Xem mẫu
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
----------
Đồ án: Thiết kế nhà máy bia 20 triệu lít/năm
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 1
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Xuân Phương – Gi ảng viên
bộ môn Công nghệ Thực phẩm và Công nghệ Sau thu hoạch, Trường Đại h ọc
Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô đã góp ý kiến quý báu cho tôi hoàn thành t ốt
khóa luận tốt nghiệp, đồng cám ơn các thầy cô giáo trong Khoa Công ngh ệ
sinh học, Viện đại học Mở Hà Nội đã giảng dạy và ch ỉ bảo cho tôi nh ững
kiến thức và kỹ năng cần thiết.
Cuối cùng, xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, ng ười thân và
bạn bè đã quan tâm, động viên giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian học tập,
nghiên cứu và hoàn thành tôt đợt thực tập và cuốn khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 25 tháng 6 năm 2011
Sinh viên
Bùi Vinh Quang
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 2
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
MỤC LỤC
2.6 Lượng nước dùng cho sinh hoạt và để phòng cháy chữa cháy:..........70
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 3
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Lời mở đầu
Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng,
được
phổ biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng.
Ở các nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ... ngành công
nghiệp sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 t ỷ
lít/năm.
Công nghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã
thâm
nhập vào thâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên th ế gi ới trong đó
có cả Việt Nam. Mức tiêu thụ bia bình quân ở các nước này khá cao khoảng
100 lít/người/năm.
Các nước Á Đông tuy hiện tại có mức tiêu thụ bia chưa cao bình quân
khoảng 20 lít/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50
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 ch ỉ 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 N ội đã
đạt trên 100 triệu lít/năm và đang tiếp tục tăng năng su ất t ới 200 tri ệu lít/năm
vào năm 2010, năng suất của nhà máy bia Sài Gòn đã đ ạt trên 350 tri ệu lít/năm
và dự kiến sẽ là 780 triệu lít/năm vào năm 2010. Bên cạnh đó rất nhi ều
thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken...
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 4
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam hiện còn th ấp khoảng 15
lít/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát
triển.
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 5
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Phần I : Nguyên liệu và dây chuyền công nghệ
1 .Chọn nguyên liệu
1.1 Malt Đạị mạch
Malt đại mạch là nguyên liệu chính của quá trình sản xuất bia vì trong
malt có chứa toàn bộ hệ enzyme thủy phân, chuy ển hóa các h ợp ch ất cao phân
tử để tạo ra chất chiết của dịch đường. Hiện nay , các cơ sở s ản xu ất bia
trong nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn gốc từ đại mạch hai hang,
chủ yếu được nhập từ Úc hay 1 số nước châu Âu như: Đan Mạch, Đức…Malt
dùng trong sản xuất bia cần đảm bảo các yêu cầu sau:
Màu sắc của các hạt Malt phải vàng sáng, hay đen sẫm .hình dáng và kích
thước của các hạt phải tròn đều.
Vị ngọt dịu, hương thơm đặc trưng.
-Độ sạch của Malt ; tỷ lệ cho phép là 0,5% hạt gãy vỡ, 1% các tạp chất khác.
-Trọng lượng: 28 – 39 g/1000 hạt,Độ ẩm 5%.
-Hàm lượng chất chiết => 78% so với chất khô, bao gồm: 58% tinh bột,đường
khử 4 %,saccarozo 5%,pentozan không hòa tan và hextozan 9%, xenluloza
6%,chất chứa Nito 10%,chất béo 2.5 %, khoáng chất 2.5 % .Ngoài ra trong
malt còn chứa các chất như inozit,tannin, chất màu,chất đắng ,các loại enzyme
thủy phân như amylaza, proteinaza, peptinaza ,amynophotphataza...
-Thời gian đường hóa: 10-15 phút.
-Hàm lượng maltoza: 65-72% chất chiết.
1.2 Gạo nguyên liệu:
-PH dịch đường: 5,5- 6,5
Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế 1 phần Malt nhằm
mục đích giảm giá thành sản phẩm .Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo:
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 6
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Hạt gạo trắng,kích thước đồng đều không lẫn vỏ trấu,sạn…,không có
mối mọt, không ẩm mốc. Độ ẩm :12-13%
Thành phần chất khô của gạo:
+ Tinh bột :70-75%
+ Protein: 8%
+ Chất Béo:1-1,5%
+ Xenluloza: 0,5-0,8%.
