ĐỒ án THIẾT kế PHÂN XƯỞNG lên MEN BIA tươi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LÊN MEN BIA TƯƠI
NĂNG SUẤT 6000 LÍT BIA/MẺ

GVHD: TH.S MẠC XUÂN HỊA
SVTH:
ĐẶNG THỊ KIM NGÂN

MSSV: 2005160137

TP HỒ CHÍ MINH, 2020

LỚP: 07DHTP3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LÊN MEN BIA TƯƠI
NĂNG SUẤT 6000 LÍT BIA/MẺ

GVHD: TH.S MẠC XUÂN HỊA
SVTH:
ĐẶNG THỊ KIM NGÂN

MSSV: 2005160137

TP HỒ CHÍ MINH, 2020

LỚP: 07DHTP3


LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi cam đoan rằng báo cáo đồ án tốt nghiệp này là do chính chúng tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn của
thầy Mạc Xuân Hòa. Các số liệu và kết quả phân tích trong báo cáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ đề tài
nghiên cứu khoa học nào.
TP.HCM, tháng 03 năm 2020
SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Kí và ghi rõ họ tên)

3


TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Ngày nay ngành cơng nghiệp sản xuất bia là một nền kinh doanh toàn cầu bao gồm một số công ty đa
quốc gia chiếm ưu thế trên thị trường và hàng ngàn các nhà sản xuất nhỏ từ các cơ sở nhỏ tới cơ sở lớn. Thị
trường bia trong nước cũng diễn ra vô cùng sôi động, hàng loạt các công ty sản xuất bia ra đời như nhà máy bia
Hà Nội, Sài Gòn,…Trong những năm gần đây mức tăng trưởng của thị trường bia cũng như sản lượng sản xuất
ngày càng tăng.
Trước tình hình đó, việc nổ lực khảo sát, nghiên cứu để cho ra đời nhiều dòng sản phẩm bia để phục vụ đầy đủ
cho nhu cầu của người tiêu dùng là cần thiết. Tuy nhiên, để cho ra đời một sản phẩm bia cần trải qua rất nhiều
giai đoạn, trong đó quyết định đến thành phẩm nhất chính là cơng đoạn lên men. Chính q trình lên men sẽ giúp
cho bia có những hương vị đặc trưng.
Đề tài “Thiết kế phân xưởng lên men bia tươi năng suất 6000 lít bia/mẻ”. được hình thành từ những nhu cầu đó.
Mục tiêu của đề tài là tính tốn quy trình, thiết bị và phân xưởng lên men bia.

Nội dung nghiên cứu chính của đề tài:
− Lập luận kinh tế - kỹ thuật
− Tổng quan nguyên liệu
− Quy trình cơng nghệ
− Tính cân bằng vật chất
− Tính tốn thiết bị
− Tính cân bằng năng lượng
− Tính tốn xây dựng cho nhà máy
− An toàn lao động và vệ sinh

4


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô giáo trong khoa
Công nghệ thực phẩm trường Đại học Cơng nghiệp thực phẩm Tp Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức và kinh
nghiệm quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường.
Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã gặp khơng ít khó khăn. Nhưng với sự động viên giúp đỡ của quý
thầy cô, người thân và bạn bè, chúng em cũng đã hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu của mình và có được những
kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho bản thân.
Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Mạc Xuân Hòa người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình
giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Dù đã cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong sự thơng cảm và đóng góp ý kiến của q
thầy cơ và các bạn để đồ án được hồn thiện.
Cuối cùng, xin kính chúc q thầy cô và các bạn sức khỏe, luôn thành công trong công việc và cuộc sống.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2020
SVTH

5

MỤC LỤC

6


DANH MỤC HÌNH ẢNH

7


DANH MỤC BẢNG BIỂU

8


MỞ ĐẦU
Bia là một loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon. Nguyên
liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon, nấm men 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, ngơ,… 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.
Việt Nam là nước nhiệt đới nóng ẩm, bia là loại đồ uống rất phù hợp. Với dân số đông và nhu cầu ngày càng
tăng, nước ta trở thành một thị trường đầy hứa hẹn cho sản phẩm bia. Trong những năm gần đây, ngành công
nghiệp sản xuất bia Việt Nam đã có những bước chuyển mạnh mẽ. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu và lợi
ích nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với thiết bị hiện đại cung cấp cho người tiêu dùng một loại bia có
chất lượng cao, giá phù hợp là cần thiết.
Với những yêu cầu trên, em đã lựa chọn đề tài “Thiết kế phân xưởng lên men bia tươi năng suất 6000 lít
bia/mẻ”. Sản phẩm được sản xuất ra để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, góp phần vào sự phát triển của

kinh tế quốc dân.

