Phan Quang Minh CKBQ – K51
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề Tài:

“NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH
CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ THANH TRÙNG BIA KIỂU BẢN
MỎNG”
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Phạm Đức Nghĩa
Sinh viên thực hiện: Phan Quang Minh
Lớp: BQCB- K51

HÀ NỘI – 2011
MỤC LỤC
1
Phan Quang Minh CKBQ – K51
Yêu cầu kỹ thuật và phân loại 30
a) Yêu cầu kỹ thuật 30
2
Phan Quang Minh CKBQ – K51
ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi nhu cầu sống của con người được cải thiện thì nhu cầu ăn uống ngày
càng cao, không những về số lượng mà cả về chất lượng, không những ăn no mà
phải ngon. Vì vậy việc có những thực phẩm vừa đáp ứng được thị hiếu, Vừa đáp
ứng dinh dưỡng là vấn đề cần thiết, cũng từ đó mà ngành công nghệ thực phẩm
đã ra đời và ngày càng phát triển. Cùng với sự phát triển về kinh tế, nhu cầu về
thực phẩm và đồ uống của người tiêu dùng ngày càng tăng. Trong đó Bia là một
loại nước giải khát có nhiều lợi ích cho sức khỏe con người.
Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao
và có độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng. Bia chứa khoảng 3,5- 5,5%
alcohol, trong bia có khoảng 17 loại acid amin (chất đạm) và một hệ men khá

4
Phan Quang Minh CKBQ – K51
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Tầm quan trọng của việc thanh trùng bia
Thanh trùng là khâu rất quan trọng, quyết định chất lượng và thời gian bảo
quản sản phẩm. Nhờ tác dụng của nhiệt độ cao, vi sinh vật và enzyme trong bia
bị tiêu diệt, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Đây là phương pháp cất giữ
thục theo nguyên lý tiêu diệt mầm mống gây hư hại thực phẩm (nguyên tắc đình
chỉ sự sống) bằng nhiều phương pháp khỏc: dựng dòng điện cao tần, tia ion hóa,
siêu âm, lọc thanh trùng, tác dụng của nhiệt.
Các thiết bị thanh trùng được sử dụng tiêu diệt các loại vi khuẩn có hại trong
sản phẩm nhằm làm tăng thời hạn bảo quản sản phẩm. Khi thanh trùng bằng
nhiệt thì thanh trựng cũn nhằm mục đích làm chín thực phẩm thay thế cho quá
trình nấu chín.
Thanh trùng được áp dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp sản xuất đồ
hộp rau quả, thịt cá, sữa và công nghiệp sản xuất bia rượu, nước giải khát,
Việc thanh trùng được thực hiện trước hoặc sau khi chế biến, có thể trực tiếp
hoặc gián tiếp. Thanh trựng giỳp thực phẩm có thể bảo quản được lâu hơn,
không bị hư hỏng mà vẫn giữ được chất lượng, hương vị như lúc đầu.
1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm bia ở trong và ngoài
nước
 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm bia ở trên thế giới.
Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia
được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng. HIện nay trên thế giới cú
trờn 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lớt/năm, trong đó, Mỹ, Đức,
mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lớt/năm, Trung Quốc 7 tỷ lớt/năm
5
Phan Quang Minh CKBQ – K51
Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiến
tiến trong năm 2004 như sau: Cộng hòa Czech hơn 150 lớt/người/năm, Đức 115

kinh doanh bia là dành thị phần giảm chi phí sản xuất. Ngược lại, tại Trung
Quốc là nơi thị trường đang tăng trưởng (nhất là đối với các loại bia chất lượng
cao) chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao chất lượng.
 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm bia tại Việt Nam
Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà
máy Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đó có
lịch sử trên 100 năm.
Năm năm trở lại đây, do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng
GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư mà ngành công
nghiệp bia đã phát triển với tốc độ tăng trưởng cao. Chẳng hạn như năm 2003,
sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với
7
Phan Quang Minh CKBQ – K51
công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16 lớt/năm, nộp ngân sách
nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng.
Số lượng cơ sở sản xuất giảm xuống so với những năm cuối thập niên 1990,
đến năm 2003 chỉ còn 326 cơ sở sản xuất so với 469 cơ sở tính từ năm
1998. Điều này là do yêu cầu về chất lượng bia, về mức độ vệ sinh an toàn thực
phẩm ngày càng cao, đồng thời do sự xuất hiện của nhiều doanh nghiệp bia lớn
có thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến nờn cú sự cạnh tranh gay gắt, nhiều cơ
sở sản xuất quy mô nhỏ, chất lượng thấp không đủ khả năng cạnh tranh đã phá
sản hoặc chuyển sang sản xuất sản phẩm khác. Trong các cơ sở sản xuất bia đú,
cú Sabeco chiếm năng suất trên 200 triệu lớt/năm, Habeco năng suất trên 100
triệu lớt/năm, 15 nhà máy bia có năng suất trên 15 triệu lớt/năm và khoảng 165
cơ sở sản xuất có năng lực dưới 1 triệu lớt/năm.
Hai tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội và Sài Gòn là hai đơn
vị đóng góp tích cực và giữ vai trò chủ đạo trong ngành bia. Theo báo cáo của
các tỉnh thành phố trực thuộc trung ương và của hai tổng công ty, riêng năm
2003, doanh thu của ngành Bia Rượu Nước giải khát đạt 16.497 tỷ đồng, nộp
ngân sách nhà nước 5000 tỷ đồng, tạo điều kiện việc làm và thu nhập ổn định

