Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 44.5 triệu lít sản phẩm/năm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA NĂNG SUẤT 44,5 TRIỆU LÍT SẢN
PHẨM/NĂM

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS ĐỖ THỊ BÍCH THỦY

Huế, ngày 12/11/2016

2


PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Bia là thức uống có cồn, được sản xuất bằng phương pháp lên men với
nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon và nước, không qua quá trình
chưng cất.
Quá trình sản xuất bia là môt quá trình đặc biệt cho nên tạo cho bia các tính
chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: mùi thơm đặc trưng từ hoa houlon, vị
đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, hàm lượng CO 2 tương đối giúp cho người dùng được
giải khát khi uống. Ngoài ra, trong bia còn chứa rất nhiều các thành phần dinh
dưỡng khác như protein, các loại enzyme, các loại đương đường, khi uống sẽ tạo ra
năng lượng cho cơ thể, giúp quá trình tiêu hóa tốt hơn, tăng quá trình bài tiết…
Với những lợi ích của việc sử dụng bia đúng cách mang lại, bia đã trở thành
một thức uống được sử dụng rộng rãi, bất cứ ai cũng có thể sử dụng được. bia có
thể được dùng cho các bữa tiệc, lễ, Tết, trong bữa ăn thường ngày.
Trên thế giới, ngành sản xuất bia đã phát triển từ lâu, các công ty sản xuất với
sản lượng bia cực lớn, nhiều chủng loại và được tiêu thụ trên toàn thế giới, một số

công ty, tập đoàn bia chiếm thị phần tiêu thụ bia lơn trên thế giới: Cty AnheuserBusch có trụ sở tại Bỉ, sản xuất khoảng 352,9 triệu hl mỗi năm, SABMiller có trụ
sở tại Vương Quốc Anh, mỗi năm sản xuất khoảng 190 triệu hl bia, Cty Heineken
International có trụ sở tại Bỉ, là một công ty của Hà Lan, sản lượng khoảng 171,7
triệu hl mỗi năm, một cái tên quen thuộc với mọi người đó là Carlsberg, có trụ sở
tại Đan Mạch, sản lượng cũng rất lớn 120,4 triệu hl mỗi năm.
Ở nước ta, ngành sản xuất bia đang được đầu tư và phát triển mạnh. Tuy
nhiên, vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của thị trường, khả năng cạnh tranh với các
công ty nước ngoài kể cả thị trường trong nước lẫn ngoài nước còn hạn chế.
Trước nhu cầu ngày càng lớn của thị trường bia, việc tạo ra một sản phẩm đạt
chất lượng cao, có đủ khả năng cạnh tranh với các đối thủ lớn bên ngoài đòi hỏi ta
phải ứng dụng công nghệ tiên tiến vào sản xuất, đưa ra quy trình sản xuất thật chặt
chẽ, giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm. Vì vậy, tôi xin tiến hành thực
hiện đề tài: “Thiết kế nhà máy bia năng suất 44,5 triệu lít sản phẩm/năm”. Đây
là đề tài phù hợp với thực tiễn và chuyên môn của mình, qua quá trình làm đề tài sẽ
giúp tôi hiểu sâu hơn về ngành sản xuất bia, cơ hội và thách thức từ đó có định
hướng nghề nghiệp sau này tốt hơn.
3


PHẦN 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam
Bia là loại đồ uống bia rất được ưa chuộng, được phổ biến rộng rãi trên thế
giới và sản lượng tiêu thụ ngày càng tăng. Ở các nước phát triển như Đức, Đan
Mạch, Ba Lan, Mỹ… ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển. Từ đó công
nghệ sản xuất cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thị
trường của nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam.
Trên thế giới trong số các châu lục thì châu Á là châu lục có mức tiêu thụ bia
lớn nhất hiện nay, vượt qua cả châu Mỹ và châu Âu…
Đối với Việt Nam bia được đưa vào sản xuất từ những năm 1890, 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 phát triển. Từ đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhà
máy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay nhà máy bia đã xuất hiện ở hầu
hết các tỉnh trong nước và sản lượng ngày cũng đang tăng dần lên. Ngoài các loại
bia trong nước thì còn có những loại bia ngoại xuất hiện ở nước ta như Heineken,
Tiger…
Sản lượng sản xuất và tiêu thụ bia ở nước ta đã tăng qua các năm. Cụ thể là
trong năm vừa qua (2014) sản lượng tiêu thụ bia của nước ta đã dẫn đầu các nước
ở khu vực Đông Nam Á là đạt trên 3,1 tỷ lít/năm. Trung bình người Việt Nam
đang tiêu thụ khoảng 32 lít bia/người/năm. Hứa hẹn là một nước có nhiều tiềm
năng để ngành sản xuất bia phát triển.
Việt Nam là nước đang phát triển, tốc độ tăng trưởng kinh tế đang tăng vào
những năm gần đây và sẽ sớm trở thành nước công nghiệp. Trước tình hình đó nhu
cầu tiêu thụ thực phẩm nói chung là rất lớn. Việc xây dựng thêm các nhà máy bia
sẽ tạo công ăn việc làm cho người lao động, tăng ngân sách cho nguồn thuế và góp
phần thúc đẩy kinh tế và công nghiệp hóa đất nước.
1.2. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường
1.2.1. Chọn loại bia sản xuất
4


