Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Mục lục
Mục lục ......................................................................................................................... 1
Phần mở đầu.................................................................................................................5
Phần i: Lập luận kinh tế và lựa chọn địa điểm......................................6
Phần II : Lựa chọn nguyên liệu.........................................................................9
Bảng 4 : Chỉ tiêu n ớc dùng sản xuất bia ...................................................................... 13
Chế phẩm enzyme Cereflo : ........................................................................................ 14
Chế phẩm enzyme Fungamy : ..................................................................................... 14
Phần III : Chọn dây chuyền sản xuất...........................................................15
a. Nghiền gạo : ............................................................................................................... 15
Lên men cổ điển: ........................................................................................................ 19
Lên men hiện đại : ...................................................................................................... 19
Thiết bị lên men : ........................................................................................................ 20
Phần IV: Quy trình sản xuất bia.....................................................................23
Mục đích: .............................................................................................................. 23
Tiến hành: .............................................................................................................. 24
(Bột & tấm mịn 2 ữ 3 lần tấm thô). ....................................................................... 24
Mục đích: .............................................................................................................. 24
Mục đích : .................................................................................................................. 24
Tiến hành : .................................................................................................................. 24
Tiến hành: ................................................................................................................... 26
Mục đích : ................................................................................................................... 26
Tiến hành : .................................................................................................................. 26
Mục đích : ................................................................................................................... 27
Tiến hành : .................................................................................................................. 27
Mục đích: ................................................................................................................... 28
Tiến hành: .................................................................................................................. 28
Mục đích : ................................................................................................................... 28
Tính F: ..................................................................................................................... 54
d. Đặc tính kỹ thuật của nồi đ ờng hoá: ....................................................................... 55
c. Tính diện tích truyền nhiệt. ..................................................................................... 59
Tính Q: ................................................................................................................... 59
Tính t: .................................................................................................................. 61
Tính F: .................................................................................................................... 62
d. Đặc tính kỹ thuật của nồi nấu hoa: ......................................................................... 62
a. Tính kích th ớc nồi. .................................................................................................. 62
e. Tính diện tích truyền nhiệt : .................................................................................... 63
Tính Q: ................................................................................................................... 64
Tính t: .................................................................................................................. 65
Tính F: .................................................................................................................... 66
f. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : ............................................................................... 66
a. Tính kích th ớc thùng : ............................................................................................. 66
b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : ................................................................................ 67
a. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : ................................................................................ 69
b. Tính diện tích truyền nhiệt : .................................................................................... 69
Tính Q: ................................................................................................................... 69
Tính t: .................................................................................................................. 71
Tính F: .................................................................................................................... 71
d. Tính số thùng lên men: ........................................................................................... 74
e. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : ................................................................................ 74
a. Tính kích th ớc thùng : ............................................................................................. 75
b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : ................................................................................ 76
a. Tính kích th ớc thùng: .............................................................................................. 76
b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: ................................................................................. 77
a. Tính kích th ớc thùng : . ........................................................................................... 78
b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: ................................................................................. 79
a. Máy rửa khí : ........................................................................................................... 80
b. Bộ xử lý CO2 : ........................................................................................................ 81
f. Kho chứa thành phẩm ( bia chai) : ........................................................................ 100
g. Các nhà phụ trợ trong nhà máy: ............................................................................ 101
Nhà nấu hơi: .......................................................................................................... 101
X ởng cơ điện: ........................................................................................................ 101
Nhà nén khí và thu hồi CO2: ................................................................................ 101
Khu xử lý n ớc cấp: ............................................................................................... 101
Khu xử lý n ớc thải: ............................................................................................. 102
Nhà hành chính: ................................................................................................... 102
Nhà giới thiệu sản phẩm: ..................................................................................... 102
Nhà ăn ca và căng tin: .......................................................................................... 103
Gara ô tô: ............................................................................................................. 103
Nhà để xe: ............................................................................................................ 103
Nhà bảo vệ: .......................................................................................................... 103
Nhà vệ sinh: ......................................................................................................... 103
b.hệ số sử dụng : .................................................................................................... 105
phần viiI: Tính hơi - lạnh - điện- nớc.........................................................108
1. Tính hơi cho nồi hồ hoá ........................................................................................ 108
6. Chọn nồi hơi .......................................................................................................... 118
2. Tính lạnh cho thiết bị lên men chính....................................................................120
a. Nhiệt lạnh để bù vào nhiệt l ợng sinh ra do lên men: ......................................... 120
b. Tổn hao qua lớp cách nhiệt: .............................................................................. 120
c. Tổn hao lạnh khi rửa men: ................................................................................ 121
3. Tính lạnh cho lên men phụ .................................................................................... 121
Tính nhiệt lạnh để hạ nhiệt độ bia non xuống nhiệt độ lên men phụ: ................... 121
Tính lạnh cho quá trình lên men phụ: ................................................................... 122
a. Tính số đèn cho phân x ởng sản xuất chính: ...................................................... 127
d. Tính số đèn cho nhà lên men: ........................................................................... 128
e. Tính số đèn cho kho chứa sản phẩm: ................................................................ 129
e. Tính số đèn cho các nhà phụ trợ trong nhà máy: .............................................. 129
a. Điện năng thắp sáng hàng năm: ........................................................................ 135
Bia là loại nớc giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dỡng cao và
có độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dỡng. Uống bia với một lợng thích hợp không
những có lợi cho sức khoẻ, ăn cơm ngon, dễ tiêu hoá mà còn giảm đợc sự mệt mỏi sau
những ngày làm việc mệt nhọc. Khi đời sống kinh tế - xã hội phát triển nhu cầu tiêu
thụ bia đối với con ngời ngày càng nhiều, thậm chí đó là loại nớc giải khát không thể
thiếu đợc hàng ngày đối với mỗi ngời dân phơng Tây.
