do an hoan chinh

Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí MinhKhoa Kỹ thuật Hóa học

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Báo cáo đồ án

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG NẤU NĂNG SUẤT 30 TRIỆU LÍT/NĂM

GVHD : PGS. TS. Đống Thị Anh Đào

SVTH : Quan Ứng Biêu

MSSV : 60700152

Naêm hoïc : 2010 – 2011

i

MỤC LỤC

TRANG BÌA...................................................................................................................i

MỤC LỤC........................................................................................................................ii

DANH MỤC HÌNH..........................................................................................................v

DANH MỤC BẢNG........................................................................................................v

LỜI MỞ ĐẦU...................................................................................................................1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..........................................................................................2

1.1 Giới thiệu về bia...............................................................................................2

1.2 Malt đại mạch...................................................................................................2

1.3 Thế liệu.............................................................................................................4

1.3.1 Mục đích...................................................................................................4

1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật của thế liệu....................................................................4

1.3.3 Chọn thế liệu.............................................................................................4

1.3.4 Chỉ tiêu chất lượng gạo dùng sản xuất bia................................................4

1.4 Houblon............................................................................................................5

1.5 Nước.................................................................................................................6

1.6 Nấm men..........................................................................................................7

1.7 Enzyme.............................................................................................................8

1.8 Các chất phụ gia...............................................................................................8

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ...................................................................9

2.1 Quy trình công nghệ.........................................................................................9

2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ..................................................................10

2.2.1 Tách tạp chất của malt và gạo.................................................................10

2.2.2 Nghiền malt và gạo.................................................................................10

2.2.3 Xử lý thế liệu...........................................................................................11

2.2.4 Nấu dịch nha...........................................................................................12

2.2.5 Lọc dịch nha............................................................................................14

2.2.6 Đun sôi dịch hoa với hoa houblon..........................................................15

2.2.7 Tách bã houblon......................................................................................17

2.2.8 Làm lạnh dịch nha...................................................................................17

2.2.9 Cung cấp oxy cho dịch nha và cấy giống nấm men................................18

2.2.10 Lên men chính.........................................................................................18

2.2.11 Lên men phụ............................................................................................20

2.2.12 Lọc bia.....................................................................................................21

2.2.13 Làm lạnh bia............................................................................................21

2.2.14 Bão hòa CO2............................................................................................22

2.2.15 Rót bia và đóng nắp................................................................................22

2.2.16 Thanh trùng.............................................................................................23

2.2.17 Dán nhãn.................................................................................................23

2.3 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm.........................................................................23

CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT.....................................................................24

ii

3.1 Thông số của nguyên liệu ban đầu.................................................................24

3.2 Tính cho phân xưởng nấu...............................................................................24

3.2.1 Đối với malt............................................................................................24

3.2.2 Đối với gạo..............................................................................................24

3.2.3 Tổng cộng...............................................................................................24

3.3 Tính cho phân xưởng lên men........................................................................25

3.3.1 Thông số ban đầu....................................................................................25

3.3.2 Tính cân bằng vật chất cho 100 lít bia....................................................25

3.4 Tính cho một năm...........................................................................................25

3.4.1 Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 mẻ.....................................................26

3.4.2 Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 ngày..................................................26

3.4.3 Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 năm...................................................26

3.4.4 Thể tích nguyên liệu chiếm chỗ trong 1 mẻ............................................26

3.4.5 Lượng dịch đường đun sôi trong 1 mẻ....................................................27

3.4.6 Lượng bia thu được sau quá trình lọc.....................................................27

3.4.7 Lượng bia thành phẩm............................................................................27

3.4.8 Lượng nước sử dụng...............................................................................27

3.4.9 Các phụ phẩm..........................................................................................27

3.4.10 Số chai.....................................................................................................28

3.4.11 Số két, pallet............................................................................................28

3.4.12 Số nắp......................................................................................................29

3.4.13 Lượng diatomit trong quá trình lọc bia...................................................29

3.4.14 Phụ liệu trong quá trình vệ sinh thiết bị..................................................29

3.4.15 Phụ liệu trong quá trình rửa chai.............................................................29

CHƯƠNG 4: CHỌN THIẾT BỊ..................................................................................30

4.1. Nhập nguyên liệu............................................................................................30

4.1.1. Gàu tải nhập liệu vào silo:.......................................................................30

4.1.2. Vít tải nhập liệu vào silo:........................................................................31

4.1.3. Cân..........................................................................................................31

4.2. Chuẩn bị nguyên liệu cho quá trình nấu.........................................................32

4.2.1. Gàu tải.....................................................................................................32

4.2.2. Vít tải:.....................................................................................................34

4.2.3. Sàng phân loại:........................................................................................34

4.2.4. Cân..........................................................................................................35

4.2.5. Máy nghiền.............................................................................................35

4.2.6. Thùng chứa nguyên liệu sau nghiền.......................................................36

4.3. Quá trình nấu..................................................................................................37

4.3.1. Nồi nấu gạo.............................................................................................37

4.3.2. Nồi nấu malt............................................................................................38

4.3.3. Thiết bị lọc bã malt.................................................................................39

4.3.4. Thùng chứa nước rửa bã.........................................................................39

4.3.5. Bơm.........................................................................................................40

iii

4.3.6. Thùng chứa dịch nha sau lọc...................................................................41

4.3.7. Thùng chứa bã.........................................................................................41

4.3.8. Nồi đun sôi với hoa houblon...................................................................42

4.3.9. Bơm dịch nha từ nồi hoa sang thiết bị lắng whirpool.............................42

4.3.10. Thiết bị lắng Whirpool............................................................................43

4.3.11. Bơm dịch nha đến thùng trung gian để chuẩn bị cho quá trình làm lạnh44

4.3.12. Thùng chứa trung gian chuẩn bị cho làm lạnh........................................44

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG PHÂN XƯỞNG NẤU.....................................................46

5.1 Khu vực dự trữ malt và gạo............................................................................46

5.2 Khu vực phân xưởng nấu...............................................................................46

KẾT LUẬN....................................................................................................................49

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................50

PHỤ LỤC.......................................................................................................................51

iv

DANH MỤC HÌNH

Hình 2-1: Sơ đồ khối quy trình sản xuất bia chai từ 75% malt đại mạch và 25% gạo.....9

Hình 2-2: Giản đồ nấu dịch nha......................................................................................14

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1: Thành phần hoá học của malt đại mạch...........................................................7

Bảng 1-2: Thành phần hóa học của gạo............................................................................9

Bảng 1-3: Thành phần hoá học của hoa houblon.............................................................9

Bảng 4-1: Thông số công nghệ của gàu tải nhập liệu vào silo.......................................37

Bảng 4-2: Thông số công nghệ của vít tải nhập liệu vào silo.........................................37

Bảng 4-3: Thông số công nghệ của cân tự động............................................................37

Bảng 4-4: Thông số công nghệ của gàu tải nhập malt cho quá trình nấu.......................39

Bảng 4-5: Thông số công nghệ của gàu tải nhập gạo cho quá trình nấu........................40

Bảng 4-6: Thông số công nghệ của vít tải nhập malt cho quá trình nấu........................40

Bảng 4-7: Thông số công nghệ của vít tải nhập gạo cho quá trình nấu..........................40

Bảng 4-8: Thông số công nghệ của máy sàng................................................................41

Bảng 4-9: Thông số công nghệ của cân tự động............................................................41

Bảng 4-10: Thông số công nghệ của máy nghiền 6 trục................................................42

Bảng 4-11: Thông số công nghệ của máy nghiền búa....................................................42

Bảng 4-12: Thông số công nghệ của nồi nấu gạo...........................................................44

Bảng 4-13: Thông số công nghệ của nồi nấu malt.........................................................45

Bảng 4-14: Thông số công nghệ của nồi lọc..................................................................46

Bảng 4-15: Thông số công nghệ của bơm (từ nối gạo sang nồi malt)............................47

Bảng 4-16: Thông số công nghệ của bơm (từ nối malt sang nồi lọc).............................47

Bảng 4-17: Thông số công nghệ của thùng chứa dịch nha sau lọc.................................48

Bảng 4-18: Thông số công nghệ của thùng chứa bã.......................................................48

Bảng 4-19: Thông số công nghệ của nồi đun hoa houblon............................................49

Bảng 4-20: Thông số công nghệ của bơm (từ nồi đun hoa sang thiết bị whirpool).......49

Bảng 4-21: Thông số công nghệ của thiết bị lắng whirpool...........................................50

Bảng 4-22: Thông số công nghệ của bơm (từ thiết bị whirpool sang thùng trung gian)51

Bảng 4-23: Thông số công nghệ của bơm......................................................................51

Bảng 4-24: Thông số công nghệ của thùng chứa trung gian..........................................51

v

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xưởng nấu

LỜI MỞ ĐẦUBia là loại nước giải khát có từ lâu đời và được mọi người trên thế giới rất ưa

chuộng. Bia được chế biến từ những nguồn nguyên liệu chính như malt đại mạch, hoa houblon và một số nguyên liệu thay thế khác…

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng của nước ta đã có một diện mạo mới. Đồng thời, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng. Rất nhiều nhà máy cũng như cơ sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng được hết nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số lượng. Hơn nữa bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân vì 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 triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết.

Trên cơ sở đó và trong phạm vi báo cáo đồ án, em xin trình bày khái quát về nguyên liệu, quy trình sản xuất bia, trình bày khá chi tiết về việc thiết kế và bố trí các thiết bị trong phân xưởng nấu của nhà máy bia có năng suất 30 triệu lít/năm.

SVTH: Quan Ứng Biêu Trang 1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về biaBia là một loại nước giải khát có gas, có độ cồn rất thấp, giàu chất dinh dưỡng, vị đắng

và hương thơm rất đặc trưng. Bia là sản phẩm của quá trình lên men ethanol từ dịch nha,

không qua chưng cất, dịch nha được nấu từ malt đại mạch, các hạt giàu tinh bột, protein

(như gạo, ngô, đại mạch…), hoa houblon và nước.

So với các loại thức uống khác bia có nhiều ưu điểm như:

So với các loại rượu uống thì bia có nồng độ cồn rất thấp (5 – 6%). Do đó nếu sử

dụng bia đúng mức sẽ giúp cơ thể cảm thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho

cơ thể.

So với trà, cà phê thì bia không có chứa các kim loại có hại.

Bia là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể, 1 lít bia có thể cung cấp 400 – 800

kcal.

Với hàm lượng CO2 khá cao (5 – 6g/l), bia giúp cơ thể giảm nhanh cơn khát, kích

thích quá trình tiêu hóa tốt hơn.

Khoảng 80% chất hòa tan trong bia là glucid, 8 – 10% là các hợp chất chứa nitơ, 3 –

4% là các chất khoáng. Ngoài ra trong bia còn có chất chát, chất đắng, glycerin,

acid hữu cơ, một số vitamin như B1, B2, PP.

Ngoài ra, những nghiên cứu gần đây nhận thấy rằng nếu uống một lượng bia vừa

phải mỗi ngày thì sẽ có tác dụng tốt cho tim mạch và não, giúp cơ thể hưng phấn

hơn và hiệu quả làm việc cao hơn.

Nhờ có những ưu điểm này mà bia được sản xuất ở khắp nơi trên thế giới với sản lượng

và chất lượng ngày càng được nâng cao.

1.2 Malt đại mạch

Malt đại mạch được xem là nguyên liệu chính sản xuất bia. Đại mạch là một loại ngũ

cốc vùng ôn đới thuộc nhóm thực vật có hạt, lớp một lá mầm, họ hoà thảo.Đại mạch là loại

thực vật một năm. Dựa vào mùa vụ chúng được chia thành 2 nhóm chính: đại mạch mùa

đông (gieo hạt mùa đông, thu hoạch mùa hè), đại mạch mùa xuân (gieo hạt mùa xuân, thu

hoạch mùa thu).

Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên các bông đại mạch mà chia đại mạch thành 2 loại:

Đại mạch 2 hàng: Chỉ có một hạt phát triển ở mỗi đốt vì các hoa nhỏ mọc bên cạnh

không sinh sản, từ trên nhìn xuống chỉ có một hạt có thể nhìn thấy ở bên trái và bên



phải. Hạt đại mạch to, đều đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng. Các hạt rất đồng

đều và hàm lượng chất hoà tan tương đối cao. Hạt đại mạch 2 hàng trồng tốt nhất

vào mùa xuân và chúng có tất cả các đặc điểm mong muốn trong sản xuất bia.

Đại mạch 6 hàng: có kích cỡ không đồng nhất, bởi vì các hạt thiếu không gian để

phát triển đầy đủ, hàm lượng protease nhiều. Nên không thích hợp sử dụng sản xuất

bia.

Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ trở thành hạt malt xanh, hạt malt

xanh lại tiếp tục qua quá trình sấy khô và tách mầm sẽ thu được các hạt malt dùng cho sản

xuất bia. Sau khi qua quá trình ươm mầm, các enzyme có trong hạt sẽ được hoạt hoá, đồng

thời sản sinh ra một số enzyme mới. Bên cạnh đó, những cơ chất có phân tử lượng lớn như

tinh bột, protein… trong hạt malt sẽ bị thuỷ phân một phần, giúp cho quá trình nấu sau này

dễ dàng hơn.

Bảng 1-1: Thành phần hoá học của malt đại mạch

Thành phần % chất khô

Tinh bột 58 – 60

Đường sacharose 3 – 5

Đường khử 3 – 4

Các đường khác 2

Hemicellulose 6 – 8

Cellulose 5

Lipid 2 – 3

Protein 8 – 11

Acid amin và peptit 3 – 4

Các hợp chất khác 6 – 7

Tro 2,2

Một số chỉ tiêu chất lượng đối với malt đại mạch:

Màu sắc : màu vàng nhạt

Mùi : mùi đặc trưng

Độ sạch : hạt gãy < 0.5%

tạp chất < 1%

Cỡ hạt : > 85% hạt có kích thước > 2.5 mm

Độ xốp : 82%

Độ ẩm : 5%



Thời gian đường hóa : 10 – 15 phút

Hàm lượng chất chiết : 78%

Hoạt lực amylase : > 2500oWK

Chỉ số Kolbach : > 41%

Độ nhớt của dịch đường : 1,3 – 1,5 cP

pH của dịch đường : 5,5 – 6

1.3 Thế liệu

1.3.1 Mục đích

Giảm giá thành sản phẩm.

Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm.

Tạo ra các sản phẩm bia có các mức chất lượng khác nhau.

Theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng.

1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật của thế liệu

Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid. Vì vậy các loại ngũ cốc thường được chọn làm thế

liệu trong sản xuất bia.

Khi sử dụng thế liệu, chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc, mùi

vị của bia. Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu.

1.3.3 Chọn thế liệu

Thế liệu là gạo do có những ưu điểm sau:

Có sẵn ở thị trường trong nước với giá rẻ, chất lượng cao.

Với hàm lượng tinh bột khá cao, protein ở mức vừa phải còn chất béo và cellulose ở

mức thấp, khả năng hòa tan tốt có thể đến 90% chất khô.

Trong nguyên liệu thay thế không có các enzyme thủy phân hoặc có rất ít và không

hoàn chỉnh. Do đó khi sử dụng tỉ lệ nguyên liệu thay thế lớn thì phải bổ sung thêm

chế phẩm enzyme nhằm nâng cao hiệu suất thủy phân trong khi nấu.

1.3.4 Chỉ tiêu chất lượng gạo dùng sản xuất bia

Đồng nhất về kích thước.

Không có hạt mốc, mùi hôi.

Màu sắc đồng nhất.

Tạp chất 2%.

Độ ẩm: 12-14 %.



Độ trích ly: 75 – 85%.

Bảng 1-2: Thành phần hóa học của gạo


Tinh bột 75

Protein 6 – 8

Chất béo 1 – 1,5

Cellulose 0,5 – 0,8

Chất khoáng 1 – 1,2

1.4 Houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ hai sau malt trong sản xuất

bia, hiện chưa có nguyên liệu nào có thể thay thế được. Hoa houblon làm cho bia có vị

đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo và

ổn định thành phần sinh học của bia. Các hợp chất có giá trị trong hoa phải kể đến chất

đắng, polyphenol và tinh dầu thơm ngoài ra còn một số hợp phần khác.

Houblon là dạng cây leo (tên khoa học là Humulus Iupulus), cao 5-7 m, thường chỉ sử

dụng hoa cái chưa thụ phấn trong sản xuất bia.

Bảng 1-3: Thành phần hoá học của hoa houblon


Độ ẩm 10 – 11

- acid 2 – 12

- acid 2 – 10

Tinh dầu 0,5 – 2

Polyphenol 2 – 5

Protein 12 – 18

Lipide 2 – 4

Cellulose 40 – 50

Pectin 1 – 2

Tro 1 – 2

Trong các cấu tử trên thì có giá trị nhất đối với công nghệ sản xuất bia là chất đắng ( -

acid, -acid), tinh dầu thơm và thứ ba là polyphenol.

Chất đắng: Là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon. Làm cho bia có vị đắng

dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Khi hòa tan vào dịch đường

và tồn tại trong bia, chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao tạo ra sức



căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu. Với nồng độ thấp các chất đắng

cũng có khả năng ức chế rất mạnh các vi sinh vật, vì chúng có tính kháng khuẩn rất

cao và do đó làm tăng độ bền của bia thành phẩm.

- -acid: gồm humulone (35-70%), cohumulone (20-55%), adhumulone (10-

15%), prehumulone (1-10%) và posthumulone (1-5%).

- -acid: gồm lupulone (30-55%), colupulone (20-55%), adlupulone (5-10%),

prelupulone (1-3%), postlupulone (7% ).

- -acid có độ đắng thấp hơn -acid nhưng độ hoà tan lại tốt hơn. Do vậy, khi

trích ly quan tâm đến -acid nhiều hơn.

Tinh dầu: hơn 200 chất (terpen, ether, hợp chất chứa lưu huỳnh…) tạo cho bia có

một mùi thơm đặc trưng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu.

Polyphenol: dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protid cao phân tử ra khỏi dịch

đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia thành phẩm.

Các dạng sản phẩm hoa Houblon:

Hoa tươi: có độ ẩm cao(75 – 80%), khó bảo quản nên ít sử dụng.

Hoa khô: Hoa tươi được sấy khô ở nhiệt độ nhỏ hơn 550C, đến độ ẩm 8-10%.

Thường được bào quản ở nhiệt độ 0oC, trong kho kín để hạn chế mất mùi.

Bột hoa khô: Hoa khô được sấy về độ ẩm 4 – 6%, sau đó nghiền, rây (2- 8mm),

cuối cùng bao gói trong bao bì chân không hoặc sử dụng CO2 hay N2.

Hoa viên: dùng bột hoa khô tiến hành định hình tạo viên.

Cao hoa: dùng một số dung môi hữu cơ thích hợp (ethanol, chlorua methylene,

hexane, CO2 lỏng…) để trích ly chất đắng trong hoa ra. Sau đó dùng biện pháp

thích hợp tách dung môi ra thu được dung dịch đậm đặc chất đắng đem cô đặc, ta

được cao hoa. Hàm lượng chất đắng trong cao hoa nhiều hơn, sử dụng thuận tiện

hơn và hiệu quả hơn. Giá trị chất đắng trong 1 kg cao hoa bằng 5 – 6 kg hoa cánh

hay hoa viên. Nhưng hàm lượng tinh dầu thơm trong cao hoa kém, do đó trong quá

trình nấu thường sử dụng phối hợp cao hoa với hoa viên.

1.5 Nước

Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi khâu, từ các công

đoạn chính như nấu, lọc, pha loãng dịch đường… Trong thành phần bia thành phẩm, nước

cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%). Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có chất

lượng tốt, đáp ứng được các chỉ tiêu quan trọng.

Chỉ tiêu cảm quan: trong suốt, không màu, không mùi, không vị.



Chỉ tiêu hóa lý:

- pH trung tính (6,5 – 7).

- Độ cứng: càng thấp càng tốt, thường từ 2 – 4mg đương lượng/l.

- Độ kiềm < 50mg CaCO3/l.

- Chất khô < 1500mg/l, tối ưu là 500mg/l.

- Sulfate < 500mg/l.

- Clorue < 250- 300mg/l.

- Nitrate < 30mg/l.

- Fe2+ : 0,3 mg/l.

Chỉ tiêu vi sinh: 100cfu/ml.

Nếu như nước không đạt tiêu chuẩn, phải tiến hành xử lý trước khi đưa vào sản xuất.

1.6 Nấm men

Nấm men sử dụng trong lên men bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống

Saccharomyces có nhiệt độ sinh trưởng là 25 – 30oC nhưng có thể phát triển được ở 2 –

3oC. Kích thước trung bình 6 – 9m. Nấm men sinh sản dưới hình thức nẩy chồi và thuộc

loại hiếu khí không bắt buộc. Trong điều kiện có oxy chúng tiến hành quá trình tăng sinh

khối là chính. Trong điều kiện không có oxy chúng tham gia quá trình lên men để tạo

C2H5OH, các sản phẩm lên men khác như: rượu bậc cao, ester, aldehyde, acid hữu cơ… và

CO2.

Sử dụng nấm men chìm Saccharomyces cerevisiae có đặc điểm:

Lên men nhanh.

Quá trình lên men xảy ra trong lòng môi trường.

Nhiệt độ lên men 0 – 10oC.

Lên men được glucose, mannose, galactose, fructose, sacarose, maltose, melibiose.

Lên men ôn hòa nhưng triệt để. Có khả năng lên men 100% đường rafinose. Từ

giống thuần chủng, nấm men sẽ được cho qua hệ thống nhân giống rồi đưa vào sản

xuất. Nấm men được thu hồi có thể tái sử dụng đến đời thứ 7, thứ 8.

Các tế bào nấm men có khả năng kết chùm hoặc chuỗi và lắng nhanh xuống đáy,

giúp quá trình tự làm trong của bia nhanh hơn, tốt hơn.



1.7 Enzyme

Sử dụng enzyme -amylase (Termamyl 120). Termamyl 120 là exo - enzyme chịu

nhiệt được thu nhận từ Bacillus licheniformis do công ty Novo Nordisk cung cấp. Hoạt tính

của enzyme là 120 KNU/g, 1KNU là lượng enzyme cần để phá vỡ 5,26g tinh bột trong 1

giờ dưới những điều kiện chuẩn.

1.8 Các chất phụ gia

Trong qui trình sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thiếu được như đã nói

trên, người ta còn phải dùng đến một số nguyên liệu hoặc các hoá chất phụ, gọi chung là

phụ gia để dễ quản lý. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, mà hàm lượng các chất phụ

gia sử dụng khác nhau. Các phụ gia này chia làm hai nhóm chính:

Nhóm phụ gia gián tiếp: Nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hoá chất được sử

dụng trong quy trình công nghệ, song không được phép có trong thành phần của sản

phẩm.Ví dụ: các loại bột trơ lọc (kieselguhr, PVPP - Polyvinyl Pyrrolydone,…), các

hóa chất dùng để vệ sinh thiết bị, vệ sinh phân xưởng sản xuất như H2SO4, NaOH…

Nhóm phụ gia trực tiếp: gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất được phép có

mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ trong một giới hạn

hàm lượng cho phép. Ví dụ: nhóm hoá chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của

nước công nghệ (nước nấu bia) như HCl, Na2SO4, KOH, CaCl2,…; nhóm các hóa

chất đưa vào ngăn chặn quá trình oxy hoá những thành phần trong bia như acid

ascorbic; nhóm tạo màu cho bia: caramel.



CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ2.1 Quy trình công nghệ



Hình 2-1: Sơ đồ khối quy trình sản xuất bia chai từ 75% malt đại mạch và 25% gạo


Nấu dịch nha

Lọc dịch nha và rửa bã

Nấu dịch nha với hoa houblon

Tách bã houblon

Làm lạnh

Cung cấp oxy cho dịch nha

Cấy giống

Lên men chính

Lên men phụ

Lọc bia

Làm lạnh

Bão hòa CO2

Rót chai, đóng nắp

Thanh trùng

Nước

Nước

Houblon

CO2

Nhân giống

Bã malt

Bã houblon

CO2

Bã men

Cặn men

Cặn

Bia chai

Bao bì

Không khí vô trùng

Malt đại mạch Gạo

Tạp

chấtTách tạp chất

Nghiền

Tạp chất

Tách tạp chất

Nghiền

Xử lý thế liệu

Nước

Malt lót

Amylase

Tạp chất

Nấm men bia

Dán nhãn

Rửa


2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

2.2.1 Tách tạp chất của malt và gạo

Mục đích: chuẩn bị

- Malt và gạo có thể bị lẫn một số tạp chất như rơm rạ, bụi, kim loại… Tách tạp chất là

một quá trình làm sạch nguyên liệu trước khi đưa sản xuất.

Các biến đổi của nguyên liệu:

- Quá trình tách tạp chất không gây ra những biến đổi hóa học bên trong hạt nguyên

liệu.

Thiết bị

- Người ta sử dụng thiết bị làm sạch nguyên liệu với hệ thống rây và quạt. Rây sẽ tách

các tạp chất có kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ ra khỏi hạt. Còn quạt sẽ tách đi các

tạp chất nhẹ như bụi, rơm rạ… Ngoài ra, người ta còn dùng thiết bị tách từ để loại bỏ

sắt bị lẫn trong nguyên liệu.

2.2.2 Nghiền malt và gạo


- Malt và gạo được nghiền nhỏ, giảm kích thước, tăng diện tích tiếp xúc với nước giúp

quá trình thu nhận chất chiết trong quá trình nấu dịch nha đạt hiệu quả cao.

Các biến đổi của nguyên liệu

- Trong quá trình nghiền xảy ra các biến đổi vật lý như kích thước hạt nguyên liệu giảm,

nhiệt độ của khối hạt tăng do ma sát. Các nhà sản xuất thường tiến hành quá trình nấu

dịch nha ngay sau khi nghiền xong nguyên liệu để hạn chế sự giảm hoạt tính enyme

trong khối malt.

Thiết bị và thông số công nghệ

- Do hạt malt có cấu tạo không đồng nhất

Vỏ gồm: cellulose, lignin, các hợp chất polyphenol, các chất đắng, SiO2. Cellulose

và lignin không tan trong nước, không bị biến đổi dưới tác dụng của enzyme trong

malt. Các hợp chất còn lại thì có thể hòa tan vào nước đi vào thành phần dịch

đường sẽ làm cho bia có vị đắng chát, khó chịu (đặc biệt là polyphenol ). Đây là

những thành phần không mong muốn có trong bia nên không cần phải nghiền mịn

malt. Ngoài ra, vỏ trấu sau này được tận dụng tạo thành một lớp vật liệu lọc rất



hiệu quả, hỗ trợ tốt cho quá trình lọc. Vì vậy phần vỏ không nên nghiền mịn,

nghiền càng thô càng tốt.

Nội nhũ: gồm các tế bào tinh bột, liên kết nhau qua lớp kết dính protein và

hemicellulose. Ngoài ra, còn có đường, dextrin và một số hợp chất khác. Do trong

nội nhũ chứa các thành phần chất hòa tan cần thiết cho dịch đường nên cần nghiền

mịn.

- Như vậy trên cùng 1 hạt malt, 2 vùng khác nhau yêu cầu 2 mức độ nghiền khác nhau.

Không thể cùng lúc thỏa mãn cả 2 yêu cầu. Đồng thời, khi tiến hành nghiền mịn phần

nội nhũ thì quá trình trích ly các chất tan tốt, nhưng quá trình lọc bã lại lâu do trở lực

tăng. Do đó, phải tối ưu hóa quá trình nghiền.

- Riêng thế liệu gạo chỉ còn lại nội nhũ. Do vậy có thể nghiền càng mịn càng tốt.

- Qua những yêu cầu nêu trên ta chọn các thiết bị phù hợp.

Đối với malt: chọn phương pháp nghiền ướt. Trước khi nghiền, malt được cho qua

hệ thống phun hơi nước ấm có nhiệt độ 58C để làm ẩm malt, nước hòa trộn với

malt khô tạo thành một hỗn hợp có nhiệt độ 50C. Nghiền ướt có tác dụng làm

mềm vỏ malt, tránh cho vỏ bị nghiền nát nhiều. Vỏ malt không bị nghiền quá nhỏ

sẽ giúp cho quá trình lọc dễ dàng hơn, cũng như giúp giảm bớt ảnh hưởng của các

chất đắng và chất chát có trong vỏ malt. Ngoài ra, nhiệt độ nghiền không cao nên

không ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính enzyme, giúp tạo môi trường pH thích hợp

cho dịch đường. Người ta sử dụng thiết bị nghiền 6 trục, khoảng cách giữa hai trục

của cặp trục thứ nhất, thứ hai, thứ ba lần lượt là 1,2 – 1,4mm; 0,6 – 0,8mm và 0,3 –

0,5mm. Tỷ lệ các thành phần sau quá trình nghiền malt như sau: trấu 15 – 18%,

tấm lớn 12 – 15%, tấm nhỏ 30 – 35%, bột 25 – 35%.

Đối với gạo: sử dụng thiết bị nghiền búa. Tỷ lệ các thành phần sau quá trình nghiền

gạo là: tấm lớn 30 – 35%, tấm nhỏ 40 – 45% và bột 20 – 25%.

2.2.3 Xử lý thế liệu


- Quá trình xử lý thế liệu sẽ hỗ trợ cho quá trình đường hóa tinh bột xảy ra nhanh hơn và

dễ dàng trong quá trình nấu dịch nha kế tiếp. Xử lý thế liệu là thực hiện giai đoạn hồ

hóa và dịch hóa phần tinh bột có trong thế liệu. Các nhà sản xuất có thể sử dụng chế

phẩm enzyme - amylase từ vi sinh vật hoặc từ trong malt lót để giúp cho giai đoạn



hồ hóa và dịch hóa diễn ra nhanh hơn. Tỷ lệ malt lót sử dụng thường là 10 – 15% so

với khối lượng thế liệu.

Các biến đổi của nguyên liệu

- Vật lý và hóa lý: dưới tác dụng của nhiệt, hạt tinh bột sẽ hút nước, trương nở và làm

tăng độ nhớt của khối nguyên liệu. Khi nhiệt độ tăng đến 100oC thì cấu trúc hạt tinh

bột bị phá vỡ, giải phóng các sợi amylose và amylopectin ở dạng tự do, đồng thời độ

nhớt khối nguyên liệu sẽ giảm xuống.

- Hóa sinh: các phân tử tinh bột bị thủy phân sơ bộ nhờ hoạt động của - amylase làm

giảm khối lượng phân tử.

- Hóa học: đường và acid amin tự do có trong nguyên liệu có thể bị phân hủy.

Thiết bị và thông số công nghệ:

- Tỷ lệ thế liệu gạo và malt sử dụng là 1:3. Do lượng gạo sử dụng 25% là khá cao nên

enzyme có trong malt lót (chủ yếu là - amylase có topt= 70 – 75oC và pHopt=5,3 – 5,8)

không đủ phá vỡ triệt để tinh bột nên cần thiết bổ sung chế phẩm enzyme - amylase

(Termamyl 120L có topt= 90oC và pHopt=5,8 – 6,0), kết hợp dùng nước mềm và chỉnh

pH thích hợp cho enzyme hoạt động ổn định.

- Thiết bị có hình trụ đứng, đáy cầu, xung quanh đáy có lớp vỏ áo để gia nhiệt, bên trong

thiết bị có cánh khuấy.

Phương pháp thực hiện: Cho thế liệu gạo và nước vào thiết bị với tỉ lệ 1:4 (w/w) có bổ

sung malt lót và chế phẩm Termamyl 120L 0,1%, bổ sung thêm CaCl2. Hỗn hợp sẽ được

gia nhiệt nhanh lên đến 72oC và giữ ở nhiệt độ này trong vòng 20-30 phút. Đây là điều

kiện thuận lợi cho - amylase trong malt hoạt động. Lúc này đã xảy ra quá trình dịch hóa

một phần khối nguyên liệu, giúp giảm độ nhớt. Sau đó tiến hành gia nhiệt lên đến 90oC và

giữ ở nhiệt độ này trong vòng 20 phút, nhằm tiếp tục hồ hóa và dịch hóa khối nguyên liệu

với sự tham gia của chế phẩm enzyme Termamyl 120L (do - amylase trong malt đã bị

vô hoạt). Cuối cùng, gia nhiệt lên đến 100oC và đun sôi trong 20 phút để quá trình hồ hóa

và dịch hóa xảy ra hoàn toàn, giúp cho quá trình đường hóa sau này thuận lợi. Lưu ý:

trong suốt quá trình xử lý thế liệu, cánh khuấy luôn hoạt động.

2.2.4 Nấu dịch nha

Mục đích: khai thác.



- Quá trình nấu dịch nha nhằm mục đích trích ly các chất chiết từ nguyên liệu vào nước

và thủy phân những cơ chất có phân tử lượng cao (tinh bột, protein, -glucan…) thành

những chất có phân tử lượng thấp (đường, acid amin…) để nấm men bia sử dụng trong

quá trình lên men tiếp theo.


- Hóa lý: khi bắt đầu quá trình nấu, sự hòa tan và trích ly các chất có phân tử lượng thấp

trong malt vào nước (đường, acid amin, một số vitamin, khoáng…). Khi kết thúc quá

trình nấu, các enzyme sẽ bị đông tụ do tác dụng của nhiệt.

- Hóa sinh: xảy ra nhiều loại phản ứng, quan trọng nhất là phản ứng thuỷ phân.

Hệ protease xúc tác thủy phân protein tạo sản phẩm là các polypeptid và peptid

(endoenzyme), acid amin (exo-enzyme), topt= 45 – 50oC và pHopt= 5,5

-amylase xúc tác thủy phân tinh bột tạo sản phẩm là maltose; topt= 60 – 65oC và

pHopt=5,2 – 5,6.

-amylase xúc tác thủy phân tinh bột tạo sản phẩm chủ yếu là dextrin và các

oligosaccharide; topt= 70 – 75oC và pHopt=5,3 – 5,8.

Thủy phân hemicellulose: sản phẩm -glucan mạch ngắn.

Thủy phân một số hợp chất hữu cơ có chứa acid phosphoric: giải phóng acid

phosphoric.

- Hóa học: xảy ra phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin, phản ứng oxy hóa

polyphenol.


- Thiết bị nấu dịch nha có cấu tạo tương tự như thiết bị xử lý thế liệu đã trình bày ở trên.

Có nhiều phương pháp nấu dịch nha, ở đây chọn phương pháp đun sôi một lần (phần

thế liệu gạo sẽ được xử lý bằng cách đun sôi trong một thiết bị riêng).