Bia vàng là sản phẩm được tiêu thụ nhiều nhất. Do đó em lựa chọn sản xuất
loại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng được ưa chuộng nhất hiện nay.
Sản phẩm 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 phải
có các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt. Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 2
– 5 phút.
+ Mùi và vị: bia 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 óng ánh, trong suốt,

không có cặn hay vẩn đục.
- Các chỉ tiêu hóa học:
+ Độ cồn
+ Hàm lượng đường sót
+ Hàm lượng CO2
+ Hàm lượng diacetyl
+ Chất khoáng
+ Đạm tổng
+ Este
+ Aldehyt

: 4,6 ± 0,2
:1–2%
: 4,5 – 5 g/l
: ≤ 0,2mg/l
: 0,14 – 0,38 %
: 3,5 – 5 g/l
: 15 – 50 mg/l
: 10 – 15 mg/l

1.2.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Địa điểm được lựa chọn để xây dựng nhà máy bia cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Phù hợp với quy 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 cung cấp điện, nước, nhiên liệu.
- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm.
- Tận dụng được nguồn nhân lực ở địa phương.
Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong
5

khu công nghiệp Phong Điền, thuộc huyện Phong Điền tỉnh Thừa Thiên Huế.
Phong Điền là một huyện thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế, cách thành phố Huế khoảng
30km về phía Bắc của tỉnh. Nằm gần quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam. Đường
thủy gần sông Ô Lâu ra biển đông tại cửa Việt.Với một hệ thống giao thông phân
bố hợp lý, thuận tiện cho việc lưu thông, trao đổi hàng hóa.
Phong Điền có độ ẩm không khí trung bình năm là 83 - 87%.
Phong Điền chịu sự khống chế của hai mùa gió chính là gió mùa Đông và
gió mùa Hè. Về gió mùa mùa Đông (từ tháng 9 năm trước đến tháng 4 năm sau),
hướng gió thịnh hành là hướng Tây Bắc, gió mùa mùa Hè bắt đầu từ tháng 3 tháng
4 đến tháng 9. Từ tháng 3 tháng 4 trở đi gió có hướng Tây Nam.
Nhiệt độ Phong Điền cũng như toàn tỉnh Thừa Thiên Huế có nền nhiệt độ
cao. Tiêu biểu cho chế độ nhiệt ở vùng nhiệt đới.Nhiệt độ trung bình năm trên đại
bộ phận lãnh thổ đạt 20 - 25oC. Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất là tháng giêng:
19 - 20oC, tháng nóng nhất là tháng 7: 29,4oC.
Lượng mưa trung bình khoảng 2.449mm. Lượng mưa trong năm tập trung
chủ yếu vào mùa mưa chính từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm đến 72 - 75% lượng
mưa năm.Tám tháng còn lại chỉ chiếm khoảng 25 - 30% lượng mưa năm.
Khu công nghiệp Phong Điền là khu công nghiệp mới, có diện tích rộng với
400 ha, hướng tới mở rộng 700 ha vào năm 2020, có nhiều tiềm năng để phát triển
kinh tế và xã hội. Các khu dân cư và đô thị xung quanh khu vực đang được xây
dựng và mở rộng.
1.2.3. Nguồn nguyên liệu
Bia được xản suất từ nguồn nguyên liệu chính là: malt, gạo, hoa houblon,
nước, nấm men và một số nguyên liệu phụ trợ khác.
Malt và hoa houblon được nhập từ Úc, Đan Mạch, Đức… Malt được nhập
về bằng ôtô tải và được chứa trong các xilo chứa của nhà máy. Hoa houblon được
nhập về dưới dạng hoa viên và cao hoa.
Để tiết kiệm chi phí vận chuyển gạo được thu mua từ các huyện trong tỉnh

và tỉnh lân cận như Quảng Trị với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo, vận
chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ôtô.
6


