N.Anh thiết bị nồi nấu malt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Cơng Nghệ Hóa
----------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ NỒI NẤU MALT TRONG DÂY TRUYỀN LÊN MEN SẢN
XUẤT BIA NĂNG SUẤT 1000KG/MẺ

Môn Học: Đồ Án Môn Học Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm
Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S ĐỖ THỊ HẠNH
Sinh Viên Thực Hiện : BÙI THỊ NGỌC ANH
Mã sinh viên
: 2018602325

Hà Nội, ngày , tháng , năm 2021

LỜI MỞ ĐẦU


LỜI MỞ ĐẦU
Bia là một loại đồ uống giải khát rất được ưa chuộng trên thế giới cũng như tại
Việt Nam. Được sản xuất từ nguyên liệu chính là Malt đại mạch, hoa Houblon,
nước, Nấm men, nguyên liệu thay thế khác. Nó có hương vị ngọt nhẹ đặc trưng cho
malt, hương thơm và vị đắng dễ chịu của hoa houblon, vì vậy mà người ta rất dể
dàng phân biệt nó với các loai đvcxồ uống khác. Với lớp bọt mịn bia có tác dụng
giải khát rất nhanh. Trong bia có chứa nhiều chất dinh dưỡng như protein, vitamin,
chất khoáng....và rất tốt cho hệ tiêu hóa, giúp cho cơ thể khỏe mạnh nếu liều dùng
thích hợp
Ở Việt Nam sản lượng bia mỗi năm tăng, hàng năm lại có các nhà máy bia ra đời
với công nghệ mới. Bia được sản xuất ra ngày càng nhiều, đa dạng với rất nhiều
biện pháp công nghệ sản xuất bia. Ngày nay bia đã trở nên phổ biến trong cuộc

sống. Bất kỳ lúc nào, ở mọi nơi ta đều có thể bắt gặp bia với các dạng thành phần
khác nhau, hoặc biểu tượng chương trình quảng cáo về bia. Việc thiết kế lựa chọn
thiết bị trong từng công đoạn sản xuất bia ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bia,
năng suất thu hồi bia của nhà máy sản xuất, nhu cầu tiêu thụ của nhà máy...
Trong đồ án mơn học này, nhiệm vụ cần hồn thành là ‟Thiết kế thiết bị nấu
malt trong dây chuyền lên men sản xuất bia năng suất 1000kg malt”


MỤC LỤC
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU............................................................7
1.1 Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bia..............................................................7
1.1.1 Malt đại mạch.....................................................................................................7
1.1.2 Hoa houblon........................................................................................................8
1.1.3. Nấm men..........................................................................................................10
1.1.4 Nước...............................................................................................................11
1.2 Các nguyên liệu phụ...............................................................................................12
1.2.1 Chế phẩm enzyme Maturez L...........................................................................12
1.2.2 Nguyên liệu phụ trợ..........................................................................................12
PHẦN 2: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT..................13
2.1 Lựa chọn sơ đồ khối dây chuyền sản xuất.............................................................13
2.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình cơng nghệ.................................................................14
2.2.1 Tách tạp chất.....................................................................................................14
2.2.2 Nghiền ngun liệu matl ( nghiền khô )............................................................15
2.2.3 Nấu malt ( nấu liên tục )...................................................................................16
2.2.4 Lọc đáy.............................................................................................................19
2.2.5 Houblon hóa dịch đường (nấu hoa)..................................................................21
2.2.6 Lắng xoáy.........................................................................................................23
2.2.7 Làm lạnh...........................................................................................................24
2.2.8. Cấp nấm men và tiến hành lên men.................................................................25
2.2.9 Thiết bị lọc ép khung bản...............................................................................27

2.2.10. Bão hòa CO2..................................................................................................28
2.2.10 Rửa chai........................................................................................................29
2.2.12. Chiết rót.........................................................................................................30
2.2.13 Thanh trùng.....................................................................................................32
2.2.14 Dán nhãn........................................................................................................33
PHẦN 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT...............................................................36
3.1 Thông số về nguyên liệu........................................................................................36
3


3.2 Ước lượng tổn thất trong q trình nấu.................................................................36
3.3 Tính cân bằng vật chất...........................................................................................36
3.3.1 Tính lượng malt qua các giai đoạn....................................................................36
3.3.2 Tính lượng nước trong q trình nấu................................................................36
PHẦN 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ.....................................................................38
4.1 Tính và chọn thiết bị chính trong cơng đoạn nấu malt...........................................38
4.2 Tính diện tích truyền nhiệt nồi nấu........................................................................39
4.3 Tính và lựa chọn thiết bị phụ trong cơng đoạn nấu malt........................................42
PHẦN 5: TÍNH NĂNG LƯỢNG..............................................................................43
5.1 Tính tiêu hao nước trong q trình nấu..................................................................43
5.2 Tính lượng nhiệt dùng trong q trình nấu.............................................................43
5.3 Tính lượng hơi dùng trong q trình nấu...............................................................44

