Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 26 triệu lítnăm

LỜI MỞ ĐẦU
Bia là một loại nước giải khát lên men có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng, hấp
dẫn với vị đắng dễ chịu và hương thơm đặc trưng của hoa houblon. Bia có tác
dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống nhờ đặc tính bão hòa CO2. Hơn
nữa, trong bia còn chứa một hệ enzyme phong phú, kích thích tiêu hóa cho cơ
thể con người. Vì vậy, uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho
sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa, mà còn làm giảm sự mệt mỏi sau một ngay
làm việc mệt nhọc.
Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, nước và hoa houblon.
Ngoài ra để tăng hiệu quả kinh tế thì người ta sử dụng thêm một số nguyên liệu
thay thế như ngô, gạo, đường saccarose,....
Ngành bia ở Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm với công suất ngày càng
tăng. Hiện nay, nước ta xếp thứ 3 châu Á về tiêu thụ bia bình quân.
Cùng với sự phát triển của xã hội, ngành thực phẩm càng có cơ hội phát
triển, sản phẩm đồ uống cũng là một trong những nhu cầu quan trọng của người
tiêu dùng. Trên thế giới bia được sản xuất rất sớm và phổ biến rộng rải và được
tiêu thụ với sản lượng rất lớn. Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm, ngành
công nghệ 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 đầy đủ nhu cầu của thị trường cả về chất lượng cũng như số lượng. Ngành
công nghiệp sản xuất bia là một ngành có nhiều đóng góp cho nền kinh tế quốc
dân, là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia vì đây là một ngành sản
xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu vốn nhanh. [4, tr 218]
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi nhuận của việc phát triển
công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm một nhà máy bia với cơ cấu tổ
chức chặt chẽ cùng với các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho
người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng
quan trọng.
Từ những yếu tố trên tôi tiến hành thực hiện đề tài: Thiết kế nhà máy sản
xuất bia năng suất 26 triệu lít/năm. Khi nhà máy hoàn thành sẽ đáp ứng được

nhu cầu tiêu thụ bia trong tỉnh và các khu vực lân cận.

1


PHẦN 1
LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT
1.1. Những nguyên tắc chung khi chọn địa điểm nhà máy [16]
- Địa điểm xây dựng nhà máy phải gần nguồn nguyên liệu, nguồn nguyên
liệu ổn định để đảm bảo quá trình sản xuất liên tục không bị gián đoạn.
- Diện tích khu đất xây dựng nhà máy phải đủ để bố trí các công trình hiện
hữu và có khả năng mở rộng trong tương lai.
- Nhà máy phải đặt gần mạng lưới giao thông quốc gia như đường bộ,
đường sắt, hải cảng, sân bay để thuận tiện trong việc vận chuyển nguyên liệu và
tiêu thụ sản phẩm.
- Nhà máy phải đặt gần nơi cung cấp nhiên liệu, năng lượng như: điện,
nước, xăng, dầu... Đối với nhà máy thực phẩm thì vấn đề cấp thoát nước là rất
quan trọng. Do đó nếu nhà máy đặt xa nguồn nước thì phải sử dụng nguồn nước
ngầm và như vậy sẽ làm tăng chi phí xử lý. Vấn đề thoát nước cũng phải được
coi trọng để đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp.
- Nhà máy phải đặt gần nguồn lao động, gần các nhà máy, xí nghiệp khác
để thuận lợi trong việc hợp tác về nhiều mặt, sử dụng và tiêu thụ sản phẩm cho
nhau, sử dụng hợp lý nguồn nhân công.
- Địa hình khu đất phải bằng phẳng, dễ thoát nước, không bị ngập nước vào
mùa mưa. Không nằm trong vùng có địa chất không ổn định, khí hậu không
thuận lợi cho sản xuất và phân phối sản phẩm.
- Phải chú ý đến an ninh khu vực sản xuất và an ninh quốc phòng.
- Phải phù hợp chung với quy hoạch chung của tỉnh, thành phố.
- Phải đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp và an toàn môi trường.
1.2. Địa điểm xây dựng nhà máy

