Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Mục lục
Trang
Mục lục ........................................................................................................................... 1
Lời nói đầu ............................................................................................................................. 6
Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật ........................................................................................... 8
I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam ................................... 8
II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường .................... 9
1. Lựa chọn loại bia sản xuất .......................................................................................... 9
2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy ....................................................................... 9
3. Vùng nguyên liệu ..................................................................................................... 10
4. Vùng tiêu thụ sản phẩm ............................................................................................ 10
5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh ............................................................................. 10
6. Nguồn cung cấp nhiên liệu ....................................................................................... 11
7. Nguồn nhân lực ........................................................................................................ 11
8. Giao thông vận tải .................................................................................................... 11
Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ ..................... 12
I. Chọn nguyên liệu .......................................................................................................... 12
1. Malt đại mạch ........................................................................................................... 12
2. Gạo ........................................................................................................................... 13
3. Hoa houblon ............................................................................................................. 14
4. Nước ......................................................................................................................... 15
5. Nguyên liệu phụ trợ khác ......................................................................................... 15
II. Chọn phương pháp nấu ................................................................................................ 16
1. Nghiền nguyên liệu .................................................................................................. 16
2. Hồ hoá và đường hoá ............................................................................................... 17
3. Lọc dịch đường ......................................................................................................... 17
4. Nấu hoa ..................................................................................................................... 18
5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá ..................................................... 19
III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men ........................................................ 20
1. Chọn chủng nấm men ............................................................................................... 20
4. Lượng hoa houblon sử dụng ..................................................................................... 39
5. Các nguyên liệu khác ............................................................................................... 40
II. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi ................................................................. 45
1. Tính lượng gạo và lượng malt .................................................................................. 45
2. Lượng bã gạo và bã malt .......................................................................................... 46
3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã ..................................................................... 46
4. Lượng hoa houblon sử dụng ..................................................................................... 47
5. Các nguyên liệu khác ............................................................................................... 48
III. Hoá chất vệ sinh: ........................................................................................................ 53
1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu: ................................................................................... 53
2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia: ................................................. 53
Phần IV: Tính và chọn thiết bị .............................................................................................. 55
I. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu .................................................................... 55
1. Cân, gầu tải ............................................................................................................... 55
2. Máy nghiền ............................................................................................................... 55
3. Nồi hồ hoá ................................................................................................................ 56
4. Nồi đường hoá .......................................................................................................... 57
5. Thùng lọc đáy bằng .................................................................................................. 58
6. Nồi nấu hoa .............................................................................................................. 59
7. Thùng chứa trung gian .............................................................................................. 60
8. Thùng lắng xoáy ....................................................................................................... 61
9. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí .................................................................................. 62
10. Thùng nước nấu ...................................................................................................... 62
11. Hệ thống cip nấu ..................................................................................................... 63
II. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men ........................................................... 64
1. Tank lên men ............................................................................................................ 64
2. Thiết bị nhân giống cấp II ........................................................................................ 65
3. Thiết bị nhân giống cấp I .......................................................................................... 65
4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng ................................................................................... 66
5. Thiết bị hoạt hoá men ............................................................................................... 67
2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men ............................................................. 88
3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện ......................................................... 88
4. Lượng nước dùng cho các hoạt động khác của nhà máy ......................................... 89
IV. Tính điện ..................................................................................................................... 90
1. Phụ tải chiếu sáng ..................................................................................................... 90
2. Phụ tải sản xuất ......................................................................................................... 92
3. Xác định các thông số của hệ thống điện ................................................................. 93
4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm ............................................................................ 93
a. Điện năng thắp sáng hàng năm ................................................................................. 93
b. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm ............................................................... 94
c. Điện năng tiêu thụ cả năm ........................................................................................ 94
Phần VI: Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy .................................................... 95
A. Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng .................................................................... 95
B. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy .................................................................................. 97
I. Tính toán các hạng mục công trình ............................................................................... 98
1. Khu vực sản xuất ...................................................................................................... 98
a. Nhà sản xuất chính ................................................................................................... 98
b. Khu tank lên men ..................................................................................................... 98
c. Nhà hoàn thiện sản phẩm .......................................................................................... 99
2. Kho tàng ................................................................................................................... 99
a. Kho chứa nguyên liệu ............................................................................................... 99
b. Kho chứa thành phẩm ............................................................................................. 100
3. Các phân xưởng phụ trợ sản xuất ........................................................................... 101
a. Trạm biến áp ........................................................................................................... 101
b. Xưởng cơ điện ........................................................................................................ 101
c. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén ................................ 101
d. Phân xưởng hơi ...................................................................................................... 101
e. Khu xử lý nước cấp ................................................................................................ 101
g. Khu xử lý nước thải ................................................................................................ 102
h. Bãi vỏ chai .............................................................................................................. 102
3. Nguồn vốn .............................................................................................................. 116
II. Tính giá thành sản phẩm ............................................................................................ 117
1. Chi phí vận hành ..................................................................................................... 117
a. Chi phí nguyên vật liệu ........................................................................................... 117
b. Chi phí nhân công trực tiếp .................................................................................... 118
c. Chi phí sản xuất chung ........................................................................................... 118
d. Chi phí tiêu thụ sản phẩm ....................................................................................... 119
e. Chi phí quản lý doanh nghiệp ................................................................................. 119
2. Các khoản thu, chi khác .......................................................................................... 119
a. Thu nhập từ việc bán các sản phẩm phụ của nhà máy ............................................ 119
b. Chi phí tiền vốn ...................................................................................................... 120
3. Giá thành sản phẩm ................................................................................................ 120
4. Giá bán ................................................................................................................... 120
5. Thu nhập trước thuế của dự án ............................................................................... 121
III. Tính dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của dự án .............................................. 122
Phần VIII: Vệ sinh an toàn lao động .................................................................................. 129
I. Vệ sinh ........................................................................................................................ 129
1. Vệ sinh cá nhân ...................................................................................................... 129
2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng ..................................................................................... 129
II. An toàn lao động ........................................................................................................ 131
1. Chống khí độc trong nhà máy ................................................................................ 131
2. Chống ồn và rung động .......................................................................................... 131
3. An toàn khi vận hành thiết bị .................................................................................. 131
4. An toàn về điện ....................................................................................................... 131
5. Phòng cháy chữa cháy ............................................................................................ 132
Kết luận .............................................................................................................................. 133
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Tài liệu tham khảo chính ............................................................................................ 135
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
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng
cần thiết.
Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 25
triệu lít/năm. Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị
và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất
trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật
I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam
Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được
phổ biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng. Ở
các nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ... ngành công nghiệp
sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 tỷ lít/năm.
Công nghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm
nhập vào thâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên thế giới trong đó
có cả Việt Nam. Mức tiêu thụ bia bình quân ở các nước này khá cao khoảng
100 lít/người/năm.
Các nước Á Đông tuy hiện tại có mức tiêu thụ bia chưa cao bình quân
khoảng 20 lít/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50
- Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa
houblon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ.
- Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt,
không được có cặn hay vẩn đục.
* Các chỉ tiêu hoá học:
- Độ cồn: 4,6 ± 0,2
- Hàm lượng đường sót: 1 – 2%
- Hàm lượng CO
2
: 4,5 – 5 g/l
- Hàm lượng diacetyl: ≤ 0,2 mg/l
- Chất khoáng: 0,14 – 0,38%
- Đạm tổng: 3,5 – 5 g/l
- Este: 15 – 50 mg/l
- Aldehyt: 10 – 15 mg/l
2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được yêu cầu sau:
- Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố.
- Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm.
- Thuận tiện về mặt giao thông.
- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm.
Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm
trong khu công nghiệp Quang Minh, thuộc huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc.
Đây là một khu công nghiệp mới có diện tích rộng và đang tiếp tục được phát
triển, có nhiều tiềm năng để phát triển kinh tế xã hội. Các khu dân cư và đô
thị xung quanh đang được xây dựng và mở rộng. Bên cạnh đó hệ thống giao
nguyên liệu, nước rửa chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy... Nước nấu
bia cần đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu cho công nghệ sản xuất bia. Do đó nước
phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất.
