Tài liệu Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít năm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Mục lục Trang Mục lục ------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Lời nói đầu --------------------------------------------------------------------------------------------- 6 Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật-------------------------------------------------------------------- 8 I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam ------------------------- 8 II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường -------------- 9 1. Lựa chọn loại bia sản xuất ------------------------------------------------------------------ 9 2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy----------------------------------------------------- 9 3. Vùng nguyên liệu -------------------------------------------------------------------------- 10 4. Vùng tiêu thụ sản phẩm ------------------------------------------------------------------- 10 5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh -------------------------------------------------------- 10 6. Nguồn cung cấp nhiên liệu---------------------------------------------------------------- 11 7. Nguồn nhân lực----------------------------------------------------------------------------- 11 8. Giao thông vận tải-------------------------------------------------------------------------- 11 Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ --------------- 12 I. Chọn nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------------ 12 1. Malt đại mạch------------------------------------------------------------------------------- 12 2. Gạo ------------------------------------------------------------------------------------------- 13 3. Hoa houblon -------------------------------------------------------------------------------- 13 4. Nước ----------------------------------------------------------------------------------------- 14 5. Nguyên liệu phụ trợ khác ----------------------------------------------------------------- 15 II. Chọn phương pháp nấu ---------------------------------------------------------------------- 16 1. Nghiền nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------ 16 2. Hồ hoá và đường hoá ---------------------------------------------------------------------- 17 3. Lọc dịch đường ----------------------------------------------------------------------------- 17 4. Nấu hoa -------------------------------------------------------------------------------------- 18 5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá -------------------------------------- 19 III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men----------------------------------------- 20 1. Chọn chủng nấm men---------------------------------------------------------------------- 20 2. Lên men sản phẩm bia chai --------------------------------------------------------------- 21 3. Lên men sản phẩm bia hơi ---------------------------------------------------------------- 22 IV. Thuyết minh dây chuyền sản xuất --------------------------------------------------------- 23 1. Nghiền nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------ 24 a. Nghiền malt --------------------------------------------------------------------------------- 24 b. Nghiền gạo ---------------------------------------------------------------------------------- 24 2. Quá trình hồ hoá và đường hoá----------------------------------------------------------- 25 a. Hồ hoá --------------------------------------------------------------------------------------- 25 b. Đường hoá ---------------------------------------------------------------------------------- 25 3. Lọc dịch đường ----------------------------------------------------------------------------- 26 4. Nấu hoa -------------------------------------------------------------------------------------- 27 5. Lắng xoáy ----------------------------------------------------------------------------------- 28 6. Lạnh nhanh---------------------------------------------------------------------------------- 28 7. Bão hoà O2 vào dịch lên men ------------------------------------------------------------- 29 8. Cấp nấm men và tiến hành lên men------------------------------------------------------ 29 9. Lọc bia --------------------------------------------------------------------------------------- 30 10. Tàng trữ và ổn định tính chất của bia thành phẩm------------------------------------ 31 Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 11. Hoàn thiện sản phẩm --------------------------------------------------------------------- 31 V. Quy trình công nghệ xử lý nước cấp, nước thải ------------------------------------------ 33 1. Xử lý nước cấp ----------------------------------------------------------------------------- 33 2. Xử lý nước thải ----------------------------------------------------------------------------- 33 Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm ---------------------------------- 35 A. Lập kế hoạch sản xuất------------------------------------------------------------------------ 35 B. Tính cân bằng sản phẩm --------------------------------------------------------------------- 36 I. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai ----------------------------------------------- 36 1. Tính lượng gạo và lượng malt ------------------------------------------------------------ 36 2. Lượng bã gạo và bã malt ------------------------------------------------------------------ 37 3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã -------------------------------------------------- 38 4. Lượng hoa houblon sử dụng -------------------------------------------------------------- 39 5. Các nguyên liệu khác ---------------------------------------------------------------------- 40 II. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi------------------------------------------------ 45 1. Tính lượng gạo và lượng malt ------------------------------------------------------------ 45 2. Lượng bã gạo và bã malt ------------------------------------------------------------------ 46 3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã -------------------------------------------------- 46 4. Lượng hoa houblon sử dụng -------------------------------------------------------------- 47 5. Các nguyên liệu khác ---------------------------------------------------------------------- 48 III. Hoá chất vệ sinh:----------------------------------------------------------------------------- 53 1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu:------------------------------------------------------------- 53 2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia:------------------------------------ 53 Phần IV: Tính và chọn thiết bị--------------------------------------------------------------------- 55 I. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu ------------------------------------------------- 55 1. Cân, gầu tải---------------------------------------------------------------------------------- 55 2. Máy nghiền---------------------------------------------------------------------------------- 55 3. Nồi hồ hoá----------------------------------------------------------------------------------- 56 4. Nồi đường hoá ------------------------------------------------------------------------------ 57 5. Thùng lọc đáy bằng ------------------------------------------------------------------------ 58 6. Nồi nấu hoa --------------------------------------------------------------------------------- 59 7. Thùng chứa trung gian--------------------------------------------------------------------- 60 8. Thùng lắng xoáy---------------------------------------------------------------------------- 61 9. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí------------------------------------------------------------ 62 10. Thùng nước nấu--------------------------------------------------------------------------- 62 11. Hệ thống cip nấu -------------------------------------------------------------------------- 63 II. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men ------------------------------------------- 64 1. Tank lên men ------------------------------------------------------------------------------- 64 2. Thiết bị nhân giống cấp II----------------------------------------------------------------- 65 3. Thiết bị nhân giống cấp I------------------------------------------------------------------ 65 4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng------------------------------------------------------------- 66 5. Thiết bị hoạt hoá men---------------------------------------------------------------------- 67 6. Hệ thống cip lạnh:-------------------------------------------------------------------------- 67 III. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện --------------------------------------- 69 1. Thiết bị lọc trong bia----------------------------------------------------------------------- 69 2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2 ---------------------------------------------------------- 69 3. Hệ thống chiết bock------------------------------------------------------------------------ 70 4. Hệ thống chiết chai------------------------------------------------------------------------- 70 Phần V: Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy ------------------------- 74 I. Tính nhiệt lạnh --------------------------------------------------------------------------------- 74 1. Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh ------------------------------------- 74 Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 2. Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men -------------------------------------------- 74 a. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men chính----------------------- 74 b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để hạ nhiệt độ dịch ------------------------------------------ 76 c. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men phụ: ------------------------ 76 3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống ------------------------------------ 77 a. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để tái sử dụng men kết lắng -------------------------------- 77 b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men ------------------------------------------------- 78 4. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện ------------------------------------- 80 5. Hệ thống lạnh ------------------------------------------------------------------------------- 81 II. Tính hơi ---------------------------------------------------------------------------------------- 83 1. Lượng hơi cấp cho nồi hồ hoá ------------------------------------------------------------ 83 2. Lượng hơi cấp cho nồi đường hoá ------------------------------------------------------- 84 3. Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa----------------------------------------------------------- 85 4. Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng nước --------------------------------------------- 86 5. Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện --------------------------------------------- 86 6. Lượng nhiên liệu cho nồi hơi ------------------------------------------------------------- 87 III. Tính nước ------------------------------------------------------------------------------------- 88 1. Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu ------------------------------------------------- 88 2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men -------------------------------------------- 88 3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện ----------------------------------------- 88 4. Lượng nước dùng cho các hoạt động khác của nhà máy------------------------------ 89 IV. Tính điện-------------------------------------------------------------------------------------- 90 1. Phụ tải chiếu sáng -------------------------------------------------------------------------- 90 2. Phụ tải sản xuất ----------------------------------------------------------------------------- 92 3. Xác định các thông số của hệ thống điện ----------------------------------------------- 93 4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm-------------------------------------------------------- 93 a. Điện năng thắp sáng hàng năm ----------------------------------------------------------- 93 b. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm---------------------------------------------- 94 c. Điện năng tiêu thụ cả năm----------------------------------------------------------------- 94 Phần VI: Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy ------------------------------------- 95 A. Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng ------------------------------------------------- 95 B. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy------------------------------------------------------------ 97 I. Tính toán các hạng mục công trình---------------------------------------------------------- 98 1. Khu vực sản xuất --------------------------------------------------------------------------- 98 a. Nhà sản xuất chính ------------------------------------------------------------------------- 98 b. Khu tank lên men--------------------------------------------------------------------------- 99 c. Nhà hoàn thiện sản phẩm------------------------------------------------------------------ 99 2. Kho tàng ------------------------------------------------------------------------------------- 99 a. Kho chứa nguyên liệu---------------------------------------------------------------------- 99 b. Kho chứa thành phẩm -------------------------------------------------------------------- 100 3. Các phân xưởng phụ trợ sản xuất ------------------------------------------------------- 101 a. Trạm biến áp ------------------------------------------------------------------------------- 101 b. Xưởng cơ điện ----------------------------------------------------------------------------- 101 c. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén------------------------ 101 d. Phân xưởng hơi ---------------------------------------------------------------------------- 101 e. Khu xử lý nước cấp ----------------------------------------------------------------------- 102 g. Khu xử lý nước thải ----------------------------------------------------------------------- 102 h. Bãi vỏ chai --------------------------------------------------------------------------------- 102 4. Các công trình khác ----------------------------------------------------------------------- 102 a. Nhà hành chính ---------------------------------------------------------------------------- 102 Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm b. Nhà giới thiệu sản phẩm------------------------------------------------------------------ 102 c. Hội trường---------------------------------------------------------------------------------- 103 d. Nhà ăn, căng tin --------------------------------------------------------------------------- 103 e. Gara ô tô ------------------------------------------------------------------------------------ 103 g. Nhà để xe của nhân viên ----------------------------------------------------------------- 103 h. Phòng bảo vệ------------------------------------------------------------------------------- 103 i. Nhà vệ sinh --------------------------------------------------------------------------------- 103 II. Bố trí các hạng mục công trình ------------------------------------------------------------ 105 III. Tính toán và đánh giá các thông số xây dựng------------------------------------------- 106 IV. Thiết kế phân xưởng sản xuất chính ----------------------------------------------------- 107 1. Đặc điểm và cách bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính------------- 107 2. Thiết kế xây dựng phân xưởng sản xuất chính ---------------------------------------- 107 Phần VII: Tính toán kinh tế ----------------------------------------------------------------------- 109 A. Phân tích thị trường ------------------------------------------------------------------------- 109 B. Tính các chỉ tiêu dự án đầu tư-------------------------------------------------------------- 110 I. Nhu cầu vốn đầu tư --------------------------------------------------------------------------- 110 1. Vốn lưu động ------------------------------------------------------------------------------ 110 a. Tiền lương---------------------------------------------------------------------------------- 110 b. Chi phí nhiên liệu, năng lượng ---------------------------------------------------------- 112 c. Chi phí marketing: ------------------------------------------------------------------------ 112 2. Vốn cố định -------------------------------------------------------------------------------- 112 a. Vốn đầu tư cho xây dựng----------------------------------------------------------------- 112 b. Vốn đầu tư mua dây chuyền thiết bị ---------------------------------------------------- 114 c. Tiền đầu tư mua phương tiện vận tải---------------------------------------------------- 114 d. Tiền đầu tư ban đầu để mua chai, két, bock ------------------------------------------- 115 e. Khấu hao tài sản cố định ----------------------------------------------------------------- 115 3. Nguồn vốn---------------------------------------------------------------------------------- 116 II. Tính giá thành sản phẩm -------------------------------------------------------------------- 117 1. Chi phí vận hành -------------------------------------------------------------------------- 117 a. Chi phí nguyên vật liệu ------------------------------------------------------------------- 117 b. Chi phí nhân công trực tiếp -------------------------------------------------------------- 118 c. Chi phí sản xuất chung-------------------------------------------------------------------- 118 d. Chi phí tiêu thụ sản phẩm ---------------------------------------------------------------- 119 e. Chi phí quản lý doanh nghiệp------------------------------------------------------------ 119 2. Các khoản thu, chi khác ------------------------------------------------------------------ 119 a. Thu nhập từ việc bán các sản phẩm phụ của nhà máy -------------------------------- 119 b. Chi phí tiền vốn---------------------------------------------------------------------------- 120 3. Giá thành sản phẩm ----------------------------------------------------------------------- 120 4. Giá bán ------------------------------------------------------------------------------------- 120 5. Thu nhập trước thuế của dự án ---------------------------------------------------------- 121 III. Tính dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của dự án---------------------------------- 122 Phần VIII: Vệ sinh an toàn lao động------------------------------------------------------------- 129 I. Vệ sinh ----------------------------------------------------------------------------------------- 129 1. Vệ sinh cá nhân---------------------------------------------------------------------------- 129 2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng --------------------------------------------------------------- 129 II. An toàn lao động----------------------------------------------------------------------------- 131 1. Chống khí độc trong nhà máy ----------------------------------------------------------- 131 2. Chống ồn và rung động------------------------------------------------------------------- 131 3. An toàn khi vận hành thiết bị ------------------------------------------------------------ 131 4. An toàn về điện ---------------------------------------------------------------------------- 131 Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 5. Phòng cháy chữa cháy -------------------------------------------------------------------- 132 Kết luận---------------------------------------------------------------------------------------------- 133 Tài liệu tham khảo chính -------------------------------------------------------------------- 135 Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Lời nói đầu Bia là một loại đồ uống giải khát hiện rất được ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới. Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng, dễ dàng phân biệt với các loại đồ uống khác. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa hublon... bia đem lại giá trị dinh dưỡng, một lít bia cung cấp 400 – 450kcal, bia có khả năng kích thích tiêu hoá, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng với liều lượng thích hợp và đặc biệt còn có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống nhờ đặc tính bão hoà CO2. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm trước Công nguyên, bắt nguồn từ các bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà, sau đó được truyền sang các châu lục khác thông qua quá trình trao đổi, buôn bán giữa các bộ lạc. Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị rất đặc biệt và nhiều đặc tính quý giá. Hiện nay, hoa hublon vẫn là nguyên liệu không thể thay thế trong sản xuất bia. Đến thế kỷ XIX Louis Pasteur xuất bản cuốn sách về bia đã tạo ra ngành công nghiệp sản xuất bia dưới ánh sáng khoa học, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác quy trình công nghệ sản xuất bia đang ngày càng trở nên hoàn thiện. Chính vì vậy, bia đã trở thành loại đồ uống được ưa chuộng nhất hiện nay, được sản xuất và tiêu thụ ngày nhiều trên phạm vi toàn thế giới. Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm (chỉ khoảng 100 năm), ngành công nghiệp sản xuất bia vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển. Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng. Rất nhiều nhà máy cũng như cơ sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số lượng. Hơn nữa bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết. Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm. Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất. Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam 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. Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng 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: - Độ bọt: Khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn có các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt. Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 5 – 15 phút. - Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa houblon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ. - Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt, không được có cặn hay vẩn đục. * Các chỉ tiêu hoá học: - Độ cồn: 4,6 ± 0,2 - Hàm lượng đường sót: 1 – 2% - Hàm lượng CO2: 4,5 – 5 g/l - Hàm lượng diacetyl: ≤ 0,2 mg/l - Chất khoáng: 0,14 – 0,38% - Đạm tổng: 3,5 – 5 g/l - Este: 15 – 50 mg/l - Aldehyt: 10 – 15 mg/l 2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được yêu cầu sau: - Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố. - Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm. - Thuận tiện về mặt giao thông. - Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu. Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm - Nguồn nhân lực không quá khan hiếm. Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khu công nghiệp Quang Minh, thuộc huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc. Đây là một khu công nghiệp mới có diện tích rộng và đang tiếp tục được phát triển, 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. Bên cạnh đó hệ thống giao thông gần khu công nghiệp đã và đang được xây dựng, cải tạo và hoàn thiện như đường cao tốc Bắc Thăng Long - Nội Bài, đường quốc lộ 2, quốc lộ 3, quốc lộ 18, tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai là những tuyến giao thông quan trọng nhờ thuận lợi trong vận chuyển nguyên liệu và phân phối sản phẩm. Mạng lưới điện quốc gia ở đây cung cấp cho cả khu công nghiệp rất ổn định và thuận lợi. 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 Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương, Nam Định, Thái Bình với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ô tô. 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. 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 Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Tây, Nam Định, Phú Thọ, Thái Nguyên... 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. Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 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 tiêu cho công nghệ sản xuất bia. Do đó nước phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất. Bên cạnh đó cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải của nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh. Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén phù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhà máy. Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH3 hay Freon, chất tải lạnh sử dụng nước glycol hay nước muối. 6. Nguồn cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là cho nồi hơi phục vụ cho các mục đích khác nhau như nấu nguyên liệu, thanh trùng... Nhà máy sử dụng nhiên liệu là than. 7. Nguồn nhân lực Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyến giao thông đi tới các vùng đô thị trung tâm như thành phố Hà Nội nên có nguồn nhân lực dồi dào. Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Các công nhân có thể tuyển chọn lao động phổ thông, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt. 8. Giao thông vận tải Nhà máy nằm gần trục giao thông nên thuận tiện cho vận chuyển nguyên nhiên vật liệu đến nhà máy, và vận chuyển sản phẩm phân phối cho các đại lý, cửa hàng tiêu thụ bằng đường bộ. Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ I. Chọn nguyên liệu Nguyên liệu chính đầu tiên 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, và nước cũng là một thành phần không thể thiếu để sản xuất bia. 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). Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm - 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: - Trọng lượng khô tuyệt đối: 28 – 38g/1000hạt - Dung trọng: 530 – 560g/l - Độ ẩm: 5 – 8% - Độ hoà tan: 70 – 80% - Thời gian đường hoá: 10 – 20phút ở 70˚C - Đường maltose chiếm từ 65 – 70% tổng chất hoà tan, tỷ lệ: đường maltose/đường phi maltose = 1/0,4 – 1/0,51 TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thành phần hoá học của malt Tinh bột Đường khử Saccarose Pentose Nitơ formol Chất khoáng Pentozan không hoà tan và Hexozan Cellulose Các chất chứa nitơ Các chất chứa nitơ không đông tụ Chất béo % chất khô 58 – 65 4 5 1 0,7 – 1 2,5 9 6 10 2,5 2,5 2. Gạo Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế một phần malt nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm. 1 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, Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 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 (SO2) 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 1 2 3 4 5 6 7 8 Thành phần Độ ẩm Chất đắng Polyphenol Tinh dầu thơm Cellulose Chất khoáng Protein Các hợp chất khác % chất khô 11 – 13 15 – 21 2,5 – 6 0,3 – 1 12 – 14 5–8 15 – 21 26 – 28 4. Nước Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi khâu, từ các công đoạn chính như nấu, lọc ... đến các khâu vệ sinh. Trong thành phần bia, nước cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%), góp phần hình Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm thành nên hương vị của bia. Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có chất lượng tốt, đáp ứng được các chỉ tiêu quan trọng: - Nước uống phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm. - Nước trong suốt, không màu, không mùi, không vị, không có tạp chất cơ học. - Độ cứng <10˚H. - Hàm lượng các ion: Ca2+: < 250mg/lít; Mg2+: < 100mg/lít; Na+: 15 – 20 mg/lít; Fe2+: 0,2 – 0,5mg/lít; SO42-: < 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, ... Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 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 âm tính 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 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. Có 3 phương pháp nghiền malt thường được dùng là: nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt. Nghiền khô: có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn giản vận hành dễ dàng, có thể nghiền trước một ngày trước khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém nhưng có nhược điểm là vỏ trấu thường bị nát làm dịch đường đắng chát, quá trình lọc khó khăn. Nghiền ẩm: các thiết bị sử dụng cũng chỉ yêu cầu như nghiền khô, có thể khắc phục được một phần hiện tượng nát vỏ trấu. Nghiền ướt: yêu cầu thiết bị chịu ăn mòn, thiết bị có kích thước lớn, vận hành nghiêm ngặt, nghiền xong phải nấu ngay nhưng có ưu điểm nổi trội là