Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA HÓA HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:
Thiết kế nhà máy bia năng suất 45
triệu lít/ năm

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Tân Thành
Sinh viên thực hiện
: Nguyễn Thị Mơ
Lớp
: 52k3-Công nghệ thực phẩm
MSSV
: 1152043818
NGHỆ AN 2016


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

Mục lục
Trang
Mục lục -------------------------------------------------------------------------------------------------- 2
Lời nói đầu ---------------------------------------------------------------------------------------------- 6
Phần I: TỔNG QUAN --------------------------------------------------------------------------------- 7
I. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam và trên thế giới --------------------------- 7
II. Lựa chọn loại bia sản xuất, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường ------- 8

1.Lựa chọn loại bia sản xuất -------------------------------------------------------------------- 8
2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy ----------------------------------------------------- 8
3. Vùng nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------------ 9
4. Vùng tiêu thụ sản phẩm ---------------------------------------------------------------------- 9
5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh ----------------------------------------------------------- 9
6. Nguồn cung cấp nhiên liệu ----------------------------------------------------------------- 10
7. Nguồn nhân lực ------------------------------------------------------------------------------ 10
8. Giao thông vận tải --------------------------------------------------------------------------- 10
Phần II: Lựa chọn phương pháp sản xuất và dây chuyền công nghệ ------------------------- 11
I. Chọn nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------------- 11
1. Malt đại mạch -------------------------------------------------------------------------------- 11
2. Gạo -------------------------------------------------------------------------------------------- 12
3. Hoa houblon ---------------------------------------------------------------------------------- 13
4. Nước------------------------------------------------------------------------------------------- 13
5. Nguyên liệu phụ trợ khác ------------------------------------------------------------------ 14
II. Chọn phương pháp nấu ----------------------------------------------------------------------- 15
1. Nghiền nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------- 15
2. Hồ hoá và đường hoá ----------------------------------------------------------------------- 16
3. Lọc dịch đường ------------------------------------------------------------------------------ 16
4. Nấu hoa --------------------------------------------------------------------------------------- 17
5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá --------------------------------------- 17
III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men ----------------------------------------- 18
1.Chọn chủng giống nấm men ---------------------------------------------------------------- 18
2. Lên men sản phẩm bia chai ---------------------------------------------------------------- 19
3. Lên men sản phẩm bia hơi ----------------------------------------------------------------- 19
IV. Thuyết minh dây chuyền sản xuất ---------------------------------------------------------- 20
1. Nghiền nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------- 21
a. Nghiền malt ---------------------------------------------------------------------------------- 21
b. Nghiền gạo ----------------------------------------------------------------------------------- 21
2. Quá trình hồ hoá và đường hoá ------------------------------------------------------------ 21

a. Hồ hoá ----------------------------------------------------------------------------------------- 21
b. Đường hoá ------------------------------------------------------------------------------------ 22
3. Lọc dịch đường ------------------------------------------------------------------------------ 23
4. Nấu hoa --------------------------------------------------------------------------------------- 24
5. Lắng xoáy ------------------------------------------------------------------------------------ 24
6. Lạnh nhanh ----------------------------------------------------------------------------------- 25
7. Bão hoà O2 vào dịch lên men -------------------------------------------------------------- 25
8. Cấp nấm men và tiến hành lên men------------------------------------------------------- 26
9. Lọc bia --------------------------------------------------------------------------------------- 26
10. Tàng trữ và ổn định tính chất của bia thành phẩm ------------------------------------ 27

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

11. Hồn thiện sản phẩm ---------------------------------------------------------------------- 27
V. Quy trình cơng nghệ xử lý nước cấp, nước thải ------------------------------------------- 29
1. Xử lý nước cấp ------------------------------------------------------------------------------- 29
2. Xử lý nước thải ------------------------------------------------------------------------------ 29
Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm ----------------------------------- 31
A. Lập kế hoạch sản xuất ------------------------------------------------------------------------- 31
B. Tính cân bằng sản phẩm ---------------------------------------------------------------------- 32
I. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai ------------------------------------------------ 32
1. Tính lượng gạo và lượng malt ------------------------------------------------------------- 32
2. Lượng bã gạo và bã malt ------------------------------------------------------------------- 33
3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã --------------------------------------------------- 34
4. Lượng hoa houblon sử dụng --------------------------------------------------------------- 35

