Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 20 triệu lít/năm” pptx

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
Đồ án tốt nghiệp
“Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp cổ
điển với năng suất 20 triệu lít/năm”
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp
một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim phong phú, kích thích
tiêu hoá cho cơ thể con người.
Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và
nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt. Ngoài ra để tăng hiệu quả kinh tế
cũng như đa dạng hoá sản phẩm, 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,
Ngày nay, do phương pháp thực hiện, do nguyên liệu, do nấm men sử dụng
khác nhau mà có rất nhiều loại bia khác nhau. Mỗi loại được đặc trưng bởi mùi, vị,
màu sắc, độ rượu khác nhau.
Nước ta có khí hậu nhiệt đới nên nhu cầu sử dụng bia khá nhiều. Lượng bia
tiêu thụ trong cả nước tăng vọt trong những năm qua. Sự phát triển của nền kinh tế
làm mức sống trong nhân dân tăng cao. Nhu cầu thị trường đòi hỏi sản xuất ra
những loại bia đặc biệt có chất lượng cao.
Với những yêu cầu trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Thiết kế nhà máy bia lên
men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 20 triệu lít/năm”. Đây là phương
pháp lên men dài ngày trong thiết bị lên men chính và lên men phụ được đặt trong
phòng lạnh có nhiệt độ xác định nên cho sản phẩm có chất lượng cao. Sản phẩm
được sản xuất ra để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, góp phần vào sự phát triển
của nền kinh tế quốc dân.
Chương I. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các
điều kiện khác, tôi quyết định xây dựng nhà máy bia tại khu công nghiệp Phú Tài,
thuộc phường Trần Quang Diệu, thành phố Qui Nhơn, tỉnh Bình Định.
1.1 Đặc điểm tự nhiên:

Khu công nghiệp Phú Tài thuộc phường Trần Quang Diệu, có địa hình
bằng phẳng, rộng nên rất thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy. Vị trí địa lý khu
công nghiệp Phú Tài giáp với tuyến đường quốc lộ 1A, phía bắc giáp với quốc lộ
19, phía đông là cảng biển Qui Nhơn rộng lớn.
Về điều kiện khí hậu: Bình Định nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió
mùa, chịu tác động của hai mùa: mùa khô và mùa mưa, nhiệt độ trung bình năm là
28
0
C, độ ẩm 80 ÷ 85%.
1.2 Nguyên liệu:
Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước.
Ngoài ra, nhà máy còn dùng ngô để thay thế một phần malt đại mạch.
Do nước ta không trồng được đại mạch và hoa houblon nên hai nguyên liệu
này được nhập về từ nước ngoài qua cảng Qui Nhơn, sau đó vận chuyển theo đường
bộ về nhà máy.
Nguồn nguyên liệu thay thế là ngô có thể thu mua từ các xã lân cận như:
Phước Long, Phước An, Phước Thành, Phước Hiệp, … thuộc huyện Tuy Phước và
các khu vực trung du miền cao.
1.3 Nguồn cung cấp điện:
Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến
áp xuống 220V/380V. Ngoài ra, nhà máy còn trang bị thêm một máy phát điện dự
phòng để đảm bảo quá trình sản xuất liên tục.
1.4 Nguồn cung cấp hơi:
Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của
nhà máy. Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO và xăng cho ô tô được mua từ các
trạm xăng dầu địa phương. Nhà máy có kho dự trử nhiên liệu để đảm bảo sản xuất.
1.5 Nguồn cung cấp nước:
Nước được sử dụng trong nhà máy rất lớn, với nhiều mục đích khác nhau.
Nguồn nước được lấy từ hệ thống nước ngầm, nguồn nước của thành phố. Nước
trước khi đưa vào sử dụng phải được xử lý để đạt các yêu cầu đã đề ra.

1.6 Thoát nước:
Nước thải của nhà máy chứa nhiều chất hữu cơ, là điều kiện dễ dàng cho vi
sinh vật phát triển. Nếu thải trực tiếp ra ngoài sẽ gây ô nhiễm môi trường. Do đó,
nước thải trong các phân xưởng chảy ra sẽ được qua hệ thống xử lý nước thải của
nhà máy trước khi thải ra đường cống nước thải của khu công nghiệp.
1.7 Hệ thống giao thông vận tải:
Giao thông vận tải là vấn đề rất cần thiết đối với hoạt động của nhà máy.
Nhà máy phải vận chuyển một khối lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu, cũng như vận
chuyển sản phẩm đến nơi tiêu thụ.
Vị trí nhà máy đặt trên quốc lộ 1A, cách ga Diêu Trì 1Km, cách ngã ba
tuyến giáp với quốc lộ 19 đi các tỉnh Tây Nguyên 8 Km, đồng thời cách cảng biển
Qui Nhơn 10 Km nên rất thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu và phân phối
sản phẩm.
1.8 Hợp tác hoá:
Trong sản xuất bia có một lượng lớn phế phẩm giàu chất dinh dưỡng như
bã malt, men bia. Bã malt là nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất thức ăn gia súc,
có giá trị đối với nông nghiệp. Men bia rất giàu chất dinh dưỡng, làm thức ăn cho
gia súc. Các sản phẩm cặn lắng, bã hoa còn là nguyên liệu làm phân bón tốt để cung
cấp cho nông dân tỉnh lân cận.
1.9 Nguồn nhân lực:
Việc xây dựng nhà máy bia góp phần giải quyết công việc cho người dân
trong tỉnh. Công nhân trong nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương. Cán bộ quản
lý và kỹ thuật của nhà máy có thể tuyển từ các trường đại học như: Đà Nẵng, Qui
Nhơn, Nha Trang.
1.10 Thị trường tiêu thụ sản phẩm:
Bia thành phẩm của nhà máy sản xuất sẽ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của
nhân dân địa phương, tiêu thụ trong nước và có thể xuất khẩu ra nước ngoài.
1.11 Thiết bị:
Nhà máy có thể nhập thiết bị từ nước ngoài để đảm bảo qui trình công
nghệ. Tuy nhiên, có thể tự gia công chế tạo một số thiết bị trong nước để giảm bớt

