Đồ án Thiết kế hệ thống làm lạnh dịch Houblon ống lòng ống

Mục Lục
LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................................................4
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................................................5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI.................................................................................................6
1. Ý nghĩa và mục đích đề tài................................................................................................................ 6
a.Ý nghĩa đề tài................................................................................................................................... 6
b. Mục tiêu đề tài................................................................................................................................. 6
2. Các phương pháp làm lạnh............................................................................................................... 6
2.1 .Làm lạnh tĩnh................................................................................................................................ 6
2.2.Làm lạnh tăng cường..................................................................................................................... 7
2.3.Làm lạnh phun............................................................................................................................... 7
2.4. Làm lạnh bằng cách nhúng sản phẩm trong nước muối lạnh........................................................7
2.5. Ướp đá, vùi tuyết.......................................................................................................................... 8
2.6. Làm lạnh chân không.................................................................................................................... 8
3. Thiết bị trao đổi nhiệt......................................................................................................................... 8
3.1 Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt...................................................................................................... 8
4. Giới thiệu về thiết bị ống lồng ống................................................................................................... 10

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU...................................................................................11
1. Nguyên liệu trong sản xuất bia......................................................................................................... 11
1.1. Malt đại mạch............................................................................................................................ 11
1.2. Hoa Houblon.............................................................................................................................. 13
1.3. Nước........................................................................................................................................... 15
1.4. Men bia...................................................................................................................................... 17
1.5. Các nguyên liệu khác thay thế..................................................................................................... 18
Các quá trình biến đổi nguyên liệu..................................................................................................... 19
2.1. Các quá trình xảy ra khi nấu....................................................................................................... 19
2.2. Các quá trình xảy ra khi houblon hóa......................................................................................... 20
2.3. Các quá trình xảy ra khi lên men................................................................................................ 20

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA........................................................20

Thuyết minh dây chuyền công nghệ................................................................................................... 22
1. Làm sạch:......................................................................................................................................... 22
1.1. Mục đích:................................................................................................................................... 22
1


1.2. Tiến hành làm sạch:.................................................................................................................... 22
2. Nghiền nguyên liệu :........................................................................................................................ 22
2.1. Mục đích :.................................................................................................................................. 22
2.2. Yêu cầu khi nghiền...................................................................................................................... 22
2.3. Phương pháp thực hiện :............................................................................................................. 23
3. Nấu nguyên liệu:.............................................................................................................................. 23
3.1. Mục đích:................................................................................................................................... 23
3.2. Tiến hành nấu:............................................................................................................................ 23
4. Lọc dịch đường:............................................................................................................................... 25
4.1. Mục đích :.................................................................................................................................. 25
4.2. Tiến hành lọc dịch đường :......................................................................................................... 25
5. Houblon hóa :.................................................................................................................................. 26
5.1. Mục đích :.................................................................................................................................. 26
5.2. Tiến hành Houblon hóa :............................................................................................................ 26
6. Lắng trong và làm lạnh:.................................................................................................................. 27
6.1. Mục đích :.................................................................................................................................. 27
6.2. Tiến hành:................................................................................................................................... 27
7. Lên men chính:................................................................................................................................ 28
7.1. Mục đích:................................................................................................................................... 28
7.2. Phương pháp nuôi cấy men giống:.............................................................................................. 28
7.3. Tiến hành lên men :..................................................................................................................... 28
8. Lên men phụ:................................................................................................................................... 29
8.1. Mục đích:................................................................................................................................... 29
8.2. Tiến hành :.................................................................................................................................. 29

9. Lọc trong bia:.................................................................................................................................. 29
9.1. Mục đích :.................................................................................................................................. 30
9.2. Tiến hành :.................................................................................................................................. 30
10. Ổn định bia:................................................................................................................................... 30
11. Chiết chai :..................................................................................................................................... 30
12. Thanh trùng bia:............................................................................................................................ 31
12.1. Mục đích:.................................................................................................................................. 31
12.2. Tiến hành:................................................................................................................................. 31
13. Dán nhãn :...................................................................................................................................... 31
13.1. Mục đích:.................................................................................................................................. 31
2


13.2. Tiến hành:................................................................................................................................. 31

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ...................................................................................................32
4.1 Thống số ban đầu............................................................................................................................ 32
4.2 Thiết kế thiết bị làm lạnh ống lồng ống......................................................................................... 33
4.2.1 Tính toán cho ống lồng ống tại giai đoạn làm lạnh cấp 1:.....................................................33
4.2.2 Tính toán cho ống lồng ống tại giai đoạn làm lạnh cấp 2......................................................39
4.2.3 Tính ứng suất cho phép của thiết bị....................................................................................... 44
4.2.4.

Chọn bích nối miệng cho ống dẫn và co ống nối:..............................................................44

4.2.5 Tính chọn chân đỡ và khung đỡ............................................................................................. 46
4.2.6 Tính chọn lớp bảo ôn.............................................................................................................. 48
4.2.7 Tính toán cân bằng năng lượng.............................................................................................. 48
4.3 Tính chọn thiết bị phụ................................................................................................................... 49
4.3.1 Chọn bơm cho dung dịch đường houblon..............................................................................49

4.3.2 Chọn bơm cho nước làm mát:................................................................................................ 50
4.3.3 Chọn bơm cho dịch glycol:..................................................................................................... 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................53

3


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt Đồ án kỹ thuật thực phẩm này, trước hết chúng em xin gửi
lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Thực Phẩm, trường
Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn
Công Nghiệp Thực Phẩm đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em những
kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt, chúng em xin chân thành cám ơn thầy Phan Vĩnh Hưng – người đã
tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, góp ý về nội dung cho chúng em trong suốt quá
trình làm đồ án. Trong thời gian làm việc với thầy, chúng em đã được tiếp thu
thêm nhiều kiến thức bổ ích, đã được học tập tinh thần, thái độ làm việc nghiêm
túc, hiệu quả của thầy. Đây là những điều rất cần thiết cho chúng em trong quá
trình học tập và công tác sau này.