9


CHƯƠNG 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1. Tình hình sản xuất bia
Bia là một loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu chất dinh dưỡng, có hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt
trắng mịn với hàm lượng CO2 từ 5 – 6g/l, ngoài việc cung cấp một lượng calorie khá lớn trong bia còn chứa hệ
enzyme khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzyme kích thích tiêu hóa amylase giúp con người giải khát một cách
triệt để khi uống.Vì vậy bia là loại đồ uống hiện rất được ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới.
Đứng đầu Đông Nam Á, xếp thứ 3 châu Á – là xếp hạng của Việt nam về sản lượng tiêu thụ
bia, qua đó cho thấy sức hấp dẫn của thị trường bia Việt Nam trên bản đồ thế giới. Với áp
lực cạnh tranh từ các đối thủ ngoại, các doanh nghiệp bia nội sẽ đối mặt với rất nhiều
thách thức để bứt tốc trên trường đua.
Năm 2018, bia tiếp tục là mặt hàng dẫn đầu ngành hàng tiêu dùng nhanh, có thể nói Việt Nam là một trong
những thị trường bia sôi động nhất thế giới với tổng sản lượng tiêu thụ bia hơn 4,67 tỷ lít, tốc độ tăng trưởng đạt
7% so với cùng kỳ. Dự báo đến năm 2020, sản lượng bia toàn ngành sẽ đạt từ 4 – 4,25 tỷ lít/năm, đến 2035 sản
xuất 5,5 tỷ lít bia. Giới phân tích cho rằng, thị trường bia Việt Nam sẽ tiếp tục tăng trưởng nhờ dân số trẻ và thu
nhập tăng. Thị trường lớn và ngày càng mở rộng, bia và đồ uống có cồn cũng được xem là thị trường chậm bão
hòa so với nhiều ngành kinh doanh khác. Điều này đã thu hút hàng loạt ơng lớn trong và ngồi nước muốn có
phần tại thị trường giàu tiềm năng này. [1]
Tham gia với cuộc chạy đua đầu tư bia với các doanh nghiệp trong nước cịn có các doanh nghiệp nước ngồi.
Những năm gần đây hàng loạt nhãn hiệu bia ngoại nhập khẩu đã đổ bộ vào thị trường Việt Nam. Tại các siêu thị,
cửa hàng bán lẻ,… bia ngoại nhập được bày bán phổ biến như các thương hiệu sản xuất trong nước. Các loại bia
như Corona, Budweiser, Bit Burger, Bavaria, Leffe Brow,… có xuất xứ từ Mexico, Đức, Bỉ, Hà Lan,… đã trở
nên quen thuộc với nhiều người cho đù giá các loại bia này cao gấp 2 – 3 lần so với bia được sản xuất trong
nước. Từ các thông tin trên, ta thấy nhu cầu tiêu thụ bia trong cả nước là rất lớn.

1.2. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng nhà máy, phân xưởng :
− Nhà máy phải nằm gần vùng nguyên liệu (hoặc ngay vùng nguyên liệu).
− Nên đặt nhà máy gần đường giao thơng chính để thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm.
− Gần nguồn nước, mạng lưới điện quốc gia để hạn chế được chi phí lắp đặt.
− Nằm trong khu quy hoạch của thành phố, khu vực đảm bảo an ninh quốc phòng để nhà máy được hoạt động
ổn định.
− Nên đặt gần khu dân cư để thuận tiện trong việc tuyển chọn công nhân.
− Lựa chọn nơi có khí hậu, thời tiết, địa hình thuận lợi, tương đối bằng phẳng, ít ngập lụt, mạch nước ngầm
nằm sâu dưới đất để khơng tốn nhiều chi phí làm nền móng.
− Chọn vị trí xây dựng cơ sở sản xuất, chế biến thực phẩm cần xem xét các nguồn ô nhiễm tiềm ẩn ảnh hưởng
tới sản phẩm thực phẩm. Không đặt cơ sở tại nơi mà sau khi xem xét các biện pháp bảo vệ vẫn thấy còn mối
đe dọa đối với vệ sinh an toàn thực phẩm.
− Cơ sở sản xuất thực phẩm phải bố trí cách xa khu vực có mơi trường ơ nhiễm, khu vực dễ bị sinh vật gây hại,
phá hoại, khu vực có các chất thải rắn hay lỏng mà không thể loại bỏ chúng một cách có hiệu quả.
− Vị trí cơ sở cần đảm bảo có đủ nguồn nước sạch, thuận tiện về giao thông.
Từ các nguyên tắc lựa chọn trên và thơng qua tìm hiểu các nguồn tài liệu em chọn địa điểm xây dựng phân
xưởng lên men bia ở Khu công nghiệp Thạnh Phú tỉnh Đồng Nai bởi một số lý do sau :

10


1.2.1. Đặc điểm chung
Khu công nghiệp Thạnh Phú (xã Thạnh Phú, huyện Vĩnh Cửu) thuộc tỉnh Đồng Nai, nằm trên đầu mối giao
thông quan trọng của khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam, có nhiều điều kiện thuận lợi cả về đường bộ, đường
thủy và đường hàng khơng.