- Sau khi nồi nấu thế liệu hoạt động khoảng 60 phút, thì bắt đầu cho malt và nước vào

thiết bị nấu với tỷ lệ 1:4 (w/w). Bổ sung thêm CaCl2 vào nồi nấu nhằm giúp ổn định

hoạt tính của enzyme -amylase. Gia nhiệt hỗn hơp lên đến 50oC và dừng ở nhiệt độ

này trong thời gian 30 phút, thực hiện quá trình đạm hóa. Enzyme protease sẽ phân cắt

protein thành những chất có phân tử lượng thấp hơn như pepton, polypeptid và acid

amin. Pepton, polypeptid góp phần làm cho bia có vị đậm đà, tham gia vào quá trình



tạo và giữ bọt cho bia. Acid amin, dipeptid là nguồn dinh dưỡng nitơ rất quan trọng

cho nấm men sinh trưởng và phát triển.

- Sau đó, tiến hành phối trộn phần thế liệu gạo đã được hồ hóa và đun sôi ở 100oC vào

thiết bị nấu. Thời gian bơm dịch gạo vào thiết bị nấu khoảng 10 phút. Trong lúc phối

trộn sẽ bổ sung thêm nước để hiệu chỉnh nhiệt độ hỗn hợp trong nồi ở 65oC. Tại đây

giữ ở nhiệt độ này trong 20 – 30 phút. Ở nhiệt độ này, hai enzyme - amylase và -

amylase sẽ cùng tiến hành phân cắt tinh bột thành maltose và dextrin. Tiếp theo, gia

nhiệt hỗn hơp lên 72oC và giữ ở 72oC cho đến khi kết thúc quá trình đường hóa (kiểm

tra bằng phương pháp thử với dung dịch I2 0,02N). Sau cùng gia nhiệt hỗn hợp lên

78oC rồi bơm qua nồi lọc. Lưu ý: trong suốt quá trình nấu, cánh khuấy luôn hoạt động

và giữ pH = 5,2 – 5,6.

-

Hình 2-2: Giản đồ nấu dịch nha

2.2.5 Lọc dịch nha

Mục đích: khai thác

- Tách dịch đường ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi lớn nhất, đồng thời hạn chế tối đa sự

oxy hoá dịch đường. Sau đó, tiến hành rửa bã để tận thu phần chất hoà tan còn sót lại

trong bã.

Biến đổi của nguyên liệu:

- Đây là quá trình phân riêng pha lỏng (dịch nha) và pha rắn (bã malt chứa các hợp chất

không tan).




- Quá trình lọc được thực hiện bằng nồi lọc đáy bằng với lớp vật liệu lọc là lớp bã. Nồi

lọc được chế tạo từ thép không gỉ có 2 đáy: đáy dưới bằng, đáy trên là lưới gồm nhiều

mảnh nhỏ ghép lại tạo thành các rảnh có kích thước nhỏ, bã malt nằm trên lưới tạo

thành lớp vật liệu lọc. Bên trong thiết bị có bộ phần đánh tơi bã lọc, có cánh khuấy.

- Trước khi tiến hành lọc, nồi lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước. Dịch đường từ nồi

đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang nồi lọc, đồng thời bật cánh

khuấy và hệ thống đánh tơi bã hoạt động để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả. Sau khi

hết dịch đường hệ thống cánh đảo bã được nâng lên cao. Dịch đường được để yên 20

phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc. Sau đó mở van thu dịch đường, ban đầu dịch

đường còn đục nên ta cho hồi lưu trở lại nồi lọc. Khi dịch đường bắt đầu trong thì khoá

van hồi lưu, thu dịch đường. Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do

màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó cần ngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã

tạo lại lớp màng lọc. Dùng áp kế để kiểm tra tốc độ lọc. Thời gian ép dịch lọc khoảng

90 phút. Sau đó tiến hành rửa bã.

- Tiến hành rửa bã gián đoạn, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C, pH=6,5. Sau khi thu hết

dịch đường, khoá van xả dịch, cho lượng nước rửa bã vào, cho cánh khuấy quay với

vận tốc 4 – 5 vòng/phút để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lưu trong bã vào

dịch. Sau đó tắt cánh khuấy để yên 10 phút thì tháo dịch, dịch này cũng được bơm

sang nồi nấu hoa houblon với dịch lọc trước đó. Tiếp tục cho đến khi hàm lượng

đường trong bã còn 0,5 – 1˚Bx, thường là rửa 2 -3 lần. Thời gian rửa bã khoảng 60 –

120 phút. Lượng nước rửa bã được sử dụng sao cho thu được lượng thể tích dịch cần.

- Chú ý: chiều cao màng lọc thường là 30 – 60 cm. Tốc độ lọc 0,5 – 4,5 m/s, nước nha

đầu có 16 – 20oPt, 40 – 50% thể tích. Thời gian cho quá trình lọc và rửa bã: thời gian

chuẩn bị 50 – 60 phút, thời gian lọc 60 – 110 phút, thời gian rửa bã 60 – 120 phút, thời

gian tháo bã và vệ sinh 30 – 40 phút.

2.2.6 Đun sôi dịch hoa với hoa h oublon

Mục đích: khai thác và chuẩn bị cho quá trình lên men.

- Trích ly các chất đắng, tinh dầu, polyphenol từ houblon vào dịch nha, đồng phân hóa

một số chất đắng để tăng độ hòa tan của chất đắng.

- Góp phần điều chỉnh độ chất khô dịch nha.



- Vô hoạt enzyme, đông tụ các protein kém bền nhiệt.

- Được xem như quá trình thanh trùng: tiêu diệt vi sinh vật.

- Đun sôi ở 100oC trong thời gian dài sẽ xảy ra phản ứng Maillard, hình thành một số

hợp chất có lợi làm tăng cường độ màu của bia.

- Tách một số hợp chất dễ bay hơi ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.


- Vật lý: có sự thay đổi về tỉ trọng của dịch nha.

- Hóa học: xảy ra phản ứng Maillard (có lợi do tăng độ màu, ổn định độ bền bọt cho

bia), phản ứng đồng phân hóa chuyển các -acid thành iso -acid giúp tăng độ hòa

tan, đường và acid amin bị phân hủy, pH giảm 0,1 – 0,2 đơn vị.

- Hóa lý: Các chất chiết được trích ly từ hoa houblon vào dịch nha, xảy ra quá trình

đông tụ protein, sự tạo phức giữa protein trong malt đại mạch và polyphenol trong hoa

houblon sẽ hình thành kết tủa, có sự bay hơi của nước và một số cấu tử dễ bay hơi

trong dịch nha.

- Sinh học: hệ vi sinh vật trong dịch nha sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt.


- Thiết bị có dạng hình trụ đứng. Bên trong thiết bị có bộ phận gia nhiệt dạng ống để dẫn

hơi vào.

- Lượng houblon sử dụng được tính theo lượng alpha acid (7 – 20g alpha acid/hL). Sử

dụng phương pháp bổ sung hoa houblon hai lần: lần 1 khi dịch nha bắt đầu sôi, lần 2 là

15 phút trước khi kết thúc. Với phương pháp này sẽ có ưu điểm là tổn thất tinh dầu ít

hơn.

- Thiết bị nấu hoa được vệ sinh sạch sẽ trước mỗi mẻ nấu. Ngay từ khi dịch lọc đưa sang

nồi hoa thì mở van cấp hơi nhưng ở mức vừa phải để duy trì nhiệt độ dịch lọc khoảng

78oC. Sau đó nâng dần nhiệt độ sao cho tới khi toàn bộ dịch lọc và nước rửa bã được

bơm sang nồi hoa thì dịch đường trong nồi cũng vừa sôi. Khi dịch nha vừa bắt đầu sôi

được khoảng 15 phút thì cho toàn bộ cao hoa và một nửa hoa khô vào nồi. Trước khi

kết thúc đun hoa 15 phút thì bổ sung phần hoa khô còn lại vào nồi nấu. Tỷ lệ cao

hoa/hoa khô = 1/3. Tổng thời gian đun dịch nha với hoa houblon không quá 2 giờ.



2.2.7 Tách bã houblon

Mục đích: hoàn thiện

- Các biến đổi của nguyên liệu: đây là quá trình phân riêng để tách bỏ những cấu tử

không tan ra khỏi dịch nha.

Thiết bị:

- Sử dụng thiết bị lắng xoáy tâm có dạng hình trụ đứng, đáy côn.

- Dịch đường ra khỏi nồi hoa được bơm vào thùng lắng xoáy theo phương tiếp tuyến với

tiết diện hình tròn của thiết bị với vận tốc 12 – 14m/s. Dưới tác dụng của lực ly tâm và

trọng lực các cấu tử rắn sẽ chuyển động theo quỹ đạo đường xoắn ốc và lắng xuống

phần đáy hình trụ. Phần dịch lỏng đã tách cặn nằm phía trên sẽ được tháo ra khỏi

thùng, có nhiệt độ khoảng 95˚C được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh. Cặn tập trung

ở đáy thùng khi bơm hết dịch được xối nước xả bã ra ngoài. Thời gian lắng xoáy

khoảng 20 phút.

- Dịch nha thu được có các chỉ tiêu:

pH = 5,2 – 5,4.

Nồng độ chất khô: 10 – 13oPt.

Hàm lượng monosaccharide: glucose 7 – 15g/l, fructose 0,5 – 2g/l.

Disaccharide: sucrose 2 – 6g/l, maltose 45 – 65g/l (maltose là đường khử chủ lực).

Trisaccharide gồm có maltosetriose, raffinose…

Dextrin: DP > 10 chiếm 12,5mg/l, DP 4 – 9 chiếm 9,8 mg/.

β glucan và gum: 200 – 800 mg/l.

Nitơ tổng: 500 – 1100mg/l.

Nitơ amin tự do: 100 – 250mg/l xác định theo phương pháp ninhydrine.

Phân đoạn nitơ theo Lundin: A (20 – 25%), B (15 – 20%), C (55 – 60%).

Các chất khác: acid nucleic, vitamin, khoáng, polyphenol…

2.2.8 Làm lạnh dịch nha

Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men bia.


- Vật lý: dịch nha được làm lạnh từ 95oC về nhiệt độ lên men.



- Hóa lý: một số phân tử protein bị đông tụ trong quá trình làm lạnh và hình thành nên

cặn mịn.

Thiết bị:

- Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng.

- Yêu cầu của quá trình phải thực hiện nhanh và kín để hạn chế quá trình nhiễm vi sinh

vật và hoạt hóa bào tử.

- Thông thường người ta dùng nước lạnh để hạ nhiệt độ dịch nha từ 95oC về 40oC, sau

đó dùng tác nhân lạnh để hạ tiếp về nhiệt độ lên men của chủng nấm men bia sử dụng.

Nhiệt độ hoạt động của nấm men chìm trong quá trình lên men chính thường dao động

trong khoảng 14 – 18oC.

2.2.9 Cung cấp oxy cho dịch nha và cấy giống nấm men

Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men bia.

Các biến đổi của nguyên liệu: khi sục không khí vô trùng vào dịch nha, oxy sẽ hòa tan vào

dịch nha.


- Thiết bị cung cấp oxy cho dịch nha có dạng ống hình trụ được đục lỗ trên thân được

đặt trong thiết bị lên men chính. Người ta sẽ nén không khí vô trùng vào ống trong.

Nồng độ oxy trong dịch nha đạt 6 – 12 mg/l

- Để cấy giống nấm men, người ta sẽ bơm canh trường nấm men vào đường ống dẫn

dịch nha từ thiết bị nạp oxy đến thiết bị lên men.

2.2.10 Lên men chính

Mục đích: chế biến.

Quá trình lên men chính gồm 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 (2 ngày đầu tiên): nấm men sẽ nảy chồi, phát triển mạnh dần, sinh khối đạt

cực đại ở cuối ngày thứ hai. Đồng thời là sự giảm dần nồng độ chất hoà tan trong dịch

đường, nhiệt độ tăng dần, xuất hiện nhiều bóng khí to thô bám xung quanh thùng và ở

cuối ngày thứ hai có thể tạo một lớp bọt khí mỏng gồm nhiều bóng khí CO2 ở bề mặt

môi trường lên men.