4


LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật lạnh đang dần dần trở nên quan trọng và không thể thiếu trong hầu
hết các lĩnh vực trong cuộc sống. Hỗ trợ tích cực cho ngành công nghệ thực phẩm
và chiếm một vai trò cực kì trong quá trình sản xuất bia. Bài báo cáo của nhóm em
nghiêm cứu việc sử dụng kỹ thuật lạnh trong việc làm lạnh nhanh dịch đường
houblon bằng thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Giai đoạn này rất dễ nhiễm tạp vi

sinh vật gây hư hại cho sản phẩm và các quá trình tiếp theo và làm giảm chất
lượng của bia. Vì thế việc sử dụng kỹ thuật lạnh là vô cùng cần thiết và hữu ích.
Đề tài thiết kế hệ thống làm lạnh dịch houblon nhằm tìm hiểu tổng quan các
thiết bị được sử dụng trao đổi nhiệt hiện nay đang được sử dụng trong thực tế.
Thông qua đó có thể tính toán chọn thiết bị trao đổi nhiệt sao cho phù hợp với quá
trình nhằm nâng cao hiệu suất của quá trình cũng như hiệu suất lạnh của cả quá
trình.
Qua quá trình nghiên cứu chúng em được bổ sung rất nhiều kiến thức về kỹ
thuật lạnh. Tuy nhiên do việc hạn chế về kiến thức và thời gian do đó khó tránh
khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp của quý Thầy/Cô để bài
báo cáo hoàn thiện hơn.

Nhóm sinh viên thực hiện.

5


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1. Ý nghĩa và mục đích đề tài.
a.Ý nghĩa đề tài.
Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh từ các đây rất lâu, bằng cách cho
các vật cần làm lạnh tiếp xúc với các vật lạnh hơn. Hiện nay kĩ thuật lạnh góp
phần quan trọng trong rất nhiều các lĩnh vực như nghành công nghiệp chế biến và
bảo quản thực phẩm, ngành công nghệ háo chất, trong lĩnh vực điều hòa không
khí, trong ngành y tế và công nghiệp nặng …đóng góp to lớn và quan trọng nhất
đó là nghành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm.
Ở đề tài này quá trình làm lạnh được sử dụng trong quá trình làm lạnh nhanh
dịch đường houblon nhằm mục đích hạ nhiệt dộ dịch đường tới nhiệt độ bảo quản
thích hợp cho quá trình lên men. Nếu làm chậm một số vi sinh vật gây hại sẽ xâm
nhập làm ảnh hưởng tới chất lượng của bia như vậy thời gian hạ nhiệt phải tối ưu

có nghĩa quá trình làm lạnh phải cần sử dụng một lượng nhiệt đủ lớn để thời gian
làm lạnh là ngắn nhất.
b. Mục tiêu đề tài.
Thông qua quá trình nghiên cứu đề tài chúng ta có thể hiểu rõ hơn về quá trình
sản xuất bia, nắm vững các quá trình biến đổi các nguyên liệu của quá trình. Nắm
cững các nguyên lí hoạt động của các thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống, hiểu rõ
hơn về các phương pháp làm lạnh và có thể phân loại các thiết bị trao đổi nhiệt
theo từng loại.
Dựa vào các thông số đầu vào ta có thể tính toán được chi tiết và thiết kế thiết
bị trao đổi nhiệt làm lạnh nhanh dịch đường dạng ống lồng ống sao cho phù hợp
với lý thuyết và thực tế.
2. Các phương pháp làm lạnh.
Làm lạnh thực phẩm là hạ nhiệt độ thực phẩm xuống đến gần nhiệt độ đông
cứng của nó, có nghĩa không xuống đến nhiệt độ đóng băng của sản phẩm. Nhiệt
độ đóng băng của thịt động vật hoặc sản phẩm từ thực vật thấp hơn nhiệt độ đóng
băng của nước. Nó không phải làm hằng số mà thay đổi theo từng điều kiện cụ
thể. Thường nhiệt độ đông cứng của tế bào thấp hơn nhiệt độ đóng băng của nước
một vài độ.
2.1 .Làm lạnh tĩnh.
Các phòng lạnh được trang bị các dàn lạnh tĩnh bay hơi trực tiếp hoặc làm
lạnh gián tiếp qua nước muối. Không khí lạnh trong phòng đối lưu tự nhiên. Sản
6


phẩm cần làm lạnh được xếp lên giá (rau quả, ngũ hoa hạt) hoặc treo trên giá xe
đẩy ( thịt lợn nửa con hoặc thịt bò nửa hoặc một phần tư con). Giai đoạn đầu khi
nhiệt độ sản phẩm còn cao có thể điều chỉnh để nhiệt độ phòng xuống đến -2ᵒC
hoặc -3ᵒC. Giai đoạn cuối khi nhiệt độ sản phẩm xuống thấp, nâng nhiệt độ phòng
lên -1ᵒC đến 0ᵒC. Phương pháp làm lạnh tĩnh có tốc độ làm lạnh chậm, tốn diện
tích làm lạnh nhưng độ khô hao thực phẩm nhỏ, độ ẩm không khí cao.

