Đồ án: Thiết kế hệ thống nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon gia nhiệt kiểu vỏ áo

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
Đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỒI ĐUN SÔI DỊCH
ĐƯỜNG VỚI HOA HOUBLON GIA NHIỆT
KIỂU VỎ ÁO
GVHD: Phan Vĩnh Hưng
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Hạnh 2005130153
Huỳnh Trần Thảo Hiền

2005130210

Lớp: 04DHTP2
TP.HCM tháng 5 năm 2016


LỜI MỞ ĐẦU
Bia là một loại đồ uống giải khát rất được ưa chuộng trên thế giới cũng
như tại Việt Nam. Được sản xuất từ nguyên liệu chính là Malt đại mạch, hoa
Houblon, nước, nấm men, nguyên liệu thay thế khác. Nó có hương vị ngọt nhẹ
đặc trưng cho malt, hương thơm và vị đắng dễ chịu của hoa houblon, vì vậy mà
người ta rất dể dàng phân biệt nó với các lọai đồ uống khác. Với lớp bọt mịn, bia
có tác dụng giải khát rất nhanh. Trong bia có chứa nhiều chất dinh dưỡng như
protein, vitamin, chất khoáng....và rất tốt cho hệ tiêu hóa, giúp cho cơ thể khỏe
mạnh nếu liều dùng thích hợp.Với những đặc tính của mình, bia đã trở thành một loại
đồ uống hấp dẫn và được ưa chuộng. Trên thế giới sản lượng bia ngày càng tăng để
phục vụ nhu cầu của khách hàng.

Là sinh viên chuyên ngành công nghệ thực phẩm, với mong muốn nghiên cứu
về công nghệ sản xuất bia, chúng em quyết định chọn đề tài Thiết kế hệ thống nồi
đun sôi dịch đường với hoa houblon gia nhiệt kiểu vỏ áo.
Em xin cảm ơn thầy Phan Vĩnh Hưng, cũng như các thầy cô trong trường đã
truyền đạt kiến thức quý giá để chúng em có thể hoàn thành bài báo cáo này.
Mặc dù chúng em đã nỗ lực cố gắng hoàn thành thật tốt, nhưng do thời gian và
kiến thức có hạn nên vẫn còn nhiều sai sót mong thầy cô góp ý nhận xét.
TP.HCM, Ngày 15 tháng 5 năm 2016


LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

Chữ ký của giáo viên nhận xét


LỜI NHẬN XÉT CỦA CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN


.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Chữ ký của giáo viên nhận xét


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................ii
LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD.........................................................................iii
LỜI NHẬN XÉT CỦA CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN..................................iv
MỤC LỤC.........................................................................................................v
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..............................................................................1
1.1 Nguyên liệu sản xuất bia..........................................................................1
1.1.1 Malt đại mạch....................................................................................1
Yêu cầu của malt trong sản xuất bia.......................................................1
1.1.2 Hoa houblon......................................................................................1
Thành phần hóa học...............................................................................2
Các chỉ tiêu kỹ thuật của hoa..................................................................3
1.1.3 Nước..................................................................................................4
1.1.4. Nấm men..........................................................................................4

1.1.5 Thế liệu và phụ gia............................................................................4
1.1.5.1 Thế liệu.......................................................................................4
1.1.5.2 Phụ gia chất hỗ trợ kỹ thuật........................................................4
1.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia.............................................................5
1.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ bia...........................................................5
1.2.2. Thuyết minh quy trình......................................................................6
1.2.2.1. Nghiền.......................................................................................6
1.2.2.2. Nấu nguyên liệu.........................................................................8
1.2.2.3. Lọc dịch đường........................................................................10
1.2.2.4. Nấu hoa houblon......................................................................11
1.2.2.5. Lắng trong và làm lạnh............................................................12
1.2.2.6. Lên men chính........................................................................12
1.2.2.7. Lên men phụ...........................................................................14
1.2.2.8. Lọc trong.................................................................................15
1.2.2.9. Bão hòa CO2............................................................................16


1.2.2.10. Chiết chai...............................................................................16
1.2.2.11. Thanh trùng............................................................................16
1.2.2.12. Dán nhãn...............................................................................17
1.3. Quá trình truyền nhiệt và thiết bị đun hoa houblon kiểu vỏ áo..............18
1.3.1 Quá trình truyền nhiệt......................................................................18
1.3.2 Thiết bị đun hoa kiểu vỏ áo.............................................................18
CHƯƠNG 2: TÍNH KẾT CẤU CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ...................19
2.1. Chọn kích thước thiết bị thích hợp........................................................19
2.2. Tính bề dày thân thiết bị........................................................................20
2.2.1.Tính bề dày lớp thép tiếp xúc với dịch đường (chịu áp suất ngoài). 20
2.2.2.Tính bề dày lớp thép vỏ áo (chịu áp suất trong)..............................22
2.3. Tính bề dày ống ngưng..........................................................................24
2.4. Tính kết cấu nắp....................................................................................25