- Giai đoạn 2 (2 ngày tiếp theo): quá trình lên men bắt đầu chuyển từ quá trình lên men

hiếu khí (tăng sinh khối nấm men) sang kiểu lên men kị khí (tạo C2H5OH và CO2), bọt



bia xuất hiện nhiều và nhanh hơn, bóng khí khô và mịn hơn. Đồng thời là sự giảm

mạnh nồng độ chất hòa tan trong dịch đang lên men và nhiệt độ tăng nhanh hơn.

- Giai đoạn 3 (2 – 3 ngày tiếp theo): trong giai đoạn này sự lên men xảy ra mãnh liệt

nhất thể hiện rõ qua sự giảm nhanh nồng độ chất hoà tan cùng sự tăng rất nhanh nhiệt

độ lên men. Chính trong giai đoạn này môi trường lên men đang tích luỹ nhiều diacetyl

nhất đồng thời khí CO2 thoát ra cũng nhiều nhất. Lúc này cần theo dõi chặt chẽ biến

động của nhiệt độ, ngăn chặn không cho nhiệt độ vượt quá nhiệt độ lớn nhất của

phương pháp lên men đang áp dụng.

- Giai đoạn 4 (1 – 2 ngày cuối cùng): giai đoạn này cường độ lên men yếu dần, nồng độ

chất hoà tan giảm chậm nhiệt độ ổn định và theo chiều hướng giảm dần, một bộ phận

nấm men sẽ bắt đầu lắng cùng với những thành phần keo tụ của protein, tannin, nhựa

đắng houblon.


- Sinh học: sự phát triển sinh khối và tăng về khối lượng nấm men.

- Hóa sinh:

Sự trao đổi chất của nấm men.

Trao đổi glucid.

Trao đổi các hợp chất nitơ.

Trao đổi lipid.

- Hóa lý:

Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: pH giảm dần trong thời kỳ lên men chính.

Sự thay đổi thế oxy hóa khử: Do sự tương tác của oxy với các cấu tử trong dịch lên

men, sự tạo thành các chất có tính khử trong thời gian lên men.

Sự kết mảng của tế bào nấm men.

Sự tạo bọt: Do lượng CO2 tạo ra nhiều sau lên men.

- Vật lý: sự tỏa nhiệt do trao đổi chất của nấm men.


- Thiết bị lên men được đặt ngoài trời (tank out door). Nhiệt độ lên men được giữ ổn

định ở 8 – 15oC, áp lực trong thùng lên men được giữ ở 1,2 – 1,5 kg/cm2. Quá trình lên



men chính kết thúc khi hàm lượng đường lên men còn khoảng 1%. Trong quá trình lên

men chính có tiến hành thu hồi CO2.

- Khi quá trình lên men chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng, áo lạnh ở phần côn

của thùng lên men sẽ làm việc, nhiệt độ ở vùng này giảm cùng với áp suất trong thùng

được giữ ở 1,2 – 1,5kg/cm2 sẽ thúc đẩy quá trình kết lắng của nấm men nhanh và chặt

hơn. Mở van ở đáy côn, sinh khối nấm men sẽ được bơm đến khu vực xử lý và bảo

quản ở 0 – 1oC để tái sử dụng. Nấm men có thể tái sử dụng đến đời thứ 7. Sau khi thu

hồi nấm men thì sẽ chuyển sang quá trình lên men phụ.

2.2.11 Lên men phụ

Mục đích: hoàn thiện.

- Lên men lượng đường còn lại, bão hòa CO2 cho bia tươi, ổn định hương vị, độ trong

sản phẩm.

Các biến đổi xảy ra:

- Ở giai đoạn lên men phụ các quá trình xảy ra hoàn toàn giống giai đoạn lên men chính

nhưng với tốc độ chậm hơn do hầu hết nấm men đã kết lắng và nhiệt độ thấp khoảng 0

– 2oC. Lên men phụ là tiếp tục quá trình lên men chính, nhằm chuyển hóa hết phần

đường có khả năng lên men còn sót lại trong bia non.

- Ở giai đoạn này xảy ra các quá trình nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quan

của sản phẩm như hàm lượng diacetyl giảm, các acid hữu cơ tác dụng với rượu tạo

thành este... Nhiệt độ và thời gian lên men phụ là 2 yếu tố quan trọng nhất ở giai đoạn

này. Nhiệt độ thấp và thời gian dài là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận

được bia có độ bền keo và chất lượng cao.

- Hóa học:

Trong quá trình lên men phụ xảy ra quá trình oxy hóa khử một số thành phần của

bia như: aldehyde, acid, các loại rượu, các chất màu, diacetyl… đồng thời giữa

chúng có sự tương hỗ về mặt hoá học, góp phần tạo nên thành phần và hương vị

của bia.

Trong quá trình này một số tế bào nấm men bị chết và tự phân bởi các enzyme

protease có sẵn trong bản thân các tế bào nấm men. Sản phẩm tự phân là các

peptid, acid amin, và một vài thành phần của acid nucleid. Các enzyme chủ yếu là



nhóm enzyme peptidase và protease. Chính các sản phẩm tự phân này có ảnh

hưởng nhiều đến chất lượng của bia.

Quá trình thủy phân protein (protelolysis)

- Hóa lý:

Sự kết tủa protein.

Sự lắng trong bia.

Bão hòa CO2 cho bia.

Phương pháp thực hiện: Quá trình lên men phụ thực hiện từ 18 – 20 ngày, nhiệt độ lên

men: 0 – 2oC.

2.2.12 Lọc bia

Mục đích: hoàn thiện: tách các chất keo hoà tan do tính chất bất ổn định chúng sẽ gây hiện

tượng đục bia. Cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm.

Các biến đổi của nguyên liệu: đây là quá trình phân riêng các cấu tử rắn được loại bỏ ra

khỏi bia.


- Sử dụng thiết bị lọc dạng cột.

- Sử dụng chất trợ lọc diatomite để tách các cấu tử mịn hoặc polyphenol.

- Lọc bia trong điều kiện kín để hạn chế sự thâm nhập của vi sinh vật và oxy không khí

vào bia.

Cách tiến hành: trong thùng phối trộn, bia và diatomite được khuấy trộn thành huyền phù.

Sau đó huyền phù được bơm qua máy lọc nhiều lần để tạo thành màng lọc trên lưới lọc.

Sau khi tạo được màng lọc thì bắt đầu điều chỉnh các van sao cho đạt được yêu cầu sau:

một phần bia đục được đổ vào thùng phối trộn và huyền phù từ thùng phối trộn bị cuốn

theo bia đục ở đường ống chính và được lọc trong. Trong quá trình lọc phải bổ sung thêm

diatomite với lượng 50 – 100 g/hl.

2.2.13 Làm lạnh bia

Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình bão hòa CO2

Các biến đổi của nguyên liệu: giảm nhiệt độ bia sau khi lọc từ 5oC về 0 – 1oC

Thiết bị: sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng



2.2.14 Bão hòa CO 2

Mục đích:

- Bảo quản: bão hòa CO2 ức chế hoạt động vi sinh vật

- Hoàn thiện: Chuẩn hóa hàm lượng CO2 cho sản phẩm bia chai (hàm lượng 5%)

Phương pháp thực hiện:

- Sau khi lên men chính, bia được bơm sang máy làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 0

– 1oC, đi qua thiết bị cacbonic hóa rồi đổ vào tank lên men phụ và tàng trữ.

- Trong giai đoạn lên men phụ và tàng trữ, bia được cacbonic hóa bằng bugi.

2.2.15 Rót bia và đóng nắp

Mục đích: hoàn thiện: Giúp quá trình vận hành dễ dàng, thuận tiện hơn.

Nguyên tắc chiết rót: Khác với sản phẩm dạng nước, trong thành phần bia có nhiều hợp

chất hữu cơ và vô cơ hòa tan khác nhau, nhiều hợp chất keo, và khí CO2 tồn tại dưới dạng

liên kết không chặt chẽ. Các mối liên kết này phải được giữ ổn định tránh gây trào bia và

tổn thất CO2. Bia không bao giờ được rót ở áp suất bão hòa CO2 mà chiết rót theo nguyên

tắc đẳng áp (phải đạt được trạng thái cân bằng áp suất giữa bồn chiết bia và bao bì chiết

rót), để bia có thể chảy vào bao bì một lượng đúng bằng trọng lượng riêng của nó.

Cách tiến hành:

- Vỏ chai được bốc ra khỏi két theo băng chuyền đến máy xúc rửa chai. Sau đó được

kiểm tra lại bằng máy soi chai. Các chai bẩn không làm sạch được hay bị khuyết tật

đều được loại bỏ đi. Các chai đạt tiêu chuẩn theo băng chuyền đến máy chiết bia và

đóng nắp chai. Tại đây, băng tải sẽ vận chuyển chai vào vị trí khớp với các vòi chiết,

chai được con đội nâng lên bịt kín chai vào van chiết bằng vòng ép cao su. Lúc này

chai được hút chân không và đưa CO2 vào sao cho áp lực CO2 trong chai và bồn chiết

bằng nhau. Bia sẽ được chiết vào chai theo nguyên tắc đẳng áp. Sau khi đóng nắp chai

sẽ đi qua máy kiểm tra mực bia trong chai.

- Vì chai bia được sử dụng lại nhiều lần nên quá trình làm sạch chai trước khi rót bia là

hết sức quan trọng. Quá trình làm sạch chai được tiến hành như sau: Tráng chai bằng

nước ấm Phun dung dịch kiềm loãng Ngâm rửa bằng dung dịch kiềm nóng (1 – 2

% NaOH, 60 – 65 0C) Rửa nước lần 1 Rửa nước lần 2 Rửa bằng nước sạch

Kiểm tra.



2.2.16 Thanh trùng

Mục đích: kéo dài thời gian bảo quản và ổn định chất lượng của sản phẩm.

Các biến đổi của nguyên liệu: các vi sinh vật và enzyme trong bia sẽ bị vô hoạt.

Phương pháp thực hiện: thanh trùng trong bao bì bằng thiết bị thanh trùng liên tục tunel.

Chai bia được băng tải đưa vào thiết bị thanh trùng qua 5 vùng: vùng gia nhiệt (45 oC),

vùng thanh trùng (63oC), vùng làm nguội (45oC), vùng làm mát (35oC), vùng làm lạnh

(25oC). Thời gian lưu của sản phẩm trong vùng thanh trùng là 20 – 30 phút. Nước được

phun cho vùng nào thì được thu gom ngay vào bể chứa tương ứng phía dưới. Cả bể được

gia nhiệt thường xuyên.

2.2.17 Dán nhãn

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Thiết bị: sử dụng thiết bị dán nhãn hoạt động tự động theo phương pháp liên tục

2.3 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm

Chỉ tiêu cảm quan:

- Màu sắc: vàng rơm, sáng.

- Độ trong: trong suốt, không có cặn lơ lửng.

- Bọt: màu trắng, tương đối mịn, chiều cao bọt: 4 – 5 cm, độ bền bọt 4 – 5 phút.

- Mùi: mùi thơm đặc trưng.

- Vị: hài hoà, không quá đắng.

Chỉ tiêu hóa lý:

- Hàm lượng ethanol: 4,5 – 5%.

- Hàm lượng CO2: 5 – 6 g/l.

Chỉ tiêu vi sinh:

- Vi khuẩn hiếu khí: < 10 cfu/ml.

- Không có Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococci faecal, Pseudomonas

aeruginosa, Clostridium perfringens và nấm men.



CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

3.1 Thông số của nguyên liệu ban đầu

Nguyên liệuĐộ ẩm (% khối lượng)

Độ trích ly ( % chất

khô)

Khối lượng riêng (kg/m3)

Malt 5 75 530

Gạo 12 85 700

3.2 Tính cho phân xưởng nấu

3.2.1 Đối với malt

Thông số Giá trị Đơn vị tínhLượng malt ban đầu 75 kgTổn thất trong quá trình làm sạch 0,5 %

Lượng malt còn lại, Gmalt = 75*(1-0,005) 74,63 kg

Độ ẩm của malt 5 %Lượng chất khô có trong malt, Gckm = Gmalt*(1-0,05) 70,89 kgĐộ trích ly của malt 75 %Lượng chất chiết thu được, Gccm = Gckm*0,75 53,17 kg

3.2.2 Đối với gạo

Lượng gạo ban đầu 25 kgTổn thất trong quá trình làm sạch 0,5 %

Lượng gạo còn lại, Ggạo = 25*(1-0,005) 24,88 kg

Độ ẩm của gạo 12 %Lượng chất khô có trong gạo Gckg = Ggạo*(1-0,12) 21,89 kgĐộ trích ly của gạo 85 %Lượng chất chiết thu được, Gccg = Gckg*0,85 18,61 kg

3.2.3 Tổng cộng

Tổng lượng chất chiết thu được, Gccbd=Gccm + Gccg 71,78 kg

Tổn thất chất chiết trong phân xưởng nấu 2,5 %

Lượng chất chiết thu được, Gcc = Gccbd*(1-0,025) 69,98 kgNồng độ chất khô trước khi lên men: 12 %Lượng dịch nha thu được, Gdn = Gcc/0,12 583,19 kgKhối lượng riêng của dịch nha (d) 1,05 kg/lThể tích dịch nha, Vdn = Gdn/d 556,26 lítHệ số giãn nở thể tích 1,04 Thể tích dịch nha nóng, Vdnn = Vdn*1,04 578,51 lítTổn thất dịch nha phân xưởng nấu 5 %



Thể tích dịch nha thu được ở phân xưởng nấu,Vdn1 = Vdnn*(1-0,05)

549,59 lít

3.3 Tính cho phân xưởng lên men

3.3.1 Thông số ban đầu

Thông số Giá trị Đơn vị tínhTổn thất do quá trình lên men 3,2 %Thể tích bia sau khi lên men, Vbslm = Vdn1 (1-0,032) 532,00 lítTổn thất trong quá trình lọc 1,6 %Thể tích bia sau lọc, Vbsl = Vbslm (1-0,016) 523,49 lítTổn thất trong quá trình chiết rót, thanh trùng 2,2 %

Thể tích bia sau khi rót, thanh trùngVbsr = Vbsl (1-0,022)

511,97 lít

3.3.2 Tính cân bằng vật chất cho 100 lít bia

3.3.2.1 Khối lượng nguyên liệu cần

Malt, mm100 (kg) 14,65Gạo, mg100 (kg) 4,88Tổng cộng (kg) 19,53

3.3.2.2 Lượng houblon cần dùng

Bia có độ đắng là 32BU, nghĩa là có 32mg chất đắng / lít biaHiệu suất chiết chất đằng trong hoa là 30%Tổn thất trong quá trình nấu là 5%Từ đó ta có:

Thông số Giá trị Đơn vị tínhLượng chất đắng cần cho 100 lít bia 3,20 g chất đắng/hlLượng chất đắng sử dụng, mcd 10,67 g chất đắng/hlLượng hoa khô (chứa 7% chất đắng) cần (75%)mhk = mcd*0,75/0,07

114,29 g/hl

Lượng cao hoa (chứa 60% chất đắng) cần (25%)mch = mcd*0,25/0,6

4,44 g/hl

Lượng acid H2SO4 sử dụng 0,80 g/hlCaCl2 1,20 g/hl

3.4 Tính cho một năm

Thông số Giá trị Đơn vị tínhSố ngày làm việc 300 ngàySố lít bia trong 1 ngày 100 000 lítSố mẻ trong ngày, k 5 mẻThể tích 1 mẻ sản xuất 20 000 lít



Số mẻ nấu trong 1 năm 1 500 mẻ

3.4.1 Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 mẻ

Malt, mm = mm100*20000/100 2 929,84 kg

Gao, mg = mg100*20000/100 976,61 kgTổng lượng malt và gạo 3 906,46 kg

Hoa khô, mhk (Xem như hoa khô có lượng chất khô hòa tan 30%, có độ ẩm 8%; cao hoa tan hoan toàn)mhk1m = mhk*20000/100

22,86 kg

Cao hoa, mch1m = mch*20000/100 0,89 kgLượng houblon cần, mh1m = mhk1m + mch1m 23,75 kgH2SO4 160 gCaCl2 240 g

3.4.2 Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 ngày

Malt 14 649,22 kgGao 4 883,07 kgTổng lượng malt và gạo 19 532,29 kgHoa khô 114,29 kgCao hoa 4,44 kgH2SO4 0,80 kgCaCl2 1,20 kg

3.4.3 Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 năm

Malt 4 394,77 tấnGao 1 464,92 tấnTổng lượng malt và gạo 5 859,69 tấnHoa khô 34,29 tấnCao hoa 1,33 tấnH2SO4 0,24 tấnCaCl2 0,36 tấn

3.4.4 Thể tích nguyên liệu chiếm chỗ trong 1 mẻ

3.4.4.1 Malt

Khối lượng malt ban đầu, mm 2 929,84 kgLượng nước trong malt, Gn1 = mm*0,05 146,49 kgLượng chất khô trong malt, Gckm = mm - Gn1 2 783,35 kgLượng chất tan trong malt, Gctm = Gckm*0,75 2 087,51 kgLượng chất không tan trong malt, Gktm = Gckm*0,25 695,84 kgDung trọng malt khô 530 kg/m3

Thể tích malt chiếm chỗ, Vm = mm/530 5,53 m3



3.4.4.2 Gạo

Khối lượng gạo ban đầu, mg 976,61 kgLượng nước trong gạo, Gn2 = mg*0,12 117,19 kgLượng chất khô trong gạo, Gckg = mg - Gn2 859,42 kgLượng chất tan trong gạo, Gctg = Gckg*0,85 730,51 kgLượng chất không tan trong gạo, Gktg = Gckg*0,15 128,91 kgDung trọng gạo khô 700 kg/m3

Thể tích gạo chiếm chỗ, Vg = mg/700 1,40 m3

3.4.5 Lượng dịch đường đun sôi trong 1 mẻ

Khối lượng nguyên liệu sử dụng, m = mm + mg 3 906,46 kg

Lượng dịch đường đun sôi trong 1 mẻ, Vs = Vdn*m/100/1000 22,60 m3

Thể tích dịch đường lên men trong mỗi mẻ, Vlm = Vs (1-0,05) 21,47 m3

Thể tích dịch đường lên men trong mỗi ngày, Vlm * k 107,35 m3

Thể tích dịch đường lên men trong một năm, Vlm * k * 300 32 204,16 m3

3.4.6 Lượng bia thu được sau quá trình lọc

Lượng bia 1 mẻ, Vbtt = (Vbsl*m)/100/1000 20,45 m3

Lượng bia trong 1 ngày, Vbtt*k 102,25 m3

Lượng bia 1 năm, Vbtt*k*300 30 674,85 m3

3.4.7 Lượng bia thành phẩm

Thể tích bia thành phẩm 1 mẻ, Vtp = Vbtp*m/100/1000 20 m3

Thể tích bia thành phẩm 1 ngày, Vtp * k 100 m3

Thể tích bia thành phẩm 1 năm, Vtp * k * 300 30 000 m3

3.4.8 Lượng nước sử dụng

X= (% chất tan trong gạo)/(% chất tan trong malt) 1.13 Lượng nước sử dụng cho nấu 1 kg nguyên liệu, V = Vddn*((100 - S)/100)/100 5.09 litLượng nước sử dụng cho nấu malt trong 1 mẻ, V1 = (V*mm - Gn1 )/1000 14.77 m3Lượng nước sử dụng cho nấu gạo trong 1 mẻ, V2 = V*mg*X - Gn2 5.52 m3Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu 5.00 %Lượng nước dùng trong 1 mẻ nấu, V1m = (V1+V2)*105/100 21.30 m3Lượng nước cần cho nồi nấu dùng trong 1 ngày 106.51 m3Lượng nước cần cho nồi nấu dùng trong 1 năm 31951.57 m3

3.4.9 Các phụ phẩm

3.4.9.1 Bã malt

Bã malt, chọn độ ẩm bã, wbm 0,85

Lượng bã thu được từ 1 mẻ, Gb1m = (Gktm + Gktg)/(1-0,85)/1000 5,50 tấn

Lượng bã thu được từ 1 ngày 27,49 tấn



Lượng bã thu được từ 1 năm 8 247,51 tấn

3.4.9.2 Bã houblon

Bã houblon, chọn độ ẩm bã, wbh 0,85 Lượng houblon không hòa tan, mkth = mhk*0,92*0,7 14,72 kgLượng bã thu được từ 1 mẻ, mkth = mh1m/(1-0,85) 98,13 kgLượng bã thu được từ 1 ngày 490,67 kgLượng bã thu được từ 1 năm 147,20 tấn

3.4.9.3 CO2

Lượng CO2 thu được từ 10 lít bia 5 gLượng CO2 thu được trong 1 mẻ 10 kgLượng CO2 thu được trong 1 ngày 50 kgLượng CO2 thu được trong 1 năm 15 000 kg

3.4.9.4 Bã men

Lượng bã men thu được từ 100 lít bia 0,5 kgLượng bã men thu được trong 1 mẻ 150 kgLượng bã men thu được trong 1 ngày 750 kgLượng bã men thu được trong 1 năm 225 000 kg

3.4.10 Số chai

Dung tích chai, v 0,5 lítSố chai sử dụng cho 1 mẻ, n = Vtp/v 40 000 chaiTổn thất do bảo quản trong kho 0,2 %Số chai bị tổn thất trong quá trình bảo quản, n1 = n*0,002 80 chaiTổn thất chai trong quá trình rửa 1 %Số chai bị tổn thất trong quá trình rửa, n2 = n*0,01 400 chaiTổn thất chai trong quá trình rót, đóng nắp, thanh trùng 1 %Số chai bị tổn thất trong quá trình rót, đóng nắp, n3 = n*0,01 400 chaiTổn thất chai trong quá trình xếp vào két 0,1 %Số chai bị tổn thất trong quá trình xếp vào két, n4 = n*0,011 40 chaiSố chai thực tế cần dùng trong 1 mẻ, nt = n+n1+n2+n3+n4 40 920 chaiSố chai nhận về trong 1 ngày 204 600 chaiSố chai nhận về trong 1 năm 61 380 000 chai

3.4.11 Số két, pallet

Số chai trong 1 két, nc 20 chaiSố két trong 1 pallet, nk 48 kétSố két dùng trong 1 mẻ, Nkm = nt/nc 2 046 kétSố két dùng trong 1 ngày 10 230 kétSố pallet dùng trong 1 mẻ, Npm = Nkm/nk 43 palletSố pallet dùng trong 1 ngày 215 pallet



3.4.12 Số nắp

Số nắp cần cho việc đóng nắp so với số chai thành phẩm 104 %Tiêu hao cho mỗi mẻ SNm = 1,04*(n+n3+n4) 42 058 nắpTiêu hao cho 1 ngày 210 290 nắpTiêu hao cho 1 năm 63 087 000 nắp

3.4.13 Lượng diatomit trong quá trình lọc bia

Tiêu hao cho 10 lít bia thành phẩm 25 gTiêu hao cho 1 mẻ, Gd = Vtp*125/10 50 kgTiêu hao cho 1 ngày 250 kgTiêu hao cho 1 năm 75 tấn

3.4.14 Phụ liệu trong quá trình vệ sinh thiết bị

3.4.14.1 Nước clo

Lượng nước clo cần sử dụng cho 10m3 sản phẩm 1,6 kgLượng clo cần cho 1 mẻ, GCl = 1,6*Vtp/10 3,2 kgLượng clo cần cho 1 ngày 16 kgLượng clo cần cho 1 năm 4 800 kg

3.4.14.2 NaOH

Lượng NaOH cần sử dụng cho 10m3 sản phẩm 1,7 kgLượng NaOH cần cho 1 mẻ, GNaOH = 1,7*Vtp/10 3,4 kgLượng NaOH cần cho 1 ngày 17 kgLượng NaOH cần cho 1 năm 5 100 kg

3.4.15 Phụ liệu trong quá trình rửa chai

3.4.15.1 Sulphanol

Lượng tiêu thụ cho 10 triệu lít sản phẩm 225 kgLượng tiêu hao cho 1 năm 675 kg

3.4.15.2 NaOH

Lượng NaOH dùng để rửa 1 triệu chai thành phẩm 1 100 kgLượng NaOH dùng để rửa chai trong 1 năm 67,52 tấn



CHƯƠNG 4: CHỌN THIẾT BỊTổ chức sản xuất:

Số giờ làm việc trong 1 ca: 8 (giờ).