2.2.Làm lạnh tăng cường.
Các phòng lạnh được trang bị các loại dàn quạt. Dàn lạnh có thể là giàn bay
hơi trực tiếp qua nước muối. Tốc độ lưu thông không khí trong phòng có thể lên
tới 3-4 m/s. Ở giai đoạn đầu nhiệt độ có thể hạ xuống đến -5ᵒC cho thịt lợn và –
1ᵒC cho thịt bò, giai đoạn sau nâng nhiệt độ lên -1 – 0ᵒC và tốc độ không khí giảm
xuống còn một nửa. Độ ẩm không khí duy trì từ 85 – 95ᵒC.
Do có tuần hoàn không khí nên quá trình làm lạnh tăng, thời gian làm lạnh rút
ngắn. Cần chú ý để sản phẩm không bị đóng băng. Tổn hao khối lượng do khô hao
lớn hơn phương pháp làm lạnh tĩnh. Phương pháp này có thể áp dụng cho tất cả
các loại sản phẩm thịt cá, rau quả… phòng lạnh có thể xây dựng theo kiểu tunel có
xe đẩy chất sản phẩm và đường ray đẩy vào và ra.
2.3.Làm lạnh phun.
Các phòng lạnh được trang bị các buồng phun nước muối. Không khí trao đổi
nhiệt ẩm trực tiếp với nước muối, sau đó vào làm lạnh sản phẩm. Phương pháp
này giảm được tổn hao khối lượng do độ ẩm rất cáo, tránh được ô xi hóa mỡ, giữ
vitamin. Nhược điểm của phương pháp này là không dùng được cho các sản phẩm
kị ẩm và kị thấm muối.
Phương pháp này sử dụng rất hiệu quả đối với gà, vịt, gia cầm đóng trong bao
nilong hút chân không. Có thể phun trực tiếp nước muối lạnh lên sản phẩm. Đối
với rau quả dùng nước lạnh gần 0ᵒC xối trực tiếp vừa tác dụng làm lạnh vừa tác
dụng tẩy rửa rau quả.
2.4. Làm lạnh bằng cách nhúng sản phẩm trong nước muối lạnh.
Để làm lạnh, có thể nhúng sản phẩm trực tiếp trong nước muối lạnh, nước
lạnh, nước biển đã làm lạnh. Do hệ số trao đổi nhiệt độ rất lớn giữa nước muối và
sản phẩm nên thời gian làm lạnh rút xuống đáng kể. Phương pháp này có thể sử
dụng rất hiệu quả cho các sản phẩm đóng gói trong bao bì nilong kín như gà, vịt,
gia cầm. Người ta cũng có thể sử dụng phương pháp này để làm lạnh cá không cần
bao nilong. Tuy nhiên khi ngâm cá không có bao nilong trong nước biển lạnh cá bị
trương và khối lượng tăng tới 10% nên phải cho thêm phụ gia vào nước biển lạnh
để cân bằng áp suất thẩm thấu.

7


2.5. Ướp đá, vùi tuyết
Làm lạnh cá thông dụng nhất là phương pháp ướp đá. Đá được đạp vụn hoặc
xay vụn, sau đó có thể được trộn thêm với muối hoặc chất kháng sinh rồi mang
bảo quản cá. Đá và cá được xếp thành từng lớp và sau một thời gian nhất định có
thể làm chặt thêm vì một số đã đã tan. Nếu cá đã được làm lạnh trong nước muối
thì sẽ đỡ tốn đá khi ướp và thời gian giữ đá trong hòm cá sẽ lâu hơn nhiều.
Ướp đã cũng có thể sử dụng cho các loại sản phẩm khác biệt rau quả. Chỉ cần
xếp đá vào các ngăn bảo ôn sau đó đặt thực phẩm hoặc rau quả ở giữa. Nhiệt độ
của thực phẩm hoặc rau quả được giảm xuống gần đến nhiệt độ đá tan 0ᵒC. ở các
nước xứ lạnh, người ta có thể sử dụng phương pháp này vùi tuyết để bảo quản
thực phẩm và rau quả.
2.6. Làm lạnh chân không.
Đây là phương pháp làm lạnh mới dùng cho rau quả là chính. Rau quả được
xếp vào một phòng kín bằng kim loại, sau khi đóng kín phòng được hút chân
không nhờ các máy nén kiểu ejecto. Dưới áp lực chân không, hơi nước từ chính
rau quả bốc ra để làm lạnh rau quả. Phương pháp này có ưu điểm là quá trình làm
lạnh rất nhanh, đảm bảo chất lượng và mỹ quan sản phẩm.
3. Thiết bị trao đổi nhiệt.
Thiết bị trao đổi nhiệt (TBTĐN) là thiết bị trong đó thực hiện sự trao đổi nhiệt
giữa chất cần gia công với chất mang nhiệt hoặc lạnh. Chất mang nhiệt hoặc lạnh
được gọi chung là môi chất có nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn chất gia công, dùng
để nung nóng hoặc làm lạnh chất gia công.
3.1 Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt.
3.1.1. Phân loại theo nguyên lý làm việc của TBTĐN.
3.1.1.1. TBTĐN tiếp xúc (hay hỗn hợp): là loại TBTĐN trong đó chất gia công
và môi chất tiếp xúc nhau, thực hiện cả quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất,
tạo ra một hỗn hợp.

