thiết kế nhà máy bia năng suất 35 triệu litnăm theo quy trình thu hồi hơi để tiết kiệm năng lượng

- i -
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
LỜI CẢM ƠN vi
PHẦN MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ V À CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY
DỰNG NHÀ MÁY 3
1.1. Lập luận kinh tế. 3
1.2. Chọn địa điểm xây dựng nh à máy. 4
1.2.1. Nguyên nhiên vật liệu và giao thông vận tải 4
1.2.2. Nguồn nhân lực 5
1.2.3. Nguồn điện. 5
1.2.4. Nguồn nước. 5
CHƯƠNG 2 CH ỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG
NGHỆ 7
2.1. Mục đích thiết kế nh à máy bia theo dây chuy ền tiết kiệm năng
lượng 7
2.2. Chọn nguyên liệu cho sản xuất bia. 8
2.2.1. Malt đại mạch. 8
2.2.2. Hoa houblon. 10
2.2.3. Nguyên liệu thay thế (gạo). 11
2.2.4. Nước 11
2.2.5. Nấm men. 12
2.2.6 Enzyme 13
2.2.6 Các chất phụ gia 13
2.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia 13
2.4 Thuyết minh quy trình sản xuất 16
2.4.1 Nghiền nguyên liệu 16
2.4.2 Hoà bột với nước 17
2.4.3 Hồ hoá, Đường hoá 17
2.4.4. Lọc dịch đường 18

2.4.5 Nấu hoa 19
2.4.6 Lắng xoáy và làm lạnh nhanh 21
- ii -
2.4.7. Lên men 22
2.4.8. Lọc trong bia 24
2.4.9. Bão hoà CO
2
24
2.4.10. Chiết chai 25
2.4.11. Thanh trùng bia 25
2.4.12. Chiết bock 25
2.4.13. Thu hồi và xử lý CO
2
. 27
CHƯƠNG 3 TÍNH CÂN B ẰNG SẢN PHẨM 30
3.1 Tính cân bằng sản phẩm cho bia h ơi 10,5oBx 30
3.1.1 Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn. 30
3.1.2 Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lit bia h ơi 10,5oBx 31
3.1.3 Tính lượng men giống 32
3.1.4 Tính lượng bã malt và gạo 32
3.1.5 Tính lượng nước dùng trong quá trình n ấu và rửa bã 33
3.1.6. Tính các nguyên li ệu khác 34
3.1.7. Các sản phẩm phụ 34
3.2 Tính cân bằng sản phẩm cho bia chai 12,5oBx 37
3.2.1 Tính lượng bã và dịch đường qua các giai đoạn 37
3.2.2 Tính nguyên li ệu chính . 38
3.2.3 Tính lượng men giống 38
3.2.4 Tính lượng bã malt và gạo 39
3.2.5 Tính lượng nước dùng trong quá trình n ấu và rửa bã 39
3.2.6 Tính các nguyên li ệu khác 40

3.2.7. Các sản phẩm phụ 40
CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 44
4.1 Các thiết bị trong phân xưởng nấu 44
4.1.1 Cân 44
4.1.2 Máy nghiền malt 44
4.1.3 Máy nghiền gạo 45
4.1.4 Nồi hồ hoá 46
4.1.5 Chọn nồi đường hoá 49
4.1.6 Tính và chọn thiết bị lọc 52
4.1.7 Tính và chọn nồi nấu hoa 54
4.1.8 Tính và chọn thiết bị đun nước nóng 57
- iii -
4.1.9 Tính chọn thùng lắng xoáy 59
4.1.10 Thiết bị làm lạnh nhanh 60
4.2 Thiết bị trong phân xưởng lên men 61
4.2.1 Thiết bị lên men chính 61
4.2.2 Thiết bị lên men giống 64
4.2.3 Thiết bị rửa men 65
4.2.4 Máy lọc bia 67
4.2.5 Thiết bị bão hoà CO2 68
4.3 Phân xưởng hoàn thiện sản phẩm 69
4.3.1Hệ thống chiết bock 69
4.3.2 Hệ thống chiết chai 69
CHƯƠNG 5 TÍNH - HƠI - NƯỚC - ĐIỆN - LẠNH 75
5.1 Tính hơi 75
5.1.1 Tính lượng nhiệt cần cung cấp cho một mẻ nấu. 75
5.1.2 Tính nhiệt lượng cho phân xưởng hoàn thiện. 82
5.1.3 Tính lượng hơi. 82
5.1.4 Chọn nồi hơi. 83
5.1.5 Tính nhiên li ệu cho nồi hơi. 83

5.2 Tính lạnh cho nhà máy 84
5.2.1 Lượng nhiệt cần thiết cho thiết bị l àm lạnh nhanh 84
5.2.2 Lượng nhiệt lạnh cần để cung cấp cho quá tr ình lên men chính. 84
5.2.3 Nhiệt lạnh để làm lạnh nước rửa sữa men 85
5.2.4 Lượng nhiệt lạnh cần cho quá tr ình lên men phụ 86
5.2.5 Tính nhiệt lạnh cho thùng men giống 86
5.2.6 Lượng nhiệt lạnh cần thiết để hạ nhiệt độ bia trong tháp nạp
CO2. 87
5.2.7 Nhiệt lạnh cung cấp cho to àn bộ nhà máy 88
5.3 Tính nước cho nhà máy 88
5.3.1 Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu. 89
5.3.2 Nước làm lạnh nhanh dịch đường 89
5.3.3 Lượng nước dùng trong phân xư ởng lên men 89
5.3.4 Nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện * Nước rửa bock 90
5.3.5 Nước dùng cho nồi hơi . 91
5.3.6 Nước dùng cho các việc khác 91
- iv -
5.4 Tính điện cho nhà máy 91
5.4.1 Tính phụ tải chiếu sáng . 91
5.4.2 Tính phụ tải động lực 99
5.4.3 Xác định phụ tải tính toán 100
5.4.4 Xác định công suất và dung lượng bù 100
5.4.5 Tính điện tiêu thụ hàng năm 101
CHƯƠNG 6 TÍNH H Ệ THỐNG CIP VÀ VỆ SINH AN TOÀN LAO
ĐỘNG 103
6.1 Hệ thống CIP trong phân x ưởng nấu 103
6.1.1 Tính toán CIP 103
6.1.2 Bơm CIP 104
6.2 Hệ thống CIP của phân x ưởng lên men. 105
6.2.1 Tính toán CIP. 105