1.2.1. Vị trí xây dựng nhà máy
Thừa Thiên Huế là một tỉnh có nền công nghiệp đang phát triển, trên địa
bàn tỉnh có 1 nhà máy bia Carlsberg thuộc công ty TNHH Bia Huế. Năng suất
cao xong chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngày càng nhiều của người tiêu
dùng. Chính vì thế việc xây dựng thêm một nhà máy bia trên địa bàn tỉnh có ý
nghĩa to lớn. Sản phẩm của nhà máy không những góp phần đáp ứng nhu cầu
2


giải khát ngày càng cao của người dân, mà còn thúc đẩy được nền kinh tế công
nghiệp của tỉnh.
Dựa vào những yêu cầu trên tôi xin lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy ở
khu công nghiệp Chân Mây - thị trấn Lăng Cô thuộc huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa
Thiên Huế. Là khu kinh tế nằm giữa hai trung tâm kinh tế và văn hoá lớn của
miền trung là thành phố Huế và thành phố Đà Nẵng, thuộc vùng kinh tế trọng
điểm miền trung, cách sân bay quốc tế Phú Bài 45km, cách thành phố Đà Nẵng
và sân bay quốc tế Đà Nẵng 35 km, cách trung tâm thành phố Huế 60 km, cách
ga Huế khoảng 60 km. Đây là địa điểm lý tưởng cho việc vận chuyển cũng như
phân phối tiêu thụ hàng hóa tốt nhất cho nhà máy. [15]
1.2.2. Hệ thống giao thông
Đây là tỉnh có vị trí trung tâm của khu vực miền Trung, nằm trên trục giao
thông quan trọng xuyên Bắc – Nam, là một nút trên hành lang kinh tế Đông Tây nhờ đó dễ dàng tiếp cận các thị trường Lào, Thái Lan, Myanma. Nằm giữa
thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh là hai trung tâm kinh tế lớn nhất
nước ta.
Thừa Thiên Huế có quốc lộ 1A và đường xe lửa xuyên Việt đi qua, có cảng
nước sâu Chân Mây, có sân bay quốc tế Phú Bài, có cửa khẩu quốc tế Lao Bảo.
Đây là điều kiện thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm. [15]
1.2.3. Nguồn nguyên liệu
Nguyên liệu chính đầu tiên để sản xuất bia là malt đại mạch có thể nhập
ngoại từ Đức, Úc, Pháp... 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 Quảng Tri, Quảng Bình…với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận
chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ô tô.
Men giống: nhà máy sử dụng nấm men Saccharomyces carlsbergensis.
1.2.4. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh
Nguồn điện: Điện là nhu cầu quan trọng cho bất kỳ nhà máy nào. Nguồn
điện nhà máy được lấy từ mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực. Mạng điện
cung cấp 24/24 giờ trong ngày. Tuy nhiên, để đề phòng sự cố mạng lưới, nhà
máy bố trí thêm một trạm biến thế và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng.

3


Nguồn nước: Nước được lấy hệ thống nước của thành phố. Ngoài ra nhà
máy còn có một hệ thống khai thác nước riêng đó là từ giếng khoan để đề phòng
khi bị cắt nước. Trong nhà máy, nước được sử dụng với nhiều mục đích khác
nhau như: 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 đủ các chỉ tiêu cho công
nghệ sản xuất bia. Do đó, nước phải đi qua hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước
khi cấp cho sản xuất.
Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi 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 glycon.
1.2.5. Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu
Nhà máy sử dụng nguồn hơi từ lò hơi phục vụ cho các mục đích khác nhau
như nấu nguyên liệu, thanh trùng… Nhà máy sử dụng nhiên liệu chính là than,
còn xăng dầu DO cửa hàng xăng dầu trong tỉnh cung cấp. Nhà máy có kho dự
trữ nhiên liệu để đảm bảo sản xuất.
1.2.6. Thoát nước của nhà máy

Nhà máy thải ra một lượng nước thải lớn, nước thải chứa nhiều chất hữu cơ
dễ dàng cho vi sinh vật phát triển. Nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô
nhiễm có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường bên ngoài và bên trong nhà máy. Vì
vậy, nước thải phải qua hệ thống xử lý đến tiêu chuẩn cho phép trước khi thoát
theo mạng lưới thoát nước trong khu công nghiệp để tránh ô nhiễm môi trường
nước xung quanh khu vực dân cư.
1.2.7. Thị trường tiêu thụ sản phẩm
Sản phẩm sản xuất ra được phân phối cho các đại lý, các nhà hàng, các cửa
hàng tiêu thụ trong tỉnh và các tỉnh lân cận trong nước. Sản phẩm được chuyên
chở bằng ô tô, nếu số lượng ít có thể sử dụng các phương tiện chuyên dụng
khác. 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 và trên
thế giới.
1.2.8. Nguồn nhân lực
Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyến
giao thông của tỉnh và gần trung tâm thành phố nên có nguồn nhân lực dồi dào.
Đội ngũ các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn phải được đào tạo đủ
trình độ quản lý, điều hành. Các kỹ sư của trường đại học trong tỉnh mỗi năm rất
4


nhiều nên trình độ chuyên môn cao. Cung cấp nguồn nhân lực tiềm năng cho
nhà máy. Nguồn nhân công 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 giảm
được chi phí đầu tư nởi ở cho công nhân.
1.2.9. Hợp tác hóa
Để nhà máy thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu cũng như tiêu thụ sản
phẩm và phế phẩm, cần phải hợp tác hóa với các nhà máy lân cận trong và ngoài
tỉnh nhằm giảm bớt vốn đầu tư xây dựng nhà máy, rút ngắn được thời gian hoàn
vốn và hạ giá thành sản phẩm

