Đồ án: "Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu lít/năm”

Chia sẻ: Hoangvan Tuan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

516
lượt xem 217
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bia là loại nước uống giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước. Để tăng hiệu quả kinh tế cũng như đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng, các nhà máy sản xuất bia còn dùng một số loại nguyên liệu thay thế như: đại mạch chưa nảy mầm, gạo, ngô đã tách phôi ......

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án: "Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu lít/năm”

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 1020% 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 8085%, còn 1520% 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= 6,87,3. + Độ oxi hoá không vượt quá 12 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: 6080 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