6.2.2 Bơm CIP 107
6.3 Vệ sinh an toàn lao động. . 108
6.3.1 Vệ sinh 108
6.3.2 Bảo hộ và an toàn lao động 109
CHƯƠNG 7 TÍNH XÂY D ỰNG 112
7.1 Thiết kế mặt bằng tổng thể 112
7.2 Mặt bằng khu sản xuất chính 112
7.2.1 Phân xưởng nấu 113
7.2.2 Phân xưởng lên men 114
7.2.3 Phân xưởng hoàn thiện 115
7.3 Các công trình ph ụ trợ 116
7.3.1 Kho nguyên li ệu 116
7.3.2 Kho thành phẩm 116
7.3.3 Kho vỏ chai, bock 117
7.3.4 Phân xưởng cơ điện 117
7.3.5 Nhà nồi hơi 118
7.3.6 Bãi than, xỉ 118
7.3.7 Trạm biến thế 118
7.3.8 Gara ôtô 118
7.3.9 Khu chứa và xử lý nước cấp 118
7.3.10 Nhà làm lạnh và thu hồi CO2 118
- v -
7.3.11 Khu xử lý nước thải 119
7.4. Các công trình ph ục vụ sinh hoạt 119
7.4.1 Nhà hành chính 119
7.4.2 Hội trường và câu lạc bộ 119
7.4.3 Nhà ăn ca 119
7.4.4 Nhà giới thiệu sản phẩm 120
7.4.5 Nhà để xe đạp, xe máy 120
7.4.6 Nhà vệ sinh thay ca 120

7.4.7 Phòng bảo vệ 120
7.4.8 Phòng y tế 120
CHƯƠNG 8: MÔI TRƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP X Ử LÝ 122
8.1 Môi trường và phương pháp xử lý 122
8.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường 122
8.1.2 Phương pháp x ử lý nước thải 123
8.1.3 Phương pháp xử lý nước thải cho nhà máy bia 124
CHƯƠNG 9: TÍNH KINH TÊ 129
9.1 Mục đích và ý nghĩa 129
9.2 Nội dung phần tính toán kinh tế 129
9.2.1 Vốn đầu tư cho nhà máy 129
9.2.2 Tính giá thành cho sản phẩm 132
9.2.3 Định giá sản phẩm 138
9.2.4 Tổng doanh thu nh à máy 138
9.2.5 Doanh thu thu ần (DTT) 138
9.2.6 Đánh giá các ch ỉ tiêu hiệu quả 139
9.2.7 Thời gian thu hồi vốn 140
KẾT LUẬN 141
TÀI LIỆU THAM KHẢO 143
- vi -
LỜI CẢM ƠN
Trước hết cho phép em gửi tới ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa
và các thầy cô giáo trong khoa Chế biến - Trường đại học Nha Trang l òng
biết ơn, niềm tự hào khi được học tập và rèn luyện tại trường trong những
năm qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo GS.TS Nguyễn Thị
Hiền đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này.
Nhân đây em cũng xin gửi lòng biết ơn chân thành đến gia đình và bạn
bè, những người luôn ở bên em và động viên em trong suốt quá trình học tập
và nghiên cứu tại trường đại học.

Đồ án tốt nghiệp của em với đề tài “Thiết kế nhà máy bia năng su ất
35 triệu lit/năm theo quy tr ình thu hồi hơi để tiết kiệm năng l ượng”. Có thể
nói đây là đề tài có khối lượng công việc tương đối lớn nên chắc hẳn sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót , vì vậy em rất mong đ ược sự góp ý của các t hầy cô
giáo để bản đồ án của em đ ược hoàn thiện hơn, và đạt kết quả tốt nhất.
Em xin chân thành c ảm ơn!
Hà Nội, tháng 10 năm 2007
Sinh viên thực hiện
Đinh Thị Hải Yến
- 1 -
PHẦN MỞ ĐẦU
Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có độ cồn thấp v à có
giá trị dinh dưỡng cao, mùi vị thơm, ngon. Uống bia với một l ượng thích hợp
không những có lợi cho sức khoẻ, ăn c ơm ngon, dễ tiêu hoá mà còn giảm
được sự mệt mỏi sau những ng ày làm việc mệt nhọc.
Bia được chế biến từ hai loại nguy ên liệu chính là malt và hoa houblon.
Nó là loại nước giải khát có nhiều bọt, có h ương thơm đặc trưng, có vị đắng
dễ chịu, lớp bọt trắng mịn, có h àm lượng CO
2
khá cao giúp cho cơ th ể giải
khát một cách triệt để khi ta uống.
Hàm lượng các chất hoà tan trong bia không nhiều, chỉ khoảng 5÷10%
tuỳ theo loại bia nh ưng hầu hết các chất ho à tan này vào trong cơ th ể đều
được con người hấp thụ tốt. Bia có tác dụng giải khát, kích thích ti êu hoá,
ngoài ra còn chứa vitamin B
1
, B
2
, PP và rất nhiều các acid amin cần thiết cho
cơ thể. Năng lượng thu được khi sử dụng một lit bia t ương đương với ăn 25g