4


Danh Mục Hình Ả

5

6


PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
1.1 Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bia
Nguyên liệu chính đầu tiên dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là malt đại
mạch, hoa houblon, nấm men, nước
1.1.1 Malt đại mạch
Malt đại mạch là nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Khoảng 1/3 đại mạch
trên thế giới được trồng để sản xuất bia. Đại mạch thường được gieo trồng vào mùa
đông hay mùa xuân, được trồng nhiều ở Đức, Đan Mạch, Pháp …
Hạt đại mạch trải qua quá trình làm sạch, phân loại, rửa sát trùng , ngâm, ươm
mầm sẽ trở thành hạt malt tươi, hạt malt tươi lại tiếp tục qua q trình sấy nhằm
mục đích đưa malt về độ ẩm bảo quản được, tạo cho malt có chứa các chất sinh
màu, sinh mùi thích hợp cho cơng nghệ bia, sau đó tách rễ và đánh bóng sẽ trở
thành hạt malt khơ tiêu chuẩn có thể bảo quản dài ngày trong điều kiện khô, mát và
được sử dụng để sản xuất bia.
Trong q 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 q trình chuyển hóa các chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch
đường.
Malt dùng trong sản xuất bia với 2 mục đích, vừa là tác nhân đường hóa vừa là
nguyên liệu. Trong sản xuất bia chủ yếu là dùng malt đại mạch vì:
- Đại mạch dễ điều khiển quá trình ươm mầm.
- Đại mạch cho tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho công nghệ bia.
- Vỏ đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp.
- Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng hơn so với các loại malt khác.
- Riêng đối với một số nước thì đại mạch dễ trồng hơn so với các loại lúa mạch
khác.

* Tiêu chuẩn kỹ thuật lựa chọn nguyên liệu malt
- Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị
ngọt .Khơng được có mùi vị lạ, khơng mốc và khơng hơi khói. u cầu kích thước
của các hạt malt phải đều và đạt theo quy định.
- Thành phần hóa học của malt cần phải bảo đảm theo yêu cầu. Trong malt phải
chứa các hệ enzym thủy phân như amylase, protease, phitase, xitase...
- Màu sắc: hạt malt vàng có màu vàng rơm, sáng óng ánh.
- Độ sạch của malt cho phép là 0,5% hạt gãy vỡ, 1% các tạp chất khác.
- Trọng lượng khô tuyệt đối: 37-40g/1000hạt
7


- Dung trọng: 680-750g/l
- Độ ẩm: 4-5%
- Hàm lượng chất chiết: 80-85% chất khơ
* Thành phần chính của malt:
Bảng 1: Thành phần chính trong malt
TT

Thành phần hố học của malt

1
2
3
4
5
6

Tinh bột
Đường khử

Chất khống
Cellulose
Các chất chứa nitơ
Chất béo

%Chất
khơ
58-65
4
2,5
6
10
2,5

* Kỹ thuật bảo quản nguyên liệu matl
Sau khi sấy và tách mầm, rễ xong malt chưa dùng để sản xuất bia được vì các lí
do sau đây:
- Vỏ giịn nên khi nghiền sẽ bị nát và gây ảnh hưởng xấu đến qúa trình lọc.
- Hoạt lực của hệ enzym thủy phân chưa ổn định nên q trình đường hóa diễn ra
sẽ khó khăn và hiệu suất thu hồi sản phẩm sẽ bị thấp, chất lượng sản phẩm kém.
Chính vì thế, trước khi đem vào sản xuất bia, malt cần phải được bảo quản ít
nhất từ 3÷4 tuần. Trong thời gian bảo quản, malt sẽ hút thêm nước đến hàm ẩm
5÷6%. Khi đó vỏ hạt sẽ dai hơn và nghiền ít nát. Đồng thời, khi độ ẩm tăng lên thì
hoạt tính của các hệ enzym cũng tăng theo và giúp cho quá trình nấu bia sẽ tốt hơn.
1.1.2 Hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ hai sau malt, nó khơng
thể thiếu 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 và tăng độ bền sinh học của
bia. Nó tạo cho bia vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và
giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của bia, tăng khả năng

sát trùng cho bia. Các hợp chất có giá trị trong hoa phải kể đến chất đắng,
polyphenol và tinh dầu thơm ngồi ra cịn một số hợp phần khác nhưng không mang
nhiều ý nghĩa trong công nghệ sản xuất bia.
Trong công nghệ sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Trong
cánh hoa và nhị hoa có chứa các hạt lupulin là nguồn gốc chính tạo ra chất đắng và
tinh dầu thơm của hoa houblon. Hoa houblon được nhà máy sử dụng dưới 2 dạng:
hoa viên và cao hoa.
8


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 cơ đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao.
* Tiêu chuẩn kỹ thuật chọn hoa houblon
a. Tiêu chuẩn đối với cao hoa
- Chỉ tiêu cảm quan:
 Cao hoa có dạng keo, màu vàng hổ phách.
 Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi.
 Vị đắng rõ rệt.
- Chỉ tiêu hóa học:
 Hàm lượng α- axit đắng: 30%.
 Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước. Hoa thơm rõ rệt, vị đắng
dịu.
b. Tiêu chuẩn đối với hoa viên
- Chỉ tiêu cảm quan:
 Hoa viên có màu xanh lá mạ.
 Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi, vị đắng dịu.
 Hình dạng: viên đùn, khơng vỡ vụn.