Gạo là nguyên liệu thay thế. Việc nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là
gạo để sản xuất bia có ý nghĩa rất lớn trong vấn đề tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn
có của địa phương cũng như giảm giá thành sản phẩm.
Men giống: nhà máy sử dụng nấm men Saccharomyces Carlsbergensis.
1.2.4. Vùng tiêu thụ sản phẩm
Trước tiên nhà máy sẽ cung cấp sản phẩm chủ yếu trong tỉnh và tỉnh lân cận
như Quảng Trị sau đó là cung cấp cho các tỉnh miền Bắc.
Mặt khác, Việt Nam đã gia nhập tổ chức thương mại thế giới đã tạo điều
kiện thuận lợi để mở rộng thị trường tiêu thụ bia các nước trong khu vực cũng như
thế giới.
1.2.5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh
Nguồn điện: Nguồn điện nhà máy sử dụng được cung cấp bởi Công ty điện
lực Việt Nam. Ngoài ra nhà máy còn trang bị thêm máy phát điện dự phòng chạy
bằng dầu diezen để đề phòng trường hợp điện cấp không đủ trong những giờ cao
điểm, mất điện, đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục.
Nguồn nước: Nước sạch được cung cấp bởi hệ thống cung cấp nước huyện
Phong Điền và trong tương lai là công ty cung cấp nước miền Bắc. Nguồn nước
này phải qua hệ thống xử lý nước của nhà máy để đảm bảo các chỉ tiêu về hoá học,
sinh học trước khi đem vào sản xuất bia.
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 để đủ cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhà
máy, chất tải lạnh sử dụng là glycol.
1.2.6. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là do nồi hơi cung cấp phục vụ cho các
mục đích sản xuất, vệ sinh nhà xưởng, thanh trùng… Nhà máy sử dụng nhiên liệu

là dầu FO, DO.
1.2.7. Nguồn nhân lực
Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyến
giao thông nên có nguồn nhân lực dồi dào. Đội ngũ các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ
7


chức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Nhà máy có
thể sử dụng lực lượng lao động tại địa phương, vừa nhằm giải quyết công ăn việc
làm cho họ, mặt khác khi sử dụng nguồn nhân công tại chỗ giúp chúng ta không
phải quan tâm đến nơi ăn chốn ở của công nhân, đỡ phầầ̀n đầu tư về xây dựng nhà ở
cho công nhân cũng như một số công trình khác.
1.2.8. Giao thông vận tải
Nhà máy gần trục giao thông nằm gần Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam,
vừa có thể vận chuyển bằng đường bộ và đường sắt, gần sông Ô Lâu nên cũng có
thể vận chuyển bằng đường thủy. Có một lượng phương tiện vận chuyển lớn 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.

8


PHẦN 2: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU
Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước.
Ngoài ra, để tiết kiệm nguồn malt đại mạch hoặc để sản xuất một vài loại bia phù
hợp với thị hiếu người tiêu dùng có thể sử dụng các loại nguyên liệu thay thế malt
đại mạch như: gạo, ngô, sắn…
2.1. Malt đại mạch
Malt đại mạch là hạt đại mạch được nảy mầm trong điều kiện nhân tạo về
nhiệt độ và độ ẩm.Thành phần hoá học của malt bao gồm nước, gluxit, protein,

polyphenol, chất chát, chất đắng, vitamin, muối khoáng…. Đặc biệt, trong malt
chứa một hệ enzyme phong phú, chủ yếu là amylase và protease.
Việc lựa chọn malt trong sản xuất bia chủ yếu dựa vào thành phần hoá học
của malt mà quyết định là hàm lượng protein. Hàm lượng protein trong malt phải
nằm trong khoảng 8-11%, nếu cao quá bia sẽ bị đục còn nếu thấp quá bia kém
ngọt, hương vị kém đậm đà.
Ngoài ra, malt đưa vào sản xuất bia phải đạt được một số chỉ tiêu sau:
- Màu sắc: có màu vàng tươi, vỏ trấu của hạt phải óng ánh.
- Kích thước, hình dáng phải đồng đều.
- Vị và mùi: phải có mùi đặc trưng, không có mùi vị lạ, phải có vị ngọt dịu.
Nếu có mùi chua hay mốc chứng tỏ malt bị ẩm.
- Độ sạch: không lẫn tạp chất, tỉ lệ hạt vỡ tối đa là 0,5%, hạt bị bệnh tối đa là
1%, hạt không nảy mầm tối đa là 5%.
- Trọng lượng khô tuyệt đối: 28-38 g/1000 hạt.
- Độ ẩm: ≤ 6%.
Malt sau khi nhập về nhà máy được chứa và bảo quản trong các xilo. Yêu
cầu của quá trình bảo quản malt đại mạch:
- Bảo đảm việc thông gió dễ dàng và hiệu quả cho khối hạt.
- Bảo đảm nhệt độ ổn định trong khu vực kho và trong khối hạt.
9


- Bảo đảm khống chế hàm lượng ẩm của khối hạt không cho vượt quá 13%.
- Không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về độ chín.
- Ngăn ngừa sự xâm nhập của côn trùng, sâu bọ,…
2.1.1. Vai trò của malt trong sản xuất bia
Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hoá, vừa là tác nhân tạo màu, mùi vị đặc
trưng cho bia. Trong đó malt đại mạch là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất bia đem
lại cho bia có chất lượng vượt trội hơn khi sản xuất từ malt của các loại hạt hòa
thảo khác.

