Khóa luận tốt ngiệp
Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
----------
Đồ án: Thiết kế nhà máy bia 20 triệu lít/năm
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
1
Lớp K14 0705 CNSH
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 – Giảng viên
bộ môn Công nghệ Thực phẩm và Công nghệ Sau thu hoạch, Trường Đại học
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 tốt
khóa luận tốt nghiệp, đồng cám ơn các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ sinh
học, Viện đại học Mở Hà Nội đã giảng dạy và chỉ bảo cho tôi những kiến thức
và kỹ năng cần thiết.
Cuối cùng, xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người 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
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
2
Lớp K14 0705 CNSH
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:...............67
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
3
Lớp K14 0705 CNSH
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 tỷ
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 thế giới 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 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 2010. Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất
hiện ở nước ta như Tiger, Heineken...
Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam hiện còn thấp khoảng 15
lít/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển.
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
4
Lớp K14 0705 CNSH
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, chuyển hóa các hợp chất cao phân tử để
tạo ra chất chiết của dịch đường. Hiện nay , các cơ sở sản xuất 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:
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
5
Lớp K14 0705 CNSH
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 thế được loại
nguyên liệu này.Các chất có giá trị trong hoa như chất đắng ,tinh dầu
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 chuyển từ 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 thể
tích công kềnh, khó bảo quản và hiệu quả sử dụng thấp.
-Hoa viên: Hoa sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền 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 hữu cơ
(toluene,benzene…),sau đó cô dặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao.
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
6
Lớp K14 0705 CNSH
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%
+Xenluloza 12-14%
+Chất khoáng 5-8%
+ Protein 15-21%
+ Cá hợp chát khác 26-28%
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 phần 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:
Ca2+ :< 250mg / l , Mg 2 + < 100mg / l ,
Na+:15−20mg /l ,Fe2 +:0,2 −0,5mg /l ,SO2 −:<250mg /l.
4
-PH 6,5-7,0
-Chuẩn E.Coli 300ml.
- Chỉ số coli (tế bào E.Coli/1L): 3 tb.
Các thành phần hóa học trong nước sẽ có ảnh hưởng rát lớn đên chất lượng
của từng công đoạn nếu vượt qúa chỉ tiêu cho phép. Bia dễ uống hơn khi Cl −
nằm trong giới hạn cho phép, Độ chua của ion SO42− của muối Canxi và Mg 2+ tác
dụng với K 2 HPO4 tăng thi PH giảm,kích thích hệ enzyme hoạt động mạnh tạo
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
7
Lớp K14 0705 CNSH
Khóa luận tốt ngiệp
Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
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: nghiền 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 chọn 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 thật nhuyễn,mịn và đều
bột.
- Thiết bị nghiền khô sử dụng là máy nghiền trục
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
8
Lớp K14 0705 CNSH
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 phải vỡ
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. Cấu tạo của máy
nghiền búa gồm một sàng phân loại hình trụ khuyết (có thể có hình dạng khác),
trong đó có 1 Roto lắp nhiều đĩa, trên mỗi đĩa được gắn nhiều lưỡi dao (búa)
bằng thép. Bằng lực cơ học, Roto quay (~2950 vòng/1ph), các hạt sẽ 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:
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
9
Lớp K14 0705 CNSH
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 phối
trộn vơi dịch Malt , rồi tiến hành đương hóa.
Tùy vào loại ta chon phương pháp đường hóa kahc nhau.Với nguyên liệu 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 lọc ép khung bản.
*Thùng lọc đáy bằng: Thùng hình trụ có 2 đáy: Đáy giả và thật.
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
10
Lớp K14 0705 CNSH
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 sẽ bị giữ 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 phụ được tiến
hành trong các thiết bị riêng biệt.Nhiệt độ lên men chính khoảng 6-10oC, thời
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
11
Lớp K14 0705 CNSH
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 chế tạo, chất lượng bia thành
phẩm tốt
+ Nhược điểm: thời gian lên men lâu, dễ tổn thất dịch khi chuyển 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 ,thời gian
lên men chính 5-7 ngày. Nhiệt độ lên men phụ 0- 2oC ,thời gian lên men phụ 1015 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, chế độ vận hành
nghiêm ngặt, có thể tạo thành sản phẩm phụ ảnh hưởng tới chất lượng 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.
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
12
Lớp K14 0705 CNSH
Khóa luận tốt ngiệp
Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
+ Nhược điểm: yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt , khi nhiễm hang loạt rất khó
kiểm soát.
c.Nấm men.