chi phí.
Kết luận: từ những phân tích thực tế trên, việc xây dựng nhà máy bia tại
khu công nghiệp Phú Tài, thuộc phường Trần Quang Diệu, thành phố Qui Nhơn,
tỉnh Bình Định là hoàn toàn hợp lý. Với năng suất 20 triệu lit/năm có thể đáp ứng
nhu cầu người tiêu dùng. Việc xây dựng nhà máy phù hợp với yêu cầu thực tế hiện
nay.
Chương II. GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU
Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon,
nước và sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô.
2.1 Malt đại mạch:
2.1.1 Vai trò trong sản xuất bia:
Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hoá, vừa là nguyên liệu đặc trưng
dùng sản xuất bia, bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và tính chất công nghệ
hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các loại hạt hoà thảo khác.
2.1.2 Thành phần hoá học:
Thành phần hoá học trung bình của malt bia tính theo phần trăm chất khô
là: tinh bột 58%, đường khử 4%, saccaroza 5%, pentozan không hoà tan và hexozan
9%, xenluloza 6%, chất chứa nitơ 10%, chất béo 2,5%, chất khoáng 2,5%. Ngoài ra
trong malt còn chứa một ít các chất inozit, các chất màu, các tanin, các chất đắng và
các enzim thuỷ phân như:
βα
,
-amylaza, proteinaza, peptinaza, fitaza, xitaza,
amylophotphataza,…
Trong thành phần hoá học của malt quan trọng nhất là hàm lượng tinh bột.
Hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt, nhưng hàm lượng protein phải nằm trong
khoảng 9-12%, nếu cao hơn thì bia sẽ bị đục, khó bảo quản, nếu thấp hơn thì bia
kém bọt, kém vị đậm đà và kèm theo các chỉ số non yếu khác.
2.1.3 Yêu cầu về chất lượng:
Malt dùng để sản xuất bia phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Sạch, có mùi thơm đặc trưng, có vị ngọt, màu vàng sáng đồng đều. Không
được có mùi vị lạ, không mốc, không hôi khói.
- Kích thước hạt malt phải đồng đều: hạt trên sàng 2,8 mm và chiếm 94%,
hạt dưới sàng 2,2 mm không quá 0,5%.
- Khối lượng riêng của malt: 520÷600 g/l
- Độ ẩm của malt không quá 6%
- Malt có thời gian đường hoá 10÷35 phút, hoạt lực amylaza là 100÷300
đơn vị.
Malt sau khi nhập từ nước ngoài về được bảo quản trong kho với thời gian
dự trử sản xuất khoảng một tháng.
2.2 Hoa houblon:
2.2.1 Vai trò:
Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia. Làm
cho bia có vị đắng dễ chịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ
bọt, làm 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 bia. Hoa được sử dụng dưới nhiều dạng khác
nhau: dạng hoa nguyên cánh, hoa viên, cao hoa,… Tuy nhiên, không sử dụng 100%
cao hoa vì sẽ làm cho mùi, vị của bia bị giảm sút.
Nhà máy sử dụng hoa houblon ở dạng hoa nguyên và dạng viên. Sử dụng
hoa nguyên có ưu điểm là bảo toàn được chất lượng, nhưng đồng thời cũng có
nhược điểm là giá thành cao, khó bảo quản.
2.2.1 Thành phần hoá học:
- Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau, nhưng
các chất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa hoa houblon, các tanin và
tinh dầu. Ngoài ra trong hoa còn chứa một số các chất khác như: protein, mỡ, sáp,
các tạp chất phi protein.
- Nhựa hoa là thành phần chính, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa
mềm gồm có
α