2.1.2. Thành phần hóa học của malt
Bảng 2.1. Bảng các thành phần hóa học có trong malt
STT Thành phần hóa học có trong malt

% chất khô

1

Tinh bột

58 - 65

2

Đường khử

4

3

Sacarose

5

4

Pentosan hòa tan

1

5

Pentosan không hòa tan

9

6

Cellulose

6

7

Chất chứa nitơ

10

8

Chất béo

2,5

9

Chất khoáng

2,5

2.2. Hoa houblon
Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupulus
Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bia. Hoa houblon
truyền cho bia mùi thơm và vị đắng dễ chịu. Trong sản xuất bia, hoa houblon được
sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau như: hoa nguyên cánh, hoa viên, cao hoa. Khi
sử dụng chế phẩm hoa houblon, bia có độ đắng ổn định, thời gian bảo quản dài hơn
so với hoa tươi.
10


- Hoa viên: hoa houblon đã sấy khô được nghiền thành bột sau đó ép thành viên.
- Cao hoa: thu được khi tiến hành trích li các chất đắng, tinh dầu thơm của
hoa houblon, sau đó làm bay hơi dung môi. Cao hoa có thể bảo quản tốt từ 3-4
năm, rất thuận tiện cho vận chuyển mà vẫn đảm bảo chất lượng hoa. Tuy nhiên,
trong các nhà máy bia không nên sử dụng 100% cao hoa để nấu bia. Việc sử dụng
hoàn toàn cao hoa sẽ làm cho mùi vị bia giảm sút.
2.2.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của hoa
Hoa sử dụng cần đạt các yêu cầu về chất lượng như: màu sắc, mùi vị, hàm
lượng tạp chất, hàm lượng ẩm...
Bảng 2.2. Chất lượng hoa houblon
Thành phần

Chỉ tiêu chất lượng (% chất khô)

Màu sắc

Vàng đến vàng lục

Mùi

Thơm dễ chịu, đặc trưng

Màu hạt lupulin

Vàng, vàng óng ánh

Tạp chất

<3

Chất đắng

<15

Ẩm (trọng lượng)

<13

2.2.2. Thành phần hóa học của hoa
Bảng 2.3.Thành phần hóa học của hoa tính theo % chất khô
STT

Thành phần hóa học có trong hoa houblon

% chất khô

1

Độ ẩm

10 – 11

2

Chất đắng

15 – 21

3

Polyphenol

2–5

4

Tinh dầu thơm

0,5 – 1,5

5

Cellulose

12 – 14

6

Chất khoáng

5–8

7

Protein

15 – 17
11


8

Các hợp chất khác

26 – 28

Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau, nhưng những
chất có giá trị đối với sản xuất bia là nhựa houblon, tinh dầu thơm, tannin:
- Nhựa houblon: là thành phần chính và rất quan trọng của hoa houblon. Các
chất đắng có trong bia là do nhựa houblon tạo ra. Các chất đắng tạo cho bia có vị
đắng đẽ chịu, tạo sức căng bề mặt góp phần ức chế sự phát triển của vi sinh vật và
tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm.
- Tinh dầu: hoà tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và tạo cho bia có mùi
thơm đặc trưng, dễ chịu. Gồm 103 các hợp chất khác nhau: terpen, rượu, este,
aldehyte, cetone, axit amin.
- Tannin: tannin houblon là các polyphenol thuộc nhiều nhóm khác nhau.
Tannin dễ hoà tan trong nước, dễ bị oxy hoá nên bảo vệ được nhựa houblon khỏi bị
oxy hoá.
2.2.3. Bảo quản hoa
Để đảm bảo chất lượng hoa đưa vào sản xuất thì trong thời gian bảo quản

phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong
thùng kín hoặc môi trường khí trơ.
- Xông SO2 để hạn chế sự oxi hóa và phát triển của vi sinh vật.
- Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 0oC) vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chế
các quá trình hóa học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
- Cách ẩm tốt.
2.3. Nguyên liệu thay thế
Ở Việt Nam, nguyên liệu chính để sản xuất bia như malt đại mạch, hoa
houblon đều nhập từ nước ngoài. Vì vậy, sử dụng nguyên liệu phụ thay thế một
phần malt đại mạch trong sản xuất bia là việc làm rất có ý nghĩa kinh tế.
Nguyên liệu thay thế được nhà máy sử dụng là gạo, với tỉ lệ thay thế là 20%.
12


2.3.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo
- Gạo phải có kích thước đồng nhất, màu sắc đồng nhất, không bị mốc, mối
mọt, không có mùi vị lạ.
- Tỉ lệ cát sạn, tạp chất thấp (không quá 2%).
- Độ ẩm từ 10 – 13%.
- Độ hoà tan: 75 – 85%.
Gạo sau khi thu mua về nhà máy được làm sạch sơ bộ bằng lưới và sàng tạp
chất rồi chứa trong các xilo chứa gạo
2.3.2. Thành phần hóa học của gạo
Bảng 2.4.Thành phần hóa học của gạo
Thành phần

(% chất khô)

Tinh bột

75%

Protein

6 – 8%

Chất béo

1 – 1,5%

Cellulose

0,5 – 0,8%

Chất khoáng

1 -1,2%

2.4. Nước
Trong nhà máy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau. Từ giai
đoạn xử lí nguyên liệu cho đến khi tạo thành thành phẩm. Trong bia thành phẩm,
lượng nước chiếm 77 - 90%. Chính vì thế, nước nấu bia không chỉ đòi hỏi đầy đủ
các tiêu chuẩn của nước uống mà còn phải có những yêu cầu riêng đáp ứng với
công nghệ sản xuất bia:
- Độ cứng từ mềm tới trung bình. Quy định nước trong sản xuất bia phải là
nước mềm hoặc nước có độ cứng tạm thời ≈ 0,7 mg đương lượng/lít và độ cứng
vĩnh cửu ≈ 0,4 – 0,7 mg đương lượng/lít.
- Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l.
- Hàm lượng muối Mg+2 không quá 100 mg/l.

