1
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay ngành công nghệ thực phẩm là một ngành khoa học đóng vai trò
quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng của con
người ngày càng cao và góp phần giải quyết công việc cho người lao động. Ở nước
ta công nghiệp nước giải khát đang phát triển mạnh trong đó phải kể đến là sản
phẩm bia.
Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dịu
của hoa houblon. Ngoài khả năng làm thỏa mãn nhu cầu giải khát, bia còn cung
cấp một lượng lớn năng lượng cho cơ thể con người.
Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là: malt đại mạch, hoa houblon và
nước. Ngoài ra để làm tăng hiệu quả kinh tế hoặc để đáp ứng nhu cầu và thị hiếu
của người tiêu dùng, các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác để
thay thế một phần malt đại mạch như: Ðại mạch chưa nẩy mầm, gạo, ngô đã tách
phôi, malt thóc, để sản xuất bia.
Bia được sản xuất với nhiều phương pháp và với nhiều loại nguyên liệu thay
thế khác nhau nên có nhiều loại bia và mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu
sắc, độ rượu khác nhau.
Nước ta có ưu điểm là thị trường giải khát lớn. Do chính sách mở cửa của nhà
nước các thương hiệu bia nước ngoài tràn ngập vào thị trường Việt Nam tạo ra sức
cạnh tranh rất lớn. Vì vậy, nước ta cần tạo ra một loại bia có chất lượng cao và giá
thành sản phẩm ổn định, đẩy mạnh xuất khẩu.
Hiện nay trên thế giới đã nghiên cứa ra những chủng nấm men bia với những
qui trình công nghệ hiện đại đã tạo ra các loại bia có chất lượng cao. Bên cạnh đó,
sản xuất bia theo phương pháp lên men cổ điển với một qui trình công nghệ tối ưu,
thời gian lên men kéo dài sẽ tạo ra một sản phẩm bia hoàn hảo về mùi, vị cũng như
các chỉ tiêu chất lượng khác.
Với mục đích trên, tôi được phân công thiết kế phân xưởng lên men bia dịch
đường nồng độ cao 18Bx, năng suất 27 triệu lít/năm.

2

Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng các
chất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các tanin và tinh dầu.
Ngoài ra trong hoa còn chứa một số chất khác như: protein, mỡ, sáp, các hợp chất
phiprotein.
+ Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon bao
gồm nhựa cứng và nhựa mềm

3
+ Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ
bị ôxi hoá nên nó bảo vệ nhựa houblon
+Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydrat cacbon và
nhiều hợp chất chứa ôxi dạng tecpen. Tinh dầu houblon không hoà tan trong nước
nhưng dễ bay theo hơi nước.
3.Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa:
Để bảo quản tốt cần giữ hoa trong các điều kiện sau:
- Ngăn chăn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong
thùng kín hoặc môi trường khí trơ.
-Xông SO
2
để hạn chế sự oxi hoá và phát triển của vi sinh vật.
-Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0
0
C vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chế
các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
-Cách ẩm tốt.
Hiệu quả sử dụng các chất đắng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khi đun sôi
hoa với dịch đường, quan trọng nhất là thời gian và cường độ đun sôi, lượng hoa sử
dụng và pH của dịch đường .
2.3. Nước:
1. Vai trò:

, SO
4
2-
,

NO
3
-
, NO
2
-
, SiO
3
2-
, PO
4
3
Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước.
3. Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia:
Nước dùng để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịu
hoặc không mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh.
- Độ cứng trung bình của nước 5-6 miligam đương lượng/lit.
- pH= 6,8÷7,3.
- Độ oxi hoá không vượt quá 1-2 mg/lit
- Hàm lượng cặn khô không vượt quá 600mg/lit.
Các chỉ tiêu sinh học:
- Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300ml.

4
- Chỉ số coli không lớn hơn 3.

0
C. Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền 1
lần.
Ðể đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí
nghiệm cho đến 5 ÷10lít. Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt
trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men. Mỗi lần nhân giống , thể tích men giống
tăng từ 5 ÷ 7 lần.
Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 25
0
C. Trong
phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18 ÷ 20
0
C. Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất
thì cho nó phát triển ở 12 ÷ 15
0
C và tiếp tục giảm đến 8 ÷ 10
0
C rồi đưa vào thiết bị
lên men.

