng hợp malt có độ nhuyễn tốt, hoặc sản xuất các

loại bia phổ thông Cấu tạo của máy nghiền trục có hai cặp trục phân bố trên và d-ới,

ở giữa là sàng rung phân loại Malt sau khi đ-ợc nghiền qua cặp rulô thứ nhất, bột

nghiền đ-ợc đổ xuống sàng lọt qua lỗ sàng là bột và tấm bé Hai pha này đ-ợc thu

gom vào thùng chứa tạm, còn vỏ và tấm lớn nằm lại trên sàng đ-ợc đổ vào cặp rulô

thứ hai để nghiền lại một lần nữa

Yêu cầu của malt sau nghiền là:

+ Vỏ trấu: 15-18%

+ Tấm thô: 18-22%

+ Tấm mịn: 30-35%

+Bột: 25-35%

II Ph-ơng pháp nấu gạo

Trong nấu gạo để tăng hiệu suất trích ly thì sử dụng enzyme hoặc sử dụng malt

lót Nếu sử dụng malt lót 10% thì enzyme trong malt lót không giữ đ-ợc hoạt lực (bị

vô hoạt) khi ở nhiệt độ hồ hoá của gạo là 86C Vì vậy, phải sử dụng kết hợp với

enzyme có nhiệt độ hoạt động cao hơn 86C Chế phẩm enzyme trên thị tr-ờng thoả

mãn điều kiện này là Termamyl

- Thiết bị nấu cháo

Nồi nấu cháo thân hinh trụ, đáy cầu và đỉnh cầu, đ-ợc làm bằng thép không gỉ,

cấu tạo hai vỏ có bao hơi bên ngoài để nấu Nồi nấu có cánh khuấy để tăng c-ờng quá

trình truyền nhiệt và chống cháy cháo Có nhiệt kế để đo nhiệt độ, van an toàn áp lực,

đồng hồ đo áp suất, một đ-ờng n-ớc lạnh vào, một đ-ờng n-ớc nóng vào, một đ-ờng

cháo sang nồi malt, một đ-ờng n-ớc thải, van xả n-ớc ng-ng

III Chọn ph-ơng pháp đ-ờng hoá

Đ-ờng hoá có mục đích phân cắt các hợp chất có phân tử l-ợng lớn thành

đ-ờng có khả năng lên men Nó trải qua 3 quá trình: hồ hoá, dịch hoá, đ-ờng hoá,

mỗi quá trình diễn ra ở một nhiệt độ khác nhau trong một thời gian khác nhau

- Thiết bị đ-ờng hoá:

Thiết bị đ-ờng hoá là một nồi hình trụ, đáy lồi và đ-ợc chế tạo bằng thép

không gỉ Nồi đ-ờng hoá đ-ợc trang bị vỏ áo hơi ở d-ới đáy nồi để cung cấp hơi cho

quá trình đ-ờng hoá Mỗi mảnh có đ-ờng hơi vào và đ-ờng hơi ng-ng thoát ra riêng

động và cánh khuấy của nồi đ-ờng hoá đ-ợc đặt ở d-ới Tất cả các thiết bị phụ kiện

nh- đ-ờng ống n-ớc nóng, n-ớc lạnh, cửa quan sát, van an toàn, nhiệt kế, áp kế,

chuông báo thức đều đ-ợc trang bị đầy đủ ở nồi đ-ờng hoá

IV Chọn ph-ơng pháp lọc bã malt

- Lọc bằng thùng lọc đáy bằng:

- Ưu điểm:

+ Có khả năng tự động hoá lọc rửa bã và tháo bã

+ Dịch lọc không bị oxy hoá bởi oxy không khí

- Nh-ợc điểm:

+ Thời gian lọc dài hơn

Xem xét về những -u nh-ợc điểm của hai thiết bị lọc thì việc sử dụng ph-ơng

pháp lọc bằng thùng lọc đáy bằng là tiện lợi hơn

- Thiết bị lọc đáy bằng:

Thiết bị lọc đáy bằng là một thùng hình trụ (chế tạo bằng đồng hoặc thép

trắng) có hai đáy: đáy thật và đáy giả Trên độ cao 10-15 cm từ đáy, thùng lọc đ-ợc

ghép một đáy giả thứ hai Đáy giả bao gồm nhiều mảnh kim loại đục lỗ mắt sàng

ghép lại Hình dạng của các mảnh ghép thông th-ờng là hình rẻ quạt Trên đáy giả có

lỗ hở, đ-ờng kính từ 200 - 300 mm dùng để tháo bã malt ra ngoài

V Chọn ph-ơng pháp lắng trong

Sau quá trình nấu hoa, tách bã hoa, dịch đ-ờng vẫn còn nhiều cặn nóng, cặn

này gây ảnh h-ởng không tốt đến quá trình lên men và tạo sản phẩm, cần phải tách

cặn nóng và làm nguội đến nhiệt độ lên men Quá trình tách cặn ở đây là tách cặn

nóng, l-ợng cặn nóng tạo ra phụ thuộc vào:

- Ph-ơng pháp nấu

- Ph-ơng pháp đ-ờng hoá

- C-ờng độ đun sôi dịch đ-ờng

- Loại và hàm l-ợng hoa houblon (loại hoa cánh cho cặn nhiều hơn cao hoa)

