Xem mẫu
- Trang 1 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
Luận văn
Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên
men bằng phương pháp cổ điển với
năng suất 28 triệu lít/năm
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 2 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
Mục Lục
MỞ ĐẦU ................................ ................................ ................................ ............................... 4
CHƯƠNG I : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ................................................................. 5
2.1. Sự cần thiết của việc đầu tư : .................................................................................... 5
2.2. Phương án sản xuất : ................................................................................................. 5
2.3. Cơ sở kinh tế kỹ thuật: .............................................................................................. 5
CHƯƠNG II : TỔNG QUAN ................................................................................................ 8
2.1. Giới thiệu về sản phẩm : ........................................................................................... 8
2.2. Nguyên liệu : .............................................................................................................. 9
2.3. Nấm men :................................................................................................................ 13
2.4. Phụ gia, chất hỗ trợ kỹ thuật : ................................................................................ 13
2.5. Một số quá trình sinh hóa trong sản xuất bia : ...................................................... 13
CHƯƠNG III : DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ................................................................... 17
3.1. Dây chuyền công nghệ sản xuất bia : ................................ ................................ ...... 17
3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ : ..................................................................... 18
CHƯƠNG IV : CÂN BẰNG VẬT CHẤT ................................ ................................ ........... 29
4.1. Chọn các số liệu ban đầu :....................................................................................... 29
4.2. Kế hoạch sản xuất của nhà máy : ................................ ................................ ........... 29
4.3. Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu : ................................ .. 30
4.4. Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày : ................................................................ 35
4.5. Chi phí bao bì : ........................................................................................................ 37
CHƯƠNG V : THIẾT BỊ ..................................................................................................... 40
5.1. Phân xưởng nấu : .................................................................................................... 40
5.1.6.1. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu: ................................................................... 45
5.1.6.2. Vít tải vận chuyển: ......................................................................................... 46
5.2. Phân xưởng lên men :.............................................................................................. 58
5.3. Phân xưởng chiết rót : ................................ ................................ ............................. 65
CHƯƠNG VI : TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG....................................................................... 71
6.1. Tính tổ chức :................................................................ ................................ ........... 71
GIÁM ĐỐC ................................ ................................ ................................ .................... 71
6.2. Tính xây dựng : ....................................................................................................... 73
1. Diện tích khu đất : ................................................................ ................................ .. 79
2. Tính hệ số sử dụng : ............................................................................................... 79
CHƯƠNG VII : TÍNH HƠI VÀ NƯỚC ................................ ................................ ............... 80
7.1. Các công tức sử dụng để tính toán : ....................................................................... 80
7.2. Tính nhiệt cho các nồi nấu trong phân xưởng nấu : .............................................. 82
3. Tính Q3 : ................................................................................................................ 83
4. Tính Q4 : ................................ ................................ ................................ ............... 84
5. Tính Q5 : ................................ ................................ ................................ ............... 84
7.3. Tính nước : .............................................................................................................. 85
CHƯƠNG VIII : KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ ................................................ 87
CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM .............................................................................................. 87
8.1. Kiểm tra nguyên liệu : ................................ ................................ ............................. 87
8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất : .......................................................................... 88
8.3. Kiểm tra sản phẩm : ................................................................................................ 90
CHƯƠNG IX : AN TOÀN LAO ĐỘNG.............................................................................. 92
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 3 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP ................................................................................................... 92
9.1. An toàn lao động : ................................................................................................... 92
9.2. Vệ sinh công nghiệp : .............................................................................................. 93
KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 97
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 4 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
Bia là lo ại n ước uống giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và có mùi thơm
đặc trưng của hoa houblon.
Nguyên liệu ch ính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước.
Để tăng hiệu qu ả kinh tế cũng như đáp ứng nhu cầu thị hiếu của n gười tiêu dùng, các
nhà máy sản xu ất b ia còn dùng một số loại nguyên liệu thay thế như : đại mạch chưa
nảy m ầm , gạo, ngô đã tách phôi ...Có nhiều phương pháp và với nhiều loại nguyên liệu
thay thế khác nhau tạo ra các sản phẩm bia có chất lượng khác nhau.
Nước ta có khí h ậu nhiệt đ ới n ên nhu cầu sử dụng nước giải khát, đặc biệt về b ia
là khá nhiều. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế th ì nhu cầu về thực phẩm ngày
càng tăng và không ngừng phát triển, đặc biệt là nước giải khát và quan trọng hơn là
bia. Mức sống của con người ngày càng cao nên đòi hỏi của thị trư ờng là phải sản xuất
ra những loại bia có chất lượng cao.
