(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT MALT ĐEN ĐẠI
MẠCH NĂNG SUẤT 30000 TẤN SẢN PHẨM/NĂM.

Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Thu Hiền.
Số thẻ SV: 107140121.

Lớp: 14H2B.

Đà Nẵng – Năm 2019


TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn
sản phẩm/năm.
Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Thu Hiền.
Số thẻ SV: 107140121.
Lớp: 14H2B.
Nội dung bản thuyết minh có tổng cộng 9 chương, bao gồm:
- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật, bao gồm đặc điểm thiên nhiên, nguồn
nguyên – nhiên liệu, hệ thống giao thông vận tải, nguồn cung cấp nước, nguồn nhân
lực và thị trường tiêu thụ, từ đó lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy.
- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm, tìm hiểu bản chất của
nguyên liệu và sản phẩm, tình hình sản xuất và tiêu thụ trong nước cũng như trên thế
giới. Trên cơ sở đó quyết định lựa chọn dây chuyền cơng nghệ sản xuất cho phù hợp.
- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình cơng nghệ. Chương này trình bày
chi tiết về quy trình sản xuất, các cơng đoạn, mục đích và phương pháp thực hiện của

từng công đoạn.
- Chương 4: Tính cân bằng vật chất. Trên cơ sở dây chuyền đã chọn, tìm hiểu
các số liệu về tỉ lệ hao hụt của từng công đoạn, kết hợp với năng suất sản phẩm đã cho
để tính tốn cân bằng vật chất, nhằm tìm ra lượng nguyên liệu ban đầu.
- Chương 5: Tính và chọn thiết bị. Để lắp đặt được dây chuyền sản xuất, một
trong những việc quan trọng và tiên quyết là phải tính và chọn thiết bị phù hợp trên cơ
sở phương pháp thực hiện và năng suất của từng cơng đoạn đã trình bày ở các chương
trước.
- Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nhiên liệu – nước. Nhiệt, hơi cung cấp cho công
đoạn sấy, nước cung cấp cho quá trình rửa, ngâm hạt và vệ sinh thiết bị. Chính vì vậy
phải tính tốn liều lượng cần dùng để kịp thời cung cấp.
- Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng. Chương này trình bày nội dung về bộ
máy tổ chức, đồng thời tính tốn diện tích đất và sắp xếp các phân xưởng, cơng trình
phụ của nhà máy sao cho hợp lý và kinh tế nhất.
- Chương 8: Kiểm tra sản xuất, đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản phẩm.
Nội dung chương này bao gồm các chỉ tiêu và phương pháp kiểm tra, đánh giá chất
lượng để đảm bảo chất lượng từ nguyên liệu đầu vào cho đến thành phẩm.
- Chương 9: Vệ sinh và an toàn lao động trong nhà máy. Bao gồm các quy định
chung của nhà máy để đảm bảo vệ sinh và an tồn lao động của cơng nhân viên.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HĨA

CỘNG HỊA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên:
Lớp: 14H2B.

Đặng Thị Thu Hiền.
Khoa: Hóa.

Số thẻ sinh viên: 107140121.
Ngành: Cơng nghệ thực phẩm.

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
− Nguyên liệu: Đại mạch.
− Năng suất: 30000 tấn sản phẩm/năm.
− Sản phẩm: Malt đen.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
− Mục lục.
− Lời mở đầu
− Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật.
− Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm.
− Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình cơng nghệ.
− Chương 4: Tính cân bằng vật chất.
− Chương 5: Tính và chọn thiết bị.
− Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nhiên liệu – nước.
− Chương 7: Tính tổ chức và tính xây dựng.
− Chương 8: Kiểm tra sản xuất, đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản phẩm.
− Chương 9: Vệ sinh và an toàn lao động trong nhà máy.
− Kết luận
− Tài liệu tham khảo

5. Các bản vẽ, đồ thị:
− Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ (A0)
− Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0)
− Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)
− Bản vẽ số 4: Sơ đồ đường ống hơi nước (A0)
− Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0)
6. Họ tên người hướng dẫn:

ThS. Bùi Viết Cường


7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hoàn thành đồ án:

23/01/2019
24/05/2019
Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2019

Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn

PGS.TS. Đặng Minh Nhật

ThS. Bùi Viết Cường


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian 4 tháng thực hiện đồ án, dưới sự hướng dẫn tận tình và tâm huyết
của thầy giáo Bùi Viết Cường, tận dụng nền tảng kiến thức đã học được trong suốt

những năm học qua và khơng ngừng nổ lực tìm tịi học hỏi thêm những kiến thức bên
ngồi, tơi đã cơ bản hồn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định.
Trong quá trình thực hiện, bản thân nhận ra đồ án tốt nghiệp chính là thành quả
đúc kết từ rất nhiều kiến thức đại cương cũng như kiến thức chuyên ngành. Qua đây,
tôi xin được gửi đến tồn thể q thầy cơ Trường Đại học Bách khoa nói chung, cũng
như q thầy cơ khoa Hóa nói riêng, lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất, cảm ơn
thầy cô đã tận tụy và truyền đạt cho tơi những kiến thức hữu ích nhất, dạy bảo và dìu
dắt tơi trong suốt những năm học vừa qua, giúp tôi trang bị một hành trang kiến thức
nhất định trước khi bước ra khỏi cánh cổng trường đại học. Đặc biệt, tôi xin được gửi
lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, ThS. Bùi Viết Cường, người thầy ln tận tâm và
tận tình chỉ bảo, giúp tơi mở rộng tầm hiểu biết không chỉ về chủ đề malt mà cịn cả
những kiến thức chun mơn khác, đồng thời hướng dẫn và sửa chữa để tơi có thể
hồn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất có thể. Cuối cùng, chân thành cảm ơn
Giảng viên phản biện và thầy cô trong Hội đồng bảo vệ đã giành thời gian quý báu của
mình đọc và nhận xét đồ án này của tơi.
Trong q trình tính tốn và thực hiện, chắc chắn khơng thể tránh khỏi những
sai sót nhất định, tôi rất mong được sự nhận xét và chỉ bảo của q thầy cơ để tơi có
thể rút kinh nghiệm và chuẩn bị tốt hơn cho công việc sau này. Một lần nữa, xin chân
thành cảm ơn!

i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi: Đặng Thị Thu Hiền, xin cam đoan nội dung đồ án không sao chép nội
dung cơ bản từ các đồ án khác. Các số liệu trong đồ án được sự hướng dẫn và giám sát
của Giảng viên hướng dẫn; các cơng thức tính tốn được lấy từ các nguồn tham khảo
có tính tin cậy cao và được trích dẫn nguồn rõ ràng, minh bạch; các kết quả tính tốn
được tiến hành và ghi lại một cách trung thực, chính xác.

Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.
Sinh viên thực hiện

Đặng Thị Thu Hiền.

ii


MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Lời cảm ơn ................................................................................................................... i
Lời cam đoan ...............................................................................................................ii
Mục lục ..................................................................................................................... iii
Danh sách các bảng ...................................................................................................vii
Danh sách các hình ..................................................................................................... ix
Danh sách các ký hiệu ................................................................................................. x
Trang
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ................................................... 2
1.1. Sự cần thiết phải đầu tư ...................................................................................... 2
1.2. Đặc điểm thiên nhiên .......................................................................................... 2
1.3. Nguồn nguyên liệu............................................................................................... 3
1.4. Hệ thống giao thông vận tải ................................................................................ 3
1.5. Nguồn cung cấp điện ........................................................................................... 3
1.6. Nguồn cung cấp nước.......................................................................................... 3
1.7. Hệ thống xử lý nước và thoát nước .................................................................... 3
1.8. Nguồn nhân lực ................................................................................................... 4
1.9. Thị trường tiêu thụ ............................................................................................. 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM ....................... 5
2.1. Tổng quan về nguyên liệu ................................................................................... 5
2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển của đại mạch..................................................... 5
2.1.2. Phân loại đại mạch ............................................................................................. 5
2.1.3. Cấu trúc hạt đại mạch......................................................................................... 6
2.1.4. Tính chất vật lý .................................................................................................. 6
2.1.5. Thành phần hóa học ........................................................................................... 7
2.1.6. Cơ sở lý thuyết các cơng đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất .................. 10
2.1.7. Chất hỗ trợ kỹ thuật.......................................................................................... 18
2.2. Tổng quan về malt ............................................................................................ 19
2.2.1. Tính chất vật lý ................................................................................................ 20
2.2.2. Thành phần hóa học của malt ........................................................................... 20
2.3. Tình hình sản xuất trong nước và trên thế giới .................................................... 20
2.3.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ malt tại Việt Nam.............................................. 21
2.3.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ malt trên thế giới ............................................... 21
CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ........... 23
3.1. Quy trình cơng nghệ sản xuất malt đen đại mạch ........................................... 23
3.2. Thuyết minh quy trình...................................................................................... 23
3.2.1. Làm sạch và phân loại ...................................................................................... 24
3.2.2. Ngâm đại mạch ................................................................................................ 25
3.2.3. Ươm mầm ........................................................................................................ 26
3.2.4. Sấy malt ........................................................................................................... 27

iii


3.2.5. Tách mầm, rễ malt ........................................................................................... 28
3.2.6. Bảo quản malt thành phẩm ............................................................................... 28
CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ....................................................... 30
4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong một năm ............................................. 30

4.2. Các số liệu ban đầu ........................................................................................... 30
4.3. Cân bằng vật chất ............................................................................................. 31
4.3.1. Nguyên liệu ban đầu ........................................................................................ 31
4.3.2. Qúa trình phân loại và làm sạch ....................................................................... 31
4.3.3. Qúa trình rửa, ngâm ......................................................................................... 32
4.3.4. Quá trình ươm mầm ......................................................................................... 33
4.3.5. Quá trình sấy .................................................................................................... 34
4.3.6. Quá trình tách mầm, rễ ..................................................................................... 34
4.3.7. Quá trình bảo quản ........................................................................................... 35
4.3.8.Tổng kết............................................................................................................ 35
CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ............................................................ 36
5.1. Silo chứa nguyên liệu ........................................................................................ 36
5.2. Công đoạn phân loại và làm sạch ..................................................................... 36
5.2.1. Thiết bị phân loại và làm sạch .......................................................................... 36
5.2.2. Bunke chứa nguyên liệu sau làm phân loại và làm sạch.................................... 37
5.3. Công đoạn rửa, ngâm đại mạch ....................................................................... 37
5.3.1. Thiết bị rửa, ngâm đại mạch ............................................................................. 37
5.3.2. Máy nén khí ..................................................................................................... 38
5.3.3. Thiết bị làm mát nước ...................................................................................... 39
5.4. Công đoạn ươm mầm........................................................................................ 39
5.4.1. Thiết bị ươm mầm............................................................................................ 39
5.4.2. Máy đảo malt ................................................................................................... 41
5.4.3. Máy điều hịa khơng khí ................................................................................... 41
5.5. Cơng đoạn sấy ................................................................................................... 41
5.6. Công đoạn tách mầm, rễ...................................................................................... 42
5.6.1. Máy tách mầm rễ ............................................................................................. 42
5.6.2. Thùng chứa mầm rễ ......................................................................................... 42
5.7. Xilo chứa sản phẩm........................................................................................... 42
5.8. Máy cân và đóng bao tự động........................................................................... 43
5.9. Chọn gàu tải ...................................................................................................... 43

5.9.1. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên xilo chứa G1 ............................................. 43
5.9.2. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên thiết bị phân loại và làm sạch G2 .............. 44
5.9.3. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên bunke chứa G3 .......................................... 44
5.9.4. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên thiết bị ngâm G4 ....................................... 44
5.9.5. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu đến thiết bị sấy G5 .......................................... 44
5.9.6. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu đến thiết bị tách mầm rễ G6 ............................ 44
5.9.7. Gàu tải vận chuyển mầm rễ lên thùng chứa mầm, rễ G7 ................................... 44
5.9.8. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên silo chứa sản phẩm G8 .............................. 45
5.9.9. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên máy cân và đóng bao G9 ........................... 45
5.10. Tính và chọn vít tải ......................................................................................... 45
5.10.1. Vít tải phân phối vào silo chứa nguyên liệu V1a .............................................. 45
5.10.2. Tính các vít tải và băng tải còn lại .................................................................. 46

iv


5.11. Tính và chọn caloriphe ...................................................................................... 47
5.11.1. Chọn và tính tốn các kích thước ống truyền nhiệt ......................................... 47
5.11.2. Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình .............................................................. 48
5.11.3. Xác định hệ số truyền nhiệt ............................................................................ 49
5.11.3.3. Hệ số truyền nhiệt ....................................................................................... 50
5.12. Tính và chọn Cyclone ....................................................................................... 51
5.13. Tính và chọn quạt.............................................................................................. 52
5.13.1. Các thông số trạng thái của khơng khí ............................................................ 52
5.13.2. Tính trở lực của hệ thống ............................................................................... 53
5.13.3. Tính trở lực cục bộ ......................................................................................... 58
5.13.4. Trở lực do lớp hạt........................................................................................... 60
5.13.5. Chọn quạt....................................................................................................... 62
CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT - HƠI - NHIÊN LIỆU - NƯỚC ................................ 65
6.1. Tính nhiệt .......................................................................................................... 65