5
Ðể nấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trước sang
giai đoạn sau phải đang ở thời kỳ lên men mạnh.
Thiết bị nuôi cấy men giống gồm các thùng hình trụ bằng inox hoặc thép
không gỉ, có thể tích hữu ích khác nhau. Trước khi tiến hành nuôi cấy yêu cầu thiết
bị và môi trường phải vô trùng tuyệt đối.
- Xử lý men cái :
Men cái được thu vào các chậu chuyên dùng và chuyển đến phân xưởng lên
men để xử lý. Ðầu tiên men cái được trộn với nước vô trùng có cùng thể tích, sau
đó cho qua rây có đường kính 0,4 ÷ 0,6mm và đem ngâm trong nước lạnh. Hằng

7
Lên men là quá trình rất quan trọng trong công nghệ sản xuất bia, nó quyết
định đến chất lượng của sản phẩm và năng suất của nhà máy.
2.1.1. Lên men chính:
2.1.1.1. Bản chất:
Khi lên men chính dịch đường houblon hoá, một lượng lớn cơ chất, chủ yếu là
đường và dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí
cacbonic và các sản phẩm phụ. Sản phẩm của quá trình lên men chính là bia non.
2.1.1.2.Tiến hành lên men chính:
Dịch lên men sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men. Dịch men
giống được chuyển vào thùng lên men theo luồng dịch đường với tỉ lệ men giống 1
lít men giống đặc /100 lít dịch lên men nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc tốt
với môi trường và nhanh bước vào gian đoạn lên men đầu. Nhiệt độ lên men chính
là 10
0
C, áp suất dư trong thiết bị lên men chính là 0,2÷ 0,4at.
CO
2
sinh ra trong quá trình lên men sẽ hòa tan vào bia non một phần. Ðộ hoà
tan của CO
2
vào bia non sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đó để đảm bảo lượng CO
2
hòa tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình lên men còn khoảng
5
0
C, hàm lượng CO
2
trong bia non phải đạt 0,2%.
Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên và

hòa CO
2
khó do sự bốc hơi của nó. Khi bia chứa đầy thùng thì đóng van điều chỉnh
áp suất, tiến hành thải không khí trên bề mặt bia và nâng áp suất đạt theo yêu cầu.
Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1÷3 ngày kể từ lúc chuyển xong bia non
vào. Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non sẽ hòa tan vào
bia và oxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia thành phẩm .
Thời gian lên men phụ là 39 ngày. Sau khi lên men phụ bia được chuyển vào
thùng chứa và đem đi lọc.
2.2. Làm trong bia:
2.2.1. Mục đích:
Giúp cho bia giảm bớt các hạt nhỏ bé như tế bào nấm men, protein, các chất
houblon.
2.2.2. Tiến hành lọc:
Dùng hệ thống lọc với chất trợ lọc diatomit.
Ðầu tiên, bột diatomit được trộn cùng với nước vô trùng rồi dùng bơm đưa
dung dịch này vào máy lọc ép để tách hết nước, tạo thành một lớp lọc diatomit. Tiếp
theo, bia được trộn với nước vô trùng theo tỉ lệ đã tính và cho lọc qua lớp diatomit
này.
Bia ra khỏi máy lọc lúc đầu thường còn đục nên cho hồi lưu lọc trở lại, khi nào
bia có độ trong đạt yêu cầu mới cho vào thùng chứa. Áp suất lọc của thiết bị là 1,2-
1,3at. Nếu vượt khỏi 3at thì lớp vải lọc có thể bọ rách.
2.3. Ổn định bia sau lọc:
Bia sau khi lọc thì hàm lượng CO
2
bị giảm do đó để khôi phục lại sự bão hoà
CO
2
trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,5-1
0