Với nh ững yêu cầu trên, tôi đã lựa ch ọn đ ề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất bia
lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu lít/năm”. Đây là p hương
pháp lên men d ài ngày trong thiết bị lên men ch ính và lên men phụ đ ược đ ặt trong
phòng lạnh có nhiệt độ xác đ ịnh nên cho sản ph ẩm có chất lượng cao. Sản ph ẩm được
sản xuất ra để đáp ứng nhu cầu ngư ời tiêu dùng, góp phần vào sự phát triển của nền
kinh tế quốc dân.
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 5 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
2.1. Sự cần thiết của việc đầu tư :
Nghệ An là một tỉnh thuộc bắc Trung bộ, có nền kinh tế đang phát triển. Là một
tỉnh đông dân với địa thế đất rộng người đông là thị trường hấp dẫn đối với nhiều loại
sản phẩm. Tỉnh Nghệ An là một tỉnh có nền kinh tế phát triển nhưng hệ thống khu
công nghiệp còn h ạn chế, dân số của tỉnh đông nên có một lực lượng lao động dồi dào.
Cùng với sự phát triển ngày càng m ạnh của tỉnh, nhu cầu về thực phẩm ngày càng
tăng và không ngừng phát triển đặc biệt là nước giải khát, quan trọng hơn là bia. Do
vậy việc xây dựng một nhà máy bia trên địa bàn của tỉnh là việc cần thiết.
2.2. Phương án sản xuất :
Nhà máy bia được thiết kế làm việc theo phương pháp lên men cổ điển, thực hiện
lên men dịch đường nồng độ 13,5Bx, có ưu điểm là sản phẩm có chất lượng cao. Để
giảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh, đồng thời cũng nhằm đảm bảo
được chất lượng, nh à máy sử dụng nguyên liệu là 55% malt đại mạch, 45 % nguyên
liệu thay thế là gạo.
2.3. Cơ sở kinh tế kỹ thuật:
Qua tìm hiểu về các điều kiện tự nhiên về giao thông vận tải, vị trí địa lí và kh ả
năng tiêu thụ sản phẩm, nguồn công nhân cho thấy rằng chọn địa điểm xây dựng nh à
máy tại khu vực Rú Mượu, Nam Đàn, Nghệ An .
2.3.1. Đặc điểm tự nhiên :
1. Về vị trí địa lí :
Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trên mặt bằng của khu vực Rú Mượu, Nam Đàn,
Nghệ An cách thành phố Vinh khoảng 8 km, cách cảng Cửa Lò kho ảng 15 km và có
đường từ cảng về nhà máy. Với địa hình như vậy rất thuận lợi cho việc vận chuyển sản
phẩm đ i tiêu thụ cũng như vận chuyển nguyên liệu bằng đường bộ cũng như đường
thủy từ cảng về nh à máy.
2. Về khí hậu :
Về khí hậu, Nghệ An là tỉnh có khí hậu tương đối phức tạp. Nhiệt độ nóng bức
vào mùa hè làm tăng nhu cầu giải khát là nguồn tiêu thụ lớn cho nhà máy. Hướng gió
chính là hướng Đông Nam.
2.3.2. Hệ thống giao thông vận tải:
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 6 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
Nhà máy được xây dựng cách thành phố Vinh khoảng 8 km, cách cảng Cửa Lò
khoảng 15 km và có đường từ cảng về nhà máy. Do đó, việc vận chuyển trang thiết bị,
nguyên liệu và sản phẩm rất thuận lợi.
2.3.3. Nguồn nguyên liệu :
Do khí hậu đất đai ở nước ta không trồng được đại mạch và cây hoa houblon nên
hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài về. Malt đại mạch và hoa houblon
được nhập về cảng Cửa Lò sau đó được ô tô vận chuyển về nhà máy.
Hiện nay, sản lượng gạo ở nước ta rất lớn. Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế
là gạo để sản xuất bia vừa tận dụng nguyên liệu sẵn có ở địa phương cũng như việc hạ
giá thành sản phẩm. Nguồn cung cấp gạo là từ ̀ các công ty lương thực hoặc có thể mua
của nhân dân địa phương.
2.3.4. Nguồn cung cấp điện :
Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp
riêng. Ngoài ra, đ ể đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục, nhà máy còn trang bị
máy phát điện dự phòng.
2.3.5. Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu :
Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.
Nhiên liệu dùng cho lò hơi là than đá được mua ngoài thị trư ờng, nhà máy có kho chứa
để đảm bảo sản xuất .
2.3.6. Nguồn cung cấp nước :
Nhà máy sử dụng nguồn nước máy do công ty cấp thoát nư ớc tỉnh Nghệ An cung
cấp. Nguồn nước này phải qua hệ thống xử lý nước của nhà máy đ ể đảm bảo các chỉ
tiêu về hoá học, sinh học trước khi đem vào sản xuất bia.
