ĐẶT VẤN ĐỀ
Bia là một loại đồ uống hiện rất được ưa chuộng ở nước ta cũng như trên
toàn thế giới. Bia có độ cồn nhẹ, có gas, có bọt xốp mịn và có hương vị thơm
ngon rất đặc trưng. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch,
hoa hubchai, nước... bia đem lại nhiều giá trị dinh dưỡng như: đạm, glucid,
vitamin và một lượng các enzyme khác nhau. Đặc biệt, CO2 hòa tan trong bia có
tác dụng giảm nhanh cơn khát cho người uống bia, có khả năng kích thích tiêu
hoá, giúp cơ thể khỏe mạnh khi dùng với liều lượng thích hợp.
Ở nước ta, do tập quán sử dụng rượu bia của người dân và có nền khí hậu
nhiệt đới nên nhu cầu giải khát càng nhiều hơn. Hơn nữa, do chính sách mở cửa
của nhà nước ta nên thương hiệu hiệu bia nước ngoài tràn vào thi trường nước ta
với chất lượng tốt và kỹ thuật quảng cáo tinh vi, nhưng các thương hiệu bia
nước ngoài với giá cả cao nên chỉ đáp ứng phần nào đó cho tầng lớp có thu nhập
khá. Vì vậy, để cạnh tranh với thị trường đòi hỏi bia trong nước cần phải có chất
lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định.
Sản phẩm bia mang lại một khoảng lợi nhuận tương đối lớn góp vào sư
phát triển của kinh tế đất nước. Với những nguồn lợi đó thì việc xây dưng thêm
một nhà máy bia có chất lượng tốt nhằm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng
cũng như góp phần vào nền kinh tế của đất nước là rất thiết thưc.
Hiện nay, ở nước ta có nhiều nhà máy bia với sản phẩm đạt chất lượng tốt,
chiếm lĩnh được thị trường trong và ngoài nước như: nhà máy bia Huda, Sài
Gòn, Hà Nội...Tuy nhiên, sản lượng của các nhà máy này vẫn chưa đủ đáp ứng
nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng.
Với những lý do trên chúng tôi chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất
bia với năng suất 110 triệu lít sản phẩm/năm”

1


PHẦN 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Bia là một trong những loại nước uống giải khát được ưa chuộng nhất hiện

2


Khu công nghiệp Mỹ Xuân A thuộc vùng trọng điểm kinh tế trọng điểm
phía Nam thành phố Hồ Chí Minh - Đồng Nai - Bà Rịa Vũng Tàu - Bình
Dương. Thuận lợi về giao thông đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không.
Khu công nghiệp nằm cạnh Quốc lộ 51, cách thành phố Hồ Chí Minh
55km, Vũng Tàu 45km, cảng Gò Dầu 2km, cảng Phú Mỹ 6km.
Khu vưc có khí hậu ôn hoà (20-30 0C), không có bão, không có động đất,
cường độ chịu tải đất lớn, rất thuận lợi và tiết kiệm chi phí xây dưng.
Hiện nay, đã có nhiều nhà đầu tư Hàn Quốc, Đài Loan, Thuỵ Sĩ, Malaysia,
Nhật, Mỹ... đầu tư phát triển các nhà máy tại khu công nghiệp, điển hình là các
Công ty: Công ty TNHH thép không gỉ QianDing, Công ty TNHH Công nghiệp
gốm sứ Bạch Mã, Công ty Gạch men Hoàng Gia, Công ty TNHH Công nghiệp
kính Việt Nam, Công ty Xay lúa mì Việt Nam, Công ty Park Austraylia...
1.2. Hệ thống cung cấp và dịch vụ hạ tầng:
- Cấp điện: Khu công nghiệp có trạm biến áp 110/22KV - 2x40MVA phục
vụ cho các nhà máy sản xuất trong khu công nghiệp. Trạm biến áp được cấp
điện từ nguồn lưới điện quốc gia và từ Nhà máy Điện Phú Mỹ. Đảm bảo cấp
điện 22KV liên tục 24/24 giờ cho các nhà đầu tư tới hàng rào nhà máy.
- Cấp nước: Nước sạch cung cấp cho các nhà đầu tư được cấp từ các nhà
máy nước ngầm Phú Mỹ công suất 20.000 m 3/ngày đêm. Đảm bảo cấp nước liên
tục 24/24 giờ cho các nhà đầu tư tới hàng rào Nhà máy.
- Thông tin: Có hệ thống thông tin liên lạc đầy đủ đảm bảo liên lạc trong
nước và quốc tế dễ dàng bao gồm điện thoại, điện thoại di động, Fax, Internet ...
Thời gian thưc hiện dịch vụ trong vòng 7-10 ngày.
- Khí đốt: Có tuyến ống khí 14 inch dẫn từ Phú Mỹ đến và trạm giảm áp
khí đặt tại khu công nghiệp, từ trạm giảm áp khí sẽ có các tuyến nhánh khí dẫn
đến để cấp trưc tiếp cho các nhà máy. Tuyến nhánh khí có đường kính 3-4 inch.
- Giao thông trong và ngoài Khu công nghiệp: Đường bê tông nhưa tải

