Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia năng suất 30 triệu lít trên năm

MỤC LỤC.
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 70
1
1
Lời cảm ơn
Qua bản đồ án với đề tài: “thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia năng suất
30 triệu lít/năm” đã giúp em học được rất nhiều kiến thức thực tế về sản xuất và
cách thiết kế một nhà máy sản xuất bia để đem lại hiểu qua kinh tế cao
Tuy bản đồ án môn học này đã được hoàn thành nhưng vẫn còn nhiều hạn chế,
thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để bản đồ án của
em được hoàn thiện hơn và giúp em hoàn thiện kiến thức của mình.
Để hoàn thành được bản đồ án môn học này em xin trân thành cảm ơn sự giúp
đỡ tận tình của GS.TS Nguyễn Văn Cách để em hoàn thành bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2014
Sinh viên
Trần Thị Hồng Hương
2
2
LỜI MỞ ĐẦU
Bia là một loại đồ uống giúp giải khát rất tốt và đang được người dân ưa chuộng
ở nước ta cũng như trên thế giới. Đây là một loại nước giải khát có độ cồn thấp ,rất
hấp dẫn bởi hương vị và màu sắc đặc trưng của nó. Ngoài khả năng giúp cho ta giải
khát nó còn cung cấp một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các chất giúp tăng cường
tiêu hóa và các Vitamin cần thiết.
Nguyên liệu dùng để sản xuất bia chủ yếu là malt đại mạch, nước, hoa houblon
và một số chất phụ gia khác. Để tăng hiệu quả kinh tế và giảm giá thành sản phẩm
các nhà sản xuất có dùng thêm các nguyên liệu giàu tinh bột để thay thế như gạo,
ngô, khoai, sắn…
Hiện nay tổng năng suất của các nhà máy bia trong cả nước lên tới gần 3tỉ lít/
năm, lượng bia tiêu thụ đã vượt quá 3 tỉ lít/năm vào năm 2013. Bên cạnh đó rất

nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken Hưởng
ứng tinh thần “ Người Việt Nam dùng hàng Việt Nam” cần đẩy mạnh sản xuất trong
nước, đáp ứng lượng tiêu thụ càng ngày càng tăng cao.
Ở nước ta đã có rất nhiều cơ sở sản xuất bia tư nhân cũng như cơ sở sản xuất
bia nhà nước, tuy nhiên nhu cầu sử dụng sản phẩm này của người dân rất cao nên
các cơ sở sản xuất này vẫn chưa đáp ứng được hết các nhu cầu đó.Vì vậy việc xây
dựng thêm nhà máy sản xuất bia là rất cần thiết để đáp ứng được phần nào nhu cầu
của người dân.
Với tương lai rộng mở của ngành bia, em xin lập bản thiết kế phân xưởng lên
men nhà máy sản xuất bia với công xuất 30 triệu lít/năm
3
3
PHẦN 1: TÌNH HÌNH TIÊU THỤ BIA TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI
1. Tình hình tiêu thụ bia thế giới
Các nước phát triển uống khá nhiều rượu bia, nhất là các nước châu Âu. Dân các
nước Cộng hòa Czech, Đức, Áo, Ireland dẫn đầu trong tiêu thụ bia, bình quân đầu
người hàng năm lần lượt là 132, 107, 106 và 104 lít/người/năm.
Trong năm 2011, mức tiêu thụ bia toàn cầu đạt 188,78 tỉ lít, tăng 3,8% so với
năm 2010. Trong đó, lượng tiêu thụ của Châu Á đứng đầu thế giới ở mức 66,6 tỉ lít,
tiếp đó là thị trường truyền thống Châu Âu 54,8 tỉ lít. Khu vực Trung Đông là khu
vực tiêu thụ ít nhất, chỉ đạt 1,4 tỉ lít dù dân số bằng ½ so với Châu Âu. Các khu vực
Mĩ La Tinh, Bắc Mĩ, Châu Phi và Châu Đại Dương đạt 31,8; 24,5 ; 11,5 và 2,2 tỉ
lít. Tổng thu nhập của thị trường bia năm 2011 đạt 500,24 tỉ đô la Mĩ
4
4
Mặc dù đứng đầu thế giới về tổng sản lượng tiêu thụ bia, Châu Á thua xa các
đại diện đến từ Châu Âu khi mà top 10 các quốc gia đứng đầu về lượng tiêu thụ
bình quân chịu sự thống trị bởi các quốc gia Châu Âu. Đứng đầu năm thứ 19 liên
tiếp, CH Séc đạt mức 158,6 lít/1 người, tiếp đó là Ireland (131,1 lít) và Đức (110
lít). Châu Á chỉ có 2 nước duy nhất lọt top 50 đó là Nhật (41) và Trung Quốc (50).