- Chất l-ợng lọc dịch hèm

- Độ nhuyễn malt

Mức độ tách cặn nóng càng nhiều càng tốt vì nếu để lâu thì th-ờng rất dễ dàng

bị kết lắng, làm đục bia, cặn nóng còn tạo nhiều mùi vị không tốt cho bia nên cần

tách triệt để Tuy nhiên, cặn mịn thì dễ dàng bám vào thành thiết bị, loại bỏ cặn mịn

kéo theo một số chất khác nữa làm cho bia rất nhạt Cặn mịn làm cho khả năng đảo

trộn bia tốt, góp phần giữ bọt nên ta cần tách một phần cặn mịn

- Chọn Thùng lắng xoắy

Thùng đ-ợc chế tạo bằng thép không gỉ, chiều cao từ đáy đến vai thùng bình

th-ờng là lớn gấp 1,2 – 1,3 lần đ-ờng kính Đáy thùng có độ nghiêng 8-10% Trên

thân thùng có cửa vệ sinh, có nhiệt kế, có ống thuỷ báo mức, còn trên vai thùng có

cửa quan sát và đèn báo tín hiệu Nối tiếp cổ thùng là ống thoát hơi, cao từ 4-5m hoặc

hơn nữa Bề mặt bay hơi rộng, ống thoát hơi cao sẽ tạo ra sức hút rất mạnh Với độ

phút

VI Máy lạnh nhanh tấm bản

Máy lạnh nhanh tấm bản có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng, chế tạo từ thép

không gỉ Các tấm bản có hình chữ nhật, có bốn tai ở bốn góc Trên mỗi tai đục thủng

một lỗ tròn Với cấu tạo của từng bản nh- vậy, khi lắp chúng lên khung máy thì sẽ tạo

thành bốn m-ơng dẫn: dịch đ-ờng vào máy, dịch đ-ờng ra khỏi máy, tác nhân lạnh

vào máy, tác nhân lạnh ra khỏi máy Thông th-ờng thì dịch đ-ờng nóng đ-ợc bơm

vào một trong hai m-ơng dẫn phía trên, còn lúc đi ra khỏi máy thì theo m-ơng dẫn

d-ới ng-ợc phía Tác nhân lạnh đi vào m-ơng dẫn kia ở phía trên, ng-ợc chiều với

dịch đ-ờng và đi ra m-ơng dẫn ở phía d-ới Máy lạnh nhanh tấm bản có thể là một

cấp cũng có thể là hai cấp

VII Chọn ph-ơng pháp lên men

1 Lên men cổ điển

Lên men cổ điển là quá trình mà sản phẩm có phân tử l-ợng nhỏ hơn phân tử

l-ợng của các chất trong nguyên liệu, thu đ-ợc bằng các phản ứng dị hoá xảy ra trong

quá trình lên men

- Các ph-ơng 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 l-ợng cao, mùi vị hài hoà

- Nh-ợc điểm:

- Chu kì lên men kéo dài

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

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

2 Lên men hiện đại

Lên men hiện đại là những quá trình lên men mà sản phảm thu đ-ợc phức tạp

hơn, không thể thay thế bằng các ph-ơng pháp hoá học, thực chất đó là các quá trình

sinh tổng hợp

- Các ph-ơng 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 th-ớc lớn

- Lên men theo ph-ơng pháp liên tục và bán liên tục

- Ưu điểm:

- Chu kỳ lên men đ-ợc rút ngắn 50 – 70%, tăng năng suất

- Chất l-ợng bia tiệm cận đ-ợc với bia cổ điển

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

- Lên men một pha diễn ra trong các thùng kích th-ớc lớn

- Chất l-ợng sản phảm sẽ tốt hơn

- Chế độ công nghệ khác nhau

Từ các đặc điểm của các ph-ơng pháp lên men, cộng với điều kiện sản xuất

thực tế thì việc lựa chọn ph-ơng pháp lên men một pha là hợp lí Ph-ơng thức lên men

3 Thiết bị lên men

Thiết bị lên men theo ph-ơng pháp lên men một pha là thiết bị thân trụ đáy

côn Lên men chính và lên men phụ đ-ợc thực hiện trong cùng một thiết bị

Thiết bị thân trụ đáy côn đ-ợc đ-ợc chế tạo từ thép không gỉ, phụ thuộc vào

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 đ-ợc ốp bằng các vật liệu cách nhiệt:

xốp hoặc thuỷ tinh, ngoài cùng đ-ợc bọc bằng các lá kim loại Góc của đáy côn là

lấy dịch ra

VIII Chọn ph-ơng pháp lọc bia non

Sau khi lên men, bia non thu đ-ợc còn cặn lạnh là xác tế bào nấm men và một

số hợp chất không tan vào dịch đ-ờng nh-ng ch-a đ-ợc tách triệt để tr-ớc khi lên

men

- Chọn Máy lọc khung bản:

- Ưu điểm: bề mặt lọc lớn, lọc trong và loại bỏ đ-ợc nấm men, vật liệu lọc dễ

kiếm, dễ thay thế, không yêu cầu trình độ cao

- Nh-ợc điểm: bia dễ bị oxy hoá, khó giữ nhiệt độ lạnh cho bia trong quá trình

lọc nên làm giảm tính ổn định các hạt keo tạo độ nhớt Phải thay thế vải lọc nhiều lần,

chi phí cao

Từ đặc điểm của các máy lọc trên cộng với thực tế sản xuất thì việc lựa chọn

máy lọc khung bản có sử dụng bột trợ lọc (diatomit) là hợp lí hơn cả

- Thiết bị lọc:

Máy lọc bia dùng bột trợ lọc diatomit là máy lọc bản, có tấm lọc là vải lọc

công nghiệp Bộ phận chính của máy lọc ép là các khung và bản, chế tạo bằng gang

hoặc các kim loại khác

Khung là một hình hộp vuông, rỗng, phía trên mỗ khung có một lỗ tròn, phía

trong củ nó có một hoặc hai vách liên thông với khoảng không ở trong khung Các lỗ

tròn, hổng của khung sẽ tạo thành một m-ơng kín khi các khung và bản đ-ợc xếp khít

vào nhau M-ơng kín này đóng vai trò nh- một đ-ờng ống, và n-ời ta sử dụng đ-ờng

ống này để bơm dịch vào máy lọc Dịch theo các vách liên thông sẽ tràn vào khoảng

không của khung Nhờ đ-ợc che kín bằng bằng hai bản ở hai bên cho nên khoảng

không này trở thành một camera chứa dịch

Bản của máy lọc cũng có kích th-ớc t-ơng ứng nh- khung nh-ng bề dày bé

hơn, phía trong lòng của bản không rỗng nh- khung mà đặc, trên đó đ-ợc khía rãnh

để tạo m-ơng chảy cho dịch ở hai đỉnh của một đ-ờng chéo có hai lỗ tròn Các lỗ

tròn của bản có số thứ tự là lẻ đ-ợc liên thông với bề mặt của bản, còn bản có số thứ

tự chẵn thì các lỗ tròn không có vách liên thông Khi các bản đ-ợc lắp khít với khung,

các lỗ tròn này sẽ tạo thành hai đ-ờng ống kín gọi là đ-ờng ống cạnh trên và d-ờng