Về đặc điểm thì malt có màu vàng sáng, vị ngọt nhẹ và hương thơm dịu.
Ngoài ra, trong malt còn chứa một ít chất inozit, chất màu, tanin, chất đắng
và các enzyme thủy phân như: enzyme α, β - amylase, protease, peptidase,
fitase, sitase, amylophophatase…
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của malt đại mạch
Thành phần hóa học của malt

% chất khô

Tinh bột

58

Đường khử

4

Saccaroza

5

Pentozan hòa tan

1

Pentozan không hòa tan và hexozan

9

Xenluloza

2.2. Gạo
Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế một phần malt nhằm
mục đích giảm giá thành sản phẩm. Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo:
- Đồng nhất về kích thước
- Màu sắc trắng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi hôi
- Tạp chất không quá 2%
- Dung trọng 660 – 700g/l
- Độ ẩm từ 12 – 14%
- Độ hoà tan 75 – 85%
Bảng 2.2. Thành phần hoá học của gạo [37]
STT Thành phần
% chất khô
1 Tinh bột
75
2 Protein
6–8
3 Chất béo
1 – 1,5
4 Cellulose
0,5 – 0,8
5 Chất khoáng
1 – 1,2
2.3. Hoa houblon
Houblon có tên khoa học là “Humulus Lupulus”, là một loại thưc vật lưu
niên đơn tính, thuộc họ Gai mèo (Cannabinaceae).
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (malt đại mạch) trong công
nghệ sản xuất bia. Nó làm cho bia có vị đắng dễ chịu, hương thơm rất đặc trưng.
Làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần
sinh học của sản phẩm.
Trong sản xuất bia, chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn nếu hoa bị thụ

Polyphenol

2,5 – 6

Tinh dầu thơm

0,3 – 1

Protein

15 – 21

Các hợp chất khác

26 – 28

Hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng các chất có giá trị trong
công nghệ sản xuất bia là nhưa hoa, tanin và tinh dầu, ngoài ra trong hoa còn có
chứa các chất khác như: protein, sáp, các hợp chất protein.
- Nhưa hoa:
Nhưa hoa là thành phần quan trọng của hoa houblon. Bao gồm nhưa
cứng và nhưa mềm. Nhưa mềm gồm có α − axit đắng, β − axit đắng, γ-axit
đắng, δ-axit đắng. Các chất đắng có tác dụng tạo vị, mùi cho bia mà còn có tác
dụng sát trùng ức chế sư phát triển của vi sinh vật.
- Các tanin (polyphenol):
Tanin là các polyphenol thuộc nhiều nhóm khác nhau như flavanon,
catechin… Trong quá trình nấu bia các chất này liên kết với protein của malt.
Do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu là của malt và chỉ khoảng 1020% là polyphenol của hoa houblon. Các hợp chất tanin dễ bị oxi hóa do đó nó
có tác dụng bảo vệ các axit đắng khỏi bị oxi hóa mặt khác tanin tham gia tạo vị
cho bia.

- Nước rửa bã cần phải điều chỉnh độ kiềm < 50mg/l và pH = 6,5 để không
chiết các chất không mong muốn từ bã.
- Nước rửa nấm men phải được tiệt trùng và loại bỏ mùi lạ.
- Hàm lượng các kim loại:
+ Sắt < 0,3mg/l.
+ Mn < 0,05mg/l.
+ Mg < 125mg/l.
+ Pb < 0,1mg/l.
+ Cu < 3mg/l.
+ Zn < 5mg/l.
+ F < 1mg/l.
8


+ Selen < 0,05mg/l.
+ Asen < 0,05mg/l.
2.5. Nấm men
Nấm men là vi sinh vật đơn bào, không di động và sinh sản bằng hình thức
nảy chồi.
Nấm men có kích thước từ 4 – 20ηm thậm chí 25ηm. Trong đó chiều rộng
tế bào thường là 3 - 5ηm và chiều dài là 5 - 10ηm. Kích thước này cũng thay đổi
nhiều tùy thuộc vào loài, giống và điều kiện môi trường sống. [5,49]
Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces carlsbergensis là hai loại nấm
men thường được sử dụng để lên men bia. Các loại nấm men lên men bia thuộc
loại yếm khí tùy tiện. Khi có oxy chúng tăng sinh khối hô hấp tế bào, khi không
có oxy chúng lên men tạo thành ethanol và CO2 theo phương trình:
Đường + Nitơ amine tư do + Nấm men + Oxy