Số ca làm việc trong 1 ngày: 3 (ca).

Số ngày làm việc trong 1 tháng: 25 (ngày).

Số ngày làm việc trong 1 năm : 300 (ngày).

Thời gian vệ sinh thiết bị: thứ hai mỗi đầu tuần, mỗi lần vệ sinh trong 8 giờ.

4.1. Nhập nguyên liệu

4.1.1. Gàu tải nhập liệu vào silo:

4.1.1.1. Malt:

Lượng malt cần dùng cho sản xuất trong 2 tháng:

Gm = mm*5*25*2 = 732460,97 kg

Dự kiến nhập malt trong 12 ngày, mỗi ngày 2 ca. Năng suất thực tế của gàu tải:

Hiệu suất làm việc của gàu tải là 80%. Năng suất lý thuyết của gàu tải là:

4.1.1.2. Gạo:

Lượng gạo cần dùng cho sản xuất trong 1 tháng:

Dự kiến nhập gạo trong 4 ngày, mỗi ngày 2 ca. Năng suất thực tế của gàu tải là:

Hiệu suất làm việc của gàu tải là 80%. Năng suất lý thuyết của gàu tải là:

Vì malt và gạo không vận chuyển cùng lúc nên có thể chọn một thiết bị gàu tải

chung để tải malt và gạo vào silo.



Bảng 4-4: Thông số công nghệ của gàu tải nhập liệu vào silo

Hãng cung cấp Sydney

manufacturing

Năng suất tấn/h 5

Công suất động cơ KW 0,75

Dung tích gàu tải lít 0,88

Khoảng cách giữa 2 gàu mm 200

Chiều rộng gàu mm 550

Chiều cao gàu mm 250

4.1.2. Vít tải nhập liệu vào silo:

Vít tải sẽ chọn năng suất tương đương với năng suất gàu tải.

Bảng 4-5: Thông số công nghệ của vít tải nhập liệu vào silo

Hãng cung cấp Sydney manufacturing


Bước vít mm 200

Đường kính vít mm 200

Số vòng quay vòng/phút 60

4.1.3. Cân

Chọn loại cân tự động có năng suất tương đương với năng suất của gàu tải.

Bảng 4-6: Thông số công nghệ của cân tự động

Hãng cung cấp Olympia Conveyors


Dung sai cho phép %

Dung tích gàu m3 0,04

4.1.4. Silo

4.1.4.1. Malt

Thể tích malt chiếm chỗ:



Chọn silo có kích thước:

Chiều cao thân trụ: 12 (m).

Đường kính: 5 (m).

Góc nón: 60o.

Thể tích thân và đáy nón:

Hệ số sử dụng của silo là: 0.9. Dung tích chứa thực tế của silo là:

Số silo cần dùng để trữ malt:

Vậy số silo cần dùng chứa malt là: 6 cái.

4.1.4.2. Gạo

Thể tích gạo chiếm chỗ:

Chọn silo có kích thước:

Chiều cao thân trụ: 12 (m).

Đường kính: 5 (m).

Góc nón: 60o.

Thể tích thân và đáy nón:

Hệ số sử dụng của silo là 0.9. Dung tích thực tế của silo là:

Số silo cần dùng để trữ gạo là:

Vậy số silo cần dùng chứa gạo là: 2 cái.

4.2.Chuẩn bị nguyên liệu cho quá trình nấu

4.2.1. Gàu tải

4.2.1.1. Malt



Lượng malt cần dùng trong 1 mẻ: mm= 2929,844 (kg).

Thời gian vận chuyển malt dự kiến là 45 phút.

Hiệu suất làm việc của gàu tải là 80%.

Năng suất gàu tải là:

Bảng 4-7: Thông số công nghệ của gàu tải nhập malt cho quá trình nấu




Dung tích gàu lít 0,86

Khoảng cách giữa hai gàu mm 200



4.2.1.2. Gạo

Lượng gạo cần dùng trong 1 mẻ: mg= 976,61 (kg).

Thời gian vận chuyển gạo là 30 phút. Hiệu suất làm việc của gàu tải là 80%.

Năng suất gàu tải là:

Bảng 4-8: Thông số công nghệ của gàu tải nhập gạo cho quá trình nấu




Dung tích gàu lít 0,6

Khoảng cách giữa 2 gàu mm 250



4.2.2. Vít tải:

4.2.2.1. Malt



Chọn vít tải có năng suất tương tự năng suất của gàu tải:

Bảng 4-9: Thông số công nghệ của vít tải nhập malt cho quá trình nấu



Bước vít mm 200



4.2.2.2. Gạo

Chọn vít tải có năng suất tương tự năng suất của gàu tải:

Bảng 4-10: Thông số công nghệ của vít tải nhập gạo cho quá trình nấu



Bước vít mm 200



4.2.3. Sàng phân loại:

4.2.3.1. Malt

Lượng malt dùng trong 1 mẻ: mm= 2929,844 (kg).

Thời gian sàng 1 mẻ là 60 phút.

Năng suất máy sàng:

4.2.3.2. Gạo

Lượng gạo dùng trong 1 mẻ: mg= 976,61 (kg).

Thời gian sàng 1 mẻ: 20 phút.

Năng suất máy sàng:

Chọn máy sàng gạo và sàng malt có thông số kỹ thuật như sau:



Bảng 4-11: Thông số công nghệ của máy sàng

Hãng cung cấp Gusmer


Kích thước ( ) mm 1600 800 1200

Công suất động cơ KW 4

Trọng lượng máy kg 1800

4.2.4. Cân

Trước khi đưa nguyên liệu từ máy sàng vào máy nghiền, nguyên liệu phải được cân để đảm

bảo đủ khối lượng cần thiết. Chọn loại cân tự động phù hợp với năng suất của máy sàng.

Bảng 4-12: Thông số công nghệ của cân tự động

Hãng cung cấp Olympia Conveyors


Dung sai cho phép % 0,1

Dung tích gàu m3 0,03

4.2.5. Máy nghiền

4.2.5.1. Nghiền malt

Lượng malt dùng trong 1 mẻ: mm= 2929,844 (kg).

Thời gian nghiền 1 mẻ: 40 phút.

Năng suất máy nghiền:

Bảng 4-13: Thông số công nghệ của máy nghiền 6 trục

Hãng cung cấp Künzel



Kích thước máy ( ) mm 2535 x 1900 x 2130

Số trục trục 6

4.2.5.2. Nghiền gạo

Lượng gạo dùng cho 1 mẻ: mg= 976,61 (kg).



Thời gian nghiền 1 mẻ: 30 phút.

Năng suất máy nghiền:

Bảng 4-14: Thông số công nghệ của máy nghiền búa

Mã hiệu CPR 150


Công suất động cơ Hp 150

Đường kính buồng nghiền mm 1400

Chiều cao buồng nghiền mm 1850

Vận tốc quay roto vòng/phút 3000

4.2.6. Thùng chứa nguyên liệu sau nghiền

4.2.6.1. Thùng chứa bột malt

Khối lượng riêng của malt = 530kg/m3.

Khối lượng malt sử dụng trong 1 mẻ = 2929,844kg.

Thể tích malt cho một mẻ nấu: m3.

Chọn hệ số chứa đầy là 0,9.

Thể tích thùng chứa malt: m3.

Chọn thùng hình trụ, đáy nón: .

Với H: Chiều cao phần hình trụ

h: Chiều cao đáy nón

Chọn D =H = 2h → D = H = 1,9m; h = 0,95m.

Kích thước thùng chứa malt DxHxh = 1,9 x 1,9 x 0,95m.

4.2.6.2. Thùng chứa bột gạo

Khối lượng riêng của gạo =700 kg/m3.

Khối lượng gạo sử dụng trong 1 mẻ mg = 976,61 kg.

Chọn hệ số chứa đầy là 0,9.



Thể tích thùng chứa gạo là: m3.

Chọn thùng chứa gạo hình trụ đáy côn: .

Chọn D=H=2h → D=H=1,2m ; h=0,6m.

Kích thước thùng chứa gạo: DxHxh = 1,2 x 1,2 x 0,6 m.

4.3. Quá trình nấu

Lượng nguyên liệu trong 1 mẻ nấu: kg.

Chọn hệ 3 nồi: 2 nồi malt, 1 nồi gạo.

4.3.1. Nồi nấu gạo

Lượng gạo dùng trong 1 mẻ: mg= 976,61 (kg).

Thể tích gạo chiếm chỗ: Vg= 1,4 (m3).

Lượng nước dùng để nấu gạo trong 1 mẻ: V2= 5,52(m3).

Thể tích malt lót chiếm chỗ: .

Thể tích cháo gạo: Vchaogao = Vg + Vml + V2 = 7,1(m3).

Hệ số sử dụng của nồi gạo là 65%.

Thể tích thực của nồi nấu gạo: .

Bảng 4-15: Thông số công nghệ của nồi nấu gạo

Hãng cung cấp Huppmann

Dung tích toàn phần 12,16 m3

Bề mặt truyền nhiệt 7,8 m2

Đường kính trong 2800 mm

Đường kính ngoài 3000 mm

Chiều cao phần thân trụ 1800 mm

Chiều cao phần đáy cầu 600 mm

Số vòng quay cánh khuấy 25 vòng/phút

Công suất động cơ 8 KW



Áp suất hơi 2,5 kg/cm2

Đường kính ống dẫn hơi vào 40 mm

Đường kính ống dẫn hơi ra 500 mm

Đường kính ống dẫn nước vào 90 mm

Đường kính ống dẫn cháo 120 mm

Khối lượng thiết bị 18 tấn

4.3.2. Nồi nấu malt

Lượng malt dùng trong 1 mẻ nấu: mm1= mm – mmml = 2798,196 (kg).

Thể tích malt chiếm chỗ: = 5,28 (m3).

Lượng nước cần để nấu malt trong 1 mẻ: V1= 14,59 (m3).

Thể tích cháo malt: Vchaomalt = Vm + V1 = 19,87 (m3).

Hệ số sử dụng của nồi nấu là 65%.

Thể tích thực của nồi nấu là: .

Chọn 2 nồi nấu có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 4-16: Thông số công nghệ của nồi nấu malt


Dung tích toàn phần 16 m3

Bề mặt truyền nhiệt 10,9 m2

Đường kính trong 3100 mm

Đường kính ngoài 3300 mm

Chiều cao phần thân trụ 1980 mm

Chiều cao phần đáy cầu 660 mm

Số vòng quay cánh khuấy 25 vòng/phút


Áp suất hơi 2,5 kg/cm2

Đường kính ống dẫn hơi vào 40 mm

Đường kính ống dẫn hơi ra 500 mm



Đường kính ống dẫn nước vào 90 mm

Đường kính ống dẫn cháo 120 mm

Khối lượng thiết bị 22 tấn

4.3.3. Thiết bị lọc bã malt

Thể tích cháo malt cần lọc mỗi mẻ: .