5. Các nguyên liệu khác ----------------------------------------------------------------------- 36
II. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi ------------------------------------------------ 40
1. Tính lượng gạo và lượng malt ------------------------------------------------------------- 40
2. Lượng bã gạo và bã malt ------------------------------------------------------------------- 41
3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã --------------------------------------------------- 41
4. Lượng hoa houblon sử dụng --------------------------------------------------------------- 42
5. Các nguyên liệu khác ----------------------------------------------------------------------- 43
III. Hố chất vệ sinh: ------------------------------------------------------------------------------ 47
1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu: -------------------------------------------------------------- 47
2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia: ------------------------------------ 47
Phần IV: Tính và chọn thiết bị---------------------------------------------------------------------- 49
I. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu -------------------------------------------------- 49
1. Cân, gầu tải ----------------------------------------------------------------------------------- 49
2. Máy nghiền ----------------------------------------------------------------------------------- 49
3. Nồi hồ hoá ------------------------------------------------------------------------------------ 49
4. Nồi đường hoá ------------------------------------------------------------------------------- 50
5. Thùng lọc đáy bằng ------------------------------------------------------------------------- 51
6. Nồi nấu hoa----------------------------------------------------------------------------------- 53
7. Thùng lắng xoáy ----------------------------------------------------------------------------- 54
8. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí ------------------------------------------------------------- 54
9. Thùng nước nấu ----------------------------------------------------------------------------- 54
10. Hệ thống cip nấu --------------------------------------------------------------------------- 55
II. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men -------------------------------------------- 56
1. Tank lên men --------------------------------------------------------------------------------- 56
2. Thiết bị nhân giống cấp II ------------------------------------------------------------------ 57
3. Thiết bị nhân giống cấp I ------------------------------------------------------------------- 57
4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng -------------------------------------------------------------- 58
5. Thiết bị hoạt hoá men ----------------------------------------------------------------------- 58
6. Hệ thống cip lạnh: --------------------------------------------------------------------------- 59
7. Thùng tàng trữ và bão hồ CO2 ----------------------------------------------------------- 59

III. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện ---------------------------------------- 60
1. Thiết bị lọc trong bia ------------------------------------------------------------------------ 60
2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2 ----------------------------------------------------------- 60
3. Hệ thống chiết bock ------------------------------------------------------------------------- 61
4. Hệ thống chiết chai -------------------------------------------------------------------------- 62
Phần V: Tính tốn nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy ------------------------- 64
I. Tính nhiệt lạnh ---------------------------------------------------------------------------------- 65
1. Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh -------------------------------------- 65

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

2. Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men --------------------------------------------- 65
a. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men chính ----------------------- 65
b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để hạ nhiệt độ dịch ------------------------------------------- 66
c. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men phụ: ------------------------ 67
3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống ------------------------------------ 67
a. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để tái sử dụng men kết lắng -------------------------------- 67
b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men -------------------------------------------------- 69
4. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện -------------------------------------- 70
5. Hệ thống lạnh -------------------------------------------------------------------------------- 71
II. Tính hơi ----------------------------------------------------------------------------------------- 72
1. Lượng hơi cấp cho nồi hồ hoá ------------------------------------------------------------- 73
2. Lượng hơi cấp cho nồi đường hoá -------------------------------------------------------- 74
3. Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa------------------------------------------------------------ 75
4. Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng nước ---------------------------------------------- 75

5. Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện ---------------------------------------------- 76
6. Lượng nhiên liệu cho nồi hơi -------------------------------------------------------------- 76
III. Tính nước -------------------------------------------------------------------------------------- 78
1. Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu -------------------------------------------------- 78
2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men --------------------------------------------- 78
3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện ------------------------------------------ 78
4. Lượng nước dùng cho các hoạt động khác của nhà máy ------------------------------ 78
IV. Tính điện --------------------------------------------------------------------------------------- 79
1. Phụ tải chiếu sáng --------------------------------------------------------------------------- 79
2. Phụ tải sản xuất ------------------------------------------------------------------------------ 81
3. Xác định các thơng số của hệ thống điện ------------------------------------------------ 81
4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm -------------------------------------------------------- 82
a. Điện năng thắp sáng hàng năm ------------------------------------------------------------ 82
b. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm ---------------------------------------------- 82
c. Điện năng tiêu thụ cả năm ------------------------------------------------------------------ 83
Phần VI: Tính tốn và thiết kế về xây dựng của nhà máy -------------------------------------- 84
I. Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng --------------------------------------------------- 84
II. Tính tốn các hạng mục cơng trình ---------------------------------------------------------- 85
1. Khu vực sản xuất. --------------------------------------------------------------------------- 85
2. Kho tàng -------------------------------------------------------------------------------------- 86
a. Kho chứa nguyên liệu ----------------------------------------------------------------------- 86
b. Kho chứa thành phẩm----------------------------------------------------------------------- 86
3. Các phân xưởng phụ trợ sản xuất --------------------------------------------------------- 87
a. Trạm biến áp --------------------------------------------------------------------------------- 87
b. Xưởng cơ điện ------------------------------------------------------------------------------- 87
c. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén ------------------------- 87
d. Phân xưởng hơi ------------------------------------------------------------------------------ 87
e. Khu xử lý nước cấp ------------------------------------------------------------------------- 88
g. Khu xử lý nước thải ------------------------------------------------------------------------- 88
h. Bãi vỏ chai------------------------------------------------------------------------------------ 88

4. Các cơng trình khác ------------------------------------------------------------------------- 88
a. Nhà hành chính ------------------------------------------------------------------------------ 88
b. Nhà giới thiệu sản phẩm -------------------------------------------------------------------- 89
c. Hội trường ------------------------------------------------------------------------------------ 89
d. Nhà ăn, căng tin------------------------------------------------------------------------------ 89
e. Gara ô tô -------------------------------------------------------------------------------------- 89

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

g. Nhà để xe của nhân viên-------------------------------------------------------------------- 89
h. Phòng bảo vệ --------------------------------------------------------------------------------- 89
i. Nhà vệ sinh------------------------------------------------------------------------------------ 89
III. Bố trí các hạng mục cơng trình ------------------------------------------------------------- 90
IV. Tính tốn và đánh giá các thông số xây dựng -------------------------------------------- 91
V. Thiết kế phân xưởng sản xuất chính -------------------------------------------------------- 92
1. Đặc điểm và cách bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính -------------- 92
2. Thiết kế xây dựng phân xưởng sản xuất chính ------------------------------------------ 92
PHẦN VII. TÍNH KINH TẾ ------------------------------------------------------------------------ 94
I. Mục đích và ý nghĩa. --------------------------------------------------------------------------- 94
+ Đảm bảo tính hợp lý trong từng thời điểm kinh tế. ---------------------------------------- 94
II. Nội dung tính tốn. ---------------------------------------------------------------------------- 94
1. Vốn đầu tư. ---------------------------------------------------------------------------------- 94
a. Tính vốn đầu tư xây dựng nhà xưởng. ---------------------------------------------------- 94
b. Tính vốn cho đầu tư và lắp đặt thiết bị. -------------------------------------------------- 95
2. Tính giá thành sản phẩm ----------------------------------------------------------------- 98

a. Chi phí vận hành ----------------------------------------------------------------------------- 98
d. Giá bán --------------------------------------------------------------------------------------- 103
e. Thu nhập trước thuế của dự án ----------------------------------------------------------- 103
3. Dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của nhà máy ----------------------------------- 104
Phần VIII: VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG ------------------------------------------------- 109
I. Vệ sinh------------------------------------------------------------------------------------------- 109
1. Vệ sinh cá nhân ----------------------------------------------------------------------------- 109
2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng ---------------------------------------------------------------- 109
II. An tồn lao động ------------------------------------------------------------------------------ 110
1. Chống khí độc trong nhà máy ------------------------------------------------------------ 110
2. Chống ồn và rung động -------------------------------------------------------------------- 110
3. An toàn khi vận hành thiết bị ------------------------------------------------------------- 110
4. An tồn về điện ----------------------------------------------------------------------------- 111
5. Phịng cháy chữa cháy --------------------------------------------------------------------- 111
Kết luận ----------------------------------------------------------------------------------------------- 112
Tài liệu tham khảo chính --------------------------------------------------------------------------- 114