2.3.7. Hệ thống thoát nước :
Ph ần lớn nước thải của nh à máy đều chứa các tạp chất hữu cơ, là môi trường
thu ận lợi cho vi sinh vật phát triển, nếu thải trực tiếp ra ngo ài sẽ gây ô nhiễm. Do đó,
nhà máy có khu xử lý nước thải riêng. Nước thải sau khi được xử lý chảy ra đường
cống thoát nước chung của khu công nghiệp, sau đó đ ược phép thải ra môi trường.
2.3.8. Nguồn tiêu thụ sản phẩm :
Bia thành phẩm của nhà máy tiêu thụ chủ yếu trong tỉnh, đồng thời tiêu thụ trong
cả nư ớc và xu ất khẩu ra nước ngo ài.
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 7 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
2.3.9. Nguồn nhân lực :
Việc xây dựng nhà máy bia góp phần giải quyết việc làm cho người dân trong
tỉnh. Do vậy nhân công của nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương. Cán bộ quản lý
và kỹ thuật của nhà máy có thể nhận về từ các trường Đại Học, Cao Đẳng trong cả
nước.
2.3.10. Hợp tác hoá :
Việc đặt nhà máy trong khu vực nhằm tạo sự hợp tác rất tốt giữa các nh à máy
trong khu vực cũng như giữa nhà máy với các nguồn mua bán nguyên liệu thay thế và
phụ phẩm từ nhà máy.
Kết luận:
Qua phân tích, việc đầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất bia với năng suất 28
triệu lít/năm tại khu vực Rú Mượu, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An là h ợp lý, phù h ợp
với tình hình hiện nay của địa phương.
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 8 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II : TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu về sản phẩm :
Bia là lo ại n ước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một
lượng calori khá lớn, trong bia còn ch ứa một hệ enzim phong phú, kích thích tiêu hoá
cho cơ thể con người. Sản phẩm của nhà máy ở d ạng đóng chai vừa dễ sử dụng vừa
đảm bảo cho việc bảo quản được chất lượng của bia. Chất lượng bia của nhà máy được
đánh giá qua các chỉ tiêu sau:
2.1.1. Thành phần hóa học của bia :
Thành phần hóa học của bia phụ thuộc vào thành phần của nguyên liệu, nồng độ
dịch lên men ban đầu và mức độ lên men.
1. Các chất bay hơi: [8, trang 74].
Ngoài rượu Etylic và CO2 trong bia còn chứa một lượng không nhiều các chất ba y
hơi khác như rượu bậc cao, andehyt, các axit hữu cơ, este và một số chất khác. Hàm
lượng rượu etylic quyết định đến chất lượng của bia. Hàm lượng rượu etylic từ 1,8–
7,0% so với thể tích và hàm lượng CO2 khoảng 0,3 – 0,5% khí CO2 tính theo trọng
lượng. Khí CO2 là thành phần quan trọng của bia, nó đảm bảo chất lượng cũng như vị
tươi mát cho bia. Rượu bậc cao là các chất có mùi, vị và tham gia tạo este ảnh hưởng
đến mùi vị của bia. Hàm lư ợng của nó khoảng 40 – 80 mg/lit. Axetaldehyt và andehyt
chủ yếu có trong bia và nó chứa khoảng 5mg/lit. Trong bia còn có chứa diaxetyl và
một số hợp chất chứa lưu hu ỳnh như SO2 kho ảng 2 -16 mg/lit, H2S khoảng 0,04 mg/lit,
các mecaptan bay hơi khoảng 0,07 mg/lit.
2. Các chất không bay hơi : [8, trang 74].
Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đ ầu và mức độ lên men, bia thành phẩm
chứa 2,5-5 % các ch ất không bay hơi. Trong đó saccarit chiếm 80 -85%, các chất Nito
6-9%, Glyxerin 5 -7%, các chất khoáng 3-4%, các ch ất đắng tanin và các chất màu 2-
3%, các axit hữu cơ không bay hơi 0,7 -1% và một lượng nhỏ vitamin.
2.1.2. Các chỉ số cảm quan : [8, trang 75].
Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền của
bọt bia. Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, không được có mùi lạ và
mùi chua. Độ axit trung bình của bia kho ảng bằng 4, pH dao động 4,1 - 4,8. Vị của bia
do các thành ph ần khác nhau của bia tạo nên, bia phải có vị đặc trưng. CO2 cũng góp
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 9 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
phần tạo vị cho bia, yêu cầu CO2 trong bia phải ở dạng liên kết và tách ra khỏi bia
ch ậm. Bia phải có bọt mịn, đặc và bền. Bia phải bão hòa đầy đủ CO2 thì khi rót bia vào
cốc các bọt khí CO2 tách khỏi bia chậm và tạo thành lớp bọt bền trên bề mặt bia. Bia
phải có m àu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh, bia ph ải thật trong.