ống cạnh d-ới Hai đ-ờng ống cạnh này dùng để bơm n-ớc rửa vào máy lọc Phía góc

d-ới của đ-ời chéo kia có gắn rôbinê để tháo dịch đ-ờng Các rãnh trên hai mặt của

bản có thể đ-ợc bố trí rất khác nhau nh-ng các dòng chảy này phải đ-ợc tập trung về

phía góc và có vách liên thông với rôbinê dẫn dịch

Toàn bộ khung và bản đ-ợc xếp liên tục và xen kễ lên giàn máy nhờ có hai tai

treo ở hai cạnh bên Giàn máy gồm hai vai dọc, thớt thủ và thớt đuôi Thớt thủ đ-ợc

lắp cố định, còn thớt đuôi có thể chuyển động tịnh tiến: tiến – lùi dọc theo hai vai

của máy nhờ vitme trung tâm, qua bộ phận tay quay hoặc bơm thuỷ lực Phía d-ới

gầm máy có hai máng: một để hứng dịch lọc và một hứng bã Dọc theo máng hứng bã

có vít tải để đẩy bã ra ngoài Khi tiến hành lọc bã, tất cả các bản đ-ợc bọc kín hai mặt

bằng vải lọc

IX Thiết bị thu hồi & lọc khí CO2

l-ợng CO2 trong bia cần thiết, nếu thiếu sẽ tiến hành sục khí CO2 vào

Nguyên lý hoạt động: CO2 sinh ra ở quá trình lên men tự động đi vào balon,

qua hai cột than hoạt tính để lọc sạch khí Sau đó khí sạch đ-ợc đ-a vào téc chứa khí

sạch để sử dụng

Sau quá trình lên men ta thu đ-ợc bia, nh-ng nó có nồng độ ch-a đạt yêu cầu

nên phải lọc để đạt yêu cầu nhất định theo yêu cầu của bia thành phẩm

Lµm l¹nh nhanh

Lªn men chÝnh & lªn men phô

Läc trong bia

B·o hoµ CO 2

CÆn men

ChiÕt bock Röa bock

XuÊt x-ëng

Hoa

houblon

Thïng bock

Men gièng

phần 6 Quy trình sản xuất bia

I Nghiền nguyên liệu

1 Nghiền malt

a Mục đích:

Để dập nát malt thành nhiều mảnh, làm tăng bề mặt tiếp xúc với n-ớc nhằm

thúc đẩy quá trình thuỷ phân và đ-ờng hoá xảy ra nhanh & triệt để hơn

b Tiến hành:

Malt đ-ợc cân cho từng mẻ nấu, th-ờng đ-ợc nghiền bằng máy nghiền trục

Máy gồm 2 đôi trục quay ng-ợc chiều nhau, hạt malt cần nghiền nhỏ rơi vào khe giữa

2 trục Mức độ nghiền nhỏ rất quan trọng vì hạt đ-ợc nghiền nhỏ thì diện tích chịu

ảnh h-ởng của enzim lớn hơn tạo điều kiện tăng tốc độ cho quá trình thuỷ phân và

đ-ờng hoá Nh-ng đối với malt ta phải nghiền sao cho phần vỏ càng ít bị nát càng tốt,

về phần bột cần phải nhỏ để tăng thu hồi chất chiết Nếu vỏ malt bị nghiền nát thì khi

nấu các chất amin sẽ hoà tan vào nhiều sẽ ảnh h-ởng tới chất l-ợng của bia Mặt khác

nếu vỏ chấu nhỏ sẽ khó lọc vì lớp vỏ chấu là màng lọc phụ Tuy nhiên mức độ nghiền

còn phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu và dạng thiết bị lọc

Yêu cầu về thành phần bột sau khi nghiền:

Gạo đ-ợc cân cho từng mẻ nấu sau đó đ-ợc nghiền bằng máy nghiền búa Do

gạo chứa nhiều hàm l-ợng tinh bột nên càng đ-ợc nghiền nhỏ thì diện tích chịu ảnh

h-ởng của enzim càng lớn và chuyển thành dạng hoà tan trong n-ớc một cách triệt để

Malt và gạo sau khi nghiền đ-ợc chuyển đến phân x-ởng nấu để tiến hành quá

trình đ-ờng hoá

II Quá trình hồ hoá

1 Mục đích

Chuyển tinh bột của nguyên liệu thay thế gạo từ những thành phần tinh bột

không tan về dạng hoà tan và một phần mạch tinh bột cũng đ-ợc phân tách Ngoài ra,

còn có một số phản ứng thuỷ phân các hợp chất nh- khác nh- Protein, Hemixellulo

nhằm tạo điều kiện cho hệ enzim của malt hoạt động triệt để

2 Tiến hành

Nguyên liệu đ-ợc nấu trong nồi hai vỏ có cánh khuấy, dùng hơi để nấu phụ

thuộc vào nhiệt độ trong nồi

Sau khi đã vệ sinh nồi ta cho n-ớc (38  40)C và nồi nấu theo tỷ lệ gạo : n-ớc

= 1:5 Cho cánh khuấy hoạt động, cho toàn bộ l-ợng gạo vào hoà đều với n-ớc Sau

đó cho thêm 5% l-ợng malt lót, giữ trong 20 phút Việc cho malt lót vào lần một có

tác dụng làm giảm bề dày lớp keo, tránh hiện t-ợng vón cục, làm sống tinh bột

phút Đây là nhiệt độ hồ hoá, ở nhiệt độ này hầu hết tinh bột đ-ợc hồ hoá

Tiếp theo cho thêm chế phẩm termamyl vào dịch trong 30 phút để thực hiện

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 đ-ợc hoà hoá, độ nhớt giảm để đạt mục

