Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/ năm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Mục lục
Trang
Mục lục ........................................................................................................................... 1
Lời nói đầu ............................................................................................................................. 6
Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật ........................................................................................... 8
I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam ................................... 8
II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường .................... 9
1. Lựa chọn loại bia sản xuất .......................................................................................... 9
2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy ....................................................................... 9
3. Vùng nguyên liệu ..................................................................................................... 10
4. Vùng tiêu thụ sản phẩm ............................................................................................ 10
5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh ............................................................................. 10
6. Nguồn cung cấp nhiên liệu ....................................................................................... 11
7. Nguồn nhân lực ........................................................................................................ 11
8. Giao thông vận tải .................................................................................................... 11
Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ ..................... 12
I. Chọn nguyên liệu .......................................................................................................... 12
1. Malt đại mạch ........................................................................................................... 12
2. Gạo ........................................................................................................................... 13
3. Hoa houblon ............................................................................................................. 14
4. Nước ......................................................................................................................... 15
5. Nguyên liệu phụ trợ khác ......................................................................................... 15
II. Chọn phương pháp nấu ................................................................................................ 16
1. Nghiền nguyên liệu .................................................................................................. 16
2. Hồ hoá và đường hoá ............................................................................................... 17
3. Lọc dịch đường ......................................................................................................... 17
4. Nấu hoa ..................................................................................................................... 18
5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá ..................................................... 19
III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men ........................................................ 20
1. Chọn chủng nấm men ............................................................................................... 20

2. Lên men sản phẩm bia chai ...................................................................................... 21
3. Lên men sản phẩm bia hơi ........................................................................................ 22
1. Nghiền nguyên liệu .................................................................................................. 24
a. Nghiền malt .............................................................................................................. 24
b. Nghiền gạo ............................................................................................................... 24
2. Quá trình hồ hoá và đường hoá ................................................................................ 25
a. Hồ hoá ....................................................................................................................... 25
b. Đường hoá ................................................................................................................ 25
3. Lọc dịch đường ......................................................................................................... 26
4. Nấu hoa ..................................................................................................................... 27
5. Lắng xoáy ................................................................................................................. 28
6. Lạnh nhanh ............................................................................................................... 28
7. Bão hoà O2 vào dịch lên men .................................................................................. 29
8. Cấp nấm men và tiến hành lên men ......................................................................... 29
9. Lọc bia ...................................................................................................................... 30
10. Tàng trữ và ổn định tính chất của bia thành phẩm ................................................. 31
11. Hoàn thiện sản phẩm .............................................................................................. 31
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
V. Quy trình công nghệ xử lý nước cấp, nước thải ........................................................... 33
1. Xử lý nước cấp ......................................................................................................... 33
2. Xử lý nước thải ......................................................................................................... 33
Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm ................................................ 35
A. Lập kế hoạch sản xuất ................................................................................................. 35
B. Tính cân bằng sản phẩm .............................................................................................. 36
I. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai ................................................................. 36
1. Tính lượng gạo và lượng malt .................................................................................. 36
2. Lượng bã gạo và bã malt .......................................................................................... 37
3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã ..................................................................... 38

4. Lượng hoa houblon sử dụng ..................................................................................... 39
5. Các nguyên liệu khác ............................................................................................... 40
II. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi ................................................................. 45
1. Tính lượng gạo và lượng malt .................................................................................. 45
2. Lượng bã gạo và bã malt .......................................................................................... 46
3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã ..................................................................... 46
4. Lượng hoa houblon sử dụng ..................................................................................... 47
5. Các nguyên liệu khác ............................................................................................... 48
III. Hoá chất vệ sinh: ........................................................................................................ 53
1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu: ................................................................................... 53
2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia: ................................................. 53
Phần IV: Tính và chọn thiết bị .............................................................................................. 55
I. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu .................................................................... 55
1. Cân, gầu tải ............................................................................................................... 55
2. Máy nghiền ............................................................................................................... 55
3. Nồi hồ hoá ................................................................................................................ 56
4. Nồi đường hoá .......................................................................................................... 57
5. Thùng lọc đáy bằng .................................................................................................. 58
6. Nồi nấu hoa .............................................................................................................. 59
7. Thùng chứa trung gian .............................................................................................. 60
8. Thùng lắng xoáy ....................................................................................................... 61
9. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí .................................................................................. 62
10. Thùng nước nấu ...................................................................................................... 62
11. Hệ thống cip nấu ..................................................................................................... 63
II. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men ........................................................... 64
1. Tank lên men ............................................................................................................ 64
2. Thiết bị nhân giống cấp II ........................................................................................ 65
3. Thiết bị nhân giống cấp I .......................................................................................... 65
4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng ................................................................................... 66
5. Thiết bị hoạt hoá men ............................................................................................... 67

6. Hệ thống cip lạnh: .................................................................................................... 67
III. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện ...................................................... 69
1. Thiết bị lọc trong bia ................................................................................................ 69
2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2 ............................................................................... 69
3. Hệ thống chiết bock .................................................................................................. 70
4. Hệ thống chiết chai ................................................................................................... 70
Phần V: Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy ................................... 74
I. Tính nhiệt lạnh .............................................................................................................. 74
1. Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh .................................................... 74
2. Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men ............................................................ 74
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
a. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men chính ................................ 74
b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để hạ nhiệt độ dịch .......................................................... 76
c. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men phụ: .................................. 76
3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống .................................................. 77
a. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để tái sử dụng men kết lắng ............................................ 77
b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men .................................................................... 78
4. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện ................................................... 80
5. Hệ thống lạnh ........................................................................................................... 81
II. Tính hơi ........................................................................................................................ 83
1. Lượng hơi cấp cho nồi hồ hoá .................................................................................. 83
2. Lượng hơi cấp cho nồi đường hoá ........................................................................... 84
3. Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa ................................................................................ 85
4. Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng nước .............................................................. 86
5. Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện .............................................................. 86
6. Lượng nhiên liệu cho nồi hơi ................................................................................... 87
III. Tính nước ................................................................................................................... 88
1. Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu .................................................................... 88