Bên cạnh đó cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải
của nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh.
Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO
2
và cấp khí
nén phù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản
xuất của nhà máy. Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH
3
hay
Freon, chất tải lạnh sử dụng nước glycol hay nước muối.
6. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là cho nồi hơi phục vụ cho các mục
đích khác nhau như nấu nguyên liệu, thanh trùng... Nhà máy sử dụng nhiên
liệu là than.
7. Nguồn nhân lực
Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các
tuyến giao thông đi tới các vùng đô thị trung tâm như thành phố Hà Nội nên
có nguồn nhân lực dồi dào. Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn
phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Các công nhân có thể tuyển
chọn lao động phổ thông, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm
bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt.
8. Giao thông vận tải
Nhà máy nằm gần trục giao thông nên thuận tiện cho vận chuyển
nguyên nhiên vật liệu đến nhà máy, và vận chuyển sản phẩm phân phối cho
các đại lý, cửa hàng tiêu thụ bằng đường bộ.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
11
- Màu sắc: hạt malt vàng có màu vàng rơm, sáng óng ánh, màu chuẩn là 0,3
độ iod; (malt đen có màu sẫm).
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
- Mùi vị: mùi vị đặc trưng cho malt vàng là vị ngọt nhẹ hay ngọt dịu, có
hương thơm đặc trưng, không được có mùi vị lạ.
- Độ sạch của malt cho phép là 0,5% hạt gãy vỡ, 1% các tạp chất khác.
Chỉ số cơ lý:
- Trọng lượng khô tuyệt đối: 28 – 38g/1000hạt
- Dung trọng: 530 – 560g/l
- Độ ẩm: 5 – 8%
- Độ hoà tan: 70 – 80%
- Thời gian đường hoá: 10 – 20phút ở 70˚C
- Đường maltose chiếm từ 65 – 70% tổng chất hoà tan, tỷ lệ:
đường maltose/đường phi maltose = 1/0,4 – 1/0,51
TT Thành phần hoá học của malt % chất khô
1 Tinh bột 58 – 65
2 Đường khử 4
3 Saccarose 5
4 Pentose 1
5 Nitơ formol 0,7 – 1
6 Chất khoáng 2,5
7 Pentozan không hoà tan và Hexozan 9
8 Cellulose 6
9 Các chất chứa nitơ 10
10 Các chất chứa nitơ không đông tụ 2,5
11 Chất béo 2,5
2. Gạo
Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế một phần malt
- Hoa viên: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền và ép thành các
viên nhỏ, xếp vào các túi polyetylen hàn kín miệng để tiện cho việc bảo quản
cũng như vận chuyển.
- Cao hoa: trích ly các tinh chất trong hoa bằng các dung môi hữu cơ (toluen,
benzen... ), sau đó cô đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao.
1 kg hoa viên = 1,3 – 1,5 kg hoa cánh
1 kg cao hoa = 7 – 10 kg hoa cánh
Các chỉ tiêu kĩ thuật của hoa:
- Hoa cánh có màu vàng hơi xanh, hoa viên có màu xanh, cao hoa có màu đen
hoặc vàng. Hoa cánh sử dụng là hoa cái chưa thụ phấn, nghiền còn dính.
- Hoa có mùi thơm đặc trưng, không lẫn các tạp chất.
STT Thành phần % chất khô
1 Độ ẩm 11 – 13
2 Chất đắng 15 – 21
3 Polyphenol 2,5 – 6
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
4 Tinh dầu thơm 0,3 – 1
5 Cellulose 12 – 14
6 Chất khoáng 5 – 8
7 Protein 15 – 21
8 Các hợp chất khác 26 – 28
4. Nước
Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi
khâu, từ các công đoạn chính như nấu, lọc ... đến các khâu vệ sinh. Trong
thành phần bia, nước cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%), góp phần hình
thành nên hương vị của bia. Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có
chất lượng tốt, đáp ứng được các chỉ tiêu quan trọng:
- Nước uống phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm.
các chất chất trong hoa houblon để tạo hương vị đặc trưng cho bia.