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 điều kiện tốt cho quá

trình dịch đ-ờng hoá ở nồi malt Trong quá trình nấu cánh khuấy luôn hoạt động để

tránh hiện t-ợng sinh nhiệt cục bộ gây cháy khét và tốc độ nâng nhiệt ở các giai đoạn

là 1C/phút

III Quá trình dịch đ-ờng hoá: nồi đ-ờng hoá

1 Sự đ-ờng 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% l-ợng chất khô là những

hợp chất phân tử dễ hoà tan sau khi đ-ờng hoá, ở trong dịch đ-ờng có (70  75)%

l-ợng chất khô ở trạng thái hoà tan Có nghĩa là có (50  60)% từ các hợp chất

chuyển thành các chất thấp phân tử dễ hào tan

Vậy quá trình đ-ờng hoá là chuyển tất cả các chất cao phân tử ở trong nguyên

liệu thành những chất phân tử thấp hơn dễ hoà tan vào trong n-ớc, các chất hoà tan

nh- các loại dịch đ-ờng, axit amin Đ-ờng hoá là một quá trình sinh hoá phức tạp xảy

ra d-ới tác dụng của enzim Quá trình này phụ thuộc nhiều vào các yếu tố nhiệt độ,

pH, độ pha loãng của hỗn hợp thuỷ phân

- Nhiệt độ có ảnh h-ởng lớn, không chỉ đến tốc độ đ-ờng hoá, hiệu suất dịch

đ-ờng hoá mà có ảnh h-ởng đến tỷ lệ các thành phần của sản phẩm đ-ờng hoá Nếu

tăng nhiệt độ thuỷ phân lên một nhiệt độ nhất định thì tốc độ đ-ờng hoá tăng lên rất

nhanh Nh-ng nếu tiếp tục tăng quá giới hạn thì các enzim sẽ bị giảm hoạt lực, quá

trình dịch đ-ờng hoá sẽ bị chậm lại hoặc ngừng Nhiệt độ tối -u cho enzim  -

amylaza là ở (63  65)C Nhiệt độ tối -u cho  - amylaza là (72  75)C, nhiệt độ

giới hạn của  - amilaza là 78C Vì vậy điều chỉnh nhiệt độ là yếu tố quan trọng cho

quá trình dịch đ-ờng 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 đ-ờng hoá malt Sự thuỷ phân tinh bột xảy ra d-ới tác dụng của

hệ thống men thuỷ phân ,  - amilaza tại khoảng nhiệt độ (60  78)C, sản phẩm tạo

thành là glucoza, maltaza, dextrin

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

 6,2 Nếu pH < 4,5 thì hoạt lực của chúng giảm đi 80%, nhiệt độ thích hợp cho

enzim này là (50  55)C

- Độ pH cũng có ảnh h-ởng đến hoạt động của enzim, mỗi enzim có pH tối

thích riêng, pH tối -u đối với amylophosphataza là 5,5  5,7; với  - amylaza thì pH

tối -u là 5,5  5,7; với  - amilaza thì pH tối -u là 4,8  5,0 Độ pH của dịch đ-ờng

thấp hơn làm cản trở sự hoạt động của nấm men là giảm hiệu suất hoà tan, dịch đ-ờng

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 l-ợng cao

2 Tiến hành:

Khi cháo sắp chín 30 phút tr-ớc khi quá trình hồ hoá kết thúc, ta tiến hành

40)C Khuấy đều trong 20 phút nhằm chiết các enzim trong malt khuyếch tán vào

n-ớc và hoà đều trong nguyên liệu Sau đó bơm 1/2 khối cháo đã nấu chín, lúc này

cánh khuấy làm việc với tốc độ lớn, đồng thời bơm từ từ để hạ nhiệt độ cháo malt

xuống và các men không bị phá huỷ

Sau khi trộn phần cháo đã đun sôi với toàn bộ l-ợng malt, ta đ-ợc hỗn hợp

dịch có nhiệt độ (50  52)C giữ ở nhiệt độ này thời gian 30 phút Đây là nhiệt độ tối

-u cho men proteaza hoạt động mạnh mẽ và sẽ tạo ra nhiều sản phẩm của protit phân

tử l-ợng thấp, peptit, aminoaxit

Sau đó bơm nốt 1/2 khối cháo còn lại từ nồi hồ hoá sang nồi đ-ờng hoá nhiệt

độ sẽ đạt (60  65)C, duy trì ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút để thực hiện quá

cắt amylopectin và amyloza thành đ-ờng maltoza và một ít dextrin Tiếp theo tăng

nhiệt độ lên 75C và giữ trong thời gian 30 phút, đây là quá trình đ-ờng hoá lần 2 Tại

75C là nhiệt độ tối thích cho enzim  - amylaza hoạt động phân cắt amylopectin

nào đ-ờng hoá hết Dùng iod để thử đến khi thấy iod đổi sang màu cánh dán thì kết

thúc quá trình đ-ờng hoá và đ-a dịch đ-ờng đi lọc

IV Lọc dịch đ-ờng

1 Mục đích

Quá trình này nhằm tách dịch đ-ờng ra khỏi bã malt và các tạp chất không tan

khác Đặc tr-ng của dịch đ-ờng hoà tan trong đó có chứa rất nhiều phân tử rắn nhỏ

trong quá trình lọc các phân tử này sẽ tạo ra một lớp nguyên liệu lọc phụ làm cho dịch

đ-ờng trong hơn

2 Tiến hành

Quá trình lọc đ-ợc tiến hành theo 2 giai đoạn:

- Tách lọc dịch trong (chứa các chất hoà tan của malt) khỏi bã malt

bám ở phần bã malt

Tr-ớc khi lọc ta tiến hành bơm n-ớc lọc, nhiệt độ của n-ớc từ (75  78)C vào

chiếm đầy các ống dẫn và khoảng không gian giữa đáy chính và l-ới nên đẩy đ-ợc

không khí ra ngoài Sự có mặt của không khí trong đ-ờng ống gây khó khăn cho quá

bơm sang thùng lọc, vừa bơm dịch đ-ờng đồng thời bật hệ thống cánh khuấy để cào

và đảo trộn lớp bã lọc, phân bố đều bã trong thùng Sau đó ngừng khuấy và để thời

dịch vẫn còn đục đ-ợc hồi l-u về thùng lọc Khi dịch lọc song thì đóng van hồi l-u và

mở van dẫn dịch sang nồi hoa

Sau khi lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã theo khối l-ợng dịch cần phải đạt tới

theo 2 đ-ờng cấp n-ớc (đ-ờng CIP & sục đáy), cho hệ thống dao cào hoạt động 10

phút, ngừng hệ thống dao cào 7 để lắng rửa t-ơng tự nh- lọc dịch ban đầu

Dùng n-ớc cứng để rửa bã vì vỏ malt có tanin mà tanin thì tan nhiều trong

n-ớc mềm sẽ làm cho bia bị đắng Nếu dùng n-ớc có nhiệt độ thấp thì dẫn đến hiệu

suất chiết đ-ờng thấp Nếu nhiệt độ của n-ớc quá cao sẽ dẫn đến vô hoạt enzim

amylaza và các tinh bột sót đ-ợc hồ hoá nh-ng không đ-ợc đ-ờng hoá và khó lọc

Kết quả làm cho dịch lọc bị đục dẫn đến bia bị đục

Trong quá trình rửa bã nhiệt độ của n-ớc rửa là (75  78)C để hạn chế sự xâm

nhập của vi sinh vật

Tiến hành rửa bã đến khi nào đủ l-ợng dịch sang nồi hoa theo yêu cầu, đồng

thời kiểm tra độ đ-ờng sót ở bã đạt mức thấp nhất là (1  1,5)S thì sẽ kết thúc quá

trình lọc

V Đun sôi dịch đ-ờng với hoa houblon

1 Mục đích

Để trích ly các thành phàn chính của hoa houblon vào dịch đ-ờng chủ yếu là

chất đắng, tinh dầu thơm và polyphenol Trong những sản phẩm thuỷ phân của protein

có những chất cao phân tử, những chất này sớm hay muộn cũng sẽ bị thuỷ phân và

gây đục cho bia

- Polyphenol trong hoa houblon có khả năng kết lắng với các cấu tử này để tạo

ra kết tủa, để loại chúng ra ngoài làm tăng độ bền keo cho sản phẩm sau này, l-ợng

protein cao phân tử trong dịch đ-ờng đ-ợc loại trừ tốt thì chất l-ợng bia càng cao

- Trong quá trình nấu hoa có một vài sự biến đổi về thành phần và tính chất

của dịch đ-ờng

- Nồng độ dịch đ-ờng: do bay hơi n-ớc khi đun sôi dịch đ-ờng mà nồng độ

dịch đ-ờng tăng lên thích hợp với từng loại bia

- Độ màu của dịch đ-ờng: làm cho màu sắc n-ớc thay đổi từ nhạt sang đậm vì

hiện t-ợng caramen hoá các sự hình thành melanol và các chất màu của hoa houblon

chuyển từ hoa vào dịch

- Do tanin và chất đắng hoà tan vào dịch đ-ờng nên khi đun sôi các chất này

kết hợp với protid tạo thành kết tủa lắng xuống d-ới và kéo theo các chất khác làm

cho dịch đ-ờng trong hơn

2 Tiến hành

Khi dịch đ-ờng đ-ợc bơm từ thùng lọc sang thùng đun hoa thì lập tức gia nhiệt

tinh bột còn sót lại đến khi kết thúc rửa bã thì dịch đ-ờng ở trong mỗi nồi đun hoa

cùng vừa sôi, khi dịch đ-ờng sôi ta phải tăng c-ờng hơi sao cho khối l-ợng dịch

đ-ờng sôi ở c-ờng độ mạnh nhất đảm bảo l-ợng n-ớc bay hơi trong quá trình đun nấu

yêu cầu cho men từ (1,5  2)% thời gian đun hoa còn phụ thuộc vào nồng độ dịch

đ-ờng đã đạt ch-a

Toàn bộ quá trình kết thúc là lúc nhiệt độ phải đạt (100  106)C một số

protein sẽ bị kết tủa ở nhiệt độ này do đó làm tăng độ trong và độ bền của bia Hoa

đ-ợc cho vào d-ới dạng hoa viên tuỳ theo yêu cầu mà l-ợng hoa khác nhau, vì hoa

này rất quý hiếm nên phải tiết kiệm khi sử dụng Thời gian nấu trung bình từ 1- 2

tiếng, gia nhiệt nhanh nhằm đạt hiệu suất kết tủa protein không đông tụ cao nhất và

nhằm cô đặc giảm thể tích dịch đ-ờng

Kết thúc quá trình nấu hoa dịch đ-ờng trong hơn, sẫm màu hơn, có h-ơng đặc

tr-ng và có vị đắng pha ngọt Dịch này sẽ đ-ợc bơm vào thùng lắng xoáy nhằm loại

Dịch đ-ờng bơm vào thùng theo tiếp tuyến với thân thùng tạo dòng xoáy dồn

căn lắng vào đáy thùng và hứng ở đáy thiết bị Nguyên tắc tách cặn là dựa vào sức hút

của lực h-ớng tâm, thời gian lắng khoảng 30 phút Mặt khác quá trình lắng xoáy cũng

là quá trình làm lạnh nhanh sơ bộ dịch đ-ờng từ 100C xuống 85C trong thời gian

ngắn Kết thúc quá trình lắng, dịch đ-ờng đ-ợc đ-a đi làm lạnh nhanh

VII Quá trình làm lạnh nhanh

1 Mục đích

Quá trình làm lạnh nhanh là đ-a nhiệt độ dịch đ-ờng về nhiệt độ thích hợp cho

quá trình lên men bia theo yêu cầu kỹ thuật, làm lạnh nhanh để tránh các vi sinh vật

trong môi tr-ờng nhiễm vào dịch đ-ờng lên men

Mặt khác tạo điều kiện cho việc kết lắng các hợp chất hữu cơ kém chịu nhiệt

và tạo điều kiện cho việc bão hoà oxy cần thiết cho quá trình lên men

2 Tiến hành

Phần làm lạnh sơ bộ dùng n-ớc làm lạnh giảm nhiệt độ dịch đ-ờng từ (65 

73)C xuống còn (25  30)C (n-ớc làm lạnh ở đây là 2C)