6.1.1. Các số liệu ban đầu .......................................................................................... 65
6.1.2. Tính tốn cho q trình sấy lý thuyết................................................................ 65
6.1.3. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực .............................................................. 68
6.2. Tính hơi dùng cho sản xuất .............................................................................. 71
6.3. Tính nhiên liệu .................................................................................................. 72
6.4. Tính nước .......................................................................................................... 72
6.4.1. Tính nước dùng cho sản xuất............................................................................ 72
6.4.2. Tính nước dùng cho sinh hoạt .......................................................................... 73
6.4.3. Tính nước dùng các mục đích khác .................................................................. 73
CHƯƠNG 7: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG .................................................. 75
7.1. Tính tổ chức ...................................................................................................... 75
7.1.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy ................................................................ 75
7.1.2. Tổ chức lao động của nhà máy ......................................................................... 75
7.2. Tính xây dựng ................................................................................................... 77
7.2.1. Phân xưởng sản xuất chính............................................................................... 77
7.2.3. Các phân xưởng phụ trợ và khu vực phụ khác .................................................. 79
7.2.4. Khu đất mở rộng .............................................................................................. 81
7.2.5. Tính hệ số xây dựng ......................................................................................... 82
CHƯƠNG 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN
LIỆU VÀ SẢN PHẨM ............................................................................................. 84
8.1. Kiểm tra và đánh giá chất lượng nguyên liệu .................................................. 84
8.1.1. Yêu cầu về cảm quan, sinh lý ........................................................................... 84
8.1.2. Yêu cầu về thành phần hóa học ........................................................................ 85
8.1.3. Tổ chức thu nhận, xử lý và tồn trữ đại mạch..................................................... 85
8.2. Kiểm tra sản xuất .............................................................................................. 85
8.2.1. Công đoạn làm sạch và phân loại đại mạch ...................................................... 85
8.2.2. Công đoạn rửa và ngâm đại mạch .................................................................... 85
8.2.3. Công đoạn ươm mầm đại mạch ........................................................................ 86
8.2.4. Công đoạn sấy malt .......................................................................................... 86
8.3. Kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm malt đen ..................................... 86

8.3.1. Chỉ số cảm quan............................................................................................... 86
8.3.2. Chỉ số cơ học ................................................................................................... 86

v


8.3.3. Chỉ số hóa học ................................................................................................. 87
CHƯƠNG 9: VỆ SINH VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY.......... 89
9.1. Vệ sinh nhà máy ................................................................................................ 89
9.1.1. Vệ sinh nhà xưởng và các cơng trình phụ ......................................................... 89
9.1.2. Vệ sinh máy móc, thiết bị................................................................................. 89
9.1.3. Vệ sinh cá nhân ................................................................................................ 89
9.1.4. Xử lý chất thải.................................................................................................. 89
9.2. An toàn lao động trong nhà máy ...................................................................... 90
9.2.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động ..................................................... 90
9.2.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ....................................................... 90
9.2.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động trong nhà máy ................................ 90
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 93

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang
Bảng 2.1. Thành phần hóa học hạt đại mạch. …………………………………7
Bảng 2.2. Các phương pháp ngâm hạt………………………………………...12
Bảng 2.3. Các phương pháp ươm mầm……………………………………….14
Bảng 2.4. Một số phương pháp sấy nơng sản dạng hạt………………………16

Bảng 2.5. Phân loại lị sấy theo nguyên tắc làm việc………………………...17
Bảng 2.6. Phân loại lò sấy theo tư thế sấy……………………………………17
Bảng 2.7. Phân loại lò sấy theo cấu tạo………………………………………18
Bảng 2.8. Tổng kết thông số kỹ thuật các cơng đoạn chính…………………18
Bảng 2.9. Chỉ tiêu hóa học và hóa lý của nước dùng trong sản xuất………..19
Bảng 2.10. Thành phần hóa học của malt………………………………….…20
Bảng 2.11. Danh sách 10 quốc gia sản xuất lúa mạch nhiều nhất
thế giới (2007)………………………………………………………………....22
Bảng 4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong một năm……………….…..30
Bảng 4.2. Các giá trị hao phí và chênh lệch ẩm qua từng công đoạn………...31
Bảng 4.3. Tổng kết cân bằng vật chất tính cho 1 giờ sản xuất…………….…35
Bảng 5.1. Thơng số kỹ thuật của silo chứa nguyên liệu……………….……..36
Bảng 5.2. Thông số kỹ thuật của sàng phân loại và làm sạch………….…….36
Bảng 5.3. Thông số kỹ thuật của bunke chứa………........................................37
Bảng 5.4. Thông số kỹ thuật của thiết bị rửa, ngâm……..................................38
Bảng 5.5. Thông số kỹ thuật của máy nén khí...................................................38
Bảng 5.6. Thơng số kỹ thuật của máy nén khí……….......................................39
Bảng 5.7. Chiều dày lớp hạt trên các ngăn……….............................................39
Bảng 5.8. Thông số kỹ thuật của thiết bị ươm mầm………………………......40
Bảng 5.9. Thông số kỹ thuật của máy đảo malt…………………………..…..41
Bảng 5.10. Thơng số kỹ thuật của máy điều hịa khơng khí…………….…...41
Bảng 5.11. Thơng số kỹ thuật của thiết bị sấy……………...............................41
Bảng 5.12. Thông số kỹ thuật của máy tách mầm, rễ……………….…….….42
Bảng 5.13. Thông số kỹ thuật của thùng chứa mầm, rễ……………….….….42
Bảng 5.14. Thông số kỹ thuật của silo chứa sản phẩm………….....................42
Bảng 5.15. Thông số kỹ thuật của máy cân và đóng bao tự động………..….43
Bảng 5.16. Một số loại gàu tải được sử dụng…………………………….…..43
Bảng 5.17. Tổng kết tính và chọn gàu tải…………………….........................45
vii

Bảng 5.18. Tổng kết tính và chọn vít tải……………………………………...46
Bảng 5.19. Các kích thước của cyclone……………………………………....52
Bảng 5.20. Các thơng số của quạt đẩy………………………………………..63
Bảng 5.21. Tổng kết tính và chọn thiết bị……………………………………64
Bảng 6.1. Trạng thái khơng khí trước khi vào caloriphe…………………….66
Bảng 6.2. Trạng thái khơng khí sau khi ra khỏi caloriphe…………………...67
Bảng 6.3. Trạng thái khơng khí sau khi ra khỏi máy sấy…………………….68
Bảng 6.4. Tổng kết cân bằng vật chất cho máy sấy…………………….…….68
Bảng 6.5. Các thơng số của q trình sấy thực…………………………….....71
Bảng 7.1. Lao động gián tiếp của nhà máy……………………………...……76
Bảng 7.2. Lao động trực tiếp của nhà máy…………………………………....76
Bảng 7.3. Diện tích các phịng ban của khu nhà hành chính………………..79
Bảng 7.4. Tổng kết tính xây dựng……………………………………………..82