Ethanol + CO2 + Nấm men


Công dụng: Để tăng hiệu suất của quá trình lọc và làm bia có độ trong đạt
yêu cầu
Lượng bột diatomit để tạo lớp lọc đầu tiên khoảng 500g/m2 và trong khi lọc
bổ sung thêm 50g/m2 để làm xốp lớp lọc. [9, 69]
2.6.3. Các chất hóa học
- Axit lactic, H2SO4 điều chỉnh pH cho khối cháo.
- CaCl2, ZnCl2: cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men hoạt động.
- Chất màu caramen: dùng để điều chỉnh màu.

10


PHẦN 3:
CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT
3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia.

11


3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ
3.2.1. Làm sạch nguyên liệu
 Mục đích
Quá trình làm sạch nhằm loại bỏ các tạp chất không mong muốn có trong
nguyên liệu, để đảm bảo an toàn cho các quá trình sau và đảm bảo chất lượng bia
thành phẩm.
 Tiến hành

6
3

9. Máy nghiền.

5. Gàu tải.

10. Nồi nấu.

Nguyên liệu nhập về sẽ được làm sạch sơ bộ sau đó được cho vào các silô
chứa để bảo quản. Khi sử dụng thì nguyên liệu từ các silô sẽ được vít tải, gàu tải
vận chuyển lên sàng để để loại bỏ bụi bẩn, các hạt bị gãy dập, chất lượng kém
hoặc mầm rễ còn sót, các tạp chất lớn. Sau đó, nguyên liệu sẽ tiếp tục được
chuyển sang thiết bị từ tính để tách kim loại.
3.2.2. Nghiền nguyên liệu
3.2.2.1. Nghiền malt:
 Mục đích
12


Nghiền nhỏ nguyên liệu nhằm phá vỡ cấu trúc của hạt để tăng bề mặt tiếp
xúc với nước, làm cho sư xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ dễ
hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân khác nhanh và
triệt để hơn.
Chọn phương pháp nghiền malt nấu là nghiền ướt.
Ưu điểm của phương pháp nghiền ướt: [3, 237]
- Giảm thời gian thao tác
- Vỏ trấu được bảo toàn
- Rút ngắn thời gian lọc bã 10 – 20 phút
 Tiến hành [10, 56]
Cho malt vào phểu chứa với một lượng đã định sẵn, phun nước vào khối
hạt theo tỉ lệ 0,7hl/1000kg malt. Nhiệt độ của nước là 30 - 37 0C. Khối malt được
ngâm 20 phút (hàm ẩm malt đạt 25 - 35%). Tiếp theo, tiến hành nghiền bình

và được đưa lên cao, được vít tải đưa qua thiết bị phối trộn với nước ấm rồi đổ
vào nồi hồ hoá. Bột gạo trong quá trình được quạt gió thổi và gàu tải vận chuyển
sinh ra nhiều bụi nên ở những vị trí này có bố trí đường ống thông với túi lọc và
xyclon tách bụi.
3.2.3. Nấu nguyên liệu
3.2.3.1. Hồ hóa:
 Mục đích:
Do sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ 20% nên cần tiến hành hồ
hoá và dịch hoá gạo trong thiết bị riêng trước khi đường hoá chung với malt. Vì
gạo chưa trải qua quá trình đồ sinh học nên thành tế bào chưa bị phá vỡ rất khó
cho việc giải phóng tinh bột để đường hoá. Do đó ta sử dụng lượng malt lót với
tỉ lệ 20% so với lượng gạo thay thế nhằm mục đích giảm độ nhớt của dịch cháo
giúp cho quá trình nấu dễ dàng hơn, tăng hiệu suất chất chiết và cũng thuận lợi
hơn cho quá trình đường hoá sau này.
 Tiến hành nấu gạo:
Trước khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bị bằng nước nóng. Bột gạo được
phối trộn với nước ấm để đạt nhiệt độ dịch khoảng 45˚C trước khi bơm vào nồi
với tỉ lệ bột/nước = 1/5. Bật cánh khuấy, bổ sung axít lactics để hạ pH của hỗn
dịch xuống khoảng 5,4 – 5,6. Cho malt lót vào nồi với lượng bằng 20% gạo và
bổ sung thêm nước để tỉ lệ: bột/nước = 1/5. Nhiệt độ của khối 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 thưc 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 thưc 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.
14