2.5.Tính bề dày đáy elip...............................................................................27
2.5.1.Đáy chịu áp suất ngoài (lớp đáy thép elip tiếp xúc với dịch đường)27
2.5.2.Tính đáy elip chịu áp suất trong (lớp thép tiếp xúc với lớp bảo ôn) 29
2.6.Tính kết cấu chân đỡ thiết bị..................................................................31
2.7. Chọn ống dẫn........................................................................................38
CHƯƠNG 3: TRUYỀN NHIỆT, CÁCH NHIỆT, CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ
NĂNG LƯỢNG...............................................................................................39
3.1.Truyền nhiệt của hơi qua thân trụ...........................................................39
3.2. Truyền nhiệt qua đáy elip......................................................................45
3.3. Nhiệt lượng, thời gian cần để đun dịch đường đến khi sôi....................49
3.4. Tính bề dày lớp bảo ôn thân..................................................................51
3.5. Tính bề dày bảo ôn đáy.........................................................................56
3.6. Truyền nhiệt qua nắp.............................................................................58
3.7. Truyền nhiệt qua ống ngưng..................................................................61
3.8. Cân bằng vật chất và năng lượng:.........................................................64
3.8.1.Tính nhiệt lượng và thời gian cần để đun nóng dịch đường đến sôi 64
3.8.2.Tính lượng hơi đốt cần cung cấp.....................................................64
3.8.3.Tính lượng nước bổ sung:...............................................................65
3.8.4.Tính lượng nước ngưng lớn nhất để chọn bẫy hơi:..........................65


3.8.4.1. Hơi ngưng tụ do truyền nhiệt của qua thân trụ........................65
3.8.4.2. Hơi ngưng tụ do truyền nhiệt qua đáy elip...............................71
3.8.4.3. Nước ngưng do truyền nhiệt với thành phía bảo ôn.................75
3.8.4.4. Chọn bẫy hơi phù hợp.............................................................75
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................77


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Nguyên liệu sản xuất bia

1.1.1 Malt đại mạch.
Malt đại mạch là nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Là nguyên liệu chính
cung cấp các chất cần thiết để tiến hành lên men, hệ enzyme phong phú chủ yếu là
amylaza và proteaza, đồng thời góp phần tạo
hương vị, tạo bọt cho sản phẩm.
Vỏ malt có ý nghĩa quyết định đến quá

trình

lọc trong dịch thủy phân.
Các thành phần của phôi, nội nhũ vừa là
chất chủ yếu (tinh bột, protein, các chất hòa

cơ
tan,

khoáng..) vừa là tác nhân xúc tác thiết yếu (các
hydrolase) hay là những thành phần quan trọng trong môi trường chuyển hóa tạo
thành sản phẩm.
Yêu cầu của malt trong sản xuất bia
Malt trong sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị ngọt, có
màu vàng sáng đều. Không có mùi lạ, không được mốc và không hôi khói. Yêu cầu
kích thước của malt phải đều. Kích thước 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 520600 g/l. Độ ẩm không quá 6%. Độ chiết: 75 82%.
Thời gian đường hóa: 20 35 phút, hoạt lực enzyme đạt 100 300 đơn vị, hàm lượng
tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein nằm trong khoảng 9 12% nếu cao
hơn sẽ bị đục, rất khó bảo quản, nếu thấp hơn bia sẽ kém bọt, vị kém đậm đà.
1.1.2 Hoa houblon.
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản quan trọng thứ hai sau malt, nó không thể

thiếu trong sản xuất bia, hiện chưa có nguyên liệu nào có thể thay thế được. Hoa
houblon góp phần quan trọng tạo ra mùi vị đặc trưng và tăng độ bền sinh học của bia.
1