+ Chất khoáng: 1-1,2%.
1.3 Hoa Houblon
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ 2 sau malt trong
quá tình sản xuất Bia,hiện chưa có loại nguyên liệu nào thay th ế được loại
nguyên liệu này.Các chất có giá trị trong hoa như chất đắng ,tinh d ầu
thơm,polyphenol… có tác dụng: tạo cho bia có vị đắng dịu.hương vị đặc
trưng, tăng khả năng giữ bọt, ổn định hệ keo, làm trong bia, diệt khuẩn…
Hoa được sử dụng là hoa cái chưa thụ phấn vì hoa này chứ nhiều lupulin ,
nơi tập trung chất đắng . Độ chín kỹ thuật của hoa là khi hoa chuy ển t ừ màu
vàng-xanh sáng vàng hay vàng xanh có ánh. Khi đạt đến độ chín kỹ thuật,các
cánh hoa phải đóng hoàn toàn và hàm lượng lupulin đạt cực đại.
-Hoa houblon được sử dụng có 3 dạng: Hoa cánh, hoa viên và Cao hoa.
-Hoa cánh: Ưu điểm là bảo toàn chất lượng, nhưng có nhược điểm là th ể
tích công kềnh, khó bảo quản và hiệu quả sử dụng thấp.
-Hoa viên: Hoa sau khi xử lý sơ bộ, được nghi ền và ép thành các viên
nhỏ, xếp vào các túi polyetilen giấy bạc hàn kín miệng để tiện cho việc bảo
quản và vận chuyển.
+Cao hoa: Trích li các tinh chat chứa trong hoa bằng dung môi h ữu c ơ
(toluene,benzene…),sau đó cô dặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao.
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 7
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
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 sẫm.
Hoa có mùi thơm đặc trưng, không lẫn các tạp chất.
Thành phần hóa học của hoa(tính theo % chất khô):
+ Độ ẩm 11-13% +Chất đắng 15-21%.
+Tinh dầu thơm 0,3-1% +polyphenol 2,5-6%
+Chất khoáng 5-8%
+Xenluloza 12-14%
+ Cá hợp chát khác 26-28%
+ Protein 15-21%
1.4 Nước
Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng nhiều trong tất các
khâu.Từ nấu lọc cho đến vệ sinh sản phẩm. Trong thành ph ần bia nước
chiếm 1 lượng lớn 80-90% ,góp phần tạo hương vị của bia. Bởi vậy , nước
được sử dụng phải có chỉ tiêu chất lượng và kĩ thuật quan trọng:
Nước phải trong, không chứa tạp chất, không có mùi, vị lạ.
Độ cứng 10o H.
-Hàm lượng các ion:
Ca 2+ :< 250mg / l , Mg 2+ < 100mg / l ,
Na+:15−20mg /l ,Fe2+:0,2−0,5mg /l ,SO2−:
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
mạnh tạo hiệu suất tốt khi đường hóa.Nếu MgSO4 cao quá mức cho phép thì
bia sẽ có vị đắng khó chịu hoặc hàm lượng ion Fe cao thì bia cũng có mùi khó
chịu, màu nhanh đục và giảm độ sánh…
1.5 Các chất phụ gia
Là tất cả các chất được sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm đạt
các yêu cầu kỹ thuật càn thiết trong quá trình sản xuất:
+ Nhóm chất sát trùng nước và hiệu chỉnh PH :Dung dịch Clo,acid
Sulphuric.
+Nhóm chất sát trùng tẩy rửa ( vệ sinh đường ống và máy móc): Dung
dịch Clo,acid,Xút.
+ Nhóm chất trong thu hồi Cacbondioxide: Than hoạt tính, acid Sulphuric,
Kali Permanganate.
+Nhóm hóa chất cho men thu hồi và phân lập.
+Nhóm các chất trợ lọc: bột diatomid, PVPP , Lucilite.(L10).
2. Chọn phương pháp và thiết bị trong xử lý các quy trình công nghệ.
2.1 Nghiền Malt , gạo.
a. Nghiền malt.
Hiện nay, có ba giải pháp để tiến hành nghiền malt: nghi ền malt trong
trạng thái khô ( đã đuổi ẩm) , nghiền có phun ẩm và nghiền cùng với nước.