Khác với những loại nớc giải khát khác, bia có chứa một lợng cồn thấp (3% -
5%), và nhờ có CO
2
giữ đợc trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính u việt
của bia.
Về mặt dinh dỡng, một lít bia có chất lợng trung bình tơng đơng với 25 gam
thịt bò hoặc 150 gam bánh mì loại1, hoặc tơng đơng với nhiệt lợng là 500 kcal. Vì
vậy bia đợc mệnh danh là bánh mì nớc.
Ngoài ra trong bia có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axit amin rất cần
thiết cho cơ thể. Theo Hopkins, trong 100 ml bia 10% chất khô có: 2,5 - 5 mg vitamin
B1, 35 - 36 mg vitamin B2 và PP qua việc tiêu thụ 2,5 lít bia/ngày.
Chính vì vậy, từ lâu nay bia đã trở thành nhu cầu và là thứ đồ uống đợc rất
nhiều ngời a thích.
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
5
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Phần i: Lập luận kinh tế và lựa chọn địa điểm
I. Lập luân kinh tế
1.Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới :
a. Sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới :
Đối với các nớc có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia đợc sử
dụng nh một thứ nớc giải khát thông dụng.
ợc sản xuất.
Tại Trung Quốc, khi cha chuyển sang cơ chế thị trờng, tất cả các nhà máy bia đều
là quốc doanh, 95% do Bộ Công nghiệp nhẹ quản lý, 4% do Bộ Nông nghiệp quản lý, còn
lại thuộc các Bộ, ngành khác. Hệ thống lu thông phân phối bia đều do Nhà nớc kiểm soát.
Ngày nay, dù Nhà nớc thôi không kiểm soát hệ thống phân phối bia, nhng ở các tỉnh miền
Bắc hầu nh toàn bộ hệ thống phân phối bia vẫn còn do các Cơ quan quốc doanh nắm giữ.
d. Quy mô sản xuất của nhà máy bia - chính sách thị trờng:
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
6
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Đợc nhiều chuyên gia xem xét, một nhận xét có tính phổ biến là trong công nghiệp
sản xuất bia, quy mô của sản xuất mang ý nghĩa kinh tế lớn. Chính vì vậy, tại các thị trờng
mà các nhu cầu đã đợc thoả mãn nh Mỹ, Nhật, một số ít các hãng bia siêu lớn thống lĩnh
thị trờng: Thị trờng Mỹ do 5 Công ty kiểm soát, còn tại Nhật 4 Công ty bia hàng đầu
chiếm 40% thị phần, tại Canada 94% thị trờng do 2 Công ty kiểm soát.
Nhìn rộng ra phạm vi thế giới, sau khi sản xuất ra một phần t sản lợng bia cả thế
giới vào năm 1980, 10 hãng bia lớn nhất tính toán để giành thị trờng thế giới vào năm
1995 với xu hớng tập trung cao hơn để phát huy tính kinh tế của quy mô sản xuất, giảm đ-
ợc chi phí.
Tại Trung Quốc, trong số hơn 800 nhà máy bia thì 18 nhà máy lớn có công suất
trên 150 triệu lít/năm và đã sản xuất 2.500 triệu lít/năm, chiếm một phần t sản lợng bia
của cả nớc.
