Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
MỞ ĐẦU
Bia là loại nước giải khát lên men rất được ưa chuộng hiện nay trên thị trường ở
nước ta cũng như trên toàn thế giới. Bia có độ cồn nhẹ ( hàm lượng cồn khoảng 3% ÷
6%), có ga ( hàm lượng lượng CO2 khoảng 3 ÷ 4 gam/lít), có bọt mịn, xốp và có hương
vị rất đặc trưng. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là Matl đại mạch và hoa
hublon... Bia đem lại giá trị dinh dưỡng (một lít bia cung cấp khoảng 400 đến 450 kcal).
Trong bia có chứa các hợp chất dinh dưỡng như:
Chất đạm: Đặc biệt là đạm hòa tan chiếm 8% ÷ 10% chất tan bao gồm protein,
peptit, aminoaxit.
Gluxit: gluxit tan, trong đó có khoảng 70% là dextrin, pentosan – sản phẩm
caramen hóa.
VItamin: Chủ yếu là vitamin nhóm B (1,6)
Ngoài ra, trong bia còn chứa một lượng các enzim khác nhau. Đặc biệt CO
2
hòa
tan trong bia có tác dụng làm giam nhanh cơn khác cho người uống bia, dúp tiêu hóa
nhanh thức ăn và kính thích ngon miệng, giảm mệt mỏi, tăng sự tỉnh táo nếu sủ dụng
một liều lượng thích hợp, là nước uống thích hợp cho mỗi bữa tiệc, liên hoan... bầu bạn.
Theo nghiêm cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm trước
công nguyên, bắt dầu từ bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà. Sau đó được truyền qua
châu lục khác nhờ con đường trao đổi, buôn bán giữa các bộ lạc. Trong quá trình tìm
kiếm nguyên liệu tăng cường chất lượng cho bai, người ta thấy hoa Houlon mang lại
cho bia hương vị rất đặc biệt và còn nhiều đặc tính quý giá. Hiện nay, hoa Houlon vẫn là
nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia. Đến thế kỷ thứ XIX cuốn sác
về bia được xuất bản đã đưa nghành sản xuất bia vào ánh sáng khoa học. Cùng với sự
phát triển của loài người, công nghệ và quy trình sản xuất bia đang ngày một hoàn thiện
hơn.
Nước ta là một nước nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Vì vậy, nhu cầu về nước
giải khát là rất lớn. Ngành công nghiệp nước giải khát nói chung và ngành bia hiện nay
nói riêng rất phát triển cả về quy mô sản lượng và chất lượng. Ở nước ta, bia chỉ mới
lít/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50 lít/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 tăng. Hiện nay năng suất của
nhà máy bia Hà Nội đã đạt trên 100 triệu lít/năm và đang tiếp tục tăng năng suất tới 200
triệu lít/năm vào năm 2010, năng suất của nhà máy bia Sài Gòn đã đạt trên 350 triệu lít/
năm và dự kiến sẽ là 780 triệu lít/năm vào năm 2020. 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 15 lít/người/năm và sẽ hứa
hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển.
Nước ta là một nước đang phát triển, tốc độ tăng trưởng kinh tế vào những năm gần đây
đạt khoảng 7% và dự kiến sẻ hoàn thành sớm kế hoạch trỡ thành nước công nghiệp
trước năm 2020. Do vậy, nhu cầu và sức tiêu thụ các sản phẩm thực phẩm nói chung là
rất lớn. Việc xây dựng thêm các nhà máy bia sẻ tạo công ăn việc làm cho người lao
động, tăng nân sách cho nguồn thuế va góp phần thúc đẩy kinh tế và công nghiệp hóa
đất nước.
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường
1. Lựa chọn loại bia sản xuất
Để sản phẩm sản xuất ra có thể tiêu thụ được đặc biệt là sản phẩm bia chai có thể
chiếm lĩnh được thị trường rộng thì sản phẩm bia phải có chất lượng cao đáp ứng được
yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Do đó em lựa chọn sản xuất loại bia có chất
lượng cao, thuộc loại bia vàng là loại bia đang rất được ưa chuộng hiện nay.