Có 2 loại nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia , đó là Nấm
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 chỉ hấp phụ được 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 tổng hợp Enzyme
melibiaza nên có khả năng hấp thụ toàn bộ đường Rafinoza . Ngoài ra, khả 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 chủng nấm
men.Thì phương pháp lên men gia tốc, phương thức lên men gián đoạn,chủng
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 khiết , do đó cần phải lọc
tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn và tạp chất…nhằm tăng chất lượng sản phẩm.
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 được chọn là Thiết bị
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
13
Lớp K14 0705 CNSH
Khóa luận tốt ngiệp
Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
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
MALT lót
Nghiền
CaCl2
PHỐI TRỘN
NƯỚC
PHỐI TRỘN
H3PO4
Hồ hóa
Bã sau r
Đường hóa
Lọc dịch đường
Bã Malt
Rửa bã M
Dịch đường sót
Nấu hoa
Hoa HOUBLON
Men giống
Lắng xoáy
Nhân giống C1
Làm lạnh nhanh
Nhân giống C2
Hoạt hóa Men
Rửa Men
O2
Lên men chính
Men sữa
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
Lên men phụ
14
CO2 thu hồi
Lớp K14 0705 CNSH
Khóa luận tốt ngiệp
Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
Bột trợ lọc
Bock
Lọc bia
Xử lý CO2
Tàng trữ và ổn định bia
Rửa bock
Chiết bock
Chiết chai,ghép nắp
Chai
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.
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
15
Lớp K14 0705 CNSH
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 xốp thích
hợp. Vậy nên quá trình nghiền, hiệu suất bảo toàn nguyên liệu 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 , mịn tối đa,không dính tạp 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 bột được hồ hóa sẽ 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
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
16
Lớp K14 0705 CNSH
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. Với 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 thời gian 10ph (nhiệt 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 sẽ
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 hợp chất dễ 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 chỉnh pH của
dịch về khoảng 5,4-5,5.
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
17
Lớp K14 0705 CNSH
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 của
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 để 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 thử 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 .Nhờ áp lực của
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
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
18
Lớp K14 0705 CNSH
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.Dịch trong thì được
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 sẽ 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 như
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 cấp hoi để tạo
nền nhiệt trước khi nấu (75oC) Sau đó nâng nền nhệt lên.Tính toán sao cho dịch
bơm sang cùng với hoa vừa kịp sôi.
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
19
Lớp K14 0705 CNSH
Khóa luận tốt ngiệp
Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm
-Sau khi hỗn hợp sôi được 15ph thì cho cao hoa vào.Để sôi 60ph thì tiếp tục
bổ sung hoa viên vào nồi. Trước khi kết thúc đun hoa 15ph thì cho số hoa viên
còn lại vào, tỉ lệ Cao hoa/hoa viên = ¼
-Toàn bộ quá trình đun hoa diễn ra trong vòng 100-115ph.Dịch sôi càng
mạnh càng tôt,vì khi sôi mạnh sẽ tạo ra sự đảo trộn tự nhiên giữa hoa và dịch
đường hóa. Liên tục kiểm tra nồng độ đường của dịch để xác định thời điểm kết
thúc (bia chai:17oP,bia hơi: 15oP). Khi đạt tới độ đường mong muốn, ngừng quá
trình và bơm dịch sang nồi lắng xoáy.
Chú ý: Nếu lương acid amin trong dịch kém thì cần bổ sung thêm men thủy
phân để tăng hàm lượng acid amin.
+ Men thủy phân thực chất là bã bia - lấy được từ qua trình lên men phụ
và được ủ ấm ở 40oC ,tự phân thành acid amin.Chỉ bổ sung 1 lượng cần vì nếu
dư luong men thủy phân này sẽ làm đục bia, giảm đạm và giảm sự tạo thành
phản ứng melanoid khiến bia có mầu sẫm.
3.6 Lắng xoáy
Mục đích: Loại bỏ cặn bẩn (bã hoa,kết tủa protein, polyphenol…) thu dịch
đường trong đưa tiếp và quá trình lên men.
Quá trình lắng xoáy :
- Dịch được bơm theo tiếp tuyến với mặt trong thành của thùng, khiến cột
chất lỏng xoáy cưỡng bức.
- Lực hướng tâm lớn nên cặn tập trung và bám chặt vào trung tâm đáy
thùng.
-Dịch trong lấy ra phải có nhiệt độ KHÔNG nhỏ hơn 90-95oC.Và được lấy
ra theo phương tiếp tuyến với thành của thùng,1 phần được lấy ở cửa xả đáy ở
mép đáy thùng.
Sinh viên : Bùi Vinh Quang
20
Lớp K14 0705 CNSH
- Xem thêm -