thịt bò, 150g bánh mì loại một hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500kcal.
Theo dấu tích của các nh à khảo cổ học đã tìm thấy và chứng minh quá
trình sản xuất bia đã có cách đây 5÷7 nghìn năm. Mãi đến năm 1857 nhà bác
học người Pháp Louis-Pasteur đã tạo ra bước ngoặt lớn cho ngh ành công nghệ
sản xuất bia, đó l à khi ông phát hi ện ra “Nấm men vi sinh vật duy nhất mà
hoạt động của chúng đ ã làm nên quá trình lên men bia”. Đến cuối thế kỷ 19
một số nhà khoa học Đức, Nga mới chứng minh đ ược rằng nấm men tạo n ên
các enzyme và các enzyme này có khả năng chuyển hoá đ ường thành rượu và
CO
2
, đây là thành phần quan trọng nhất của bia.
Tình hình sản xuất bia trên thế giới và ở Việt Nam đang phát triển
mạnh. Tuy nhiên, sản lượng bia của Việt Nam còn rất khiêm tốn so với sản
lượng bia của các nước có công nghiệp sản xuất bia phát triển. Năm 2005 sản
lượng bia của Việt Nam l à 1500 triệu lit trong khi sản l ượng bia của Đức 101
triệu Hl, Mỹ khoảng 242 triệu Hl…Mức ti êu thụ bia của nước ta cũng rất
thấp, chỉ khoảng 6÷8 lit/người/năm so với Tiệp 154lit/người/năm hay Đức l à
144 lit/người/năm…
- 2 -
Điều đáng quan tâm ở đây l à các nhà máy sản xuất bia tại Việt Nam
hiện nay đang hoạt động theo công nghệ và thiết bị cũ nên chi phí sản xuất
cao, đặc biệt là tình trạng sử dụng năng lượng một cách quá đ à sẽ nhanh
chóng dẫn đến tình trạng thiếu hụt năng l ượng, như một số nước công nghiệp
phát triển đang gặp phải. V ì vậy việc cải tiến thiết bị, đ ưa công nghệ mới vào
nhằm mục đích tiết kiệm nă ng lượng để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao khả
năng cạnh tranh là việc làm rất cần thiết nhất là khi Việt Nam đã gia nhập
WTO. Hơn nữa, hiện nay ở Việt Nam chưa có một đơn vị nào giải quyết vấn
đề tiết kiệm năng l ượng nói chung v à năng lượng nhiệt trong nhà máy bia nói
riêng một cách bài bản.
Chính vì những lý do trên mà việc xây dựng một nh à máy bia với công

nghệ mới, với hệ thống tiết kiệm năng l ượng sử dụng trong phân x ưởng nấu là
hết sức cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng của ng ười tiêu dùng và chắc
chắn sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Do đó em đã chọn đề tài “Thiết kế nhà máy bia năng suất 35 triệu
lit/năm theo quy trình thu hồi hơi để tiết kiệm năng l ượng”. Hi vọng đáp
ứng được phần nào nhu cầu hết sức cần thiết nói tr ên.
- 3 -
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN ĐỊA
ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY
1.1. Lập luận kinh tế.
Nước ta nằm trên bán đảo Đông Dương thuộc khu vực Đông Nam Á,
có khí hậu nhiệt đới, nhiệt độ trung b ình hàng năm cao, dân số đông và gia
tăng nhanh. Thực hiện chủ trương của Đảng và nhà nước, nền kinh tế nước ta
đang trong giai đo ạn Công nghiệp hoá -hiện đại hoá, phấn đấu đến năm 2020
về cơ bản trở thành một nước công nghiệp.
Trong công cuộc Công nghiệp hoá -hiện đại hoá thì nghành công nghi ệp
thực phẩm ngày càng đóng vai tr ò vô cùng quan trọng. Với sự phát triển của
nền kinh tế, đời sống x ã hội ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu của
người dân về thực phẩm nói chung v à đồ uống nói riêng. Một trong những
thức uống giải khát có giá trị bổ dưỡng cao là bia. Cùng với chiến lược nhà
nước khuyến khích ph át triển ngành nước giải khát nói chung v à ngành bia
nói riêng, từ nay đến năm 2020 nâng b ình quân tiêu th ụ lên 25l/người/năm
đáp ứng nhu cầu và thị hiếu dùng bia trong xã hội đồng thời cải thiện mức
sống của người dân.
Trên thực tế hiện nay có các nh à máy bia có năng suất trên 70 triệu
lit/năm hoạt động có hiệu quả l à: Nhà máy bia Hà Nội, Bia Sài Gòn…Mặc dù
tổng sản lượng bia của cả nước vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu ngày càng
tăng của xã hội nên việc thiết kế xây dựng một nh à máy bia là phù hợp và cần
thiết vì:
+ Đáp ứng nhu cầu về nước giải khát trên thị trường.

+ Giải quyết việc làm cho người lao động trong địa ph ương cũng như
các vùng lân cận.
+ Tăng thu nhập ngân sách Quốc gia, góp phần tăng hiệu quả phúc lợi
xã hội.
Do vậy việc thiết kế và xây dựng một nhà máy bia theo công nghệ mới
là hoàn toàn hợp lý và đúng đắn.
- 4 -
1.2. Chọn địa điểm xây dựng nh à máy.
Trong đồ án thiết kế này, tôi chọn đặt nhà máy bia tại khu công nghiệp
Đồng Văn - huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam.
Tại địa điểm này có rất nhiều thuận lợi về vị t rí địa lý nên sẽ đáp ứng
được dễ dàng cho các nhu c ầu của nhà máy.
1.2.1. Nguyên nhiên vật liệu và giao thông vận tải.
- Khu công nghiệp Đồng Văn là khu công nghiệp mới được xây dựng
và quy hoạch của tỉnh Hà Nam, khu công nghi ệp này nằm dọc trên trục đường
quốc lộ 1A, ngay gần đường quốc lộ. Gần tuyến đ ường sắt và gần với ga Phủ
Lý. Gần tuyến đường nối Hà Nam với Hưng Yên và các tỉnh lân cận khác.
Khu công nghiệp này nằm ngay sát địa phận tỉnh H à Tây và chỉ cách Hà Nội
60km về phía Nam.
- Tất cả các đặc điểm tr ên rất thuận lợi cho vấn đề giao thông đi lại
cung cấp nguyên nhiên vật liệu cho hoạt động sản xuất của nh à máy.
- Về nguyên liệu:
+ Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt và hoa hou blon. Tuy nhiên
do điều kiện tự nhiên nước ta không thuận lợi để trồng hai loại cây này, nên
chúng ta nhập về từ các n ước như: Đan Mạch, Trung Quốc, Đức,
Tiệp…Chúng ta có th ể vận chuyển nguy ên liệu về nhà máy bằng đường bộ
hoặc đường sắt.
+ Nguyên liệu thay thế: Trong quá tr ình sản xuất để giảm giá th ành nên
ngoài malt ta dùng n guyên liệu thay thế là gạo với tỷ lệ là 30%.
Hà Nam là một tỉnh thuần nông đang tr ên đà phát triển, nên ta có thể dễ