Sản phẩm bia sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau:
* Các chỉ tiêu cảm quan:
Đây là một khu kinh tế mới có diện tích rộng và đang được xây dựng, 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, đây là một vùng đồng bằng rộng lớn, điều kiện cơ sở hạ tầng tốt, là
thị xã hành chính của tĩnh Nghệ An trong tương lai. Bên cạnh đó hệ thống giao thông
gần khu công nghiệp đã và đang được xây dựng, cải tạo và hoàn thiện như khu công
nghiệp Nam Cấm, tiếp giáp với đường quốc lộ 1A, quốc lộ 7 đi lên miền tây Nghệ An,
Cánh cảng Của Lò khoảng 20 km về phía nam, cách sân bay Vinh khoảng 20 km.
3. Vùng nguyên liệu
Nguyên liệu chính đầu tiên để sản xuất bia là malt đại có thể nhập ngoại từ Đức,
Úc... Hoa houblon nhập từ Tiệp Khắc dưới dạng cao hoa và hoa viên. Nguyên liệu thay
thế là gạo có thể mua ngay trong tỉnh hay mua từ các tỉnh lân cận như HÀ Tĩnh và
Thanh Hóa với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận chuyển về nhà máy chủ yếu
bằng ô tô theo quốc lộ 1A.
Trong nhà máy còn thiết kế một hệ thống lấy nước từ giếng khoan xử lý lọc và làm
mềm nước dùng cho nấu bia và các hoạt động khác của nhà máy. Mặt khác, có thể lấy
nước từ nhà máy nước Diễn Châu hoạc từ con sông Bùng và kênh Nhà Lê chảy qua khu
vực.
4. Vùng tiêu thụ sản phẩm
Bia nhà máy sản xuất ra cung cấp cho các cửa hàng trong tỉnh và các tỉnh lân cận
như Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế và Lào qua cửa
khẩu Lao Bão hoặc Nậm cắn của huyên Kỳ Sơn.... Sản phẩm sau chiết chai, chiết bock
được chuyên chở bằng ô tô, nếu số lượng ít có thể sử dụng các phương tiện khác.
5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh
Nguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực.
Mạng lưới điện này cung cấp 24/24 giờ trong ngày, nhưng để đề phòng sự cố mạng
lưới, nhà máy bố trí một trạm biến thế và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng.
Nguồn nước: nước được lấy từ hệ thống giếng khoan. Trong nhà máy nước được
dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước rửa
chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy... Nước nấu bia cần đáp ứng đầy đủ các chỉ
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm5
Nguyên liệu chính dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là malt đại mạch, và
nguyên liệu dùng để thay thế cho malt là gạo với tỷ lệ 20% nhằm giảm giá thành sản
phẩm, hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia,nước và các chất phụ trợ khác
1. Malt đại mạch
Malt đại mạch là nguyên liệu chính số một dùng để sản xuất bia. Khoảng 1/3 đại
mạch trên thế giới được trồng để sản xuất bia. Đại mạch thuộc họ Hordeum Sativum, có
một số ít thuộc họ H.Muvirum, H.Jubatum. Đại mạch thường được gieo trồng vào mùa
đông hay mùa xuân, được trồng nhiều ở Nga, Mỹ, Canada, Pháp, Nga…
Đại mạch có giống 2 hàng và đại mạch đa hàng, trong đại mạch đa hàng lại gồm
có đại mạch 4 hàng và đại mạch 6 hàng. Tuy nhiên chỉ có đại mạch hai hàng được dùng
trong sản xuất bia. Còn đại mạch đa hàng chỉ dùng trong chăn nuôi và các mục đích
khác.
Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ trở thành hạt malt tươi; hạt
malt tươi lại tiếp tục qua quá trình sấy, tách rễ và đánh bóng sẽ trở thành hạt malt khô
tiêu chuẩn có thể bảo quản dài ngày trong điều kiện khô, mát và được sử dụng để sản
xuất bia. Trong quá trình xử lí hạt đại mạch để trở thành hạt malt hoàn thiện hệ enzyme
trong hạt đã được hoạt hóa và tăng cường hoạt lực, đặc biệt là hệ enzyme thủy phân thực
hiện quá trình chuyển hóa các chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch đường.
Hiện nay, các cơ sở sản xuất bia ở nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn
gốc từ đại mạch hai hàng, chủ yếu được nhập từ Úc hoặc một số nước châu Âu như:
Đức, Đan Mạch... Malt dùng trong sản xuất bia cần đảm bảo một số yêu cầu:
Chỉ tiêu cảm quan:
- Màu sắc: hạt malt vàng có màu vàng rơm, sáng óng ánh, màu chuẩn là 0,3 độ
iod; (malt đen có màu sẫm).
- 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:
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
2 Protein 6 – 8
3 Chất béo 1 – 1,5
4 Cellulose 0,5 – 0,8
5 Chất khoáng 1 – 1,2
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
3. Hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ hai sau malt trong sản
xuất bia, hiện chưa có nguyên liệu nào có thể thay thế được. Hoa houblon góp phần
quan trọng tạo ra mùi vị đặc trưng của bia và tăng độ bền sinh học của bia. Các hợp chất có
giá trị trong hoa phải kể đến chất đắng, polyphenol và tinh dầu thơm ngoài ra còn một số
hợp phần khác nhưng không mang nhiều ý nghĩa trong công nghệ sản xuất bia.
Hoa houblon thường được sử dụng dưới 3 dạng: hoa cánh, hoa viên và cao hoa.
- Hoa cánh: hoa houblon tươi, nguyên cánh được sấy khô đến hàm ẩm ≈11%, sau
đó được phân loại rồi xông hơi (SO
2
) để hạn chế sự oxy hóa và sự phát triển của vi sinh
vật.
- 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
: < 250 mg/lít; muối cacbonat < 50mg/l; muối clorua < 50mg/
l; muối phospho < 5000mg/l; không có đồng, kẽm; amoniac và muối nitrit < 0,1mg/l.
- pH ≈ 6,5 – 7,0.
- Chỉ số coli < 3.
5. Nguyên liệu phụ trợ khác
Nguyên liệu phụ trợ dùng trong sản xuất bia chủ yếu là: acid , bột trợ lọc, chất tẩy
rửa, chất sát trùng, ...
II. Chọn phương pháp nấu
Mục đích của quá trình nấu là: Hoà tan các chất có trong malt, gạo. Sử dụng hệ
enzyme của malt để thuỷ phân tinh bột thành đường, dextrin; thuỷ phân protein thành
axit amin, peptide, polypeptide... bên cạnh đó còn trích ly 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 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
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
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.
3. Lọc dịch đường
Để tách bã malt và làm trong dịch đường thì các giải pháp thường được đặt ra là
phân ly và lọc, tuy nhiên do lọc có ưu điểm là khả năng tách loại cặn tốt hơn, chế tạo và
vận hành thiết bị đơn giản hơn nên hiện nay hầu hết các nhà máy bia đều sử dụng
phương pháp lọc để làm trong dịch đường. Thiết bị lọc dịch đường thường được sử
dụng là máy lọc khung bản và thùng lọc đáy bằng.
Máy lọc khung bản có ưu điểm là thiết bị có kích thước nhỏ gọn hơn 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 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
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.
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men
1.Chọn chủng giống nấm 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.
Có hai chủng nấm men thường được sử dụng để lên men bia là nấm men nổi
Saccharomyces.cerevisia và nấm men chìm Saccharomyces.carlbergensis . Sự khác
nhau cơ bản giữa hai loại nấm men này là khả năng lên men các loại đường trisaccharid
ví dụ rafinoza . Trong khi nấm men chìm có khả năng tổng hợp enzyme melibiase nên
có thể sử dụng hoàn toàn đường rafinoza thì nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường
này . Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp , khả năng trao đổi chất khi lên
men và khả năng hình thành bào tử . Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu
xảy ra trong quá trình lên men còn của nấm men nổi lại chủ yếu trong quá trình hô hấp .
Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi . Nấm
men nổi nổi trên bề mặt dịch tạo lớp bọt xốp trong và cuối quá trình lên men chính còn
nấm men chìm lắng xuống đáy trong và cuối quá trình lên men chính ; nấm men chìm
có thể lên men ở nhiệt độ 4
0
đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại Saccharomyces calbergensis chu kì lên men
14 ngày. Lên men chính tiến hành ở 8˚C trong thời gian 5 ngày. Sau lên men chính dịch
lên men được hạ nhiệt độ xuống 4˚C và xả nấm men kết lắng, rồi hạ nhiệt độ dịch lên
men xuống 2˚C và để thực hiện lên men phụ.
Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết box.
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
IV. Thuyết minh dây chuyền sản xuất
Lọc đáy bằngNấu hoa
Lắng xoáy Lạnh nhanh
Lên men
Lọc bia
Gạo
Malt lót
Malt
Nghiền Nghiền
Nghiền ướt
Hồ hoá
Đường hoá
Chiết chai
Thanh trùng
Dán nhãn
Xếp két
Nước
Nước
Bã malt
Bã hoa
Không khí
vô trùng
Men giống
trải qua quá trình đồ hoá, chưa chịu tác động bởi hệ enzym sitase. Cấu trúc thành tế bào
và các hạt tinh bột của chúng còn rất chắc, khó bị thuỷ phân. Do đó yêu cần nghiền thật
nhỏ và hồ hoá ở nhiệt độ cao để thu được nhiều chất chiết.
Gạo được đổ vào phễu hứng và được gầu tải đưa lên đổ xuống máy nghiền búa,
bột gạo sau nghiền được quạt gió đưa vào phễu hứng của gầu tải tiếp theo 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 gầu 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.
2. Quá trình hồ hoá và đường hoá
a. Hồ hoá
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
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
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 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
Mục đích: Tách dịch đường ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi lớn nhất, đồng thời
hạn chế tối đa sự oxy hoá dịch đường.
Lọc dịch đường có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi bã,
giai đoạn 2 là rửa bã để rút nốt phần chất hoà tan còn sót lại trong bã.
Tiến hành lọc:
Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước, các mảnh các
mảnh của đáy giả phải được ghép thật khít và chặt với nhau. Lỗ tháo bã và các van xả
dịch phải đóng chặt. Bơm nước nóng vào các ống dẫn dịch để đuổi không khí đồng thời
bơm tới đầy khoảng không giữa hai đáy của thùng lọc. Dịch đường từ nồi đường hoá
sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang thùng lọc, đồng thời hệ thống cào bã
hoạt động để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả. Sau khi hết dịch đường hệ thống cánh đảo
bã được nâng lên cao. Dịch đường được để yên 20 phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc.
Có thể chia lớp bã thành 3 lớp: lớp dưới cùng gồm các phần tử nặng nhất và lớn nhất,
dày khoảng 1cm; lớp giữa gồm vỏ và các phần tử nặng khác; lớp trên cùng là các phần
tử mịn và nhẹ, xám, dày khoảng 1cm. Sau đó mở van thu dịch đường, ban đầu dịch
đường còn đục nên ta cho hồi lưu trở lại thùng lọc trong khoảng 15 phút đầu. Khi dịch
đường bắt đầu trong thì khoá van hồi lưu, dịch đường được đưa ngay sang nồi nấu hoa.
Nếu nồi hoa chưa sẵn sàng thì dịch đường được đưa sang nồi trung gian có vỏ bảo ôn
chứa tạm. Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm
tăng trở lực khi đó cần ngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc.
Dùng áp kế để kiểm tra tốc độ lọc. Thời gian ép dịch lọc khoảng 90 phút. Sau đó tiến
hành rửa bã.