13


- Hàm lượng muối clorua 75 – 150 mg/l.
- Hàm lượng CaSO4 150 – 200 mg/l.
- Không có NH3 và muối NO2.
- Hàm lượng Fe+2 không quá 0,3 mg/l.
- Vi sinh vật không quá 100 tế bào/l.
- Cầu khuẩn đường ruột: 0 tế bào/1000 ml.
- Vi khuẩn E. coli: 0 tế bào/1000 ml.
Đối với công nghệ sản xuất bia, sắt là nguyên tố ảnh hưởng rất lớn. Trong
dịch đường, hàm lượng sắt đủ lớn sẽ rút ngắn chu kì sinh trưởng của nấm men làm
cho sự cân bằng trong tiến trình lên men bị phá vỡ. Hàm lượng sắt cao còn gây cho
bia có mùi vị lạ, xúc tác quá trình oxy hoá trong bia làm giảm độ bền keo, gây đục
cho sản phẩm. Mangan cũng có tác dụng tương tự như sắt. Do đó, cần có biện pháp
xử lí để hàm lượng các chất trong nước ở mức cho phép.
2.5. Nấm men
Nấm men sử dụng trong sản xuất bia thuộc loại đơn bào. Chúng là các vi
sinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong cả điều kiện yếm khí lẫn hiếu khí.
Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men sản xuất bia:
- Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết.
- Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như nhiệt độ, pH,
thành phần môi trường phù hợp với từng loại nấm men.
- Số lượng men giống ít nhất phải đạt 8 – 10.10 6 tế bào/cm3 khi cho vào để
lên men dịch đường.
Hai loại nấm men thường dùng trong sản xuất bia là Saccharomyces
cerevisiae và Saccharomyces carlsbergensis. Nhà máy sử dụng nấm men
Saccharomyces carlsbergensis để sản xuất.
Chủng nấm men sử dụng trong sản xuất bia cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Tốc độ lên men nhanh.

14


- Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao.
- Có khả năng chịu cồn, chịu áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ và nồng độ
CO2 phù hợp với từng nhà máy.
- Có khả năng kết lắng tốt.
- Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng.
- Sản phẩm tạo ra gồm các hợp chất hương và vị đặc trưng cho bia.
- Đặc tính di truyền ổn định cao.

15


PHẦN 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT
3.1. Lựa chọn dây chuyền công nghệ
3.1.1. Phương pháp lên men cổ điển
Quá trình lên men chính và phụ được tiến hành trong hai thiết bị riêng biệt
trong hai phòng lạnh khác nhau với nhiệt độ tiến hành khác nhau. Phương pháp
này lên men ở nhiệt độ thấp 6 - 10oC trong 7 - 10 ngày, lên men phụ trong 1 - 2
ngày.
+ Ưu điểm: hương vị bia tạo ra đậm đà hơn, thiết bị lên men đơn giản, dễ chế
tạo.
+ Nhược điểm: đòi hỏi nhiều thiết bị do lên men chính và lên men phụ được
tiến hành trong 2 thiết bị riêng biệt trong phòng lạnh khác nhau với nhiệt độ tiến
hành khác nhau. Vì thế chi phí đầu tư, xây dựng, lắp đặt và chế tạo thiết bị tốn kém,
mặt khác còn phải thiết kế thêm một bơm từ thùng lên men chính lên thùng lên men
phụ khi kết thúc giai đoạn lên men chính. Phòng lạnh phải có thiết bị cách nhiệt nên
rất tốn kém, giá đầu tư cao, tiêu hao năng lượng kéo theo giá thành sản phẩm cao.

3.1.2. Phương pháp lên men hiện đại
Quá trình lên men chính và phụ được tiến hành trong cùng một thiết bị có hệ
thống áo lạnh bên ngoài để điều chỉnh nhiệt độ của 2 quá trình lên men. Nhiệt độ lên
men chính 10 - 12oC trong 4 - 8 ngày, lên men phụ 0 - 2oC trong 8 - 12 ngày.
+ Ưu điểm: thời gian lên men nhanh, rút ngắn hơn so với phương pháp lên men
cổ điển. Thiết bị lên men gọn, không tổn thất diện tích mặt bằng phân xưởng.
+ Nhược điểm: lên men ở nhiệt độ cao nên có nhiều sản phẩm phụ không có
lợi cho chất lượng bia. Tuy nhiên chất lượng bia tạo ra cũng không khác xa lắm so
với phương pháp lên men cổ điển.
Vì vậy, trong nhà máy em chọn phương pháp lên men hiện đại để sản xuất
bia.