Do thị trờng bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia sử
dụng các chiến lợc kinh doanh khác nhau:
Tại Mỹ và Châu âu, do thị trờng bia đã ổn định, chiến lợc kinh doanh bia là giành
thị phần, giảm chi phí sản xuất. Ngợc lại, tại Trung Quốc là nơi thị trờng đang tăng trởng
(nhất là đối với các loại bia chất lợng cao). Chiến lợc là phát triển sản xuất, tăng sản lợng
và nâng cao chất lợng.
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
+ Từ năm 1991 - 1992 tăng trởng bình quân 26,6%/năm.
+ Từ năm 1993 - 1994 tăng trởng bình quân 44,3%/năm.
+ Từ năm 1995 - 1997 tăng trởng bình quân 22%/năm.
b. Hiệu quả kinh tế:
Hiện nay công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân
sách nhà nớc và có hiệu quả kinh tế, vì vậy trong mấy năm qua ngành sản xuất bia đã có
những bớc phát triển khá nhanh.
Theo số liệu đã thu thập đợc, các nhà máy bia lớn nh Bia Sài Gòn, Bia Hà Nội có
hiệu quả kinh doanh rất cao: Bình quân 1 đồng vốn tạo ra 0,72 đồng tiền lãi, và 1 đồng
tài sản cố định làm ra đợc 2,74 đồng doanh thu, nộp ngân sách đợc 1,56 đồng, hơn hẳn
những cơ sở sản xuất có quy mô nhỏ (nh bia Thái Bình, Quảng Ninh, Thanh Hoá, Đồng
Nai, ...) bình quân 1 đồng tài sản cố định chỉ tạo ra đợc 1,31 đồng doanh thu và nộp ngân
sách 0,52 đồng (tơng ứng bằng 47% so với các cơ sở bia lớn của Trung ơng).
Công ty Bia Sài Gòn và Công ty Bia Hà Nội cứ một triệu lít bia nộp ngân sách từ
3,5 đến 4 tỷ đồng.
Năm 1996:
- Công ty bia Sài Gòn nộp ngân sách: 881,22 tỷ đồng.
- Công ty bia Hà Nội nộp ngân sách: 119,041 tỷ đồng.
c. Về chủng loại bia:
Tại Việt Nam bia thờng có 3 loại: Bia lon, bia chai và bia hơi. Tỷ lệ sản xuất các
loại bia biến đổi rất khác nhau do nhu cầu của ngời tiêu dùng, năm 1995 tỷ lệ từng loại
bia của các nhà máy lớn nh sau:
Công ty bia Sài Gòn sản lợng tiêu thụ bia chai là chủ yếu chiếm 65%, còn bia lon
chiếm 30,5% và bia hơi chiếm 3,5%.
Công ty bia Hà Nội sản lợng tiêu thụ chủ yếu là bia chai chiếm 60,4%, bia hơi
chiếm 39,6%.
Các nhà máy bia địa phơng và các cơ sở bia t nhân hiện nay đang phát triển mạnh
nhờ mặt hàng bia hơi.
phải chọn đợc một địa điểm xây dựng thích hợp, thuận tiện về giao thông đờng thuỷ, đờng
bộ để dễ vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu và sản phẩm. Phải gần nguồn cung
cấp nớc, có hệ thống thoát nớc hợp lí không ảnh hởng đến vệ sinh môi trờng, đến sức khoẻ
của ngời dân trong vùng. Phải gần nơi đông dân c để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ
sản phảm thuận lợi. Từ những yêu cầu trên thì NOMURA thuộc thành phố Hải phòng, là
một nơi có đầy đủ các tiêu chuẩn để có thể xây dựng một nhà máy bia.
Thành phố Hải phòng là một thành phố trẻ nằm trong tam giác kinh tế Hà Nội
Hải Phòng Quảng Ninh là những nơi có tốc độ tăng trởng kinh tế cao,thu hút đợc nhiều
sự đâuh t, về cơ bản thu nhập của ngời dân ở đây là ổn định dựa trên nền tảng của ngành
vận tải và giao thông đờng biển ,ngày càng đợc nâng cao cùng với sự phát triển của các
ngành kinh tế khác.Hải phòng đã và đang dần trở thành khu đô thị tiềm năng của đất nớc.