Mỗi giải pháp có những ưu, nhược điểm khác nhau, qua tìm hiểu em ch ọn
thiết bị nghiền trục.
* Nghiền khô: sau khi nghiền, thành phần bột nghiền bao gồm vỏ , tấm
lớn nhỏ và bột.
*Yêu cầu khi nghiền malt: Malt sau nghiền phải th ật nhuy ễn,m ịn và đ ều
bột.
- Thiết bị nghiền khô sử dụng là máy nghiền trục
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 9
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
+Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, chi phí rẻ, dễ vận hành và cơ giới hóa.
+ Nhược điểm: Tạo bụi gây thất thoát nguyên liệu.( vỏ malt và nội nhũ )
Sơ đồ nghiền:
Malt à Vào thùng à Tách bụi,rác à Tách tạp từ à Sàng à Tách sỏi ,
đá à Máy nghiền trục à Thùng chứa malt nghiền.
-Yêu cầu nghiền: Vỏ trấu vỡ nhưng không được quá nhỏ,nội nhũ phải
nhuyễn.Vậy nên ,ta chọn phương phấp nghiền trục.
b. Nghiền gạo.
* Yêu cầu: gạo phải được nghiền nhuyễn ,đều.Tuy vậy vỏ trấu ph ải v ỡ
nhưng không được quá vụn nhỏ.Nhằm tăng khả năng tọa mạng lọc tự nhiên
nhờ vỏ trấu to.
Thiết bị thông dụng đẻ nghiền gạo là máy nghiền búa. C ấu tạo c ủa máy
nghiền búa gồm một sàng phân loại hình trụ khuyết (có th ể có hình dạng
khác), trong đó có 1 Roto lắp nhiều đĩa, trên mỗi đĩa đ ược gắn nhi ều l ưỡi dao
(búa) bằng thép. Bằng lực cơ học, Roto quay (~2950 vòng/1ph), các h ạt s ẽ
được nghiền vụn.
Sơ đồ nghiền:
Gạo à Vào thùng à Tách bụi,rác à Tách tạp từ à Sàng à Tách sỏi ,
đá à Máy nghiền búa à Thùng chứa gạo nghiền.
2.2 Đường hóa:
Căn cứ vào phương thức tiến hành, công nghệ đường hóa có thể chia
thành 2 nhóm phương thức cơ bản: đường hóa phân đoạn toàn khối.
• Đường hóa phân đoạn:
Từng phần nhỏ riêng rẽ của khối dịch được đường hóa và được đun chín,
sau đó được nhào trộn với khối chính đã được xử lý riêng biệt.
-Dựa vào 1 số đoạn được phân ra, ta có các phương pháp đường hóa:
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 10
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Nhất, nhị và Tam phân đoạn.
+Ưu điểm: Hiệu suất đường hóa cao, sử dụng được nguyên liệu thay
thế là gạo,
+ Nhược điểm: Chi phí thiết bị tốn kém (có thêm thùng phối trộn lớn).
Tốn nhiều năng lương và thời gian đường hóa.
• Đường hóa toàn khối:
Toàn bộ khối dịch malt được bơm sang thiết bị đường hóa và tiến hành
đường hóa cùng 1 lúc, không có giai đoạn đun sôi (toàn bộ nguyên liệu chịu
chung 1 công đoạn xử lý).
- Có 2 phương pháp đương hóa toàn khối:
Tăng nhiệt và giảm nhiêt độ.
+Ưu điểm: Chế độ công nghệ đơn giản nên dễ cơ giới hóa và tự động
hóa các quá trình sản xuất, không cần nhieuf thiết bị,thời gian đường hóa
ngắn,tiết kiệm năng lượng, chắt lượng dịch đường cao.
+ Nhược điểm: Không có quá trình đun sôi nên không sử dụng được
nguyên liệu thay thế, hiệu suất đường hóa không cao.
Thực tế, để khắc phục các nhược điểm trên, các nhà sản xuất nhước ta
sử dụng phưong pháp kết hợp là: đun sôi riêng biệt.
Nguyên liệu thay thê được đun sôi trong 1 thiêt bị khác rồi mới đem ph ối
trộn vơi dịch Malt , rồi tiến hành đương hóa.
Tùy vào loại ta chon phương pháp đường hóa kahc nhau.Với nguyên li ệu
là gạo thì phương án tối ưu được chọn là Đun sôi riêng biệt 1 lần.