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
Tiến hành rửa bã gián đoạn làm 3 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C. Sau khi thu
hết dịch đường, khoá van xả dịch, cấp 1/3 lượng nước rửa bã, cho cánh khuấy quay để
làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lưu trong bã vào dịch. Để yên 10 phút thì tháo
dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi hoa với dịch lọc trước đó. Kết thúc quá trình rửa
bã hàm lượng đường trong bã còn 0,5 – 1˚Bx. Thời gian rửa bã khoảng 60 phút.
Tổng thời gian lọc khoảng 160 phút.
đục.
Đặc biệt là cặn nóng được tạo thành từ nhiệt độ trên 60˚C và cần được tách bỏ
hoàn toàn vì chúng ảnh hưởng xấu tới quá trình lên men, làm bia kém chất lượng, sinh
ra một số axít có hại cho độ bền của bia.
Tiến hành lắng xoáy:
Dịch đường ra khỏi nồi hoa được bơm vào thùng lắng xoáy theo phương tiếp
tuyến với vận tốc 12 – 14m/s, dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực các cặn lắng và
bã hoa tách ra tập trung ở giữa thùng và lắng xuống đáy. Dịch ra khỏi thùng có nhiệt độ
khoảng 90˚C được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh. Cặn tập trung ở đáy thùng khi bơm
hết dịch được xối nước xả bã ra ngoài. Thời gian lắng xoáy khoảng 30 phút.
6. Lạnh nhanh
Mục đích: Quá trình làm lạnh nhanh nhằm mục đích hạ nhiệt độ của dịch đường
tới nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men đồng thời hạn chế tối đa sự nhiễm tạp vi
sinh vật, ảnh hưởng tới lên men và chất lượng bia thành phẩm.
Tiến hành làm lạnh nhanh:
Sau khi ra khỏi thùng lắng xoáy, dịch đường có nhiệt độ 90˚C, được dẫn vào máy
lạnh nhanh kiểu tấm bản. Máy được cấu tạo từ những tấm bản gấp sóng chế tạo từ thép
hay hợp kim Cr – Ni. Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc, trên mỗi tai có đục
lỗ tròn. Kết hợp xen kẽ các tấm bản với các gioăng cao su tạo nên 4 mương dẫn: dịch
đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, chất tải lạnh vào máy, chất tải lạnh ra khỏi
máy. Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên, chảy thành
màng ziczac trên bề mặt các tấm bản trong khoảng trống giữa 2 tấm bản liền kề, dịch
đường chảy các khoảng trống cách nhau 1 khoảng trống xen kẽ bởi chất tải lạnh, cuối
cùng ra khỏi máy ở mương dẫn dưới ngược phía. Nước lạnh 2˚C được đi theo chiều
ngược lại từ mương dẫn vào ở phía dưới qua các khoảng trống mà dịch đường không đi
qua rồi ra ở mương dẫn phía trên đối diện. Nước lạnh qua trao đổi nhiệt với dịch đường
trở thành nước nóng 70 – 80˚C được thu hồi về thùng nước nóng đưa đi phục vụ cho
quá trình nấu.
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
chai và diễn ra trong vòng 5 ngày ở nhiệt độ 8˚C đối với bia hơi. Trong giai đoạn này
nấm men hoạt động mạnh toả nhiều nhiệt, lượng CO
2
tạo thành nhiều nên cần phải cấp
nhiều glycol để làm lạnh và tiến hành thu hồi CO
2
để đảm bảo áp suất trong thùng lên
men khoảng 0,7 – 0,8at. Kết thúc giai đoạn này hàm đường còn lại trong bia non là
3˚Bx. Khi đó hạ nhiệt độ khối dịch xuống 4˚C và tháo nấm men kết lắng. Cuối cùng hạ
nhiệt độ khối dịch xuống 2˚C và tiến hành lên men phụ và tàng trữ bia trong khoảng 15
ngày đối với bia chai và 10 ngày đối với bia hơi, duy trì áp suất khoảng 1 – 1,2at. Ở giai
đoạn này lượng nấm men còn lại rất ít, hoạt lực giảm mặt khác do nhiệt độ rất thấp nên
quá trình chuyển hoá các hợp phần của khối dịch rất chậm.