bảo Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 16 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm toàn được lớp vỏ trấu trong quá trình nghiền do đó dịch đường thu được có chất lượng cao, quá trình lọc thuận lợi. Căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương pháp em chọn phương pháp nghiền malt là nghiền ướt bằng máy nghiền trục nghiền malt ướt. Nghiền gạo: Để đạt được hiệu quả hồ hoá và đường hoá cao yêu cầu gạo phải được nghiền thật mịn do đó giải pháp nghiền gạo bằng máy nghiền búa là phương pháp đơn giản mà đạt được hiệu quả cao. 2. Hồ hoá và đường hoá Vì nấu bia ở đây có sử dụng nguyên liệu thay thế nên không thể sử dụng phương pháp đường hóa toàn khối liên tục vì phương pháp này chỉ thích hợp khi sử dụng 100% nguyên liệu là malt có độ nhuyễn tốt và lên men nổi. Nếu sử dụng phương pháp đường hóa gián đoạn đun sôi từng phần nguyên liệu để tạo bước nhảy nhiệt độ thì yêu cầu phải có nồi phối trộn được bảo ôn, nhưng một nhược điểm rất lớn là quá trình kéo dài tốn năng lượng để cấp hơi đốt và bơm. Do đó ở đây em chọn phương pháp nấu hồ hoá gạo riêng, dịch cháo sau hồ hoá được đường hoá chung với matl. Với phương pháp này thời gian nấu được rút ngắn mà vẫn đảm bảo hiệu suất đường hoá, có thể thiết kế nồi cháo và nồi malt cấu tạo giống nhau chỉ khác nhau về thể tích nên sẽ linh động trong tổ chức sản xuất. Nồi nấu phải thiết kế hệ thống áo hơi để cấp nhiệt cho quá trình nấu, đồng thời phải có cánh khuấy để hoà trộn đều dịch bột và chống khê dịch ở sát vỏ. 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 Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 17 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 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 đồng thời với vỏ áo hơi. Kỹ thuật nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích ly cao: Phần 1: Bổ sung cao hoa khi dịch sôi khoảng 15 phút. Phần cao hoa này có hàm lượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân tử trong dịch đường. Phần 2: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 60 phút. Phần 3: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút. Phần hoa viên có hàm lượng axít đắng thấp hơn cao hoa mà chủ yếu để cung cấp tinh dầu thơm tạo hương cho bia. Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá Đây là giai đoạn dễ nhiễm tạp nhất đặc biệt là nhiễm các loại vi khuẩn chịu nhiệt có thể gây cho bia thành phẩm có mùi vị lạ do đó cần thiết kế các thiết bị để đảm bảo tránh nhiễm tạp cho bia. Để làm trong dịch đường có thể sử dụng các thiết bị: thùng thấp hở, thùng kín lọc ly tâm, máy lọc tấm, lắng xoáy... Ở đây em chọn thiết bị lắng xoáy để làm trong dịch đường. Thiết bị lắng xoáy có cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, dựa vào lực ly tâm và trọng lực nên có thể đạt hiệu quả cao trong việc phân ly bã hoa và các cặn lắng khác ra khỏi dịch đường. Để tránh nhiễm tạp trong khi lắng xoáy thì ống hơi ở thùng lắng xoáy thiết kế có đường kính bằng khoảng 1/10 đường kính thùng để dòng hơi bốc lên đủ mạnh để ngăn ngừa sự nhiễm tạp. Để tăng hiệu quả phân ly thì đường ống đưa dịch đường vào lắng xoáy phải thiết kế thu hẹp để tăng vận tốc dòng chảy trước khi vào tiếp tuyến với thành thùng ở vị trí cách đáy 1/3 chiều cao thùng nhằm tận dụng hiệu quả lực ly tâm. Đường ống cấp dịch cũng nên thiết kế đoạn cong lên nhằm tách bớt một phần cặn của dịch và ổn định dòng dịch. Dịch trong được tháo ra bằng cả đường ống tiếp tuyến cách đáy một khoảng và cả phía đáy nhằm tránh kéo theo bã. Bã hoa được tháo ra ở đáy thùng bằng việc xả nước vào thùng, để tháo bã dễ dàng thiết kế đáy thùng hơi nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang chừng 3 – 5˚. Làm lạnh dịch đường để hạ nhiệt độ dịch đường xuống tới nhiệt độ lên men. Để tránh nhiễm tạp giai đoạn này cần tiến hành làm lạnh nhanh dịch đường, đồng thời cũng 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. Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 19 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên 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. 1. Chọn chủng nấm men Ở đây để thực hiện quá trình lên men chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia vàng em chọn chủng nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces carlbergensis. Đặc điểm: nấm men Saccharomyces carlbergensis, tế bào nấm men hình cầu hay bầu dục, kích thước trung bình là 3 – 15µm, sinh sản chủ yếu bằng phương thức nảy chồi, có khả năng lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp nên giảm được sự nhiễm tạp và tạo được bia có chất lượng cao bền sinh học, nó có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, maltose... và đặc biệt do nấm men có khả năng tổng hợp được enzyme melibiase nên lên men được hoàn toàn đường rafinose, vào cuối quá trình lên men nó kết lắng xuống dưới đáy do tính chất tạo chùm của tế bào, thuận lợi cho việc tách men sau quá trình lên men để quay vòng tái sử dụng nấm men. Nguồn men giống: Nấm men cấp cho quá trình lên men có thể lấy từ chủng gốc trải qua hai giai đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm và nhân men sản xuất. Trong giai đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm chủng nấm men gốc được bảo quản dạng đông khô hay bảo quản lạnh trong các ống thạch nghiêng được cấy chuyển ra bình tam giác 100ml, rồi sang bình 1000ml, bình 5l, bình 20l trên môi trường nước chiết malt có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng chủ yếu là dạng muối khoáng. Mỗi cấp cấy chuyển nuôi trong thời gian 24h ở 22 – 25˚C, nếu nuôi lắc thì thời gian có thể ngắn hơn. Sang giai đoạn nhân giống sản xuất nấm men được nuôi trong các canh trường có dung tích tăng dần 100l, 300l... cho đến khi đủ lượng cấp cho lên men. Trong giai đoạn nhân giống sản xuất Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 20