Nó tạo cho bia 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 bia. Thành phần hóa học
của hoa gồm nhiều chất khác nhau, những chất có giá trị cho bia là nhựa đắng
houblon, các chất tanin và tinh dầu thơm.
Trong công nghệ sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng

hoa

cái chưa thụ phấn. Trong cánh hoa và nhị hoa có chứa

các

hạt lupulin là nguồn gốc chính tạo ra chất đắng và tinh

dầu

thơm của hoa houblon.
Hoa houblon được nhà máy sử dụng dưới 2 dạng:

hoa

viên và cao hoa.
- Hoa viên: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được
Hình:
houblon

cái cho
nghiền và ép thành các viên nhỏ, xếp vào các túi polyetylen
hàn Hoa
kín miệng
để tiện
chưa thụ phấn
việc bảo quản cũng như vận chuyển.
- Cao hoa: trích ly các tinh chất trong hoa bằng các dung môi hữu cơ (toluen,
benzen... ), sau đó cô đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao.
Thành phần hóa học
Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon, bao gồm
nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm và β-nhựa mềm, trong nhựa
mềm gồm các dạng axít đắng là α, β, γ, δ-axít đắng. Vị đắng của bia chủ yếu là do αaxít đắng tạo nên, còn các dẫn xuất của β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễ chịu.
Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ bị
oxy hoá nên nó bảo vệ nhựa houblon. Trong quá trình nấu bia, hầu hết tanin của hoa
houblon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ
yếu là của malt và chỉ khoảng 1020% là polyphenol của hoa houblon.
Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydratcacbon và nhiều
hợp chất chứa oxy dạng tecpen. Tinh dầu houblon không hoà tan trong nước nhưng dễ
bay theo hơi nước. Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay hơi chỉ
còn khoảng 2% tồn tại trong bia. tạo hương thơm cho bia. Trong quá trình bảo quản,
tinh dầu sẽ mất dần do bay hơi và bị ôxy hoá. Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất
2


bia vì các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng
của bia.
Các chỉ tiêu kỹ thuật của hoa
a. Tiêu chuẩn đối với cao hoa
 Chỉ tiêu cảm quan:

‒ Cao hoa có dạng keo, màu vàng hổ phách.
‒ Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi.
‒ Vị đắng rõ rệt.
 Chỉ tiêu hóa học:
‒ Hàm lượng α- axit đắng: 30%.
‒ Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước. Hoa
thơm rõ rệt, vị đắng dịu.
Hoa cao đóng trong các hộp kín, chắc chắn dễ mở, bao bì không làm ảnh hưởng
đến chất lượng sản phẩm. Bảo quản hoa cao trong kho lạnh ở nhiệt độ 510oC.
b. Tiêu chuẩn đối với hoa viên
 Chỉ tiêu cảm quan
‒ Hoa viên có màu xanh lá mạ.
‒ Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi, vị đắng dịu.
‒ Hình dạng: viên đùn, không vỡ vụn.
 Chỉ tiêu hóa học
‒ Loại viên có hàm lượng α- axit đắng 8%.
‒ Có khả năng tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước nha, làm
trong nước nha, tạo mùi hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu.
Hoa viên được đóng bao bì bền chắc, dễ mở, bao bì không làm ảnh hưởng đến
chất lượng hoa.
1.1.3 Nước
Nước là thành phần chủ yếu của sản phẩm: Nước tồn tại trong bia, không chỉ
nhiều về số lượng (trung bình 88 92% khối lượng), mà còn có vai trò đặc biệt quan
trọng cho các thành phần khác phân tán và tồn tại.

3


1.1.4. Nấm men
Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào. Nấm men trong công nghệ sản xuất bia

thường là chủng thuộc giống Saccharomyces, gồm nấm men chìm và nấm men nổi:
Nấm men nổi: tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với
nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men. Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan kích
thước 7 10 micromet.
Nấm men chìm: hầu hết các tế bào khi quan sát nảy chồi đứng riêng rẽ hoặc cặp
đôi.
Nấm men thường dùng để lên men hiện nay là loại nấm men chìm
Saccharomyces carlbergensis
1.1.5 Thế liệu và phụ gia
1.1.5.1 Thế liệu
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 thay thế một phần malt.
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.
1.1.5.2 Phụ gia chất hỗ trợ kỹ thuật
a. Chế phẩm enzyme
Nếu trong quá trình sử dụng thế liệu tỉ lệ cao thì cần phải bổ sung chế phẩm
enzyme. Enzyme thường sử dụng là Termamyl ( – amylase) giúp cho việc dịch hóa
trong khi nấu dịch đường được dễ dàng. Termamyl là chế phẩm lỏng chịu được nhiệt
độ cao và được sản xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenifomis, hoạt động tốt ở nhiệt độ
thích hợp là 90oC, pH = 6.
b. Các loại hóa chất
4


‒ Sử dụng các loại hóa chất như:
‒ Caramel: tăng độ màu đẹp cho bia.