- Chỉ tiêu hóa học:
 Loại viên có hàm lượng α- axit đắng 8%.
 Có khả năng tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước nha, làm trong nước nha, tạo
mùi hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu.
Hoa viên được đóng bao bì bền chắc, dễ mở, bao bì khơng làm ảnh hưởng đến
chất lượng hoa.
* Thành phần hóa học của hoa

Bảng 2: Thành phần chính trong hoa

9


ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8

Thành phần

% Chất khơ

Độ ẩm
Chất đắng

Polyphenol
Tinh dầu thơm
Cenlulose
Chất khống
Protein
Các hợp chất khác

10-11
15-21
2-5
0,5-1,5
12-14
5-8
15-17
26-28

* Kỹ thuật bảo quản hoa
Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong những điều kiện sau:
- Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 0ᵒC) nhằm kìm hãm các q trình hóa học và hạn
chế sự phát triển của vi sinh vật.
- Ngăn chặn sự xâm nhập của khơng khí vào hoa.
- Cách ẩm tốt
- Dùng các chất thích hợp để diệt trùng cho hoa (thường xông hơi lưu huỳnh).
1.1.3. Nấm men
Đặc điểm: Nấm men thường dùng để lên men hiện nay là loại nấm men chìm
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, lên men ở điều
kiện nhiệt độ thấp( nhiệt độ tối ưu là 8-100C), nó có khả năng lên men các loại
đường glucose, fructose, maltose, rafinose... vào cuối q 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 và quá trình lên men tiếp theo
Nguồn men giống: Nấm men cấp cho q trình lên men có thể lấy từ chủng gốc
trải qua hai giai đoạn nhân men trong phịng thí nghiệm và nhân men sản xuất.
10


Trong giai đoạn nhân men trong phịng thí nghiệm chủng nấm men gốc được bảo
quản dạng đông khô hay bảo quản trong các ống thạch nghiêng. Sang giai đoạn
nhân giống sản xuất nấm men được nuôi trong các canh trường có dung tích tăng
dần cho đến khi đủ lượng cấp cho lên men. Nhiệt độ nhân giống là 8-10˚C, trong
quá trình ni có sục khí ở thời gian đầu để nấm men phát triển sinh khối mạnh.
Mật độ dịch men giống sau nhân giống phải đạt khoảng 100-120triệu tế bào/ml. Sau
khi lên men chính, người ta tiến hành tháo sữa men. Thơng thường cứ 1000 lít dịch
cho khoảng 20 lít dịch sinh khối nấm men sệt, độ ẩm 85- 88%. Số lần tái sử dụng
men sữa khoảng 6-8 lần, tùy thuộc vào chất lượng nấm men.
* Tiêu chuẩn kỹ thuật chọn men
- Tốc độ lên men nhanh.
- Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao.
- Có khả năng chịu cồn, chịu áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ, và nồng độ CO2
phù hợp với từng nhà máy.
- Có khả năng kết bong và kết lắng tốt.
- Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng.
- Sản phẩm tạo ra bao gồm các hợp chất hương và vị đặc trưng cho bia.
- Đặc tính di truyền ổn định cao.
* Kỹ thuật bảo quản men
Men giống mà nhà máy sử dụng được nuôi cấy từ chủng Saccharomyces
carlsbergensis. Sau đó men giống được bảo quản ở nhiệt độ 5ᵒC trong tank bảo quản
men giống. Thời gian trữ men khơng q 1 ngày, sau đó sẽ được chuyển vào tank
lên men.
Bên cạnh đó cơng ty cịn thu hồi và tái sử dụng men sữa: Khi kết thúc lên men

chính, tiến hành hạ nhiệt độ xuống 5ᵒC để thu hồi men sữa. Lượng men sữa thu
được có màu trắng sữa được bảo quản trong tank bảo quản men giống và được tái
sử dụng đến đời thứ 8 thì loại bỏ
1.1.4 Nước
Như ta đã biết trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi
khâu, từ các cơng đoạn chính như nấu, lọc, cung cấp cho lị hơi ... đến các khâu vệ
sinh. Trong thành phần bia, nước cũng chiếm một lượng lớn (85- 90%). Thành phàn
và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến tồn bộ q trình cơng nghệ và chất
lượng thành phẩm. Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có chất lượng tốt,
đáp ứng được các chỉ tiêu quan trọng:
- Độ cứng của nước từ mền đến trung bình.
- Khơng màu, không mùi, không vị.
11