Các nước Đông Nam Á như Việt Nam, Thái Lan đạt mức tiêu thụ bình quân ở mức
trung bình của thế giới (~27 lít/1 người) và cách xa khu vực top 50. Sau đây là 10
quốc gia có mức tiêu thụ bình quân theo đầu người cao nhất:
Biểu đồ :Top 10 quốc gia có mức tiêu thụ bình quân cao nhất năm 2011
(lít/người) .Nguồn: Kirin
Tổng doanh thu của thị trường bia thế giới năm 2011 đạt 500, 24 tỉ đô la Mĩ
và được dự báo là sẽ tăng nhẹ 1,1% trong 4 năm tiếp theo. Đóng góp chính cho sự
tăng trưởng này là sự tăng trưởng kinh tế của các thị trường mới nổi như Trung
Quốc, Brazil, …
Biểu đồ : Tổng doanh thu thị trường bia toàn cầu năm 2011 (nguồn: Indybeer)
Theo thống kê, sản lượng của nhóm 40 nước sản xuất bia hàng đầu thế giới
trong năm 2012 là khoảng 1,8 tỷ hectolit (1hectolit = 100 lít), tương đương 92% sản
lượng bia toàn cầu. Trong khi đó, năm tập đoàn bia lớn nhất hành tinh hiện nay đã
chiếm phân nửa thị trường thế giới. Đó là những cái tên như: AB InBev,
SABMiller, Heineken, Carlsberg, và China Resource Brewery Ltd:
1. Anheuser-Busch InBev
5
5
Có trụ sở chính tại Bỉ, sản xuất 352,9 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm 18,1%
lượng bia sản xuất trên thế giới - Anheuser-Busch InBev, viết tắt là AB InBev, là
công ty sản xuất và phân phối bia lớn nhất thế giới hiện nay.
2. SABMiller
Có trụ sở tại Vương quốc Anh, sản xuất 190 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm
9,7% lượng bia sản xuất bia trên thế giới - SABMiller là một công ty đa quốc gia
sản xuất bia và nước giải khát có trụ sở tại London, Anh quốc.
3. Heineken International
Có trụ sở tại Bỉ, sản xuất 171,7 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm 8,8% lượng
sản xuất bia trên thế giới.
4. Carlsberg Group
Có trụ sở tại Đan Mạch, sản xuất 120,4 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm 6,2%

lượng sản xuất bia trên thế giới.
5. China Resource Snow Breweries Ltd
Có trụ sở tại Trung Quốc, sản xuất 106,2 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm
5,4% lượng sản xuất bia trên thế giới.
Sản lượng bia của một số nước trên thế giới giai đoạn 2011-2012 được thống
kê như sau:
[ Nguồn: Kirin Institute of Food and Lifestype Report Global Beer Production by
Country in 2012]
2. Tình hình tiêu thụ bia ở trong nước
Thử nhìn qua các số liệu về nhân khẩu học dưới đây:
6
6
Hơn 91 triệu người tiêu dùng
Tốc độ tăng dân số lớn hơn 1%/năm, ước tính 100 triệu người vào năm 2025.
Độ tuổi trung bình của người dân là 27,8 tuổi so với 35,5 tuổi của Trung Quốc.
70% dân số nhỏ hơn 40 tuổi
31 triệu dân số nằm trong độ tuổi 20-40
35% dân số nhỏ hơn 20 tuổi
Mỗi năm có thêm hơn 1 triệu dân số bước sang độ tuổi 18
Việt Nam đang trở thành một trong những thị trường tiêu dùng hấp dẫn nhất thế
giới, trong đó có thị trường bia. Việt Nam đang là nước tiêu thụ bia nhiều nhất
Đông Nam Á, và đứng thứ 3 khu vực châu Á – Thái Bình Dương (chỉ sau Nhật Bản
và Trung Quốc).
Theo Euromonitor International, tốc độ tăng trưởng kép sản lượng tiêu thụ bia của
Việt Nam giai đoạn 2011-2016 được dự báo từ 6 – 9.99%/năm.

Sản lượng bia tiêu thụ đầu người của Việt Nam trong năm 2010. Nguồn:
Pomegranate Asia
7
7

Việt Nam là nước “khát” bia nhất tại Đông Nam Á trong năm 2011. Ảnh: Sưu tầm
từ Internet
Sản lượng sản xuất bia ở Việt Nam qua các năm. Nguồn: Pomegranate Asia
Thị trường bia Việt Nam hoạt động khá cạnh tranh, với nhiều thương hiệu
nổi tiếng như: Tiger, Heineken, Hà Nội, Halida, Sài Gòn, 333, v.v…, từ phân khúc
cấp thấp như bia hơi cho đến phân khúc bia thượng hạng. Hai thị trường tiêu thụ
8
8
chủ lực là thị trường miền Nam (Hồ Chí Minh) và miền Bắc. 50-60% thị phần bia
thuộc về 2 tập đoàn lớn của Việt Nam là Sabeco và Habeco.
Ngoài ra, thị trường bia Việt Nam còn mở cửa cho phép các công ty sản xuất
bia nước ngoài vào liên doanh, như: Carlsberg, Asia Pacific Brewers Ltd (Heineken,
Tiger), SABMiller.
Anheuser-Busch InBev – tập đoàn sản xuất bia lớn nhất thế giới dự kiến xây
nhà máy sản xuất bia ở Việt Nam vào cuối năm 2014.
Theo APB, hãng sản xuất bia với 2 thương hiệu nổi tiếng Heineken và Tiger,
thị trường bia Việt Nam đang phân hóa như sau:
+ 13% dành cho phân khúc bia thượng hạng, và sẽ tiếp tục gia tăng trong thời gian
tới.
+ 75% cho phân khúc bia đại trà.
+ 12% cho phân khúc bia bình dân, như bia hơi.
Xu hướng sẽ có sự dịch chuyển trong thời gian tới, tăng bia cao cấp, giảm
dần bia bình dân khi mức sống người dân đi lên.