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1. Bản đồ quy hoạch khu cơng nghiệp VSIP…………………………...2
Hình 2.1. Cây đại mạch………………………………………………………....5
Hình 2.2. Hạt đại mạch……………………………………………….................5
Hình 2.3. Cấu tạo vỏ đại mạch………………………………………………….6
Hình 2.4. Malt đen……………………………………………………………..20
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình cơng sản xuất malt đen……………………………23
Hình 3.2. Thiết bị làm sạch kết hợp phân loại bằng sàng……………………..24
Hình 3.3. Thiết bị ngâm đại mạch…………………..........................................25
Hình 3.4. Cấu tạo thiết bị ươm mầm trong ngăn……………………………...26
Hình 3.5. Thiết bị sấy………………………………………………………….27
Hình 3.6. Máy tách mầm rễ……………………………………………………28

Hình 3.7. Silo bảo quản………………………………………………………..29
Hình 5.1. Silo chứa nguyên liệu……………………………………………….36
Hình 5.2. Thiết bị phân loại và làm sạch………………………………………36
Hình 5.3. Bunke chứa đại mạch…….................................................................37
Hình 5.4. Thiết bị ngâm đại mạch……………………………………………..38
Hình 5.5. Máy nén khí…………………………………………………………38
Hình 5.6. Máy làm lạnh nước………………………………………………….39
Hình 5.7. Ươm mầm trong luống ươm có ngăn…………………………….....40
Hình 5.8. Máy đảo malt kiểu vít xoắn…………………………………………41
Hình 5.9. Máy điều hịa khơng khí…………………………………………….41
Hình 5.10. Thiết bị sấy………………………………………………………...41
Hình 5.11. Máy tách mầm, rễ………………………………………………….42
Hình 5.12. Thùng chứa mầm, rễ……………………………………………….42
Hình 5.13. Máy cân và đóng bao tự động……………………………………..43
Hình 5.14. Hệ thống gàu tải…………………………………………………...47
Hình 5.15. Hệ thống vít tải…………………………………………………….47
Hình 5.16. Một loại caloriphe khí hơi………………………………………...50
Hình 5.17. Kích thước cơ bản của cyclone…………………………….……..52
Hình 5.18. Khuỷu ống…………………………………………………………60
Hình 5.19. Quạt đẩy………………………………………………………...…63
Hình 6.1. Nồi hơi Đơng Dương……………………………………………….72
Hình 7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy………………………………..75

ix


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
L: Chiều dài (m).
W: Chiều rộng (m).
H: Chiều cao (m).

D: Đường kính (m).

x


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là một trong những đồ uống lâu đời nhất thế giới, lịch sử bia có niên đại đến
6000 năm trước Cơng Ngun. Với bản chất là thức uống lên men từ nguyên liệu giàu
đường, bia được biết đến với những công dụng tuyệt vời như giảm nguy cơ ung thư
hay mắc các bệnh về tim mạch, tiểu đường, nguy cơ đột quỵ, ngăn ngừa sỏi thận, làm
đẹp da, giảm cholesterol trong máu, điều hòa huyết áp…
Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đời sống vật
chất và tinh thần của con người cũng không ngừng được nâng cao. Do đó, nhu cầu về
ăn uống, nhất là nhu cầu tiêu thụ bia – loại thức uống phổ biến, thường xuyên xuất
hiện trong các bữa tiệc, hội họp hay thậm chí bữa cơm thường ngày của người Việt
cũng tăng cao rõ rệt. Để bắt kịp xu hướng phát triển này, địi hỏi ngành Cơng nghiệp
Nước giải khát nói chung và ngành Bia Rượu nói riêng, phải kịp thời nắm bắt thời cơ,
định hướng đầu tư và mở rộng quy mô sản xuất, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao
của thị trường trong nước cũng như khu vực và thế giới. Tuy nhiên, khó khăn trước
mắt cũng vơ cùng lớn, một trong số đó chính là vấn đề về nguyên liệu, khi mà malt –
nguyên liệu chính quyết định chất lượng bia – Việt Nam phải nhập khẩu hoàn toàn từ
nước ngoài.
Theo thống kê, mỗi năm ngành Bia phải nhập khoảng 120000 ÷ 130000 tấn
malt với giá 400 USD/tấn, một con số khơng hề nhỏ. Từ đó, nhu cầu cấp thiết đặt ra là
phải nhanh chóng xây dựng nhà máy sản xuất malt, nhằm tiết kiệm thời gian và chi phí
vận chuyển, giảm giá thành thu mua nguyên liệu, nâng cao chất lượng thành phẩm, đa
dạng hóa các dòng sản phẩm bia vàng cũng như bia đen, cho bia có chất lượng tốt nhất

đến tay người tiêu dùng, góp phần phát triển ngành Cơng nghiệp Bia Rượu và Nước
giải khát ở nước ta.
Đây cũng chính là lý do mà tôi chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất malt
đen đại mạch với năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm”.

SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

1


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1. Sự cần thiết phải đầu tư
Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế đất nước, ngành cơng
nghiệp nói chung và ngành cơng nghiệp bia nói riêng, đóng một vai trị hết sức to lớn.
Do đó, việc tạo những điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất là vơ cùng quan
trọng. Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất của ngành bia chính là vấn đề nguyên liệu, phải
nhập khẩu malt hoàn toàn từ nước ngoài, làm gia tăng các chi phí bảo quản và vận
chuyển, dẫn đến năng suất sản xuất thấp và giá thành sản phẩm khá cao. Vấn đề cấp
thiết đặt ra là phải nhanh chóng ổn định nguồn cung nguyên liệu bằng cách đầu tư xây
dựng và phát triển các nhà máy sản xuất malt, cung cấp trực tiếp cho thị trường bia
trong nước.
Qua nghiên cứu và khảo sát địa hình, vị trí địa lý cũng như những thuận lợi về
cơ sở hạ tầng, giao thông, hoạt động xuất nhập khẩu, tôi chọn vị trí mặt bằng xây dựng
nhà máy tại Khu phức hợp Công nghiệp – Đô thị và Dịch vụ VSIP Quảng Ngãi, nằm
trên địa bàn hai xã Tịnh Thọ và Tịnh Phong, huyện Sơn Tịnh, thuộc khu kinh tế Dung

Quất.
1.2. Đặc điểm thiên nhiên
Khu phức hợp Công nghiệp – Đơ thị và Dịch vụ VSIP Quảng Ngãi có mặt bằng
đã được quy hoạch và giải phóng lên đến 1200 ha đất cơng nghiệp, có các cơng trình
hạ tầng kinh tế thiết yếu, vị trí địa lý thuận lợi trong việc kết nối với các địa phương
khác của Việt Nam và các khu vực khác trên thế giới, không gian sống hài hịa, nguồn
nhân lực dồi dào. Hướng gió chủ đạo ở Quảng Ngãi là Đơng Nam.