16


3.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng quát.
Malt

Gạo

Làm sạch

Nghiền

Hòa malt

Làm sạch

10%
m

Nghiền
alt ló

t

Nước

Hòa bột

Hồ hóa

Hội Cháo

Đường hóa

Nước

Lọc dịch đường

Bã
Rửa bã

Dịch đầu
Dịch
rửa bã
Hoa houblon

Nấu17
hoa

Bã


Lắng trong

Men giống

Nhân giống

Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Thu hồi CO2

Lên men phụ

Xử lý

Lọc trong bia

CO2 tinh

Ổn định bia

khiết

Xử lý lại

Men

Nấm men

Bột trợ lọc

Chiết chai, dập
nắp

Rửa chai

Thanh trùng

Chai

Kiểm tra, dán
nhãn
Xếp két
Bia thành phẩm

18

Thức ăn
gia súc


Hình 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng quát
3.3. Thuyết minh quy trình công nghệ tổng quát
Gạo và malt sau khi nhập về nhà máy được đưa qua sàng làm sạch sơ bộ, sau
đó nhờ gàu tải đưa vào xilo chứa. Từ xilo, malt và gạo được đưa xuống sàng tinh

để loại bỏ tạp chất, tách đá. Sau đó, nguyên liệu đi qua nam châm để loại bỏ kim
loại rồi chuyển qua cân và đi vào máy nghiền.
Sau khi nghiền, bột được chuyển vào thùng chứa rồi qua thiết bị phối trộn để
đi vào nồi nấu, tại nồi gạo, tinh bột được hồ hoá trước thu được dịch cháo. Dịch
cháo sau đó được chuyển sang nồi malt để tiến hành nấu với malt, tại nồi malt xảy
ra quá trình đường hoá. Sau khi đường hoá, dung dịch được bơm sang thiết bị lọc
khung bản để tách vỏ trấu, cặn bã ra khỏi dịch đường.
Sau khi lọc, dịch đường được bơm sang nồi houblon hoá. Tại nồi houblon
hoá, dịch đường được đun sôi đồng thời bổ sung hoa houblon để tạo màu, tạo mùi,
tạo vị cho bia. Dịch đường houblon hoá sau đó được chuyển sang thùng lắng xoáy
để tách bã hoa. Dịch trong thu được sẽ được chuyển qua thiết bị làm lạnh dạng bản
mỏng để hạ nhiệt độ của dịch đường xuống gần nhiệt độ lên men.
Sau khi làm lạnh, dịch đường được bơm vào tank lên men đồng thời bổ sung
nấm men và oxi để quá trình lên men xảy ra. Trong quá trình lên men, CO 2 sinh ra
được thu hồi lại để cung cấp cho hệ thống sau này. Kết thúc quá trình lên men
chính, men sữa được thu hồi lại để tái sử dụng, hạ nhiệt độ tank lên men để tiến
hành quá trình lên men phụ.
Bia thu được sau quá trình lên men được đưa qua máy lọc nến, lọc tinh để
lọc trong bia. Bia trong sau đó được bão hoà CO 2 và ổn định bia nhằm kéo dài thời
gian bảo quản.
Từ tank bia trong, bia được bơm qua phân xưởng chiết để thực hiện quá
trình chiết rót, hoàn thiện sản phẩm.
Thuyết minh chi tiết công nghệ được trình bày qua các công đoạn sau:

19


3.4. Phân xưởng nấu
3.4.1. Quy trình công nghệ

Tạp
chất

Đá,
sỏi

Malt

Gạo

Sàng sơ bộ

Sàng sơ bộ

Xilo chứa

Xilo chứa

Sàng tinh

Sàng tinh

Nam châm

Nam châm

Tạp chất

Đá, sỏi

Kim
loại

Kim
loại

Cân

Cân

CaCl2
Nước
rửa

Máy nghiền

Máy nghiền

Nồi malt

Nồi gạo
Máy lọc đáy bằng

Enzyme, CaSO4

B
ã

Thùng trung gian
Hoa houblon

Nồi houblon hoá
Nồi lắng xoáy

B
ã

Thiết bị làm lạnh
Tank lên men

Hình 3.2. Quy trình công nghệ phân xưởng nấu
20


3.4.2. Thuyết minh quy trình
3.4.2.1. Nhập nguyên liệu
Sau khi nhập liệu vào nhà máy, nguyên liệu được đưa qua máy làm sạch sơ bộ
và máy hút bụi, sau đó nhờ gàu tải vận chuyển vào silô chứa. Từ silô nguyên liệu
được băng tải, gàu tải vận chuyển đến công đoạn làm sạch.
3.4.2.2. Làm sạch nguyên liệu
Mục đích
Nguyên liệu chứa nhiều hạt lép, gãy; các tạp chất như đất, đá, sỏi, bụi bẩn
dây bao, kim loại…. Vì vậy cần phải làm sạch để tách các tạp chất tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình tiếp theo. Quá trình này đảm bảo nguyên liệu phải được
sạch, kích thước hạt đồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượng bia, thuận lợi
cho quá trình nghiền.
Tiến hành
Nguyên liệu: Nguyên liệu sau khi nhập vào nhà máy, được đưa qua sàng
làm sạch sơ bộ và máy hút bụi sau đó đưa vào xilo chứa nguyên liệu từ xilo
được vít tải, gàu tải vận chuyển lên máy sàng tự động, sau đó đưa qua thiết bị từ