‒ Acid lactic, điều chỉnh pH cho quá trình nấu.
‒ Acid ascorbic: ức chế vi sinh vật làm biến chất bia.
‒ Acid sunfuric: cho vào lúc hồ hóa gạo, bổ sung H + điều chỉnh pH, xúc tác
quá trình hồ hóa, nếu cho quá nhiều bia sẽ bị chua.
‒ ZnCl2 giúp nấm men khỏe.
‒ Dùng xút để rửa chai
‒ Chất trợ lọc: Diatomit.
1.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia.
1.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ bia

5


1.2.2. Thuyết minh quy trình.
1.2.2.1. Nghiền
a. 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.
6


b.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 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 với từng loại thiết bị lọc.
 Gạo
Nghiền càng nhỏ càng tốt, khi đó khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme càng
cao, hiệu quả thuỷ phân tinh bột càng triệt để.
c. Phương pháp thực hiện
Malt được nghiền bằng thiết bị nghiền hai cặp trục và gạo được nghiền bằng thiết
bị nghiền búa.
 Thiết bị nghiền trục (nghiền malt)
Cấu tạo

Máy nghiền trục (nghiền malt)
Nguyên tắc hoạt động
Malt được đổ vào phễu và được nghiền sơ bộ ở cặp rulô thứ nhất. Khoảng cách
giữa 2 trục nghiền của cặp rulô thứ nhất lớn hơn so với khoảng cách giữa 2 trục
7


nghiền của cặp rulô thứ 2. Sau khi nghiền sơ bộ, bột malt được đưa vào rulô thứ 2 để
nghiền tiếp.
 Thiết bị nghiền búa (nghiền gạo)
Cấu tạo

Máy nghiền búa (nghiền gạo)
1. Phễu nạp liệu
2. Búa
3. Lưới
4. Đĩa treo
5. Trục quay.
Nguyên tắc hoạt động
Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1). Gạo được

nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền (2) vào thành trong của máy nghiền
búa. Búa được lắp trên đĩa treo số (4), các búa được treo cách đều nhau. Gạo sau khi
được nghiền mịn sẽ đi qua lưới số (3) ra ngoài và được đưa vào bunke chứa.
1.2.2.2. Nấu nguyên liệu
a. Mục đích

8


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.
b. Phương pháp thực hiện
Thiết bị
Cấu tạo:
1. Ống tháo hơi.
2. Cửa nạp liệu.
3. Cửa nạp hơi.
4. Áo hơi.
5. Cửa thoát hơi ngưng.
6. Cửa tháo liệu.
7. Cánh khuấy.
8. Cửa quan sát.
Tiến hành nấu

Nồi nấu vỏ áo

Sau khi nghiền xong, nguyên liệu nên đem đi nấu ngay vì nếu để lâu bột sẽ bị
chua, làm ảnh hưởng đến chất lượng của bán thành phẩm và thành phẩm sau này. Tiến
hành nấu theo phương pháp kết hợp với nguyên liệu thay thế chiếm 45%. Tỷ lệ phối
trộn nguyên liệu và nước nấu là:

 Malt : nước = 1 kg : 3 lít
 Gạo : nước = 1 kg : 4 lít.
Nồi gạo: Gạo đã nghiền mịn với 10% bột malt lót (so với tổng lượng gạo) được
đem vào phối trộn với nước ấm 37oC theo đúng tỷ lệ trên. Bổ sung lượng chế phẩm
enzyme Termamyl cần dùng vào. Khuấy trộn đều dịch bột trong vòng 10 phút. Sau khi
khuấy trộn xong nhiệt độ của nồi nấu hạ xuống còn khoảng 35 oC, bổ sung axit lactic
để pH hạ xuống còn 5,6 và giảm độ nhớt của dịch. Nâng nhiệt độ của khối nấu lên
66oC với tốc độ khoảng 10oC/phút và giữ ở nhiệt độ này 30 phút để hồ hóa tinh bột.
Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu đến nhiệt độ sôi (khoảng 105 oC) trong 30 phút và giữ
9