Quá trình nấu bia có thể chia làm 5 giai đoạn chính.
- Nghiền nguyên liệu
- Hồ hoá và đường hoá
- Lọc dịch đường
- Nấu hoa
- Lắng xoáy và làm lạnh dịch đường houblon hoá
1. Nghiền nguyên liệu
Nghiền malt: Về cấu tạo hạt malt có 2 phần chính là vỏ và nội nhũ. Để
đảm bảo quá trình đường hóa đạt hiệu quả cao thì phần nội nhũ malt phải
được nghiền càng nhỏ càng tốt. Nhưng lớp vỏ trấu không mang thành phần
chất chiết cần thiết của dịch đường nếu nghiền nhỏ sẽ làm dịch đường đắng
chát gây ảnh hưởng âm tính đến tính chất cảm quan của bia thành phẩm, hơn
nữa lớp vỏ trấu lại đóng vai trò tạo lớp màng lọc tích cực trong quá trình lọc
dịch đường do đó chỉ nên nghiền thô malt. Thực tế không có phương án nào
thoả mãn tối ưu cho các yêu cầu nêu trên mà để đảm bảo công nghệ sản xuất
ra bia thành phẩm đạt chất lượng cao người ta chọn giải pháp nghiền thô malt
bằng máy nghiền trục.
Có 3 phương pháp nghiền malt thường được dùng là: nghiền khô, nghiền ẩm
và nghiền ướt.
Nghiền khô: có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn giản vận hành dễ dàng, có thể
nghiền trước một ngày trước khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém
nhưng có nhược điểm là vỏ trấu thường bị nát làm dịch đường đắng chát, quá
trình lọc khó khăn.
Nghiền ẩm: các thiết bị sử dụng cũng chỉ yêu cầu như nghiền khô, có thể khắc
phục được một phần hiện tượng nát vỏ trấu.
Nghiền ướt: yêu cầu thiết bị chịu ăn mòn, thiết bị có kích thước lớn, vận hành
nghiêm ngặt, nghiền xong phải nấu ngay nhưng có ưu điểm nổi trội là bảo
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
16
thùng lọc đáy bằng, lọc nhanh tốn ít nước rửa bã, nhưng thiết bị không kín
nên dịch đường bị oxy hoá nhiều, tốn nhiều lao động thủ công để vận hành,
vệ sinh và bảo dưỡng cũng tốn công hơn. Thùng lọc đáy bằng chiếm diện tích
lớn, lọc chậm nhưng năng suất lọc vẫn lớn hơn máy lọc khung bản. Thùng lọc
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
đáy bằng có kết cấu cơ giới tự động nên vận hành đơn giản, bảo ôn tốt, thùng
kín nên dịch đường ít bị oxy hoá hơn. Căn cứ vào những điều trên em chọn sử
dụng thùng lọc đáy bằng để lọc dịch đường. Thùng lọc đáy bằng có đáy giả
cách đáy thật khoảng 2cm, có hệ thống cào bã để nhanh chóng tạo và tạo lại
lớp lọc, tạo không gian gom dịch đường. Phía dưới thùng cần có hệ thống ống
gom dịch, bên cạnh đó còn cần thiết bị ổn định lưu lượng dịch trước bơm,
đường ống dẫn dịch ra cần thiết kế đoạn vồng lên để tránh tạo áp suất chân
không làm bít lỗ lọc, đồng thời tách đi một phần cặn lắng của dịch lọc. Cần
thiết kế cả đường ống để thông áp và hồi lưu dịch lọc còn đục.
4. Nấu hoa
Nấu hoa nhằm mục đích bất hoạt hệ enzyme của malt đồng thời cũng là
một công đoạn để diệt vi sinh vật còn tồn tại trong dịch đường nhằm đảm bảo
quá trình lên men sau này ổn định, đảm bảo chất lượng của bia thành phẩm.