Ví dụ bình gia nhiệt nước bằng cách sục 1 dòng hơi.
3.1.1.2. TBTĐN hồi nhiệt: là loại thiết bị TĐN có mặt trao đổi nhiệt được
quay, khi tiếp xúc chất lỏng 1 mặt nhận nhiệt, khi tiếp xúc chất lỏng 2 mặt toả
nhiệt. Quá trình TĐN là không ổn định và trong mặt trao đổi nhiệt có sự dao động
nhiệt.
Ví dụ: bộ sấy không khí quay trong lò hơi nhà máy nhiệt điện.
8


3.1.1.3. TBTĐN vách ngăn: là loại TBTĐN có vách rắn ngăn cách chất lỏng
nóng và chất lỏng lạnh và 2 chất lỏng TĐN theo kiểu truyền nhiệt. Loại TBTĐN
vách ngăn bảo đảm độ kín tuyệt đối giữa hai chất, làm cho chất gia công được tinh
khiết và vệ sinh, an toàn, do đó được sử dụng rộng rãi trong mọi công nghệ.
3.1.1.4. TBTĐN kiểu ống nhiệt: là loại TBTĐN dùng ống nhiệt để truyền tải
nhiệt từ chất lỏng nóng đến chất lỏng lạnh. Môi chất trong các ống nhiệt nhân
nhiệt từ chất lỏng 1 sôi và hoá hơi thành hơi bão hoà khô truyền đến vùng tiếp xúc
chất lỏng 2, ngưng thành lỏng rồi quay về vùng nóng để lặp lại chu trình. Trong
ống nhiệt, môi chất sôi, ngưng và chuyển động tuần hoàn, tải 1 lượng nhiệt lớn từ
chất lỏng 1 đến chất lỏng 2.
3.1.2. Phân loại TBTĐN theo chuyển động chất lỏng.
+ Song song cùng chiều.
+ Song song ngược chiều.
+ Song song đổi chiều.
+ Giao nhau 1 lần hoặc giao nhau nhiều lần.
3.1.3. Phân loại TBTĐN theo thời gian.
Thường phân ra 2 loại:
+ Thiêt bị liên tục.
VD: Bình ngưng, calorife.
+ Thiết bị làm việc theo chu kỳ.
VD: Nồi nấu, thiết bị sấy theo mẻ.

3.1.4. Phân loại TBTĐN theo công dụng.
+ Thiết bị gia nhiệt dùng để gia nhiệt cho sản phẩm.
VD: nồi nấu, lò hơi.
+ Thiết bị làm mát để làm nguội sản phẩm đến nhiệt độ môi trường.
VD: tháp giải nhiệt nước, bình làm mát dầu.
+ Thiết bị lạnh để hạ nhiệt độ sản phẩm đến nhiệt độ nhỏ hơn môi trường.
VD: tủ cấp đông, tủ lạnh.
9


4. Giới thiệu về thiết bị ống lồng ống.
Thực tế cho thấy rằng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống có cấu tạo rất
gọn gàng do hiệu quả trao đổi nhiệt cao, chúng có các ưu điểm nổi trội sau:
+ Thường được sử dụng để trao đổi nhiệt giữa các chất lỏng với nhau hoặc chất
lỏng với môi chất đang sôi hay đang ngưng với khả năng trao đổi nhiệt lớn.
+ Cả hai môi chất khi chuyển động qua thiết bị đều chuyển động đối lưu cưỡng
bức với tốc độ rất lớn nên thời gian đạt được yêu cầu trao đổi nhiệt sẽ giảm xuống.
+ Kết cấu gọn gàng, an toàn và dễ chế tạo.
Tuy nhiên, các thi t bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống hiện nay chỉ là các ống
ế trơn có hiệu quả thấp, ít nhiều còn bị hạn chế, đặc biệt trong trường hợp ngưng
tụ môi chất, ống trơn sẽ hạn chế khả năng ngưng tụ của môi chất. Mặc khác, khi
màng ngưng hình thành nó sẽ hạn chế quá trình trao đổi nhiệt giữa dòng hơi và bề
mặt vật rắn. Trong các hệ thống Freon, hệ số tỏa nhiệt khi ngưng khá thấp, vì vậy
cũng rất cần thiết phải có các biện pháp để nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt, đặc
biệt là người ta sẽ làm cánh bên ngòai của ống trong để tăng cường khả năng tỏa
nhiệt về phía môi chất. Đối với thiết bị này còn nhược điểm nữa là chế tao hơi
phức tạp và khó vệ sinh.
Hiện nay trên thi trường các loại thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống có các dạng
như sau:
+ Thiết bị ngưng tụ ống lồng ống trơn.

+ Thiết bị ngưng tụ ống lồng ống dạng hình vuông.
+ Thiết bị ngưng tụ ống lồng ống dạng hình elip
+ Thiết bị ngưng tụ dạng ống xoắn tròn.