2.2. Nguyên liệu :
2.2.1. Malt đại mạch :
1. Vai trò :
Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng đ ể
sản xuất bia. Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và các tính chất công nghệ h ơn
hẳn so với ba được sản xuất từ m alt của các hạt hòa thảo khác.
2. Thành phần hóa học : [8, trang 32].
Thành ph ần hóa học trung bình của malt bia tính theo phần trăm chất khô là : tinh
bột 58 %, đường khử 4 %, saccaroza 5 %, pentozan hòa tan 1 %, pentozan không hòa
tan và hexozan 9 %, xenluloza 6 %, chất chứa Nito 10 %, ch ất béo 2 %, chất khoáng
2,5 %. Ngoài ra còn một số chất như inozit, các chất m àu, các tanin và chất đắng.
Trong malt còn chứa các enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất bia như: α-amylaza,
β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza…
3. Yêu cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia : [8, trang 32].
Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đ ặc trưng của malt, có vị ngọt ,
có màu vàng sáng đ ều. Không đư ợc có mùi vị lạ, không đư ợc mốc và không hôi khói.
Yêu cầu kích thước của các hạt malt phải đều . Kích thước hạt malt đạt yêu cầu nếu
như hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94 %, hạt dư ới sàn 2,2 mm không quá
0,5%. Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520 -600g/l. Độ ẩm của malt không quá
6%. Độ chiết của malt: 75-82%. Thời gian đường hoá: 20-35 phút, ho ạt lực amylaza
đạt 100 -300 đơn vị, hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein
phải nằm trong khoảng 9-12% Nếu cao hơn bia sẽ đục, rất khó bảo quản, còn nếu thấp
hơn thì bia kém bọt, vị kém đậm đà.
4. Bảo quản và nguồn nguyên liệu :
Nước ta không trồng được đại mạch do đó phải nhập malt từ nư ớc ngoài bằng
đường thuỷ và đường bộ. Nhà máy sử dụng malt nhập từ các n ước ngoài chủ yếu là
của Anh. Malt sau khi về nhà máy được kiểm tra chất lượng sau đó được bảo quản
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 10 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
trong xilo chứa, thời gian dự trữ khoảng một tháng. Trong quá trình bảo quản thường
xuyên theo dõi nhiệt độ, độ ẩm trong kho để xử lý kịp thời.
2.2.2. Hoa Houblon :
1. Vai trò :
Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia. Nó làm cho
bia có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu, làm tăng kh ả năng tạo và giữ bọt, tăng
độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Trong sản xuất bia người ta
sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì hoa đã thụ phấn sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng của
hoa. Có thể sử dụng hoa ở d ạng cao hoa, hoa viên hoặc hoa nguyên cánh. Nhà máy sử
dụng 100 % là hoa viên.
2. Thành phần hoá học : [8, trang 33].
Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng các ch ất
có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các tanin và tinh dầu. Ngoài ra
trong hoa còn chứa một số chất khác như: protein, mỡ, sáp, các hợp chất phiprotein,
xenluloza,…
+ Nh ựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon, bao gồm
nhự a cứng và nhựa mềm: nhựa m ềm gồ m có α-nhựa m ềm và β-nhựa mềm, trong nhựa
mềm gồm các d ạng axít đắng là α, β, γ, δ-axít đắng. Vị đắng của bia chủ yếu là do α-
axít đắng tạo n ên, còn các d ẫn xuất của β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễ ch ịu.
+ Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ bị o xy
hoá nên nó bảo vệ nhựa houblon. Trong quá trình nấu bia, h ầu h ết tanin của hoa
houblon liên kết với protein củ a malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu
là của malt và ch ỉ khoảng 1020% là polyphenol của hoa houblon.
+ Tinh dầu hoa houblon là mộ t hỗn hợp phức tạp củ a các hydrat cacbon và nhiều h ợp
ch ất chứ a oxy dạng tecpen. Tinh dầu houblon không hoà tan trong nước nhưng dễ bay
theo h ơi n ước. Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh d ầu bị bay hơi ch ỉ còn
khoảng 2% tồn tại trong bia tạo hương thơm cho bia. Trong quá trình b ảo quản, tinh
dầu sẽ mất dần do bay h ơi và b ị ôxy hoá. Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia vì
các sản ph ẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng của
bia.
3. Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa : [8, trang 35].
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 11 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
Để giữ chất lư ợng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau:
+ Ngăn chăn sự xâm nhập của không khí vào hoa b ằng cách bảo quản trong thùng
kín, môi trường chân không hoặc môi trường khí trơ.
+ Xông SO2 đ ể hạn chế sự oxy hoá và phát triển của vi sinh vật.
+ Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0oC vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm các
quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
+ Cách ẩm tốt.