Hình 1.1. Bản đồ quy hoạch khu công nghiệp VSIP.

SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

2


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

1.3. Nguồn nguyên liệu
Hiện nay, ngun liệu chính trong sản xuất bia, trong đó có malt đại mạch,
nước ta phải nhập khẩu hoàn toàn từ nước ngồi do sản phẩm trong nước khơng đáp
ứng được. Thị trường phong phú về nguồn nguyên liệu bia chính là ở Pháp, Úc, Đức,
Bỉ và Tiệp Khắc.
1.4. Hệ thống giao thông vận tải
Khu phức hợp Công nghiệp – Đô thị và Dịch vụ VSIP Quảng Ngãi tiếp giáp
đường quốc lộ 1A, cách thành phố Quảng Ngãi khoảng 11 km, cách đường cao tốc Đà
Nẵng – Quảng Ngãi khoảng 3 km, cách cảng nước sâu Dung Quất khoảng 22 km, cách
sân bay Chu Lai khoảng 30 km, rất thuận lợi cho việc nhập khẩu, vận chuyển nguyên
liệu cũng như xuất hàng và phân phối sản phẩm ra thị trường.

1.5. Nguồn cung cấp điện
Sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia, hiệu điện thế 220V/380V. Để
đảm bảo việc sản xuất của nhà máy được liên tục, nhà máy còn lắp thêm máy phát
điện dự phòng để tránh trường hợp mất điện đột ngột gây gián đoạn sản xuất.
Hệ thống dây truyền tải điện và hệ thống cáp thông tin liên lạc tại VSIP được
lắp đặt ngầm đến từng lô đất, giúp giữ cảnh quan gọn gàng, tăng cường an toàn về điện
cũng như tạo thuận lợi tối đa cho đầu tư xây dựng nhà máy.
1.6. Nguồn cung cấp nước
Nước sử dụng trong nhà máy chủ yếu dùng cho công đoạn rửa, ngâm đại mạch,
nước để làm mát thiết bị, nước cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh và làm sạch dụng cụ thiết bị, nước sinh hoạt cho công nhân viên. Do đó nguồn cung cấp nước phải đảm bảo
cả về chất lượng và công suất.
Nhà máy sử dụng nguồn nước từ hệ thống cấp nước của thành phố. Ngoài ra, để
chủ động về nguồn nước nhằm sử dụng khi cần thiết hoặc khi bị mất nước, trong nhà
máy còn khoan thêm một số giếng bơm bổ sung.
1.7. Hệ thống xử lý nước và thoát nước
Nguồn nước thải của nhà máy chủ yếu là nước thải từ quá trình rửa, ngâm, nước
thải vệ sinh thiết bị và nước thải sinh hoạt. Do đó, việc xây dựng hệ thống xử lý nước
thải riêng trong nhà máy là cần thiết. Bên cạnh đó, nhà máy xử lý nước thải của VSIP
Quảng Ngãi giai đoạn 1 có cơng suất 6000 m3/ngày đêm đã được hồn thành vào năm
2014, góp phần xử lý nước thải chung của tồn bộ khu cơng nghiệp.

SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

3


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

1.8. Nguồn nhân lực
Đội ngũ kỹ sư, cán bộ, nhân viên của nhà máy được tuyển dụng, đào tạo từ các
trường đại học, cao đẳng trên cả nước. Đội ngũ công nhân của nhà máy chủ yếu là lao
động phổ thông trong tỉnh và các tỉnh lân cận như Huế, Quảng Nam, Phú Yên, Bình
Định, Khánh Hòa…
1.9. Thị trường tiêu thụ
Quảng Ngãi nằm ở vị trí trung tâm của các tỉnh Bắc Trung Bộ và Trung Trung
Bộ, có vị trí địa lý và hệ thống giao thơng thuận lợi. Bên cạnh đó là nhu cầu ngày càng
gia tăng của người tiêu dùng về các sản phẩm bia, dẫn đến sự đầu tư và phát triển của
các nhà máy bia trong khu vực và trong cả nước. Thị trường tiêu thụ sản phẩm của nhà
máy có thể kể đến như nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi, nhà máy bia Sài Gòn –
Phú Yên, nhà máy bia Sài Gòn – Khánh Hòa, nhà máy bia Huế.

SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

4


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển của đại mạch
Đại mạch được xem là loại cây lương thực
được trồng đầu tiên trên thế giới. Theo tác giả
Ramage (1987) thì giống đại mạch cổ đã được sử
dụng ở Thổ Nhĩ Kỳ cổ đại cách đây 3500 ÷ 4000

năm. Có các bằng chứng chứng minh rằng người
Thổ Nhĩ Kỳ cổ đại đã thuần hóa đại mạch từ giống
đại mạch cổ Hordeum vulgare sp.Spontaneum. Các
dấu tích cịn sót lại về việc trống trọt đại mạch tại
Hình 2.1. Cây đại mạch.
Đơng Bắc Ấn Độ, Marocco, Cận Đơng khoảng
9000 ÷ 10000 năm trước. Sau đó, đại mạch lan truyền dần đến Châu Âu, Tây Á và
thung lũng Nile. Đại mạch thích hợp với vùng khí hậu lạnh, không ưa ẩm và khô nên
được trồng nhiều ở các vùng ôn đới. Đại mạch ngày càng phát triển và là cây lương
thực được trồng nhiều thứ tư trên thế giới sau lúa mì, lúa gạo và ngơ. Đại mạch được
trồng chủ yếu ở Châu Âu, Mỹ và Canada [11].
Đại mạch, tên khoa học Hordeum vulgare, là một loài thực vật thân cỏ một năm
thuộc họ lúa mạch (barley). Chúng cung cấp loại ngũ cốc quan trọng (major cereal
grain) cho trữ lượng lương thực trên thế giới. Theo thống kê về thu hoạch ngũ cốc trên
thế giới năm 2007, đại mạch đứng thứ tư theo lượng sản xuất (136 triệu tấn) và diện
tích canh tác (566000 km²). Đại mạch có nhiều chủng loại khác nhau, thường được
dùng làm thức ăn gia súc được gọi là Feed Barley. Một số loại đại mạch có chất lượng
dinh dưỡng cao có thể dùng làm thực phẩm cho người và gia súc hoặc để lên men sản
xuất rượu bia được gọi là Malt Barley [11].
2.1.2. Phân loại đại mạch
Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại
mạch mà chia đại mạch thành hai loại: hai hàng và
sáu hàng. Đại mạch hai hàng: chỉ có một hạt phát
triển ở mỗi đốt vì các hoa nhỏ mọc bên cạnh
không sinh sản, từ trên nhìn xuống chỉ có một hạt
có thể được nhìn thấy ở bên phải và bên trái. Đại
mạch sáu hàng: có ba hoa nhỏ có thể thụ tinh
SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

Hình 2.2. Hạt đại mạch.