10


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
Đồ án hướng tới làm lạnh dịch houblon mà dịch houblon chiếm vai trò đặc
biệt quan trọng trong quá trình sản xuất bia do đó chúng em chọn quá trình sản
xuất bia là cơ sở để nghiêm cứu.
1. Nguyên liệu trong sản xuất bia.
Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bia đó chính là malt đại mạch, hoa
houblon, men bia. Ngoài ra còn có các nguyên liệu khác được sử dụng như các
nguyên liệu tahy thế, nước và một số háo chất khác.
1.1. Malt đại mạch.
Malt là hạt hòa thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xác
định. Nó là sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng: đường đơn, các axit amin, các chất
khoáng, các nhóm vitamin và có hệ enzyme phong phú – chủ yếu là proteaza và
amylaza.
1.1.1. Vai trò.
Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng
để sản xuất bia. Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và các tính chất công nghệ
hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác.
1.1.2. Cấu tạo.
11


Hạt malt gồm 3 bộ phân chính: Vỏ hạt, phôi và nội nhủ.
+ Vỏ hạt (Hull): Vỏ hạt chia thành ba bộ phận chính: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron.

Phần này thường chiếm từ 8 ÷ 15% trọng lượng hạt.

12


+ Phôi: Là cơ quan sống, hô hấp của hạt. Phôi thường chiếm từ 2,5 ÷ 5% trọng
lượng hạt. Trong phôi có từ 37 ÷ 50% chất khô là thành phần nitơ, khoảng 7% chất
béo, 5 ÷ 6% đường saccharose, 7 ÷ 7,5% pentose, 6 ÷ 6,5% chất tro và một số ít
thành phần khác. Riêng tinh bột hầu như rất ít.
+ Nội nhũ (Endosperm): Chiếm từ 45 ÷ 68% trọng lượng hạt. Phần này của hạt
đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia. Thành
phần chính trong nội nhũ là hạt tinh bột hình tròn, có kích thước rất lớn (từ 20 ÷
30μ) hoặc rất bé (từ 2 ÷ 10μ). Rất ít những hạt có kích thước trung bình. Nếu hàm
lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột kích thước nhỏ.
1.1.3. Yêu cầu trong sản xuất bia.
Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị
ngọt, có màu vàng sáng đều. Không được có mùi vị lạ, không được mốc và không
hôi khói. Yêu cầu kích thước của các hạt malt phải đều.
Kích thước hạt malt đạt yêu cầu nếu như hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm
chiếm 94 %, hạt dưới sàn 2,2 mm không quá 0,5%. Khối lượng riêng của malt
trong khoảng 520-600g/l. Độ ẩm của malt không quá 6%. Độ chiết của malt: 7582%. Thời gian đường hoá: 20-35 phút, hoạt lực amylaza đạt 100-300 đơn vị, hàm
lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein phải nằm trong khoảng
9-12%, nếu cao hơn bia sẽ đục, rất khó bảo quản, còn nếu thấp hơn thì bia kém bọt,
vị kém đậm đà.

13


1.2. Hoa Houblon.
+ Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupulus L, là một loại cây lưu niên

thuộc họ dây leo, có độ cao trung bình từ 6-8m.
+ Hoa Houblon là nguyên liệu chính thứ 2 dùng để sản xuất bia, hoa Houblon góp
phần tạo ra mùi vị đặc trưng của bia, ngoài ra hoa Houblon còn được sử dụng như
một chất bảo quản bia, làm tăng tính ổn định, khả năng tạo bọt, tính giữ bọt, làm
cho bột mịn và xốp.
+ Chỉ sử dụng hoa cái trong quá trình sản xuất bia.
1.2.1 Vai trò.
Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bia và hiện nay
chưa một loại nguyên liệu nào có thể thay thế được. Hoa houblon làm cho bia có vị
đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ
bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Thành phần hóa học của
hoa gồm nhiều chất khác nhau, những chất có giá trị cho bia là nhựa houblon, các
chất tanin và tinh dầu.
1.1.3. Thành phần hóa học:
Trong thành phần hoa Houblon gồm có :
+ Chất đắng : 19% .
+ Tanin: 4%.
+ Celluloza: 13%.
+ Protein: 20%.
+ Tro: 5-10%.

14


+ Khoáng : 8%.
+ Tinh dầu: 1,5%
+ Chất hòa tan không chứa N2 : 28%.
+ Chất đắng : là thành phần thiết yếu và đặc trưng của hoa Houblon, gồm acid
đắng và nhựa đắng. Trung bình trong hoa Houblon có chức 16-19% chất đắng,
acid đắng chiếm 9-11%, nhựa đắng chiếm 7-8%.

+ Lupulin và các đồng phân của nó : tạo ra 85-95% chất đắng trong bia, có
tính tạo bọt và giữ bọt.
+ Tanin (chất chát ) : C25H24O4 làm kết tủa các protid kém bền vững, tăng tính
ổn định trong bia. Thông thường trong bia có khoảng 0,012-0,02% tannin.
+ Tinh dầu : có màu vàng sánh, trong, mùi thơm mạnh. Tinh dầu quyết định
mùi thơm đặc trưng của bia.
1.1.4. Các dạng tinh chế của hoa trên thị trường phổ biến.
Trên
+

thị

trường

hiện

Dạng

+

nay
hoa
Dạng

có

3

loại
cánh

phổ

biến:
khô.
viên.