Phần làm lạnh thứ 2 lạnh nhanh dùng dung dịch glycol làm chất tải lạnh, hạ

nhiệt độ từ (25  30)C xuống còn (15  16)C Nhiệt độ dịch đ-ờng sau khi qua thiết

bị làm lạnh nhanh đạt đến nhiệt độ tối -u cho nấm men phát triển rồi trộn với men

giống (tỷ lệ men giống là 10% tổng l-ợng dịch lên men) rồi bơm vào tank lên men

Tr-ớc khi bơm vào tank lên men ng-ời ta bão hoà dịch đ-ờng bằng oxy đã khử trùng

VIII Quá trình lên men

1 Lên men chính

a Mục đích

Quá trình lên men chính là biến đ-ờng thành r-ợu etylic, CO2 và một số sản

phẩm phụ khác tạo thành bia theo đúng yêu cầu kỹ thuật và chất l-ợng sản phẩm

b Tiến hành

Quá trình lên men chính đ-ợc diễn ra trong 5  7 ngày ở điều kiện nhiệt độ

14C Trong 3 ngày đầu (không tính ngày chuyển dịch đ-ờng sang) l-ợng đ-ờng

phải th-ờng xuyên kiểm tra và khống chế ở nhiệt độ 14C Sau đó tốc độ lên men

Men giống đ-ợc đ-a vào yêu cầu phải là nấm men thuần khiết, không lẫn tế

bào lạ Truyền men giống vào n-ớc nha là cho giống men vào đ-ờng để cho men

cùng chảy vào thùng lên men, để cho tế bào nấm men phân bố đều trong toàn bộ khối

dịch đ-ờng ban đầu tạo điều kiện cho men sinh tr-ởng và phát triển

Một điều kiện cần l-u ý là trong quá trình lên men nhiệt độ của dịch đ-ờng

tăng lên do đó phải th-ờng xuyên làm lạnh thùng lên men Nếu nhiệt độ tăng sẽ gây

ảnh h-ởng xấu đến chất l-ợng bia vì vậy phải khống chế nhiệt độ trong một thời hạn

nhất định

Trong quá trình lên men ng-ời ta th-ờng xuyên kiểm tra độ đ-ờng, độ màu, sự

tạo bọt, khi lên men chính đ-ợc một ngày thì tiến hành thu hồi CO2, khi lên men

đ-ợc 24h thì kiểm tra độ đ-ờng

Để kiểm tra xem quá trình lên men kết thúc hay ch-a ng-ời ta sử dụng ph-ơng

Lên men chính kết thúc ta hạ nhiệt độ xuống 4C trong 24h rồi hạ nhiệt độ

2 Lên men phụ & tàng trữ

a Mục đích

Là quá trình lên men tiếp các loại đ-ờng cao phân tử chủ yếu là maltoza,

dextrin … ngoài ra nó có tác dụng sau:

- ổn định thành phần chất l-ợng của bia, tạo ra h-ơng vị bia và giữ bọt

- Khử r-ợu bậc cao và aldehyt đến mức cho phép

- Một số este đặc tr-ng đ-ợc tạo thành do axit tác dụng với r-ợu làm cho bia

thơm

- Nhiệt độ và áp suất t-ơng đối cao làm cho bọt bia đ-ợc tạo ra ở dạng liên kết

bền vững hơn, lâu tan và mịn

- Do tiến hành ở nhiệt độ thấp, thời gian kéo dài dẫn đến các chất hữu cơ, xác

men, bã men lắng xuống làm cho bia trong, thuận tiện cho quá trình lọc bia

b Tiến hành

Quá trình lên men phụ đ-ợc thực hiện ngay trong cùng một thiết bị lên men

chính Sau khi kết thúc quá trình lên men chính tiến hành hạ nhiệt độvà thu hồi nấm

phụ bắt đầu Toàn bộ quá trình lên men phụ đ-ợc tiến hành khoảng 12 ngày, mỗi

ngày đều xả cặn men do còn trong dịch bia non lắng xuống Với điều kiện nhiệt độ

quá trình l-ợng chất hoà tan giảm (2  2,5)Bx

IX Quá rình lọc trong bia

1 Mục đích

Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ, bia đã đ-ợc làm trong một cách tự

nhiên nh-ng ch-a đạt đến mức độ cần thiết Nguyên nhân là trong bia còn có nấm

men, các hạt phân tán cơ học, các hạt dạng keo, phức chất protein – polyphenol,

nhựa đắng và nhiều hạt ly ty khác Vì vậy làm trong bia để tăng giá trị cảm quan, ổn

định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học và độ bền keo của bia

Nguyên tắc lọc trong bia đ-ợc xây dựng trên hai quá trình:

hổng của vật liệu

các hạt hoà tan dạng phân tử Hiệu quả của quá trình hấp phụ phụ thuộc tr-ớc hết vào

bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, sau đó là thời điểm của quá trình lọc