tính để tách kim loại.
3.4.2.3. Nghiền nguyên liệu
 Mục đích:Để khi đường hóa thu được nhiều chất chiết nhất có lợi cho sản
xuất, hạn chế chất không có lợi tan vào dịch đường. Nội nhũ là nguồn cung cấp cơ
bản các chất hòa tan cho dịch đường, tùy mức độ phân hủy của malt mà có mức độ
nghiền mịn khác nhau.
Vỏ trấu được sử dụng như một chất trợ lọc dịch đường và hạn chế các
chất hòa tan của nó vào dịch đường gây mùi vị không tốt. Do đó, chỉ nên nghiền
dập hay bẹp.
Có các phương pháp nghiền sau:
a) Nghiền khô:
Bột nghiền khô gồm: vỏ trấu, tấm thô, tấm mịn, bột malt. Thường sử dụng
21


các máy nghiền có 1, 2 và 3 đôi trục.
- Ưu điềm:
+ Có thể nghiền trước khi nấu
+ Nghiền tốt các malt có độ nhuyễn kém
+ Dễ vệ sinh máy móc.

- Nhược điểm:
+ Không giữ được nguyên vỏ.
+ Khi nghiền bụi bay ra nhiều.
+ Dung tích chứa trong thùng lọc nhỏ (190 kg/m2)
b) Nghiền ẩm:
Malt được làm sạch, phun ẩm vỏ tới 18% ẩm, nghiền bằng máy nghiền trục.
- Ưu điểm:
+ Vỏ trấu được bảo toàn.
+ Dung tích chứa trong thùng lọc lớn (280 – 330 kg/m2)

- Nhược điểm:
+ Nghiền không tốt những loại malt chưa nhuyễn
+ Ngâm không đều.
+ Hoạt lực enzym và hoạt lực sinh học không được kiểm trong thùng ngâm.
Chi phí đầu tư lớn trên một máy nghiền cho một nồi nấu.
+ Vệ sinh thiết bị khó khăn.
Từ những ưu, nhược điểm của 2 phương pháp trên, em chọn phương pháp
nghiền ướt.
- Cách tiến hành
Malt được cân định lượng cho từng mẻ nấu rồi được nghiền ướt. Đây là
22


phương pháp nghiền mà malt và nước được phối trộn với nhau theo tỷ lệ nhất
định.
Malt từ thùng cân được chuyển xuống bộ phận ngâm sơ bộ trong vòng 1
phút (giúp các thành phần của hạt trở nên mềm, vỏ trấu dai hơn), rồi chuyển
xuống cặp trục nghiền, nhiệt độ nước sử dụng trong nghiền malt là (30 - 50 0C),
tỉ lệ giữa nước và malt là 4:1. Sau khi nghiền thì thu được dịch sữa malt để
chuẩn bị cho quá trình đường hóa tiếp theo.
1.

Nguyên liệu vào.

2.

Vòi phun nước.

3.

Cip.

1
3
2

4

4.

Phễu ngâm nguyên liệu.

5.

Nước chảy tràn.

6.

Nắp ngăn.

7.

Trục cấp liệu.

8.

Nước.

5

6
7
8
9
11
15

9.

Cặp trục nghiền.

10.

Vòi nước nấu.

11.

Nước sau ngâm nguyên liệu.

12.

Buồng trộn.

13.

Cánh đảo trộn.

14.

Bơm.

15.

Hỗn hợp bột nghiền vào nồi nấu.

16.

Nước thải.

10
12
13
14

16

Hình 3.3. Thiết bị nghiền ướt

23


3.4.2.4. Hồ hoá và đường hoá
- Mục đích: chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hoà tan
sang trạng thái hoà tan nhờ tác động của các hệ enzyme thuỷ phân.
 Tiến hành nấu
Nồi malt

Nồi gạo

Malt

Bột gạo

Hòa bột (41oC, 15 phút)

Hoà malt (41oC, 25 phút)

Nâng nhiệt (90oC, 15 phút)
phút)
Giữ nhiệt (90oC, 30 phút)

Nâng nhiệt đến sôi (100oC, 10 phút)

Giữ sôi (100oC, 20 phút)

Hội cháo (52oC, 30 phút)

Đường hoá (64oC, 40 phút)

Nâng nhiệt (72oC, 30 phút)

Lọc

Hình 3.4. Sơ đồ nấu malt và gạo
Ở Nồi gạo:
Đầu tiên cho nước có nhiệt độ 41 oC vào nồi, thêm 10% malt lót vào nồi
24