dàng thu mua g ạo ngay tại địa phương hoặc các tỉnh lân cận nh ư: Hưng Yên,
Nam Định, Hà Tây…
-Về nhiên liệu: Nhiên liệu dùng trong nhà máy bia chủ yếu là cung cấp
cho nồi hơi phục vụ cho mục đích nh ư sản xuất, vệ sinh thiết bị, phân x ưởng,
thanh trùng…
Nhiên liệu sử dụng là than được mua từ các công ty than tại Quảng
Ninh. Và vận chuyển về nhà máy bằng đường bộ hoặc đường sắt.
- 5 -
Tóm lại, với vị trí như trên thì việc vận chuyển nguy ên nhiên vật liệu
và sản phẩm của nhà máy rất thuận lợi.
1.2.2. Nguồn nhân lực.
Năng suất nhà máy là 35 triệu lit/năm nên nhu cầu sử dụng lao động là
tương đối lớn.
Khu công ngiệp Đồng Văn nằm t ương đối gần khu dân cư do đó việc
tuyển dụng lao động l à tương đối dễ dàng.
Đối với công nhân th ì sử dụng ngay nguồn nhân lực tại địa ph ương,
còn cán bộ kỹ thuật, điều hành thì được tuyển dụng từ các tr ường đào tạo
chuyên ngành như các trư ờng Đại học, Cao đẳng tại Hà Nội.
1.2.3. Nguồn điện.
Điện là nhu cầu vô cùng quan trọng cho bất kỳ nh à máy nào, điện phải
được đảm bảo 24/24h.
Nhà máy sử dụng điện từ mạng l ưới điện Quốc gia v à khu công nghiệp.
Đặt thêm 1 trạm biến thế 500kVA v à máy phát điện nhằm đề phòng khi mất
điện lưới Quốc gia.
1.2.4. Nguồn nước.
Nước là yếu tố rất quan trọng trong các nh à máy thực phẩm dặc biệt l à
trong sản xuất bia. Trong nhà máy nước được dùng để xử lý nguyên liệu, nấu,
thanh trùng, vệ sinh…Do đó lượng nước dùng trong nhà máy là r ất lớn.
Nhà máy sử dụng nguồn nước của khu công nghiệp, ngo ài ra nhà máy
đầu tư thêm 1 hệ thống giếng khoan để đề ph òng khi hệ thống cấp thoát n ước

của khu công nghiệp bị hỏng hoặc không đủ.
Lượng nước thải mà nhà máy thải ra cũng tương đối lớn. Nhà máy có
hệ thống xử lý nước thải trước khi thải ra hệ thống nước thải của khu công
nghịêp.
● Khu công nghiệp Đồng Văn có diện tích t ương đối lớn (trên 100 ha).
Mặt đất khá bằng phẳng dễ thoát n ước và không ngập lụt nên đủ điều kiện
cho việc xây dựng nhà máy và diện tích mở rộng sau n ày.
Trong khu công nghiệp có một số nhà máy thức ăn gia súc đã được xây
dựng và hoạt động. Do đó ta có thể hợp tác sản xuất với các công ty n ày.
- 6 -
Lượng bia sản xuất ra hàng năm là tương đ ối lớn, được tiêu thụ ngay tại
địa phương, trong tỉnh Hà Nam và các t ỉnh lân cận như Hưng Yên, Nam
Định, Ninh Bình, Hà tây…Và các n ơi có nhu cầu.
- 7 -
CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY
CHUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1. Mục đích thiết kế nhà máy bia theo dây chuyền tiết kiệm năng lượng.
Cùng với việc gia tăng dân số v à nền kinh tế phát triển nhanh tại các
nước đang phát triển th ì mức độ tiêu thụ năng lượng tại các quốc gia n ày cũng
đang tăng mạnh. Tuy nhiên nếu xét từ khía cạnh hiệu quả của việc sử dụng năng
lượng, thì do kỹ thuật và công nghệ của các nước này còn thua xa so với các nước
phát triển nên năng lượng tiêu thụ một cách vô ích và lãng phí là rất nhiều.
Do vậy sử dụng năng lượng một cách hiệu quả v à tiết kiệm là một vấn
đề rất được các nước quan tâm nghi ên cứu.Tại Việt Nam, có thể nói lượng
điện sản xuất ra không đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng trong n ước nên vấn đề tiết
kiệm điện đang rất được quan tâm và chú ý.
Hiện nay, tại nhiều n ơi trên thế giới đã nghiên cứu và triển khai nhiều
chương trình tiết kiệm năng lượng cho các ngành công nghiệp nói chung,
trong đó có ngành công nghiệp sản xuất bia và đã thu được nhiều kết quả rất
khả quan. Cụ thể nh ư ở Đức, Nhật …là các quốc gia đã tiến hành nghiên cứu