Thành phố Hải phòng nằm trên đờng quốc lộ 18 có hệ thống giao thông thuân tiện về cả đ-
ờng bộ và đờng thuỷ. Ngoài ra Thành phố Hải phòng còn có khu du lịch Đồ Sơn đợc thừa
nhận là một khu du lịch trong nớc và thế giới thu hút một lợng khá lớn khách du lịch trong
nớc và quốc tế. Bên cạnh đó khu công nghiệp NOMURA đang phát triển với một số lợng
lớn lực lợng lao động, đây là nguồn tiêu thụ bia rất lớn.
Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt & hoa houblon đều đợc nhập từ nớc
ngoài nh úc, Sec và Slovakia, Trung Quốc, Đức, Đan Mạch ... các nguồn nguyên liệu này
từ các cảng biển theo đờng quốc lộ chuyển về nhà máy rất dễ dàng. Nguyên liệu thay thế
đợc thu mua trong tỉnh và các tỉnh lân cận.
Thành phố Hải phòng còn có 2 nhà máy nớc nên cung cấp đủ nớc sạch cho sản
xuất bia và phục vụ sinh hoạt. Tuy nhiên trong sản xuất bia cần thiết phải có một lợng nớc
rất lớn và đạt yêu cầu kỹ thuật, để chủ động nhà máy có thể khoan giếng và lắp đạt hệ
thống lắng, lọc, xử lý độ cứng để ổn định sản xuất.
Nhà máy sử dụng mạng lới điện quốc gia thông qua nguồn cung cấp điện thành
phố và qua trạm hạ áp của nhà máy. Nhà máy có bộ phận chống cháy nổ, bình cứu hoả,
cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ để khắc phục vụ nhà máy không bị gián
đoạn sản xuất.
Nhiệt sử dụng trong nhà máy phát đi từ lò hơi chạy bằng nhiên liệu than. Với
nguồn cung cấp than cực kỳ ổn định từ tỉnh Quảng ninh bên cạnh.
c. Thành phần chính :
STT Thành phần hoá học của malt Tỷ lệ % chất khô
1 Tinh bột 58 65
2 Đờng khử 4
3 Saccharoza 5
4 Pentoza 1
5 Nitơ formol 0.7- 1
6 Chất khoáng 2.5
7 Pentoza không hoà tan và hexoza 9
8 Xelluloza 6
9 Các chất chứa nitơ 10
10 Các chất chứa nitơ không đông tụ 2.5
11 Chất béo 2.5
Bảng 1: Thành phần hóa học của malt
2. Gạo
Ngoài đại mạch trong công nghệ sản xuất bia để giảm giá thành sản phẩm ngời ta
đa một số nguyên liệu khác nh gạo vào để thay thế. Cụ thể trong đồ án này em chọn 30%
gạo thay thế, vì gạo là nông sản rất phổ biến ở nớc ta , trong gạo chứa nhiều chất hoà tan.
a. Yêu cầu chung về gạo :
- Đồng nhất về kích thớc
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
10
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
- Màu sắc tráng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi hôi
- Không có sạn cát( nếu có cho phép 2 %)
- Độ ẩm từ 10 13%
- Độ hoà tan 75 85%
b. Thành phần hoá học của gạo :
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Bảng 3: Thành phần hoá học của hoa houblon
4. Nấm men
Đặc điểm: nấm men thờng dùng để lên men hiện nay là chủng Saccharomyces
carbergensis là loại nấm men chìm, tế bào nấm men chìm hình cầu hoặc hình oval,kích
thớc trung bình là 3 15 *10
-6
m, sinh sản chủ yếu bằng phơng thức nảy chồi, lên men ở
điều kiện nhiệt độ thấp, nó có khả năng lên men các loại đờng nh raffinoza, maltoza,
glucoza, fructoza vào cuối quá trình lên men nó kết lắng xuống đáy do tính chất tạo
chùm của tế bào, thuận lợi cho việc tách men sau quá trình lên men để quay vòng sử dụng
nấm men.
Nguồn men giống: có thể lấy men giống từ nuôi cấy nấm men từ chủng thuần khiết
hay tái sử dụng nấm men từ những lần lên men trớc.
5. Nớc
Hàm lợng các chất hoà tan trong dịch đờng trớc khi lên men là 10 13% đối với
bia vàng. Nh vậy, trong bia nớc chiếm khoảng 77 90%. Do đó, có thể nói nớc là một
trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia.
Nớc giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩmcho nên nó phải
đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu hoá học , và sinh học.
Nớc dùng trong sản xuất bia là nớc mềm, đảm bảo một số chỉ tiêu sau:
Nớc uống đợc, đảm bảo yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm.