- pH : 6.9- 7.5.
- Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l.
- Hàm lượng muối Mg+2 không quá 100mg/l.
- Hàm lượng muối clorua 75-150 mg/l.
- Hàm lượng CaSO4 150-200 mg/l.
- NH3 và muối NO2 khơng có.
- Hàm lượng ion sắt 2 không quá 0,3 mg/l.
- Vi sinh vật không quá 100tb/ml.
Nước rửa bã cần phải điều chỉnh độ kiềm < 50 mg/l và pH = 6,5 để không chiết
các chất không mong muốn từ bã. pH của dịch đường trước khi nấu là 5,4 để thu
được dịch đường sau khi nấu là 5,2.
Nước rửa nấm men phải được tiệt trùng và loại bỏ mùi lạ.
1.2 Các nguyên liệu phụ
1.2.1 Chế phẩm enzyme Maturez L
Bản chất là alpha acetolactat decacboxylaza bổ sung vào trong q trình lên men

phụ có tác dụng xúc tác q trình decacboxyl hóa alpha acetolactat tới acetoin. Chế
phẩm này được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus subtilise và Enterobacter aerogenese.
Nó được sử dụng trong q trình lên men để ngăn chặn sự tạo thành diacetyl, do đó
giảm lượng diacetyl tạo thành, rút ngắn thời gian ủ bia.
1.2.2 Nguyên liệu phụ trợ
Các hóa chất được sử dụng đảm bảo tiêu chuẩn dùng cho thực phẩm, phải có
nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Bảo quản ở nơi khô ráo thống mát, tránh ánh nắng mặt
trời.
Nhóm hóa chất rửa: NaOH 2%, P3 trimeta 2%, Oxonia 0,5%. Dùng để trung hòa,
vệ sinh và tẩy rửa (CIP).
Axit: Sử dụng Axit lactic để điều chỉnh pH của dịch trong q trình đường hóa
Muối: Sử dụng muối tinh khiết CaCl2 bổ sung vào dịch đường hóa để bảo vệ
Enzym khỏi tác động nhiệt độ và điều chỉnh độ cứng của nước.
Chất trợ lọc: Trong bia, các chất trợ lọc được dùng khá phổ biến, nhưng hiện nay
hay dùng nhất là Diatomit và Pectit.

12


PHẦN 2: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT
2.1 Lựa chọn sơ đồ khối dây chuyền sản xuất

Sơ đồ quy trình sản xuất bia đóng chai
13


2.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình cơng nghệ
2.2.1 Tách tạp chất
* Mục đích cơng nghệ:
Malt có thể bị lẫn một số tạp chất như rơm rạ, bụi, kim loại… Tách tạp chất là

một quá trình làm sạch nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất.
* Các biến đổi của nguyên liệu:
Vật lý: sự giảm khối lượng của khối nguyên liệu.
Hóa học: thành phần hóa học của cả khối nguyên liệu có sự thay đổi do q
trình đã tách được các tạp chất nhưng thành phần hóa học bên trong hạt ngun
liệu lại khơng có sự thay đổi.
Sinh học: giảm số lượng vi sinh vật cho cả khối nguyên liệu.
* Thiết bị:
Hệ thống rây, quạt, thiết bị tách từ. Rây sẽ tách các tạp chất có kích thước q
lớn hay quá nhỏ ra khỏi hạt. Còn quạt sẽ tách đi những tạp chất nhẹ như rơm rạ,
bụi… Thiết bị tách từ để loại bỏ sắt bị lẫn trong nguyên liệu.

Hình 1: Thiết bị tách tạp chất dạng thùng quay
1-bộ phận điện từ;
2- thùng quay;
3- phễu nạp liệu;
4- cửa thoát tạp chất từ;
5-cửa tháo nguyên liệu đã được làm sạch
* Nguyên lý hoạt động :
Phần chính của thiết bị là bộ phận điện từ (1) sẽ tạo ra từ trường nhờ dịng điện.
Thùng quay (2) được làm bằng nhơm hoặc đồng thau sẽ quay xung quanh bộ phận
14


điện từ (1). Nguyên liệu cần tách từ nạp vào phễu (3) sẽ rơi xuống thùng quay (2).
Các tạp chất từ sẽ bám vào thùng quay và được tách ra theo cửa (4). Nguyên liệu
đã tách từ sẽ thoát ra ngoài theo cửa (5).
2.2.2 Nghiền nguyên liệu matl ( nghiền khơ )
* Mục đích của q trình nghiền
Phá vỡ cấu trúc của tế bào hạt, làm tăng bề mặt tiếp xúc với nước nhằm tạo điều

kiện thuận lợi cho quá trình thủy phân tiếp theo.
* Yêu cầu của việc nghiền nguyên liệu:
Vỏ malt giữ càng nguyên càng tốt, lớp vỏ trấu đóng vai trị như một lớp trợ lọc
rất tốt tăng hiệu xuất cho quá trình lọc.
Tạo một tỉ lệ thích hợp giữa tấm và bột sao cho thu nhận được hiệu suất chiết
cao nhất, đồng thời bảo đảm việc lọc dịch đường nhanh và dịch trong.
* Thiết bị nghiền malt:

Hình 2: Máy nghiền trục
a.Cấu tạo:
Gồm có hai cặp trục, khoảng cách của cặp trục thứ hai nhỏ hơn so với cặp trục
thứ nhất
b.Nguyên lý hoạt động:
Malt được đổ vào phễu và được nghiền sơ bộ ở cặp trục thứ nhất, cặp trục này
tạo ra khe nghiền có kích thước 1,5 mm. Sau khi nghiền sơ bộ, bột malt được đưa
xuống cặp trục thứ hai để tiếp tục nghiền mịn hơn, kích thước khe nghiền của cặp
trục này là 0,45-0,5 mm. Trong quá trình nghiền phải thường xuyên kiểm tra chất
lượng của bột nghiền, nếu xuất hiện hạt nguyên hoặc vỏ bị vỡ nát thì phải dừng
máy điều chỉnh khe nghiền cho thích hợp.
c.Ưu - nhược điểm máy nghiền trục
15


Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, vận hành dễ, dễ dàng điều chỉnh chế độ nghiền,
năng suất lớn.
Nhược điểm: trục nghiền dễ bị mài mòn phải kiểm tra và thay thường xuyên,
gây tiếng ồn lớn.
2.2.3 Nấu malt ( nấu liên tục )
* Mục đích q trình nấu
Chuyển các chất từ trạng thái khơng hịa tan sang trạng thái hịa tan nhờ tác

động
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu
Enzym:
Cường độ của các quá trình thủy phân nhờ xúc tác của các enzym khi nấu bia
phụ thuộc nhiều vào hàm lượng và hoạt tính của các enzym có trong malt. Malt
với chất lượng bình thường có thời gian đường hóa từ 15÷25 phút thì hoạt tính
amylase của nó đủ để thủy phân tinh bột có trong bản thân nó sang dạng hòa tan.
Trong bột malt tồn tại 3 loại enzyme rất quan trọng: Protease , α-amylase, βamylase và một số enzyme khác chiếm số lượng không đnags kể. Khi nấu bia có
sử dụng 1 lượng lớn các nguyên liệu thay thế thì phải bổ sung thêm các chế phẩm
enzym.
Nồng độ cơ chất:
Nồng độ của khối nấu càng lớn thì độ nhớt của hỗn hợp càng tăng nên quá
trình thủy phân xảy ra càng khó. Do đó trong nấu bia, tốt nhất chỉ nên thực hiện
các khối nấu có nồng độ 16% trở lại.
Nhiệt độ:
Mỗi loại enzym của malt có nhiệt độ tối thích khác nhau. Trong q trình nấu
bia cần tạo điều kiện thuận lợi về nhiệt độ để cho tất cả các enzym hoạt động.
Enzym α-amylase thích hợp ở nhiệt độ 70÷75ᵒC, β-amylase thích hợp ở nhiệt độ
63÷65ᵒC, protease 48÷52ᵒC, amylophotphotase 70ᵒC. Tuy nhiên, vùng nhiệt độ tối
ưu của các enzym cịn phụ thuộc vào pH của mơi trường. Nói chung, pH càng
tăng vùng nhiệt độ tối ưu cũng tăng theo
Bảng 3: Nhiệt độ tối thích của các loại enzyme
Loại enzyme

Top (ᵒC)

Sản phẩm

α-amylase
β-amylase

Amylophotphotas
e

70-75
63-65
70

Dextrin
maltose
Dextrin

16


Các enzym khác nhau có pH tối thích khác nhau. Enzym α-amylase thích hợp ở
pH = 5,7; cịn β-amylase = 4,8. Trong quá trình nấu, việc điều chỉnh pH qua nhều
mức khác nhau rất khó, do đó chỉ cần giữ pH ở mức mà hầu hết các enzym (nhất là
amylase và protease) hoạt động được. Giá trị pH của môi trường phụ thuộc vào
nguyên liệu và nước dùng để nấu bia. Khi sử dụng nhiều nguyên liệu thay thế hay
dùng nước nấu có độ kiềm cao thì pH của khối nấu có thể đạt 5,9÷6. Nếu khối nấu
có pH cao thì nên tiến hành acid hóa để q trình thủy phân xảy ra thuận lợi hơn.
* Các quá trình xảy ra khi nấu bia
Q trình hồ hóa : Hồ hóa có nghĩa là làm trương nở và phá vỡ các hạt tinh bột
trong dịch hồ nóng nhờ vậy các enzyme amylase sẽ dễ tác dụng hơn là tinh bột
chưa hồ hóa. Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào tinh bột của loại hạt và cỡ to nhỏ của
hạt tinh bột. Hồ hóa có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình cơng nghệ sau này vì
tinh bột được hồ hóa sẽ được đường hóa nhanh hơn.
Qúa trình enzyme: dưới tác dụng của α-amylase, các chuổi dài amylo và
amylopectin sẽ nhanh chóng bị cắt thành các chuỗi nhỏ hơn, vì thế độ nhớt trong
mẻ nấu giảm rất nhanh và tạo thành những dạng dextrin khác nhau. Enzyme αamylase tác động ở nhiệt độ thích nghi nhất là 70-75ᵒC , pH thích nghi là 4,6 và bị