5


PHẦN 2
GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU
2.1. Nguyên liệu, phụ gia sản xuất bia
- Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt vàng, hoa houblon, nước. Ngoài
ra còn có nguyên liệu thay thế là gạo.
- Nguồn malt của nhà máy nhập khẩu từ Pháp và Úc... Malt được đóng gói
vào trong các bao tải có trọng lượng 50kg. Houblon được nhập từ Tiệp Khắc
dưới dạng cao hoa và hoa viên.
- Phụ gia gồm: CaCl2, axit lactic, chế phẩm enzim, caramen.
2.1.1. Malt đại mạch
2.1.1.1. Thành phần của malt
- Vỏ:
+ Vai trò: tạo thành lớp lọc trong quá trình lọc bia, lớp vỏ càng xốp thì lọc
càng dễ.
+ Thành phần: bao gồm xenlluloza, linhin, các hợp chất polyphenol,
pentozan, các chất màu, chất đắng, chất khoáng.
Trong đó xenlluloza và ninhin tạo lớp lọc, các hợp chất còn lại khi hòa tan vào
nước tạo nên thành phần của dịch đường sẽ làm cho bia có vị đắng chát khó chịu.
- Nội nhũ:
+ Vai trò: cung cấp hệ enzim
cho quá trình nấu và chất chiết cho
dịch đường.
+ Thành phần: gồm hệ enzim,
tinh bột, dextrin, đường, protein,…
Trong đó, hệ enzim được kích hoạt
trong quá trình nấu sẽ tác động

chuyển hóa các hợp chất cao phân
tử có trong nguyên liệu thành các
hợp chất thấp phân tử, dễ hòa tan
vào môi trường nước, tạo nên thành
phần của dịch đường.

6


Hình 2.1. Malt vàng [10, tr 10]
2.1.1.2. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng malt [4, tr 211]
+ Chỉ tiêu cảm quan:
- Màu: màu vàng nhạt, sáng đồng nhất.
- Mùi: mùi thơm rơm tươi.
- Malt không bị biến màu, không lẫn tạp chất, không có mùi vị lạ, không
mọt và mốc, không vón cục.
+ Chỉ tiêu lý hóa
- Khối lượng 1000 hạt: 35-47 g
- Năng lực nảy mầm > 90%
- Hàm lượng chất hòa tan tương đối ≥ 75 % khối lượng
- Độ ẩm : = 5%
- protein: 10-12%
2.1.1.3. Bảo quản malt
Malt được bảo quản trong các xilo ở nhiệt độ thường. Trong các xilo có bộ
phận thông gió, bộ phận cảm biến nhiệt, cảm biến độ ẩm để kiểm soát nhiệt độ
và độ ẩm malt trong quá trình bảo quản. Nguyên liệu để trong xilo có thể bảo
quản được trong hai năm.
2.1.2. Gạo
+ Gạo là nguyên liệu thay thế cho malt đại mạch với mục đích:
- Giảm giá thành.

- Làm thay đổi thành phần dịch đường, tạo cho bia có hương vị nhẹ đặc
trưng.
+ Chỉ tiêu của gạo:
- Không bị biến màu, không lỗn tạp chất, không có mùi lạ, không mốc,
không mối mọt, không vị vón cục
- Màu sắc: trắng ( thường dùng gạo có màu trắng đục cao)
- Hàm lượng chất hòa tan tương đối ≥ 80%
- Độ ẩm = 13 %

7


- Tỷ lệ tấm to (bao gồm các hạt gãy ≤ ½ hạt đến hạt không lọt qua sàng
ϕ1,25) ≤ 40% khối lượng.
- Tỷ lệ tấm nhỏ ( lọt qua sàng ϕ1,25 ) ≤ 0,3 %
+ Bảo quản gạo
Gạo được nhà máy nhập từ kho dự trữ gạo của các tỉnh về ở dạng bao,
được làm sạch và bảo quản trong silo chứa. Thời gian dự trữ một tháng.
2.1.3. Hoa houblon
- Vai trò: tạo cho bia có vị đắng dịu, có bọt mịn xốp, có độ bền sinh học
cao, có hương thơm đặc trưng riêng cho bia.
- Thành phần:
+ Chất đắng