9
9
PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA.
Nguyên liệu dùng trong công nghệ sản xuất bia bao gồm: Malt đại mạch, hoa
houblon, nước Tuy nhiên để hạ giá thành của sản phầm thì nhà máy có dùng thêm
nguyên liệu thay thế là gạo để thay thế một phần cho malt.

1. Malt đại mạch.
Malt đại mạch là nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất bia. Malt là một
loại bán thành phẩm từ các hạt đại mạch được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ
của các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió) sau khi cho nảy
mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy khô đến độ ẩm nhất định với điều kiện bắt buộc.
1.1. Hạt đại mạch.
Hạt đại mạch thường được gieo trồng vào mùa đông hay mùa xuân, được trồng
nhiều ở Nga, Mỹ, Canada, Pháp, Nga… Đại mạch có giống hai hàng và đại mạch đa
hàng, trong đại mạch đa hàng lại gồm có đại mạch 4 hàng và đại mạch 6 hàng. Tuy nhiên
chỉ có đại mạch hai hàng được dùng trong sản xuất bia. Còn đại mạch đa hàng chỉ dùng
trong chăn nuôi và các mục đích khác.
Các thành phần chính của đại mạch
- Nước: 13% khối lượng hạt.
- Tinh bột: Có chủ yếu trong nội nhũ của hạt, là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi
và cung cấp chất hòa tan cho dịch đường.
- Xelluloza: Phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu, đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong
quá trình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng.
- Hemixelluloza: Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, dưới tác dụng xúc
tác của nhóm enzym sitaza, hemixelluloza bị thủy phân thành hexoza ( galactoza và
manoza ) và pentoza ( arabinoza và xiloza ) hòa tan bền vững vào dịch đường và tạo
thành chất chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm men.
- Hợp chất chứa nitơ: Có vai trò rất quan trọng đối với công nghệ sản xuất bia
vì chúng quyết định chất lượng chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Hầu hết các
hợp chất này tồn tại ở dưới dạng cao phân tử ( protein ), còn lại là tồn tại ở dưới
dạng thấp phân tử, dễ hòa tan, có các tính chất khác với nhóm cao phân tử.
- Các hợp chất không chứa nitơ: Đó là các chất polyphenol, chất đắng, fitin, axit
hữu cơ, vitamin và chất khoáng.
- Chất béo: Chất béo tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của sản phẩm.
- Hệ enzym phong phú: Bao gồm nhóm enzym thủy phân ( α-amylaza, β–
amylaza, sitaza, proteaza, peptidaza, lipaza, amilophosphataza, …) và nhóm enzym

oxy hóa - khử ( dehydraza, oxydaza và catalaza )…
10
10
1.2. Quá trình nảy mầm thành malt đại mạch.
Mục đích của quá trình nảy mầm:
• Chuyển đổi trạng thái của hệ enzym có trong hạt đại mạch từ trạng thái nghỉ sang
trạng thái hoạt động, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường năng lực xúc
tác của chúng (tăng hoạt lực, tăng hoạt độ)
• Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzym thủy phân sau khi đã được giải
phóng khỏi trạng thái liên kết, đồng thời với việc tăng trưởng về khối lượng và
cường lực xúc tác, chúng sẽ phân cắt một lượng đáng kể ( khoảng 12% lượng
chất khô ) các chất cao phân tử thành các chất thấp phân tử, đồng thời chúng phá
vỡ thành tế bào làm cho hạt “mềm” ra, tạo nên nhiều sự biến đổi cơ lý và hóa học
trong thành phần của hạt đại mạch.
Quy trình sản xuất malt từ đại mạch: đại mạch sau khi được làm ướt (ngâm
với nước) được đem đi ươm mầm (tạo điều kiện thuận lợi để hệ enzym thủy phân
tăng trưởng về khối lượng và cường lực xúc tác), sau đó sấy (loại ẩm, giữ hoạt tính
của enzym, tạo melenoid nhân tố chính tạo hương vị màu sắc và bọt cho bia). Và
cuối cùng loại bỏ rễ và mầm ta thu được malt (trong rễ và mầm có nhiều hợp chất
thuộc nhóm acid alkaloid gây vị đắng khó chịu cho bia, tránh sự hút ẩm lại của malt
do rễ và mầm).
1.3. Malt đại mạch.
Malt cung cấp cho quá trình lên men đường, tinh bột, acid amin, chất béo,
khoáng, đạm và một hệ enzym phong phú chủ yếu là amylaza và proteaza. Các loại
enzym trong malt gồm có: α-amylase, β-amylase và amilophosphatase, phần lớn
chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc
trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ.
Thành phần hóa học của malt
STT Thành phần hoá học của malt % chất khô
1 Tinh bột 58 – 65