Hình 1.1. Bản đồ phân lơ KCN Thạnh Phú
Điểm mạnh : có vị trí tốt
Điểm yếu : Giá cao, chi phí vận hành cao
Cơ hội : Chính sách hổ trợ và đầu tư tốt, phù hợp với các ngành công nghiệp phụ trợ, chế biến

11


Thách thức : Xử lý mơi trường, chính sách thu hút lao động

1.2.2. Giao thơng
Vị trí giao thơng:
− Nằm trên trục đường Đồng Khởi, trục giao thơng chính của thành phố Biên Hòa.
− Cách thành phố Biên Hòa khoảng 4km.
− Cách thành phố Hồ Chí Minh 35km.
− Cách khu cơng nghệ cao khoảng 24km.
− Cách Quốc lộ 1A khoảng 7km và Quốc lộ 51 khoảng 10km.
− Cách sân bay quốc tế Long Thành khoảng 30km.
− Cách đường cao tốc Tp.HCM – Long Thành Dầu Giây khoảng 30km.
− Cách cảng Đồng Nai khoảng 10km và cảng biển nước sâu Phước An khoảng 40km.
− Cách cảng biển nước sâu Phước An khoảng 40km và cảng nước sâu Phú Mỹ khoảng 60km.
Đường giao thơng:
− Có 4 làn xe đối với đường chính và 2 làn xe đối với đường nội bộ.
− Tải trọng H30.
− Kết cấu: bê tơng nhựa.
− Lịng đường rộng từ 8 – 16m, vỉa hè rộng 8m.
− Hệ thống thoát nước mưa, nước thải độc lập bố trí dọc 2 bên đường.

Khí hậu Đồng Nai là khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa tương phản nhau là mùa khô và mùa mưa. Mùa khô
thường bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11. Nhiệt độ trung bình
dao động từ 25 – 27οC, số giờ nắng trong năm khoảng 2500 – 2700 giờ, độ ẩm trung bình ln cao từ 80 – 82%.

Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, thế liệu (gạo), hoa houblon, enzyme và nước. Với hệ
thống giao thông thuận tiện nên việc vận chuyển các nguyên liệu về nhà máy cũng trở nên dễ dàng hơn. Gạo

được cung cấp từ các công ty cung ứng trong tỉnh. Malt sẽ được nhập khẩu từ các nước như Úc, Đan Mạch,
Pháp,…Hoa houblon được nhập khẩu từ Đức. Enzyme sẽ được thu mua từ các công ty thương mại trong nước.

Điện được cung cấp từ lưới điện quốc gia tuyến 110KV.
Nước được cung cấp từ nhà máy nước Thiện Tân với công suất 10.000m3/ngày đêm.

Nhà máy xử lý nước thải với công suất 2500m3/ngày đêm đảm bảo thu gom toàn bộ nước thải phát sinh từ các
nhà máy trong KCN và xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi xả ra môi trường.

Hệ thống thông tin liên lạc cho KCN Thạnh Phú là một hệ thống được ghép nối vào mạng viễn thông của Bưu
điện tỉnh Đồng Nai. Hệ thống nội bộ là một mạng cáp điện thoại đáp ứng các nhu cầu viễn thơng với các loại
hình đa dịch vụ cho các nhà đầu tư vào KCN.

− Trung tâm thương mại Tân Hiệp: 6km.
− Bến thủy nội địa: 2km.

12


− Khu dân cư Lavender: 4km.
− Xe buýt tuyến số 07, 08.
− Trường trung cấp nghề cơ điện Đông Nam Bộ: 4km.

Địa điểm đặt nhà máy gần với các khu dân cư với nguồn lao động tại chỗ và các lao động nhập cư đảm bảo đáp
ứng đủ nhu cầu về nguồn nhân lực cho nhà máy.

Với vị trí đầu mồi giao thông quan trọng, sản phẩm sẽ được phân phối rộng khắp thông qua các tuyến đường:
Quốc lộ 51 nối thành phố Biên Hòa với thành phố Vũng Tàu, Quốc lộ 1A đi các tỉnh miền Tây và miền Bắc. Qua
hệ thống cảng hàng không, cảng đường thủy nên thuận lợi trong q trình xuất khẩu hàng hóa qua các nước
khác.

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU
Bia được sản xuất từ các nguyên liệu như: malt đại mạch, hoa houblon, nấm men bia, nước và thế liệu.

1.2. Malt đại mạch
Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng để sản xuất bia. Bia sản xuất từ
malt đại mạch có mùi vị và các tính chất cơng nghệ hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các hạt hòa
thảo khác.
Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ trở thành hạt malt tươi, hạt malt tươi lại tiếp tục qua q
trình sấy, tách rễ và đánh bóng sẽ trở thành hạt malt khơ. Trong q trình xử lý 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.

13


Hình 2.2. Malt đại mạch dùng trong sản xuất bia
Hiện nay, các cơ sở sản xuất bia ở nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn gốc chủ yếu từ Úc hoặc một số
nước châu Âu như Đức, Đan Mạch,…Tùy vào yêu cầu mà người ta sử dụng malt vàng hoặc malt đen (malt vàng
và malt đen chỉ khác nhau ở chế độ sấy). Malt vàng dùng trong công nghệ sản xuất bia vàng, malt đen dùng để
sản xuất bia đen.
Malt trước khi mang nhập kho phải được kiểm tra chất lượng nếu đạt yêu cầu công nghệ mới được đưa vào sản
xuất. Một số tiêu chuẩn đánh giá cảm quan:
− Màu sắc: malt có màu vàng tươi.
− Mùi vị: có mùi thơm tự nhiên, khơng có mùi ẩm mốc, có vị ngọt nhẹ, dịu, khơng bị mối mọt, bao bì ngun
vẹn.
− Độ sạch: khơng lẫn tạp chất, rơm rạ.
− Chiều dài mầm: khoảng 70 – 75% số hạt có mầm dài từ 2/3 – 3/4 chiều dài của hạt.
− Độ ẩm: khoảng 5 – 7%.
− Hàm lượng chất hịa tan tương đối: > 73,5%.