15


Cấu tạo:
1. Đường hơi ra

2. Đèn quan sát

3. Cửa quan sát

4. Thang

5. Thân thiết bị

6. Lớp bảo ôn

7. Lớp áo hơi
8. Đường xả nước ngưng tụ thân nồi
9. Chân thiết bị
10. Đường xả nước ngưng tụ đáy nồi
11. Động cơ
12. Cửa nguyên liệu vào
13. Cánh khuấy
14. Đường cấp hơi đáy nồi
15. Ống cấp CIP
16. Đường cấp hơn thân nồi
17. Quả cầu CIP
18. Đường sản phẩm ra
Hình 3.3. Thiết bị nấu
3.2.4. Lọc dịch đường

2
13

2

14

6
7

12

10
8

11

15

9

Hình 3.4. Thiết bị lọc đáy bằng
Cấu tạo:
1. Đường hồi lưu. 2. Cầu CIP vệ sinh.
3. Đường hơi ra.

4. Đèn quan sát.

5. Cửa quan sát.


đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nâng và giữ nhiệt độ của dịch
đường ở khoảng 70÷750C. Duy trì nhiệt độ này để enzyme α - amylase tiếp tục
thủy phân tinh bột còn sót lại trong nước rửa bã.
Trong hoa có nhiều chất thơm nhưng những chất này rất dễ bay trong quá
trình nấu hoa. Cuối cùng chỉ có 1-2% lượng tinh dầu thơm tồn tại trong bia. Để
khắc phục điều này ta cho hoa thành 3 lần. Khi dịch sôi được khoảng 15 phút thì
cho toàn bộ lượng hoa cao vào nồi. Sôi được khoảng 60 phút thì cho 1/2 lượng
hoa viên vào nồi. Trước khi kết thúc đun hoa 15 phút thì bổ sung hoa viên còn lại
vào nồi. Tỷ lệ cao hoa : hoa viên là 1:4.
Thời gian đun hoa khoảng 90 phút. Nhiệt độ nấu hoa 1030C
Lưu ý: Cho thêm 5% malt caramen (so với tổng lượng malt ban đầu) khi
dịch đường vừa bơm đầy nồi nấu.
 Thiết bị
Thiết bị houblon hóa có cấu tạo tương tư như thiết bị nấu nhưng có bề mặt
truyền nhiệt lớn hơn do trong quá trình này cần phải bốc hơi một lượng nước.
11

9
8

18'

12
13

18

7
6
14


11. Ống thoát hơi.

5. Chân đỡ thiết bị.

12. Cầu CIP.

6. Thân thiết bị.

13. Đường ống cấp CIP bộ phận gia nhiệt.

7. Lớp bảo ôn.

14. Bộ phận gia nhiệt.

3.2.6. Lắng trong
 Mục đích
Lắng và tách cặn bã malt, cặn hoa, cặn thô ra khỏi dịch đường tránh cho bia
khỏi bị đục.
 Tiến hành
Dịch đường sau khi được houblon hóa được bơm vào thùng lắng trong theo
phương tiếp tuyến với thùng tạo thành dòng xoáy. Dưới tác dụng của lưc hướng
tâm cặn lắng và các chất không hòa tan có khối lượng lớn sẽ bị xoáy vào giữa
tâm thùng và lắng xuống đáy thùng. Trong thời gian lắng xoáy nhiệt độ của dịch
đường cũng được giảm xuống từ 100 0C xuống còn khoảng 900C, sau đó dịch
đường được chuyển sang thiết bị làm lạnh.
Thời gian lắng khoảng 40 phút.
 Thiết bị
Nhà máy sử dụng thiết bị lắng Whirlpool để lắng trong.


ra

đỡ thiết bị.

160C

cấp CIP.Dịch ra

làm cấp dịch vào.
11.bịĐường
5. Thân thiết bị. Hình 3.7. Thiết
6. Đường lấy dịch trên. lạnh 12. Đường cấp nước phá bã.
3.2.7. Làm lạnh
 Mục đích
Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men và bão hòa oxy cho dịch
lên men.
 Tiến hành
Dịch sau khi lắng trong được chuyển sang thiết bị làm lạnh nhanh để hạ
nhiệt độ dịch đường xuống 8÷16 0C thích hợp cho quá trình lên men. Trước khi
bơm vào tank lên men người ta bão hòa dịch đường bằng oxy đã khử trùng để tạo
điều kiện thuận lợi cho sư phát triển của nấm men.
 Thiết bị
Sử dụng thiết bị làm lạnh dạng tấm bản để làm lạnh dịch đường.