tấn/năm (trích dẫn từ báo cáo tổng kết hoạt động nhiệm kỳ II từ 3/2001 đến
3/2005 của Hiệp hội Rượu Bia Nước giải khát Việt Nam).
Các nước Á Đông tuy hiện tại có mức tiêu thụ bia chưa cao bình quân
khoảng 20 lớt/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50
lớt/người/năm. Nhưng đây là một thị trường đông dân cư, sản lượng bia ở
Trung Quốc và Nhật Bản cũng gần bằng sản lượng bia của Đức, Mỹ. Ở Việt
Nam bia mới chỉ xuất hiện từ đầu thế kỉ 20, nhưng là một nước nằm trong vùng
nhiệt đới cận xích đạo đã tạo điều kiện thuận lợi để ngành công nghiệp bia tồn
tại và ngày càng phát triển. Từ ban đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhà máy
bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay các nhà máy bia đã xuất hiện ở
hầu khắp các tỉnh trong cả nước, sản lượng của các nhà máy cũng ngày càng
9
Phan Quang Minh CKBQ – K51
tăng. Hiện nay năng suất của nhà máy bia Hà Nội đã đạt trên 100 triệu lớt/năm
và đang tiếp tục tăng năng suất tới 200 triệu lớt/năm vào năm 2010, năng suất
của nhà máy bia Sài Gũn đó đạt trên 350 triệu lớt/năm và dự kiến sẽ là 780 triệu
lớt/năm vào năm 2010. Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất
hiện ở nước ta như Tiger, Heineken Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam
hiện còn thấp khoảng 15lớt/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành
sản xuất bia phát triển.
 Định hướng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm
2020
Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu thụ ngày càng cao. Không kể các
nước Châu Âu, Châu Mỹ có mức tiêu thụ bia theo đầu người rất cao do cú thúi
quen uống bia từ lâu đời, các nước Châu Á tiêu dùng bình quân 17
lớt/người/năm.
Truyền thống văn hóa dân tộc và lối sống tác động đến mức tiêu thụ bia,
rượu. Ở các nước có cộng đồng dân tộc theo đạo hồi, không cho phép giáo dân
uống rượu bia nên tiêu thụ bình quân đầu người ở mức thấp. Việt Nam không bị
ảnh hưởng của tôn giáo trong tiêu thụ bia nên thị trường còn phát triển. Theo

Quỹ hỗ trợ khoa học kỹ thuật do Viện lập. Bia sản xuất tại xưởng bia của viện
Công Nghiệp Thực Phẩm sẽ được tiêu thụ tại chỗ, cung cấp trực tiếp cho các
nhà hàng, quán giải khát. Sản lượng bia sản xuất tại viện Công Nghiệp Thực
Phẩm phụ thuộc theo mùa, vào mùa đông xưởng bia gần như không sản xuất mà
chỉ sản xuất cầm chừng, vào mùa hè, khả năng tiêu thụ bia lớn lên quá trình sản
xuất bia tại xưởng bia gần như liên tục.
1.1.3. Đặc điểm của bia
1.1.3.1 Thành phần hóa học trong bia
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm
trước Công nguyên, bắt nguồn từ các bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà,
11
Phan Quang Minh CKBQ – K51
sau đó được truyền sang các châu lục khác thông qua quá trình trao đổi, buôn
bán giữa các bộ lạc. Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất
lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị rất
đặc biệt và nhiều đặc tính quý giá. Hiện nay, hoa hublon vẫn là nguyên liệu
không thể thay thế trong sản xuất bia. Đến thế kỷ XIX Louis Pasteur xuất bản
cuốn sách về bia đã tạo ra ngành công nghiệp sản xuất bia dưới ánh sáng khoa
học, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác quy trình công nghệ
sản xuất bia đang ngày càng trở nên hoàn thiện.
So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3– 8
0
)
và nhờ có CO2 giữ được trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu
việt của bia, là yếu tố để phân biệt bia với những loại nước giải khát khác. Về
mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25 gram
thịt bò hoặc 150 gram bánh mỳ loại một, hoặc tương đương với nhiệt lượng là
500 kcal, bằng 2/3 năng lượng được cung cấp từ cùng một thể tích sữa. Ngoài
ra, trong bia còn chứa vitamin B1, B2, B5, B6, rất nhiều vitamin PP và các axit
amin cần thiết cho cơ thể, các chất khoáng và nguyên tố vi lượng khác. Theo

