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

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

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
Q 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 hồn 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 cịn nhiều sai sót mong thầy cơ 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 cơng nghệ sản xuất bia. .......................................................... 5
1.2.1 Sơ đồ quy trình cơng 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 sơi ................... 49
3.4. Tính bề dày lớp bảo ơn thân. ............................................................... 51
3.5. Tính bề dày bảo ơn 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 sơi 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
cơ chất chủ yếu (tinh bột, protein, các chất hịa
tan, khống..) vừa là tác nhân xúc tác thiết yếu
(các hydrolase) hay là những thành phần quan trọng trong mơi 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. Khơng có mùi lạ, khơng được mốc và khơng hơi
khói. u 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 520 ÷ 600 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 khơng
thể thiếu trong sản xuất bia, hiện chưa có nguyên liệu nào có thể thay thế được.
1

Hoa houblon góp phần quan trọng tạo ra mùi vị đặc trưng và tăng độ bền sinh
học của bia. 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 nghiền và ép thành các
viên nhỏ, xếp vào các túi polyetylen hàn kín miệng để
tiện cho việc bảo quản cũng như vận chuyển.

Hình: Hoa houblon
cái chưa thụ phấn

- Cao hoa: trích ly các tinh chất trong hoa bằng các dung mơi hữu cơ
(toluen, benzen... ), sau đó cơ 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 α-axít đắng tạo nên, cịn 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 hố nên nó bảo vệ nhựa houblon. Trong q 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 10÷20% là
polyphenol của hoa houblon.

2


Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydratcacbon và
nhiều hợp chất chứa oxy dạng tecpen. Tinh dầu houblon khơng hồ 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 ơxy hố.
Do đó khơng dùng hoa cũ để sản xuất bia vì các sản phẩm chuyển hố 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 khơng làm ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm. Bảo quản hoa cao trong kho lạnh ở nhiệt độ
5÷10oC.
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, khơng 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 khơng làm ảnh hưởng
đến chất lượng hoa.

3


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 cịn có vai trò đặc
biệt quan trọng cho các thành phần khác phân tán và tồn tại.
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. Ngun 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

4


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 (𝛼 – 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
‒ 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 q trình hồ hóa, nếu cho q nhiều bia sẽ bị chua.
‒ ZnCl2 giúp nấm men khỏe.
‒ Dùng xút để rửa chai
‒ Chất trợ lọc: Diatomit.
1.2 Quy trình cơng 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 q trình đường hố, 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 khơng 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

7


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 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 khơng hồ tan sang
trạng thái hồ 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 35oC, 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 105oC) trong 30 phút và giữ sôi 20 phút. Trong suốt quá
9


trình nấu gạo phải khuấy trộn liên tục để tránh cháy ở đáy nồi, vận tốc cánh
khuấy khoảng 30÷40 vịng/phút.
Nồi malt: Khi nồi gạo đã tiến hành nâng nhiệt đun sơi thì nồi malt cũng
bắt đầu cho nước 37oC vào. Thời gian hòa bột malt và nước trong 10 phút. Bổ
sung CaCl2, lượng và axit lactic vào. Nhiệt độ của khối dịch khoảng 35oC 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 sơi xong thì q 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 63oC, 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 73oC/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 hố bao gồm các chất hồ tan và các chất khơng hồ tan nên
cần phải lọc để tách các chất hoà tan ra khỏi các chất khơng hồ 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 hồ tan cịn 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 khơng 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
10


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 khố van
hồi lưu, dịch đường được đưa ngay sang nồi nấu hoa. Nếu 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 q 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, khố 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 cịn lưu trong
bã vào dịch. Để n 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
cịn 0,5÷1˚Bx. Thời gian rữa bã khoảng 90÷100 phút.
1.2.2.4. Nấu hoa houblon
a. Mục đích
Hịa 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 q 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 sơi và cho tồn 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 q trình
houblon hóa khoảng 30 phút thì cho tiếp 1/3 lượng hoa viên còn lại nhằm tạo
11