-nhựa mềm và
β
-nhựa mềm, trong nhựa mềm gồm các dạng axit
đắng là α,β,γ,δ- axit đắng. Vị đắng của bia chủ yếu là do α- axit đắng tạo nên, còn
các dẫn xuất của β- axit đắng tạo nên vị đắng hài hoà dễ chịu.
- Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước,
dễ bị oxi hoá nên nó bảo vệ nhựa hoa houblon. Trong quá trình nấu bia, hầu hết
tanin của hoa houblon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở
trong bia chủ yếu là của malt và chỉ khoảng 10÷20% là polyphenol của hoa.
- Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hyđratcacbon và
nhiều hợp chất chứa oxi dạng tecpen. Tinh dầu hoa houblon không hoà tan trong
nước nhưng dễ bay theo hơi nước. Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh
dầu bị bay hơi, chỉ tồn tại khoảng 2% để tạo hương thơm cho bia. Trong quá trình
bảo quản, tinh dầu sẽ dần mất đi do bay hơi và bị oxi hoá. Do đó không dùng hoa cũ
để sản xuất bia vì các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm
giảm chất lượng bia.
2.2.2 Bảo quản hoa:
Để bảo quản tốt cần giữ hoa trong các điều kiện sau:
- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong
thùng kín hoặc môi trường khí trơ.
- Xông SO
2
để hạn chế sự oxi hoá và phát triển của vi sinh vật.
- Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 0
0
C) vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm
chế các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển vi sinh vật.
- Cách ẩm tốt
2.3 Nước:
2.3.1 Vai trò:

Trong bia thành phẩm, hàm lượng nước chiếm khoảng 85÷90%. Trong nhà
máy, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấu nguyên
liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinh xí
nghiệp … Do đó, lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn. Lượng nước dùng để nấu
bia không những đòi hỏi có đầy đủ tiêu chuẩn của nước uống mà còn có những yêu
cầu riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia.
2.3.2 Thành phần:
Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion:
- Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca
2+
, Mg
2+
,H
+
, Na
+
, K
+
, Fe
2+
, Mn
2+
, Al
3+
- Nhóm anion chủ yếu là: OH
-
, HCO
3
-
, Cl

-
, SO
4
2-
, NO
3
-
, NO
2
-
, SiO
3
2-
, PO
4
3-
Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước.
2.3.3 Yêu cầu về chất lượng:
 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia:
- Trong suốt, không màu, không mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh.
- Độ cứng trung bình 5÷6 mg đương lượng/lít
- pH = 6,8÷7,3
- Hàm lượng cặn khô không vượt quá 600 mg/lít
- Chỉ số coli không lớn hơn 3
- Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300 ml
 Hàm lượng tối đa của các kim loại:
+ sắt: 0,3 mg/l +mangan: 0,05 mg/l
+ magie: 125 mg/l + chì: 0,1 mg/l
+ flo: 1 mg/l + kẽm: 5 mg/l
+ nitrat: 35 mg/l + selen: 0,05 mg/l

+ sunfat: 60-80 mg/l
Không được có mặt xianua, thuỷ ngân, bari, crom, amoniac, sunphuahyđro,
nitrit.
2.4 Nguyên liệu thay thế:
2.4.1 Vai trò:
Trong sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm người ta có thể thay thế
một phần malt đại mạch bằng các loại nguyên liệu khác. Nguyên liệu này có thể
dạng hạt hay dạng đường.
Tại nhà máy, nguyên liệu thay thế được dùng là ngô với tỷ lệ 10% so với
tổng lượng nguyên liệu.
Ngô có các loại hạt như: ngô răng ngựa, ngô đá và ngô bột. Hạt ngô có
màu vàng, trắng, đỏ hoặc hồng. Trong công nghệ sản xuất bia, ngô dùng để thay
malt đại mạch chủ yếu là loại trắng đục (hàm lượng tinh bột cao, protein thấp) được
sử dụng dưới dạng đã nghiền nhỏ.
2.4.2 Thành phần của hạt ngô:
- Hạt ngô bao gồm các thành phần sau:
+ lớp vỏ quả: 5÷7% khối lượng hạt
+ lớp vỏ hạt: 2% khối lượng hạt
+ lớp alơron: 6÷8% khối lượng hạt
+ phôi: 10÷11% khối lượng hạt
+ nội nhũ: 75% khối lượng hạt
Trong thành phần của phôi có 33÷45% chất béo, 20% protein, 75% đường
và tro, 4% xenluloza, gần 5% tinh bột.
Trong thành phần của nội nhũ có 77÷84% tinh bột, 7÷11% protein, 1%
chất béo, 0,3÷0,8% tro, 1% đường, 0,5% xelluloza.
2.4.3 Những yêu cầu cơ bản của ngô dùng để nấu bia:
- Có màu trắng đục, kích thước hạt đồng đều.
- Hạt ngô sạch, được tách phôi hoàn toàn.
- Trước khi nấu phải được nghiền mịn.
Thu mua và bảo quản ngô để sử dụng:

Ngô được thu mua ở các địa phương lân cận ở dạng đã tách phôi. Chúng
được cho vào bao và bảo quản trong kho. Thời gian bảo quản tối đa là 10 ngày. Yêu
cầu của kho bảo quản là phải khô ráo, thoáng, cách ẩm, cách nhiệt tốt, không có mặt
các loại vi sinh vật gây bệnh, côn trùng …
Chương III. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.1 Sơ đồ công nghệ:
Malt ngô đã tách phôi
làm sạch làm sạch
nghiền nghiền mịn
bột malt trích 10% so với ngô bột ngô
nước hoà trộn hoà trộn
nước
đạm hoá hồ hoá
đun sôi
hội cháo
đường hoá

nước 78
0
C lọc dịch đường và rửa bã bã
hoa houblon đun sôi dịch đường với hoa houblon
lọc bã hoa bã
lắng trong và làm lạnh dịch lên men
men giống thuần khiết hoạt hoá lên men chính CO
2
xử lý sữa men
lên men phụ và tàng trữ bia non xử lý
men giống lọc bia cặn nạp bình
ổn định bia
chiết rót

thanh trùng
thành phẩm
3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ:
3.2.1 Làm sạch:
3.2.1.1 Mục đích:
Tách hết bụi bẩn, loại bỏ tạp chất kim loại lẫn trong nguyên liệu, đối với
malt còn để loại bỏ mầm rễ còn sót lại. Quá trình này đảm bảo nguyên liệu phải
được sạch, kích thước hạt đồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượng bia, thuận lợi
cho quá trình nghiền.
3.2.1.2 Tiến hành:
Malt và ngô đã tách phôi sau khi định lượng thì đưa qua máy làm sạch, sau
đó qua bộ phận tách từ để loại bỏ tạp chất có từ tính rồi cho vào máy nghiền.
3.2.2 Nghiền nguyên liệu:
3.2.2.1 Mục đích:
Phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột làm cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn,
thúc đẩy quá trình thuỷ phân tinh bột và các chất khác diễn ra nhanh và triệt để hơn.
3.2.2.2 Phương pháp thực hiện:
Có ba phương pháp nghiền malt là nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt.
Chọn nghiền khô cho cả malt và ngô vì phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện.
Sử dụng máy nghiền hai cặp trục để nghiền malt, và máy nghiền búa để
nghiền ngô.
3.2.3 Nấu nguyên liệu:
3.2.3.1 Mục đích:
Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hoà tan sang trạng
thái hoà tan nhờ tác động của các hệ enzim thuỷ phân.
3.2.3.2 Phương pháp nấu:
Có ba phương pháp nấu bia là phương pháp ngâm, phương pháp đun sôi và
phương pháp kết hợp giữa đun sôi với ngâm.
Ưu điểm của phương pháp ngâm là thời gian nấu ngắn nên ít tốn năng lượng,
nhưng có nhược điểm là khối nấu không được đun sôi nên đường hoá không triệt

để.
Ưu điểm của phương pháp đun sôi là phá vỡ triệt để cấu trúc tế bào tinh bột
nên tăng hiệu suất quá trình thuỷ phân. Nhược điểm của phương pháp này là thời
gian nấu kéo dài, tốn nhiều năng lượng và có thể xảy ra các phản ứng phụ không
cần thiết.
Vì nhà máy có sử dụng 10% nguyên liệu thay thế nên chọn phương pháp kết
hợp giữa ngâm và đun sôi một lần.
3.2.3.3 Tiến hành nấu:
Sau khi nghiền xong, nguyên liệu được đem đi nấu ngay vì nếu để lâu bột
nghiền sẽ bị chua, ảnh hưởng đến chất lượng bia sau này. Tỷ lệ phối trộn nguyên
liệu: nước nấu là:
malt : nước = 1 kg : 3 lít
ngô : nước = 1 kg : 3,5 lít
- Nồi ngô: ngô đã nghiền mịn với 10% bột malt lót (so với tổng lượng ngô)
được đem vào phối trộn với nước ấm 32
0
C theo đúng tỷ lệ trên và bật cánh khuấy để
khuấy trộn 5 phút. Khi phối trộn xong, nhiệt độ nồi nấu sẽ hạ xuống khoảng 30
0
C,
bổ sung axit lactic để hạ pH xuống còn 5,6. Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu lên 66
0
C
với tốc độ khoảng 1
0
C/phút và giữ nhiệt độ này 30 phút để hồ hoá tinh bột. Sau đó
nâng nhiệt độ khối nấu đến nhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi 30 phút. Trong suốt
quá trình nấu ngô phải khuấy trộn liên tục để tránh khê sít đáy nồi, vận tốc cánh
khuấy khoảng 30÷40 vòng/phút.
- Nồi malt: khi nồi ngô đã bắt đầu nâng nhiệt để đun sôi thì nồi malt cũng

cho nước ấm 32
0
C vào trước rồi tiến hành xuống bột hoà malt trong 10 phút. Dùng
axit lactic để hạ pH môi trường đến 5,6 rồi nâng nhiệt độ lên 52
0
C mất khoảng 30
phút, giữ nhiệt độ này 30 phút để thực hiện quá trình đạm hoá.
Phải tính toán sao cho khi nồi cháo ngô đun sôi xong thì quá trình đạm hoá ở
nồi malt cũng vừa kết thúc. Bơm cháo ngô sang nồi malt để hội cháo, mất khoảng
10 phút và nhiệt độ của toàn khối đạt 63
0
C, giữ trong 30 phút để tạo điều kiện cho
enzim β-amylaza thuỷ phân tinh bột. Sau đó, tiếp tục nâng nhiệt độ của dịch lên
73
0
C trong 10 phút và giữ ở nhiệt độ này 30 phút để enzim α-amylaza tiếp tục thuỷ
phân tinh bột.
Cuối cùng nâng nhiệt độ toàn khối nấu lên 78
0
C trong vòng 5 phút rồi sau đó
bơm dịch đi lọc.
Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu
T (ph)
t
0
C
cháo ngô
cháo malt
dịch cháo hỗn hợp
3.2.4 Lọc dịch đường:

3.2.4.1 Mục đích:
Tách các chất hoà tan ra khỏi các chất không hoà tan.
3.2.4.2 Tiến hành:
Quá trình lọc dịch đường gồm hai giai đoạn: lọc dịch và rửa bã.
Nhà máy chọn thiết bị lọc thùng vì cho dịch đường có chất lượng cao và dễ
vệ sinh.
Trước hết là lọc khối cháo thu được dịch đường đầu, sau đó dùng nước nóng
78
0
C để rửa bã. Không được dùng nước có nhiệt độ lớn hơn 78
0
C để rửa bã vì nước
quá nóng sẽ làm vô hoạt hệ enzim amylaza và các tinh bột sót được hồ hoá nhưng
không được đường hoá, kết quả làm cho dịch lên men bị đục và bia cũng đục theo.
Khi tiến hành lọc, phải cho nước nóng vào dưới đáy lưới. Nước vào đáy lưới
chiếm đầy các ống dẫn, khoá, khoảng không gian giữa đáy chính và đáy lưới nên
đẩy không khí ra ngoài.
Sau khi lọc xong thì tiến hành rửa bã bằng nước nóng 78
0
C cho đến khi nồng
độ chất hoà tan còn lại trong bã khoảng 1% là được. Nếu rửa quá kỹ thì chất đắng,
chất cay trong bã sẽ tan vào dịch đường làm cho bia có mùi, vị lạ, dịch đường sẽ bị
loãng. Quá trình lọc và rửa bã kéo dài khoảng 4h.
Sau khi rửa xong, bã được tháo ra và đưa ra ngoài, thiết bị phải vệ sinh, sát
trùng để chuẩn bị cho mẻ sau.
Yêu cầu dịch đường và nước rửa bã sau khi lọc phải trong hoàn toàn.
3.2.5 Houblon hoá:
3.2.5.1 Mục đích:
Mục đích của quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon là để ổn định
thành phần của dịch đường, tạo cho bia có hương thơm và vị đắng của của hoa

houblon, làm cho dịch đường đạt nồng độ theo yêu cầu, làm keo tụ protein, vô hoạt
các enzim và thanh trùng dịch đường.
3.2.5.2 Tiến hành:
Thiết bị houblon hoá về cấu tạo cũng giống với thiết bị nấu nhưng bề mặt
truyền nhiệt lớn hơn vì cần bốc hơi một lượng lớn hơi nước trong quá trình đun sôi.
Liều lượng hoa houblon được sử dụng là 3g/1 lít dịch đường. Hoa được dử
dụng dưới hai dạng: hoa nguyên cánh chiếm 35% và hoa viên chiếm 65%.
Chọn phương án cho hoa 3 lần:
+ ½ hoa viên cho vào lúc dịch đường vừa lấp đáy nồi.
+ ½ hoa viên còn lại cho vào sau khi sôi 30 phút.
+ hoa nguyên cánh cho vào 30 phút trước khi nấu kết thúc.
Tiến hành: dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển vào nồi houblon
hoá. Khi dịch đường vừa lấp đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch
đường luôn giữ ở 75
0
C, đồng thời cho 1/2 lượng hoa viên vào để lấy chất đắng. Sau
khi dịch đường và nước rửa bã chuyển hết vào nồi houblon thì tiến hành nâng nhiệt
đến nhiệt độ sôi. Giữ sôi 30 phút rồi cho 1/2 lượng hoa viên còn lại vào nhằm lấy
chất đắng, tạo hương và kết lắng protein. Trước khi kết thúc quá trình houblon hoá
30 phút thì cho hoa nguyên cánh vào để tạo hương vị đặc trưng của bia. Tổng thời
gian đun sôi là 120 phút. Sau khi đun sôi xong, dịch đường được bơm sang thiết bị
lắng trong.
3.2.6 Tách bã hoa:
Sau khi đun sôi xong, dịch đường được chuyển sang thùng lọc bã hoa để tách
dịch đường ra ngoài, còn bã thì được giữ lại bên trong.
Sau khi giải phóng hết dịch đường, thiết bị houblon hoá được tráng qua nước
nóng, nước nóng này dùng để rửa bã hoa, nước rửa bã được dùng vào việc đường
hoá mẻ sau hoặc bổ sung vào dịch đường ở phân đoạn nấu bia.
Bã được thu gom và chuyển ra ngoài như một loại phế thải. Dịch đường
nóng nhờ bơm ly tâm chuyển đến thiết bị lắng trong và làm lạnh.