2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men ............................................................. 88
3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện ......................................................... 88
4. Lượng nước dùng cho các hoạt động khác của nhà máy ......................................... 89
IV. Tính điện ..................................................................................................................... 90
1. Phụ tải chiếu sáng ..................................................................................................... 90
2. Phụ tải sản xuất ......................................................................................................... 92
3. Xác định các thông số của hệ thống điện ................................................................. 93
4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm ............................................................................ 93
a. Điện năng thắp sáng hàng năm ................................................................................. 93
b. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm ............................................................... 94
c. Điện năng tiêu thụ cả năm ........................................................................................ 94
Phần VI: Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy .................................................... 95
A. Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng .................................................................... 95
B. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy .................................................................................. 97
I. Tính toán các hạng mục công trình ............................................................................... 98
1. Khu vực sản xuất ...................................................................................................... 98
a. Nhà sản xuất chính ................................................................................................... 98
b. Khu tank lên men ..................................................................................................... 98
c. Nhà hoàn thiện sản phẩm .......................................................................................... 99
2. Kho tàng ................................................................................................................... 99
a. Kho chứa nguyên liệu ............................................................................................... 99
b. Kho chứa thành phẩm ............................................................................................. 100
3. Các phân xưởng phụ trợ sản xuất ........................................................................... 101
a. Trạm biến áp ........................................................................................................... 101
b. Xưởng cơ điện ........................................................................................................ 101
c. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén ................................ 101
d. Phân xưởng hơi ...................................................................................................... 101
e. Khu xử lý nước cấp ................................................................................................ 101
g. Khu xử lý nước thải ................................................................................................ 102
h. Bãi vỏ chai .............................................................................................................. 102

4. Các công trình khác ................................................................................................ 102
a. Nhà hành chính ....................................................................................................... 102
b. Nhà giới thiệu sản phẩm ......................................................................................... 102
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
c. Hội trường .............................................................................................................. 103
d. Nhà ăn, căng tin ...................................................................................................... 103
e. Gara ô tô ................................................................................................................. 103
g. Nhà để xe của nhân viên ......................................................................................... 103
h. Phòng bảo vệ .......................................................................................................... 103
i. Nhà vệ sinh .............................................................................................................. 103
II. Bố trí các hạng mục công trình .................................................................................. 105
III. Tính toán và đánh giá các thông số xây dựng .......................................................... 106
IV. Thiết kế phân xưởng sản xuất chính ......................................................................... 107
1. Đặc điểm và cách bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính .................. 107
2. Thiết kế xây dựng phân xưởng sản xuất chính ....................................................... 107
Phần VII: Tính toán kinh tế ................................................................................................ 109
A. Phân tích thị trường ................................................................................................... 109
B. Tính các chỉ tiêu dự án đầu tư .................................................................................... 110
I. Nhu cầu vốn đầu tư ..................................................................................................... 110
1. Vốn lưu động .......................................................................................................... 110
a. Tiền lương ............................................................................................................... 110
b. Chi phí nhiên liệu, năng lượng ............................................................................... 111
2. Vốn cố định ............................................................................................................ 112
a. Vốn đầu tư cho xây dựng ........................................................................................ 112
b. Vốn đầu tư mua dây chuyền thiết bị ....................................................................... 114
c. Tiền đầu tư mua phương tiện vận tải ...................................................................... 114
d. Tiền đầu tư ban đầu để mua chai, két, bock ........................................................... 115
e. Khấu hao tài sản cố định ......................................................................................... 115

3. Nguồn vốn .............................................................................................................. 116
II. Tính giá thành sản phẩm ............................................................................................ 117
1. Chi phí vận hành ..................................................................................................... 117
a. Chi phí nguyên vật liệu ........................................................................................... 117
b. Chi phí nhân công trực tiếp .................................................................................... 118
c. Chi phí sản xuất chung ........................................................................................... 118
d. Chi phí tiêu thụ sản phẩm ....................................................................................... 119
e. Chi phí quản lý doanh nghiệp ................................................................................. 119
2. Các khoản thu, chi khác .......................................................................................... 119
a. Thu nhập từ việc bán các sản phẩm phụ của nhà máy ............................................ 119
b. Chi phí tiền vốn ...................................................................................................... 120
3. Giá thành sản phẩm ................................................................................................ 120
4. Giá bán ................................................................................................................... 120
5. Thu nhập trước thuế của dự án ............................................................................... 121
III. Tính dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của dự án .............................................. 122
Phần VIII: Vệ sinh an toàn lao động .................................................................................. 129
I. Vệ sinh ........................................................................................................................ 129
1. Vệ sinh cá nhân ...................................................................................................... 129
2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng ..................................................................................... 129
II. An toàn lao động ........................................................................................................ 131
1. Chống khí độc trong nhà máy ................................................................................ 131
2. Chống ồn và rung động .......................................................................................... 131
3. An toàn khi vận hành thiết bị .................................................................................. 131
4. An toàn về điện ....................................................................................................... 131
5. Phòng cháy chữa cháy ............................................................................................ 132
Kết luận .............................................................................................................................. 133
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Tài liệu tham khảo chính ............................................................................................ 135

Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Lời nói đầu
Bia là một loại đồ uống giải khát hiện rất được ưa chuộng ở nước ta
cũng như trên thế giới. Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng, dễ dàng phân biệt
với các loại đồ uống khác. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại
mạch, hoa hublon... bia đem lại giá trị dinh dưỡng, một lít bia cung cấp 400 –
450kcal, bia có khả năng kích thích tiêu hoá, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng
với liều lượng thích hợp và đặc biệt còn có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát
của người uống nhờ đặc tính bão hoà CO
2
.
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm
trước Công nguyên, bắt nguồn từ các bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà,
sau đó được truyền sang các châu lục khác thông qua quá trình trao đổi, buôn
bán giữa các bộ lạc. Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất
lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị rất
đặc biệt và nhiều đặc tính quý giá. Hiện nay, hoa hublon vẫn là nguyên liệu
không thể thay thế trong sản xuất bia. Đến thế kỷ XIX Louis Pasteur xuất bản
cuốn sách về bia đã tạo ra ngành công nghiệp sản xuất bia dưới ánh sáng khoa
học, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác quy trình công nghệ
sản xuất bia đang ngày càng trở nên hoàn thiện. Chính vì vậy, bia đã trở thành
loại đồ uống được ưa chuộng nhất hiện nay, được sản xuất và tiêu thụ ngày
nhiều trên phạm vi toàn thế giới.
Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm (chỉ khoảng 100 năm), ngành
công nghiệp sản xuất bia vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển. Trong những
năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng. Rất nhiều nhà
máy cũng như cơ sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn
chưa đáp ứng hết được nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số