hủy diệt ở 80ᵒC trong thời gian ngắn.
β-amylase tác dụng bắt đầu từ những cặp gốc glucose tận cùng của mạch nhánh
( đối với amylopectin), nghĩa là các mối liên kết thứ 2 của α-1.4 glucosid và giải
phóng từng đơi glocose. Giai đoạn đầu tác dụng chậm đến lúc tạo ra khoảng 42%
đường maltose và các destrin bậc cao, còn đối với phân tử amyloza của tinh bột,
chúng sẽ tác dụng dễ dàng và hoàn toàn để tạo thành đường maltose.
Sự tác động đồng thời của α-amylase và β- amylase lên tinh bột sẽ tạo ra một tỷ
lệ nhất định giữa dextrin và maltose. Tỷ lệ này phụ phuộc vào hoạt tính của hai
enzyme riêng biệt. Lượng dextrin do α-amylase phân hủy tinh bột tạo ra sẽ giảm
dần dưới sự tác dụng của β-amylase.
Qúa trình đường hóa: là sự biến đổi của tinh bột đã dịch hóa thành Dextrin và
Maltoza, chỉ xảy ra được khi cháo đã dịch hóa xong. Sự đường hóa xảy ra dưới tác
động của 2 enzyme :
α-amylase 70-75ᵒC , pH 5,8
Dextrin hóa
β-amylase

63-65ᵒC, pH 5,4

* Sơ đồ thực hiện q trình nấu

17

Maltoza hóa


Sơ đồ
q trình nấu
Mở van hịa trộn nước đạt 54ᵒC cho vào nồi đường hóa. Bật cánh khuấy rồi cho
từ từ bột malt và nước vào nồi nấu theo đường ống tương ứng để ở 48ᵒC trong 5

phút. Cấp hơi gia nhiệt trong 10 phút để hỗn hợp đạt 62ᵒC giữ trong 20 phút cho
enzyme β-amylase hoạt động thủy phân tinh bột tạo thành đường có khả năng lên
men chủ yếu là đường maltose. Cấp hơi gia nhiệt trong 10 phút để hỗn hợp dịch
đạt 72 ᵒC và giữ trong 20 phút để enzyme α-maylase hoạt động thủy phân tinh bột
tạo thành các đường khơng có khả năng lên men thường là các dextrin. Cuối cùng
nâng nhiệt của khối dịch lên 78˚C để vơ hoạt enzyme kết thúc q trình đường
hóa. Kiểm tra tinh bột sót ở nồi malt bằng Iot, khi nồi malt khơng cịn tinh bột sót
thì bơm sang nồi lọc.
* Thiết bị nồi nấu malt liên tục

18


Hình 3: Thiết bị nồi nấu
a.Cấu tạo:
1- Ống hơi
6- Lớp cách nhiệt
2- Đèn quan sát
7- Cánh khuấy
3- Cửa quan sát
8- Động cơ
4- Vệ sinh CIP
5- Thành
b.Nguyên lý hoạt động:
Bột malt và nước theo tỉ lệ thích hợp được đưa vào ống dẫn xuống nồi nấu.
Khởi động cánh khuấy để tránh hiện tượng đun nóng cục bộ.
Nồi có cấu tạo 2 lớp:
Lớp trong thân nồi chính chứa dịch nấu, trên thân nồi lắp các đường ống nối với
đường cấp dịch, nước vào nồi. Lớp ngoài cho hơi vào để gia nhiệt dịch nấu bên
trong.

Bên ngồi có phủ một lớp sợi thủy tinh cách nhiệt. Phía trên có các đường ống
để cấp hơi vào và bộ phận ngưng tụ ở phía dưới.
Ở giữa đáy nồi có cánh khuấy được truyền động bởi mơto giảm tốc gắn bên
ngồi. Đỉnh nồi dạng hình nón có lắp ống thốt hơi ra ngồi, có cửa nạp nguyên
liệu và áp kế theo dõi áp suất.
a. Ưu – nhược điểm của thiết bị nồi nấu
Ưu điểm: dễ dàng quan sát nguyên liệu khi nấu, điều chỉnh được lượng gia
nhiệt, năng suất làm việc lớn
Nhược điểm: khá to cồng kềnh gây tốn diện tích lắp đặt.
2.2.4 Lọc đáy
* Mục đích q trình lọc đáy:
Lọc đáy bằng có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra
khỏi bã, giai đoạn 2 là rửa bã để rút nốt phần chất hồ tan cịn sót lại trong bã.
19


* Thiết bị lọc đáy

Hình 4: Thiết bị lọc đáy bằng
a,Cấu tạo
1- Dịch cháo vào
9- Đường nước rửa bã
2- Dịch đường ra
10- Cửa quan sát
3- Cách gạt bã
11- Lớp cách nhiệt
4- Cánh xới bã
12- Các ống gom
5- Cửa thoát bã hèm
6- Động cơ

7- Đáy lưới gải
8- Đường nước vệ sinh
Thiết bị có dạng hình trụ , đáy phẳng, nắp hình cầu
b.Tiến hành lọc:
Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước qua đường
nước vệ sinh (8). Cửa tháo bã (5) và van xả dịch (2) phải đóng chặt. Bơm nước
nóng 78˚C vào ống dẫn dịch để đuổi khơng khí đồng thời bơm tới đầy khoảng
khơng giữa hai đáy của thùng lọc. Trước khi bơm dịch nấu vào ta bật cho cánh
khuấy (3) hoạt động tốc độ lúc này khoảng 1vòng /phút. Sau khi bơm dịch nấu
vào, tăng tốc cánh khuấy lên vài vòng/ phút để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả.
Sau đó hệ thống cánh khuấy bã được nâng lên cao. Dịch đường được để yên 20
phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc. Sau đó mở van (2) thu dịch đường, ban đầu
dịch đường còn đục nên ta cho hồi lưu trở lại thùng lọc trong khoảng 15 phút đầu.
Quan sát trong thiết bị chứa dịch lọc, khi dịch đường bắt đầu trong thì khố van
20