2.3 Lọc dịch đường
Hai thiết bị được sử dụng là thùng lọc đáy bằng và máy l ọc ép khung
bản.
*Thùng lọc đáy bằng: Thùng hình trụ có 2 đáy: Đáy giả và thật.
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 11
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
(Đáy giả: gồm nhiều mảnh kim loại nhiều lỗ ghép lại.Khi bơm dich
sang, bã malt sẽ lắng xuống phủ lên lướp đáy giả tạo ra lớp màng lọc dịch)
- Nguyên tắc lọc của thiết bị là sử dụng sự chênh lệch áp suất ở phía trên
và phía dưới màng lọc, nhờ thế năng để có sự tự chảy của dịch.
+ Ưu điểm: Vận hành đơn giản,thiết bị kín nên giảm nguy cơ bị Oxy hóa,
có thể cơ giới và tự động hóa.
+ Nhược điểm: Thiết bị lớn nên tốn mặt bằng sản xuất,thời gian lọc lâu
và lượng nước rửa bã lớn.
* Máy lọc ép khung bản: Gồm các khung và bản xếp khín xen kẽ
nhau.Khi lọc,tất cả cả bản sẽ được bọc kín bằng vải lọc.
-Nguyên tắc lọc: sử dụng sự chênh lệch áp suất giữa 2 bên lớp vải lọc.
Bơm nén tạo lực nén,dịch đường sẽ chảy qua lớp vải lọc,vào giữa các khoảng
trống của các bản rồi theo các rãnh tập trung về van xả dịch.Bã malt s ẽ b ị gi ữ
lại trong khung.
+ Ưu điểm:Thời gian lọc nhanh,dịch đường trong,năng suất lọc lớn và ổn
định ( không phụ thuộc nhiều vào độ nhuyễn và mức độ nghiền của Malt và
nguyên liệu thay thế), tốn ít mặt bằng sản xuất,lượng nước rửa bã nhỏ ,tính
cơ động cao.
+ Nhược điểm; Dễ bị Oxy hóa, dùng đến nhân lực nhièu tron vận hành,
tháo lắp, rửa bã… không thể cơ giới và tự động hóa.
2.4 Lên men
a. Phương pháp Lên men:
Hiện nay có 2 phương pháo lên men chính:
-Phương pháp cổ điển:Quá trình lên men chính và lên men ph ụ được tiến
hành trong các thiết bị riêng biệt.Nhiệt độ lên men chính kho ảng 6-10oC, th ời
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 12
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
gian lên men chính 6-8 ngày.Nhiệt độ lên men phụ khoảng 2-4oC ,thời gian lên
men phụ trong 15-20 ngày
+ Ưu điểm:Thiết bị lên men đơn giản, dễ ch ế tạo, ch ất lượng bia thành
phẩm tốt
+ Nhược điểm: thời gian lên men lâu, dễ tổn thất dịch khi chuy ển từ lên
men chính sang lên men phụ ,tốn nhiều thiết bị ,tổn thất lạnh lớn.
-Phương pháp gia tốc (lên men trong thùng lớn đáy côn)
Toàn bộ quá trình lên men được tiến hành trong cùng một thiết bị ,có hệ
thống điều chỉnh nhiệt độ. Nhiệt độ lên men chính khoảng 10-14oC ,th ời gian
lên men chính 5-7 ngày. Nhiệt độ lên men phụ 0- 2oC ,thời gian lên men ph ụ
10-15 ngày.
+ Ưu điểm : giảm thời gian lên men và số lượng thiết bị , không bị hao
hụt khi chuyển từ lên men chính sang lên men phụ, dễ dàng tự động hóa.
+ Nhược diểm: Thiết bị chế đòi hỏi phải có kĩ thuật cao, ch ế đ ộ vận
hành nghiêm ngặt, có thể tạo thành sản phẩm ph ụ ảnh h ưởng tới ch ất l ượng
của bia.
b. Phương thức lên men:
Các phương thức lên men thường được sử dụng là lên men gián đoạn và
lên men liên tục.
-Lên men gián đoạn.
Dịch đương được nạp theo mẻ , bia lấy ra theo mẻ.
+ Ưu điểm: thiết bị đơn giản, khi bia lấy ra dễ xử lý.
+ Nhược điểm: năng suất không cao
-Lên men liên tục
Dịch đương được nạp liên tục, bia lấy ra liên tục
+Ưu điểm: dễ tự động hóa, năng suất cao, chất lượng bia ổn định.
