Thiết kế nhà máy sản xuất bia chai xuất khẩu công suất 2 triệu lít năm

Phần I : Mở đầu
Bia là một loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu chất dinh dưỡng, tạo cảm giác
sảng khối, mát và bổ. Nó được coi như một loại nước giải khát. Ngồi ra uống
bia cịn cung cấp một lượng lớn calo cho người uống, theo tính tốn thì 1 lít bia
cung cấp từ 400  800 kcal cho người sử dụng nó. Trong bia cịn chứa một hệ
enzim phong phú, đặc biệt là hệ enzim tiêu hoá, các chất khoáng vi lượng, đa
lượng, các vitamin, đặc biệt là các vitamin không thay thế.
Được sản xuất từ loại nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon và
nước với một quy trình cơng nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có tính chất cảm
quan rất hấp dẫn đối với mọi người : hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt
trắng mịn, màu vàng tươi, hàm lượng CO 2 (5g/l) giúp cơ thể con người giải khát
một cách triệt để khi ta uống. Vì vậy mà ngày nay bia là loại đồ uống được dùng
rất phổ biến trên thế giới và có xu thế ngày càng tăng. Hơn nữa bia là loại đồ
uống có giá cả rất rẻ nên ngày càng kích thích người tiêu dùng sử dụng nó.
Trong khoảng 10 năm trở lại đây, nghành cơng nghiệp thực phẩm nói
chung và nghành cơng nghiệp sản xuất bia nói riêng ở nước ta đã có diện mạo
mới. Năm 1997 sản lượng bia cả nước ta đạt 670 triệu lít/năm. Với mức sản xuất
này thì tiêu thụ bình qn đầu người chỉ đạt 7  8 lít/người/năm. Đây là một tỷ lệ
còn khá thấp so với các nước trong khu vực và trên thế giới. Một số nước phát
triển trên thế giới con số này là khoảng 130  200 lít/ người/năm như ở Mỹ, Séc,
Hà Lan, Pháp, Đức, ý…sản lượng bia sản xuất hằng năm của nước ta không
ngừng gia tăng với tốc độ cao trong những năm gần đây đã góp phần thu hẹp
khoảng cách chênh lệch này. Để góp phần vào việc xây dựng nhiều nhà máy sản
xuất bia có chất lượng quốc tế góp phần đáp ứng cho nhu cầu trong nước và tiến
------------------------------------------------------------------------------------------------

1


tới xuất khẩu thì việc học hỏi kinh nghiệm của các nước có nền cơng nghệ tiên
tiến trong lĩnh vực này kết hợp với việc chuyển giao công nghệ và việc tạo ra sự

đặc trưng cho loại bia của nước ta là hết sức cần thiết, nó địi hỏi sự cố gắng, nỗ
lực hết sức của các nhà khoa học trong nước về lĩnh vực này và sự đầu tư thoả
đáng của các cơ quan nhà nước có liên quan.
Chính vì những yêu cầu và sự cần thiết trên mà trong kỳ tốt nghiệp này em
được giao thiết kế nhà máy sản xuất bia chai giành cho xuất khẩu. Đây là một
nhiệm vụ rất mới đối với em, nó địi hỏi em phải cố gắng nghiên cứu tài liệu,
tổng hợp kiến thức từ các lần đi thực tập vừa qua, cùng với sự hướng dẫn, chỉ
bảo tận tình của các thầy cô giáo trong viện Công nghệ sinh học & công nghệ
thực phẩm Trường đại học Bách Khoa hà nội. Đặc biệt là thầy giáo Ts.Khuất
Hữu Thanh, em tin là mình sẽ hồn thành được bản đồ án này theo các yêu cầu
đặt ra. Tuy nhiên cũng không tránh khỏi được các thiếu sót. Kính mong sự
hướng dẫn góp ý của các thầy cô giáo và bạn bè để em có thể thực hiên tốt hơn
bản đồ án này.

------------------------------------------------------------------------------------------------

2


Phần II : Nội dung đồ án
Chương I : tổng quan tàI liệu
I.