C là:
100
×
1074,04
3
10
−
×
=107,404 (kg)
Vậy lượng chất khô có trong dịch lên men ban dầu là:
33,19
100
18404,107
=
×
(kg)
2.1.2. Thể tích của dịch lên men:
Thể tích của dịch đường 18% ở 20
0
C là:100 lít
Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (10
0
C) thì có sự giảm thể tích
của dịch lên men và ta coi sự giảm này cũng là sự giảm thể tích riêng của nước theo
nhiệt độ.
Thể tích riêng của nước ở 20
0
C là 1000,77x10
-6
(m³/kg) [2, tr 12]

100
5,0100
95,98 =
−
×
(lit)
2.1.5. Lượng bia còn lại sau khi lọc :

48,97
100
1100
46,98 =
−
×
(lit)
2.1.6. Lượng nước vô trùng cần bổ sung:
Chọn lượng nước vô trùng bổ sung để đạt độ bia là 10%.

công
đoạn
lên
men
chính
lên
men
phụ
lọc
bia
chiết
rót và

=1039,98 (kg/m
3
) [2, tr 58]
Thể tích của bia 10% ở 20
o
C là:
25,181
98,1039
105,188
3
=
×
(lít)
Tiến hành lọc ở 1
o
C nên có sự giảm thể tích bia, ta coi sự giảm này cũng là sự giảm
thể tích riêng của nước theo nhiệt độ.
Thể tích riêng của nước ở 20
o
C là: 1000,77x10
-6
(m
3
/kg) [2, tr 12]
Và ở 1
o
C là: 1000,07x10
-6
(m
3

=1 (lít)
2.1.9. Lượng CO
2
thu được :
Chọn độ lên men thực là 58%
Vậy lượng chất khô hòa tan đã lên men là :
21,11
100
58 x 33,19
=
(kg)
Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disaccarit. Nên quá
trình lên men được biểu diễn bởi phương trình :
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O  2C
6
H
12
O
6
342
2C
6

100
0,4 x 12,181
=
(kg)
Vậy lượng CO
2
tự do thu hồi được :
5,77- 0,72 = 5,05 (kg)
2.1.10. Lượng men thu hồi :
Thường cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 2 lít sữa men có độ ẩm 85%,
trong số đó chỉ có 1lít dùng làm men giống, số còn lại được sử dụng vào mục đích
khác
-Lượng sữa men thu hồi được:

999,1
100
295,99
=
×
= 2 (lit)
-Lượng sữa men dùng làm giống:

9995,0
100
195,99
=
×
= 1 (lit).
-Lượng sữa men dùng làm phế liệu:
2 – 1 = 1 (lit)

××
(lít)
Lượng dịch lên men cần cho một ngày là:

81,50386
305
69,15367977
=
(lít)
2.3.1. Lượng dịch lên men:

62,50361
100
81,5038695,99
=
×
(lit)
2.3.2. Lượng bia non sau lên men chính:

75,49857
100
81,5038695,98
=
×
(lit)
2.3.3. Lượng bia sau lên men phụ:

85,49610
100
81,5038646,98

=
×
(lit)
2.3.8. Lượng men giống:

87,503
100
81,503861
=
×
(lit)
2.3.9. Lượng men thu hồi:

13

74,1007
100
81,503862
=
×
(lit)
2.3.10. Lượng CO
2
thu hồi:

53,2544
100
81,5038605,5
=
×

ngày
Tính cho 1
năm
1 Dịch lên men (lit) 99,95 50361,62 15360294,1
2 Bia sau lên men chính (lit) 98,95 49857,75 15206613,75
3 Bia sau lên men phụ (lit) 98,46 49610,85 15131309,25
4 Lượng bia sau lọc (lit) 97,48 49117,06 14980706,3
5 Lượng bia thành phẩm (lit) 175,69 88524,59 26999999,95
6 Lượng nước bổ sung (lit) 83,64 42143,53 12853776,65
7 Lượng bia sau khi pha nước (lit) 91260,59 27834479,95
8 Lượng CO
2
thu hồi (kg) 5,05 2544,53 776081,65
9 Lượng men giống (lit) 1 503,87 153680,35
10 Lượng men thu hồi (lit) 2 1007,74 307360,7
H
2
h
h
D
14
Với D: Ðường kính thùng.
H: Chiều cao thùng.
Thể tích phần chỏm cầu.
V
cc
=