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

5


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

được ở mỗi đốt trên cuống. Mỗi hoa sau khi thụ phấn, phát triển thành hạt hoặc bông
đại mạch [3].
Đại mạch dùng trong sản xuất malt là đại mạch hai hàng, vì có lớp vỏ trấu
mỏng và mềm, cịn đại mạch đa hàng có lớp vỏ trấu dày và thô. Vỏ trấu là cấu tử
chiếm nhiều nhất trọng lượng của vỏ. Ở đại mạch hai hàng có chất lượng cao, lượng
vỏ trấu chiếm khoảng 7 ÷ 8% trọng lượng chất khơ, cịn ở đại mạch đa hàng chiếm 10
÷ 11% . Lớp vỏ trấu mỏng và mềm sẽ vừa cho lượng tinh bột lớn, vừa là lớp màng lọc
lý tưởng cho quá trình lọc bia [4].
2.1.3. Cấu trúc hạt đại mạch
Hạt đại mạch bao gồm ba bộ phận
chính là vỏ, nội nhũ và phơi:
+ Vỏ hạt: từ ngoài vào trong chia làm ba
lớp là vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron. Phần này
thường chiếm từ 8 ÷ 15% trọng lượng hạt.
+ Phơi: là cơ quan sống, hơ hấp của hạt.
Phơi thường chiếm từ 2,5 ÷ 5% trọng lượng hạt.
Trong phối có từ 37 ÷ 50% chất khô là thành
phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5 ÷ 6% đường
saccharose, 7 ÷ 7,5% pentosan, 6 ÷ 6,5% chất
tro và một số ít thành phần khác. Riêng tinh bột

Hình 2.3. Cấu tạo vỏ đại mạch.

1. vỏ trấu.
2. vỏ quả và vỏ hạt.
3. lớp alơron.
4. nội nhũ.

hầu như rất ít.
+ Nội nhũ: 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 malt [1].
2.1.4. Tính chất vật lý
- Mùi: mùi sạch, tươi, giống mùi rơm.
- Màu sắc và độ sáng: màu vàng nhạt giống màu rơm, màu sáng đồng nhất. Hạt
màu hơi xanh chứng tỏ thu hoạch sớm. Đại mạch chịu thời tiết mưa có màu xám đục.
Đầu hạt có màu nâu có thể do đặc tính của loại đại mạch, nhưng phần lớn là do thu
hoạch trong mùa mưa ẩm và dẫn đến hạt kém nhạy với nước.
- Tính chất của vỏ: hạt có vỏ nhăn đều là đại mạch tốt, giàu chất chiết. Hạt chưa
đủ độ chín thường có vỏ nhày và nhẵn. Vỏ dày chưa nhiều polyphenol và hợp chất
đắng hơn.
- Tính háo nước của hạt đại mạch khơ: hạt khơ thường có tính háo nước lớn.
Khi đặt hạt khơ vào mơi trường có độ ẩm cao, hạt sẽ hút nước và tạo nên một khối
lượng nước phụ của hạt, lượng nước này gọi là ẩm tự do. Khả năng hút nước của hạt
phụ thuộc vào độ ẩm bảo quản của hạt và độ ẩm môi trường.
SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

6


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

- Sự nghỉ của hạt: là hiện tượng mà các hạt được đặt trong những điều kiện về
độ ẩm, nhiệt độ và thơng khí thích hợp những không diễn ra bất cứ sự sinh trưởng,
phát triển nào. Đó cũng là lý do khơng nên sản xuất malt từ đại mạch vừa thu hoạch
xong. Hiện tượng này được đánh giá như là hệ thống tự bảo vệ của hạt đại mạch để hạt
không nảy mầm ngay lập tức sau khi gặt [3].
- Tính dẫn nhiệt của hạt: hệ số truyền nhiệt của hạt đại mạch là 0,95 Kcal/mh°C
ở độ ẩm bảo quản (< 12% W). Tính dẫn nhiệt khơng đáp ứng được tính sinh nhiệt khi
hạt hơ hấp, do vậy dẫn đến q trình tự đốt của hạt.
2.1.5. Thành phần hóa học
Bảng 2.1. Thành phần hóa học hạt đại mạch [12].
Thành phần
Nước
Chất khô
Tro tổng
Protein thô
Lipid thô
Xơ thơ
Tinh bột

Hàm lượng (%)
10,51 ÷ 12,33
87,67 ÷ 89,49
1,82 ÷ 2,28
11,69 ÷ 12,33
0,91 ÷ 1,77
5,49 ÷ 6,75
66,05 ÷ 68,07

2.1.5.1. Nước
Thủy phần của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến q trình vận chuyển và bảo

quản hạt. Hàm ẩm cao sẽ kích thích q trình hơ hấp và tự bốc nóng của hạt. Hai quá
trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô. Hàm ẩm cao quá mức cho
phép tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, nhất là các loại vi khuẩn hoại
sinh, gây thối rữa cho hạt [4].
2.1.5.2. Các hợp chất carbohydrat
a. Tinh bột
Đối với công nghệ sản xuất malt và bia, tinh bột có hai chức năng: là nguồn
thức ăn dự trữ cho phơi và là nguồn cung cấp chất hịa tan cho dịch đường trước lúc
lên men. Tinh bột phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít ở phôi. Chúng tồn tại
dưới dạng những khối lập thể, có kích thước khá bé, thường gọi là hạt tinh bột. Thành
phần hạt tinh bột gồm hai chất sau:
Amylose: chiếm 17 ÷ 24%, dễ tan trong nước nóng để tạo thành dung dịch
không bền vững với độ nhớt khá thấp. Dưới sự xúc tác của enzyme amylase, mạch
amylose sẽ phân cắt thành các đường đơn giản maltose và glucose.
Amylopectin: chiếm 76 ÷ 83%, khơng tan trong nước nóng mà chỉ tạo thành hồ.
Với dung dịch iod, amylopectin chuyển thành màu tím.
Trong mơi trường giàu nước, tinh bột bị thủy phân bởi enzyme amylase để tạo
SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