Sơ lược về lịch sử phát triển và sản xuất bia

Theo các dấu tích tìm được trên đá các nhà khoa học đã chứng minh được
bia đã xuất hiện vào khoảng 7000 năm trước công nguyên, nguồn gốc của bia
vốn là lên men dịch cháo ngũ cốc và rất được ưa chuộng ở Babilon, Sumeric, Ai
cập…Với các tên gọi về bia khác nhau ở các địa danh khác nhau như : Sikanu,
Shekar hay Zythum…Kỹ thuật sản xuất bias au thời kỳ này được các tầng lớp

giáo sĩ ở Châu Âu tiếp thu vào thế kỷ XIII sau công nguyên. Họ đã đưa ra công
nghệ cùng sự cải tiến là sử dụng hoa houblon để cải thiện hương thơm và mùi vị
thay thế cho các gia vị khác tạo ra tính chất đặc trưng của bia mà đến tận ngày
nay vẫn chưa có một loại nguyên liệu nào thay thế được.
Năm 1875 nhà bác học người Pháp Louis Pasteur đã khám phá và khẳng
định nấm men là vi sinh vật duy nhất mà hoạt động sống của nó làm nên q
trình lên men bia. Từ đó cơng nghệ, thiết bị sản xuất bia ln ln được cải tiến,
đã có nhiều công nghệ mới ra đời nhờ ứng dụng của khoa học kỹ thuật như : sử
dụng máy làm lạnh, phân lập và nuôi cấy nấm man thuần khiết, sử dụng các hố
chất, các máy móc để tăng thời gian bảo quản bia như : acid ascorbic, H 2O,
dietyl cacbonat, enzim hỗn hợp glucooxydaza, catalaza…
Trong khoảng 10 năm trở lại đây, nghành cơng nghiệp thực phẩm nói
chung và nghành cơng nghiệp sản xuất bia nói riêng ở nước ta đã có diện mạo
mới. Năm 1997 sản lượng bia cả nước ta đạt 670 triệu lít/năm. Với mức sản xuất
này thì tiêu thụ bình quân đầu người chỉ đạt 7  8 lít/người/năm. Đây là một tỷ lệ
------------------------------------------------------------------------------------------------

3


còn khá thấp so với các nước trong khu vực và trên thế giới. Một số nước phát
triển trên thế giới con số này là khoảng 130  200 lít/ người/năm như ở Mỹ, Séc,
Hà Lan, Pháp, Đức, ý…sản lượng bia sản xuất hằng năm của nước ta không
ngừng gia tăng với tốc độ cao trong những năm gần đây đã góp phần thu hẹp
khoảng cách chênh lệch này. Để góp phần vào việc xây dựng nhiều nhà máy sản
xuất bia có chất lượng quốc tế góp phần đáp ứng cho nhu cầu trong nước và tiến
tới xuất khẩu thì việc học hỏi kinh nghiệm của các nước có nền công nghệ tiên
tiến trong lĩnh vực này kết hợp với việc chuyển giao công nghệ và việc tạo ra sự
đặc trưng cho loại bia của nước ta là hết sức cần thiết, nó địi hỏi sự cố gắng, nỗ
lực hết sức của các nhà khoa học trong nước về lĩnh vực này và sự đầu tư thoả

đáng của các cơ quan nhà nước có liên quan.
II. Các loại bia chủ yếu hiện nay
Hiện nay trên thế giới sản xuất ra rất nhiều loại bia từ các nguyên liệu
khác nhau. Nhưng phần lớn bia hiện nay được sản xuất từ malt sau khi đã qua
giai đoan ươm mầm thường gọi là malt đại mạch, thêm vào đó là hoa houblon để
tạo hương vị và màu sắc đặc trưng cho bia và một số các phụ gia khác.
Phân loại then nguyên liệu sản xuất:
- Nếu bia được sản xuất từ malt vàng thì gọi là bia vàng.
- Nếu bia sản xuất từ malt đen gọi là bia đen.
Phân loại theo phương thức sản xuất ta có thể chia ra các loại bia như :
- Bia chai.
- Bia hơi.