và áp dụng rất thành công các gi ải pháp tiết kiệm năng l ượng trong các nh à
máy bia.
Ở Việt Nam, vấn đề tiết kiệm năng l ượng cũng là một quốc sách trong
nhiều ngành khác nhau đ ặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm nói
chung và công nghi ệp sản xuất bia nói riêng. Đây là đi ều hết sức thiết thực và
cấp bách mà các nhà máy bia cần phải quan tâm nghiên cứu để giảm chi phí
sản xuất và hạ giá thành sản phẩm. Nhất là trong bối cảnh như hiện nay, có sự
biến động của các mặt h àng nguyên nhiên vật liệu. Mà đặc biệt là trong thị
trường năng lượng trên thế giới cũng như chính sách về giá bán điện sản xuất
thì việc tiết kiệm năng lượng lại càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết và có
tính chất sống còn đối với doanh nghiệp.
Mặt khác, hiện nay đa số các nh à máy bia của ta hoạt động theo công
nghệ và thiết bị cũ kỹ nên chi phí sản xuất là khá cao, khả năng cạnh tranh
- 8 -
kém. Vì vậy việc cải tiến thiết bị, đưa công nghệ mới vào nhằm mục đích tiết
kiệm năng lượng để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao khả năng cạnh tranh là
rất cần thiết. Nó không chỉ đem lại hiệu quả kinh tế to lớn m à còn góp phần
cải thiện đời sống nhân dân, tăng khả năng giữ gìn môi sinh, môi trường và
hạn chế sự thất thoát t ài nguyên của đất nước.
Hệ thống tiết kiệm năng l ượng đã được ứng dụng ở nhiều khâu. Tuy
nhiên trong bản thiết kế này tôi sử dụng công nghệ thu hồi hơi ở phân xưởng
nấu để tái sử dụng v ào quá trình nấu nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng.
2.2. Chọn nguyên liệu cho sản xuất bia.
Để sản xuất ra sản phẩm bia theo đúng yêu cầu và được thị trường chấp
nhận, thì điều kiện tiên quyết là phải đảm bảo nguyên liệu mang đi sản xuất ,
đáp ứng đủ các yêu cầu về kỹ thuật.
Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bia là malt, hoa houblon, g ạo
và nước.
2.2.1. Malt đại mạch.
Trong sản xuất bia malt có ý nghĩa rất quan trọng, quyết định đến chất

lượng của bia. Malt dùng trong s ản xuất bia là malt đại mạch vì có hàm lượng
protein cao, nó có vai trò trong vi ệc hình thành mùi, vị, bọt và độ bền bọt của
bia. Malt là ngu ồn cung cấp các loại đường cho nước nha, làm khung
cacbon trong quá trình lên men, cung c ấp nhiều đạm h òa tan, đây là nguồn
dinh dưỡng N
2
cho nấm men phát triển và là nguồn đạm dinh dưỡng còn lại
trong bia.
Malt còn cung c ấp các enzyme nh ư protease, amylase cho công ngh ệ
nấu dịch lên men và hệ thống các enzym oxi hoá khử cần thiết cho l àm chín
bia sau này.
Malt được sản xuất từ hạt đại mạch , được nảy mầm ở điều kiện nhân
tạo và sấy đến độ ẩm nhất định ở những điều kiện bắt buộc.
Do điều kiện nước ta không trồng đ ược đại mạch nên phải nhập khẩu từ
các nước như Australia, Nga, Trung Quốc…Vì vậy khi mua malt ta cần quan
tâm đến các chỉ tiêu chất lượng để tránh ảnh hưởng đến quá trình sản xuất.
- 9 -
Có hai loại malt khác nhau l à malt vàng và malt th ẫm. Trong dây
chuyền sản xuất này tôi chọn malt vàng để sản xuất bia.
*Yêu cầu về chất lượng malt.
- Về cảm quan:
Màu sắc: malt có màu vàng tươi, vỏ óng ánh.
Mùi vị: có hương thơm đặc trưng, vị ngọt.
Kích thước hình dạng: Phải đồng đều.
Độ sạch: không lẫn tạp chất, tỷ lệ hạt g ãy, hạt vỡ tối đa là 0,5%; hạt
bị bệnh tối đa là 1%; hạt không nảy mầm tối đa là 5%.
- Chỉ số vật lý:
 Dung trọng là trọng lượng của 1 lit malt khô dao động khoảng 480÷
600g/lit.
 Trọng lượng khô tuyệt đối l à khối lượng của 1000 hạt malt v ào khoảng

30÷44g
 Độ bột nhìn thấy là khi bóp nát hạt malt, chính là chỉ tiêu biểu hiện khả
năng hoà tan của malt. Với malt v àng thì số hạt bột ≥ 94%
 Độ xốp: malt càng xốp thì càng nhuyễn. Malt phải xốp, khi cắn phải mềm.
 Kích thước hạt: dài 5÷10mm
rộng 3÷4 mm
- Chỉ tiêu hoá học:
Thành phần hoá học của malt (tính theo phần trăm chất khô)
Tinh bột 58%
Độ ẩm ≤ 7%
Chất hoà tan 76%
Chất khoáng 2,5%
Chất béo 2,5%
Đường khử 4%
Saccarose 5%
Các chất chứa Nitơ 10%
Protein hoà tan 1%
Cellulose 6%
- 10 -
2.2.2. Hoa houblon.
Hoa houblon là nguyên li ệu chính thứ hai d ùng trong sản xuất bia. Hoa
houblon tạo cho bia có vị đắng đặc trưng và mùi thơm d ễ chịu, tạo ra đặc tính
cảm quan cho bia. Các thành phần như acid đắng, nhựa mềm có trong hoa khi
nấu ở nhiệt độ cao, các th ành phần này hoà tan vào dịch đường làm tăng tính
bền của dịch đường và của bia sau này.
Những thành phần quyết định đến chất lượng của bia trong hoa bao gồm:
- Chất đắng: là thành phần giá trị nhất trong hoa, ngo ài tác dụng truyền
vị đắng đặc trưng cho bia, nó còn có tác d ụng sát trùng mạnh giúp bảo quản
bia lâu hơn.
- Tinh dầu thơm của hoa houblon ho à tan vào dịch đường, tồn tại trong