để tránh hiện tượng cháy nồi, sau đó cho bột gạo vào, thời gian hoà bột khoảng

15 phút. Sau đó nâng nhiệt độ lên 90 0C, thời gian nâng nhiệt khoảng 15 phút
và duy trì trong 20 phút. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên nhiệt độ sôi 100 0C trong 10
phút, giữ sôi trong vòng 20 phút để quá trình thủy phân xảy ra triệt để. Sau khi
bột đã chín, khối cháo được bơm sang nồi malt.
Ở nồi malt:
Tại thời điểm nâng nhiệt độ nồi gạo từ 90 oC lên 100oC thì tiến hành cho malt
vào nồi. Trước khi cho malt vào nồi, malt được hoà với nước có nhiệt độ 41 oC.
Thời gian hoà malt khoảng 25 phút.
Sau đó dịch cháo được bơm từ nồi gạo sang nồi malt để hội cháo, thời gian
hội cháo khoảng 30 phút. Nhiệt độ khối cháo sau khi hội cháo là 52oC. Sau đó nâng
lên 64oC thực hiện quá trình đường hóa, duy trì trong khoảng 40 phút rồi tiến hành
thử iôt để nhận biết thời điểm kết thúc quá trình đường hoá. Tiếp tục nâng nhiệt lên
72oC trong khoảng 30 phút rồi bơm đi lọc.
- Thiết bị: nồi hai vỏ:
3.4.2.5. Lọc dịch đường
Mục đích : tách dịch đường khỏi các chất không hòa tan, giữ lại cùng bã
những chất không mong muốn như : tannin, lipit,…
Có 2 phương pháp lọc:
a) Lọc ép khung bản
Dùng lực của bơm đẩy phần dịch qua lớp vải lọc, còn phần bã malt
được giữ lại.
-

Ưu diểm : lọc nhanh, hiệu suất thu hồi chất chiết cao, năng suất lớn, ít

tốn nước rửa bã, chiếm ít diện tích.
-

Nhược điểm : khó mở rộng năng suất, khi lọc dich đường dễ tiếp xúc

với oxy, tanin bị oxy hóa làm bia bị đắng khó chịu, lớp vải lọc nhanh hỏng nên tốn
chi phí thay thế, lao động vất vả.
b) Lọc bằng thùng lọc đáy bằng.
Sử dụng thùng lọc 2 đáy, một đáy giả làm lớp lưới lọc, có hệ thống dao cào
25


đảo bã.
-

Ưu điểm : thùng kín nên ít bị oxy hóa, vệ sinh đơn giản.

-

Nhược điểm : thời gian lọc kéo dài hơn lọc khung bản.

Qua đó em chọn phương pháp sử dụng thùng lọc đáy bằng để lọc dịch
đường.
Quá trình lọc được tiến hành theo 2 giai đoạn:
- Tách lọc dịch trong (chứa các chất hoà tan của malt) khỏi bã malt.
- Dùng nước nóng (75oC - 78 oC) để thu hồi những phần tử hoà tan chủ yếu
còn bám ở phần bã malt.
Trước khi lọc ta tiến hành bơm nước lọc, nhiệt độ của nước từ (75 oC 78oC) vào dưới đáy sao cho chiều cao của nước cách mặt sàng là 1 - 1,5cm. Nước
vào từ dưới chiếm đầy các ống dẫn và khoảng không gian giữa đáy chính và lưới
nên đẩy được không khí ra ngoài. Sự có mặt của không khí trong đường ống gây
khó khăn cho quá trình lọc. Sau khi đường hoá song dịch đường được nâng lên
nhiệt độ 78 oC và được bơm sang thùng lọc, vừa bơm dịch đường đồng thời bật hệ
thống cánh khuấy để cào và đảo trộn líp bã lọc, phân bố đều bã trong thùng. Sau đó
ngừng khuấy và để thời gian lắng khoảng 20 - 30 phút, ta mở van dẫn dịch xuống
bình trung gian. Lúc đầu dịch vẫn còn đục được hồi lưu về thùng lọc. Khi dịch lọc

song thì đóng van hồi lưu và mở van dẫn dịch sang nồi hoa.
Sau khi lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã theo khối lượng dịch cần phải đạt
tới. Mở van đáy và van xả cấp rửa bã, bơm nước nóng nhiệt độ (75 oC - 78oC) vào
thùng lọc theo 2 đường cấp nước (đường CIP & sục đáy), cho hệ thống dao cào
hoạt động 10 phút, ngừng hệ thống dao cào 7 để lắng rửa tương tự như lọc dịch
ban đầu.
Dùng nước cứng để rửa bã vì vỏ malt có tanin mà tanin thì tan nhiều trong
nước mềm sẽ làm cho bia bị đắng. Nếu dùng nước có nhiệt độ thấp thì dẫn đến
hiệu suất chiết đường thấp. Nếu nhiệt độ của nước quá cao sẽ dẫn đến vô hoạt
enzim amylaza và các tinh bột sót được hồ hoá nhưng không được đường hoá và
26