+ Dạng cao trích ly.
- Hoa Houblon được tinh chế thành dạng cao để bảo quản cho tốt hơn.
Houblon sau khi vừa sấy xong sẽ được ngâm ngay vào trong cồn 96% để trích
ly, rồi sau đó cô đặc dịch trích ly thành cao.
- Hoa houblon được bảo quản ở nhiệt độ 0,5-20 0C. Nhiệt độ cao, không khí
ẩm sẽ làm giảm phẩm chất của hoa. Hàm lượng α- acid có trong hoa ở dạng
cao là 30%, ở dạng viên là 8-10%.

15


1.1.5. Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa.
Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau:
+ Ngăn chăn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùng
kín, môi trường chân không hoặc môi trường khí trơ.
+ Xông SO2 để hạn chế sự oxy hoá và phát triển của vi sinh vật.
+ Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0 oC vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm các
quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
+ Cách ẩm tốt.
Nếu bảo quản được trong các điều kiện trên thì hoa có thể bảo quản trong 2
năm mà chất lượng không thay đổi. Hiệu quả sử dụng các chất đắng còn phụ thuộc
vào nhiều yếu tố khi đun sôi hoa với dịch đường, quan trọng nhất là thời gian và
cường độ đun sôi, lượng và chất của hoa sử dụng và pH của dịch đường.

Nếu tiến hành houblon hoá trong điều kiện tối ưu thì lượng chất đắng sử dụng
được trong giai đoạn này khoảng 8085%, còn 1520% ở lại trong bã hoa. Đối
với nhà máy, hoa sau khi nhập về được bảo quản ở nhiệt độ 0oC.
1.3. Nước.
Nước là nguyên liệu cơ bản nhất, không gì có thể thay thế được nước trong
quá trình sản xuất bia. Nước chiếm từ 80-89% trọng lượng bia thành phẩm. Ngoài
tham gia vào thành phần bia, nước còn góp mặt trong quá trình nấu, làm nguội
dịch đường, làm nóng, làm lạnh…

16


Thành phần của nước ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của bia, vì vậy
nguồn nước sử dụng trong sản xuất bia đòi hỏi phải có chất lượng cao hơn nước
uống.
1.3.1. Vai trò.
Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90%. Trong
nhà máy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu,
nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị,
vệ sinh xí nghiệp,…Do đó lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn. Nước có ảnh
hưởng lớn đến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm. Vì vậy, nước dùng để
nấu bia không những đòi hỏi phải có đầy đủ tiêu chuẩn của nước uống mà còn có
những yêu cầu riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia.
1.3.2. Thành phần hóa học.
Nước thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion.
+ Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+,Al3+.
+ Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43-.
Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước.
1.3.3. Yêu cầu đối với nước dùng trong nấu bia.
Nước dùng để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịu

hoặc không mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh.
+ Độ cứng trung bình của nước: 56 miligam đương lượng/lit.
+ pH= 6,87,3.
+ Độ oxi hoá không vượt quá 12 mg/lit.
+ Hàm lượng căn khô không vượt quá 600mg/lit.
17


Các chỉ tiêu sinh học:
+ Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300ml.
+ Chỉ số coli không lớn hơn 3.
Hàm lượng tối đa của các kim loại:
+ Sắt: 0,3 mg/lít.

+ Magiê: 125 mg/lít.

+ Đồng: 3 mg/lít.

+ Flo: 1 mg/lít.

+ Nitrat: 35 mg/lít.

+ Mangan: 0,05 mg/lít.

+ Chì: 0,1 mg/lít.

+ Kẽm: 5 mg/lít.

+ Selen: 0,05 mg/lít. + Sunphat: 6080 mg/lít (< 250 mg/lít).
Không được có mặt xianua, thuỷ ngân, amoniac, sunphuahydro, bari, crôm, nitric.

1.4. Men bia.
Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết
là phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết.
Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại:
+ Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi).
+ Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm).
Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia:
+ Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và một
chủng nấm men phù hợp có chất lượng tốt có thể tái sử dụng đến đời
thứ 7 thứ 8.
+ Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt
độ, pH, thành phần môi trường.
18


Mật độ gieo cấy nấm men ban đầu càng nhiều thì hàm lượng diaxetyl càng
thấp, chất lượng bia càng tốt, nhưng mật độ gieo cấy ban đầu vượt qua ngưỡng
70.106 tế bào/cm3 thì hiệu quả mang lại không được rõ nét.
1.5. Các nguyên liệu khác thay thế.
Người ta sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia nhằm mục đích
giảm giá thành sản phẩm. Nguyên liệu thay thế có thể sử dụng là nguyên liệu giàu
tinh bột hoặc giàu đường. Đối với nhà máy, nguyên liệu thay thế được sử dụng là
gạo. Về khả năng thay thế malt đại mạch thì gạo là loại cốc được dùng nhiều hơn
cả, mà chất lượng bia không thua kém so với sử dụng toàn bộ malt đại mạch.
Trong thành phần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm 75 %, protein 8%,
chất béo 1 – 1,5%, xenluloza 0,5 – 0,8%, chất khoáng 1 – 1,2%. Trong quá trình
nấu ta thu được nhiều chất hoà tan. Gạo có chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa
phải, chất béo và xenlulo ở giới hạn thấp. Do đó gạo là nguyên liệu thay thế khá lý
tưởng.
Yêu cầu về gạo sử dụng trong sản xuất bia phải sạch, không tạp chất,

không mối mọt và lượng amylopectin thấp.
Nước ta là một nước nông nghiệp nên gạo có thể thu mua ở trong nước.
Gạo được bảo quản trong các xilo chứa, thời gian bảo quản là một tháng.