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
STT Thành phần Tỷ lệ % chất khô
1 Độ ẩm 11 - 13
2 Chất đắng 15 - 21
3 Polyphenol 2,5 6
4 Tinh dầu thơm 0,3 1
6. Chế phẩm enzyme dịch hoá gạo
Trong công nghệ sản xuât bia ngời ta sử dụng chế phẩm enzyme nhằm mục đích:
Tiết kiệm chi phí, có thể sử dụng lợng gạo thay thế nhiều hơn với chất lợng tốt
hơn.
- Kiểm soát tốt hơn và cải tiến quá trình nấu, tăng hiệu suất thu hồi chất chiết
- Làm ổn định và nâng cao chất lợng của bia
- Linh động hơn trong vệc lựa chọn nguyên liệu.
Ta chọn những chế phảm sau, vì:
Chế phẩm enzyme Termamyl:
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
13
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Enzyme dùng trong dịch hoá gạo là chế phẩm Termamyl 120 L của hãng Novo
Đan Mạch. Đây là chế phẩm enzyme dạng lỏng, thu đợc từ nuôi cấy vi sinh vật Bacillus
licheniformis, có khả năng chịu đợc nhiệt độ cao. Termamyl 120 L chứa chủ yếu là -1,4
glucosidaza có tác dụng phân cắt các liên kết 1,4-glucosit trong chuỗi mạch amyloza
và amylopectin, làm giảm nhanh chóng độ nhớt của dịch cháo, tránh hiện tợng lão hoá
tinh bột. Ưu điểm của việc sử dụng chế phẩm Termamyl làm enzyme dịch hoá:
- Có thể đạt đợc độ nhớt thấp của dịch bột đã hồ hoá, tránh hiện tợng lão hoá tinh
bột
- Tăng hiệu suất thu hồi chất chiết
- Chịu đợc nhiệt độ cao, thích hợp với điều kiện công nghệ
Chế phẩm enzyme Cereflo :
Đây là tên thơng mại của enzyme - glucanaza, hoạt động tối u ở pH = 5,5 6,0,
nhiệt độ 50 - 60C, có tác dụng làm giảm độ nhớt dịch đờng, tăng hiệu suất lọc, tăng khả
năng trích ly các chất vào dịch đờng. Vì vậy đa ngay chế phẩm này vào đầu quá trình đ-
ờng hoá, nồng độ 0,06% so với nguyên liệu thay thế.
Chế phẩm enzyme Fungamy :
+ Nghiền khô có phun ẩm vỏ.
+ Nghiền khô mịn.
Ưu điểm chung của nghiền khô là nghiền theo ngày, có thể nghiền trớc khi nấu
một ngày.
Nghiền ớt với các phơng pháp:
+ Nghiền ớt có ngâm.
+ Nghiền ớt không ngâm.
Ưu điểm của nghiền ớt là vỏ malt đợc giữ nguyên vẹn, hạn chế trích ly các chất
gây mùi vị lạ vào trong dịch đờng. Chọn phơng pháp nghiền ớt
Thiết bị nghiền malt:
Chọn thiết bị nghiền malt là máy nghiền bốn trục, một sàng. Máy nghiền bốn trục,
một sàng đợc dùng trong trờng hợp malt có độ nhuyễn tốt, hoặc sản xuất các loại bia phổ
thông. Cấu tạo của máy nghiền trục có hai cặp trục phân bố trên và dới, ở giữa là sàng
rung phân loại. Malt sau khi đợc nghiền qua cặp rulô thứ nhất, bột nghiền đợc đổ xuống
sàng. lọt qua lỗ sàng là bột và tấm bé. Hai pha này đợc thu gom vào thùng chứa tạm, còn
vỏ và tấm lớn nằm lại trên sàng đợc đổ vào cặp rulô thứ hai để nghiền lại một lần nữa.
Chiều dài của rulô rất khác nhau, dao động trong khoảng 350 - 1250 mm phụ
thuộc vào công suất của máy, còn đờng kính từ 200 300 mm. Rulô nghiền đợc sắp xếp
theo từng cặp. Hai rulô trong một cặp chuyển động ngợc chiều nhau và chúng quay với tốc
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
15
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
độ góc khác nhau (để tạo ra lực xé), thông thờng là khoảng 250 300 vòng/phút. Mức độ
nghiền malt đợc xác định bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hai rulô. Khoảng cách
này thông thờng là khoảng 0,0 2,5 mm. Máy nghiền phải sử dụng rulô nhẵn vì sau này
dùng loại thùng lọc đáy bằng để lọc bã.