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

Lời nói đầu
Bia là một loại đồ uống có độ cồn thấp giàu chất dinh dưỡng có hương
thơm đặc trưng,vị đắng dịu lớp bọt trắng mịn với hàm lượng CO2 (4-5g/l) ngoài
việc cung cấp một lượng calori khá lớn trong bia còn chứa hệ enzyme khá phong
phú,đặc biệt là nhóm enzyme kích thích tiêu hóa amylaza giúp con người giải khát
một cách triệt để khi uống .Vì vậy bia là loại đồ uống hiện rất được ưa chuộng ở

nước ta cũng như trên thế giới. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại
mạch, hoa hublon... bia đem lại giá trị dinh dưỡng, một lít bia cung cấp 400 –
450kcal, bia có khả năng kích thích tiêu hoá, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng với
liều lượng thích hợp và đặc biệt cịn có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của
người uống nhờ đặc tính bão hoà CO2.
Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm (chỉ khoảng 100 năm), ngành công
nghiệp sản xuất bia vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển. Trong những năm gần
đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng. Rất nhiều nhà máy cũng như cơ
sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được
nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số lượng. Hơn nữa bia là một ngành
cơng nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành
sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan
trọng cho ngân sách quốc gia.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển
cơng nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức
chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các
loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết.
Hiện nay có rất nhiều loại bia khác nhau như bia vàng, bia đen,bia đỏ,bia
nồng độ cồn cao ,thấp…trong các loai bia trên phân thành bia chai,bia lon,bia hơi
với những đặc điểm, hương vị khác nhau nhằm thỏa mãn nhu cầu của nhân dân.Ở
nước ta bia vàng được sử dụng nhiều hơn cả.
Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 45triệu
lít/năm .Trong đó 70% là bia chai và 30% là bia hơi với lượng gạo
thay thế là 20%.Đây là nhà máy có năng suất trung bình nếu được trang bị và tổ
chức tốt sẽ có khả năng phát triển tốt và có khả năng mở rộng quy mô sản suất.

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

Phần I: TỔNG QUAN
I. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam và trên thế
giới
Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được phổ
biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng. Ở các nước
phát triển như Đức, Đan Mạch, Mỹ... ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển,
sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt trên 10 tỷ lít/năm. Cơng nghệ sản xuất bia cũng
như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thâm nhập vào thị trường của
rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam. Mức tiêu thụ bia bình quân ở
các nước này khá cao khoảng 100 lít/người/năm.
Bia xâm nhập vào nước ta sau thời kì Pháp xâm lược năm 1858. Nhà máy bia đầu
tiên được xây dựng ở Việt Nam do một người chủ tư bản Pháp xây dựng ở Hà Nội
năm 1890. Bia được sản xuất lúc đó nhằm đáp ứng nhu cầu của quân đội và kiều
dân Pháp ở Việt Nam. Có thể nói được rằng ở miền Bắc nước ta đến năm 1990 chỉ
có nhà máy bia lớn là nhà máy bia Hà Nội. Từ sau năm 1990 thì sản xuất bia bắt
đầu phát triển nhanh và mạnh. ngành bia Việt nam đã có những bước nhảy vọt. Với
cơ chế mới, ngành sản xuất và kinh doanh bia đã có nhiều những thuận lợi và cơ hội
phát triển.Hiện nay các nhà máy bia đã xuất hiện ở hầu khắp các tỉnh trong cả
nước, sản lượng của các nhà máy cũng ngày càng tăng. Hiện nay tổng năng suất của
các nhà máy bia trong cả nước lên tới trên 1,7 ti lít/năm nhà máy bia Hà Nội đã đạt
trên 100 triệu lít/năm , năng suất của nhà máy bia Sài Gịn đã đạt trên 350 triệu
lít/năm. Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như
Tiger, Heineken... Mức tiêu thụ bia bình qn ở Việt Nam hiện cịn thấp khoảng 20
lít/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển.