2 Đường khử 4
3 Saccaroza 5
4 Pentoza 1
5 Nitơ formol 0,7 – 1
6 Chất khoáng 2,5
7 Pentozan không hoà tan và Hexozan 9
8 Xelluloza 6
9 Các chất chứa nitơ 10
11
11
10 Các chất chứa nitơ không đông tụ 2,5
11 Chất béo 2,5
Tiêu chuẩn đại mạch dùng cho sản xuất của nhà máy bia:
+ Chỉ tiêu cơ học và lý học:
- Trạng thái: hạt mảy đồng đều, bóng mượt và xốp
- Màu hạt: hàng sáng đồng đều
- Mùi vị: thơm đặc trưng của malt, ngọt nhẹ, không có mùi lạ
- Tạp chất ( % khối lượng ) < 0,1
- Hạt gãy ( % khối lượng ) < 0,5
- Dung trọng ( g/l ) ≥ 560
- Trọng lượng 1000 hạt: 33-38 g
+ Chỉ tiêu hóa học:
- Hàm lượng chất hòa tan: 78 – 80% (so với chất khô)
- Độ ẩm: 4 – 5%
- Thời gian đường hóa: 15 phút
+ Bao bì:
- Lớp trong làm bằng PE
- Lớp ngoài làm bằng gai hoặc bằng PP (khâu kín bằng máy)
- Bao bì còn nguyên vẹn, khô ráo sạch sẽ
+ Điều kiện bảo quản và kiểm tra:

- Bảo quản kho sạch sẽ, thoáng mát, cao ráo, có lưới chống chuột
- Nhập hàng theo lô có mã hiệu, hàng nhập trước sử dụng trước, hàng nhập
sau sử dụng sau.
- Định kỳ kiểm tra 1 tháng / 1 lần
- Thời gian lưu kho không quá 180 ngày kể từ ngày nhập nguyên liệu vào kho.
2. Hoa houblon.
Hoa Houblon đóng vai trò quan trọng trong sản xuất bia. Trong hoa có nhiều cấu
tử có ý nghĩa đối với công nghệ làm bia như:
12
12
- Chất đắng, hương thơm tạo cảm vị đặc trưng cho bia. Mặc dù xấp xỉ 90% chất
thơm thoát ra trong quá trình nấu, 8 - 10% tổn thất rong quá trình lên men, chỉ còn lại 2
- 3% trong bia nhưng hương thơm có giá trị rất to lớn, nó là một chỉ tiêu đánh giá chất
lượng bia.
- Polyphenol của hoa kết hợp với protein trong dịch đường dưới tác dụng của nhiệt
độ cao tạo kết tủa kéo các phân tử cặn li ti trong dịch đường lắng theo, làm tăng độ bền
keo của dịch do đó thành phần sinh học của bia ổn định.
- Polyphenol, chất đắng, nitơ trong hoa tạo sức căng bề mặt, nhờ màng căng này
bọt CO
2
trong bia không dễ dàng thoát khỏi bề mặt nó, có nhiệm vụ giữ bọt bia.
Thành phần có trong hoa houblon: Nước (10 – 13%), tổng chất đắng (2%), tinh
dầu (0,5 – 1,5%), tanin (2,5 – 6%), đường khử (2%), pectin (2%), acid amin (0,1%),
chất béo (3%), tro (8%) và các chất khác như cellulose, lignin…40%. Trong các cấu
tử trên đây thì có giá trị nhất là chất đắng tiếp đến là tinh dầu.
2.1 Chất đắng
Vai trò của chất đắng trong công nghệ sản xuất bia là rất to lớn. Chúng làm cho
bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Thành phần
của chất đắng trong hoa bao gồm nhiều hợp chất
Hoa houblon chứa 15 – 21% nhựa đắng theo % chất khô. Nó sẽ tồn tại các

thành phần:
• α-Axit đắng (6 – 9%)
• β-Axit đắng (3 – 4%)
• Nhựa mềm (5 – 6%)
• Nhựa cứng (1 – 2%)
2.2 Tinh dầu
Hoa houblon chứa 0,4 – 2,5 ml/100g tinh dầu rất dễ bay hơi và đây chính là
thành phần tạo mùi đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu cho bia thành phẩm. Là
những chất lỏng màu vàng nhạt hoặc không màu, tinh dầu thơm có mùi thơm rất
mạnh. Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường.
Thành phần hóa học của tinh dầu thơm trong hoa houblon rất phức tạp, bao gồm
đến 103 hợp chất khác nhau. Trong hỗn hợp đa dạng đó thành phần lớn là những
terpen, rượu, xeton, aldehid… Nhóm các hợp chất chiếm nhiều nhất trong thành
phần của tinh dầu thơm là các hydrocacbon (75%) sau đó là các loại rượu, thành
phần còn lại là các hợp chất khác.
Thời gian đun sôi dịch đường cùng với hoa houblon có đến 98% lượng tinh dầu
thơm bay ra ngoài theo hơi nước, chỉ còn 2% tồn tại lại trong bia. Đối với bia vàng
thì lượng tinh dầu 2% này quyết định hương thơm của chúng.
13
13
2.3 Các dạng chế phẩm.
Hoa Houblon được sử dụng dưới các dạng chế phẩm:
*Hoa cánh
Hoa cánh ( hoa nguyên cánh ): sấy nhẹ ở 50
o
C (độ ẩm W ≤ 11%), sau đó ép
thành bánh. Hoa có nhược điểm là dễ bị oxy hóa, khó bảo quản, hiệu suất thấp ( do
có khối lượng lớn nhưng lượng lupulin lại nhỏ ). Tuy nhiên hoa cánh lại có ưu điểm
vượt trội về tạo mùi và vị cho bia.
*Hoa viên:

- Hoa viên loại 90: Từ 100kg hoa chế biến ra được 90 kg viên có chứa tất cả các
thành phần trong hoa gốc.
- Hoa viên 45: Là loại hoa viên giàu lupulin trong đó chứa toàn bộ tinh dầu có
trong hạt lupulin. Từ 100 kg hoa thu được 45kg sản phẩm chứa lượng α-axit lớn.
- Hoa viên được đồng phân hoá: Các α-axit được đồng phân thành iso α-axit trong
quá trình chế biến. . Ưu điểm của hoa viên là dễ bảo quản và vận chuyển cùng với
đó là khả năng giữ lại mùi hương (tinh dầu) để tạo mùi tốt cho bia tuy nhiên nhược
điểm của loại này là hàm lượng chất đắng thấp (khoảng 6%).
* Tiêu chuẩn hoa viên sử dụng trong sản xuất của nhà máy:
+ Chỉ tiêu cảm quan:
- Hoa viên có màu xanh lá mạ, hơi vàng.
- Mùi thơm đặc trưng, dễ nhận mùi, vị đắng dịu.
- Hình dạng: viên đùn, không vỡ vụn.
+ Chỉ tiêu hóa học:
- Hàm lượng α- axit đắng 8%.
Hoa viên được đóng bao bì bền chắc, dễ mở, bao bì không làm ảnh hưởng đến
chất lượng hoa.
* Cao hoa:
- Cao hoa chiết xuất bằng cồn: Hàm lượng α-axit đắng là 40%.
- Cao hoa trích ly bằng CO
2
: Hàm lượng α-axit đắng là 50%.
Nhược điểm của cao hoa là có hàm lượng tinh dầu tạo mùi cho bia thấp do bay
hơi trong quá trình chế biến.
* Tiêu chuẩn đối với cao hoa sử dụng trong sản xuất bia:
+ Chỉ tiêu cảm quan:
- Cao hoa có dạng keo, màu vàng hổ phách
14
14
- Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi

- Vị đắng rõ rệt.
+ Chỉ tiêu hóa học:
- Hàm lượng α- axit đắng: 50%
- 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 không làm ảnh hưởng đến
chất lượng sản phẩm. Bảo quản hoa cao trong kho lạnh ở nhiệt độ 5-10
o
C.
Lựa chọn hoa houblon trong sản xuất: để được sản phẩm bia với chất lượng tốt
nhất nên sử dụng chế phẩm hoa cánh từ hoa là tốt nhất để có được hương vị tốt nhất
cho bia. Tuy nhiên chế phẩm này lại có các nhược điểm: khối lượng lớn khó vận
chuyển, thời gian bảo quản hoa không lâu.
Tại các nhà máy sản xuất bia đã sử dụng hoa viên và hoa cao để sản xuất bia vì
nó dễ bảo quản, chất lượng tốt. Không nên sử dụng 100% cao hoa để nấu bia vì nó
sẽ làm cho mùi, vị của bia giảm sút. Vậy nên thường sử dụng cả hai loại chế phẩm
từ hoa này. Trong quá trình nấu sẽ được chia thành nhiều giai đoạn và mỗi giai đoạn
sẽ có những yêu cầu khác nhau và sẽ bổ sung các loại vào những giai đoạn khác
nhau.
3. Nước.
3.1. Vai trò và ảnh hưởng của nước
Nước là nguyên liệu chính dùng trong quá trình sản xuất bia. Thành phần và
tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ như nấu,
lên men, thành phẩm… Có thể coi nước là nguyên liệu chính để sản xuất bia, có tới
77 – 85 % khối lượng nước trong bia thành phẩm.
Nước, chất lượng nguồn nước sử dụng trong sản xuất ảnh hưởng trực tiếp tới
các tính chất của bia như: trong nước sản xuất tồn tại các ion kim loại sẽ gây mùi,
màu và ảnh hưởng tới hoạt độ của các enzym thủy phân trong quá trình sản xuất.
Như trong nước có chứa nhiều Mg
2+

sẽ gây cho bia vị đắng khó chịu, Fe
2+
và Mn
2+
gây cho bia mùi và vị lạ, làm giảm độ bền keo dễ gây đục cho sản phẩm. Tuy nhiên
trong nước cũng chứa một lượng ion Ca
2+
giúp tăng độ bền hoạt lực của enzym
trong quá trình nấu.
3.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước.
Ở nhà máy bia nước sử dụng để nấu bia phải đạt tiêu chuẩn sau:
+ Không màu, không mùi, không vị
+ Độ cứng: từ mềm đến trung bình ( 4 – 12
o
H )
15
15
+ pH : 6,5 - 7
+ Hàm lượng Ca
2+
(mg/l): ≤ 50
+ Hàm lượng Mg
2+
(mg/l) < 100
+ Hàm lượng Cl
-
(mg/l): 75 - 150
+ Hàm lượng Fe
2+
(mg/l) ≤ 0,3