Nếu bảo quản được trong các điều kiện trên thì hoa có thể bảo quản trong 2 năm m à
ch ất lượng không thay đổi. Hiệu quả sử dụng các chất đắng còn phụ thuộc vào nhiều
yếu tố khi đun sôi hoa với dịch đư ờng, quan trọng nhất là thời gian và cường độ đun
sôi, lượng và ch ất của hoa sử dụng và pH của dịch đư ờng. Nếu tiến hành houblon hoá
trong điều kiện tối ưu thì lượng chất đắng sử dụng được trong giai đoạn này khoảng
8085%, còn 1520% ở lại trong bã hoa. Đối với nhà máy, hoa sau khi nhập về được
bảo quản ở nhiệt độ 0 oC.
2.2.3. Nước :
1. Vai trò :
Hàm lượng n ước trong bia thành ph ẩm chiếm trung bình khoảng 90%. Trong nh à
máy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấu
nguyên liệu, làm nguội bán thành ph ẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinh
xí nghiệp,…Do đó lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn. Nước có ảnh hư ởng lớn
đến tiến trình công nghệ và ch ất lượng sản phẩm. Do đó, nước dùng để nấu bia không
những đòi hỏi phải có đầy đủ tiêu chuẩn của n ước uống mà còn có những yêu cầu
riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia.
2. Thành phần hoá học : [8, trang 37].
Nước thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion.
+ Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+,Al3+.
+ Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43-.
Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước.
3. Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia : [8, trang 36].
Nước dùng đ ể nấu bia trước hết phải trong suốt, không m àu, có mùi dễ chịu hoặc
không mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh.
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 12 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
+ Độ cứng trung b ình của n ước: 5 6 miligam đương lượng/lit.
+ pH= 6,87,3.
+ Độ oxi hoá không vượt quá 12 mg/lit.
+ Hàm lượng căn khô không vượt quá 600mg/lit.
Các ch ỉ tiêu sinh học: + Chu ẩn độ coli không nhỏ hơn 300ml.
+ Ch ỉ số coli không lớn hơn 3.
Hàm lượng tối đa của các kim loại:
+ Sắt: 0,3 mg/lít. + Magiê: 125 mg/lít.
+ Đồng: 3 mg/lít. + Flo: 1 mg/lít.
+ Nitrat: 35 mg/lít. + Mangan: 0,05 mg/lít.
+ Kẽm: 5 mg/lít.
+ Chì: 0,1 mg/lít.
+ Sunphat: 6080 mg/lít, không quá 250 mg/lít.
+ Selen: 0,05 mg/lít.
Không được có mặt xianua, thuỷ ngân, amoniac, sunphuahydro, bari, crôm, nitric.
2.2.4. Nguyên liệu thay thế (Gạo) :
1. Vai trò :
Người ta sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia nhằm mục đích giảm giá
thành sản phẩm. Nguyên liệu thay thế có thể sử dụng là nguyên liệu giàu tinh bột hoặc
giàu đường. Đối với nhà máy, nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo. Về khả năng
thay th ế malt đại mạch thì gạo là lo ại cốc đư ợc dùng nhiều hơn cả, mà chất lượng bia
không thua kém so với sử dụng to àn bộ malt đại mạch.
2. Thành phần hoá học : [6, trang 25].
Trong thành ph ần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm 75 %, protein 8%, chất béo
1 – 1,5%, xenluloza 0 ,5 – 0,8%, chất khoáng 1 – 1,2%. Trong quá trình nấu ta thu
được nhiều chất ho à tan. Gạo có chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa phải, chất béo và
xenlulo ở giới hạn thấp. Do đó gạo là nguyên liệu thay thế khá lý tưởng.
3. Yêu cầu về chất lượng của gạo:
Yêu cầu về gạo sử dụng trong sản xuất bia phải sạch, không tạp chất, không mối mọt
và lượng amylopectin thấp.
4. Bảo quản và nguồn nguyên liệu :
Nước ta là một nước nông nghiệp nên gạo có thể thu mua ở trong nước. Gạo được
bảo quản trong các xilo chứa, thời gian bảo quản là một tháng.
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 13 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
2.3. Nấm men :
Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết là
phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết.
Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại:
+ Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi).
+ Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm).
Ta sử dụng nấm men Sacchoromyces carlsbergensis đ ể sản xuất. Lo ại n ày thích nghi
với điều kiện lên men ở nhiệt độ thấp và trong quá trình lên men kết lắng xuống đáy
thùng.
Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia: [6, trang 405]
+ Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và một chủng nấm men
phù hợp có chất lượng tốt có thể tái sử dụng đến đời thứ 7 thứ 8.
+ Giống nấm men phải thích ứng đ ược với những điều kiện như: nhiệt độ, pH, thành
phần môi trường.