Thiếu sót lớn nhất của máy nghiền trục kiểu này là ở cặp rulô thứ hai, tấm lớn và
vỏ đều đợc nghiền cùng một chế độ nh nhau mà đáng ra nếu chúng đợc nghiền với lực ma
Phơng pháp đờng hoá toàn khối:
-Ưu điểm: thời gian ngắn, thao tác đơn giản.
-Nhợc điểm: cần điểm dừng ở các nhiệt độ trung gian. Tuy nhiên, các hạt
tinh bột khó hoà tan vẫn không đợc thuỷ phân triệt để làm giảm hiệu suất đờng
hoá.
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
16
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Phơng pháp đun sôi từng phần:
-Ưu điểm: tạo bớc nhảy nhiệt độ, tránh dừng ở nhiệt độ trung gian. Đun sôi
một phần dịch đờng để dịch hoá hoàn toàn tinh bột khó hoà tan, tăng hiệu suất
hoà tan lên một đến hai lần, do đó làm tăng hiệu suất đờng hoá.
-Nhợc điểm: thao tác phức tạp, thời gian kéo dài.
Vì sử dụng nguyên liệu thay thế với tỷ lệ 30%-40% nên chọn phơng pháp đờng
hoá đun sôi một lần có bổ sung chế phẩm enzyme Termamyl tỷ lệ 0,075% so với gạo để
dịch hoá, đờng hoá nguyên liệu, enzyme Cereflo tỷ lệ 0,06% so với gạo để tăng hiệu suất
trích ly các chất vào trong dịch đờng.
Thiết bị đờng hoá:
Thiết bị đờng hoá là một nồi hình trụ, đáy lồi và đợc chế tạo bằng thép không gỉ.
Nồi đờng hoá đợc trang bị vỏ áo hơi ở dới đáy nồi để cung cấp hơi cho quá trình đờng hoá.
Mỗi mảnh có đờng hơi vào và đờng hơi ngng thoát ra riêng biệt. áp suất hơi trên đờng ống
trục có áp lực khoảng 4-5 Kg/cm
2
, còn áp suất hơi giữa hai lớp vỏ của áo hơi thờng phải
đạt khoảng 2,5-3 Kg/cm
2
. Có hệ thống chuyển động và cánh khuấy của nồi đờng hoá đợc
đặt ở dới. Tất cả các thiết bị phụ kiện nh đờng ống nớc nóng, nớc lạnh, cửa quan sát, van
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Thiết bị lọc đáy bằng:
Thiết bị lọc đáy bằng là một thùng hình trụ (chế tạo bằng đồng hoặc thép trắng) có
hai đáy: đáy thật và đáy giả. Trên độ cao 10-15 cm từ đáy, thùng lọc đợc ghép một đáy giả
thứ hai. Đáy giả bao gồm nhiều mảnh kim loại đục lỗ mắt sàng ghép lại. Hình dạng của
các mảnh ghép thông thờng là hình rẻ quạt. Trên đáy giả có lỗ hở, đờng kính từ 200 - 300
mm dùng để tháo bã malt ra ngoài.
V. Chọn phơng pháp lắng trong
Sau quá trình nấu hoa, tách bã hoa, dịch đờng vẫn còn nhiều cặn nóng, cặn này gây
ảnh hởng không tốt đến quá trình lên men và tạo sản phẩm, cần phải tách cặn nóng và làm
nguội đến nhiệt độ lên men. Quá trình tách cặn ở đây là tách cặn nóng, lợng cặn nóng tạo
ra phụ thuộc vào:
-Phơng pháp nấu.
-Phơng pháp đờng hoá.
-Cờng độ đun sôi dịch đờng.
-Loại và hàm lợng hoa houblon (loại hoa cánh cho cặn nhiều hơn cao hoa).
-Chất lợng lọc dịch hèm.
-Độ nhuyễn malt.
Mức độ tách cặn nóng càng nhiều càng tốt vì nếu để lâu thì thờng rất dễ dàng bị
kết lắng, làm đục bia, cặn nóng còn tạo nhiều mùi vị không tốt cho bia nên cần tách triệt
để. Tuy nhiên, cặn mịn thì dễ dàng bám vào thành thiết bị, loại bỏ cặn mịn kéo theo một
số chất khác nữa làm cho bia rất nhạt. Cặn mịn làm cho khả năng đảo trộn bia tốt, góp
phần giữ bọt nên ta cần tách một phần cặn mịn.