------------------------------------------------------------------------------------------------

4


- Bia lon …
Ngoài ra ở các vùng khác nhau, các quốc gia khác nhau khi sản xuất bia
người ta có cho thêm vào đó một số hương liệu đặc biệt cộng thêm những cách
thức làm bia riêng của họ nên tạo ra một số loại bia đặc trưng và có tên gọi theo
cách của nhà sản xuất.
III.

Quy trình chung về sản xuất bia.

------------------------------------------------------------------------------------------------

5

Nguyên liệu
Nấu
Lọc bã
Nấu hoa
Làm lạnh
Lên men
Lọc trong
Bão hoà CO2
Hoàn thiện sản phẩm
Kho bảo quản
Các đại lý
Người tiêu dùng

IV. Các yêu cầu đối với bia chai giành cho xuẩt khẩu
Đối với bia chia giành cho xuất khẩu nhà sản xuất phải đạt được một số
các yêu cầu chính sau :
- Bia sản xuất ra phải đạt chất lượng cao đủ yêu cầu giành cho xuất khẩu.

------------------------------------------------------------------------------------------------

6


- Phải tìm hiểu sở thích và khẩu vị của người tiêu dùng ở nước mà nhà
máy có dự định xuất sang để từ đó có các điều chỉnh về hương vị, màu sắc …
cho phù hợp.
- Cần chọn phương án sản xuất để đáp ứng đủ nhu cầu cho khách hàng
đúng thời hạn và chất lượng.

- Cần phải có chính sách giá phù hợp và cạnh tranh với các loại bia đang
được tiêu thụ tại thị trường đó.
- Ngồi ra nhà sản xuất cịn cần phải dó các dịch vụ khách hàng như :
khuyến mãi, quảng cáo, tài trợ cho các hoạt động văn hoá, nhân đạo tại quốc gia
đó để từ đó quảng bá sản phẩm của mình.

------------------------------------------------------------------------------------------------

7


Chương II : lập luận kinh tế
Xuất phát từ tình hình phát triển bia trong nước và trên thế giới hiên nay,
cũng như giá trị ding dưỡng do bia mang lại thì việc thiết kế một nhà máy bia là
một việc làm có hiệu quả.
Việc sản xuất bia chai giành cho xuất khẩu là một ý tưởng rất mới của các
nhà máy bia hiện nay. Vì đa số các nhà máy bia ở nước ta gồm các nhà máy bia
quốc doanh, các nhà máy bia liên doanh và các nhà máy bia của doanh nghiệp tư
nhân chỉ sản xuất phục vụ nhu cầu tiêu thụ trong nước. Nên việc sản xuất bia
giành cho xuất khẩu ở nước ta bây giờ cịn nhiều bất cập trong cơng tác sản xuất
và tiêu thụ sản phẩm nên có tính rủi do cao. Nhưng khơng phải vì vậy mà nước
ta khơng thể khai thác được thị trường ngoài nước. Theo em nghĩ nếu các nhà
sản xuất trong nước đầu tư vào việc tìm hiểu các thị trường quốc tế thì hướng tới
nước ta có thể xuất khẩu được bia ra nước ngoài.
Trong đồ án tốt nghiệp này của em thiíet kế một nhà máy sản xuất bia có
chất lượng cao nên có thể đạt được yêu cầu đối với xuất khẩu. Ban đầu công suất
của nhà máy chỉ là 2 triệu lít một năm, nếu thơng qua thị trường tiêu thụ tốt thì
có thể nâng năng suất của nhà máy lên được 5 triệu lít năm hoặc hơn nữa.
Em tin tưởng rằng việc sản xuất bia giành cho xuất khẩu là một ý tưởng
hay và sẽ thu được thành công và mở ra một hướng mới cho các nhà máy sản

xuấ bia trong nước hiện nay.
Do vậy việc thiết kế xây dựng một nhà máy bia chai giành cho xuất khẩu
tại nước ta là dự án có khả thi và hiệu quả.