+ Mật độ gieo cấy nấm men ban đầu càng nhiều th ì hàm lượng diaxetyl càng thấp, chất
lượng bia càng tốt, nhưng m ật độ gieo cấy ban đầu vượt qua ngưỡng 70.106 tế bào/cm3
thì hiệu quả mang lại không được rõ nét.
2.4. Phụ gia, chất hỗ trợ kỹ thuật :
1. Chế phẩm Enzym :
Trong nguyên liệu sử dụng của nh à máy có nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ
cao, do vậy trong quá trình sản xuất cần phải bổ sung chế phẩm enzym. Nhà máy sử
dụng chế phẩm Termamyl (α-amylaza) giúp cho việc dịch hoá trong khi nấu dịch
đường được dễ d àng. Termamyl là ch ế phẩm lỏng, chịu được nhiệt độ cao và được sản
xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenifomis. Enzim này hoạt động tốt ở: nhiệt độ thích hợp
là 900C, pH thích h ợp là 6.
2. Cá c loại hóa chất :
Nhà máy sử dụng các loại hóa chất như:
- Dùng axit lactic để điều chỉnh pH cho quá trình n ấu.
- Dùng xút để rửa chai, vệ sinh thiết bị....
- Chất trợ lọc: Diatomit.
2.5. Một số quá trình sinh hóa trong sản xuất bia :
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 14 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
Trong quá trình sản xuất bia có rất nhiều quá trình sinh hóa xảy ra, và các quá
trình xảy ra chủ yếu trong công đoạn nấu, houblon hóa, lắng trong làm lạnh và công
đoạn lên men.
1. Các quá trình xảy ra khi nấu: [7, trang 76]
Quá trình xảy ra trong lúc nấu gồm quá trình enzym và phi enzym.
* Q uá trình emzim: Dưới tác dụng của các hệ enzym.
+ Hệ enzim amylaza làm tinh bột sẽ chuyển thành các lo ại đường và dextrin.
+ Hệ enzim proteaza làm protein thu ỷ phân thành axit amin và polipeptit.
+ Dưới tác động của enzim phitaza, phitin bị thuỷ phân và giải phóng H3PO4.
+ Dưới tác động của hệ enzim xitaza thuỷ phân hemixenluloza và các chất khác để
tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza và các dextrin.
* Q uá trình phi emzim:
- Sự kết lắng và biến tính protein: dưới tác động của nhiệt độ cao một phần protein
bị biến tính và đông tụ.
- Xảy ra phản ứng tạo thành melanoid.
- Hòa tan các thành phần của malt vào dịch.
- Phản ứng giữa muối của nước và photphat có trong khối cháo.
2. Các quá trình xảy ra khi houblon hóa: [7, trang 78].
- Sự hòa tan của các chất của hoa houblon vào d ịch đường : Sự hòa tan các chất
đắng làm cho dịch đường từ vị ngọt thành vị đắng của hoa houblon. Tinh dầu của hoa
houblon phần lớn bị bay h ơi, còn lại một ít góp phần làm cho bia thơm.
- Sự keo tụ và kết tủa protein: Trong quá trình houblon hóa các protein đ ơn giản sẽ
bị biến tính và đông tụ.. Ngoài ra quá trình đó còn tạo ra các liên kết protein -tanin.
Quá trình keo tụ phụ thuộc pH, nồng độ dịch đường, th ời gian và cư ờng độ đun sôi, sự
có mặt của các tanin. pH tối thích để keo tụ protein là 5,2.
- Các phản ứng melanoidin và caramen hóa: Khi đun sôi d ịch đường ở nhiệt độ
cao trong thời gian dài sẽ xảy ra các phản ứng Mailard và Caramen. Lúc đó trong dịch
đường tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau và góp ph ần ổn định thành phần của dịch
đường, định h ình sản phẩm sau n ày.
- Sự tăng độ m àu và nồng độ của dịch đường : Màu sắc của dịch đường chủ yếu là
do nguyên liệu (malt) quyết định. Tuy nhiên trong quá trình nấu và houblon hóa đã
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 15 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
làm tăng thêm độ màu của dịch đường do các sản phẩm của phản ứng melanodin,
caramen và chất màu của hoa tạo nên.
3. Các quá trình xảy ra khi lên men :
Các quá trình xảy ra trong quá trình lên men vô cùng quan trọng trong việc tạo ra các
sản phẩm có ảnh hưởng rất lớn đến bia thành phẩm.
a. Các quá trình xảy ra trong lên men chính : [7, trang 82].
+ Quá trình sinh lý: Sự sinh sản và phát triển của tế bào nấm men. Nấm men sinh
trưởng mạnh nhất trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính.