+ NH
3
và muối NO
2
không có
+ Hàm lượng kim loại nặng: Không có
+ Vi sinh vật: Không quá 100 tế bào/ml
4. Nguyên liệu thay thế.
Nguyên liệu thay thế là các loại cây lương thực như gạo, ngô, cao lương,…
được đưa vào sản xuất nhằm thay thế lượng malt sử dụng giúp giảm chi phí sản xuất
cũng như giá thành sản phẩm. Ở nước ta nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo,
gạo được sử dụng dưới dạng đã tách trấu, cám và mầm. Gạo được sử dụng nhiều
hơn cả bởi chúng có hàm lượng tinh bột cao khoảng 75%, lượng protein khoảng
8%. Mặt khác gạo lại là loại lương thực rất phổ biến, giá thành thấp. Để thay thế
malt đại mạch ta nên chọn loại gạo có độ trắng đục cao. Không sử dụng gạo mới thu
hoạch trước 1 tháng để sản xuất. Với malt nguyên liệu chất lượng tốt gạo được sử
dụng có thể thay thế malt lên tới tỷ lệ 30 % so với malt. Nếu thực hiện thay thế malt
trong sản xuất lớn hơn 30% thì cần bổ sung thêm các chế phẩm enzym để thực hiện
quá trình tạo dịch đường. Chất lượng của bia sản xuất từ gạo có thể cần phải cải
thiện một số yếu tố như: độ trong, nhiệt độ hồ hóa, độ nhớt của dịch cháo, hương
của cháo, hàm lượng chất béo, protein….
Tiêu chuẩn đối với gạo sử dụng trong sản xuất của nhà máy bia.
+ Chỉ tiêu cảm quan
- Mùi vị: không có mùi lạ, không có vị đắng
- Hình thái: trắng đục, nhẵn bóng, hạt đều, không mối mọt, không vón
cục, không mốc
- Thóc lẫn ( % khối lượng ) ≤ 4
- Tỉ lệ gạo, cám lật (% khối lượng ) ≤ 6,5
+ Chỉ tiêu hóa học: Độ ẩm ( % khối lượng ) ≤ 14
Gạo đóng vào bao tải hoặc bao PP khô, sạch, khâu kín. Không vận chuyển gạo

cùng các loại hóa chất khác. Kho chứa gạo đảm bảo khô ráo thoáng mát, không bị
16
16
chuột phá, bị mối mọt xâm nhập. Thời gian lưu kho không quá 90 ngày từ ngày nhập
nguyên liệu vào kho.
Thành phần của gạo
STT Thành phần % chất khô
1 Tinh bột 75
2 Protein 6 – 8
3 Chất béo 1 – 1,5
4 Xelluloza 0,5 – 0,8
5 Chất khoáng 1 – 1,2
5. Nấm men.
Nấm men là vi sinh vật đơn bào có khả năng lên men ỏ nhiệt độ thấp, là tác nhân
trong quá trình sản xuất bia. Trong quá trình lên men nấm men chuyển hóa các
đường đơn thành rượu và tạo mùi đặc trưng cho sản phẩm, tùy thuộc vào loại nấm
men mà tạo ra các mùi vị khác nhau. Nấm men trong công nghệ sản xuất bia gồm
có 2 loại: nấm men chìm và nấm men nổi.
• Nấm men chìm: thường dùng là Saccharomyces carlsbergensis, lên men ở nhiệt
độ 4 – 12
0
C. Hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp
đôi, hình dạng chủ yếu là hình cầu. Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp,
phân bố ở tầng sâu thiết bị.
Ưu điểm của loại nấm men chìm là do phân bố ở tầng sâu thiết bị nên dễ kết lắng
và tách lớp tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thu sinh khối nấm men (sữa men),
phổ sản phẩm phụ khá tốt.
Nhược điểm của loại nấm men này là thời gian lên men dài hơn và tốc độ lên
men rượu (thoát CO
2

) từ từ chậm hơn so với nấm men nổi.
• Nấm men nổi: thường sử dụng là saccharomyces cerevisiae, lên men ở nhiệt
độ 14 – 25
0
C. Tế bào nấm men mẹ nảy chồi thường dính lại với nhau, tạo
thành những chuỗi các tế bào nấm men. Trong quá trình lên men, các tế bào
nấm men này có thành xốp sẽ được CO
2
bao quanh và làm chúng nổi lên, lơ
lửng trong môi trường lên men.
Ưu điểm: nấm men nổi có thời gian lên men ngắn, tốc độ lên men (thoát CO
2
)
nhanh và phổ sản phẩm phụ tốt.
Nhược điểm: do tế bào nấm men lơ lửng trong dịch lên men nên khó thu sinh
khối nấm men.
17
17
Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì nó là nhân tố để thực
hiện quá trình chuyển hoá đường thành cồn và tạo ra hương vị đặc trưng cho từng
loại bia.
Nấm men sử dụng trong nhà máy thuộc chủng Saccharomyces carlsbergensis.
Sử dụng chủng nấm men này có ưu điểm: dễ kết lắng để thu men sữa, có khả năng
lên men ở nhiệt độ thấp, lên men triệt để dịch đường.
Trong quá trình thực sản xuất, nấm men được cấy vào trong thùng lên men
chính với một lượng nấm men thuần chủng nhất định. Đồng thời với việc bổ sung
nấm men thuần chủng sau quá trình lên men sẽ thu hồi được một lượng nấm men
dưới dạng sữa men để tiết kiệm chi phí.
Nấm men khi đưa vào lên men cần đạt được các tiêu chí:
• Khi đưa vào sản xuất tỉ lệ nấm men chết dưới 2 %, tỷ lệ nấm men nảy chồi lớn