hồi lưu, dịch đường được đưa ngay sang nồi nấu hoa. Nếu nồi hoa chưa sẵn sàng
thì dịch đường được đưa sang nồi trung gian có vỏ bảo ơn chứa tạm. Lúc đầu tốc
độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi
đó cần ngừng q trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc. Dùng áp kế
để kiểm tra tốc độ lọc. Thời gian lọc khoảng 90 phút. Sau đó tiến hành rửa bã.
Tiến hành rửa bã gián đoạn làm 2 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C. Sau khi
thu hết dịch đường, khoá van xả dịch:
+ Lần thứ nhất: cấp 60% lượng nước rửa bã
+ Lần thứ hai: cấp 40% lượng nước rửa bã
Cho cánh khuấy quay để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lưu trong bã vào
dịch. Để yên 10 phút thì tháo dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi hoa với dịch
lọc trước đó. Kết thúc q trình rửa bã hàm lượng đường trong bã còn 0,5-1˚Bx.
Thời gian rữa bã khoảng 90-100 phút.

2.2.5 Houblon hóa dịch đường (nấu hoa)
Là q trình đun sơi dịch đường với hoa houblon
* Mục đích
- Chuyển các chất của hoa houblon vào trong dịch đường, ví dụ các chất đắng,
chất thơm,..
- Thanh trùng dịch đường
- Kết tủa protid nhờ nhiệt độ cao và nhờ tanin của hoa và của malt. Dưới tác
dụng của nhiệt độ cao protide bị mất nước, biến tính keo tụ mặt khác các tanin tác
dụng với protide ở nhiệt độ cao tạo thành các tanat kết tủa
- Vô hoạt enzyme
- Ổn định các thành phần, nồng độ của dịch
* Thiết bị houblon hóa

21


Hình 5: Thiết bị houblon hóa
a.Cấu tạo
1- Ơng thốt hơi
2- Cửa vệ sinh manhole
3- Đường ống CIP
4- Đường ống CIP
5- Địch đường vào, ra
6- Đường hơi vào
7- Cửa nạp hoa
8- Bộ trao đổi nhiệt
9- Nước ngưng ra
b.Nguyên lý hoạt động
Dịch đường cấp theo đường ống số (5) vào các ống chùm của bộ trao đổi nhiệt
(8), hơi cấp đường theo số (6) đi vào vùng không gian giữa các ống thực hiện quá

trình trao đổi nhiệt với dịch đường . Sau khi dịch đường được truyền nhiệt khoảng
95ᵒC, dịch sôi lên và phun lên khỏi ống chùm, va lên nón phân phối làm tăng bề
mặt bay hơi của dịch. Quá trình cấp dịch và nâng nhiệt độ nồi liên tục sao cho khi
dịch lọc bã cuối cùng vào nồi houblon thì lúc đó nhiệt độ nồi houblon vừa sơi. Sau
khi sơi được 30 phút lúc này cho ½ lượng hoa viên vào nồi, trước khi kết thúc đun
hoa 10 phút thì bổ sung nốt 1/2 lượng hoa viên vào nồi. Việc bổ sung hoa làm hai
lần nhằm mục đích tạo hương tốt hơn cho bia, bởi vì trong quá trìng đun hoa lượng
tinh dầu thơm sẽ tổn hao 80-90%. Vì vậy việc bổ sung làm hai lần sẽ giảm tổn thất
houbon được cho vào dưới dạng viên và cao hoa cùng một lần.
Thời gian đun dịch đường với hoa houblon khoảng 1 giờ thì kiểm tra nồng độ
đường, nếu đạt ( khoảng 13,5ᵒP ) thì dừng q trình houblon hóa lại. Để vệ sinh
22


thiết bị thì nước vệ sinh được đưa vào nồi qua đường ống (3) và (4). Dịch đường
sau houblon hóa được tháo ra ngoài qua đường ống số (5)
Kết thúc q trình nấu hoa: Độ hịa tan: 12ᵒP, pH = 5,2-5,4 . Thời gian đun hoa
sôi khoảng 70 phút.
2.2.6 Lắng xốy
* Mục đích
Sau khi kết thúc q trình đun sơi, nước nha được bơm sang thùng lắng cặn
nhằm mục đích tách cặn và tủa nóng
* Thiết bị lắng xốy