18,5 %

+ Tinh dầu thơm

0,5%

+ Polyphenol
+ Protein

3,5 %
20 %

+ Chất khoáng

8%

+ Độ ẩm

10-11%

+ Các hợp chất khác 26-28%
Hình 2.2. Hoa houblon [10, tr 12]
Nếu sử dụng hoa nguyên cánh để sản xuất bia thì sẽ bảo toàn được chất
lượng nhưng khó bảo quản, vận chuyển và hiệu quả sử dụng thấp. Vì vậy nhà
máy sử dụng chế phẩm của hoa houblon ở hai dạng là houblon cao và hoa
houblon viên.
Hoa houblon cao cung cấp vị đắng dịu cho bia, dạng sệt màu nâu. Sử dụng
dạng houblon cao vì khi trích ly sẽ tách được chất đắng trong hoa ở dạng đậm
đặc (hiệu suất trích ly > 45%), chất lượng của chất đắng bảo toàn tốt hơn, sử
dụng thuận lợi và hiệu quả cao hơn nhiều (hàm lượng α-acid đắng 50%)
Houblon viên tạo mùi đặc trưng của bia, có dạng viên nhỏ. Sử dụng
houblon viên sẽ tiết kiệm trong bảo quản và vận chuyển do chất lượng tính theo
α-acid đắng của hoa viên và hoa cánh là như nhau, song hoa viên có hiệu quả sử
dụng cao hơn (hàm lượng α-acid đắng 7,5 %)
- Chỉ tiêu về cao hoa: [4, tr 40]
8

+ Dạng keo màu vàng hổ phách
+ Mùi thơm đặc trưng của hoa houblon
+ Vị đắng rõ rệt.
+ Hàm lượng α-acid ≥ 30%
- Chỉ tiêu về hoa viên:
+ Màu xanh lá mạ
+ Mùi thơm đặc trưng, vị đắng dịu
+ Vị đắng rõ rệt
+ Hàm lượng α-acid 6-8 %
2.1.4. Nước
Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia (chiếm
~90% thành phần sản phẩm bia). Thành phần và tính chất của nước có ảnh
hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng của bia thành
phẩm sau này. Nước trong nhà máy sản xuất bia dùng với nhiều mục đích khác
nhau: nước trực tiếp sản xuất bia (dùng trong quá trình hồ hóa, đường hóa, lọc
rửa bã, ngâm Malt và Gạo, nước pha thêm trong quá trình điều chỉnh nồng độ
dịch đường lên men), nước dùng để vệ sinh thiết bị, nhà xuởng, nước dùng cho
sinh hoạt của cán bộ công nhân trong nhà máy. Do thành phần của nước có ảnh
hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm nên nước dùng trong quá trình sản xuất
phải được xử lý và kiểm tra chặt chẽ trước khi đưa vào sử dụng:
 Một số chỉ tiêu của Nước dùng để trực tiếp sản xuất: [3, tr 74]
- Trong suốt, không màu, không mùi và không chứa các vi sinh vật gây
bệnh.
- Độ cứng trung bình 5÷6 mg đương lượng/lít
- pH = 6,5÷7,5
- Độ đục < 0,5
- Hàm lượng cặn khô không vượt quá 600 mg/lít
- Chỉ số coli không lớn hơn 3

- Hàm lượng vi sinh vật hiếu khí < 100 CFU/1ml H2O
- Hàm lượng vi sinh vật kị khí = 0

9


- Hàm lượng tối đa của các kim loại:
+ sắt: 0,3 mg/l.
+ magie: 125 mg/l.
+ Mangan 0,05 mg/l.
+ chì: 0,1 mg/l.
+ kẽm: 5 mg/l.
+ selen: 0,05 mg/l.
+ nitrat: 35 mg/l.
+ sunfat: 60-80 mg/l.
Không được có mặt xianua, thủy ngân, bari, crom, amoniac, sunphuahydro, nitrit.
2.1.5. Nấm men
Loại nấm men được sử dụng trong sản xuấ bia là Saccharomyces
carlberensis. Saccharomyces carlberensis là loại men chìm thích nghi với điều
kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp. Chúng phân bố chủ yếu ở tầng sâu
của dịch đường trong thiết bị lên men. Trong quá trình lên men chúng thường
chìm sâu và kết lắng xuống đáy thùng. Khi quá trình lên men chính kết thúc thì
phần lớn lượng sinh khối đã bị kết lắng. Ở nhiệt độ 0 oC, nấm men chìm vẫn có
khả năng lên men, trong khi đó chỉ cần nhiệt độ thấp hơn 100C, loại nấm men
nổi đã trở thành vô hoạt. Hơn nữa nấm men chìm có khả năng hấp thụ toàn bộ
phân tử đường Rafinoza. [4]
Chỉ tiêu chất lượng nấm men:
 Tỷ lệ men chết <15%
 Tạp trùng <1%
 Đời nấm men < 13 đời