)
-Thể tích của 1 thiết bị:
V
tb
=
51,15
82,04
86,50
=
×
(m
3
)
Chọn: H = 1,6 D ; h = 0,1D
-Thể tích hình trụ:
V
trụ
=
4
2
HD
π
=
4
6,1
2
DD ×××
π
=
3

333
375
5,159
1500
19
24,0 DDDV
Tb
××=×××+××=
πππ
(*)
-Chọn hệ số chứa đầy:ϕ = 0,82
Từ (*) ta có: D =
26,2
5,15914,3
37551,15
5,159
375
3
3
=
×
×
=
×
×
π
tb
V
(m)
Suy ra H = 1,6D =1,6x2,26=3,62 (m)

Vậy thể tích thiết bị lên men phụ:
92,12
496,0
61,49
=
×
=
tb
V
(m
3
)
Chọn L/D = 1,6 m; D/10
Từ (*) ta có: D =
13,2
5,15914,3
37592,12
5,159
375
3
3
=
×
×
=
×
×
π
tb
V

tg
dD
×
−
=
×
3
D
tg60
0
Thể tích nắp:
V
N
=
324
7
4
3
6
32
2
11
DD
hh
ππ
=







×
×
++×
22443
1
22
2
DddD
h
π
=
03
60
324
13
tgD×
π
(m)
D
L ll
16
Theo bảng 3, lượng men giống đặc dùng trong 1 ngày là :503,87 lit
Nuôi cấy nấm men trải qua 2 giai đoạn:
-
Nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đến 10 lít
-
Nuôi cấy trong sản xuất.
Quá trình nuôi cấy trong sản xuất được chia thành 3 cấp:

Suy ra : D=
3
532,166
324
π
×
×V
(**)
⇒ D =
3
14,3532,166
1,0324
×
×
=0,4 (m)

17
h
1
=
07,0
6
=
D
(m)
h
2
= 0,23 (m)
H = 0,6 (m)
d =D/3=0,13 (m)

1
= 0,11 (m)
H = 1,02 (m)
h
2
= 0,39 (m)
d =D/3=0,23 (m)
Chiều cao toàn bộ thiết bị là :
H
tb
= h
1
+ H + h
2
= 0,11 + 1,02 + 0,39 = 1,52 (m)
Số lượng: 2 thùng.
4.3.3. Nuôi cấy cấp 3 :
Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 600lít.
Chọn hệ số chứa đầy của thùng là ϕ = 0,5.
Thể tích thiết bị là :
V =
1200
5,0
600
=
lit = 1,2 m
3
Từ (**) ⇒ D =
91,0
14,3532,166

3
/h)
Chọn thiết bị lọc khung bản nhãn hiệu:
000056423
9
−−−
− CBB
φ
Với các thông số kĩ thuật sau :
- Năng suất : 9m
3
/h [7, tr 109]
- Diện tích bề mặt lọc : 19,5 m
2
- Số lượng bản lọc : 60 cái
- Kích thước bản : 565 x 575 mm
- Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm
2
- Công suất động cơ điện

: 4,5 kW
- Kích thước thiết bị : 2650 x 1240 x 1550 mm
- Khối lượng : 1385 kg
- Số lượng : 1 thiết bị
4.5. Thùng phối trộn chất trợ lọc:
Chi phí bột diatomit để tạo lớp lọc đầu tiên khoảng 500 gam/m
2
và trong khi
lọc bổ sung thêm 50 gam/m
2

π
= 0,85 m.
-Số lượng: 1 thùng
4.6. Bơm bia đi lọc:
Năng suất máy lọc là 9 m
3
/h nên chọn bơm li tâm nhãn hiệu:
BЦH-10