3.2.8. Lên men
3.2.8.1. Chuẩn bị men giống
Bia là sản phẩm của quá trình lên men vì vậy việc chuẩn bị men giống là hết
sức cần thiết, mục đích là để tạo lượng giống đủ lên men và hoạt hóa giống.
Tại nhà máy sử dụng chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis. Đây là

- Xử lý sữa men:
Sau khi lên men chính sữa men được thu vào các chậu chuyên dụng và
chuyển đến phân xưởng lên men để xử lý. Đầu tiên, sữa men được trộn với nước
vô trùng có cùng thể tích, sau đó cho qua rây có đường kính 0,4÷0,6mm và ngâm
trong nước lạnh. Hằng ngày, phải thay nước cho nấm men và giữ nhiệt độ của
nước trong thiết bị bảo quản gần 00C. Trong nước, lạnh nấm men có thể bảo quản
tốt 4 ÷ 6 ngày.
Để lên men trở lại tiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng thì
cho trộn với dịch lên men theo tỷ lệ 2÷6 lít/1 lít men, khuấy đều rồi để yên 1÷3h
cho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính ở đầu tiên. Khi
nào nấm men nảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% là được. Sữa men có
thể tái sử dụng nhiều lần. Tuy nhiên, số lần tái sử dụng còn phụ thuộc vào hoạt
lưc và sư nhiễm tạp của nó, thường khoảng 8 lần.
3.2.8.2. Quá trình lên men chính
 Mục đích:
Chuyển hóa các chất hòa tan trong dịch lên men thành rượu etylic, CO 2 và
một số sản phụ khác nhờ sư phát triển của nấm men. Sản phẩm của quá trình lên
men chính là bia non. Bia non đục và có hương vị đặc trưng tuy nhiên lượng
diacetyl còn cao.
C6H12O6

nấm men

2C2H5OH + 2CO2 + 28 kcal

Đặc điểm của quá trình lên men chính là sư tiêu hao các chất diễn ra mạnh
mẽ. Một lượng lớn đường chuyển thành rượu, CO 2 và một số sản phẩm phụ như
rượu bậc cao, glyceril, acid hữu cơ, ester, aldehyd, diacetyl… góp phần làm nên
hương vị cho bia.
 Cách tiến hành:

xuống đáy và một số ester được tạo thành và tạo hương vị cho bia.
3.2.8.4. Thiết bị
Quá trình lên men chính và lên men phụ đều được thưc hiện trong một thiết
bị lên men có dạng hình trụ, có đáy hình chóp, nắp hình chỏm cầu, bên ngoài có
các áo lạnh để điều chỉnh nhiệt độ lên men của thùng.


Cấu tạo:
1.Nắp trên.
2. Sàng thao tác.
3. Thân thiết bị.
4. Kính quan sát.
5.Vùng làm lạnh kín.
6. Lớp bảo ôn.
7. Vùng làm lạnh phần đáy côn.
8. Van lấy mẫu.
9.Van xoay để cho dịch vào và lấy dịch ra.
10.Ống dẫn chất tải lạnh.
Hình 3.8. Thiết bị lên men
3.2.9. Lọc trong bia
 Mục đích
Tách các tế bào nấm men, cặn lơ lửng nhằm đảm bảo độ trong, tăng khả
năng hòa tan CO2, hạn chế tạo bọt khi lọc, tăng độ bền và giá trị cảm quan của bia
thành phẩm.
Tách các tế bào nấm men, cặn lơ lửng nhằm đảm bảo độ trong, tăng khả
năng hòa tan CO2, hạn chế tạo bọt khi lọc, tăng độ bền và giá trị cảm quan của bia
thành phẩm.
 Tiến hành
Trước khi lọc tiến hành vệ sinh máy lọc, lắp giấy lọc ép chặt vào máy, lúc
này cho nước có nhiệt độ 950C chạy trong 1 giờ để thử độ kín và khử trùng, sau

cầu: rót đầy thể tích thùng bock, không sủi bọt và hao phí bia ít nhất. Các bock
được bảo quản trong điều kiện lạnh.
3.2.12. Chiết chai, đóng nắp
 Mục đích
Nhằm chuyển bia từ thùng chứa bia thành phẩm vào chai để bảo quản tốt và
vận chuyển đến người sử dụng.
 Tiến hành
Sử dụng chai có dung tích 0,45 lít có màu nâu để tránh ánh sáng mặt trời có
thể làm ảnh hưởng đến chất lượng của bia.