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 sẽ giảm tổn thất. Trong quá
trình đun sơi thì chỉ số đầu tiên để kết thúc q trình đun sơi 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 12÷14m/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 trịn. 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 vơ 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 ngồi. Làm lạnh có thể xuất hiện cặn lạnh.
1.2.2.6. Lên men chính.
a. Mục đích

12


Q trình lên men chính là q trình chuyển hố các chất đường và
dextrin thấp phân tử trong dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và một số chất
hữu cơ khác dưới tác dụng của nấm men:
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 5oC trong tank bảo
quản men giống. Thời gian trữ men khơng q 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 khơng khí sạch (khoảng 8 mg O2/lít dịch đường) đã qua bình lọc bơng gịn
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 hồ nấm men, cịn những lần sau chỉ châm đầy
nước, tạo thời gian cho nấm men hoạt động thích nghi với mơi 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 khơng 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
13


chính là 0,2÷0,4 at. CO2 sinh ra trong q trình lên men sẽ hoà tan vào bia non
một phần. Độ hoà tan của CO2 vào bia sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đó để đảm
bảo lượng CO2 hồ tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình
lên men khoảng 5oC, hàm lượng CO2 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
0,15÷0,2%/ 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 cịn lại sau lên men chính, bão hoà
CO2 cho bia và tăng cường mùi vị cho bia.
 Thực hiện q trình chín của bia (hồn 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 q trình “chín” của bia vẫn tiếp tục. Q 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 phịng
lạnh từ 1÷2oC. Nhiệt độ lên men phụ khoảng 1oC áp suất dư 0,3÷0,7at. Trong
q 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 CO2. 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 khơng khí trên
bề mặt bia non. Để đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu
14


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 1÷2 ngày đêm. Tuy
nhiên sau 2 ngày đêm thì thùng lên men phụ cần phải chứa đầy bia non nếu
khơng thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và sự bão hịa CO2 khó do sự bốc hơi của nó.
Hệ số chứa đầy thùng lên men phụ vào khoảng 0,96÷0,98. Khi bia chứa đầy
thùng thì đóng van điều chỉnh áp suất, tiến hành thải khơng 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 q nhanh thì khơng khí trên bề mặt bia non sẽ hịa
tan vào bia và oxy trong khơng 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 q 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 q
trình nấu đường hóa và đun hoa hoặc tạo ra từ q 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 q trình hồn 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 cịn đục thì phải bơm trở lại thùng phối liệu, bia trong được đưa vào

15


thùng chứa. Áp suất lọc của thiết bị là 1,2÷1,3 at. Nếu vượt q 3 at thì lớp vải
lọc có thể bị rách.
1.2.2.9. Bão hịa CO2
a. Mục đích
Tạo điều kiện thuận lợi để hịa tan, nâng nồng độ CO2 có trong bia ở dạng
bão hòa, nhằm bù vào lượng CO2 thất thốt trong các q trình cơng nghệ,
ngồi ra cịn giúp ổn định thành phần, chất lượng của bia theo tiêu chuẩn và
tăng giá trị cảm quan cho bia thành phẩm.
b. Cách tiến hành

Sau khi lọc thì hàm lượng CO2 bị giảm. Do đó để khơi phục lại sự bão hồ
CO2 trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,5÷1oC
dưới áp suất của CO2 là 0,5 at và thời gian tối thiểu là 4 giờ. Hàm lượng CO2
trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng. Nếu chưa đạt được
hàm lượng CO2 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 ngun vẹn, về kích
thước, độ
sạch.
Trước khi rót, chai được rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng 75oC 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
CO2 và tránh trào bọt gây tổn thất sản phẩm.
Dây chuyền chiết bia được cơ giới hố hồn tồn và bao gồm các cơng
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
16


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.

 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 khơ 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.

17


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 q trình truyền nhiệt khơng ổn
định, dịch đường cấp vào và đun đến sôi đến 100 độ C rồi giữ nhiệt 1 giờ, trong
q trình sơi hoa houblon được cho vào chiết chất đắng và hương thơm.
1.3.2 Thiết bị đun hoa kiểu vỏ áo
a. Cấu tạo

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