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
9. Lọc bia
Mục đích: Bia sau khi lên men đã được làm trong tự nhiên (nhờ quá trình lắng khi lên
men phụ) nhưng chưa đạt mức độ cần thiết. Do đó, cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn
toàn cặn, kết tủa... nhằm tăng độ bền của bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định các thành
phần cơ học.
Bia tiêu chuẩn sau quá trình lên men được đi qua thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản
trao đổi nhiệt với chất tải lạnh là glycol để ổn định nhiệt độ bia ở –1˚C trước khi lọc. Để
thực hiện quá trình lọc trong bia sử dụng thiết bị lọc ống inox và thiết bị lọc ống xốp để
lọc tinh đối với sản phẩm bia chai. Thiết bị lọc ống có một giàn ống, trên các ống này có
đục lỗ cỡ 0,04µm.
Quá trình lọc gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tạo màng lọc và giai đoạn lọc.
Giai đoạn tạo màng lọc: Bột trợ lọc diatomide được hoà với nước và bơm vào
thiết bị lọc để tạo màng lọc. Sử dụng 2 loại bột trợ lọc là Hyflosuppercell và
Standarlsuppercell mỗi loại 5kg cho một lần tạo áo lọc.
Giai đoạn lọc: Bơm bia vào để tiến hành lọc, trong giai đoạn đầu dịch bia ra còn
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm23
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít/năm
11. Hoàn thiện sản phẩm
* Bia hơi được chiết bock để phục vụ cho nhu cầu trong ngày của các cửa hàng,
đại lý ở các vùng lân cận. Như vậy về nguyên tắc mà nói thì bia chiết bock trước đó
không cần bổ sung thêm CO
2
. Quá trình chiết bock tuân theo nguyên tắc chiết đẳng áp
để đảm bảo yêu cầu: rót đầy thể tích thùng bock, không sủi bọt và hao phí bia ít nhất.
* Bia sau một thời gian tàng trữ được bơm sang phân xưởng chiết chai để nạp
vào các chai. Hệ thống chiết chai gồm một số công đoạn chính sau:
- Rửa chai: chai được ngâm trong nước nóng trước, kế tiếp được rửa bằng xút
nóng, sau đó qua giàn phun nước, hệ thống thổi khí làm khô rồi đi qua bộ phận soi chai
trước khi đưa sang máy chiết chai.
- Chiết chai: quá trình chiết chai cũng tuân theo nguyên tắc chiết đẳng áp, sau đó
chai được dập nút, ra khỏi máy chiết chai chai qua bộ phận soi chai trước khi vào hầm
thanh trùng.
- Thanh trùng: mục đích của quá trình này là nhằm diệt nấm men còn sót để nâng
cao độ bền sinh học của bia.
Thiết bị thanh trùng thường có nhiều khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một
nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ tối đa để thanh trùng khoảng 65
o
C. Quá trình thanh trùng
cần đảm bảo nhiệt độ của chai đi vào và đi ra khỏi thiết bị là bằng nhau, đồng thời
không quá chênh lệch so với nhiệt độ môi trường.
- Sau khi thanh trùng bia được qua máy soi sau đó được dán nhãn và đi dến máy
sắp chai vào két.
V. Quy trình công nghệ xử lý nước cấp, nước thải
1. Xử lý nước cấp
Nước được lấy từ giếng khoan sẽ được lọc qua hệ thống bể cát bao gồm 2 bể lọc
thống nước thải bên ngoài nhà máy. Bùn thu được ở bể lắng đứng một phần tuần hoàn
vào bể aeroten, phần còn lại được ép khô đưa sang bể ủ bùn và có thể sử dụng để làm
phân bón.
Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B với các thông số như sau:
pH = 5,5 – 9
BOD = 50 mg/l
COD = 100 mg/l
SS = 100 mg/l
Cao Văn Lực 47K - Công nghệ hóa thực phẩm25
Copyright: Tài liệu đại học ©