3.2.7 Lắng trong và làm lạnh:
3.2.7.1 Mục đích:
Hạ nhiệt độ dịch đường đến nhiệt độ lên men, kết tủa các huyền phù và bão
hoà oxi cho dịch đường.
3.2.7.2 Tiến hành:
Tiến hành lắng trong trong thiết bị whirlpool và làm lạnh bằng thiết bị làm
lạnh bản mỏng với chất tải lạnh là glycol.
Thiết bị whirlpool có ưu điểm là đảm bảo vô trùng vì dịch đường khi đưa
vào thiết bị cũng như ra khỏi thiết bị ở nhiệt độ rất cao (khoảng 90
0
C) và thời gian
lắng chỉ khoảng 20 phút.
Dịch đường vào thiết bị ở nửa phần dưới và theo phương tuyếp tuyến với vận
tốc khoảng 10÷14 m/s, dịch đường sẽ chuyển động tròn trong thiết bị, các kết tủa sẽ
lắng xuống tâm của thiết bị.
Sau khi để lắng 20 phút, dịch trong được đưa đi làm lạnh đến nhiệt độ lên
men, còn cặn được loại bỏ. Tại thiết bị làm lạnh, dịch lên men nóng tiến hành trao
đổi nhiệt gián tiếp với glycol, nhiệt độ của dịch đường hạ dần xuống khoảng 9
0
C,
thời gian làm lạnh không vượt quá 1 giờ.
3.2.8 Lên men chính:
3.2.8.1 Mục đích:
Chuyển hoá các chất đường và dextrin thấp phân tử trong nước nha thành
C
2
H
5
OH, CO
2

. Đồng thời, còn tạo ra các sản phẩm phụ như este, axit hữu cơ, rượu
bậc cao, aldehyt, glyxerin … hoà tan vào dịch lên men tạo thành bia non.
3.2.8.2 Tiến hành:
Dịch lên men sau khi làm lạnh được bổ sung không khí vô trùng (khoảng 8
mg O
2
/lít dịch đường) rồi đưa vào thùng lên men. Dịch men giống được chuyển vào
thùng lên men theo luồng dịch đường với tỷ lệ 1 lít men giống đặc/100 lít dịch lên
men nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc tốt với môi trường. Nhiệt độ lên men
chính là 9
0
C, áp suất dư trong thiết bị lên men chính là 0,2÷0,4 at, CO
2
sinh ra trong
quá trình lên men sẽ hoà tan vào bia non một phần. Độ hoà tan của CO
2
vào bia non
sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đó để đảm bảo lượng CO
2
hoà tan trong bia nhiều thì
nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình lên men khoảng 5
0
C, hàm lượng CO
2
trong bia
non phải đạt 0,2%. Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men
đầu tiên và nhiệt độ lên men. Lên men chính được xem là kết thúc khi chất chiết
trong dịch lên men giảm đi từ 0,15÷0,2% ngày đêm. Đối với dịch lên men có nồng
độ 16% thì thời gian lên men chính chọn 9 ngày.
3.2.8.3 Nấm men bia:

Có 2 chủng:
+ saccharomyces cerevisiae: thuộc loại lên men nổi
+ saccharomyces carlsbergensis: thuộc loại lên men chìm
Nhà máy sử dụng chủng nấm men chìm, quá trình lên men xảy ra trong lòng
môi trường, khi lên men xong các tế bào kết thành chùm lắng xuống đáy. Do đó, bia
chóng tự trong hơn so với lên men nổi. Dịch lên men có nồng độ khá cao nên yêu
cầu chủng nấm men có khả năng chịu được áp suất thẩm thấu lớn.
Phương pháp nuôi cấy men giống:
 Nuôi cấy men giống thuần khiết:
Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôi
cấy trong phòng thí nghiệm và giai đoạn nuôi cấy sản xuất.
Để bảo quản men giống, người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường
10% và giữ ở nhiệt độ 2÷4
0
C. Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền một lần.
Trước khi đưa vào sản xuất, men giống được nuôi cấy trong phòng thí
nghiệm cho đến 5÷15 lít. Sau đó tiếp tục nhân giống trong các thiết bị chuyên dùng
đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men. Mỗi lần nhân, thể tích men giống
tăng từ 5÷7 lần.
Thiết bị nuôi cấy men giống gồm các thùng hình trụ bằng thép không gỉ.
Trước khi tiến hành nuôi cấy yêu cầu thiết bị và môi trường phải vô trùng tuyệt đối.
Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 25
0
C. Trong
phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18÷20
0
C. Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất
thì cho nó phát triển ở 12÷15
0
C và tiếp tục giảm đến 8÷10

0
C rồi đưa vào thiết bị lên
men.
Để nấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trước sang
giai đoạn sau phải đang ở thời kỳ lên men mạnh.
 Xử lý sữa men:
Sữa men được thu vào các chậu chuyên dùng, sau đó trộn với nước vô trùng
có cùng thể tích và cho qua rây có đường kính 0,4÷0,6 mm rồi ngâm trong nước
lạnh. Hàng ngày phải thay nước cho men và giữ nhiệt độ nước trong thiết bị bảo
quản gần 0
0
C. Trong nước lạnh, nấm men có thể bảo quản tốt từ 4÷6 ngày.
Để lên men trở lại ta tiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng
thì cho trộn với dịch lên men theo tỷ lệ 2÷6 lít men/100 lít dịch đường, khuấy đều
rồi để yên 1÷3 giờ. Cho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính.
Khi nào nấm men nẩy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% coi như được.
Men cái có thể tái sử dụng nhiều lần. Tuy nhiên số lần tái sinh còn phụ thuộc vào
hoạt lực và sự nhiễm tạp của nó.
3.2.9 Lên men phụ và tàng trữ bia non:
3.2.9.1 Mục đích:
- Tiếp tục lên men phần đường còn lại sau khi lên men chính, bão hoà CO
2
và tăng cường mùi vị cho bia.
- Thực hiện quá trình chín của bia (ổn định chất lượng bia).
3.2.9.2 Tiến hành:
Quá trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt trong phòng
lạnh từ 1÷2
0
C. Nhiệt độ lên men phụ khoảng 1
0