bia và tạo cho bia một mùi thơm rất đặc trưng, rất nhẹ và dễ chịu.
- Polyphenol (tanin) có tác d ụng kết tủa các protein không tan ra khỏi
dung dịch đường, ổn định thành phần và tạo vị, màu cho bia.
Hoa houblon cũng được nhập về từ Đức, Tiệp, Australia…d ưới các
dạng là hoa viên, hoa cánh và cao h oa.
*Yêu cầu chất lượng của hoa houblon:
- Màu sắc: dạng hoa cánh: màu vàng xanh
dạng hoa viên: màu xanh non
dạng cao hoa: màu xanh thẫm.
- Mùi: mùi thơm đặc trưng, không hắc
- Vị: Vị đắng đặc trưng.
- Hoa không lẫn tạp chất.
- Thành phần hoá học của hoa: (tính theo phần trăm chất khô)
Nước 11 ÷ 13%
Chất đắng 15 ÷ 21%
Tanin 2,5 ÷ 6%
Protein 15 ÷ 21%
Cellulose 12 ÷ 21%
Chất khoáng 5 ÷ 8%
Tinh dầu thơm 0,3 ÷ 1%
Các hợp chất khác 26 ÷ 28%
- 11 -
* Trong nhà máy bia ta sử dụng hoa houblon dưới dạng hoa viên và cao hoa.
2.2.3. Nguyên liệu thay thế (gạo).
Vì lý do kinh tế và đôi khi để cải thiện thành phần của dịch chiết, trong
quá trình nấu người ta thường thay một phần malt bằng các hạt ch ưa được
“malt hoá”, gọi là các “hạt thô” hay dùng đường để thay thế. Nhờ thế mà ta
thu được bia thành phẩm có giá rẻ hơn mà chất lượng bia lại giảm không đáng
kể. Tuy nhiên lượng nguyên liệu thay thế chỉ được sử dụng với một tỷ lệ nhất
định, trong phần thiết kế n ày ta chọn tỷ lệ nguyên liệu thay thế là 30%.

Do nước ta là nước nông nghiệp nên gạo là loại nông sản phổ biến v à
giả thành rẻ nên ta chọn gạo làm nguyên liệu thay thế.
*Yêu cầu về chất lượng của gạo:
- Kiểm tra bằng mắt: Tấm hay bột gạo phải thật trắng, không mốc,
không lẫn tạp chất.
- Độ ẩm 13%
- Hệ số hoà tan 85%
- Thành phần hoá học của gạo (tính theo phần trăm chất khô)
Protein 8%
Tinh bột 75%
Chất béo 1÷ 1,5%
Cellulose 0,5 ÷ 0,8%
Chất khoáng 1 ÷ 1,2%
Các loại đường 2 ÷ 5%
2.2.4. Nước.
Nước là một trong các nguyên liệu chính để sản xuất bia. Trong thành
phần bia nước chiếm từ 82÷90%. N ước được dùng trong tất cả các công đoạn
sản xuất bia. Do đó thành ph ần và tính chất của nó có ảnh h ưởng trực tiếp đến
thành phẩm cuối cùng là bia. Vì vậy nước đưa vào sản xuất bia phải đảm bảo
thoả mãn một số yêu cầu như:
Độ cứng: từ mềm đến trung b ình.
Độ cứng tạm thời: 0,7 mg đương lượng/lit.
Độ cứng vĩnh cửu: 0,4 ÷ 0,7mg đương lượng/lit
- 12 -
pH cho phép 6,8 ÷ 7,3
Hàm lượng chất khô < 600mg/lit
Hàm lượng sắt ≤ 0,3mg/lit
Hàm lượng Mn
2+
≤ 0,05mg/lit

Hàm lượng Mg
2+
≤ 0,25mg/lit
Hàm lượng Pb
2+
≤ 0,1mg/lit
Hàm lượng Cu
2+
≤ 3mg/lit
Lượng tế bào vi khuẩn ≤ 100 tế bào/lit
Trực khuẩn E.coli ≤ 3 tế bào/ml
Trong nước không có kim loại nặng As, Hg
Nước không màu, không mùi, không v ị, không lẫn tạp chất.
Riêng nước trong nồi hơi phải là nước mềm, có độ cứng to àn phần
bằng không để chống đóng cặn v à giảm hệ số trao đổi nhiệt.
2.2.5. Nấm men.
Nấm men trong sản xuất bia thuộc lớp có khả năng tạo b ào tử, họ
saccharomycetease chi saccharomyces. Trong đó có 2 chủng được sử
dụng là:
- Giống nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae, loại này chỉ lên men ở
nhiệt độ t
0
= 12÷ 13
0
C và kéo dài 3 ÷ 7 ngày, khi kết thúc lên men, nấm men
lơ lửng và tập trung nổi lên trên. Vì vậy khó tách nấm mem để sử dụng l àm
men giống cho các đợt lên men tiếp theo.
- Giống nấm men ch ìm Saccharomyces Carlsbe rgensis. Loại nấm men
này lên men ở nhiệt độ t
0