------------------------------------------------------------------------------------------------

8


Chương iII : chọn nguyên liệu trong sản xuất bia
Các loại nguyên liệu chính trong sản xuất bia bao gồm : malt đại mạch đã
được ươm mầm, hoa họublon, nấm men, nước. Ngồi ra cịn có ngun liệu thay
thế một phần malt như : gạo và một số loại ngũ cốc khác, cùng một số chế phẩm
enzim và các chất tẩy rửa và chất trợ lọc phục vụ trong quá trình sản xuất bia.
1. Malt đại mạch
Malt đại mạch là sản phẩm của malt được tiến hành cho nảy mầm ở những
điều kiện thích hợp. Thành phần hố học của malt đại mạch rất phức tạp nó phụ
thuộc vào giống malt, điều kiện đất đai, khí hậu, điều kiện canh tác…, thành
phần chủ yếu của malt đại mạch gồm :
- Nước(thuỷ phần).
- Gluxit (tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, các hợp chất pectin và
các chất dạng keo, saccharid thấp phân tử).
- Các hợp chất chứa nitơ (protit, các chất chứa nitơ phi protit).
- Các chất không chứa nitơ (polyphenol và chất đắng, fitin, vitamin,
chất khoáng).
- Chất béo và lipoid.
- Enzim (hydrolaza, decmolaza…).
Malt đưa vào sản xuất bia phải đạt đủ tiêu chuẩn của nhà sản xuất. Chỉ tiêu
chất lượng của malt như sau:
------------------------------------------------------------------------------------------------

9


+ Cảm quan :
- Màu sắc : màu vàng tươi, vàng sáng.
- kích thước hạt : tương ứng với hạt malt ban đầu.
- Tỷ lệ hạt gãy : ≤ 0,5%.
- Tỷ lệ hạt gãy : ≤ 1,0%.
- Hạt có vết cắt trắng trong từ : 2,5  5%.
+ Các chỉ tiêu cơ học :
- Dung trọng : 45  60 kg/ hl.
- Trọng lượng khơ tuyệt đối : trung bình từ : 28  38 g/1000 hạt (theo
trọng lượng).
- Từ 25  37 g/1000 hạt (theo chất khô tuyệt đối).
- Độ cứng, độ nhuyễn : 50 000 g.cm/g.
+ Các chỉ tiêu hoá lý học :
- Độ ẩm : w ≤ 7%.
- Độ hồ tan trung bình : 75  80%. (theo % chất khô).
- Cường độ màu: Malt vàng từ : 0,16  0,25ml iod 0,1N/100ml H20
- Hàm lượng maltoza : 75  80% chất hồ tan.
- Độ axít : pH dung dich thí nghiệm : 5,5  6,5.

------------------------------------------------------------------------------------------------

1
0


*Các thành phần chính của malt (theo % chất khơ) :

- Tinh bột

: 58%.

- Pentoza

: 10%.

- Xelluloza

: 6%.

- Đường khử : 4%.
- Chất béo

: 2,5%.

- Protein

: 9  10%.

- Hoạt lực diastaza: 200  2500WK hay thời gian đường hoá malt vàng
từ : 10  20 phút/700C.
2. Hoa houblon
Hoa houblon là loại nguyên liệu quan trong thứ hai trong sản xuất bia sau
malt đại mạch. Nó được con người biết đến và sử dụng khoảng 3000 năm trước
công nguyên.
Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng làm
tăng khă năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh
học của bia, đồng thời từ hoa chiết ra nhũng chất có khả năng sát trùng. Do

những tính năng cực kỳ như vậy của hoa houblon cho nên qua mấy thiên niên kỷ
tồn tậi của nghành sản xuất bia hoa houblon vẫn giữ được vai trị độc tơn và là
loại ngun liệu không thể thay thế trong nghành công nghiệp sản xuất bia hiện
nay.
Hoa houblon thường dùng trong sản xuất bia có các chỉ tiêu sau:

------------------------------------------------------------------------------------------------

1
1


- Nước (độ ẩm) : 11  13%.
- Chất đắng

: 15  21%.