C, áp suất dư 0,3÷0,7 at. Trong quá
trình lên men phụ cần theo dõi áp suất trong thiết bị lên men, mức độ trong của bia,
nhiệt độ trong phân xưởng.
Bia non được chuyển vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảm mất
mát CO
2
. Đầu tiên có thể cho bia chảy nhanh nhưng về sau do có sự tạo bọt nên cho
bia chảy gián đoạn. Khi bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên bề mặt bia
non. Để đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu sắc, mùi vị cũng
như thành phần hoá học thì bia non từ một thùng lên men chính có thể chuyển vào
nhiều thùng lên men phụ. Quá trình chuyển bia non vào thiết bị lên men phụ có thể
tiến hành từ từ và kéo dài 1÷2 ngày đêm. Tuy nhiên, sau 2 ngày đêm thì thùng lên
men phụ cần phải chứa đầy bia non nếu không thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và sự bão
hoà CO
2
khó do sự bốc hơi của nó. Khi bia chứa đầy thùng thì đóng van điều chỉnh
áp suất, tiến hành thải không khí trên bề mặt bia và nâng áp suất đạt theo yêu cầu.
Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1÷3 ngày kể từ lúc chuyển xong bia non
vào. Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia sẽ hoà tan vào bia và
oxy không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia thành phẩm.
Thời gian lên men phụ là 40 ngày. Sau khi lên men phụ bia được chuyển vào
thùng chứa và đem đi lọc.
3.2.10 Lọc trong bia:
3.2.10.1 Mục đích:
Để loại bỏ các hạt nhỏ bé như: tế bào nấm men, protein, các huyền phù …
làm cho bia đạt được độ trong đúng yêu cầu chất lượng, ổn định và tăng độ bền sinh
học, hoá học cho bia.
3.2.10.2 Tiến hành:
Bia được lọc bằng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là bột diatomit.
Đầu tiên, bột diatomit được trộn với nước vô trùng theo một tỷ lệ nhất định

và tạo thành một dung dịch huyền phù, sau đó dung dịch huyền phù được bơm vào
máy lọc ép để tạo một lớp diatomit trên vải lọc. Tiếp theo, bia được lọc qua lớp
diatomit này, bia lúc đầu còn đục nên phải trở lại thùng tiếp liệu. Áp suất lọc của
thiết bị là 1,2÷1,3 at. Nếu vượt khỏi 3 at thì lớp vải lọc có thể bị rách.
3.2.11 Ổn định bia sau khi lọc:
Sau khi lọc thì hàm lượng CO
2
trong bia bị giảm. Do đó, để khôi phục lại sự
bão hoà CO
2
trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ
0,5÷1
0
C dưới áp suất của CO
2
là 0,5 at và thời gian tối thiểu là 4 giờ. Hàm lượng
CO
2
trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng. Nếu chưa đạt được
yêu cầu thì phải bổ sung CO
2
cho bia.
3.2.12 Chiết chai:
3.2.12.1 Mục đích:
Để thuận tiện cho việc tiêu thụ, vận chuyển, bảo quản thì rót bia vào chai
thuỷ tinh màu xanh.
3.2.12.2 Tiến hành:
Trước khi rót, chai được rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng 75
0
C và dung

dịch NaOH 2% có bổ sung stabilon để làm bóng chai. Sau đó, chai được làm nguội
rồi rót bia vào. Bia rót trong điều kiện đẳng áp để tránh tổn thất CO
2
và tránh trào
bọt gây tổn thất sản phẩm.
Dây chuyền chiết bia được cơ giới hoá hoàn toàn và bao gồm các công đoạn
sau: rửa chai, kiểm tra chai, chiết bia vào chai, đóng nắp chai, kiểm tra độ kín của
chai bia thành phẩm, thanh trùng bia, hoàn thiện sản phẩm.
3.2.13 Thanh trùng bia:
3.2.13.1 Mục đích:
Thanh trùng bia để tăng độ bền cho bia. Trong điều kiện thanh trùng, phần
lớn các vi sinh vật, nấm men bia sót lại bị tiêu diệt, các vi sinh vật chịu nhiệt bị yếu
đi và mất khả năng sinh sản.
3.2.13.2 Tiến hành:
Nhà máy sử dụng thanh trùng kiểu tunel phun tuyến tính với thời gian thanh
trùng là 45 phút ở 63
0
C. Các vùng nhiệt độ mà bia phải đi qua là: 29
0
C, 35
0
C, 45
0
C,
63
0
C, 45
0
C, 35
0