= 6 ÷ 7
0
C. Khi kết thúc lên men, tế bào nấm men kết
chìm xuống dưới đáy thiết bị nên thuận lợi cho việc tách chúng ra l àm men
giống cho các lần lên men tiếp theo.
- Căn cứ vào các đặc điểm trên và công nghệ của nhà máy ta chọn sử
dụng nấm men ch ìm Saccharomyces Carlsbergensis để sử dụng lên men bia
cho nhà máy.
- Yêu cầu nấm men: Nấm men d ùng là một chủng thuần khiết v à một
đời men giống có thể dùng được 6 ÷ 10 chu kỳ lên men.
- 13 -
2.2.6 Enzyme
Enzyme sử dụng trong sản xuất bia là chế phẩm Enzyme Termamyl của
hãng Novo - Đan Mạch.
Ưu điểm của phương pháp dùng enzyme Termamyl:
Tăng hiệu suất thu hồi chất ho à tan.
Tăng tỷ lệ thay thế.
Thuỷ phân triệt để hơn.
2.2.6 Các chất phụ gia
Chất phụ gia góp phần nâng cao độ bền sinh hoá v à phục vụ các yêu
cầu khác của công nghệ sản xuất:
- Nhóm chất phụ gia dùng để xử lý nước: Nhóm náy có thể d ùng để
làm mềm nước như các muối Sunfit của Nitơ, Sunfit Natri…
- Nhóm chất sát trùng nước và điều chỉnh pH: H
2
SO
4
, acid lactic, dung
dịch Clo…
- Nhóm chất sát trùng, tẩy rửa vệ sinh đ ường ống, thiết bị, rửa chai:

HCl, NaOH, H
3
PO
4
, HNO
2
, HNO
3
…
- Nhóm chất chống oxy hoá cho bia: Acid ascorbic, H
2
O
2
…
- Nhóm các chế phẩm enzyme d ùng cho đường hoá và lên men: Dùng
amylase cho đường hoá: Dùng E.Termamyl, E. Neutrase… cho lên men.
- Bột trợ lọc: sử dụng bột trợ lọc Diatomit với l ượng nhất định dùng để
lọc trong bia sau khi lên men xong.
2.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia
- 14 -
malt
gạo
cân
nghiền
hoà malt
cân
nghiền
hoà bột
nước
hồ hoá

đường hoá
nước
nóng
lọc dịch đường
nấu hoa
lắng xoáy
Làm lạnh nhanh
Lên men chính
Lên men phụ và
Làm chin bia
lọc trong bia
Bão hoà CO
2
Hoa
houblon
nấm
men
Nhân giống
bã
nước rửa bã
thức ăn
chăn nuôi
Thu CO
2
xử lý
nạp bình
malt lót
- 15 -
chiết chai
chiết bock

Chai sạch
Bock sạch
dập nút
bảo quản lạnh
rửa, khử trùng
rửa, khử trùng
bock
Bia hơi
thành
phẩm
chai
Thanh trùng
kiểm tra
Dán nhãn
Vào két
Bia chai
thành
phẩm
- 16 -
2.4 Thuyết minh quy trình sản xuất
2.4.1 Nghiền nguyên liệu
2.4.1.1 Nghiền malt
- Mục đích của nghiền malt l à đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề
mặt tiếp xúc với n ước, làm cho sự xâm nhập của n ước vào các thành phần
chất của nội nhũ nhanh hơn , thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình
thuỷ phân khác nhanh v à triệt để hơn.
- Nghiền malt là công đoạn đòi hỏi kỹ thuật cao nên cần phải lựa chọn
phương pháp nghiền thích hợp để tránh ảnh h ưởng đến quá trình công nghệ
và nâng cao hiệu suất chung của quá tr ình. Máy nghiền malt thường là máy
nghiền trục.

- Có các phương pháp nghi ền malt như nghiền khô, nghiền ướt có
ngâm, nghiền ướt không ngâm… Qua nghi ên cứu ưu nhược điểm của các
phương pháp này ta ch ọn phương pháp nghiền khô để áp dụng cho nhà máy
mình thiết kế.
+ Ưu điểm: Có thể nghiền tr ước khi nấu được lâu
Nghiền tốt các loại malt có độ nhuyễn kém
Áp dụng cho mọi phân xưởng từ nhỏ tới lớn, từ thủ công
tới tự động
Dễ vệ sinh thiết bị.
+ Nhược điểm: Không giữ đ ược nguyên vỏ
Khi nghiền bụi bay ra nhiều
2.4.1.2 Nghiền gạo
- Nghiền gạo nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột, tạo điều kiện
cho quá trình hút n ước, trương nở hạt tinh bột và các enzyme ti ếp xúc với
phân tử tinh bột tạo thành các đường đơn giản.
Vì vậy để đạt được mục đích cuối c ùng là trích ly được nhiều chất ho à
tan thì gạo phải được nghiền nhỏ để phá vỡ các hạt tinh bột.
- Yêu cầu: Tấm lớn <20%
Tấm nhỏ < 35%
Bột mịn >75%
- 17 -
T(phút)
t(c)
o
10
30
40
70
90
100

105
115
130
140 150
180 190
210
38
50
68
72
76
90
2.4.2 Hoà bột với nước
Quá trình hoà bột malt và bột gạo với nước nhằm mục đích tránh cho
bột malt (gạo) bị vón cục gây trở ngại cho quá trình thuỷ phân tinh bột. Ng ười
ta dùng cánh khuấy đánh tơi bột trong nước.
2.4.3 Hồ hoá, Đường hoá
- Các chuỗi tinh bột xoắn lại v à tập trung trong các hạt tinh bột. Khi các
hạt này còn nguyên vẹn, hoạt động của enzyme amylase là rất yếu. Các hạt
này sẽ bị phá vỡ dưới tác động của nhiệt độ. Đó l à sự hồ hoá.
- Mục đích của quá trình hồ hoá là nhằm phá vỡ cấu tạo m àng tế bào
của tinh bột. Chuyển tinh bột từ trạng thái không tan thành trạng thái hoà tan
tạo điều kiện cho quá tr ình phân cắt các mạch tinh bột bởi các hạt enzyme.
- Mục đích của quá tr ình đường hoá là tạo điều kiện thích hợp để các
enzyme hoạt động phân cắt các hợp chất cao phân tử th ành các chất có phân
tử thấp, các loại đường có khả năng l ên men và không lên men (như glucose,
fructose, maltose…) tạo thành chất chiết của dịch đường.
- Ta có thể theo dõi quá trình hồ hoá và đường hoá qua biểu đồ sau:
* Nồi hồ hoá: đầu tiên cho nước vào nồi nấu ở nhiệt độ khoảng 38÷40
o