- Polyphenol

: 2,5  6%.

- Protein

: 15  21%.

- Xelluloza

: 12  14%.

- Chất khoáng

: 5  8%.

- Tinh dầu thơm : 0,3  1%.
- Các chất khác : 26  28%.
Các chất có giá trị nhất trong hoa houblon là chất đắng, tinh dầu thơm và
polyphenol.
Các chỉ tiêu cảm quan :
Hoa nguyên cánh sử dụng trong sản xuất bia thì rất tốt nhưng chiếm thể
tích lớn cồng kềnh, khó bảo quản, hiệu quả sử dụng thấp. Nên người ta thường
chế biến hoa houblon thành các chế phẩm của nó để tiện cho sử dụng và bảo
quản thường dưới các dạng sau:
- Bột humulon.
- Homulom chiết ly.
- Humulon đồng phân.
Các chế phẩm của hoa houblon đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới
chiếm 40% lượng hoa trong sản xuất bia.
------------------------------------------------------------------------------------------------

1
2


3. Nước
Nước là một trong những ngun liệu chính vơ cùng quan trọng trong suốt
q trình sản xuất bia, nó chiếm một tỷ lệ lớn trong thành phẩm. Nên ảnh hưởng
trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm. Do vậy nước trong sản xuất bia phải đạt
dược các yêu cầu sau :
- Độ cứng : nằm trong khoảng nườc mềm đến nước trung bình từ 0 
80H hoặc từ 0  2,8 meq/l.

- Độ pH : 6,5  7,2.
- Hàm lượng muối cacbonat

: < 50 mg/lít.

- Hàm lượng muối NH3 và NO2

: 0 mg/lít.

- Hàm lượng muối clorua

: 70  100 mg/lít.

- Hàm lượng muối CaSO4

: 130  180 mg/lít.

- Hàm lượng Mg

: < 100 mg/lít.

- Vi sinh vật tổng số

: < 100 vsv/ml.

- Chỉ số E.coli

: ≤ 3vsv/ml.

- Khối lượng cặn dao động :

: 250  500 mg/lít.

Ngồi các u cầu hố học trên thì nước dùng trong sản xuất bia cần thêm
một số u cầu sau:
- Khơng có mùi vị lạ.
- Màu trong suốt.
------------------------------------------------------------------------------------------------

1
3


4. Gạo
Gạo là một phần nguyên liệu dùng làm nguyên liệu thay thế cho một phần
malt nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm, phù hợp hơn với khẩu vị của người
tiêu dùng, tăng chất lượng và tạo sự khác biêt với một số loại bia của nước ngồi.
Trong cơng nghệ sản xuất bia này ta chọn gạo làm nguyên liệu thay thế
với tỷ lệ 15% tổng lượng nguyên liệu. Đây là tỷ lệ nguyên liệu thay thế thích hợp
để sản xuất loại bia có chất lượng cao đáp ứng cho nhu cầu bia xuất khẩu.
Gạo trong sản xuất bia của nhà máy phải đạt các yêu cầu sau :
- Độ ẩm

: 12% (%kl).

- Hàm lượng chất tan : 85 92%.
- Protein

: 6  8%.

- Tinh bột

: 75  80%.

Gao sử dụng là gạo tẻ phải có màu trắng đều tỷ lệ các hạt bị trắng bụng, bị
bệnh <5%.
5. Nấm men giống
Trong sản xuất bia cũng như các sản phẩm lên men khác thì men giống giữ
vai trị quyết định đến chất lượng của sản phẩm. Trong đồ án tốt nghiệp này tơi
chọn phương pháp lên men chìm và giống nấm men được sử dụng là
Saccharomyces Carlbergensis

được nhân giống trong phịng thí nghiệm từ

chủng thuần khiết sau đó đem ra nhân giống sản xuất kết hợp với lượng men tái
sinh từ mẻ trước sau khi đã rửa sạch và hoạt hoá lại.