lượng. Hơn nữa bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho
ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả
năng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát
triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ
cấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng
cần thiết.
Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 25
triệu lít/năm. Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị
và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất
trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật
I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam
Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được
phổ biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng. Ở
các nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ... ngành công nghiệp
sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 tỷ lít/năm.
Công nghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm
nhập vào thâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên thế giới trong đó
có cả Việt Nam. Mức tiêu thụ bia bình quân ở các nước này khá cao khoảng
100 lít/người/năm.
Các nước Á Đông tuy hiện tại có mức tiêu thụ bia chưa cao bình quân
khoảng 20 lít/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50

lít/người/năm. Nhưng đây là một thị trường đông dân cư, sản lượng bia ở
Trung Quốc và Nhật Bản cũng gần bằng sản lượng bia của Đức, Mỹ.
Ở Việt Nam bia mới chỉ xuất hiện từ đầu thế kỉ 20, nhưng là một nước
nằm trong vùng nhiệt đới cận xích đạo đã tạo điều kiện thuận lợi để ngành
công nghiệp bia tồn tại và ngày càng phát triển. Từ ban đầu chỉ có các nhà
máy bia nhỏ là nhà máy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay các nhà
máy bia đã xuất hiện ở hầu khắp các tỉnh trong cả nước, sản lượng của các
nhà máy cũng ngày càng tăng. Hiện nay năng suất của nhà máy bia Hà Nội đã
đạt trên 100 triệu lít/năm và đang tiếp tục tăng năng suất tới 200 triệu lít/năm
vào năm 2010, năng suất của nhà máy bia Sài Gòn đã đạt trên 350 triệu
lít/năm và dự kiến sẽ là 780 triệu lít/năm vào năm 2010. Bên cạnh đó rất
nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken...
Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam hiện còn thấp khoảng 15
lít/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị
trường
1. Lựa chọn loại bia sản xuất
Để sản phẩm sản xuất ra có thể tiêu thụ được đặc biệt là sản phẩm bia
chai có thể chiếm lĩnh được thị trường rộng thì sản phẩm bia phải có chất
lượng cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Do đó
em lựa chọn sản xuất loại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng là loại
bia đang rất được ưa chuộng hiện nay.
Sản phẩm bia sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau:
* Các chỉ tiêu cảm quan:
- Độ bọt: Khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn có các
bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt. Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 5 –
15 phút.

- Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa
houblon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ.
- Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt,
không được có cặn hay vẩn đục.
* Các chỉ tiêu hoá học:
- Độ cồn: 4,6 ± 0,2
- Hàm lượng đường sót: 1 – 2%
- Hàm lượng CO
2
: 4,5 – 5 g/l
- Hàm lượng diacetyl: ≤ 0,2 mg/l
- Chất khoáng: 0,14 – 0,38%
- Đạm tổng: 3,5 – 5 g/l
- Este: 15 – 50 mg/l
- Aldehyt: 10 – 15 mg/l
2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được yêu cầu sau:
- Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố.
- Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm.
- Thuận tiện về mặt giao thông.
- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm.
Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm
trong khu công nghiệp Quang Minh, thuộc huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc.
Đây là một khu công nghiệp mới có diện tích rộng và đang tiếp tục được phát
triển, có nhiều tiềm năng để phát triển kinh tế xã hội. Các khu dân cư và đô
thị xung quanh đang được xây dựng và mở rộng. Bên cạnh đó hệ thống giao

thông gần khu công nghiệp đã và đang được xây dựng, cải tạo và hoàn thiện
như đường cao tốc Bắc Thăng Long - Nội Bài, đường quốc lộ 2, quốc lộ 3,
quốc lộ 18, tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai là những tuyến giao thông
quan trọng nhờ thuận lợi trong vận chuyển nguyên liệu và phân phối sản
phẩm. Mạng lưới điện quốc gia ở đây cung cấp cho cả khu công nghiệp rất ổn
định và thuận lợi.
3. Vùng nguyên liệu
Nguyên liệu chính đầu tiên để sản xuất bia là malt đại có thể nhập
ngoại từ Đức, Úc... Hoa houblon nhập từ Tiệp Khắc dưới dạng cao hoa và hoa
viên. Nguyên liệu thay thế là gạo có thể mua ngay trong tỉnh hay mua từ các
tỉnh lân cận Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương, Nam Định, Thái Bình với giá
thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ô tô.
Trong nhà máy còn thiết kế một hệ thống lấy nước từ giếng khoan xử
lý lọc và làm mềm nước dùng cho nấu bia và các hoạt động khác của nhà
máy.
4. Vùng tiêu thụ sản phẩm
Bia nhà máy sản xuất ra cung cấp cho các cửa hàng trong tỉnh và các
tỉnh lân cận như Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Tây, Nam Định, Phú Thọ,
Thái Nguyên... Sản phẩm sau chiết chai, chiết bock được chuyên chở bằng ô
tô, nếu số lượng ít có thể sử dụng các phương tiện khác.
5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh
Nguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua
khu vực. Mạng lưới điện này cung cấp 24/24 giờ trong ngày, nhưng để đề
phòng sự cố mạng lưới, nhà máy bố trí một trạm biến thế và sử dụng thêm
máy phát điện dự phòng.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Nguồn nước: nước được lấy từ hệ thống giếng khoan. Trong nhà máy
nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu

nguyên liệu, nước rửa chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy... Nước nấu
bia cần đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu cho công nghệ sản xuất bia. Do đó nước
phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất.
Bên cạnh đó cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải
của nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh.
Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO
2
và cấp khí
nén phù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản
xuất của nhà máy. Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH
3
hay
Freon, chất tải lạnh sử dụng nước glycol hay nước muối.
6. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là cho nồi hơi phục vụ cho các mục
đích khác nhau như nấu nguyên liệu, thanh trùng... Nhà máy sử dụng nhiên
liệu là than.
7. Nguồn nhân lực
Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các
tuyến giao thông đi tới các vùng đô thị trung tâm như thành phố Hà Nội nên
có nguồn nhân lực dồi dào. Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn
phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Các công nhân có thể tuyển
chọn lao động phổ thông, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm
bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt.
8. Giao thông vận tải
Nhà máy nằm gần trục giao thông nên thuận tiện cho vận chuyển
nguyên nhiên vật liệu đến nhà máy, và vận chuyển sản phẩm phân phối cho
các đại lý, cửa hàng tiêu thụ bằng đường bộ.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
11

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh
dây chuyền công nghệ
I. Chọn nguyên liệu
Nguyên liệu chính đầu tiên dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là
malt đại mạch, và nguyên liệu dùng để thay thế cho malt là gạo với tỷ lệ 20%
nhằm giảm giá thành sản phẩm, hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia,
và nước cũng là một thành phần không thể thiếu để sản xuất bia.
1. Malt đại mạch
Malt đại mạch là nguyên liệu chính số một dùng để sản xuất bia.
Khoảng 1/3 đại mạch trên thế giới được trồng để sản xuất bia. Đại mạch thuộc
họ Hordeum Sativum, có một số ít thuộc họ H.Muvirum, H.Jubatum. 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 2 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.
Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ trở thành hạt malt
tươi; hạt malt tươi lại tiếp tục qua quá trình sấy, tách rễ và đánh bóng sẽ trở
thành hạt malt khô tiêu chuẩn có thể bảo quản dài ngày trong điều kiện khô,
mát và được sử dụng để sản xuất bia. Trong quá trình xử lí hạt đại mạch để trở
thành hạt malt hoàn thiện hệ enzyme trong hạt đã được hoạt hóa và tăng
cường hoạt lực, đặc biệt là hệ enzyme thủy phân thực hiện quá trình chuyển
hóa các chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch đường.
Hiện nay, các cơ sở sản xuất bia ở nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn
gốc từ đại mạch hai hàng, chủ yếu được nhập từ Úc hoặc một số nước châu
Âu như: Đức, Đan Mạch... Malt dùng trong sản xuất bia cần đảm bảo một số
yêu cầu:
Chỉ tiêu cảm quan:

- Màu sắc: hạt malt vàng có màu vàng rơm, sáng óng ánh, màu chuẩn là 0,3
độ iod; (malt đen có màu sẫm).
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
- Mùi vị: mùi vị đặc trưng cho malt vàng là vị ngọt nhẹ hay ngọt dịu, có
hương thơm đặc trưng, không được có mùi vị lạ.
- Độ sạch của malt cho phép là 0,5% hạt gãy vỡ, 1% các tạp chất khác.
Chỉ số cơ lý:
- Trọng lượng khô tuyệt đối: 28 – 38g/1000hạt
- Dung trọng: 530 – 560g/l
- Độ ẩm: 5 – 8%
- Độ hoà tan: 70 – 80%
- Thời gian đường hoá: 10 – 20phút ở 70˚C
- Đường maltose chiếm từ 65 – 70% tổng chất hoà tan, tỷ lệ:
đường maltose/đường phi maltose = 1/0,4 – 1/0,51
TT Thành phần hoá học của malt % chất khô
1 Tinh bột 58 – 65
2 Đường khử 4
3 Saccarose 5
4 Pentose 1
5 Nitơ formol 0,7 – 1
6 Chất khoáng 2,5
7 Pentozan không hoà tan và Hexozan 9
8 Cellulose 6
9 Các chất chứa nitơ 10
10 Các chất chứa nitơ không đông tụ 2,5
11 Chất béo 2,5
2. Gạo
Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế một phần malt

nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm. Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo:
- Đồng nhất về kích thước
- Màu sắc trắng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi hôi
- Tạp chất không quá 2%
- Dung trọng 660 – 700g/l
- Độ ẩm từ 12 – 14%
- Độ hoà tan 75 – 85%
TT Thành phần % chất khô
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
1 Tinh bột 75
2 Protein 6 – 8
3 Chất béo 1 – 1,5
4 Cellulose 0,5 – 0,8
5 Chất khoáng 1 – 1,2
3. Hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ hai sau malt
trong sản xuất bia, hiện chưa có nguyên liệu nào có thể thay thế được. Hoa
houblon góp phần quan trọng tạo ra mùi vị đặc trưng của bia và tăng độ bền
sinh học của bia. Các hợp chất có giá trị trong hoa phải kể đến chất đắng,
polyphenol và tinh dầu thơm ngoài ra còn một số hợp phần khác nhưng không
mang nhiều ý nghĩa trong công nghệ sản xuất bia.
Hoa houblon thường được sử dụng dưới 3 dạng: hoa cánh, hoa viên và
cao hoa.
- Hoa cánh: hoa houblon tươi, nguyên cánh được sấy khô đến hàm ẩm ≈11%,
sau đó được phân loại rồi xông hơi (SO
2
) để hạn chế sự oxy hóa và sự phát
triển của vi sinh vật.