2 Tiến hành lọc

Tr-ớc khi lọc phải tiến hành vệ sinh máy lọc và chuẩn bị bằng cách: giấy lọc

đ-ợc giặt sạch bằng n-ớc lã và luộc bằng n-ớc sôi, sấy khô, lắp vào máy ép chặt, lúc

vô trung để làm giảm nhiệt độ của máy lọc xuống

Khi lọc thì hoà trộn bia và bột diatomit vào thùng hoà trộn và đ-ợc khuấy

thành huyền phù, sau đó bơm quay vòng vào máy lọc nhiều lần để tạo màng trên l-ới

lọc Sau khi tạo đ-ợc màng rồi thì bắt đầu tiến hành lọc

X Bão hoà CO2

theo yêu cầu cần thiết thì phải nạp thêm CO2 vào bia

hệ thống n-ớc muối bao quanh nhằm hạ nhiệt độ bia non xuống 1 - 3C Bia đ-ợc

bơm vào theo đ-ờng ống từ d-ới lên để tránh sủi bọt, chiếm 80% thể tích thùng Khi

đã bơm xong, đóng các van lại, mở van nạp CO2 vào thùng CO2 tr-ớc khi đ-a vào

áp suất nạp CO2 là 4 – 5kG/cm3 Thời gian tăng áp lực là 15 – 30 phút, giữ ở áp

sau khi nạp l-ợng CO2 đạt 3,5 g/l

XI Chiết bock

Thùng bock là dụng cụ để chứa bia thành phẩm, có hình tang trống, đ-ợc chế

tạo bằng gỗ hoặc kim loại Mục đích của việc đóng bia vào thùng bock là để vận

chuyển đến các cơ sở tiêu thụ ngay trong ngày Trong chiết bock thì bia không cần bổ

- Hao phí bia ít nhất

Chiết bia vào thùng bock theo nguyên tắc đẳng áp

PHẦN 6: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

XII Các thông số

- NÊu, ®-êng ho¸, läc: 1,75% so víi chÊt kh«

- Läc bia: 1% so víi thÓ tÝch bia

- B·o hoµ CO2: 0,5%

XIII TÝnh c©n b»ng s¶n phÈm cho 100l bia h¬i

1 Tr-íc khi chiÕt bock, thÓ tÝch bia lµ:

)(01,10101,01

01,101

51,101

543,102

81,106

89,107

9 TÝnh khèi l-îng malt & g¹o:

- M lµ khèi l-îng malt cÇn dïng, l-îng chÊt chiÕt cã trong malt lµ:

- Ta cã: tæng l-îng chÊt chiÕt tõ g¹o & malt lµ 13,55 kg

+ L-îng b· kh« = tæng kh« g¹o & malt – tæng chiÕt g¹o & malt

→l-îng n-íc trong dÞch tr-íc ®un hoa:

101,79 + 113,1  0,07 =109,707 (l)

- Vn-íc röa b· + Vn-íc trong dÞch tr-íc läc = Vn-íc trong b· + Vn-íc trong dÞch nÊu hoa

 Vn-íc röa b· = Vn-íc trong b· + Vn-íc trong dÞch nÊu hoa - Vn-íc trong dÞch tr-íc läc

= 20,272 + 109,707 – 98,54 = 31,439(l)

13 TÝnh c¸c nguyªn liÖu kh¸c

- L-îng chÕ phÈm enzyme Termamyl b»ng 0,1% nguyªn liÖu thay thÕ:

0,1%  6,18 1000 = 6,18 (g)

- Cho vµo nåi hå ho¸: 6,18 0,25 = 1,545 (g)

- Cho vµo nåi ®-êng ho¸: 6,18  0,75 = 4,635 (g)

c¸nh & 1kg hoa viªn t-¬ng ®-¬ng víi 1,4kg hoa c¸nh

6

2 , 0

% 30

2,0

%70

6,02,0

,01

100

%53,1

- Thể tích dịch tr-ớc khi lên men là 106,81(l), khối l-ợng riêng d = 1,048 kg/l

Vậy khối l-ợng dịch tr-ớc lên men là:

106,81  1,048 = 111,937 (kg)

111,937  0,12 = 13,432(kg)

- Độ bão hoà CO2 trong bia là 3,5g/l bia non nên l-ợng CO2 cần bổ sung là:

101,51  3,5 – 2  102,543 = 150,199 (g)

- Thể tích CO2 bổ sung là:

)(081,0832,1

15,

m



14 Tính nguyên liệu sản suắt trong một năm

* lập kế hoạch sản xuất trong một năm:

- giả thiết một năm nhà máy sản xuât 300 ngày,va đ-ợc chia thành 4 quý,mỗi

quý 3 tháng sản xuất,mỗi tháng sản xuất 25 ngày và mỗi ngày sản xuất 4 mẻ

- Ta chọn quý II và III có năng xuất hoạt động lớn nhất

 B¶ng kÕ ho¹ch s¶n xuÊt cña nhµ m¸y nh- sau:

phần 7 tính và chọn thiết bị

 Lập kế hoạch sản xuất

Giả thiết 1 năm nhà máy sản xuất 300 ngày, những ngày còn lại là thời gian

nghỉ để sửa chữa, bảo d-ỡng thiết bị, máy móc và vệ sinh nhà x-ởng

Mỗi năm chia ra là 4 quý, mỗi quí 3 tháng, mỗi tháng sản xuất 25 ngày, mỗi

ngày sản xuất 4 mẻ, thời gian nấu xong 1 mẻ là 6 giờ.Bia sản xuất quanh năm nh-ng

sản l-ợng bia nhiều hay ít phụ thuộc vào thời tiết trong năm: mùa nóng hay mùa lạnh

 Bảng kế hoạch sản xuất theo năng suất 18 triệu lít / năm

 Kế hoạch sản xuất theo các quý nh- sau:

quý

mỗi quý

 Lựa chọn ph-ơng án sản xuất:

- Dùng 1 dây truyền làm việc trong phân x-ởng nấu

- Sau 4 mẻ nấu của mỗi ngày đem lên men một lần vào một thùng lên men

- Dây truyền sản xuất đ-ợc tính toán và lựa chọn theo dựa trên cơ sở năng suất

hoạt động cao nhất của nhà máy: tính toán thiết bị theo mẻ làm việc của của quý II và