Các phơng pháp tách cặn:
Phơng pháp cổ điển: Gồm hai bộ phận thiết bị là bể làm nguội đến 60C và
máy làm lạnh dịch đờng đến nhiệt độ lên men.
-Ưu điểm: thao tác đơn giản, ở 60C là nhiệt độ mà hầu hết các cặn thô đã
kết lắng.
-Nhợc điểm: dịch đờng đợc bão hoà oxy nhng lại không tiếp xúc với không
khí vô trùng. Vì để bể hở trong không khí nên dễ nhiễm tạp vi sinh vật.
Máy lạnh nhanh tấm bản có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng, chế tạo từ thép
không gỉ. Các tấm bản có hình chữ nhật, có bốn tai ở bốn góc. Trên mỗi tai đục thủng một
lỗ tròn. Với cấu tạo của từng bản nh vậy, khi lắp chúng lên khung máy thì sẽ tạo thành
bốn mơng dẫn: dịch đờng vào máy, dịch đờng ra khỏi máy, tác nhân lạnh vào máy, tác
nhân lạnh ra khỏi máy. Thông thờng thì dịch đờng nóng đợc bơm vào một trong hai mơng
dẫn phía trên, còn lúc đi ra khỏi máy thì theo mơng dẫn dới ngợc phía. Tác nhân lạnh đi
vào mơng dẫn kia ở phía trên, ngợc chiều với dịch đờng và đi ra mơng dẫn ở phía dới. Máy
lạnh nhanh tấm bản có thể là một cấp cũng có thể là hai cấp.
VII. Chọn phơng pháp lên men
Lên men cổ điển:
Lên men cổ điển là quá trình mà sản phẩm có phân tử lợng nhỏ hơn phân tử lợng
của các chất trong nguyên liệu, thu đợc bằng các phản ứng dị hoá xảy ra trong quá trình
lên men.
Các phơng pháp lên men cổ điển gồm có:
-Lên men chìm, gián đoạn, trong thiết bị hở.
-Lên men nổi.
-Lên men trong thiết bị kín thu hồi CO
2
.
Ưu điểm: bia có chất lợng cao, mùi vị hài hoà.
Nhợc điểm:
-Chu kì lên men kéo dài.
-Diện tích chiếm chỗ lớn, chi phí thiết bị và làm lạnh lớn.
-Năng suất và hiệu quả không phù hợp vì tổn thất quá lớn.
Lên men hiện đại :
Lên men hiện đại là những quá trình lên men mà sản phảm thu đợc phức tạp hơn,
không thể thay thế bằng các phơng pháp hoá học, thực chất đó là các quá trình sinh tổng
hợp.
Các phơng pháp lên men hiện đại ra đời gồm có:
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
sát. Dới đáy côn có đờng ống xả nấm men và đờng lấy dịch ra.
VIII. Chọn phơng pháp lọc bia non
Sau khi lên men, bia non thu đợc còn cặn lạnh là xác tế bào nấm men và một số
hợp chất không tan vào dịch đờng nhng cha đợc tách triệt để trớc khi lên men.
Có các phơng pháp lọc sau:
Lọc có chất trợ lọc:
-Ưu điểm: lọc triệt để, hiệu quả.
-Nhợc điểm: chi phí cao hơn, thiết bị cấu tạo phức tạp.
Lọc không có chất trợ lọc:
-Ưu điểm: chi phí lọc thấp, thiết bị đơn giản.
-Nhợc điểm: nhanh bị bít, chỉ dùng để lọc hoàn thiện.
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
20
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Máy lọc có chất trợ lọc lại có nhiều loại khác nhau:
Máy lọc đĩa:
-Ưu điểm: bia lọc bằng thiết bị này có thể đạt đến độ trong tinh thể.
-Nhợc điểm: chu trình lọc ngắn, vệ sinh khó khăn, luôn phải bổ sung vật liệu
lọc sau mỗi lần tái sử dụng vì bị hao phí.
Máy lọc khung bản:
-Ưu điểm: bề mặt lọc lớn, lọc trong và loại bỏ đợc nấm men, vật liệu lọc dễ
kiếm, dễ thay thế, không yêu cầu trình độ cao.
-Nhợc điểm: bia dễ bị oxy hoá, khó giữ nhiệt độ lạnh cho bia trong quá trình
lọc nên làm giảm tính ổn định các hạt keo tạo độ nhớt. Phải thay thế vải lọc nhiều
lần, chi phí cao.
Từ đặc điểm của các máy lọc trên cộng với thực tế sản xuất thì việc lựa chọn máy
lọc khung bản có sử dụng bột trợ lọc (diatomit) là hợp lí hơn cả.