thúc, ngụ, …sau khi cho nảy mầm và sấy. Malt chứa nhiều chất dinh dưỡng:
đường đơn giản, dextrin, axit amin, chất khonags, vitamin và đặc biệt là hệ
enzym phong phú (chủ yếu là proteaza amylaza).
Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các loại bia. Quá trình quan
trọng nhất là sự nảy mầm. Mục tiêu lớn nhất của quá trình nảy mầm là để hoạt
hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của enzym có trong hạt. Hệ enzym tác
động phân cách các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ của hạt thành các sản
phẩm thấp phân tử, hòa tan bền vững vào nước để trở thành chất chiết của dịch
đường. Để đình chỉ sự sống của mầm non mà không ảnh hưởng tới hệ enzym,
người ta sấy malt tươi từ từ trong khoảng 24 ữ48 giờ.
Thành phần và tính chất của malt quyết định hương vị, màu sắc, khả năng tạo
bọt và độ bền của bia. Các quá trình công nghệ để sản xuất malt gồm hai bước:
Sản xuất malt tươi và sản xuất malt thành phẩm.
Thành phần hóa học của malt tính theo phần trăm chất khô
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của malt [1]
Thành phần % Chất khô
13
Phan Quang Minh CKBQ – K51
Tinh bột 58
Đường khử 4
Đường saccharose 5
Pentose hòa tan 1
Pentose và hectose không hòa tan 9
Xenlulose 6
Các chất nitơ 10
Chất béo 2,5
Chất khoáng 2,5
Đạm formol 0,7 – 1
Chất chứa nitơ không đông tụ 2,5
1.1.3.2Nước

Hóa chất Mục đích
Lượng cho phép
tối đa (mg/l)
Lượng dư cho
phép (mg/l)
Cl
2
Khử trùng 1,2 0,3
ClO
2
Khử trùng 0,4 0,3
O
3
Khử trùng 10 0,5
Ag Khử trùng 10 0,03
H
2
O
2
Oxy hóa 17 0,1
KmnO
4
Oxy hóa 17 0,1
O
2
Oxy hóa 17 0,05
SO
3
Giảm tối thiểu 5 2
SO

Gạo Malt lót Malt
Bã hoa
Rửa chaiChiết chai
Lọc bia
Rửa bock
Thanh trùngChiết bock
Dán nhãn
Không khí
vô trng
Bia hơi Xếp két Rửa kétBia chai
Nước
Phan Quang Minh CKBQ – K51
1.1.4.2. Thuyết minh dây chuyền sản xuất
• Nghiền nguyên liệu
a. Nghiền malt
Mục đích: nghiền nhỏ malt để khi đường hóa thu được nhiều chất hòa tan
(chất chiết) nhất, có lợi cho sản xuất và chất lượng sản phẩm, hạn chế các chất
không có lợi tan vào dịch đường và sử dụng tốt nhất các thành phần của malt
(chất ḥoa tan, vỏ ).
b. Nghiền đại mạch
Mục đích của quá trình nghiền đại mạch: Nghiền đại mạch tương tự như
nghiền malt. Đại mạch được cõn lờn từng mẻ và được nghiền bằng máy nghiền
búa. Đại mạch được nghiền càng mịn càng tốt để tăng khả năng tiếp xúc giữa
các phần tử với enzym, tinh bột dễ chuyển thành dạng hòa tan và trương nở tốt
hơn, do vậy enzym dễ phân cắt tinh bột thành đường.
• Quá trình nấu
Đây là quá trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất dịch lên men. Trong
suốt quá trình đường hóa, bột malt và nước trộn với nhau, các thành phần của
malt hòa tan vào nước và ta thu được dịch đường.
Trong đại mạch, hoạt lực diastaza khoảng 37 – 42 WK, chỉ số này thấp hơn