Bảng 2.1. Thành phần chính của malt tính theo % chất khơ

STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Thành phần
Tinh bột
Saccharose
Đường khử
Protid
Cellulose
Đạm hịa tan
Chất béo
Chất tro

Theo % chất khơ
60 – 65%
3 – 5%
2 – 4%
7 – 9%
4 – 6%
3%

2 – 3%
2,5 – 3%

1.3. Hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có ầm quann trọng thứ 2 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, tạo cho
bia vị đắng dễ chịu, hương thơm đặc
trưng, làm tăng khả năng tạo và
giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định
thành phần sinh học của sản
phẩm, tăng khả năng kết lắng protid
cao phân tử góp phần làm trong
bia, đồng thời có tác dụng sát trùng
do đó kéo dài thời gian bảo
quản.

14


Hình 2.3. Hoa houblon dùng trong sản xuất bia
Yếu tố quan trọng nhất của hoa houblon trong sản xuất bia là nhựa hoa và các tinh dầu. Nhựa hoa tạo nên vị
đắng của bia, còn các tinh dầu chủ yếu tạo ra hương thơm cho bia. Trong sản xuất biaa người ta sử dụng các búp
hoa của cây cái chưa thụ phấn do trong hoa cái có chứa nhiều nhựa đắng và tinh dầu. Hiện nay hoa houblon được
dùng trong sản xuất bia ở nhiều dạng khác nhau như: hoa viên, cao hoa,…
− Hoa viên: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền 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.
Các chỉ tiêu kỹ thuật của hoa houblon:

Đối với hoa cao:
− Cao hoa có dạng keo, màu vàng hổ phách, mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi, vị đắng rõ rệt.
− Hàm lượng α-acid đắng: 30%
− Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước. Hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu.
− Hoa cao đóng trong các hộp kín, chắc chắn, dễ mở, bao bì khơng làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Bảo quản hoa cao trong kho lạnh ở nhiệt độ từ 5 – 10οC.
Đối với hoa viên:
− Hoa viên có màu xanh lá mạ, mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi, vị đắng dịu, dạng viên đùn, không
vỡ vụn.
− Loại viên có hàm lượng α-acid đắng: 8%
− Có khả năng tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước. Hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu.
− Hoa viên được đóng trong bao bì bền chắc, dễ mở, bao bì khơng làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Thành phần hóa học của hoa:

Bảng 2.2. Thành phần hóa học của hoa houblon tính theo % chất khơ

Hàm ẩm
Chất đắng
Polyphenol
Protein
Tinh dầu thơm
Cellulose
Chất khống
Các hợp chất chứa nito
Độ hịa tan

11%
15 – 21%
9 – 15%
6 – 9%

0,3 – 1%
12 – 14%
5 – 8%
17,5%
42 – 45%
15


1.4. Nước
Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia, chiếm 80 – 90%. Thành phần và tính chất của
nước có ảnh hưởng trực tiếp đến tồn bộ q trình cơng nghệ và chất lượng của bia thành phẩm sau này. Nước
trong nhà máy sản xuất bia dùng với nhiều mục đích khác nhau: nước trực tiếp sản xuất bia (dùng trong q trình
hồ hóa, đường hóa, lọc rửa bả, ngâm malt và gạo, nước pha thêm trong quá trình điều chỉnh nồng độ dịch đường
lên men), nước dùng để vệ sinh thiết bị, nhà xưởng, nước dùng cho sinh hoạt của cán bộ công nhân trong nhà
máy. Do thành phần của nước có ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm nên nước dùng trong quá trình sản
xuất phải được xử lý và kiểm tra chặt chẽ trước khi đưa vào sử dụng.
Một số chỉ tiêu của nước dùng để trực tiếp sản xuất

Chỉ tiêu cảm quan:

− Màu sắc: trong suốt không vẫn đục.
− Vị: khơng có mùi vị lạ.