Thiết bị lọc:
d thừa trong quá trình lên men, sau đó làm sạch
khí CO
2
để đến công đoạn cuối cùng khi đã lọc bia xong thì ngời ta kiểm tra lợng CO
2
trong bia cần thiết, nếu thiếu sẽ tiến hành sục khí CO
2
vào.
Nguyên lý hoạt động: CO
2
sinh ra ở quá trình lên men tự động đi vào balon, khi
balon đầy thì bộ phận cảm biến đo báo về trung tâm điều khiển máy hút CO
2
qua hệ thống
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
21
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
lọc CO
2
đợc đa qua một cột nớc rửa để giữ lại các tạp chất, sau đó đa qua hai cột than hoạt
tính để lọc sạch khí. Sau đó khí sạch đợc đa vào téc chứa khí sạch để sử dụng.
Sau quá trình lên men ta thu đợc bia, nhng nó có nồng độ cha đạt yêu cầu nên phải
lọc để đạt yêu cầu nhất định theo yêu cầu của bia thành phẩm.
Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
22
Malt khô
Nghiền
CO
2
Thu hồi
Xử lý
Bã thải
CO
2
Chai
Rửa, khử trùng
Kiểm tra
Chiết thùng
Nạp chai
Xuất xưởng
Dán nhãn
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Phần IV: Quy trình sản xuất bia
I. Nghiền nguyên liệu
1. Nghiền malt
Mục đích:
Để dập nát malt thành nhiều mảnh, làm tăng bề mặt tiếp xúc với nớc nhằm thúc
đẩy quá trình thuỷ phân và đờng hoá xảy ra nhanh & triệt để hơn.
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
23
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Tiến hành:
Malt đợc cân cho từng mẻ nấu, thờng đợc nghiền bằng máy nghiền trục. Máy gồm
Nguyên liệu đợc nấu trong nồi hai vỏ có cánh khuấy, dùng hơi để nấu phụ thuộc
vào nhiệt độ trong nồi.
Sau khi đã vệ sinh nồi ta cho nớc (38 ữ 40)C và nồi nấu theo tỷ lệ gạo : nớc = 1:5.
Cho cánh khuấy hoạt động, cho toàn bộ lợng gạo vào hoà đều với nớc. Sau đó cho thêm
5% lợng malt lót, giữ trong 20 phút. Việc cho malt lót vào lần một có tác dụng làm giảm
bề dày lớp keo, tránh hiện tợng vón cục, làm sống tinh bột.
Sau đó nâng nhiệt độ khối dịch lên 86C, giữ nhiệt độ này trong thời gian 30 phút.
Đây là nhiệt độ hồ hoá, ở nhiệt độ này hầu hết tinh bột đợc hồ hoá.
Nguyễn Quang Thiệu CNSHB K46
24
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm
Tiếp theo cho thêm chế phẩm termamyl vào dịch trong 30 phút để thực hiện quá
trình dịch hoá. Chế phẩm enzyme này sẽ phân cắt nốt mạch tinh bột, làm giảm độ nhớt
cho dịch.
Tinh bột trong giai đoạn này tiếp tục đợc hoà hoá, độ nhớt giảm để đạt mục đích
đun sôi dễ dàng. Sau đó tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 100C & giữ ở nhiệt độ này
trong thời gian 40 phút với mục đích để bột chín hết, tạo điều kiện tốt cho quá trình dịch
đờng hoá ở nồi malt. Trong quá trình nấu cánh khuấy luôn hoạt động để tránh hiện tợng
sinh nhiệt cục bộ gây cháy khét và tốc độ nâng nhiệt ở các giai đoạn là 1C/phút.
4. Quá trình dịch đờng hoá:
Sự đờng hoá :
Mục đích là chuyển các chất không tan có trong thành phần chính của malt và gạo
thành những chất hoà tan. Trong hạt malt khô có 10% lợng chất khô là những hợp chất
phân tử dễ hoà tan sau khi đờng hoá, ở trong dịch đờng có (70 ữ 75)% lợng chất khô ở
trạng thái hoà tan. Có nghĩa là có (50 ữ 60)% từ các hợp chất chuyển thành các chất thấp
phân tử dễ hoà tan.
Vậy quá trình đờng hoá là chuyển tất cả các chất cao phân tử ở trong nguyên liệu
thành những chất phân tử thấp hơn dễ hoà tan vào trong nớc, các chất hoà tan nh các loại
25
Copyright: Tài liệu đại học ©