- Hoa viên: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền và ép thành các
viên nhỏ, xếp vào các túi polyetylen hàn kín miệng để tiện cho việc bảo quản
cũng như vận chuyển.
- Cao hoa: trích ly các tinh chất trong hoa bằng các dung môi hữu cơ (toluen,
benzen... ), sau đó cô đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao.
1 kg hoa viên = 1,3 – 1,5 kg hoa cánh
1 kg cao hoa = 7 – 10 kg hoa cánh
Các chỉ tiêu kĩ thuật của hoa:
- Hoa cánh có màu vàng hơi xanh, hoa viên có màu xanh, cao hoa có màu đen
hoặc vàng. Hoa cánh sử dụng là hoa cái chưa thụ phấn, nghiền còn dính.
- Hoa có mùi thơm đặc trưng, không lẫn các tạp chất.
STT Thành phần % chất khô
1 Độ ẩm 11 – 13
2 Chất đắng 15 – 21
3 Polyphenol 2,5 – 6
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
4 Tinh dầu thơm 0,3 – 1
5 Cellulose 12 – 14
6 Chất khoáng 5 – 8
7 Protein 15 – 21
8 Các hợp chất khác 26 – 28
4. Nước
Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi
khâu, từ các công đoạn chính như nấu, lọc ... đến các khâu vệ sinh. Trong
thành phần bia, nước cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%), góp phần hình
thành nên hương vị của bia. Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có
chất lượng tốt, đáp ứng được các chỉ tiêu quan trọng:
- Nước uống phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm.

- Nước trong suốt, không màu, không mùi, không vị, không có tạp chất cơ
học.
- Độ cứng <10˚H.
- Hàm lượng các ion: Ca
2+
: < 250mg/lít; Mg
2+
: < 100mg/lít; Na
+
: 15 – 20
mg/lít; Fe
2+
: 0,2 – 0,5mg/lít; SO
4
2-
: < 250 mg/lít; muối cacbonat < 50mg/l;
muối clorua < 50mg/l; muối phospho < 5000mg/l; không có đồng, kẽm;
amoniac và muối nitrit < 0,1mg/l.
- pH ≈ 6,5 – 7,0.
- Chỉ số coli < 3.
5. Nguyên liệu phụ trợ khác
Nguyên liệu phụ trợ dùng trong sản xuất bia chủ yếu là: acid , bột trợ lọc,
chất tẩy rửa, chất sát trùng, ...
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
II. Chọn phương pháp nấu
Mục đích của quá trình nấu là: Hoà tan các chất có trong malt, gạo. Sử
dụng hệ enzyme của malt để thuỷ phân tinh bột thành đường, dextrin; thuỷ
phân protein thành axit amin, peptide, polypeptide... bên cạnh đó còn trích ly

các chất chất trong hoa houblon để tạo hương vị đặc trưng cho bia.
Quá trình nấu bia có thể chia làm 5 giai đoạn chính.
- Nghiền nguyên liệu
- Hồ hoá và đường hoá
- Lọc dịch đường
- Nấu hoa
- Lắng xoáy và làm lạnh dịch đường houblon hoá
1. Nghiền nguyên liệu
Nghiền malt: Về cấu tạo hạt malt có 2 phần chính là vỏ và nội nhũ. Để
đảm bảo quá trình đường hóa đạt hiệu quả cao thì phần nội nhũ malt phải
được nghiền càng nhỏ càng tốt. Nhưng lớp vỏ trấu không mang thành phần
chất chiết cần thiết của dịch đường nếu nghiền nhỏ sẽ làm dịch đường đắng
chát gây ảnh hưởng âm tính đến tính chất cảm quan của bia thành phẩm, hơn
nữa lớp vỏ trấu lại đóng vai trò tạo lớp màng lọc tích cực trong quá trình lọc
dịch đường do đó chỉ nên nghiền thô malt. Thực tế không có phương án nào
thoả mãn tối ưu cho các yêu cầu nêu trên mà để đảm bảo công nghệ sản xuất
ra bia thành phẩm đạt chất lượng cao người ta chọn giải pháp nghiền thô malt
bằng máy nghiền trục.
Có 3 phương pháp nghiền malt thường được dùng là: nghiền khô, nghiền ẩm
và nghiền ướt.
Nghiền khô: có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn giản vận hành dễ dàng, có thể
nghiền trước một ngày trước khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém
nhưng có nhược điểm là vỏ trấu thường bị nát làm dịch đường đắng chát, quá
trình lọc khó khăn.
Nghiền ẩm: các thiết bị sử dụng cũng chỉ yêu cầu như nghiền khô, có thể khắc
phục được một phần hiện tượng nát vỏ trấu.
Nghiền ướt: yêu cầu thiết bị chịu ăn mòn, thiết bị có kích thước lớn, vận hành
nghiêm ngặt, nghiền xong phải nấu ngay nhưng có ưu điểm nổi trội là bảo
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
16

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
toàn được lớp vỏ trấu trong quá trình nghiền do đó dịch đường thu được có
chất lượng cao, quá trình lọc thuận lợi.
Căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương pháp em chọn phương pháp
nghiền malt là nghiền ướt bằng máy nghiền trục nghiền malt ướt.
Nghiền gạo: Để đạt được hiệu quả hồ hoá và đường hoá cao yêu cầu
gạo phải được nghiền thật mịn do đó giải pháp nghiền gạo bằng máy nghiền
búa là phương pháp đơn giản mà đạt được hiệu quả cao.
2. Hồ hoá và đường hoá
Vì nấu bia ở đây có sử dụng nguyên liệu thay thế nên không thể sử dụng
phương pháp đường hóa toàn khối liên tục vì phương pháp này chỉ thích hợp
khi sử dụng 100% nguyên liệu là malt có độ nhuyễn tốt và lên men nổi. Nếu
sử dụng phương pháp đường hóa gián đoạn đun sôi từng phần nguyên liệu để
tạo bước nhảy nhiệt độ thì yêu cầu phải có nồi phối trộn được bảo ôn, nhưng
một nhược điểm rất lớn là quá trình kéo dài tốn năng lượng để cấp hơi đốt và
bơm. Do đó ở đây em chọn phương pháp nấu hồ hoá gạo riêng, dịch cháo sau
hồ hoá được đường hoá chung với matl. Với phương pháp này thời gian nấu
được rút ngắn mà vẫn đảm bảo hiệu suất đường hoá, có thể thiết kế nồi cháo
và nồi malt cấu tạo giống nhau chỉ khác nhau về thể tích nên sẽ linh động
trong tổ chức sản xuất. Nồi nấu phải thiết kế hệ thống áo hơi để cấp nhiệt cho
quá trình nấu, đồng thời phải có cánh khuấy để hoà trộn đều dịch bột và
chống khê dịch ở sát vỏ.
3. Lọc dịch đường
Để tách bã malt và làm trong dịch đường thì các giải pháp thường được
đặt ra là phân ly và lọc, tuy nhiên do lọc có ưu điểm là khả năng tách loại cặn
tốt hơn, chế tạo và vận hành thiết bị đơn giản hơn nên hiện nay hầu hết các
nhà máy bia đều sử dụng phương pháp lọc để làm trong dịch đường. Thiết bị
lọc dịch đường thường được sử dụng là máy lọc khung bản và thùng lọc đáy
bằng.
Máy lọc khung bản có ưu điểm là thiết bị có kích thước nhỏ gọn hơn