------------------------------------------------------------------------------------------------

1
4


6. Một số các chất phụ khác
- Axít : H2SO4, HNO3, ascorbic :dùng để tẩy rửa và xử lý men vàchốn oxy
hoá.
- Kiềm (NaOH).
- CaCl2 :để điều chỉnh pH.
- H2O2, KMnO4...

------------------------------------------------------------------------------------------------

1
5


Chương iV : Quy trình cơng nghệ sản xuất bia
I.

Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bia chai theo công nghệ lên
men một pha.

------------------------------------------------------------------------------------------------

1
6


H2O sơi

Malt đại mạch

Gạo

Nghiền

Nghiền

Định lượng

Định lượng
Tecmamyl

Đường hố

Hồ hố

H2O sơi

Bã thải

Lọc dịch đường

Hoa houblon

Nấu hoa

Bã thải

Lắng Whirlpool
Lạnh nhanh
Men giống

Lên men

Lọc trong bia

Hoạt hố

Rửa

men

Men thu hồi

Chất trợ lọc
Cặn

-----------------------------------------------------------------------------------------------Sục khí CO2

1
7


------------------------------------------------------------------------------------------------

1
8


Trong đồ án tốt nghiệp này tơi chọn quy trình công nghệ sản xuất bia
theo công nghệ lên men một pha. Đây là một công nghệ lên men hiện đại đang
rất phổ biến hiện nay ở nước ta và trên thế giới. Trong cơng nghệ lên men cổ
điển q trình lên men chính, phụ và tàng trữ bia là hai giai đoạn tách biệt nhau,
diễn ra ở hai loại thiết bị khác nhau, xắp sếp ở các mặt bằng khác nhau và những
điều kiện khác nhau . Người ta thường gọi công nghệ này là công nghệ lên men
hai pha. Nhưng đối với cơng nghệ lên men một pha thì hai q trình đó khơng có
một danh giới rõ rệt và được tiến hành trong cùng một thiết bị.
Thực chất công nghệ lên men một pha cũng giống công nghệ lên men gia
tốc cùng tiến hành trong một loại thiết bị thùng trụ đáy côn. Khác biệt chủ yếu
chỉ là kích thước củ thiết bị cơng nghệ lên men một pha được tiến hành trong các

thiết bị có kích thước lớn gọi là tank lên men kích thước có thể dao động từ 100
m3 đến 1500 m3 . Do thiết bị có kích thước lớn nên hiệu ứng của các biến đổi
thuỷ động học đến trạng thái sinh lý của nấm men và các q trình chuyển hố là
theo chiều tích cực. Điều đó có nghĩa là chất lượng của bia thành phẩm sẽ cao

------------------------------------------------------------------------------------------------

1
9


hơn, đây chính là một trong những ưu điểm của công nghệ này . Mặt khác công
nghệ lên men một pha sẽ rút ngắn được thời gian lên men từ đó nâng cao năng
suất của các nhà máy sản xuất theo công nghệ này.
Hiện nay các nhà máy sản xuất bia theo công nghệ lên men một pha
thường tiến hành lên men trong loại thiết bị thùng trụ đáy côn kiểu đứng phổ
biến từ vài chục đến vài trăm mét khối .
II.Thuyết minh quy trình sản xuất
A. Phân xưởng nấu
1. Nghiền ngun liệu
a .Malt đại mạch
Mục đích của q trình nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh nhỏ
để tăng bề mặt tiếp xúc với nước làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành
phần chất của nội nhủ nhanh hơn, thúc đẩy q trình đường hố và các quá trình
thủy phân khác nhanh và triệt để hơn.Trong quy trình sản xuất này ta tiến hành
nghiền malt theo giải pháp nghiền khô.Thành phần chủ yếu của hạt malt là vỏ và
nội nhũ. Hai hợp này khác nhau về thành phần, tính chất vật lý, cơ lý, hóa học và
cũng khác nhau về choc năng và vai trò trong công nghệ sản xuất dịch đường.

------------------------------------------------------------------------------------------------

2
0