sôi 20 phút. Trong suốt quá trình nấu gạo phải khuấy trộn liên tục để tránh cháy ở đáy
nồi, vận tốc cánh khuấy khoảng 30÷40 vòng/phút.
Nồi malt: Khi nồi gạo đã tiến hành nâng nhiệt đun sôi thì nồi malt cũng bắt đầu
cho nước 37oC vào. Thời gian hòa bột malt và nước trong 10 phút. Bổ sung CaCl 2,
lượng và axit lactic vào. Nhiệt độ của khối dịch khoảng 35 oC và pH là 5,6. Nâng nhiệt
khối nấu lên 52oC trong vòng 20 phút và giữ ở nhiệt độ này 30 phút để thực hiện quá
trình đạm hóa.
Hội cháo: Khi nồi gạo đun sôi xong thì quá trình đạm hóa ở nồi malt cũng vừa
kết thúc. Tiến hành bơm cháo gạo sang nồi malt để hội cháo, thời gian bơm là 10 phút.
Nhiệt độ toàn khối nấu lúc này đạt 63 oC, giữ ở nhiệt độ 63oC/30 phút để tạo điều kiện
cho enzim β-amylaza thuỷ phân tinh bột. Sau đó, nâng nhiệt độ khối nấu lên 73 oC/10
phút và giữ ở nhiệt độ này 30 phút để enzim α-amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột.
Nâng nhiệt độ toàn khối dịch lên 78oC/5 phút rồi sau đó bơm dịch đi lọc.
1.2.2.3. Lọc dịch đường
a. Mục đích
Dịch đường hoá bao gồm các chất hoà tan và các chất không hoà tan nên cần
phải lọc để tách các chất hoà tan ra khỏi các chất không hoà tan.
b. Phương pháp thực hiện

Lọc dịch đường có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra
khỏi bã, giai đoạn 2: rửa bã để thu nốt phần chất hoà tan còn sót lại trong bã.
Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước. Cửa tháo bã
và các van xả dịch phải đóng chặt. Bơm nước nóng 78˚C vào các ống dẫn dịch để đuổi
không khí đồng thời bơm tới đầy khoảng không giữa hai đáy của thùng lọc. Dịch
đường từ nồi đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang thùng lọc,
đồng thời hệ thống cào bã hoạt động để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả. Sau khi hết
dịch đường hệ thống cánh đảo bã được nâng lên cao. Dịch đường được để yên 20 phút
để bã kết lắng tạo thành lớp lọc. Sau đó mở van thu dịch đường, ban đầu dịch đường
còn đục nên ta cho hồi lưu trở lại thùng lọc trong khoảng 15 phút đầu. Khi dịch đường
bắt đầu trong thì khoá van hồi lưu, dịch đường được đưa ngay sang nồi nấu hoa. Nếu
10


nồi hoa chưa sẵn sàng thì dịch đường được đưa sang nồi trung gian có vỏ bảo ôn chứa
tạm. Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng
trở lực khi đó cần ngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc.
Dùng áp kế để kiểm tra tốc độ lọc. Thời gian lọc khoảng 90 phút. Sau đó tiến hành rửa
bã.
Tiến hành rửa bã gián chia làm 2 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C. Sau khi thu
hết dịch đường, khoá van xả dịch:
 Lần thứ nhất: cấp 60% lượng nước rửa bã.
 Lần thứ hai: cấp 40% lượng nước rửa bã.
Cho cánh khuấy quay để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lưu trong bã vào
dịch. Để yên 10 phút thì tháo dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi hoa với dịch lọc
trước đó. Kết thúc quá trình rửa bã hàm lượng đường trong bã còn 0,51˚Bx. Thời gian
rữa bã khoảng 90100 phút.
1.2.2.4. Nấu hoa houblon
a. Mục đích
Hòa tan và chuyển hóa chất đắng, thơm của hoa houblon để tạo hương vị đặc

trưng cho dịch houblon hòa và bia sau này. Đồng thời loại trừ các hợp chất kém bền,
tạo ra các sản phẩm làm tăng cường độ màu và hương thơm hấp dẫn, làm tăng nồng
độ các chất hòa tan và thanh trùng dịch hoa houblon hóa, chuẩn bị cho quá trình lên
men bia.
b. Cách tiến hành
Tiến hành: Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển thẳng vào nồi
houblon hóa. Khi nước rửa bã chảy vào nồi gần kết thúc thì bắt đầu nâng nhiệt đến sôi
và cho toàn bộ lượng cao hoa vào nồi nhằm thu chất đắng. Giữ sôi 30 phút rồi tiếp tục
cho 1/2 lượng hoa viên vào. Trước khi kết thúc quá trình houblon hóa khoảng 30 phút
thì cho tiếp 1/3 lượng hoa viên còn lại nhằm tạo hương và kết lắng protein. Việc bổ
sung hoa chia làm hai lần nhằm mục đích tạo hương tốt hơn cho bia, bởi vì trong quá
trìng đun hoa lượng tinh dầu thơm sẽ tổn hao 80-90%. Vì vậy việc bổ sung làm hai lần
11