Chỉ tiêu vật lý, hóa học:
Bảng 2.3. Các chỉ tiêu của nước dùng trong sản xuất bia

STT
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10

Chỉ tiêu kiểm tra

Yêu cầu
6.5 – 7.5
20 – 80 ppmCaCO3
3 – 8 οGH
10 – 50 ppmCa
< 0,5 EBC
< 20 ppmMg
≤ 0,05 ppmFe
≤ 0,05 ppmMn
24 – 28 ppmCl
0 ppmCl

pH
Độ kiềm tổng
Độ cứng chung
Ca2+
Độ trong
Mg2+
Fe
Mn

ClCl2

1.5. Nấm men
Nấm men có vai trị chuyển hóa các hợp chất lên men trong dịch sau nấu thành cồn và khí CO2. Các giống men
ni cụ thể được lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau. Nấm men thường dùng trong sản xuất bia hiện nay
là loại nấm men chìm Sacchromyces carlsbergensis, tế bào nấm men hình cầu hay bầu dục, lên men ở điều kiện
nhiệt độ thấp. 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 này.
Nguồn nấm men: có thể lấy từ chủng gốc trải qua hai giai đoạn nhân men trong phịng thí nghiệm và trong sản
xuất, hoặc tái sử dụng sữa men kết lắng sau lên men.
Trong quá trình lên men, nấm men sản xuất ra các hợp chất tạo mùi, vị thơm cho bia. Một số chủng nấm men sản
xuất cần xem xét các chỉ số sau đây:
− Tốc độ và mức độ lên men.
− Hàm lượng sản phẩm bậc hai tạo thành.
− Tốc độ và khả năng kết lắng.
− Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật (mức độ thối hóa).
− Khả năng chống chịu khi bị tấn công.
Trước khi cho nấm men vào tank phải cho kiểm tra các chỉ tiêu sau:

16


− Độ thuần khiết, khơng có vi sinh vật lạ.
− Số lượng tế bào từ 10.106 – 20.106 tế bào/1ml dịch lên men.
− Tỷ lệ tế bào chết < 5%.
− Tỷ lệ tế bào nảy chồi 15 – 20%.

1.6. Thế liệu gạo
Thế liệu là thành phần phụ tham gia vào sản xuất bia, có vai trị thay thế một tỉ lệ nhất định malt. Thế liệu để sản
xuất bia rất đa dạng và phong phú, phụ thuộc vào đặc điểm nông nghiệp của từng quốc gia. Các nước Đông Nam

Á chủ yếu sử dụng thế liệu là gạo, trong khi đó các quốc gia châu Phi lại sử dụng bo bo, lúa miến,… Thế liệu
làm giảm gái thành sản xuất bia, giúp người nông dân địa phương tiêu thụ được các sản phẩm bản địa.
Chỉ tiêu chất lượng của gạo trong sản xuất bia:
Trạng thái bên ngoài và cảm quan: khơng có mùi lạ, khơng có vị đắng. Trạng thái đồng nhất, nhẵn bóng, hạt
đồng đều, khơng mối mọt, khơng vón cục, khơng mốc, ẩm.
Chỉ tiêu hóa lý:
− Hàm lượng tinh bột: ≥ 75%
− Độ ẩm: ≤ 13%
− Độ hòa tan: ≥ 85%
− Hàm lượng protein: ≥ 7%
− Tạp chất: ≤ 2%

1.7. Nguyên liệu khác
Trong quy trình sản xuất bia, ngồi những ngun liệu khơng thể thiếu được như đã nói trên, người ta cịn phải
dùng đến một số ngun liệu hoặc các hóa chất phụ, gọi chung là phụ gia để dễ quản lí. Tùy theo yêu cầu kỹ
thuật, công nghệ mà hàm lượng các chất phụ gia sử dụng khác nhau.

Nếu trong nguyên liệu sử dụng của nhà máy có nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ cao, thì trong quá trình sản
xuất cần pải bổ sung chế phẩm enzyme. Chế phẩm enzyme sẽ giúp cho q trình dịch hóa trong khi nấu dịch
đường được dễ dàng.

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 khơ ráo, thống mát, tránh ánh nắng mặt trời.
Nhóm hóa chất rửa: NaOH 2%,… dùng để trung hòa, vệ sinh và tẩy rửa (CIP).
− Acid: sử dụng acid 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 enzyme khỏi tác động nhiệt độ
và điều chỉnh độ cứng của nước.
− Chất trợ lọc: trong bia các chất trợ lọc được dùng phổ biến, nhưng hiện nay hay dùng nhất là Diatomit và
Pectit.

17


CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
2.1. Quy trình sản xuất
Dịch đường

Làm lạnh
nhanh

Men giống

Khơng khí vơ
trùng

Lên men chính

Nhân giống

Lên men phụ

Lắng
CO2

Cặn

Bão hịa CO2

Tàng trữ

Bia tươi

Hình 3.4. Quy trình sản xuất bia tươi

2.1. Thuyết minh quy trình
Mục đích của q trình làm lạnh nhanh là tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men sau này.
Cách thực hiện: dịch đường từ nhà nấu sau khi đã houblon hóa, lắng trong được bơm qua phân xưởng lên men
vào máy làm lạnh nhanh. Tại đây dịch nha được làm lạnh từ 90 – 95οC xuống khoảng 10οC nhờ tác nhân là nước
lạnh khoảng 2

ο

C được đi theo chiều ngược lại từ mương dẫn vào ở phía trên qua các khoảng trống mà dịch

đường khơng đi qua rồi ra ở mương dẫn phía trên đối diện. Nước lạnh qua trao đổi nhiệt với dịch đường sẽ trở
thành nước nóng 70 – 80

ο

C. Dịch sau khi làm lạnh được đưa sang các thùng lên men để tiến hành lên men.

18


Thiết bị:

Hình 3.5. Nguyên tắc làm việc của máy lạnh nhanh kiểu tấm bản

Mục đích: chuyển hóa các chất đường và dextrin thấp phân tử trong dịch lên men thành C 2H5OH, CO2 và một số
chất hữu cơ khác dưới tác dụng của nấm men.