thùng lọc đáy bằng, lọc nhanh tốn ít nước rửa bã, nhưng thiết bị không kín
nên dịch đường bị oxy hoá nhiều, tốn nhiều lao động thủ công để vận hành,
vệ sinh và bảo dưỡng cũng tốn công hơn. Thùng lọc đáy bằng chiếm diện tích
lớn, lọc chậm nhưng năng suất lọc vẫn lớn hơn máy lọc khung bản. Thùng lọc
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
đáy bằng có kết cấu cơ giới tự động nên vận hành đơn giản, bảo ôn tốt, thùng
kín nên dịch đường ít bị oxy hoá hơn. Căn cứ vào những điều trên em chọn sử
dụng thùng lọc đáy bằng để lọc dịch đường. Thùng lọc đáy bằng có đáy giả
cách đáy thật khoảng 2cm, có hệ thống cào bã để nhanh chóng tạo và tạo lại
lớp lọc, tạo không gian gom dịch đường. Phía dưới thùng cần có hệ thống ống
gom dịch, bên cạnh đó còn cần thiết bị ổn định lưu lượng dịch trước bơm,
đường ống dẫn dịch ra cần thiết kế đoạn vồng lên để tránh tạo áp suất chân
không làm bít lỗ lọc, đồng thời tách đi một phần cặn lắng của dịch lọc. Cần
thiết kế cả đường ống để thông áp và hồi lưu dịch lọc còn đục.
4. Nấu hoa
Nấu hoa nhằm mục đích bất hoạt hệ enzyme của malt đồng thời cũng là
một công đoạn để diệt vi sinh vật còn tồn tại trong dịch đường nhằm đảm bảo
quá trình lên men sau này ổn định, đảm bảo chất lượng của bia thành phẩm.
Bên cạnh đó quá trình này cũng trích ly các chất có lợi của hoa vào dịch
đường: chất đắng trong hoa houblon vào dịch đường, thành phần này tạo vị
đắng dịu đặc trưng cho bia đồng thời cũng kìm hãm các vi sinh vật gây đục
cho bia thành phẩm; các chất tanin làm kết tủa đạm cao phân tử tạo màng kéo
theo các phần tử dễ kết lắng trong dịch đường; tinh dầu thơm tạo hương cho
bia thành phẩm... Ngoài ra trong quá trình này còn diễn ra nhiều phản ứng
phụ khác như: phản ứng melanoid, phản ứng caramel hoá... Để đảm bảo cấp
nhiệt cho quá trình sôi mãnh liệt của dịch cần thiết kế cả hệ thống ống chùm
gia nhiệt trung tâm đồng thời với vỏ áo hơi.
Kỹ thuật nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích ly cao:

Phần 1: Bổ sung cao hoa khi dịch sôi khoảng 15 phút. Phần cao hoa này có
hàm lượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân
tử trong dịch đường.
Phần 2: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 60 phút.
Phần 3: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút.
Phần hoa viên có hàm lượng axít đắng thấp hơn cao hoa mà chủ yếu để cung
cấp tinh dầu thơm tạo hương cho bia.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá
Đây là giai đoạn dễ nhiễm tạp nhất đặc biệt là nhiễm các loại vi khuẩn
chịu nhiệt có thể gây cho bia thành phẩm có mùi vị lạ do đó cần thiết kế các
thiết bị để đảm bảo tránh nhiễm tạp cho bia.
Để làm trong dịch đường có thể sử dụng các thiết bị: thùng thấp hở,
thùng kín lọc ly tâm, máy lọc tấm, lắng xoáy... Ở đây em chọn thiết bị lắng
xoáy để làm trong dịch đường. Thiết bị lắng xoáy có cấu tạo đơn giản, vận
hành dễ dàng, dựa vào lực ly tâm và trọng lực nên có thể đạt hiệu quả cao
trong việc phân ly bã hoa và các cặn lắng khác ra khỏi dịch đường. Để tránh
nhiễm tạp trong khi lắng xoáy thì ống hơi ở thùng lắng xoáy thiết kế có đường
kính bằng khoảng 1/10 đường kính thùng để dòng hơi bốc lên đủ mạnh để
ngăn ngừa sự nhiễm tạp. Để tăng hiệu quả phân ly thì đường ống đưa dịch
đường vào lắng xoáy phải thiết kế thu hẹp để tăng vận tốc dòng chảy trước
khi vào tiếp tuyến với thành thùng ở vị trí cách đáy 1/3 chiều cao thùng nhằm
tận dụng hiệu quả lực ly tâm. Đường ống cấp dịch cũng nên thiết kế đoạn
cong lên nhằm tách bớt một phần cặn của dịch và ổn định dòng dịch. Dịch
trong được tháo ra bằng cả đường ống tiếp tuyến cách đáy một khoảng và cả
phía đáy nhằm tránh kéo theo bã. Bã hoa được tháo ra ở đáy thùng bằng việc
xả nước vào thùng, để tháo bã dễ dàng thiết kế đáy thùng hơi nghiêng so với
mặt phẳng nằm ngang chừng 3 – 5˚.