sẽ giảm tổn thất. Trong quá trình đun sôi thì chỉ số đầu tiên để kết thúc quá trình đun
sôi là nồng độ dịch đường, những chỉ số khác là sự có mặt kết tủa của protein và độ
trong của dịch đường, tổng thời gian đun sôi là 90 120 phút.
1.2.2.5. Lắng trong và làm lạnh
a.Mục đích
 Lắng và tách cặn để làm trong dịch đường.
 Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men.
 Bão hòa oxy cho dịch lên men.
b. Phương pháp tiến hành.
Dịch đường đựơc bơm ở độ cao 1/3 so với chiều cao dịch trong thùng và được
bơm theo phương tiếp tuyến với thân thùng với vận tốc 1214m/s, tạo một sức đẩy
mạnh, lực này tạo ra một xung lực theo phương tiếp tuyến với cột chất lỏng bên trong
thùng và làm cho cả cột chất lỏng đó xoay tròn. Nhờ có lực hướng tâm lớn, cặn lắng
bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy.Cặn tập trung ở đáy thùng khi bơm hết dịch
được xối nước xả bã ra ngoài.

Thiết bị whirlpool có ưu điểm là đảm bảo vô trùng vì dịch đường khi đưa vào
thiết bị cũng như ra khỏi thiết bị ở nhiệt độ rất cao (khoảng 90˚C) và thời gian lắng chỉ
khoảng 20 phút. Để yên 20 phút rồi dịch đường trong được bơm sang thiết bị là lạnh
nhanh, ở đây dịch được làm lạnh đến nhiệt độ lên men là 10˚C, thời gian làm lạnh
không vượt quá 1 giờ. Sau khi làm lạnh xong dịch đường được chuyển vào thiết bị lên
men, còn cặn ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài. Làm lạnh có thể xuất
hiện cặn lạnh.
1.2.2.6. Lên men chính.
a. Mục đích
Quá trình lên men chính là quá trình chuyển hoá các chất đường và dextrin thấp
phân tử trong dịch lên men thành C 2H5OH, CO2 và một số chất hữu cơ khác dưới tác
dụng của nấm men:
12


C6H12O6

2C2H5OH + 2CO2 + Q

Đồng thời, còn tạo các sản phẩm phụ như: este, axit hữu cơ, rượu bậc cao,
aldehit, glyxerin,…hoà tan vào dịch lên men tạo thành bia non.
b. Tiến hành.
Chuẩn bị nấm men
Men giống thường sử dụng được nuôi cấy từ chủng Saccharomyces
carlsbergensis. Sau đó men giống được bảo quản ở nhiệt độ 5 oC trong tank bảo quản
men giống. Thời gian trữ men không quá 1 ngày, sau đó sẽ được chuyển vào tank lên
men. Mn sữa sẽ được thu hồi và tái sử dụng : khi kết thúc lên men chính, tiến hành hạ
nhiệt độ xuống 5oC để thu hồi men sữa. Lượng men sữa thu được có màu trắng sữa
được bảo quản trong tank bảo quản men giống và được tái sử dụng đến đời thứ 8 thì
loại bỏ.

Tiến hành lên men
Với phương pháp lên men cổ điển, dịch đường sau khi làm lạnh được bổ sung
không khí sạch (khoảng 8 mg O 2/lít dịch đường) đã qua bình lọc bông gòn giữ bụi cơ
học và thiết bị khử trùng bằng tia cực tím. Sau đó, cấy nấm men vào với lượng men
khoảng 20×106 tế bào/1ml dịch lên men. Việc cấy nấm men vào thẳng ống dẫn dịch
lên men có ưu điểm làm cho nấm men phân bố đều toàn khối dịch lên men ban đầu và
tạo điều kiện cho chúng sinh trưởng nhanh hơn.
Dịch lên men được bơm vào thùng lên men chính trong nhiều lần nhưng chỉ có
lần đầu dịch lên men có hoà nấm men, còn những lần sau chỉ châm đầy nước, tạo thời
gian cho nấm men hoạt động thích nghi với môi trường.
Khi dịch lên men vào đầy thùng thì bắt đầu điều khiển quá trình lên men, theo
dõi nhiệt độ, độ đường hằng ngày. Lên men chính được tiến hành trong thiết bị hình
trụ bằng thép không gỉ, đáy và nắp hình chỏm cầu, hệ số chứa đầy là 0,8÷0,85. Nhiệt
độ lên men chính là 10oC, áp suất dư trong thiết bị lên men chính là 0,2÷0,4 at. CO 2
sinh ra trong quá trình lên men sẽ hoà tan vào bia non một phần. Độ hoà tan của CO 2
vào bia sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đó để đảm bảo lượng CO 2 hoà tan trong bia
nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình lên men khoảng 5 oC, hàm lượng CO2
13