trong cho bia, tăng khả năng ổn định của bọt, chất lượng của bia. Chính vì vậy ta
phải dùng và duy trì ở các nhiệt độ 52
0
C, 65
0
C và 72
0
C và giữ pH = 5,2 – 5,6 để
các enzym đạt hoạt lực mạnh nhất.
• Lọc dịch đường
Mục đích: Mục đích của quá trình lọc là nhằm phân tách phần loãng riêng ra
khỏi phần đặc. Đặc trưng của cháo malt là trong đó có rất nhiều phần tử rắntrong
quá trình lọc, những phần tử này sẽ tạo thành một lớp nguyên liệu lọc phụ. Điều
này rất có ý nghĩa trong khi lọc.
• Nấu hoa
Mục đích của quá trình nấu hoa:
− Ổn định thành phần nước nha.
19
Phan Quang Minh CKBQ – K51
− Tạo mùi thơm cho nước nha.
− Tạo vị đắng cho bia.
− Trích ly bổ sung cho nước nha một số chất hòa tan khác như tinh dầu,
protein, keo, tanin.
− Làm mất hoạt tính enzym, đông tụ một số protein làm cho bia sau này
trong hơn,
− Thanh trùng và cô đặc nước nha đến nồng độ đường thích hợp với từng
loại bia.
• Quá trình lắng
Mục đích: Tạo điều kiện cho sự kết tủa của các cặn thô và cặn lắng của
dịch đun hoa nhằm tỏch cỏc chất này ra khỏi dịch để tránh cho bia khỏi bị đục.

Phan Quang Minh CKBQ – K51
mẽ, một lượng lớn đường chuyển thành rượu, CO
2
và một số sản phẩm khác như
rượu bậc cao, glyceryl góp phần làm nên hương vị cho bia. Thời gian lên men
chính là 8 ngày.
c. Quá trình lên men phụ
Mục đích: Sau khi lên men chính hoạt động của nấm men giảm dần vì nguồn
dinh dưỡng trong môi trường giảm dần, một số sản phẩm tạo thành như axit hữu
cơ, ethanol ức chế quá trình lên men. Kết thúc quá trình lên men chính lúc này
bia non chưa chín (hương vị còn nồng, mùi nấm men đắng và ít hấp dẫn) do vậy
cần lên men phụ. Khi bia chín phản ứng lên men xảy ra chậm do chất dinh
dưỡng cạn. Tuy nhiên các phản ứng này xảy ra với tốc độ chậm, nhiệt độ thấp
hơn so với lên men chính, số lượng tế bào nấm men ít hơn và giảm đến cuối quá
trình lên men phụ là 4 – 5 triệu tế bào/ml dung dịch cấy. Lên men phụ còn có tác
dụng phân hủy diaxetyl làm cho diaxetyl giảm xuống tới mức quy định là 0,2
mg/l, đó là chỉ tiêu quan trọng để kết thúc quá trình lên men phụ. Lên men phụ
còn có mục đích để các cacboxyl hóa bão hòa bia bằng CO2 để tăng vị và khả
năng tạo bọt, ức chế sự phát triển của vi sinh vật ngoại có hại.
• Lọc trong bia
a. Quá trình pha loãng
Bia nồng độ cao thường được pha chế với nước vô trùng đã khử oxy đến
nồng độ công tương ứng với bia được sản xuất theo phương pháp truyền thống.
Các nhà máy bia có công suất nhỏ nhưng lại nhiều thiết bị lên men thì có thể pha
loãng dịch lên men nồng độ cao ngay trước khi tiến hành lên men, quá trình này
yêu cầu nhiệt độ xuống thấp, do đó phải làm lạnh trước khi phối trộn. Cũng có
thể pha loãng trước giai đoạn lọc bia, lúc này sẽ làm giảm độ nhớt, tăng tốc độ
lọc. Nhưng phổ biến nhất tại các nhà máy vẫn là pha loãng trong quá trình lọc
bia thành phẩm.
21