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

II. Lựa chọn loại bia sản xuất, địa điểm xây dựng, vùng nguyên
liệu và thị trường
1.Lựa chọn loại bia sản xuất
Hiện nay ở Việt Nam lượng bia vàng được tiêu thụ mạnh nhất.Do đó em lựa
chọn loại bia vàng với 70% là bia chai và 30% là bia hơi với 20% lượng gạo thay
thế.Đây là loại bia có chất lượng khá cao có thể dùng để xuất khẩu nếu đáp ứng
được những yêu cầu kĩ thuật đặt ra .
Sản phẩm bia sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau:
* Các chỉ tiêu cảm quan:
- Độ bọt: Khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc ln có các bọt
khí li ti nổi dần lên bề mặt. Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 5 – 15 phút.
- Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa houblon,
không quá nhạt, khơng có mùi vị lạ.
- Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt, khơng
được có cặn hay vẩn đục.
* Các chỉ tiêu hoá học:
- Độ cồn: 4,6 ± 0,2
- Hàm lượng đường sót: 1 – 2%
- Hàm lượng CO2: 4,5 – 5 g/l
- Hàm lượng diacetyl: ≤ 0,2 mg/l
- Chất khoáng: 0,14 – 0,38%
- Đạm tổng: 3,5 – 5 g/l
- Este: 15 – 50 mg/l
- Aldehyt: 10 – 15 mg/l

2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được yêu cầu sau:
- Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố.
- Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm.
- Thuận tiện về mặt giao thông.
- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu.
- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm.
Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong
khu công nghiệp Khánh An, thuộc huyện Yên khánh, tỉnh Ninh Bình. Đây là một
khu công nghiệp mới được thành phố quy hoạch để xây dựng các nhà máy thực
Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

phẩm có diện tích rộng và đang tiếp tục được phát triển, có nhiều tiềm năng để phát
triển kinh tế xã hội. Các khu dân cư và đô thị xung quanh đang được xây dựng và
mở rộng.

3. Vùng nguyên liệu
Các nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch và hoa huoblon.Malt
có thể nhập từ các nước như Đức, Úc, Trung Quốc... Hoa houblon nhập từ Tiệp
Khắc dưới dạng cao hoa và hoa viên. Nguyên liệu thay thế là gạo có thể mua ngay
trong tỉnh hay mua từ trong tỉnh và các tỉnh lân cận Hưng Yên,Nam Định, Thái
Bình với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận chuyển về nhà máy chủ yếu
bằng ô tơ.
Trong nhà máy cịn thiết kế một hệ thống lấy nước từ giếng khoan xử lý lọc
và làm mềm nước dùng cho nấu bia và các hoạt động khác của nhà máy.

4. Vùng tiêu thụ sản phẩm
Bia của nhà máy sản xuất ra được cung cấp cho các cửa hàng nội tỉnh và các
tỉnh lân cận như Hưng Yên,Thái Bình ,Thanh hóa, Nam Định, Hà Nam ... Sản phẩm
sau chiết chai, chiết bock được chuyên chở bằng ô tô.

5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh
Nguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu
vực. Mạng lưới điện này cung cấp 24/24 giờ trong ngày, nhưng để đề phịng sự cố
mạng lưới, nhà máy bố trí một trạm biến thế và sử dụng thêm máy phát điện dự
phòng.
Nguồn nước: nước được lấy từ hệ thống giếng khoan. Trong nhà máy nước
được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu,
nước rửa chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy... Nước nấu bia cần đáp ứng
đầy đủ các chỉ tiêu cho cơng nghệ sản xuất bia. Do đó nước phải đi qua một hệ
thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất.
Bên cạnh đó cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải của
nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh.
Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén
phù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhà
máy. Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH3 hay Freon, chất tải lạnh sử
dụng nước glycol hay nước muối.
Ngoài ra cịn có khu chứa chất tẩy rửa,khử trùng như xút,HNO3…

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

6. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là cho nồi hơi phục vụ cho các mục đích
khác nhau như nấu nguyên liệu, thanh trùng... Nhà máy sử dụng nhiên liệu là than.