Làm lạnh dịch đường để hạ nhiệt độ dịch đường xuống tới nhiệt độ lên
men. Để tránh nhiễm tạp giai đoạn này cần tiến hành làm lạnh nhanh dịch
đường, đồng thời cũng để đẩy nhanh tiến trình sản xuất. Ở đây em chọn thiết
bị trao đổi nhiệt kiểu tấm bản, làm lạnh 1 cấp, với chất tải nhiệt là nước lạnh
2˚C để làm lạnh nhanh dịch đường. Nước sau khi lấy nhiệt của dịch đường
được dùng để phục vụ quá trình nấu và vệ sinh hệ thống nồi nấu. Ngay sau
lạnh nhanh bố trí thiết bị sục không khí vô trùng vào dịch đường rồi đưa đi
lên men.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men
Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá
thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng.
Quá trình quan trọng nhất và phức tạp nhất ở giai đoạn này là quá trình lên
men rượu của các loại đường ở trong cơ chất. Song song với quá trình lên
men rượu hoặc sau đó, trong dịch lên men còn xảy ra rất nhiều quá trình hoá
sinh, sinh lý, hoá lý, hoá học và lý học phức tạp khác. Những quá trình này
đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc ấn định thành phần và chất
lượng của bia.
1. Chọn chủng nấm men
Ở đây để thực hiện quá trình lên men chuyển hoá dịch đường houblon hoá
thành bia vàng em chọn chủng nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces
carlbergensis.
Đặc điểm: nấm men Saccharomyces carlbergensis, tế bào nấm men hình cầu
hay bầu dục, kích thước trung bình là 3 – 15µm, sinh sản chủ yếu bằng
phương thức nảy chồi, có khả năng lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp nên
giảm được sự nhiễm tạp và tạo được bia có chất lượng cao bền sinh học, nó
có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, maltose... và đặc biệt
do nấm men có khả năng tổng hợp được enzyme melibiase nên lên men được

hoàn toàn đường rafinose, vào cuối quá trình lên men nó kết lắng xuống dưới
đáy do tính chất tạo chùm của tế bào, thuận lợi cho việc tách men sau quá
trình lên men để quay vòng tái sử dụng nấm men.
Nguồn men giống:
Nấm men cấp cho quá trình lên men có thể lấy từ chủng gốc trải qua hai
giai đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm và nhân men sản xuất. Trong giai
đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm chủng nấm men gốc được bảo quản
dạng đông khô hay bảo quản lạnh trong các ống thạch nghiêng được cấy
chuyển ra bình tam giác 100ml, rồi sang bình 1000ml, bình 5l, bình 20l trên
môi trường nước chiết malt có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng chủ yếu là
dạng muối khoáng. Mỗi cấp cấy chuyển nuôi trong thời gian 24h ở 22 – 25˚C,
nếu nuôi lắc thì thời gian có thể ngắn hơn. Sang giai đoạn nhân giống sản xuất
nấm men được nuôi trong các canh trường có dung tích tăng dần 100l, 300l...
cho đến khi đủ lượng cấp cho lên men. Trong giai đoạn nhân giống sản xuất
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
20
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
môi trường dinh dưỡng để nuôi nấm men thường dùng trực tiếp dịch đường
sau lạnh nhanh từ phân xưởng nấu có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng,
nhiệt độ nhân giống là 16 – 20˚C, trong quá trình nuôi có sục khí ở thời gian
đầu để nấm men phát triển sinh khối mạnh. Mật độ dịch men giống sau nhân
giống phải đạt khoảng 100 – 120 triệu tế bào/ml.
Ngoài ra có thể tái sử dụng sữa men kết lắng sau lên men. Sau khi lên
men chính, người ta tiến hành tháo sữa men. Thông thường, cứ 1000 lít dịch
đường cho khoảng 20 lít dịch sinh khối nấm men sệt, độ ẩm 85 – 88%. Dịch
này được chia thành 3 lớp: lớp dưới cùng là lớp cặn bẩn và lớp trên cùng là
lớp tế bào chết thường dùng làm thức ăn gia súc, chỉ có lớp giữa có màu trắng
ngà là nấm men sạch, có thể tái sử dụng. Số lần tái sử dụng men sữa khoảng 6
– 8 lần, tùy thuộc chất lượng nấm men. Để tái sử dụng nấm men kết lắng cần
xử lý rửa, bảo quản và hoạt hoá men.

Rửa men: Dịch bã men thu được sau lên men chính được lọc và rửa
nhiều lần bằng nước vô trùng ở 1 – 2˚C để loại bỏ cặn bẩn và xác nấm men
cho tới khi đạt yêu cầu.
Sữa men sạch được kiểm tra để xác định chất lượng, hoạt lực, sau đó bảo
quản trong nước lạnh ở nhiệt độ 0 – 2˚C.
Hoạt hóa: Trước khi sử dụng, để nấm men phát triển tốt cần phải tiến hành
hoạt hóa giống bằng cách: nuôi cấy nấm men trong dịch đường mới với tỷ lệ
dịch đường : men sữa bằng 4 : 1, sục không khí vô trùng vào dịch, đồng thời
tăng dần nhiệt độ tới gần bằng nhiệt độ lên men. Khi có nhiều tế bào phát
triển và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúc quá trình hoạt hóa.
2. Lên men sản phẩm bia chai
Bia chai có nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ở đây em chọn
phương thức lên men gián đoạn theo mẻ, phương pháp lên men gia tốc trong
các thiết bị lên men kín thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại
Saccharomyces calbergensis chu kì lên men là 21 ngày. Ở giai đoạn lên men
chính dịch lên men được duy trì ở nhiệt độ 8˚C trong thời gian 6 ngày. Sau lên
men chính bia non được làm lạnh xuống 4˚C để nấm men dễ dàng kết lắng và
được tháo ra ngoài. Cuối cùng hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và tiến
hành quá trình lên men phụ và tàng trữ để lão hoá bia non thành bia tiêu
chuẩn đồng thời bão hoà CO
2
cho bia.
Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết chai.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
3. Lên men sản phẩm bia hơi
Bia hơi có nồng độ dịch đường trước lên men là 10,5˚Bx ở đây em
cũng chọn phương thức lên men gián đoạn, phương pháp lên men gia tốc
trong các thiết bị thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại

Saccharomyces calbergensis chu kì lên men 15 ngày. Lên men chính tiến
hành ở 8˚C trong thời gian 5 ngày. Sau lên men chính dịch lên men được hạ
nhiệt độ xuống 4˚C và xả nấm men kết lắng, rồi hạ nhiệt độ dịch lên men
xuống 2˚C và để thực hiện lên men phụ.
Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết box.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
Lọc đáy bằngNấu hoa
Lắng xoáy Lạnh nhanh
Lên men
Lọc bia
Gạo
Malt lót
Malt
Nghiền Nghiền
Nghiền ướt
Hồ hoá
Đường hoá
Chiết chai
Thanh trùng
Dán nhãn
Xếp két
Nước
Nước
Bã malt
Bã hoa
Không khí
vô trùng
Men giống

Nhân giống cấp I
Nhân giống cấp II
Sục khí
Cấp nấm men
Tàng trữ, ổn định Rửa chai
Rửa két
Thu hồi CO2
Bột trợ lọc
Rửa bock
Chiết bock
Bia hơi
Bia chai
Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
23
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
1. Nghiền nguyên liệu
a. Nghiền malt
Mục đích: Phá vỡ màng tinh bột để quá trình đường hoá được tốt hơn.
Yêu cầu của quá trình nghiền malt là vỏ còn nguyên vẹn và tách ra khỏi nội
nhũ, lượng tấm thô nhỏ. Độ mịn và bản chất bột nghiền phụ thuộc vào máy
lọc, nguyên liệu thay thế và chất lượng malt.
Trong dây chuyền sản xuất này, chọn thiết bị lọc là thùng lọc đáy bằng,
nghiền theo phương pháp nghiền ướt, sử dụng máy nghiền có 2 cặp rulô.
Malt được đổ vào phễu hứng ở chân gầu tải thứ nhất, được gầu tải này đưa lên
thiết bị cân malt, sau đó đổ xuống phễu hứng của gầu tải thứ hai và được đưa
lên đổ vào thùng chứa. Từ đây malt được chuyển dần xuống máy nghiền đồng
thời được phun nước 65˚C, nghiền xong lại bổ sung thêm nước để hỗn dịch
đạt nhiệt độ 45˚C và đạt tỉ lệ: bột malt/nước = 1/4, dịch sữa malt này được
bơm chuyển vào các nồi nấu.

b. Nghiền gạo
Đặc điểm chung của các loại nguyên liệu chưa được ươm mầm như gạo
là chưa trải qua quá trình đồ hoá, chưa chịu tác động bởi hệ enzym sitase. Cấu
trúc thành tế bào và các hạt tinh bột của chúng còn rất chắc, khó bị thuỷ phân.
Do đó yêu cần nghiền thật nhỏ và hồ hoá ở nhiệt độ cao để thu được nhiều
chất chiết.
Gạo được đổ vào phễu hứng và được gầu tải đưa lên đổ xuống máy
nghiền búa, bột gạo sau nghiền được quạt gió đưa vào phễu hứng của gầu tải
tiếp theo và được đưa lên cao, được vít tải đưa qua thiết bị phối trộn với nước
ấm rồi đổ vào nồi hồ hoá. Bột gạo trong quá trình được quạt gió thổi và gầu
tải vận chuyển sinh ra nhiều bụi nên ở những vị trí này có bố trí đường ống
thông với túi lọc và xyclon tách bụi.
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
24
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
2. Quá trình hồ hoá và đường hoá
a. Hồ hoá
Mục đích: Do sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ 20% nên cần
tiến hành hồ hoá và dịch hoá gạo trong thiết bị riêng trước khi đường hoá
chung với malt. Vì gạo chưa trải qua quá trình đồ sinh học nên thành tế bào
chưa bị phá vỡ rất khó cho việc giải phóng tinh bột để đường hoá. Do đó ta sử
dụng lượng malt lót với tỉ lệ 20% so với lượng gạo thay thế nhằm mục đích
giảm độ nhớt của dịch cháo giúp cho quá trình nấu dễ dàng hơn, tăng hiệu
suất chất chiết và cũng thuận lợi hơn cho quá trình đường hoá sau này.
Tiến hành nấu gạo:
Trước khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bị bằng nước nóng. Bột gạo
được phối trộn với nước ấm để đạt nhiệt độ dịch khoảng 45˚C trước khi bơm
vào nồi với tỉ lệ: bột/nước = 1/5. Bật cánh khuấy, bổ sung axít lactics để hạ
pH của hỗn dịch xuống khoảng 5,4 – 5,6. Cho malt lót vào nồi với lượng bằng
20% gạo và bổ sung thêm nước để tỉ lệ: bột/nước = 1/5. Nhiệt độ của khối

dịch giảm xuống khoảng 42 – 43˚C. Bột được trộn đều và giữ ở nhiệt độ 42 –
45˚C trong khoảng 15 phút để tinh bột hút nước trương nở, đồng thời hệ
enzyme trong malt đặc biệt là peptidase thực hiện quá trình đạm hoá. Cấp hơi
để nâng từ từ nhiệt độ của khối dịch lên 72˚C và giữ trong khoảng 10 phút.
Tiếp tục nâng nhiệt của khối dịch lên 83˚C và giữ trong 30 phút để thực hiện
quá trình hồ hoá tinh bột gạo. Cuối cùng cấp hơi đun sôi khối dịch trong
khoảng 30 phút trước khi bơm sang nồi malt. Thời gian nấu một mẻ khoảng
150 phút.
b. Đường hoá
Mục đích: Tạo điều kiện thích hợp thông qua điều chỉnh nhiệt độ, pH
môi trường để hệ enzyme của malt hoạt động, đặc biệt là hệ enzyme thuỷ
phân phân cắt các hợp chất cao phân tử trong dịch cháo thành các hợp chất
thấp phân tử dễ hoà tan tạo thành chất chiết của dịch đường.
Yêu cầu của quá trình đường hoá là dịch đường thu được chứa hàm
lượng chất chiết tối đa và tỉ lệ giữa các thành phần là 80% đường có khả năng
lên men.
Trong quá trình đường hoá, tinh bột được thuỷ phân thành các đường
đơn giản và dextrin bậc thấp dễ tan; protein được thuỷ phân thành các hợp
Ngô Xuân Đồng Lớp Công nghệ sinh học A- K47
25