Thời gian lọc : 90 phút. Năng suất thiết bị: .

Hệ số sử dụng của thiết bị lọc bã malt là 80%.

Thể tích của thiết bị lọc bã malt: .

Chọn 2 thiết bị lọc đáy bằng có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 4-17: Thông số công nghệ của nồi lọc

Hãng cung cấp Huppmannn

Thể tích tổng 18 m3

Năng suất thiết bị 9 m3/h

Đường kính trong của nồi 4000 mm

Chiều cao thân trụ 2400 mm

Tốc độ cánh khuấy 1 – 4 vòng/phút


Diện tích lọc 12,6 m2

Khối lượng thiết bị 26,4 tấn

4.3.4. Thùng chứa nước rửa bã

Thể tích dịch đường đun sôi: Vs= 22,60 (m3).

Thể tích cháo malt cần lọc: = 27,21 (m3).

Khối lượng riêng của bã: b = 564,259.

Thể tích bã trong 1 mẻ: .



Thể tích nước rửa bã khi lọc: .

Hệ số sử dụng của thùng chứa nước rửa là 80%.

Thể tích thực của thùng chứa: .

Chọn thùng thân trụ:

Đường kính: 1900 (mm).

Chiều cao: 2300 (mm).

4.3.5. Bơm

4.3.5.1. Bơm từ nồi nấu gạo sang nồi nấu malt

Lượng cháo gạo cần bơm sang trong 1 mẻ: = 7,1(m3).

Thời gian bơm hết cháo gạo là 15 phút.

Năng suất bơm: .

Bảng 4-18: Thông số công nghệ của bơm (từ nối gạo sang nồi malt)

Mã hiệu HX - 4P

Năng suất m3/h 30

Áp suất toàn phần m 30

Số vòng quay của roto vòng/phút 1150

Công suất KW 7

4.3.5.2. Bơm từ nồi nấu sang thiết bị lọc

Lượng cháo malt và cháo gạo trong một mẻ: = 27,21(m3).

Thời gian bơm hết lượng cháo là 60 phút.


Bảng 4-19: Thông số công nghệ của bơm (từ nối malt sang nồi lọc)

Mã hiệu HX - 4P

Năng suất m3/h 30





Công suất KW 7

4.3.6. Thùng chứa dịch nha sau lọc

Lượng dịch đường đun sôi trong 1 mẻ: Vs = 22,6 (m3).

Hệ số sử dụng của bồn là 90%.

Thể tích thực của bồn chứa trung gian: .

Chọn thùng chứa hình trụ, đáy côn, góc đáy là 60o có kích thước như sau:

Bảng 4-20: Thông số công nghệ của thùng chứa dịch nha sau lọc

Đơn vị Giá trị

Đường kính mm 3000

Chiều cao thân trụ mm 2700

Chiều cao đáy nón mm 2598

Thể tích tổng m3 25,19

4.3.7. Thùng chứa bã

Lượng bã ướt có trong 1 mẻ: = 5498,34 (kg).

Khối lượng riêng của bã ướt sau lọc: b = 564,259 (kg/m3).

Hệ số sử dụng của thùng là 80%.

Thể tích thực của thùng là: .

Chọn 2 thùng chứa bã hình trụ, đáy côn, góc đáy 45o, có kích thước như sau:



Bảng 4-21: Thông số công nghệ của thùng chứa bã






4.3.8. Nồi đun sôi với hoa houblon

Lượng dịch đường đun sôi trong 1 mẻ: 5,65 (m3).

Hệ số sử dụng của nồi là 80%.

Thể tích thực của nồi là : .

Bảng 4-22: Thông số công nghệ của nồi đun hoa houblon


Thể tích tổng m3 8

Diện tích bề mặt truyền nhiệt m2 5.6

Đường kính trong mm 2400

Đường kính ngoài mm 2500


Chiều cao nắp mm 480


Số vòng quay của cánh khuấy Vòng/phút 25

Áp lực hơi làm việc kg/cm2 2,5

Đường kính ống dẫn hơi mm 40

Khối lượng thiết bị tấn 12

4.3.9. Bơm dịch nha từ nồi hoa sang thiết bị lắng whirpool

Khi đun sôi với hoa sẽ có một phần nước bay hơi, khoảng 7%.

Thể tích dịch đường sau khi đun sôi với hoa houblon trong 1 mẻ:



.

Thời gian bơm dịch đường đến thiết bị whirlpool là 10 phút.


Bảng 4-23: Thông số công nghệ của bơm (từ nồi đun hoa sang thiết bị whirpool)

Mã hiệu DWO

Năng suất tối đa m3/h 56.78

Áp suất toàn phần m 19,8


Công suất tối đa KW 2,98

4.3.10. Thiết bị lắng Whirpool

Chọn thùng lắng Whirlpool có ống dẫn dịch đường đi vào theo phương tiếp tuyến cách

đáy thùng 32 theo chiều cao và có 3 cửa tháo dịch đường sau khi lắng.

Thể tích dịch đường lắng trong 1 mẻ: = 5,25(m3).

Hệ số sử dụng của thiết bị là 80%.

Thể tích thực của thùng là: .

Thời gian lắng là 10 phút.

Công suất của thùng lắng là:

.

Bảng 4-24: Thông số công nghệ của thiết bị lắng whirpool


Thời gian lắng phút 10

Công suất m3/h 45


Đường kính trong mm 2200

Đường kính ống dẫn dịch vào đoạn lớn nhất mm 120



Đường kính ống dẫn dịch vào đoạn bé nhất mm 40

Chiều cao thiết bị mm 2200

Khối lượng thiết bị tấn 1,8

4.3.11. Bơm dịch nha đến thùng trung gian để chuẩn bị cho quá trình làm lạnh

4.3.11.1. Bơm dịch từ thiết bị lắng Whirpool

Lượng dịch cần bơm là: = 5,25 (m3).

Thời gian bơm dịch đường từ thiết bị lắng đến thiết bị làm lạnh là 10 phút.

Năng suất của bơm là: .

Bảng 4-25: Thông số công nghệ của bơm (từ thiết bị whirpool sang thùng trung gian)

Mã hiệu PEDROLLO

Năng suất tối đa m3/h 40



4.3.11.2. Bơm phần dịch nha còn lại vào thùng trung gian

Lượng dịch cần bơm là: = 16,95 (m3).

Thời gian bơm dịch đường từ thiết bị lắng đến thiết bị làm lạnh là 30 phút.

Năng suất của bơm là: .

Bảng 4-26: Thông số công nghệ của bơm

Mã hiệu PEDROLLO

Năng suất tối đa m3/h 40



4.3.12. Thùng chứa trung gian chuẩn bị cho làm lạnh

Thể tích của lượng dịch cần làm lạnh: V = + = 22,2 m3.



Hệ số sử dụng là 90%

Thể tích thực của thùng: V’ = 24,67m3. Chọn 2 thùng có thông số như sau:

Bảng 4-27: Thông số công nghệ của thùng chứa trung gian








CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG PHÂN XƯỞNG NẤU

5.1 Khu vực dự trữ malt và gạo

Kích thước:

- Chiều dài: 19 m.

- Chiều rộng: 19 m.

- Diện tích: 361 m2.

Bố trí trong khu vực:

1: silo chứa malt

2: silo chứa gạo

5.2 Khu vực phân xưởng nấu Chọn xây dựng phân xưởng theo kiểu nhà tầng và bố trí dây chuyền sản xuất theo chiều

đứng để tiết kiệm diện tích xây dựng và giảm chiều dài đường ống.

Số tầng : 4 tầng, diện tích mỗi tầng : 16 19 m (304 m2), chiều cao mỗi tầng 4 m, tiết diện cột 300 300 mm, sàn trung gian có bề dày 200 mm.



Bố trí các thiết bị của phân xưởng nấu

3: Nồi nấu malt

5: Nồi lọc đáy bằng

6: Thùng chứa dịch nha sau lọc

7: Nồi nấu hoa houblon

9: Thùng chứa trung gian

10: Thiết bị tách tạp chất

11: Cân định lượng

12: Thiết bị nghiền 6 trục

13: Thùng chứa nước nấu malt

14: Thùng chứa bột malt

18: Thùng chứa nước rửa bã

19: Thùng chứa bã

Bố trí thiết bị ở tầng 2

3: Nồi nấu malt

4: Nồi nấu gạo

5: Nồi lọc đáy bằng

6: Thùng chứa dịch nha sau lọc

7: Nồi nấu hoa houblon

8: Thiết bị lắng whirpool

9: Thùng chứa trung gian

20: Gàu tải malt

21: Gàu tải gạo

22: Phòng điều khiển



Bố trí thiết bị ở tầng 3


12: Thiết bị nghiền 6 trục

13: Thùng chứa nước nấu malt

14: Thùng chứa bột malt

15: Thiết bị nghiền búa

16: Thùng chứa bột gạo

17: Thùng chứa nước nấu gạo

18: Thùng chứa nước rửa bã


KẾT LUẬN

Sau khi hoàn thành đồ án công nghệ về thiết kế phân xưởng nấu bia này, giúp em hệ

thống hóa những kiến thức bổ ích và nắm sâu hơn về công nghệ sản xuất bia. Đồng thời

đây cũng là cơ hội và bước đầu giúp em làm quen với công việc thiết kế. Đây cũng sẽ là

nền tảng giúp em từng bước tiếp cận với những vấn đề kỹ thuật thực tế, là những kinh

nghiệm đầu tiên cho em bước vào môi trường làm việc sau này. Do chưa nắm hết được

những khó khăn khi xây dựng một phân xưởng nói riêng, một nhà máy trong công nghiệp

nói chung. Vì thế phần tính toán trên đây chủ yếu chỉ tham khảo lý thuyết mà chưa phù

hợp với thực tế sản xuất, nên không thể tránh khỏi còn nhiều sai sót, em rất mong quý

thấy cô góp ý và chỉ dạy thêm.

Em xin chân thành cảm ơn cô Đống Thị Anh Đào và các thầy cô trong Bộ môn

Công nghệ thực phẩm đã truyền đạt cho em những kiến thức chuyên ngành hữu ích và đã

tận tình giúp em hoàn thành đề tài thiết kế này.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Quan Ứng Biêu



TÀI LIỆU THAM KHẢO[1] Bùi Ái. (2009). Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. Nhà xuất bản

Đại học Quốc gia TPHCM.

[2] Nguyễn Thị Hiền. (2009). Khoa học - Công nghệ malt và bia. Nhà xuất bản Khoa học và

Kỹ thuật.

[3] Lê Văn Việt Mẫn. (2010). Công nghệ chế biến thực phẩm. Nhà xuất bản Đại học Quốc

gia TPHCM.

[4] Hồ Lê Viên. (2006). Tính toán, thiết kể các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí. Nhà xuất

bản Khoa học và Kỹ thuật.

[5] Dennis E. Briggs. (2004). Brewing - Science and practice. CRC Press.

[6] www.alibaba.com/

[7] www.alfalaval.com /

[8] www.brewing-instrument.com /

[9] www.krones.com /

[10] www.steinecker.com /


http://www.steinecker.com/

http://www.krones.com/

http://www.brewing-instrument.com/

http://www.alfalaval.com/

http://www.alibaba.com/


PHỤ LỤCMột số hình ảnh sử dụng trong phân xướng nấu

Hình 3: Cấu tạo thiết bị nghiền 6 trục Hình 4: Thiết bị lọc nghiền 6 trục type E25 của Künzel

Hình 5: Cấu tạo nồi lọc


A: nhập liệu

C, D, E: Bột

E: Vỏ trấu


Hình 6: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị nấu hoa

Hình 7: Cấu tạo lưới lọc


do an hoan chinh

Documents