+ Quá trình sinh hóa: Quá trình sinh hoá cơ bản là sự chuyển các đư ờng lên men thành
rượu và CO2, ph ần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein và các chất khoáng.
Ngoài ra còn tạo các sản phẩm phụ: nh ư glyxerin, axít hữu cơ, rượu bậc cao, este,
aldehit...
+ Quá trình hóa lí: là những biến đổi hoá lý sau:
- Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm.
- Sự thay đổi thế oxy ho á khử: thế oxy hoá khử giảm dần.
- Sự hoà tan CO2 và tạo bọt: lượng CO2 sinh ra 1 phần hoà tan vào bia, còn
phần lớn là th ải ra ngoài dưới dạng bong bóng khí, các bong bóng này nổi lên bề mặt,
dính lại với nhau và tạo th ành bọt khí.
- Sự kết màng của các tế bào nấm men: xảy ra vào cuối thời kỳ lên men chính,
khi nấm men kết tụ kéo theo các chất lơ lửng trong bia làm bia trong hơn. Do đó vào
cuối thời kì lên men chính cần hạ nhiệt độ bia non xuống để nấm men kết lắng tốt hơn.
b. Các quá trình xảy ra trong lên men phụ và tàng trữ : [8, trang 63].
+ Sự hoà tan và liên kết của CO2 trong bia: trong bia non chứa khoảng 0,2% CO2 m à
yêu cầu h àm lượng CO2 trong thành ph ẩm không nhỏ hơn 0,3% do đó phải bổ sung
thêm CO2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đư ờng còn lại trong bia là ngu ồn bổ
sung CO2 cho bia thành phẩm. CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằng động như sau:
CO2 liên kết CO2 h oà tan CO2 d ạng khí.
+ Sự làm trong bia: Nhiệt độ lên men phụ thấp h ơn nhiệt độ lên men chính nên xảy ra
quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử trong bia non.
+ Quá trình ôxy hoá khử và sự hoàn thiện chất lượng của b ia: quá trình tàng trữ còn
xảy ra các phản ứng giữa các chất có trong bia làm tăng thêm hàm lư ợng este, rư ợu
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 16 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
bâc cao, và giảm đi h àm lượng diaxetyl có trong bia. Sau khi tàng trữ vị của bia trở
nên m ềm và dịu hơn.
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 17 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG III : DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.1. Dây chuyền công nghệ sản xuất bia :
Malt Gạo
Làm sạch Làm sạch
Enzim
Nghiền malt Nghiền gạo
Nước
Nước
Đạm hoá Hồ hoá
Hơi
Hơi
Malt lót
Đường hoá Nước nóng 78o
Rửa bã Bã hèm
Lọc dịch đường Bã
Hoa houblon
Dịch nước rử bã
Houblon hoá
Hơi
Lắng trong Cặn
Làm lạnh nhanh
Không khí
Lên men chính CO2
Nuôi cấy Men giống
Sữa men Lên men phụ và tàng trữ bia
Nấm men
giống
Xử lý
Lọc bia
Xử lí Cặn
Hoạt hoá
Nạp bình
Ổn định bia
Chiết chai
Chai
Nắp Đóng nắp
Thanh trùng
Dán nhãn
Nhãn
Thành phẩm
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 18 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ :
3.2.1. Làm sạch :
1. Mục đích :
Malt và gạo trước khi đem vào sản xuất bia cần phải có quá trình làm sạch để lo ại
bỏ tạp chất. Quá trình này đảm b ảo n guyên liệu ph ải đ ược sạch, kích thước hạt đồng
đều, không ảnh hư ởng đến chất lượng bia, thuận lợi cho quá trình nghiền.
2. Tiến hành làm sạch :
Ngyên liệu sau khi được định lượng thì qua máy làm sạch để loại bỏ bụi bẩn, các
hạt bị gãy dập, chất lượng kém hoặc mầm rễ còn sót, các tạp chất lớn như lông chim,
lá khô,…đ ể đảm bảo không ảnh hưởng đến chất lượng của bia. Sau đó, nguyên liệu
được đưa qua bộ phận tách từ để loại bỏ các tạp chất có từ tính nhằm tránh gây ảnh
hưởng đến quá trình nghiền phía sau.
3.2.2. Nghiền nguyên liệu :
1. Mục đích :
Nhằm để làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc tinh bột, làm cho nước xâm
nhập vào nội nhũ nhanh h ơn, thúc đ ẩy quá trình đường hoá, thuỷ phân tinh bột diễn ra
nhanh và triệt để h ơn.
2. Yêu cầu khi nghiền
a. Malt:
+ Vỏ malt giữ được càng nguyên càng tốt. Nếu giữ nguyên được vỏ malt thì sẽ ngăn
ch ặn được việc chuyển các chất không có lợi từ vỏ vào dịch đường và vào bia. Mặt
khác, vỏ malt càng nguyên càng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc, nâng cao vận
tốc và hiệu suất lọc.