*** Các loại nguyên liệu phụ khác: Dùng như các phụ gia trong quá trình sản xuất
bia, các hóa chất sử dụng trong các công đoạn tẩy rửa, các loại bột trợ lọc, các chất
ổn định và đặc biệt là các enzym sử dụng trong công đoạn sản xuất dịch đường lên
men và lên men.

19


Các quá trình biến đổi nguyên liệu.
Trong quá trình sản xuất bia có rất nhiều quá trình xảy ra, và các quá trình xảy
ra chủ yếu trong công đoạn nấu, houblon hóa, lắng trong làm lạnh và công đoạn
lên men.
2.1. Các quá trình xảy ra khi nấu.
Quá trình xảy ra trong lúc nấu gồm quá trình enzym và phi enzym.
*** Quá trình emzym: Dưới tác dụng của các hệ enzym.
+ Hệ enzim amylaza làm tinh bột sẽ chuyển thành các loại đường và dextrin.
+ Hệ enzim proteaza làm protein thuỷ phân thành axit amin và polipeptit.
+ Dưới tác động của enzim phitaza, phitin bị thuỷ phân và giải phóng H3PO4.
+ Dưới tác động của hệ enzim xitaza thuỷ phân hemixenluloza và các chất
khác để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza và các dextrin.
*** Quá trình phi emzym:
- Sự kết lắng và biến tính protein: dưới tác động của nhiệt dộ cao một phần
protein bị biến tính và đông tụ.
- Xảy ra phản ứng tạo thành me lanoid.
- Hòa tan các thành phần của malt vào dung dịch.
- Phản ứng giữa muối của nước và photphat có trong khối cháo.

20


2.2. Các quá trình xảy ra khi houblon hóa.
+ Sự hòa tan của các chất của hoa houblon vào dịch đường: Sự hòa tan các
chất đắng làm cho dịch đường từ vị ngọt thành vị đắng của hoa houblon. Tinh dầu
của hoa houblon phần lớn bị bay hơi, còn lại một ít góp phần làm cho bia thơm.
+ Sựự̣ keo tụ và kết tủa protein: Trong quá trình houblon hóa các protein đơn
giản sẽ bị biến tính và đông tụ.. Ngoài ra quá trình đó còn tạo ra các liên kết
protein-tanin. Quá trình keo tụ phụ thuộc pH, nồng độ dịch đường, thời gian và
cường độ đun sôi, sự có mặt của các tanin. pH tối thích để keo tụ protein là 5,2.
+ Các phản ứng melanoidin và caramen hóa: Khi đun sôi dịch đường ở nhiệt
độ cao trong thời gian dài sẽ xảy ra các phản ứng Mailard và Caramen. Lúc đó
trong dịch đường tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau và góp phần ổn định thành
phần của dịch đường, định hình sản phẩm sau này.
+ Sự tăng độ màu và nồng độ của dịch đường : Màu sắc của dịch đường chủ
yếu là do nguyên liệu (malt) quyết định. Tuy nhiên trong quá trình nấu và houblon
hóa đã làm tăng thêm độ màu của dịch đường do các sản phẩm của phản ứng
melanodin, caramen và chất màu của hoa tạo nên.
2.3. Các quá trình xảy ra khi lên men.
Các quá trình xảy ra trong quá trình lên men vô cùng quan trọng trong việc tạo
ra các sản phẩm có ảnh hưởng rất lớn đến bia thành phẩm.
a. Các quá trình xảy ra trong lên men chính :
+ Quá trình sinh lý: Sự sinh sản và phát triển của tế bào nấm men. Nấm men
sinh trưởng mạnh nhất trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính.

21

+ Quá trình sinh hóa: Quá trình sinh hoá cơ bản là sự chuyển các đường lên
men thành rượu và CO2, phần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein và
các chất khoáng. Ngoài ra còn tạo các sản phẩm phụ: như glyxerin, axít hữu cơ,
rượu bậc cao, este, andehit...
+ Quá trình hóa lí: là những biến đổi hoá lý sau:
- Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm.
- Sự thay đổi thế oxy hoá khử: thế oxy hoá khử giảm dần.
- Sự hoà tan CO2 và tạo bọt: lượng CO2 sinh ra 1 phần hoà tan vào bia, còn phần
lớn là thải ra ngoài dưới dạng bong bóng khí, các bong bóng này nổi lên bề mặt,
dính lại với nhau và tạo thành bọt khí.
b. Các quá trình xảy ra trong lên men phụ và tàng trữ :
+ Sự hoà tan và liên kết của CO 2 trong bia: trong bia non chứa khoảng 0,2%
CO2 mà yêu cầu hàm lượng CO 2 trong thành phẩm không nhỏ hơn 0,3% do đó
phải bổ sung thêm CO2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đường còn lại trong
bia là nguồn bổ sung CO2 cho bia thành phẩm. CO2 có trong bia tồn tại sự cân
bằng động như sau:
CO2 liên kết  CO2 hoà tan  CO2 dạng khí.
+ Sự làm trong bia: Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chính nên
xảy ra quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử trong bia non.
+ Quá trình ôxy hoá khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: quá trình tàng
trữ còn xảy ra các phản ứng giữa các chất có trong bia làm tăng thêm hàm lượng
este, rượu bâc cao, và giảm đi hàm lượng diaxetyl có trong bia. Sau khi tàng trữ vị
của bia trở nên mềm và dịu hơn.
22


CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT BIA.
Bia là loại nước giải khát có từ lâu đời được rất nhiều người ưa chuộng.
Đây là sản phẩm khởi nguồn từ những năm trước công nguyên. Người ta cho

rằng Osiris (vị thần nông nghiệp của Ai Cập) là người hướng dẫn con người
làm bia từ lúa mạch. Bia là một sản phẩm điển hình của công nghệ lên men.
Ban đầu, cách đây hơn 5000 năm (TCN), người ta làm bia bằng cách lên men
những loại ngũ cốc. Quá trình làm bia phát triển dần dần theo thời gian. Đến
thế kỉ thứ VIII, hoa houblon đã được sử dụng trong làm bia. Ngành sản xuất bia
thực sự được phát triển với sự ra đời của công trình “Nghiên cứu về Bia” của
Louis Pasteur, ông đã đưa ra những nền tảng đầu tiên của một qui trình sản
xuất hợp lí, và phương pháp thanh trùng Pasteur của ông vẫn được sử dụng cho
đến ngày nay trong sản xuất bia. Đến ngày nay, công nghệ sản xuất bia đã phát
triển đến đỉnh cao, nhiều thương hiệu bia nổi tiếng cả thế giới như Heniken,
Tiger, Halida…được cả thế giới ưa dùng. Vì vậy, lượng bia sản xuất hàng năm
không ngừng tăng lên.
Thành phần của bia bao gồm những gì hay chính là chúng ta đang đề cập tới
các nguyên liệu tham gia vào quy trình sản xuất ra bia. Nếu chỉ ngắm nhìn
những ly bia với các màu sắc khác nhau cùng với vô vàn hương vị bạn sẽ khó
tưởng tượng được là chỉ cần với một vài sự đổi khác trong một hay nhiều công
đoạn sản xuất bia cũng có thể tạo ra một chủng loại bia độc đáo. Xét về thành
phần chính mà theo một đạo luật của người Bavaria ban hành từ thời trung cổ
thì nước cốt bia được đánh giá là tinh khiết khi nguyên liệu tinh chế ra chúng
chỉ bao gồm mạch nha, hoa bia, men bia và nước. Tuy nhiên để tạo ra các
hương vị bia đa dạng và phong phú, các nhà sản xuất sẽ cho thêm các chất phụ
gia để tăng cường hương vị bia hoặc nhằm bổ sung dưỡng chất nào đó cho bia.
Dưới dây là quá trình để sản xuất một mẻ bia thông thường.

20


Malt

Gạo

Làm sạch

Làm sạch

Enzyme

Nghiền

Nghiền

Nước

Nấu

Nấu

Hơi

Hơi
Nước

Malt lót

Hội cháo
Đường hóa
Lọc dịch đường
Hoa houblon

Rửa bã

Houblon hóa
Lắng trong

Chất tải lạnh
Nấm men
giống

Bã

Dịch
Cặn

Làm lạnh

Nuôi cấy

Lên men chính

Hoạt hóa

Lên men phụ và
tàng trữ

Xử lý
Lọc

Sữa men

Ổn định bia

CO2

Xử lý
Nạp bình

Chiết chai
Đóng nắp
Thanh trùng
Dán nhãn
Sơ đồ quy trình sản xuất bia

21

Bia thành phẩm

Bã hèm


Thuyết minh dây chuyền công nghệ
1. Làm sạch:
1.1. Mục đích:
Malt và gạo trước khi đem vào sản xuất bia cần phải có quá trình làm sạch
để loại bỏ tạp chất. 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.
1.2. Tiến hành làm sạch:
Ngyên liệu sau khi được định lượng thì qua máy làm sạch để loại bỏ bụi
bẩn, các hạt bị gãy dập, chất lượng kém hoặc mầm rễ còn sót, các tạp chất lớn
như lông chim, lá khô,…để đảm bảo không ảnh hưởng đến chất lượng của bia.

Sau đó, nguyên liệu được đưa qua bộ phận tách từ để loại bỏ các tạp chất có từ
tính nhằm tránh gây ảnh hưởng đến quá trình nghiền phía sau.
2. Nghiền nguyên liệu :
2.1. Mục đích :
Nhằm để làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc tinh bột, làm cho nước
xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá, thuỷ phân tinh
bột diễn ra nhanh và triệt để hơn.
2.2. Yêu cầu khi nghiền
*** Malt:
+ Vỏ malt giữ được càng nguyên càng tốt. Nếu giữ nguyên được vỏ malt
thì sẽ ngăn chặn được việc chuyển các chất không có lợi từ vỏ vào dịch đường
và vào bia. Mặt khác, vỏ malt càng nguyên càng tạo điều kiện thuận lợi cho
quá trình lọc, nâng cao vận tốc và hiệu suất lọc.
+ Nội nhũ phải được nghiền nhỏ. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ bột và tấm mịn,
nhất là bột quá cao thì lọc dịch đường sẽ khó khăn và giảm hiệu suất thu hồi.
Vì vậy, khi nghiền cần tạo tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột phù hợp
22