C vừa
đổ nước vừa khuấy cho bột gạo ho à tan trong nước. Sau đó nâng nhiệt độ l ên
50
o
C và giữ trong 20 phút.
- 18 -
Trong giai đoạn này ta bổ sung 10% malt lót để cung cấp enzyme protease
để thuỷ phân protein của tinh bột, đồng thời cung cấp enzyme amylase để
thuỷ phân tinh bột làm giảm độ nhớt của nồi nấu.
Tiếp đó nâng lên khoảng 68
o
C và bổ sung enzyme Termamyl v ào. Ở giai
đoạn này Termamyl cùng với một số enzyme của malt sẽ thuỷ phân s ơ bộ tinh
bột để giảm trở lực cánh khuấy , giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút. Tiếp đó
nâng lên 90
o
C và giữ trong 15 phút. Ở nhiệt độ bằng 90
o
C thì tinh bột sẽ được
hồ hoá hoàn toàn đồng thời Termamyl hoạt động tố t ở nhiệt độ này.
* Sau khi nồi cháo đun được khoảng 90 phút thì cho nước ở nhiệt độ 38
0
C
vào nồi malt để khoảng 15 phút. Bổ sung H
3
PO
4
để điều chỉnh pH.
Nâng nhiệt độ nồi malt lên 50
o

C và giữ trong 10 phút để enzyme protease
hoạt động thuỷ phân các prot ein cao phân tử thành các protid hoà tan có phân
tử lượng thấp như peptid, acid amin…làm th ức ăn cho quá trình lên men.
Tiếp tục nâng nhiệt độ l ên 68
o
C.
Khi ta nâng nhiệt độ nồi malt l ên 68
o
C thì cùng lúc đó ta cũng hạ nhiệt độ
nồi cháo xuống 68
o
C để tiến hành hội cháo.
Sau khi chuyển hai nồi vào thành một ta giữ ở 68
o
C khoảng 10 phút rồi
nâng nhiệt độ lên 72
o
C và giữ trong 30 phút. Sau thời gian này ta tiếp tục tăng
nhiệt độ nồi đường hoá lên 76
o
C và giữ ở nhiệt độ cho tới khi đường hoá hoàn
toàn. Để kiểm tra quá trình đường hoá hoàn toàn ta dùng Io d để thử. Khi thấy
Iod không chuyển sang màu xanh chứng tỏ đường hoá hết và kết thúc quá
trình đường hoá. Ta đem dịch đ ường đi lọc.
Trong quá trình n ấu ngoài việc khống chế nhịêt độ và thời gian nấu người
ta còn khống chế pH của khối dịch nấu sao cho thích hợp với từng loại
enzyme. Ở nhiệt độ bằng 65
o
C điều chỉnh pH = 5,2 và ở 75
0

C điều chỉnh pH =
5,7. Do vậy tại nhà máy ta cần sử dụng một số hoá chất cho quá trình nấu để tạo
pH thích hợp cho từng loại enzyme nhằm nâng cao hiệu suất đường hoá.
2.4.4. Lọc dịch đường
- Mục đích: Thành phần cơ học của cháo malt sau khi đ ường hoá kết
thúc bao gồm hai hợp phần : pha rắn v à pha lỏng. Thành phần của pha rắn bao
gồm các cấu từ không hoà tan c ủa bột nghiền còn pha lỏng bao gồm nước và
- 19 -
các hợp chất phân tử thấp đ ược trích ly từ malt hoà tan trong đó. Pha r ắn gọi
là bã malt, pha lỏng gọi là dịch đường.
Mục đích của quá trình lọc là tách pha lỏng khỏi hồn hợp để tiếp tục các
bước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn phế liệu thải bỏ ra ngoài.
- Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo hai bước: Bước đầu tiên là ép
tách dịch cốt và bước thứ hai là rửa bã để chiết chất hoà tan ở giai đoạn rửa b ã
dựa trên cơ sở của sự khuếch tán.
Để thực hiện quá tr ình lọc ta dùng thùng lọc đáy bằng.
* Cách tiến hành:
Trước khi lọc ta bơm nước nóng có t
o
= 75÷76
o
C vào ngập lưới lọc
(1÷1,5cm) để đuổi không khí. Sau đó ta b ơm dịch malt từ nồi đ ường hoá vào
và bật cánh khuấy, cánh khuấy sẽ d àn đều lớp bã trên sàn lọc. Khi bơm dịch
xong ta để cánh khuấy làm việc 10 phút và để lắng dịch xuống b ình trung
gian. Thời gian đầu nước còn đục nên phải bơm tuần hoàn lại thùng lọc, khi
dịch trong thì bơm sang nồi đun hoa. Tiến hành rửa bã ở t
o
= 70÷78
o

C đến
khi nồng độ chất khô trong n ước rửa bã ≤ 1% thì kết thúc quá trình rửa bã.
2.4.5 Nấu hoa
Sau khi trộn lẫn dịch đường ban đầu với dịch rửa b ã ta được hỗn hợp cuối
cùng gọi là dịch đường ngọt. Để dịch đ ường ngọt trở thành “hợp chất” tiền
thân trực tiếp của bia, điều cần thiết là phải đun sôi nó với hoa houblon trong
1÷1,5h.
Quá trình này nhằm mục đích:
- Trích ly chất đắng, tinh dầu th ơm, polyphenol v à các thành phần khác
của hoa houblon vào dịch đường để tạo cho bia có vị đắng và mùi thơm đặc
trưng.
- Polyphenol của hoa khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác
dụng với Protein cao phân t ử tạo kết tủa lắng xuống l àm tăng độ trong của
dịch đường.
- Polyphenol, chất đắng có trong hoa l à những chất tạo sức căng bề mặt có
hoạt tính sinh học cao. Chúng tham gia v ào quá trình tạo bọt và giữ bọt cho bia.