Tiến hành:
− Chuẩn bị giống:
Nuôi cấy men giống: nấm men giống được nuôi cấy qua 2 giai đoạn: giai đoạn ni cấy trong phịng thí nghiệm
và giai đoạn nuôi cấy trong sản xuất. Để bảo quản men giống, người ta ni cấy nó trong mơi trường dịch đường
10% và giữ ở nhiệt độ 2 – 4οC. Sau thời gian 1 – 2 tháng phải cấy chuyền 1 lần. Trước khi đưa vào sản xuất, men
giống được ni cấy trong phịng thí nghiệm đến 10 lít. Sau đó tiếp tục nhân giống trong các thiết bị chuyên
dùng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men. Men giống mà phân xưởng sử dụng được nuôi cấy từ chủng
Saccharomyces carlsbergensis
Thiết bị nuôi cấy men giống gồm các thùng hình trụ bằng thép khơng gỉ. Trước khi tiến hành nuôi cấy yêu cầu
thiết bị và môi trường phải vô trùng tuyệt đối.
Xử lý sữa men: sữa men thu vào các chậu chun dùng, sau đó trộn với nước vơ trùng có cùng thể tích và cho
qua rây rồi ngâm trong nước lạnh. Hàng ngày phải thay nước cho men và giữ ở nhiệt độ gần 0οC.
− Tiến hành lên men:
Với phương pháp lên men cổ điển, dịch đường sau khi làm lạnh và trên đường vào tank lên men được bổ sung
khơng khí sạch (khoảng 8mg/lít dịch đường), q trình này là điều kiện cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển
của nấm men. Sau đó, cấy nấm men vào thẳng ống dẫn dịch lên men nhằm làm cho nấm men phân bố đều toàn
khối dịch lên men ban đầu.
Dịch nha sau khi được cấy nấm men và sục khí O2 sẽ được đưa vào tank lên men theo đường từ dưới lên. Trong
hai ngày lên men đầu tiên, nhiệt độ của dịch đường tăng lên đến 14οC và duy trì ở nhiệt độ này cho đến khi kết
thúc q trình lên men chính. Trong thời gian lên men, nhiệt độ của bia non được điều chỉnh qua khoang lạnh thứ
nhất hoặc thứ 2 trên cùng với chất tải lạnh là glycol có nhiệt độ – 6οC. Thơng thường, chỉ cần mở một khoang
lạnh trên cùng của tank lên men để tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa các khoang, nhờ đó tạo r sự đối lưu, nấm
men sẽ chuyển động từ dưới lên trên. Trường hợp xảy ra quá trình lên men mạnh, nhiệt độ tăng nhanh, cần mở cả
2 khoang trên cùng để khống chế nhiệt độ.
Trong quá trình lên men, lượng CO2 sinh ra nhiều, khi kiểm tra thấy CO2 đạt độ tinh khiết > 99% thì tiến hành
thu hồi CO2. Khi nồng độ của bia non hạ xuống 3,5% thì dừng quá trình thu hồi CO2 lại, giữ áp suất trong tank
lên men khoảng 0,5 – 0,7 kg/cm2. Khi hàm lượng đường trong dịch cịn khoảng 3%. Thơng thường thời gian lên

19

men chính khoảng 8 ngày.
Thiết bị lên men:

Hình 3.6. Thiết bị lên men chính
1 – thân thiết bị; 2 – vùng chứa tác nhân lạnh; 4 – đường xả khí CO2; 5 – đường thu hồi khí CO2; 6 – van đo áp
suất; 7 – van đo nhiệt độ; 8 – van lấy mẫu; 9 – đường xả cặn; 10 – đường nạp liệu, tháo sản phẩm; 11, 12 –
đường tác nhân lạnh vào ra; 13 – lớp bảo ôn.
Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men:
− Chất lượng của nấm men.
− Lượng nấm men sử dụng ban đầu.
− Mật độ chất hịa tan của dịch đường houblon hóa.
− Nhiệt độ của dịch lên men.
− Hàm lượng oxy.
− Cường độ khuấy đảo dịch lên men.
− Nồng độ của sản phẩm lên men.
− Sự tạo bọt.
Một số hiện tượng xảy ra khi lên men chính:
− Bọt phân bố khơng đều: có vùng khơng có bọt, vùng nhiều bọt. Tại vùng khơng có bọt chắc chắn khơng có sự
lên men. Khắc phục hiện tượng này bằng khuấy đảo cho đều.
− Ngừng q trình lên men: hiện tượng này có thể dịch lên men bị nhiễm khuẩn, nhưng nhiều khả năng là bị
nhiễm từ men giống. Vấn đề này khắc phục rất khó khăn. Giải pháp cuối cùng là hạ nhiệt độ dịch lên men,
tăng cường thêm giống có hoạt lực cao.
− Lên men tạo sóng: bọt tạo thành ít, lớp dịch chuyển động dạng sóng, CO2 sản sinh nhiều. Hiện tượng này
thường xuất hiện ở thời kì thứ 3. Nguyên nhân do cặn lắng nhiều và chứa nhiều protein.