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 13
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
+ Nhược điểm: yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt , khi nhi ễm hang lo ạt r ất
khó kiểm soát.
c.Nấm men.
Có 2 loại nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia , đó là N ấm
men nổi Saccharomyces cerevisiae và Nấm men Saccharomyces carlsbergensis.
- Nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae:
Tế bào phát triển tốt ở 14oC,hoạt lực lên yếu nếu nhiệt độ thấp 10oC
Khi lên men , tế bào nâm men lơ lửng trong dịch.Loại nấm men này
không có khả năng sinh tổng hợp Enzyme Melibiaza nên ch ỉ h ấp ph ụ đ ược 1/3
đường Rafinoza ( 1 gốc glucoza và đường kép melibioza) và một số đường
đơn như : Glucoza, Fructoza….
-Nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis.
Tế bào phát triển tốt ở 6-8*C ,khi tang trữ ở 0*C vẫn có khả năng lên mn,
phân bố chìm trong dịch lên men. Loài này có khả năng t ổng h ợp Enzyme
melibiaza nên có khả năng hấp thụ toàn bộ đường Rafinoza . Ngoài ra, kh ả
năng lên men ở nhiệt độ thấp của nấm men này cũng là 1 yếu tố quan trọng
để tọa ra các loại bia có chất lượng cao, độ bền keo và sinh học tốt.
Từ đặc điểm của các phương pháp, phương thức lên men và ch ủng nấm
men.Thì phương pháp lên men gia tốc, phương thức lên men gián đo ạn,ch ủng
nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis.
2.5 Lọc bia
Mục đích: Bias au khi lên men đã được làm trong tự nhiên nhờ quá trình
lên men phụ. Tuy nhiên chưa đạt tiêu chuẩn về độ thuần khi ết , do đó c ần
phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn và tạp chất…nhằm tăng chất lượng
sản phẩm.
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 14
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Hiện nay có rất nhiều phương phấp lọc,nhưng căn cứ vào đặc tính của
nguyên liệu, bột trợ lọc và thiết bị lọc thì phương án tối ưu đ ược ch ọn là
Thiết bị lọc chân không vì khả năng tự đọng hóa và giảm nguy cơ Oxy hóa
trong quá trình lọc.
3. Dây chuyền công nghệ :
GẠO MALT
Nghiền Nghiền
MALT lót
CaCl2
PHỐI TRỘN NƯỚC PHỐI TRỘN
Bã sau rửa
H3PO4
Hồ hóa Đường hóa
Lọc dịch đường Rửa bã Malt
Bã Malt
Dịch đường sót
Nấu hoa Hoa HOUBLON
Men giống
Lắng xoáy
Nhân giống C1
Làm lạnh nhanh
Nhân giống C2 O2
Hoạt hóa Men Lên men chính
Rửa Men Men sữa Lên men phụ CO2 thu hồi
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 15
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Bột trợ lọc Lọc bia Xử lý CO2
Tàng trữ và ổn định bia
Bock Chai
Rửa bock Chiết bock Chiết chai,ghép nắp Rửa chai
Thanh trùng
Bia hơi Dán nhãn
Xếp két
Bia chai
Thuyết minh dây truyền
3.1 Nghiền nguyên liệu
a.Nghiền malt
Mục đích: Làm tăng bề mặt tiếp xúc của Malt với nước ,làm cho sựu xâm
nhập của nước vào các thành phần chất nội nhũ được nhanh chóng hơn,thúc
đẩy các quá trình thủy phân và đường hóa được nhanh, triệt để hơn.
Thành phần của Malt chhur yếu là Malt và chất nội nhũ.Chúng có vai
trò,thành phần và chức năng khác nhau trong công nghệ sản xuất bia.
Vỏ hạt có cấu tao chủ yếu từ Xenlluloza và Lignin, các hợp chất
Polyphenol và các chất khoáng.Các thành phần có thể hòa tan với nước và đi
vào thành phần của dịch đường , nếu vở malt được nghiền nhỏ thì gây cho bia
có vị đăng và chát khó chịu.