− Phân loại chai: Chai trước khi đưa vào sản xuất cần phải phân loại nhằm
loại bỏ những chai không đúng chủng loại, không đúng tiêu chuẩn về hình dạng,
22
Phan Quang Minh CKBQ – K51
kích thước, màu sắc, loại bỏ những chai sứt vỡ, xước nhiều, loại bỏ những chai
quá bẩn.
− Dỡ két ra khỏi palet: két được giữ trên palet được chằng giữ với nhau bằng
cỏc múc, trước khi dùng xe nâng đưa palet lờn goũng vào máy dỡ palet cần phải
thỏo cỏc múc này ra. Tại máy dỡ palet, từng hàng két (9 kột/lần) được dỡ xuống
bàn máy và vận chuyển theo goũng kột tới máy gắp chai ra khỏi két.
− Gắp chai ra khỏi két: Khi két mang chai được vận chuyển theo goũng kột
tới trước máy gắp chai ra khỏi két, mỗi lần gắp tối đa 4 két, khoảng 80 chai, các
đầu gắp hút chai và đặt chỳng lờn bàn máy. Từ bàn máy, chai theo goòng chai
đến máy rửa chai.
− Máy rửa chai tự động bao gồm nhiều khu vực phun tia dung dịch xút và
nước sạch để tráng chai. Rửa chai là giai đoạng vô cùng quan trọng vỡ nú là
khâu đầu tiên thể hiện chất lượng sản phẩm. Chai sau khi rửa phải đảm bảo các
yêu cầu sau:
+ Chai phải sạch về mặt hóa lý và đảm bảo về mặt an toàn vi sinh.
+ Giảm đến múc tối thiểu mức tiêu hao năng lượng và nước.
+ Giảm việc sử dụng hóa chất.
+ Giảm thiểu sự ảnh hưởng đến môi trường.
− Máy rửa két: Sau khi máy gắp chai gắp hết chai ra, kột khụng sẽ
theo goũng kột tới máy rửa két, trên đường đi, két được lộn ngược nhằm loại bỏ
những rác bẩn bám trong két, sau đó nó đi qua máy rửa két.
− Kiểm tra chai rỗng: Chất lượng sản phẩm sẽ không được dảm bảo nếu việc
kiểm tra chai sau khi rửa không chính xác. Việc loại ra các chai không đảm bảo
yêu cầu kỹ thuật (chai bẩn, chai dính dẩu mỡ, sơn, xi măng, vôi cát, sứt mẻ,
xước toàn thân, không đúng chủng loại, còn lẫn xước, xỳt, cú dị vật ) sẽ giúp
cho việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, tránh lãng phí sản phẩm, lãng phí sức

nhập vào sản phẩm do thiếu vệ sinh trong các công đoạn từ lên men đến ra sản
phẩm cuối cùng.
24
Phan Quang Minh CKBQ – K51
- Các thao tác vệ sinh thiết bị không đảm bảo về thời gian nồng độ hóa chất
sử dụng…
- Thiết bị lọc bia không đủ kín hoặc quá tải.
- Sự nhiễm tạp của khí nén sử dụng trong quá trình chiết.
- Do người vận hành và thao tác đưa vào từ trang phục lao động của họ.
Có nhiều tác nhân liên quan đến hiệu quả của một quá trình thanh trùng.
Trong quá trình thanh trùng bia, các tác nhân đó có thể là: độ nhiễm tạp vi sinh,
chủng loại vi sinh vật, hàm lượng cồn, đường, pH, độ oxy và CO
2
hòa tan.
Một số nhóm vi sinh vật có thể gây hư hỏng cho bia:
- Nấm men dại như Saccharomyces diasticus hoặc Saccharomyces
pastorianus.
- Vi khuẩn gây hư hỏng bia: Lactobacillus brevis, Lactobacillus fridus,
Pedioccucus damnosus.
Khi xâm nhập vào bia, các vi sinh vật này phát triển một cách nhanh chóng,
thậm chi có thể làm hư hỏng sản phẩm sau vài ngày bia được chiết vào chai.
Một biện pháp được đặt ra thường xuyên mang tính chất phòng ngừa: Vệ sinh
sạch sẽ kỹ càng mọi nơi, mọi công đoạn sản xuất, làm vệ sinh dưới điều kiện vệ
sinh nghiêm ngặt.
Một số biện pháp để loại bỏ được vi sinh vật có hại trong bia thường được sử
dụng ngoài các biện pháp phòng ngừa trên đó là sử dụng nhiệt để xử lý bia trước
hoặc sau khi rót bia vào bao bì như:
- Thanh trùng nhanh.
- Chiết nóng.
- Thanh trùng tunel.