+ Nội nhũ phải đư ợc nghiền nhỏ. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ bột và tấm mịn, nhất là bột quá
cao thì lọc dịch đường sẽ khó khăn và giảm hiệu suất thu hồi. Vì vậy, khi nghiền cần
tạo tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột phù hợp với từng loại thiết bị lọc. Nhà
máy sử dụng thiết bị lọc khung bản nên có thể nghiền ở mức độ mịn h ơn: 50 ÷ 60%
bột.
b. Gạo: Nghiền càng nhỏ càng tốt, khi đó khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzim
càng cao, hiệu quả thuỷ phân tinh bột càng triệt để.
3. Phương pháp thực hiện :
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 19 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
Có nhiều phương pháp nghiền: nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt. Nhà máy
chọn phương pháp nghiền khô cho cả hai loại nguyên liệu. Malt được nghiền bằng
thiết bị nghiền hai cặp trục và gạo được nghiền bằng thiết bị nghiền búa.
3.2.3. Nấu nguyên liệu :
1. Mục đích :
Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng
thái không hoà tan sang trạng thái ho à tan nhờ tác
động của các hệ enzym thuỷ phân.
1. Ống tháo hơi.
2. Cửa nạp liệu.
3. Cửa nạp hơi.
4. Áo hơi.
5. Cửa thoát nước ngưng.
6. Cửa tháo liệu.
7. Cánh khuấy.
Hình 3.1. Nồi nấu nguy ên liệu
8.Của quan sát.
2. Tiến hành nấu :
Sau khi nghiền xong, nguyên liệu nên đem đi nấu ngay vì nếu để lâu bột sẽ bị chua,
làm ảnh hưởng đến chất lượng của bán thành ph ẩm và thành ph ẩm sau này. Vì nhà
máy sử dụng 45% nguyên liệu thay thế nên tiến hành nấu theo phương pháp kết hợp.
Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và nước nấu là:
Malt : nước = 1 kg : 4 lít.
Gạo : nước = 1 kg : 4,5 lít.
Tiến hành nấu trong nồi nấu là nồi 2 vỏ, có dạng h ình cầu, được chế tạo b ằng thép
không gỉ, bên trong có cánh khu ấy dạng mỏ neo n ằm ở sát đáy thiết bị.
+ Nồi gạo: Gạo đã nghiền mịn với 10% bột malt lót (so với tổng lượng gạo)
được đem vào phối trộn với nước ấm 32 oC theo đúng tỷ lệ trên. Bổ sung chế phẩm
enzym termamyl cần dùng. Bật cánh khuấy để khuấy trộn trong 10 phút. Sau khi
khuấy trộn xong nhiệt độ của nồi nấu hạ xuống khoảng 30 oC, bổ sung axit lactic để pH
hạ xuống còn 5,6. Sau đó nâng nhiệt độ của khối nấu lên 66 oC với thời gian khoảng 30
phút và giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút để hồ hoá tinh bột. Sau đó nâng nhiệt độ
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
- Trang 20 Thiết kế nhà máy sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
khối nấu đến nhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi 30 phút. Trong suốt quá trình nấu
gạo phải khuấy trộn liên tục để tránh cháy ở đáy nồi, vận tốc cánh khuấy khoảng
30÷40 vòng/ phút.
+ Nồi malt: Khi nồi gạo đang nâng nhiệt để đun sôi th ì nồi malt cũng bắt đầu
cho nước ấm 32oC vào. Sau đó xuống bột hoà malt trong 10 phút. Dùng axit lactic hạ
pH môi trường xuống 5,6 rồi tiến hành nâng nhiệt lên 52 oC, mất khoảng 30 phút, giữ ở
nhiệt độ n ày 30 phút đ ể thực hiện quá trình đạm hoá.
+ Hội cháo: Phải tính toán sao cho khi nồi gạo đun sôi xong th ì quá trình đạm
hoá ở nồi m alt cũng vừa kết thúc. Bơm cháo gạo sang nồi malt để hội cháo, mất
khoảng 10 phút. Khi hội cháo xong thì điều chỉnh nhiệt độ toàn khối nấu sao cho đạt
63oC, giữ ở 63oC trong 30 phút để tạo điều kiện cho enzim β-amylaza thu ỷ phân tinh
bột. Sau đó, tiếp tục nâng nhiệt độ khối nấu lên 73oC trong vòng 10 phút và giữ ở 73 oC
trong 30 phút đ ể enzim α-amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột. Cuối cùng nâng nhiệt độ
toàn khối dịch lên 78oC trong vòng 5 phút rồi sau đó bơm dịch đi lọc.
GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A
nguon tai.lieu . vn