trong bia non phải đạt 0,2 %. Lên men chính được xem là kết thúc khi chất chiết trong
dịch lên men giảm đi từ 0,150,2%/ ngày đêm. Thời gian lên men chính là 9 ngày.
1.2.2.7. Lên men phụ.
a. Mục đích.
 Tiếp tục lên men phần đường còn lại sau lên men chính, bão hoà CO 2 cho
bia và tăng cường mùi vị cho bia.
 Thực hiện quá trình chín của bia (hoàn thiện chất lượng bia).
Đặc trưng của quá trình lên men phụ là lên men rất chậm với một lượng đường
không đáng kể. Cùng một lúc quá trình lên men các chất đường có thể kết thúc song
quá trình “chín” của bia vẫn tiếp tục. Quá trình tàng trữ chín và lên men phụ có một ý

nghĩa rất lớn hình thành vị, bọt và quyết định độ bền của bia.
Một trong những quá trình quan trọng xảy ra khi lên men phụ và tàng trữ bia là
sự hòa tan CO2 vào trong bia. CO2 là thành phần chính của bia, giúp bia có khả năng
tạo bọt tốt, đồng thời cũng là chất bảo quản ức chế sự phát triển của vi sinh vật.
b. Tiến hành
Quá trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt trong phòng lạnh
từ 12oC. Nhiệt độ lên men phụ khoảng 1oC áp suất dư 0,30,7at. Trong quá trình lên
men phụ cần theo dõi áp suất trong thiết bị lên men, mức độ trong của bia, nhiệt độ
trong phân xưởng.
Bia non được chuyển vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảm mất CO 2.
Đầu tiên có thể cho bia chảy nhanh nhưng về sau do có sự tạo bọt nên cho bia chảy
gián đoạn. Khi bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên bề mặt bia non. Để
đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu sắc, mùi vị cũng như thành
phần hóa học thì bia non từ một thùng lên men chính có thể chuyển vào nhiều thùng
lên men phụ. Quá trình chuyển bia non vào thiết bị lên men phụ có thể tiến hành từ từ
và kéo dài 12 ngày đêm. Tuy nhiên sau 2 ngày đêm thì thùng lên men phụ cần phải
chứa đầy bia non nếu không thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và sự bão hòa CO 2 khó do sự
bốc hơi của nó. Hệ số chứa đầy thùng lên men phụ vào khoảng 0,960,98. Khi bia chứa
14


đầy thùng thì đóng van điều chỉnh áp suất, tiến hành thải không khí trên bề mặt bia và
nâng áp suất đạt theo yêu cầu .
Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1-3 ngày kể từ lúc chuyển xong bia non vào.
Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non sẽ hòa tan vào bia và
oxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia thành phẩm. Thời gian
lên men phụ là 30 ngày. Sau khi lên men phụ bia được chuyển vào thùng chứa và đem
đi lọc.
1.2.2.8. Lọc trong
a. Mục đích

Bia sau quá trình lên men dù đã qua quá trình tách cặn và xác men nhưng vẫn
chứa nhiều nấm men dư thừa và các chất kết tủa khác có nguồn gốc từ quá trình nấu
đường hóa và đun hoa hoặc tạo ra từ quá trình lên men. Để có được sản phẩm có độ
trong nhất định, tăng tính ổn định và độ bền các thành phần, trạng thái phân tán của
các thành phần, giá trị cảm quan và thời gian bảo quản cho bia thành phẩm thì lọc
trong là bước đầu tiên của quá trình hoàn thiện sản phẩm.
b. Cách tiến hành
Bia được lọc bằng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là bột diatomit.
Ðầu tiên, bột diatomit được trộn cùng với nước vô trùng theo một tỷ lệ nhất định
và tạo thành một dung dịch huyền phù, sau đó dung dịch huyền phù được bơm vào
máy lọc ép để tạo thành một lớp lọc diatomit trên vải lọc. Nếu bia đi ra còn đục thì
phải bơm trở lại thùng phối liệu, bia trong được đưa vào thùng chứa. Áp suất lọc của
thiết bị là 1,2÷1,3 at. Nếu vượt quá 3 at thì lớp vải lọc có thể bị rách.
1.2.2.9. Bão hòa CO2
a. Mục đích
Tạo điều kiện thuận lợi để hòa tan, nâng nồng độ CO2 có trong bia ở dạng bão
hòa, nhằm bù vào lượng CO2 thất thoát trong các quá trình công nghệ, ngoài ra còn
giúp ổn định thành phần, chất lượng của bia theo tiêu chuẩn và tăng giá trị cảm quan
cho bia thành phẩm.
15


b. Cách tiến hành
Sau khi lọc thì hàm lượng CO2 bị giảm. Do đó để khôi phục lại sự bão hoà CO 2
trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,5÷1 oC dưới áp
suất của CO2 là 0,5 at và thời gian tối thiểu là 4 giờ. Hàm lượng CO 2 trong bia thành
phẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng. Nếu chưa đạt được hàm lượng CO 2 này phải
bổ sung CO2 cho bia.
1.2.2.10. Chiết chai
Chai đưa vào rót phải có đủ tiêu chuẩn về độ kín, độ nguyên vẹn, về kích thước,