- L-ợng gạo lớn nhất trong 1 ngày là: 4944 kg

- Cân malt:

- L-ợng malt lớn nhất nhất trong 1 mẻ là: 2882 kg

- L-ợng malt lớn nhất trong 1 ngày là: 11528 kg

1 Chọn cân

- Chọn cân điện tử chỉ thị số digital

- Khả năng cân 2 tấn, độ chính xác 0,1%

- Các thiết bị cảm biến của cân, hệ thống khuyếch đại tín hiệu đ-ợc tính toán

đảm bảo chống nhiễu để cân hoạt động chính xác

2 Chọn máy nghiền

a Máy nghiền malt

- Loại máy nghiền 2 trục, công suất 2000 kg/h

- Có một phễu chứa malt ch-a nghiền

- Vật liệu chế tạo: thép CT3 dày 3mm

- Công suất động cơ 4 kw

- Số l-ợng: chọn 1 máy nghiền

b Máy nghiền gạo

- Loại máy nghiền búa, công suất 1500 kg/h

- Có một phễu chứa gạo ch-a nghiền, có hệ thống tách lắng bụi

- Vật liệu chế tạo: thép không rỉ dày 3mm

- Chiều cao trụ H = 0,6D

- Đáy hình nón có góc nhọn 1 = 15C, chiều cao h1

- Nắp hình nón có góc nhọn 2 = 25C , chiều cao h2

43,7747

m l

Vd   

- HÖ sè chøa cña nåi lµ 0,75 vËy thÓ tÝch cña nåi lµ:

3

9 75 , 0

7 75 ,

1

2 2

D tg

D h

D

D tg

D tg

D h

233 , 0 466 , 0 2

25 2 2

134 , 0 268 , 0 2

15 2 2

2 2

1 1

 ) ( 5 , 2 72

, 0

4 9

9 4

72 , 0

) ( 9 ) 233 , 0 134 , 0 ( 4 3

1 6 0 4

3

3 3

3 2

2

m D

m D

V

m D

D

D D

D V

t t

Chiều cao trụ: H = 2500  0,6 = 1500mm

Chiều cao đáy: h1 = 2500  0,134 = 400mm

Chiều cao nắp: h2 = 2500  0,233 = 600mm

Chọn cánh khuấy cong có dạng hình mỏ neo Tra sổ tay hoá công 1 có

đ-ờng kính cánh khuấy là:

d = D/1,2 = 2500/1,2 = 2000 mm

2 Tính diện tích truyền nhiệt

truyền nhiệt

- Vây diện tích tryuền nhiệt là: F = 0,7.Vdich= 0,7.9=6.3 (m2)

3 Đặc tính kỹ thuật của nồi hồ hoá:

- Nồi thân trụ, đáy và nắp hình côn đ-ợc chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ

- Đ-ờng kính nồi 2500mm, chiều cao phần thân trụ 1500mm, đun nóng bằng hơi

n-ớc bão hoà áp suất 4 bar

- Hộp giảm tốc công suất 3 kw, tốc độ 1430 vòng/phút, tốc độ đầu ra 15 đến 30

vòng/phút Kết cấu hệ thống cánh khuấy kín, chắc chắn, êm

- Bề dày thân nồi d = 4mm, đáy nồi d = 5mm, nắp nồi d = 4mm Thân và đáy

d ới bọc cách nhiệt bông thuỷ tinh dày 100mm, bên ngoài bọc thép không rỉ, có cầu

cách nhiệt với thân nồi

- Nắp hinh côn, có cửa ng-ời tiêu chuẩn, có công tắc an toàn, có quả cầu CIP vệ

sinh

chụp ngăn m-a, l-ới chống chim, chuột

III Tính toán và chọn thiết bị đ-ờng hoá

1 Tính kích th-ớc nồi

- Chọn thiết bị đ-ờng hoá:

Chọn thiết bị đ-ờng hoá có 2 vỏ, đáy và nắp hình nón có các kích th-ớc nh-

sau:

- Đ-ờng kính D

- Chiều cao trụ H = 0,6D

- Đáy hình nón có góc nhọn 1 = 15C, chiều cao h1

- Nắp hình nón có góc nhọn 2 = 25C , chiều cao h2

- Tính kích th-ớc nồi

)(7,22)(6,2274208

,1

m l

V d   

- Hệ số sử dụng nồi là  = 0,8 vậy thể tích thực của nồi là:

)(3,288,0

2 2

3,284

3

1

D H

D tg

D tg

D h

D

D tg

D tg

D h

233 , 0 466 , 0 2

25 2 2

134 , 0 268 , 0 2

15 2 2

2 2

1 1

, 0

4 3 , 28

3 , 28 4

72 , 0

) ( 3 , 28 ) 233 , 0 134 , 0 ( 4 3

1 6 0 4

3

3 3

3 2

2

m D

m D

V

m D

D

D D

D V

t t

Chiều cao trụ: H = 3500  0,6 = 2100mm

Chiều cao đáy: h1 = 3500  0,134 = 500mm

3 Đặc tính kỹ thuật của nồi đ-ờng hoá:

- Thiết bị nấu malt là thiết bị gia nhiệt loại hai vỏ thân trụ, đáy và nắp hình côn

đ-ợc làm bằng vật liệu thép không rỉ

- Đ-ờng kính nồi 3500mm, chiều cao phần thân trụ 2100mm, đun nóng bằng hơi

n-ớc bão hoà áp suất 4 bar

- Hộp giảm tốc công suất 3 kw, tốc độ 1430 vòng/phút, tốc độ đầu ra 15/30

vòng/phút Kết cấu hệ thống cánh khuấy kín, chắc chắn, êm

- Bề dày thân nồi d = 4mm, đáy nồi d = 5mm, nắp nồi d = 4mm Thân và đáy

d ới bọc cách nhiệt bông thuỷ tinh dày 100mm, bên ngoài bọc thép không rỉ, có cầu

cách nhiệt với thân nồi