Bên cạnh đó quá trình này cũng trích ly các chất có lợi của hoa vào dịch
đường: chất đắng trong hoa houblon vào dịch đường, thành phần này tạo vị
đắng dịu đặc trưng cho bia đồng thời cũng kìm hãm các vi sinh vật gây đục
cho bia thành phẩm; các chất tanin làm kết tủa đạm cao phân tử tạo màng kéo
theo các phần tử dễ kết lắng trong dịch đường; tinh dầu thơm tạo hương cho
bia thành phẩm... Ngoài ra trong quá trình này còn diễn ra nhiều phản ứng
phụ khác như: phản ứng melanoid, phản ứng caramel hoá... Để đảm bảo cấp
nhiệt cho quá trình sôi mãnh liệt của dịch cần thiết kế cả hệ thống ống chùm
gia nhiệt trung tâm đồng thời với vỏ áo hơi.
Kỹ thuật nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích ly cao:
Làm lạnh dịch đường để hạ nhiệt độ dịch đường xuống tới nhiệt độ lên
men. Để tránh nhiễm tạp giai đoạn này cần tiến hành làm lạnh nhanh dịch
đường, đồng thời cũng để đẩy nhanh tiến trình sản xuất. Ở đây em chọn thiết
bị trao đổi nhiệt kiểu tấm bản, làm lạnh 1 cấp, với chất tải nhiệt là nước lạnh
2˚C để làm lạnh nhanh dịch đường. Nước sau khi lấy nhiệt của dịch đường
được dùng để phục vụ quá trình nấu và vệ sinh hệ thống nồi nấu. Ngay sau
lạnh nhanh bố trí thiết bị sục không khí vô trùng vào dịch đường rồi đưa đi
lên men.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men
Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá
thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng.
Quá trình quan trọng nhất và phức tạp nhất ở giai đoạn này là quá trình lên
men rượu của các loại đường ở trong cơ chất. Song song với quá trình lên
men rượu hoặc sau đó, trong dịch lên men còn xảy ra rất nhiều quá trình hoá
sinh, sinh lý, hoá lý, hoá học và lý học phức tạp khác. Những quá trình này
đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc ấn định thành phần và chất
lượng của bia.
1. Chọn chủng nấm men
Ở đây để thực hiện quá trình lên men chuyển hoá dịch đường houblon hoá
thành bia vàng em chọn chủng nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces
carlbergensis.
Đặc điểm: nấm men Saccharomyces carlbergensis, tế bào nấm men hình cầu
hay bầu dục, kích thước trung bình là 3 – 15µm, sinh sản chủ yếu bằng
phương thức nảy chồi, có khả năng lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp nên
giảm được sự nhiễm tạp và tạo được bia có chất lượng cao bền sinh học, nó
có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, maltose... và đặc biệt
do nấm men có khả năng tổng hợp được enzyme melibiase nên lên men được
Rửa men: Dịch bã men thu được sau lên men chính được lọc và rửa
nhiều lần bằng nước vô trùng ở 1 – 2˚C để loại bỏ cặn bẩn và xác nấm men
cho tới khi đạt yêu cầu.
Sữa men sạch được kiểm tra để xác định chất lượng, hoạt lực, sau đó bảo
quản trong nước lạnh ở nhiệt độ 0 – 2˚C.
Hoạt hóa: Trước khi sử dụng, để nấm men phát triển tốt cần phải tiến hành
hoạt hóa giống bằng cách: nuôi cấy nấm men trong dịch đường mới với tỷ lệ
dịch đường : men sữa bằng 4 : 1, sục không khí vô trùng vào dịch, đồng thời
tăng dần nhiệt độ tới gần bằng nhiệt độ lên men. Khi có nhiều tế bào phát
triển và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúc quá trình hoạt hóa.