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 16
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Ngoài ra sau khi đường hóa, ta phải lọc và tách bã. Lớp bã có chứa thêm
vỏ hạt nghiền nhỏ sẽ tạo thành 1 lớp lọc vững chắc và hiệu quả vì có độ x ốp
thích hợp. Vậy nên quá trình nghiền, hiệu suất bảo toàn nguyên li ệu càng cao
thì càng tốt cho giai đoạn lọc.
Nội nhũ của malt chứa chủ yếu là tinh bột , dextrin, đường, protein,và các
sản phẩm thủy phân của protein cùng các hợp chất khác. Đây chính là nguồn
cung cấp chất hòa tan (c.chiết) cho dịch đường. Nếu như malt được nghiền
mịn, trong quá trình đường hóa ,các thành phần này sẽ dễ dàng chịu tác đọng
của cá enzyme đẻ chuyển hóa thành các hợp chất thấp phân tử ,dễ hòa tan.
Với những ưu nhược điểm của quá trình nghiền, ta sử dụng phương
pháp nghiền khô và thiết bị nghiền trục.
b.Nghiền gạo
Mục đích: Tinh bột trong gạo chưa được hồ hóa , chưa có tác động của
enzyme nên cấu truc hạt còn cứng,khó len men và thủy phân. Vì vậy ta đem
nghiền nhỏ, nấu chín để tăng khả năng đường hóa và thủy phân.
Gạo xay nghiền phải đạt yêu cầu là thật nhỏ , m ịn t ối đa,không dính t ạp
chất .Sử dụng thiết bị nghiền búa để thao tác có hiệu quả cao nhất.
3.2 .Hồ hóa và dịch hóa
Mục đích: Phá vỡ màng tế bào của tinh bột,chuyển tinh bột từ dạng khó
hòa tan sang dễ hòa tan bằng xử lý nhiệt độ cao. Tinh b ột được h ồ hóa s ẽ
được dịch hóa bởi enzyme α - amylaza phân cắt (có trong malt lót).
Quá trình hồ hóa và dịch hóa diễn ra như sau:
- Gạo sau khi nghiền được ngâm trong nồi nấu cho hạt tinh bột hút nước
trương nở ở nhiệt độ 40oC trong thời gian 15 phút.Sau đó bổ sung CaCl2 vào
nhằm nâng cao họat lực của enzyme α -amylaza có trong malt lót và tăng khả
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 17
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
năng tích cặn nóng và cặn lạnh ,tỉ lệ (gao+malt lót)/ nước = 1/5. V ới lượng
malt lót từ 15% đối với bia chai và 25% đối với bia hơi.
- Nâng nhiệt độ lên 52oC (nhiệt độ thích hợp cho enzyme proteaza hoạt
động) và giữ trong 20 phút.Nâng nhiệt lên 68oC trong th ời gian 10ph (nhi ệt độ
thíc hợp cho enzyme α -amylaza hoạt động), enzyme này có trong malt thủy
phân 1 phần tinh bột thành đường maltoza,glucoza và 1 lượng lớn dextrin sau
đó nâng cao nhiệt đến 68oC và giữ trong 20ph.
- Sau đó,nâng nhiệt lên 100oC ,giữ trong 25-30ph. Lúc này,các enzyme s ẽ
dần bị vô hoạt ,tinh bột được hồ hóa hoàn toàn nhờ tác động của cường dộ
khuấy và nhiệt độ. Kết thúc quá trình nấu,bơm dịch sang nồi đường hóa và
tiến hành vệ sinh nồi băng nước nóng.
3.3 Đường hóa
Mục đích: Thủy phân các hợp chất cao phân tử thành các h ợp ch ất d ễ hòa
tan trong nước nhờ tác động của enzyme
Tinh bột thủy phân bởi enzyme Amylaza
Protein ……………………….Proteaza
Hợp chất Phospho ……………Phosphataza
Sau thủy phân, dịch chưa nhiều nhất vẫn là Dextrin và đường
Cách tiến hành quá trình:
-Bơm dịch malt đã được nghiền và phối trộn vào nồi đường hóa.
-Dịch cháo đã hồ hóa được bơm tiếp sau và giữ ở 45oC trong khi cánh
khuấy hoạt động lien tục.
-Bổ sung acid H3PO4 và CaCl2 đẻ làm mềm nước, và điều ch ỉnh pH c ủa
dịch về khoảng 5,4-5,5.