C và 29
0
C.
Chương IV. TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM
4.1 Chọn các số liệu ban đầu:
- Độ bia của sản phẩm: 16%
- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: malt đại mạch/ngô = 90/10
- Năng suất nhà máy: 20 triệu lít/năm
- Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu:
+ độ ẩm của malt: 5%
+ độ ẩm của ngô: 11%
+ độ chiết của malt: 80%
+ độ chiết của ngô: 80%
- Lượng hoa sử dụng: 3g/lít dịch đường đem đun sôi
- Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:
Bảng 4.1: Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn
Công
đoạn
Làm
sạch
Nghiền
Nấu,
lọc
Houblo
n hoá
Lắng
trong
và
làm
lạnh

Lên
men
chính
Lên
men
phụ
Lọc
bia
Chiết
rót và
thanh
trùng
Tiêu
hao,
%
1 0,5 3 1 2 1 0,5 1 3
Hao hụt ở các công đoạn làm sạch, nghiền, nấu, lọc, lắng trong và làm lạnh
tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó. Còn hao hụt trong các quá
trình lên men, lọc bia và chiết rót được tính theo phần trăm thể tích trước đó.
4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy:
- Theo quy trình nấu đã chọn ở mục (3.2.3), thời gian thực hiện một mẻ nấu
là 210 phút, nhưng vì nồi malt và nồi ngô tiến hành song song nên thực tế nấu mỗi
mẻ chỉ mất 155 phút. Do đó, chọn số mẻ nấu trong một ngày là 9 mẻ.
- Phân xưởng nấu làm việc 3 ca trong một ngày. Phân xưởng chiết rót làm
việc 2 ca trong một ngày. Riêng đối với phân xưởng lên men, do đặc thù của công
nghệ nên làm việc liên tục.
- Tháng 11 được chọn làm thời điểm ngừng hoạt động để bảo trì máy móc,
thiết bị. Sở dĩ chọn thời điểm này vì cũng là mùa mưa, lụt kéo dài có thể gây ảnh
hưởng đến sản xuất và mức tiêu thụ.
- Công nhân được nghỉ ngày chủ nhật và các dịp lễ tết.

Bảng 4.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy
Tháng
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Cả
năm
Số ngày
làm việc
26 19 27 25 26 26 26 27 25 27 26 280
Số
ca
Phân
xưởng
nấu
78 57 81 75 78 78 78 81 75 81 78 840
Phân
xưởng
chiết
rót
52 38 54 50 52 52 52 54 50 54 52 560
Số mẻ nấu
234 171 243 225 234 234 234 243 225 243 234 2520
4.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu:
4.3.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu:
Malt:
50,85
100
)5100(90
=
−×
(kg)

Ngô:
90,8
100
)11100(10
=
−×
(kg)
4.3.2 Lượng nguyên liệu và chất khô còn lại sau khi làm sạch:
- Chất khô: malt:
65,84
100
)1100(50,85
=
−×
(kg)
ngô:
81,8
100
)1100(90,8
=
−×
(kg)
- Nguyên liệu: malt:
11,89
5100
10065,84
=
−
×
(kg)

ngô:
90,9
11100
10081,8
=
−
×
(kg)
4.3.3 Lượng nguyên liệu còn lại sau khi nghiền:
- Chất khô: malt:
23,84
100
)5,0100(65,84
=
−×
(kg)
ngô:
77,8
100
)5,0100(81,8
=
−×
(kg)
- Nguyên liệu: malt:
66,88
5100
10023,84
=
−
×

(kg)
ngô:
85,9
11100
10077,8
=
−
×
(kg)
4.3.4 Lượng chất khô chuyển vào dịch đường khi nấu:
Malt:
38,67
100
80
23,84 =×
(kg)
Ngô:
02,7
100
80
77,8 =×
(kg)
Tổng lượng chất khô chuyển vào dịch đường khi nấu: 67,38 + 7,02 = 74,40 (kg)
4.3.5 Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu và lọc:
17,72
100
)3100(
40,74 =
−
×

(kg)
4.3.6 Thể tích dịch đường khi đun sôi:
Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 16%,
trong quá trình houblon có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch đường
tăng khoảng 1÷1,5%, ta chọn 1,4%; còn quá trình lắng trong và làm lạnh, nồng độ
của dịch đường tăng khoảng 0,4÷1,2%, ta chọn 0,4%. [6, tr 341]
Do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là:
16 – 1,4 – 0,4 = 14,2%
Khối lượng riêng của dịch đường 14,2% ở 20
0
C là:
ρ = 1.057,62 (kg/m
3
) [1, tr 58]
Khối lượng dịch đường từ 100 kg nguyên liệu ban đầu là:
24,508
2,14
10017,72
=
×
(kg)
Thể tích dịch đường trước khi đun sôi (qui về 20
0
C):
55,480
62,057.1
1024,508
3
=
×

(lít)
Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so 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 20
0
C là: 1.000,77
×
10
-6
(m
3
/kg) [1, tr 12]
thể tích riêng của nước ở 100
0
C là: 1.043,43
×
10
-6
(
m
3
/kg)