hơn 10%.
• Nấm men đưa vào dịch đường để lên men phải được từ 10 – 20 triệu tế bào/ml
giống.
• Nấm men có khả năng chuyển hóa các đường đôi, đường đơn giản, các peptid,
acid amin, giải phóng ra CO
2
, rượu etylic và nhiệt.
6. Chế phẩm enzym.
* Termamyl 120L
Sử dụng chế phẩm Enzym Termamyl 120L để thuỷ phân tinh bột với hàm
lượng 0,1% so với khối lượng gạo. Đây là chế phẩm dạng lỏng có chứa α – amylaza
được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus licheniformis của công ty Novo Đan Mạch, là
loại endo amylaza có khả năng chịu được nhiệt độ cao. Enzym này xúc tác thuỷ
phân liên kết α–1,4 glucozit một cách ngẫu nhiên. Vì vậy tinh bột nhanh chóng bị
thuỷ phân thành các dextrin phân tử lượng thấp, hoà tan trong nước, làm giảm độ
nhớt của tinh bột đã được hồ hoá.
Ưu điểm của phương pháp dùng Termamyl 120L so với phương pháp không sử
dụng Termamyl 120L là:
- Tăng hiệu suất thu hồi chất hoà tan.
- Tăng được tỷ lệ thay thế.
- Có thể tăng nhiệt độ nồi hồ hoá lên đến nhiệt độ sôi mà vẫn đảm bảo cho
quá trình dịch hoá tốt.
- Thuỷ phân triệt để hơn.
* Maturex
18
18
Maturex được sử dụng trong thời kỳ lên men của bia. Maturex ngăn ngừa sự tạo
thành diaxetyl bằng cách xúc tác phản ứng decacboxyl hóa của acetolactate thành
acetoin. Vì thế, thời kỳ lên men phụ có thể được rút ngắn.
Maturex được sử dụng ở dạng dịch có tỷ trọng 1,2g/ml, với lượng dùng 0,02 g/l.

Maturex được bổ sung ngay trong quá trình lên men chính.
7. Nhóm các chất phụ gia.
Nhóm các chất phụ gia được sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm đạt
được những yêu cầu kỹ thuật cần thiết trong quá trình sản xuất:
- Nhóm chất phụ gia dùng để xử lý nước: than hoạt tính, các muối sunfat
natri.
- Nhóm sát trùng nước và điều chỉnh pH: acid lactic, axit sunfuric, clo.
- Nhóm sát trùng tẩy rửa, vệ sinh đường ống, thiết bị: dung dịch acid
HNO
3
,NaOH 2, P3- Polix , P3- stabilon (ACP) , Foam- Nox.
- Nhóm chất dùng trong quá trình thu hồi khí cacbonic: Than hoạt tính,
acid sunfuric, pemanganat kali.
- Nhóm các chất trợ lọc: Bột trợ lọc Diatomite.
19
19
Đường hóa
Rửa chai
Bia chai
Thanh trùng
Dán nhãn
Chiết chai
Bock
Bia hơi
Chiết bock
Rửa bock
Xử lý
CO2
Lọc trong bia
Bão hòa CO2

Đóng chai
CO2
Chai
Maturex
Lên men chính
Sữa men
Lên men phụ
Lắng xoáy
Làm lạnh nhanh
Nhân giống
Cặn
Oxy
Xử lý
Men giống
Malt
Nghiền
Nước
Hoa
houblon
Lọc dịch đường và rửa bã
Nấu hoa
Bã
Bã
Gạo
Nghiền
Hồ hóa
Nước
Enzym
Malt lót
PHẦN 3: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ.

1. Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia
20
20
2. Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ.
2.1. Phân xưởng nấu:
2.1.1 Nghiền Malt:
Mục đích của quá trình là nghiền nhỏ hạt thành nhiều mảnh để làm tăng bề
mặt tiếp xúc của hạt với nước, làm cho nước xâm nhập vào các thành phần nội nhủ
nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân bởi enzym diễn
ra nhanh và triệt để.
Ta có chỉ tiêu về bột nghiền như sau:
Thành phần Tỷ lệ %
Vỏ và tấm lớn 30-40
Tấm bé và bột 60-70
Để đảm bảo những yêu cầu này tốt nhất chúng ta nên chọn phương pháp
nghiền có phun ẩm, bổ xung thêm 2% nước nóng (sôi) hoặc bằng hơi. Nếu phun ẩm
bằng hơi thì nhiệt độ không vượt quá 105
0
C làm vậy vỏ malt sẽ dai hơn, đỡ bị nát
trong khi nghiền, đây là phương pháp nghiền phù hợp với điều kiện thiết bị trong
nhà máy, vừa phù hợp với quá trình đường hoá và lọc bã sau này.
2.1.2 Nghiền gạo.
Trong sản xuất bia lượng gạo dùng để thay thế malt từ 15% đến 30%. Gạo thay
thế có đặc điểm là tinh bột chưa được hồ hoá, chưa được tác động bởi các quá trình
enzym, cấu trúc tinh bột của chúng rất cứng, điều này làm khó khăn cho quá trình
thuỷ phân.Vì vậy để đảm bảo yêu cầu chiết được nhiều chất chiết (thuỷ phân triệt để
nhất) thì phải nghiền gạo với mức độ càng mịn càng tốt nhằm tăng bề mặt tiếp xúc
của gạo với nước.
Thiết bị thông dụng dùng để nghiền gạo là máy nghiền búa, vì loại máy này cho
ta bột nghiền nhỏ nhất, mịn nhất.