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 18
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
- Tăng nhiệt độ lên 60-65oC và giữ trong 40ph. (tạo điều kiện thích hợp
nhát cho E -proteaza hoạt động phân cắt các peptit,aa…)
-Tăng nhiệt độ lên 73-75oC và giữ trong 10-20ph.Tạo điều kiện cho E α -
amylaza hoạt động
- Cuối cùng, tăng nhiệt độ lên 78-79oC để tăng hiệu suât thủy phân của E
dextrinaza và giữ ở mức nhiệt đó đến kết thúc quá trình
- Liên tục kiểm tra Iot, xác định lượng tinh bột đã được thủy phân hết hay
chưa.Khi đã thủy phân hết tinh bột thì chuyển dịch sang thiết bị lọc.
3.4 Lọc dịch đường.
Mục đích: loại bỏ bã malt (bao gồm vỏ trấu,các cấu tử không hòa tan c ủa
bột nghiền…) và thu lấy dịch đường (bao gồm nước,các hợp chất thấp phân
tử được trích ly từ malt hoặc thủy phân từ tinh bột…hòa tan trong đó)
Quá trình này diễn ra theo 2 giai đoạn:
Đầu tiên là lọc dịch đường ban đầu,sau đó dùng nước rửa bã đ ể thu
phân chất hòa tan con xót lại trong bã.Thiết bị lọc có công suất lớn được sử
dụng là thiết bị máy lọc khung bản..
Trước khi lọc,bơm nước nóng vào đầy khung chứa dịch để th ử độ kín
của máy và tránh dịch bị Oxy hó khi được bơm vao khung,tạo nền nhiệt ổn
định,tránh hiện tượng mất nhiệt khi dịch cháo di chuyển trong các khe rãnh
của khung.
Sau đó xả nước nóng,đồng thời bơm ngay dịch chóa vào .Nh ờ áp l ực c ủa
bơm nén,dịch đường đi vào khoảng không của khung và lớp vải lọc và theo
đường rãnh tập trung về van xả dịch,bã ddocngj lại trên lớp vải lọc bọc
khung.Khi bã malt của các lân lọc đầu tiên chưa tạo ra lơp lọc tự nhiên thì dịch
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 19
- Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
thhu được còn đục,phải đưa về nồi phối trộn của mẻ sau.D ịch trong thì đ ược
bơm sang thiết bị nấu hoa Houblon và được giữ ở 78-80oC.
3.5 Nấu hoa
Mục đích: Sauk hi đương hòa và lọc,dịch có vị ngọt ,thơm nhẹ gồm các
hạt dạng keo,sánh đặc. Dịch này cần phải nấu với hoa houlon là vì:
-Đồng phân hóa 1010 -acid đắng thành izo α - acid đắng( trích ly chất
đắng),trích ly tinh dầu thơm.polyphenol,các hợp chất chứa Nitơ và các thành
phần khác của hoa vào dịch đường để biến đổi tính chất cảm quan của dịch
đường.
-Polyphenol, tannin của hoa khi hòa vào dịch đường sẽ tác dụng với
protein ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra các màng nhầy,keo. Chúng lắng xuống kéo
theo các phân tử nhỏ lơ lửng trong dịch. Giúp dịch nấu trong hơn.
-Polyphenol, chất đắng,các dẫn xuất chứa Nito trong hoa s ẽ tham gia vào
quá trình tạo bọt và tăng khả năng giữ bọt vì chúng là những chất hoạt động
bề mặt có hoạt tính cao.
- Tạo ra melanoid ở nhiệt độ cao (>100oC) giúp tăng cường độ màu ,
giảm độ nhớt,tiêu diệt vi sinh vật.
- Qua trình nấu hoa làm bay hơi một số chất không mong muốn nh ư
dimetylsunfua và các dẫn xuất,cô đặc dịch đường nhờ quá trình bay hơi của
nước và giảm pH từ 0,2-0,3.
Quá trình nấu hoa diễn ra như sau:
- Phải vệ sinh thiết bị đun hoa trước khi nấu để diệt tạp chất và vi sinh
vật.Ngay từ công đoạn đầu khi đưa hao vào ta phai mở nhỏ van c ấp hoi đ ể
tạo nền nhiệt trước khi nấu (75oC) Sau đó nâng nền nh ệt lên.Tính toán sao
cho dịch bơm sang cùng với hoa vừa kịp sôi.
Lớp K14 0705 CNSH
Sinh viên : Bùi Vinh Quang 20
nguon tai.lieu . vn