2. Lên men sản phẩm bia chai
Bia chai có nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ở đây em chọn
phương thức lên men gián đoạn theo mẻ, phương pháp lên men gia tốc trong
các thiết bị lên men kín thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại
Saccharomyces calbergensis chu kì lên men là 21 ngày. Ở giai đoạn lên men
chính dịch lên men được duy trì ở nhiệt độ 8˚C trong thời gian 6 ngày. Sau lên
men chính bia non được làm lạnh xuống 4˚C để nấm men dễ dàng kết lắng và
được tháo ra ngoài. Cuối cùng hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và tiến
hành quá trình lên men phụ và tàng trữ để lão hoá bia non thành bia tiêu
chuẩn đồng thời bão hoà CO
2
cho bia.
Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết chai.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
3. Lên men sản phẩm bia hơi
Bia hơi có nồng độ dịch đường trước lên men là 10,5˚Bx ở đây em
cũng chọn phương thức lên men gián đoạn, phương pháp lên men gia tốc
trong các thiết bị thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại
Nhân giống cấp I
Nhân giống cấp II
Sục khí
Cấp nấm men
Tàng trữ, ổn định Rửa chai
Rửa két
Thu hồi CO2
Bột trợ lọc
Rửa bock
Chiết bock
Bia hơi
Bia chai
Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
23
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
1. Nghiền nguyên liệu
a. Nghiền malt
Mục đích: Phá vỡ màng tinh bột để quá trình đường hoá được tốt hơn.
Yêu cầu của quá trình nghiền malt là vỏ còn nguyên vẹn và tách ra khỏi nội
nhũ, lượng tấm thô nhỏ. Độ mịn và bản chất bột nghiền phụ thuộc vào máy
lọc, nguyên liệu thay thế và chất lượng malt.
Trong dây chuyền sản xuất này, chọn thiết bị lọc là thùng lọc đáy bằng,
nghiền theo phương pháp nghiền ướt, sử dụng máy nghiền có 2 cặp rulô.
Malt được đổ vào phễu hứng ở chân gầu tải thứ nhất, được gầu tải này đưa lên
thiết bị cân malt, sau đó đổ xuống phễu hứng của gầu tải thứ hai và được đưa
lên đổ vào thùng chứa. Từ đây malt được chuyển dần xuống máy nghiền đồng
thời được phun nước 65˚C, nghiền xong lại bổ sung thêm nước để hỗn dịch
đạt nhiệt độ 45˚C và đạt tỉ lệ: bột malt/nước = 1/4, dịch sữa malt này được
bơm chuyển vào các nồi nấu.
dịch giảm xuống khoảng 42 – 43˚C. Bột được trộn đều và giữ ở nhiệt độ 42 –
45˚C trong khoảng 15 phút để tinh bột hút nước trương nở, đồng thời hệ
enzyme trong malt đặc biệt là peptidase thực hiện quá trình đạm hoá. Cấp hơi
để nâng từ từ nhiệt độ của khối dịch lên 72˚C và giữ trong khoảng 10 phút.
Tiếp tục nâng nhiệt của khối dịch lên 83˚C và giữ trong 30 phút để thực hiện
quá trình hồ hoá tinh bột gạo. Cuối cùng cấp hơi đun sôi khối dịch trong
khoảng 30 phút trước khi bơm sang nồi malt. Thời gian nấu một mẻ khoảng
150 phút.
b. Đường hoá
Mục đích: Tạo điều kiện thích hợp thông qua điều chỉnh nhiệt độ, pH
môi trường để hệ enzyme của malt hoạt động, đặc biệt là hệ enzyme thuỷ
phân phân cắt các hợp chất cao phân tử trong dịch cháo thành các hợp chất
thấp phân tử dễ hoà tan tạo thành chất chiết của dịch đường.
Yêu cầu của quá trình đường hoá là dịch đường thu được chứa hàm
lượng chất chiết tối đa và tỉ lệ giữa các thành phần là 80% đường có khả năng
lên men.
Trong quá trình đường hoá, tinh bột được thuỷ phân thành các đường
đơn giản và dextrin bậc thấp dễ tan; protein được thuỷ phân thành các hợp
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
25
Copyright: Tài liệu đại học ©