7


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

thành dextrin, đường kép maltose, một lượng ít glucose và một số oligosaccharide.
Các oligosaccharide này cùng với một ít dextrin bậc thấp hịa tan bền vững vào nước
để trở thành chất hòa tan của dịch đường trước lúc lên men [4].
b. Cellulose

Cellulose của hạt đại mạch được phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm
khoảng 20% chất khô của vỏ. Phân tử cellulose bao gồm khoảng 2000 ÷ 10000 gốc
đường glucose, sắp xếp thành mạch dài, xoắn lại thành từng chùm. Do cấu trúc đặc
biệt như vậy nên cellulose rất dai và rất khó bị phân cắt trong mơi trường bình thường.
Cellulose khơng tan trong nước, hầu như không thay đổi về thành phần và cấu
trúc trong suốt tiến trình cơng nghệ sản xuất malt. Cellulose đóng vai trị đặc biệt quan
trọng trong quá trình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý
tưởng [4].
c. Hemicellulose
Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, là một phức hệ bao gồm pentosan,
hexosan và acid uronic. Dưới tác dụng của nhóm enzyme sitase, hemicellulose bị thủy
phân thành hexose và pentose. Tất cả những đường đơn này hòa tan bền vững vào dịch
đường và tạo thành chất chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm
men. Quá trình phá vỡ thành tế bào của nhóm enzyme sitase gọi là sitolise. Q trình
này đóng vai trị quan trọng ở giai đoạn ươm mầm vì là bước đột phá để các enzyme
khác xâm nhập bên trong tế bào [4].
d. Các hợp chất pectin và các chất dạng keo
Khi hoà tan các hợp chất dạng keo vào nước nóng sẽ tạo thành dung dịch có độ
nhớt rất cao, khi bị thủy phân sẽ cho sản phẩm là các đường đơn galactose và xylose.
Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tạo ra màng trung gian. Trong các hợp
chất pectin, protopectin là cấu tử chiếm nhiều khối lượng nhất.
e. Đường
Cấu tử chiếm nhiều nhất trong nhóm này là saccharose, đạt tới 1,8% chất khô
của hạt, được phân bố rất nhiều ở phôi, chiếm đến 5,5% trọng lượng của bộ phận này.
Các loại đường đơn trong đại mạch không nhiều nhưng có vai trị rất quan trọng đối
với sự phát triển của phôi, đặc biệt là ở giai đoạn đầu của quá trình ươm mầm [4].
2.5.1.3. Các hợp chất chưa nitơ
a. Protein
Protein là chỉ số quan trọng thứ hai (sau tinh bột) để đánh giá xem lơ hạt đó có
đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt hay khơng. Hàm lượng protein tốt nhất cho mục đích

sản xuất malt là 8 ÷ 10%. Khu vực phân bố của protein ở trong hạt là lớp alơron và
phôi, một phần rất nhỏ ở lớp tế bào bao quanh nội nhũ. Sự thủy phân protein là một
SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

8


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

trong những quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất malt và bia, mà sản
phẩm quan trọng nhất chính là melanoid – một hỗn hợp màu vàng óng, có vị ngọt và
thơm dịu, là nhân tố quyết định hương và vị của bia đen [4].
b. Các hợp chất chứa nitơ phi protein
Các đại diện tiêu biểu của nhóm hợp chất này là: albumose, peptone, peptide,
polypeptide và acid amin. Albumose và peptone tạo và giữ bọt, tăng thêm vị đậm đà
của bia nhưng nếu hàm lượng cao sẽ gây đục. Peptide để hòa tan vào dịch đường và
tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng.
Acid amin chỉ chiếm 0,1% so với lượng chất khô của hạt, là nguồn cung cấp
nitơ cho nấm men, là tác nhân chính tạo melanoid, tạo bọt và là thành phần dinh
dưỡng của bia [4].
2.1.5.4. Các hợp chất khơng chứa nitơ
Trong nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ, khi
được chiết ly bằng nước thì chúng hịa tan thành dung dịch. Các đại diện tiêu biểu là:
polyphenol, chất đắng, fitin, acid hữu cơ, vitamin và chất khoáng [4].
2.1.5.5. Lipid
Hàm lượng lipid trong đại mạch tập trung chủ yếu ở phôi và lớp alơron. Ở giai
đoạn ươm mầm, một phần chất béo bị thủy phân bởi enzyme lipase. Một số sản phẩm
thủy phân được chuyển đến phôi để nuôi cây con, số còn lại hoặc tồn tại trong dịch

đường, hoặc bị thải ra ngoài theo bã malt. Chất béo tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ
bền keo của sản phẩm [4].
2.1.5.6. Enzyme
Ở giai đoạn hình thành hạt, hoạt lực của các nhóm enzyme rất cao. Đến giai
đoạn hạt chín, hoạt lực của chúng giảm một cách đáng kể. Và đến lúc hạt sấy đến hàm
ẩm 13% thì hầu hết hệ enzyme trong hạt trở thành trạng thái liên kết. Đến giai đoạn
ngâm, hạt hút nước bổ sung đến 43 ÷ 44% thì hệ enzyme được giải phóng khỏi trạng
thái liên kết, chuyển thành trạng thái tự do. Đến giai đoạn ươm mầm, hoạt lực của các
enzyme đạt đến mức tối đa, nhờ đó mà đến lúc đường hóa chúng có khả năng thủy
phân gần như hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ của hạt. Các sản phẩm
thủy phân được hòa tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường.
Trong hạt đại mạch, chứa một lượng enzyme rất phong phú, được chia thành 2
nhóm chính: decmolase và hydrolase.
Decmolase (nhóm enzyme oxy hóa – khử): tham gia trực tiếp vào quá trình trao
đổi chất của tế bào, có vai trị quyết định trong việc hoạt hóa và phát triển của phôi ở
giai đoạn ươm mầm.

SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

9


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

Hydrolase (nhóm enzyme thủy phân): phụ thuộc vào cơ chất bị thủy phân, chia
thành các nhóm enzyme carbohydrase, protease, esterase [4].
2.1.6. Cơ sở lý thuyết các cơng đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất
2.1.6.1. Ngâm

a. Các biến đổi xảy ra trong quá trình ngâm hạt
♦ Sự hút nước:
Sự thẩm thấu nước từ bên ngoài vào trong hạt, nhờ lượng nước tự do này mà
những chất dinh dưỡng trong hạt sẽ dễ dàng hòa tan để được vận chuyển đến cung cấp
cho cơ quan phôi mầm, từ đó phơi mầm sẽ từ từ phát triển. Đồng thời, ở điều kiện độ
ẩm, nhiệt độ thuận lợi, các hệ enzyme sẵn có trong hạt từ trạng thái tĩnh sẽ chuyển
sang trạng thái hoạt động, tham gia các quá trình phá vỡ các hợp chất hữu cơ dự trữ ở
dạng đại phân tử (polyme) như tinh bột, pentosan, protein…tạo ra những chất dinh
dưỡng hịa tan, để ni mầm phát triển. Trong đại mạch khô, hàm lượng ẩm chỉ
khoảng 11 ÷ 13%. Sau khi nước xâm nhập vào bên trong hạt bằng con đường thẩm
thấu thì thể tích hạt tăng lên 1,45 lần so với hạt trước khi ngâm.
Kết thúc quá trình ngâm, hạt hấp thu thêm một lượng nước lớn, nên hàm lượng
nước trong hạt tăng mạnh từ 13% lên 47% [4].
♦ Q trình hơ hấp:
Biến đổi quan trọng thứ hai là q trình hơ hấp giúp giải phóng ra năng lượng
cần thiết cho sự phát triển của mầm. Q trình hơ hấp của hạt cũng chính là sự oxy hóa
các chất hữu cơ trong phơi dưới tác dụng của hệ enzyme oxy hóa – khử, bao gồm hơ
hấp hiếu khí và hơ hấp yếm khí. Hơ hấp hiếu khí xảy ra khi hạt được cung cấp đầy đủ
O2 và sản phẩm tạo thành là khí CO2, nước và giải phóng năng lượng. Hơ hấp yếm khí
xảy ra khi lượng O2 cung cấp cho hạt không đầy đủ, sản phẩm tạo thành sẽ là khí CO2,
rượu etylic và giải phóng năng lượng. Rượu etylic chính là tác nhân gây ức chế hoạt
động sống của mầm, vì vậy sự phát triển mầm chỉ diễn ra bình thường khi và chỉ khi
hơ hấp của hạt là hơ hấp hiếu khí. Do đó, ở giai đoạn ngâm, chế độ thơng gió là yếu tố
quyết định tiến trình phát triển của mầm [4].
♦ Sự phân giải các hợp chất hòa tan:
Một phần chất tan tiêu hao cho sự hô hấp, một phần khác hòa tan vào nước, cả
hai phần này tạo thành hao phí chất khơ của đại mạch trong q trình ngâm, chiếm
khoảng 1%. Phần hao phí do hạt lép và hạt gãy, vỡ, dập chiếm khoảng 0,1 ÷ 1% tính
theo chất khô [4].
b. Cách xác định lượng nước tiêu hao

Lượng nước tiêu hao phụ thuộc vào phương pháp rửa và ngâm hạt. Nếu phương

SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

10


Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen đại mạch năng suất 30000 tấn sản phẩm/năm

pháp ngâm là gián đoạn thì lượng nước tiêu tốn chỉ phụ thuộc vào số lần thay nước.
Giả sử ngâm 10000 kg đại mạch khô thì thể tích hữu dụng của thùng sẽ là:
V=

1, 45  10000
= 22,3 (m3).
650

Với 650 là khối lượng riêng của hạt đại mạch, (kg/m3).
Tỷ trọng tương đối của đại mạch là 1,35 (nghĩa là 1 dm3 hạt với điều kiện hạt
xếp chặt một cách tuyệt đối, khơng có độ trống, thì có trọng lượng là 1,35 kg), thì
10000 kg đại mạch sẽ chiếm thể tích 7,4 m3 chặt tuyệt đối. Lúc đó, lượng nước ngâm
ban đầu chỉ cần: 22,3 – 7,4 = 14,9 (m3).
Khi quá trình ngâm kết thúc, hạt trương nở 1,45 lần, có nghĩa là khi đó lượng
nước chiếm: 22,3 – 0,74×1,45 = 11,6 (m3).
Chọn số lần thay nước là 3 lần. Giả thiết rằng thể tích của hạt tăng một cách đều
đặn ở các lần thay nước thì số nước cần dùng cho mỗi lần thay sẽ giảm theo cấp số
cộng.
Khi đó, tổng lượng nước cần thiết cho cả q trình ngâm sẽ được tính theo cơng

(a + c) n (14,9 + 11,6)  3
= 39,75 (m3).
=
2
2
Ngoài lượng nước này, cần phải cộng thêm lượng nước rửa hạt.
Để rửa 10000 kg đại mạch cần khoảng 20 m3 nước [4].
c. Cách xác định lượng khơng khí cung cấp cho q trình ngâm
Người ta quy ước cường độ hơ hấp của hạt là lượng O2 tiêu tốn hay lượng CO2
thốt ra của một đơn vị trọng lượng chất khơ của hạt (1 kg, 1 tấn,…) trong một thời
gian xác định (1 phút, 1 giờ, 2 giờ,…). Bằng thực nghiệm đã xác định được rằng trong
khối hạt ngâm cường độ hơ hấp của phơi tính theo 1 gam chất khơ của nó là 12 ÷ 14
mg CO2 thải ra trong 1 giờ ở nhiệt độ 20°C. Nếu nhiệt độ ngâm là 10°C thì cường độ
hơ hấp chỉ khoảng 8 mg/h.
Từ số liệu trên có thể thấy lượng CO2 thải ra trong suốt thời gian ngâm 60 h của
1 tấn đại mạch là khoảng 21 kg. Lượng CO2 này tương đương với khi hơ hấp hồn
tồn 14,3 kg glucose và cần đến 15,3 kg O2 hoặc 75 kg khơng khí, với điều kiện lượng
khơng khí đó được sử dụng tồn bộ cho hơ hấp. Trên thực tế, hệ số hữu ích của khơng
khí cho mục đích này chỉ đạt 0,4. Vì vậy muốn biết lượng khơng khí thực tế phải sử
dụng ta lấy 75 : 0,4 = 180 m3 hay 3 m3/h. Con số này đúng cho trường hợp những lô
hạt có tỷ lệ phơi chiếm 2,5% so với trọng lượng hạt, cịn đối với những lơ hạt có tỷ lệ
phơi cao hơn, ví dụ 5% thì lượng khơng khí lớn hơn 2 lần, nghĩa là 6 m 3/h [4].
thức: Q =

SVTH: Đặng Thị Thu Hiền

GVHD: ThS. Bùi Viết Cường

11