 Tỷ lệ nảy chồi > 10%
2.1.6. CaCl2
- Vai trò:
+ Giảm độ cứng, giảm pH
+ Bảo vệ -amylaza khỏi sự ức chế nhiệt
+ Kích hoạt proteaza và amylaza
10


+ Tăng độ bền của bia nhờ kết tủa oxalat trong malt
- Tác động tiêu cực:
+ Giảm hiệu suất trích ly chất đắng trong hoa
+ Giảm độ màu
2.1.7. Acid lactic [9]
Điều chỉnh pH môi trường, tạo điều kiện cho enzyme hoạt động. Ngoài ra
còn có vai trò điều vị sản phẩm.
2.1.8. Chế phẩm enzyme
Thường sử dụng chế phẩm Termamyl 120L (enzyme α-amylase). Lượng
dùng 0,4 kg/1tấn gạo.
Trong sản xuất bia, enzyme này được sử dụng để tăng hiệu suất thủy phân.
Chế phẩm dạng lỏng, chịu nhiệt độ cao được sản xuất từ vi sinh vật Bacilus
lichenfomis. Đây là enzyme amylase nội bào phân cắt các liên kết 1- 4 glucoside
nằm ở trong phân tử cho ra dextrin và oligosaccharide, có tác dụng làm giảm
nhanh chóng độ nhớt của dịch cháo, tránh hiện tượng lão hóa tinh bột. [4, tr 43]
2.1.9. Caramel:
Điều chỉnh độ màu của sản phẩm.

11

PHẦN 3
CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1. Chọn loại bia sản xuất
Để sản phẩm sản xuất ra có thể tiêu thu và chiếm lĩnh được thị trường rộng
lớn thì sản phẩm bia phải có chất lượng cao đáp ứng được nhu cầu ngày càng
cao của người tiêu dùng và nhà máy phải có chiến lược sản xuất hợp lý tránh
hiện tượng bia bị tồn đọng quá lâu làm ảnh hưởng đến chất lượng. Hiên nay, bia
vàng là sản phẩm được tiêu thụ nhiều nhất và trở thành gu của đa phần người
dân. Do đó tôi lựa chọn sản xuất loại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng
được ưa chuôn nhất hiện nay.
Sản phẩm sau khi sản xuất ra phải đáp ứng được các tiêu chuẩn sau:


Các chỉ tiêu cảm quan:
- Độ bọt: khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng min, từ đấy cốc luôn phải
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 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

: 4,5 0,2

- Hàm lượng đường sót

: 1-2%

- Hàm lượng

: 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

: 15-50m g/l

3.2. Lựa chọn phương pháp lên men
Hiện nay tồn tại hai phương pháp lên men là phương pháp lên men cổ điển
và phương pháp lên men hiện đại.

12

3.2.1. Phương pháp lên men cổ điển
Phương pháp này lên men ở nhiệt độ thấp 6 – 10 0C trong 7 – 10 ngày, lên
men phụ trong 1 – 2 ngày. Lên men chính và lên men phụ trong các thiết bị
khác nhau thời gian lên men dài.
+ Ưu điểm: sản phẩm có chất lượng cao, thiết bị lên men đơn giản, dễ chế tạo.
+ Nhược điểm: chu kỳ lên men kéo dài, đòi hỏi nhiều thiết bị do quá trình
lên men chính, quá trình lên men phụ và tàng trữ là hai giai đoạn tách biệt nhau,
diễn ra trong hai loại thiết bị khác nhau, sắp xếp ở các mặt bằng khác nhau và ở
các điều kiện 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.
3.2.2. 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 9,5 – 12,50C trong 7 – 8 ngày, lên men phụ 0 – 20C trong 5 – 7
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.
Qua phân tích ưu và nhược điểm của hai phương pháp, tôi chọn phương
pháp lên men hiện đại để sản xuất bia cho nhà máy.

13

3.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Malt

Gạo

Làm sạch

Làm sạch

Nghiền

Hòa malt

10% malt lót

Nước

Nghiền

Hòa gạo

Hồ hóa
Hòa malt

Nước

Hoa houblon

Đường hóa

Bã

Lọc dịch dường

Rửa bã

Dịch đường

Dịch rửa bã

Houblon hóa

Hơi

Lắng trong

Cặn lắng
14


Men giống

Làm lạnh nhanh

Nhân giống

Lên men chính

Thu hồi

Lên men phụ

Xử lý

Lọc trong bia

tinh khiết

Ổn định bia

Két sạch

Men

Xử lý lại
Xử

Nấm nem

Thức ăn
gia súc

Bột trợ lọc

Chiết chai, dập nắp

Rửa chai

Thanh trùng

Chai

Kiểm tra, dán nhãn

Nhãn

Xếp két

Bia thành phẩm
Hình 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ [9]