Yêu cầu của bột nghiền:
Thành phần Tỷ lệ %
Tấm lớn 15
Tấm bé 40
21
21
Bột 15
2.1.3 Hồ hoá
Mục đích: mục đích của quá trình hồ hoá là làm trương nở và phá vỡ mạng liên
kết của tinh bột, chuyển tinh bột thành dạng đồng nhất trong dung dịch. Làm tăng
hiệu suất chiết dịch đường, tăng chất lượng của bia.
Yêu cầu của dịch hồ hoá: không bị vón cục, không cháy khét, tinh bột phải
được chín kỹ.
2.1.4 Đường hoá
Đường hoá là một công đoạn có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và sản
lượng bia thành phẩm, mục đích của quá trình đường hoá là:
Thuỷ phân tinh bột và các dextrin có phân tử lớn thành Glucoza, fructoza,
maltoza, các dextrin có phân tử lượng nhỏ … dễ hoà tan trong nước, tạo thành các
chất chiết dịch đường.
Thuỷ phân các phân tử protein thành các chất có khối lượng phân tử thấp và
các axit amin (các aixit amin làm thức ăn cho nấm men), góp phần tạo vị đậm đà,
làm trong và tạo bọt cho bia.
(C
6
H
10
O
5
)
n

+ H
2
O amylase
n
C
6
H
12
O
6
Protein + H
2
O Protease Acid amin
2.1.5 Lọc trong dịch đường:
Mục đích: Tách dịch đường ra khỏi hỗn hợp dịch đường và bã malt để tiến
hành các quá trình tiếp theo, còn bã malt đựơc loại ra để làm thức ăn chăn nuôi.
Quá trình lọc gồm 2 giai đoạn: + Tách dịch đường
+ Rữa bã để tận thu chất chiết
2.1.6 Đun sôi dịch đường với hoa houblon:
Mục đích: Để trích ly chất đắng, chất chát, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp
chất chứa nitơ và các cấu tử khác của hoa houblon để tạo ra hương vị đặc trưng của
bia thành phẩm. Ngoài ra đun sôi dịch đường với hoa houblon cũng làm tăng nồng
độ dịch đường, độ axit, cường độ màu, diệt các vi sinh vật xâm nhập vào dịch
đường trong thời gian rửa bã.
22
22
2.1.7 Lắng xoáy
Mục đích: Mục đích của quá trình là loại đi những cặn nhỏ còn lại sau khi lọc
hoa và làm nguội dịch đường.
23

23
2.2.Phân xưởng lên men:
24
Xử lý
Nấm men
Hoàn thiện sản
phẩm
Bão hòa CO
2
Lọc
Lên men phụ
Xử lý
Không khí
Thu hồi CO
2
Rút men
Men tái sử
dụng
Nhân giống
Lên men chính
Làm lạnh nhanh
Dịch đường
24
2.2.1 Quá trình làm lạnh nhanh
Sau khi nấu và làm trong, dịch đường có nhiệt độ cao 85 – 95
0
C và cần được
làm lạnh xuống nhiệt độ lên men, phù hợp với chủng nấm men sử dụng, như ở đây
thực hiện với chủng nấm men chìm có điều kiện lên men ở 10 – 12
0

C. Việc làm
lạnh phải tiến hành nhanh và vô trùng để ngưng các phản ứng hóa học và giảm tối
đa các cơ hội phát triển của vi sinh vật nhiễm tạp.
Nguyên tắc làm lạnh: trong thiết bị làm lạnh nhanh diễn ra quá trình trao đổi
nhiệt giữa dòng dịch nóng và chất tải nhiệt ở đây sử dụng chất tải nhiệt là nước lạnh
hoặc dung dịch lạnh glycol – nước. Dòng chất tải lạnh chảy ngược chiều với dòng
dịch nóng chảy trong thiết bị, nhiệt độ của dịch ra làm lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ
chất tải lạnh và vận tốc của các dòng chất lỏng chảy trong thiết bị.
2.2.2 Quá trình bổ sung oxy
Do lượng nấm men được cấp vào trong quá trình cấy giống là nhỏ hơn nhiều so
với lượng cần để lên men nên nấm men cần phải được tăng sinh khối vì thế dịch
đường cần được sục không khí (cấp oxi để tăng sinh khối nấm men) trước khi vào
thiết bị lên men. Nếu khí được đưa vào phía dịch nóng sẽ thuận lợi để thanh trùng.
Tuy nhiên, chúng sẽ tham gia phản ứng oxy hóa polyphenol làm sẫm màu dịch
đường. Vì thế, người sản xuất nạp oxy vào dịch lên men lạnh (sau quá trình làm
lạnh nhanh).
Ở nhiệt độ lên men từ 10 – 12
0
C lượng oxy bão hòa cung cấp vào dịch lên men
khoảng 8 mg/l.
2.2.3 Quá trình chuẩn bị giống và cấy giống nấm men
2.2.3.1 Yêu cầu chất lượng của nấm men sử dụng trong lên men bia
• Độ thuần khiết, không có vi sinh vật lạ.
• Số lượng tế bào từ 10000 đến 20000 tế bào/ml dịch lên men.
• Tỷ lệ tế bào chết < 2%.
• Tỷ lệ tế bào nảy chồi 15 – 20%.
• Nấm men có khả năng chuyển hóa các đường đơn, đường đôi, các peptid, các
axit amin giải phóng CO
2
, rượu etylic vá các sản phẩm khác kèm theo sự tỏa

nhiệt.
• Đặc tính di truyền ổn định.
2.2.3.2 Nhân giống nấm men giống thuần khiết
Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua 2 giai đoạn : giai đoạn nuôi cấy
trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất:
25
25