Mục đích: tiếp tục lên men phần đường còn lại sau lên men chính, bão hịa CO2 và tăng cường mùi vị cho bia.
Tiến hành: Nhiệt độc của quá trình lên men phụ khoảng 0 – 2οC, áp suất 0,5 – 0,7 kg/cm2. Khi nồng độ chất hòa

20

tan giảm cịn khoảng 2,5%, lúc này q trình lên men được xem là kết thúc, lớp áo lạnh dưới cùng của thiết bị
bắt đầu làm việc để nấm men kết lắng. Nhiệt độ của bia non ở vùng này cần hạ xuống 0,5οC, duy trì nhiệt độ này
trong khoảng 5 ngày (để khử diacetyl). Sau đó, nhiệt độ của bia trong toàn tank được hạ xuống 0οC. Thời gian
lên men phụ khoảng 15 ngày.
Thiết bị lên men phụ: quá trình lên men chính và lên men phụ diễn ra trong cùng 1 thiết bị.

Trong quá trình lên men phụ, bia được làm trong một phần. Tuy nhiên trong hỗn hợp còn nhiều các hợp chất
khác như nấm men, hợp chất cơ học, dạng hạt keo, phức chất protein – polyphenol,…làm giảm độ bền của
bia.Hiện nay làm trong bia người ta sử dụng phương pháp lắng.
Ở giai đoạn lên men phụ, khi hiến hành hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 0,5οC thì nấm men cũng bắt đầu kết lắng
xuống đáy thiết bị. Để thu hồi nấm men, ta chỉ cần mở van xả ở đáy tank lên men.
Thiết bị: quá trình lắng được thực hiện trong thiết bị lên men.

Sau khi lắng thì hàm lượng CO2 bị giảm. Do đó, để khơi phục lại sự bão hịa CO2 trong bia thì sau khi lắng, bia
được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 1 – 2οC dưới áp suất của CO2 là 1,8 kg/cm2 và thời gian tối thiểu là 4 giờ.
Hàm lượng CO2 trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng. Nếu chưa đạt được hàm lượng CO2
này thì cần phải bổ sung CO2 cho bia.
Thiết bị: thiết bị tàng trữ bia là các thùng hình trụ, được làm bằng thép khơng gỉ và có bộ phận sục khí CO2.

Hình 3.4. Thiết bị ổn định và bão hòa CO2

21


CHƯƠNG 3. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
3.1. Chọn các số liệu ban đầu
Độ bia của sản phẩm: 12,5%
Tỉ lệ nguyên liệu malt/gạo: 60/40

Năng suất nhà máy: 6000 lít bia/mẻ
Thơng số trạng thái ban đầu:
− Độ ẩm của malt: 4%
− Độ chiết của malt: 80%
− Độ ẩm của gạo: 11%
− Độ chiết của gạo: 80,5%
Mức tiêu hao qua từng công đoạn:

Bảng 3.4. Mức tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn

Công
đoạn
Tiêu
hao
(%)

Làm
sạch

Nghiề
n

Nấu +
lọc

Houblo
n hóa

Lắng
1

Làm
lạnh

Lên
men

Lắng
2

Tàng
trữ

0,5

0,5

2

1

1,5

0,5

2

1

2

Hao hụt ở các cơng đoạn làm sạch, nghiền, nấu, lọc, lắng trong và làm lạnh được tính theo phần trăm chất khơ
của ngun liệu trước đó. Cịn hao hụt trong các quá trình lên men, lắng bia và tàng trữ được tính theo phần trăm
thể tích trước đó.

3.2. Kế hoạch sản xuất của nhà máy
Chọn một ngày có thể nấu khoảng 7 mẻ bia.
Do đặc thù của công nghệ nên phân xưởng lên men làm việc liên tục trong năm. Nhà máy làm việc với năng suất
6000 lít/mẻ. Nhà máy làm việc 12 tháng/năm, công nhân được nghỉ ngày chủ nhật và các dịp lễ Tết.