15


16


3.4. Thuyết minh quy trình công nghệ
3.4.1. Phân xưởng nấu
3.4.1.1. Làm sạch nguyên liệu
Gạo và malt ban đầu được làm sạch tương tự nhau, đều qua các công đoạn
như: sàng, tách kim loại.
Sàng.
Sử dụng 2 loại sàng: sàng thô và tinh
- Sàng thô:
Mục đích: loại bỏ đất, đá, tạp chất kích thước lớn lẫn trong nguyên liệu
đồng thời loại bỏ bao bì chứa nguyên liệu trước khi đưa vào silo chứa.
- Sàng tinh:
Mục đích: Sàng nguyên liệu lại một lần nữa để thu được nguyên liệu sạch,

không lẫn tạp chất, đồng thời đảm bảo cho lô hàng không bị hỏng.
Tách kim loại.
Mục đích: tách kim loại lẫn trong nguyên liệu, để thu được nguyên liệu
sạch không chứa kim loại, tạo điều kiện tốt cho quá trình nghiền.
Cách tiến hành
Nguyên liệu sau khi nhập vào nhà máy, được đưa qua sàng làm sạch sơ bộ
và máy hút bụi sau đó đưa vào silo chứa nguyên liệu từ silo chứa được vít tải,
gầu tải vận chuyền lên máy sàng tự động, sau đó đưa qua thiết bị từ tính để tách
kim loại. [9]
3.4.1.2. Nghiền nguyên liệu
Matl và gạo sau khi được làm sạch được đưa qua máy nghiền.
+ Nghiền gạo:
- Mục đích :
- Phá vỡ cấu trúc tế bào của gạo.
- Chuyển các thành phần chính của gạo có phân tử lượng cao, không hòa
tan thành các phân tử có phân tử lượng thấp, dễ hòa tan trong quá trình hồ hóa
và nấu.

17


- Tăng diện tích tiếp xúc cho cơ chất và enzym Amilaza hoạt động thủy
phân tinh bột thành đường.
- Hạ được giá thành sản phẩm, đem lại hiệu quả kinh tế cho nhà máy và
đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng. [4, tr 238]
- Thiết bị: Sử dụng máy nghiền búa.
- Cách tiến hành
- Đặc điểm chung của các loại nguyên liệu chưa được ươm mầm như gạo là
chưa chịu tác động bởi hệ enzyme sitase. Cấu trúc thành tế bào và các hạt tinh
bột của chúng còn rất chắc, khó bị thủy phân. Do đó, gạo phải được nghiền càng

mịn càng tốt, khả năng tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất càng cao, hiệu quả thủy
phân càng triệt để. Vì vậy chọn thiết bị nghiền búa là thiết bị đơn giản mà hiệu
quả làm việc cao.
1. Vỏ thiết bị
2. Đĩa treo
3. Búa
4. Phễu nạp liệu
5. Trục quay
6. Lưới

Hình 3.2. Thiết bị nghiền búa [4, tr 238]
Máy nghiền búa: gạo được đưa vào máy nghiền từ phễu nạp liệu. Gạo trước
khi đưa vào khoang nghiền được loại bỏ tạp chất kim loại nhờ nam châm. Ở
trong khoang nghiền dưới tác động va đập của búa và thành máy gạo được
nghiền nhỏ. Những hạt đạt yêu cầu được đưa ra ngoài, còn những hạt chưa đạt
tiêu chuẩn thì tiếp tục được nghiền tiếp nhờ chuyển động quay của máy nghiền.
 Yêu cầu thành phần bột gạo sau nghiền
- Bột mịn:

45%

- Tấm nhỏ:

35%

- Tấm lớn:

20%

+ Nghiền Malt

18


- Mục đích: phá vỡ cấu trúc tế bào để tăng bề mặt tiếp xúc của nguyên liệu
với nước, tạo điều kiện hồ hoá nhanh, thúc đẩy quá trình đường hoá, tăng khả
năng tiếp xúc của enzyme với cơ chất cũng như việc thực hiện quá trình thuỷ
phân nhanh, đồng thời thu được chất hòa tan có nồng độ cao nhất.
- Nguyên tắc: do cấu tạo của hạt malt gồm vỏ và nội nhũ.
Vỏ gồm: cellulose, lignin, các hợp chất polyphenol, các chất đắng.
Cellulose và lignin không tan trong nước, không bị biến đổi dưới tác dụng của
enzyme trong malt. Các hợp chất còn lại thì có thể hòa tan vào nước đi vào
thành phần dịch đường sẽ làm cho bia có vị đắng chát, khó chịu. Đây là những
thành phần không mong muốn trong bia nên không cần phải nghiền mịn malt để
tận thu các chất này. Ngoài ra, khi vỏ trấu không bị nát nhiều nó sẽ tạo thành
một lớp lọc rất hiệu quả, hỗ trợ tốt cho quá trình lọc. Vì vậy phần vỏ không nên
nghiền mịn.
Nội nhũ gồm: tinh bột, dextrin, đường, protein và nhiều hợp chất khác. Các
thành phần này cung cấp chất hòa tan chủ yếu cho dịch đường nên phần nội nhũ
cần được nghiền mịn. [4, tr 14]
- Hiện có 3 phương pháp nghiền chủ yếu: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền ướt.
- Nghiền khô:
+ Ưu điểm:
 Có thể nghiền trước khi nấu lâu được.
 Nghiền tốt với các hạt malt có độ nhuyễn kém.
 Hạn chế được vi sinh vật xâm nhập.
 Thao tác dễ dàng.
+ Nhược điểm:
 Không giữ được nguyên vẹn vỏ, vỏ trấu dễ bị xé vụn, khó lọc về sau.
 Khi nghiền bụi bay ra nhiều.
- Nghiền ẩm:

+ Ưu điểm: Phần vỏ trấu được bảo toàn, phần nội nhũ được nghiền đủ
+ Nhược điểm:

19


 Phải phun nước hoặc hơi ẩm nóng vào nguyên liệu trước khi nghiền,
nếu phun ẩm vào malt có hơi nóng vượt quá 105 0C sẽ làm ảnh tới chất lượng
của malt.

20


 Dễ bị nhiễm vi sinh vật.
- Nghiền ướt:
+ Ưu điểm:
 Lớp vỏ trấu được bảo toàn.
 Phần nội nhũ được nghiền mịn.
 Rút ngắn thời gian lọc.
+ Nhược điểm:
 Yêu cầu kỹ thuật cao.
 Qui trình nghiền đòi hỏi phải khép kín.
 Thiết bị nghiền có cấu trúc khác với các loại máy nghiền khô, chế tạo khá
phức tạp, giá thành cao.
- Với các ưu nhược điểm trên và theo yêu cầu kỹ thuật của quá trình nghiền
malt là vỏ trấu không bị nát nhiều nên em chọn phương pháp nghiền ướt là hiệu
quả nhất
- Thiết bị: sử dụng máy nghiền ướt
1. Malt vào
2. CIP

3. Quả cầu CIP
4. Thùng chứa nguyên liệu
5. Trục nghiền định lượng
6. Nước phun ẩm
7. Vòi CIP
8. Khoang ngâm ẩm
9. Trục điều chỉnh
10. Trục nghiền
11. Vòi cấp nước nấu
12. Dịch malt
13. Bơm
Hình 3.3. Máy nghiền malt ướt [4, tr 231]
21


- Tiến hành: Malt được nghiền với nước theo tỉ lệ phối trộn nhất định: 70
lít nước cho 100kg malt, nhiệt độ 30-370C. Sau khi phun đủ nước, malt được
ngâm 20 phút để đặt độ ẩm 25-35%. Sau đó tiến hành nghiền. Bột malt sau khi
nghiền được phối trộn với nước tạo dịch sữa.
3.4.1.3. Quá trình nấu

Hình 3.4. Giản đồ nấu
- Mục đích:
Chuyển các chất từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ tác
động của enzyme.
- Giản đồ nấu: [9]
- Tiến hành
+ Nồi gạo (hồ hóa)
Bổ sung một lượng emzym teramyl qua thiết bị phối trộn, enzym này sẽ
phân cắt nối mạch tinh bột, làm giảm độ nhớt cho dịch.

Gạo đã nghiền nhỏ được chuyển vào nồi nấu cháo qua thiết bị phối trộn
cùng với nước ở nhiệt độ 32oC, thời gian hòa bột khoảng 10 phút thêm 10% malt
lót vào nồi để tránh hiện tượng cháy nồi. Sau đó bổ sung CaCl2 (1- 1,5 kg) có
vai trò làm giảm độ cứng của nước và bảo vệ α -amylaza khỏi sự ức chế nhiệt và
kích hoạt proteaza và amylaza.
Ban đầu, ta nâng nhiệt độ lên 720C và để trong khoảng 25 phút, sau đó nâng
nhiệt độ lên 830C và giữ trong khoảng 5 phút để tinh bột trương nở và hồ hóa
22