độ
sạch.
Trước khi rót, chai được rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng 75 oC và dung dịch
NaOH 2% có bổ sung stabilon để làm chai bóng hơn, sau đó chai được làm nguội rồi
rótbia vào. Bia rót trong điều kiện đẳng áp để tránh tổn thất CO 2 và tránh trào bọt gây
tổn thất sản phẩm.
Dây chuyền chiết bia được cơ giới hoá hoàn toàn và bao gồm các công đoạn: rửa
chai, chiết bia vào chai, đóng nắp chai, kiểm tra độ kín của chai thành phẩm, thanh
trùng bia, hoàn thiện sản phẩm.
1.2.2.11. Thanh trùng.
a. Mục đích
Tiêu diệt các vi sinh vật, vô hoạt các enzyme có trong bia, để ổn định thành phần,
chất lượng, làm tăng độ bền sinh học và bảo quản bia.
b. Phương pháp thanh trùng bia chai
Chế độ nhiệt (thanh trùng Pasteur) có thể được thực hiện theo nhiều phương
pháp khác nhau, dựa vào mức độ diệt trùng phân ra tiệt trùng (100 120oC) và thanh
trùng (60 80oC), dựa vào thời điểm thường phân ra thanh trùng toàn khối bia ( trước
khi chiết) và thanh trùng bia trong các bao bì ( sau khi chiết).
Phổ biến là thanh trùng bia trong các bao bì.
16


 Thanh trùng bia trước khi chiết
Cả khối bia sau khi lọc được xử lý nhiệt đến nhiệt độ thanh trùng và thanh trùng
bằng thiết bị trao đổi nhiệt (phổ biến là dạng tấm bản).
Bia đã được thanh trùng có thể chiết nóng (60 70 oC, áp lực làm việc khi chiết 7 8
kg/cm2) hay chiết lạnh (nhiệt độ bằng nhiệt độ ban đầu của bia, áp lực làm việc khi
chiết 1,5 kg/cm2) trong điều kiện vô trùng. Chiết lạnh, thiết bị trao đổi nhiệt có thêm
các vùng trao đổi nhiệt cần thiết.
 Thanh trùng sau khi chiết

Các chai, lon, hộp bia được gia nhiệt đến nhiệt độ thanh trùng và thanh trùng
bằng tưới hay ngâm nước nóng trong thiết bị làm việc liên tục kiểu băng chuyền (máy
hấp) hay gián đoạn trong các ngăn buồng (tủ hấp).
1.2.2.12. Dán nhãn.
Chai bia được thao tác qua các bộ phận của máy xì khô để thổi sạch nước bám
trên thành và nút chai. Tiếp đó tiến hành dán nhãn và dán bịt giấy bạc ở đầu chai.
Chai được xếp vào két bia rồi được chuyển vào kho hoặc đi tiêu thụ.
1.3. Quá trình truyền nhiệt và thiết bị đun hoa houblon kiểu vỏ áo
1.3.1 Quá trình truyền nhiệt
Quá trình truyền nhiệt là quá trình truyền năng lượng nhiệt từ vị trí này đến vị trí
khác trong cùng một pha lưu chất hoặc từ pha này sang pha khác thông qua bề mặt
trao đổi nhiệt của thiết bị.
Quá trình đun hoa houblon làm việc theo quá trình truyền nhiệt không ổn định,
dịch đường cấp vào và đun đến sôi đến 100 độ C rồi giữ nhiệt 1 giờ, trong quá trình
sôi hoa houblon được cho vào chiết chất đắng và hương thơm.
1.3.2 Thiết bị đun hoa kiểu vỏ áo
a. Cấu tạo

17


b. Nguyên lí

hoạt động của nồi gia nhiệt

vỏ áo sử dụng

hơi nước bão hòa:

Hơi nước bão

hòa đi trong vỏ áo truyền

nhiệt làm nóng dung

dịch trong nồi, hơi nước

trong vỏ mất nhiệt

ngưng tụ đi ra qua ống bên

dưới
Ưu điểm của

thiết bị nồi vỏ áo so với các

thiết bị đun hoa

khác: cấu tạo đơn giản, dễ

chế tạo, dễ vệ sinh,

sửa chữa.

18