Bảng 3.5. Lịch làm việc của nhà máy

Thán
g
Số
ngày
làm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

20

25

26

24

25

26

27

26

25

27

25

27

22

Cả
năm
303


việc
Số ca
làm
việc

40

50

52

48

50

52

54

52

50

3.3. Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ban đầu

u
− Malt:
M1malt = = 57,6 kg
− Gạo:
M1gạo = = 35,6 kg

ịn lại sau làm sạch
− Chất khơ của malt sau làm sạch:
M2malt = M1malt.(100 – 0,5)% = 57,6 99,5% = 57,31 kg
− Chất khô của gạo sau làm sạch:
M2gạo = M1gạo.(100 – 0,5)% = 35,6 99,5% = 35,42 kg
− Lượng malt còn lại sau làm sạch:
m2malt = = = 59,70 kg
− Lượng gạo còn lại sau làm sạch:
m2gạo = = = 39,80 kg

òn lại sau khi nghiền
− Chất khô của malt sau nghiền:
M3malt = M2malt.(100 – 0,5)% = 57,31 99,5% = 57,02 kg
− Chất khô của gạo sau nghiền:
M3gạo = M2gạo.(100 – 0,5)% = 35,42 99,5% = 35,24 kg
− Lượng malt còn lại sau nghiền:

m3malt = = = 59,40 kg
− Lượng gạo còn lại sau nghiền:
m3gạo = = = 39,60 kg

đường sau nấu
− Malt:
M4malt = M3malt.80% = 57,02 80% = 45,62 kg
− Gạo:
M4gạo = M3gạo.80,5% = 35,24 80,5% = 28,37 kg
Tổng lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau nấu:

23

54

50

54

606


= M4malt + M4gạo = 45,62 + 28,37 = 73,99 kg

rình lọc và nấu
M5 = M4.(100 – 2)% = 73,99 98% = 72,51 kg

blon hóa:
Nồng độ chất khơ của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 12,5%. Trong q trình houblon hóa có một
lượng nước bay hơi làm nồng độ dịch đường tăng khoảng 1 – 1,5%, ta chọn 1,2. [2]

Cịn trong q trình lắng và làm lạnh nồng độ của dịch đường tăng khoảng 0,4 – 1,2%, chọn 0,5%. [3]
Do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hóa:
C% = 12,5 – 1,2 – 0,5 = 10,8%
Khối lượng riêng của dịch đường 10,8% ở 20οC là: = 1043,30 (kg/m3) [4]
Khối lượng dịch đường từ 100kg nguyên liệu ban đầu:
m6 = = = 671,39 kg
Thể tích dịch đường trước khi đun sơi quy về 20οC:
V’6 = = = 643,53 lít
Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều sơ với hàm lượng nước trong dịch đường nên ta tính thể tích dịch đường
theo thể tích nước. Ta có:
Thể tích riêng của nước ở 20οC là: = 1000,77.106 m3/kg, ở 100οC là: = 1043,43.106 m3/kg.
Thể tích dịch đường khi đun sơi là:
V6 = = = 670,96 lít

đường cịn lại sau houblon hóa
Chất khơ cịn lại:
M6 = M5.(100 – 1)% = 72,51 99% = 71,78 kg
Thể tích dịch cịn lại:
− Tính theo khối lượng:
m7 = = = 598,17 kg
− Tính theo thể tích:
Khối lượng riêng dịch đường 12% ở 20οC là: = 1048,31 (kg/m3).

[4]

Thể tích dịch đường sau houblon hóa ở 100οC:
V7 =

. = . = 594,93 lít

au q trình lắng 1
− Chất khơ cịn lại:
M8 = M6.(100 – 1,5)% = 71,78 98,5% = 70,70 kg
− Thể tích dịch đường cịn lại:
Khối lượng dịch đường sau làm lạnh:

24

[4]


m8 = = = 570,16 kg
Khối lượng riêng của dịch đường 12,4% ở 20οC là: = 1049,90 (kg/m3). [4]
Thể tích dịch đường 12,4% ở 20οC:
V’8 = = = 543,06 lít
Thể tích riêng của nước ở 20οC là: = 1000,77.106 m3/kg, ở 90οC là: = 1035,90.106 m3/kg. [4]
Thể tích dịch đường sau quá trình lắng ở 90οC là:
V8 = = = 562,12 lít

rình làm lạnh
M9 = M8.(100 – 0,5)% = 70,70 99,5% = 70,35 kg

− Khối lượng dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu:
m10 = = = 562,8 kg
− Thể tích dịch lên men:
Khối lượng riêng của dịch đường 12,5% ở 20οC là: = 1050,41 (kg/m3). [4]
Thể tích dịch đường 12,5% ở 20οC:
V’9 = = = 535,79 lít
Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (10oC) thì có sự giảm thể tích của dịch lên men và ta coi sự giảm
này cũng là sự giảm thể tích riêng của nước theo nhiệt độ.

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20οC là: = 1000,77.106 m3/kg, ở 10οC là: = 1000,27.106 m3/kg. [4]
Do đó thể tích của dịch lên men là:
V9 = = = 535,52 lít

− Lượng bia sau lên men chính:
V10 = V9.(100 – 1,5)% = 535,52 98,5% = 527,49 lít
− Lượng bia sau lên men phụ:
V11 = V10.(100 – 0,5)% = 527,49 99,5% = 524,85 lít

2
V12 = V11.(100 – 1)% = 524,85 99% = 519,60 lít

V13 = V12.(100 – 2)% = 519,60 98% = 509,21 lít

3.4. Tính tốn cho các ngun liệu khác
Chọn bia có độ đắng 32BU, nghĩa là cần 32mg chất đắng/1ml dịch bia. Hiệu suất chiết chất đắng là 30%, sử
dụng hoa viên có chứa 8% α-acid đắng.

25