nhanh hơn nhưng cũng không được giữ quá lâu để tránh làm tổn thất lượng enzyme
có trong dịch hồ hóa, độ nhớt của dung dịch sẽ tăng trong giai đoạn này. Sau đó bổ
sung nước 260C vào để hạ nhiệt độ xuống 720C. Tiếp đến, nâng nhiệt độ lên 1000C
và giữ 15 phút để hồ hóa hoàn toàn tinh bột trước khi bơm qua nồi malt.
+ Nồi malt (đường hóa)
Tại thời điểm nâng nhiệt độ nồi gạo từ 72 0C lên 1000C thì tiến hành cho
malt vào nồi. Trước khi cho malt vào nồi, malt được hoà với nước có nhiệt độ
320C, thời gian hoà malt khoảng 25 phút.
Sau đó tiến hành hội cháo, nồi gạo được bơm từ từ vào nồi malt, khuấy đảo
liên tục. Thời gian hội cháo là 10 phút, nhiệt độ của dịch lúc này là 65 oC và giữ
trong 25 phút, pH được điều chỉnh về 5,4 – 5,6 là điều kiện tối ưu cho enzyme β
– amylase hoạt động. Sự tác động của β – amylaza cắt hai gốc glucozid trên toàn
mạch của amyloza và mạch nhánh của amylopectin để tạo thành đường maltoza.
Tiến hành nâng nhiệt độ của toàn khối dịch lên 75 oC trong khoảng 25 phút
cùng với pH 5,6-5,8 là điều kiện tối ưu cho quá trình dextrin hóa, tinh bột còn
sót lại sẽ bị thủy phân tạo ra các dextrin, enzim α-amylase tác động lên mạch
amylaza và amylopectin của tinh bột và bẻ gãy các mối liên kết α – 1,4 –
glucozid. Sau một thời gian ngắn, toàn bộ mạch amyloza và mạch chính của
amylopectin bị cắt nhỏ thành từng mảnh có năm, sáu gốc glucozid. Giai đoạn
tiếp theo của quá trình thủy phân là α – amylaza phân cắt cục bộ các mảnh

dextrin để tạo thành sản phẩm cuối cùng là glucoza, maltoza và dextrin thấp
phân tử.
Kiểm tra độ đường hóa bằng dung dịch iot 0,02N, nếu dung dịch Iot không
chuyển sang màu tím tức quá trình đường hóa kết thúc.
- Thiết bị
+ Nồi nấu gạo: Thân trụ, đáy lồi, có lớp áo hơi, làm bằng thép không rỉ, có
cánh khuấy hệ thống truyền động phía dưới.

23


Hình 3.5. Cấu tạo nồi nấu gạo [9]
1. Bộ phối trộn nguyên liệu

8. Cánh khuấy

2. Quả cầu CIP

9.Cửa hơi vào

3. Quả cầu CIP nhỏ

10. Cửa thoát nước ngưng tụ

4. Đèn chiếu

11. Động cơ

5. Cửa thoát hơi

12. Cửa dịch vào

6. Bông thủy tinh cách nhiệt

13. Chân nồi

7. Cửa vệ sinh

14. Vỏ bảo ôn

- Nguyên tắc hoạt động:
Gạo sau khi nghiền, cân được vít tải chuyển về bộ hoà bột, nước pha
bột được bơm vào, quá trình hoà bột được diễn ra nhờ áp lực bơm ở bộ
hoà bột (1). Khi lượng nước đủ, gạo xuống hết thì hơi được cấp vào nồi
theo đường ống số (9) và vào các áo hơi. Qúa trình trao đổi nhiệt xảy giữa
hơi và dịch thông qua thành thành thiết bị, hơi cấp nhiệt cho dịch. Dịch
trong nồi được cấp nhiệt, đối lưu và sôi, quá trình đối lưu được diễn ra dễ
dàng nhờ cánh khuấy số (8). Hơi trong quá trình nấu thoát ra ngoài qua
cửa thoát hơi (5). Sau khi quá trình nấu kết thúc, dịch cháo ra khỏi thiết bị
qua cửa số (12). Hệ thống cip (2),(3) hoạt động để vệ sinh nồi. Nước
ngưng tụ được tháo ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng tụ (10).
24


+ Nồi nấu malt:

Hình 3.6. Cấu tạo nồi nấu malt [4, tr 286]
1.
2.
3.

4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Cửa hơi ra
Đèn chiếu sáng
Cửa quan sát
Thang
Thân thiết bị
Lớp bảo ôn
Lớp áo hơi
Cửa xả nước ngưng tụ thân nồi
Chân thiết bị
Ống xả nước ngưng đáy nồi

11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.

Động cơ
Cửa vào malt và dịch cháo

Cánh khuấy
Ống cấp hơi đáy nồi
Ống cấp CIP thân nồi
Ống cấp hơi thân nồi
Quả cầu CIP
Cửa ra sản phẩm

25