19
Với các thông số kỹ thuật sau :
- Năng suất : 10 m
3
/h [7, tr 372]
- Áp suất làm việc : 0,2 MPa
- Tốc độ quay : 2860 v/phút
- Công suất động cơ : 2,2 kW
- Chiều cao bơm lên : 7 m
- Ðường kính ống hút / đẩy : 48/32 mm
- Kích thước : ( 1307 x 380 x 740 )mm
- Khối lượng : 103 kg
- Số lượng : 1 bơm
4.7. Bơm nước vệ sinh trong phân xưởng lên men:
Trong phân xưởng lên men dùng nước để vệ sinh các thiết bị lên men, lọc và
sàn nhà phân xưởng lên men…
Chọn bơm li tâm nhãn hiệu BЦH-10 giống mục 4.6
Số lượng: 2 thiết bị.
4.8. Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc:
Thùng ổn định bia giống thiết bị lên men chính nhưng không có áo lạnh
Theo bảng 3, lượng bia sau khi pha nước xong của 1 ngày : 91,26 m

1
2
2
=








+
×
×××
(m)
Thể tích phần thân trụ:
V
Trụ
= V
TB
– 2 x V
nắp
= 26,84 – 2 x 2,23 = 22,38 m
3
Chiều cao phần thân trụ:
H =
22
314,3
38,224

4
2
HD
π
+ 2








+××
4
3
6
2
2
D
hh
π

Chọn h = D/6; H = 1,5D suy ra:
V
tb
=
324
250
3

’
= H +2h = 2,85+2x0,32=3,49 (m)
KẾT LUẬN
Qua sách vở, tài liệu tham khảo cùng với sự giúp đỡ tận tình của giáo viên
hướng dẫn, đến nay tôi đã hoàn thành nhiệm vụ được giao, với đề tài: “Thiết kế
phân xưởng lên men bia dịch đường nồng độ cao 18Bx, năng suất 27 triệu
lít/năm”.
Tập đồ án đã giúp tôi hiểu được những điều cần thiết để thiết kế một phân
xưởng lên men đồng thời qui trình công nghệ phải phù hợp với thực tế sản xuất.
Nhìn chung đồ án mang tính chất thuyết minh là chính. Song với tôi đay là dịp để
ôn lại kiến thức đã học trong thời gian qua. Từ đó vận dụng kết hợp giữa lý thuyết
và thực tế để hình thành một cách tổng quát về thiết kế một phân xưởng lên men.

H
2
h
h
D
21
Mặc dù bản than đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ được giao. Nhưng do khả
năng có hạn vì vậy đồ án này chắc chắc không tránh khỏi những sai sót và chưa sát
thực tế. Tôi rất mong sự góp ý kiến của thầy cô và các bạn.TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Gs, Ts Nguyễn Bin và tập thể tác giả (1999), Sổ tay quá trình và thiết bị công
nghệ hoá chất tập II, Nxb KH&KT.
2. Đỗ Văn Đài và tập thể tác giả (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị công
nghệ hoá chất tập I, Nxb KH&KT.
3. PGS, TS Hoàng Đình Hoà (2000), Công nghệ sản xuất malt và bia, Nxb
Từ các số liệu trên ta lập được bảng sau:
Bảng 6: Bảng tổng kết các công trình.
STT Tên công trình Kích thước (m) Diện tích (m
2
)

24
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

D = 3, L = 6
4 x 4 x 4
6 x 6 x 5,4
12 x 12 x 5,4
(9 x 9 x 3,6)
15 x 6 x 3,6
15 x 4 x 3,6
4 x 3 x 3,6
12 x 6 x 5,4
20 x 5 x 5,4
144
1458
432
270
432
432
144
180
72
42,4
16
36
144
81
90
60
12
72
100
4217,4

2.2 Tính hệ số sử dụng:
F
F
K
sd
sd
=
[10, tr 50]
Trong đó:
K
sd
: Hệ số sử dụng, nó đánh giá chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật tổng mặt
bằng nhà máy.
F
sd
: Diện tích sử dụng khu đất.
F
sd
= F
CX
+ F
gt
+ F
xd
, m
2
Với: F
CX
: Diện tích trồng cây xanh (bằng 25% tổng diện tích các công trình)
F

Ðể chiếu sáng nhà máy sử dụng 3 loại đèn:
- Ðèn huỳnh quang bóng bầu dục, ánh sáng trắng, công suất 100W để chiếu
sáng các khu vực nhà máy.
- Ðèn tuýp huỳnh quang, ánh sáng trắng, công suất 40W.
- Đèn tròn dây tóc, ánh sáng vàng, công suất 100÷300 W.