Hình 6: Thiết
Whirlpool

bị

lắng xốy

a.Cấu tạo
Thiết bị whirlpool có thân hình trụ, đáy bằng được làm bằng thép khơng gỉ, có
độ nghiêng 80 – 10 0
1- Ống thoát hơi
2- Vỏ thùng
3- Ống tháo dịch đường
4- Ống tháo dịch đường
5- Cửa thoát bã
6- Dịch đường vào
7- Đường nước vệ sinh
8- Cửa làm vệ sinh
b.Nguyên lý hoạt động
Dịch đường sau houblon hóa được bơm vào thiết bị lắng qua cửa số (6) theo
phương tiếp tuyến với thành thiết bị làm cho cả khối xốy trịn dưới tác dụng của
lực hướng tâm. Nhờ đó cặn bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Sau khi
23


chuyển hết dịch đường vào thiết bị, để yên trong 20 phút để quá trình lắng tiếp tục.
Dịch nha trong ở phía trên được tháo ra qua cửa số (4 ). Cặn hoa được lấy ra sau
mỗi mẻ lắng qua cửa (5). Đường ống số (7) dùng để dẫn dung dịch CIP vào vệ
sinh, cửa số (8) dùng để công nhân vào trong để cào các hoa khó tách ra khỏi thiết
bị
c.Ưu, nhược điểm
Ưu điểm: cấu tạo máy đơn giản, dễ dàng vận hành, tiêu tốn ít nhiên liệu, nguyên
liệu được lắng hết xuống đáy thiết bị
Nhược điểm: mất nhiều công sức cho việc về sinh thiết bị, thiết bị làm việc
khơng liên tục.
2.2.7 Làm lạnh
* Mục đích

Đưa nhiệt độ về nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men theo yêu cầu kĩ thuật
đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho q trình bão hịa O2.
* Thiết bị làm lạnh nhanh dạng tấm
a.Cấu tạo

Hình 7: Thiết bị làm lạnh nhanh dạng tấm
b.Nguyên lý hoạt động
Máy làm lạnh nhanh dạng tấm có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng, chế tạo từ
thép khơng gỉ. Cá tấm có bản hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc trên mỗi tai đục thủng
một lỗ tròn. Với cấu tạo như vậy nên khi lắp chúng lên khung máy thì sẽ tạo 4
mương dẫn: dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, tcas nhân lạnh vào
máy, tá nhân lạnh ra khỏi máy. Dịch nha có nhiệt độ 90ᵒC - 95 ᵒC được bơm vào 1
mương dẫn ở phía dưới, cịn tác nhân lạnh là nước 2 o C được bơm vào một
mương dẫn ở phia trên dịch nha nóng và nước lạnh đi ngược chiều thực hiện quá
24


trình trao đổi nhiệt, qua bề mặt truyền nhiệt, nhờ đó mà nhiệt độ của nhiệt nha
nóng hạ xuống đến nhiệt độ lên men 8,5 ᵒC và được đưa ra ngồi theo mương dẫn
ở phía trên, cịn nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt với nha nóng thành nước nóng ra
khỏi máy theo mương dẫn ở phía dưới.
2.2.8. Cấp nấm men và tiến hành lên men
Chẩn bị nấm men.
Men giống mà nhà máy sử dụng được nuôi cấy từ chủng Saccharomyces
carlsbergensis. Sau đó men giống được bảo quản ở nhiệt độ 50ᵒC trong tank bảo
quản men giống. Thời gian trữ men khơng q 1 ngày, sau đó sẽ được chuyển vào
tank lên men. Bên cạnh đó cơng ty cịn thu hồi và tái sử dụng men sữa: Khi kết
thúc lên men chính, tiến hành hạ nhiệt độ xuống 5ᵒC để thu hồi men sữa. Lượng
men sữa thu được có màu trắng sữa được bảo quản trong tank bảo quản men giống
và được tái sử dụng đến đời thứ 8 thì loại bỏ.

2.2.8.1 . Lên men chính
* Mục đích:
Nhằm chuyển hóa đường trong dịch nha thành ethanol, carbondioxide cùng với
các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian từ quá trình trao đổi chất của nấm men.
* Cách tiến hành:
Men bia được cho vào sẽ hấp thụ đường và làm lên men đường. Dưới tác động
lên men của enzym có trong men bia, đường sẽ chuyển hóa thành cồn (ethanol) và
khí CO2. Ngồi ra, nhà sản xuất cịn thu được một dịch lên men có nhiều cấu tử
với tỉ lệ về khối lượng của chúng hài hoà và cân đối. Quá trình lên men chính
nhằm thay đổi lớn về lượng và biến đổi sâu sắc về chất trong các cấu tử hợp thành
chất hoà tan của dịch đường.
Lượng men bia cho vào nếu ít q thì q trình lên men sẽ diễn ra chậm, làm
mất cân bằng hương vị, ngược lại nếu nhiều quá cũng sẽ làm mất mùi vị của bia.
2.2.8.2. Lên men phụ
* Mục đích
Q trình lên men phụ được tiến hành sau khi lên men chính nhằm chuyển hố
phần đường cịn sót lại sau q trình lên men chính để tạo thành CO 2và các sản
phẩm khác. Ngồi ra, q trình lên men phụ cịn góp phần ổn định hương vị và độ
trong cho bia thành phẩm.
* Cách tiến hành
Quá trình lên men phụ được thực hiện trong các tank lên men chính và được đặt
trong hầm lạnh có nhiệt độ hầm 0÷2°C. Trong tank lên men khơng cần đặt hệ
thống lạnh nhưng có đặt ống dẫn CO2 , đồng hồ đo áp lực, van an toàn, đường ống
25