7. Nguồn nhân lực
Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyến
giao thơng nên có nguồn nhân lực dồi dào. Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức
chun mơn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Các cơng nhân có thể
tuyển chọn lao động phổ thơng, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm
bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt.

8. Giao thông vận tải
Nhà máy nằm gần trục giao thông nên thuận tiện cho vận chuyển nguyên
nhiên vật liệu đến nhà máy, và vận chuyển sản phẩm phân phối cho các đại lý, cửa
hàng tiêu thụ bằng đường bộ.

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

Phần II: Lựa chọn phương pháp sản xuất và dây chuyền
cơng nghệ
I. Chọn ngun liệu
Ngun liệu chính dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là malt đại mạch, và
nguyên liệu dùng để thay thế cho malt là gạo với tỷ lệ 20% nhằm giảm giá thành
sản phẩm, hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia,nước và các chất phụ trợ

khác

1. Malt đại mạch
Malt đại mạch là nguyên liệu chính số một dùng để sản xuất bia. Khoảng 1/3
đại mạch trên thế giới được trồng để sản xuất bia. Đại mạch thuộc họ Hordeum
Sativum, có một số ít thuộc họ H.Muvirum, H.Jubatum. Đại mạch thường được
gieo trồng vào mùa đông hay mùa xuân, được trồng nhiều ở Nga, Mỹ, Canada,
Pháp, Nga…
Đại mạch có giống 2 hàng và đại mạch đa hàng, trong đại mạch đa hàng lại
gồm có đại mạch 4 hàng và đại mạch 6 hàng. Tuy nhiên chỉ có đại mạch hai hàng
được dùng trong sản xuất bia. Còn đại mạch đa hàng chỉ dùng trong chăn ni và
các mục đích khác.
Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ trở thành hạt malt tươi;
hạt malt tươi lại tiếp tục qua quá trình sấy, tách rễ và đánh bóng sẽ trở thành hạt
malt khơ tiêu chuẩn có thể bảo quản dài ngày trong điều kiện khô, mát và được sử
dụng để sản xuất bia. Trong q trình xử lí hạt đại mạch để trở thành hạt malt hoàn
thiện hệ enzyme trong hạt đã được hoạt hóa và tăng cường hoạt lực, đặc biệt là hệ
enzyme thủy phân thực hiện q trình chuyển hóa các chất cao phân tử để tạo ra
chất chiết của dịch đường.
Hiện nay, các cơ sở sản xuất bia ở nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn gốc
từ đại mạch hai hàng, chủ yếu được nhập từ Úc hoặc một số nước châu Âu như:
Đức, Đan Mạch... Malt dùng trong sản xuất bia cần đảm bảo một số yêu cầu:
Chỉ tiêu cảm quan:
- Màu sắc: hạt malt vàng có màu vàng rơm, sáng óng ánh, màu chuẩn là 0,3 độ iod;
(malt đen có màu sẫm).
- Mùi vị: mùi vị đặc trưng cho malt vàng là vị ngọt nhẹ hay ngọt dịu, có hương
thơm đặc trưng, khơng được có mùi vị lạ.
- Độ sạch của malt cho phép là 0,5% hạt gãy vỡ, 1% các tạp chất khác.
Chỉ số cơ lý:
Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

- Trọng lượng khơ tuyệt đối: 28 – 38g/1000hạt
- Dung trọng: 530 – 560g/l
- Độ ẩm: 5 – 8%
- Độ hoà tan: 70 – 80%
- Thời gian đường hoá: 10 – 20phút ở 70˚C
- Đường maltose chiếm từ 65 – 70% tổng chất hoà tan, tỷ lệ:
đường maltose/đường phi maltose = 1/0,4 – 1/0,51
Thành phần hoá học của malt
Tinh bột
Đường khử
Saccarose
Pentose
Nitơ formol
Chất khống
Pentozan khơng hồ tan và Hexozan
Cellulose
Các chất chứa nitơ
Các chất chứa nitơ không đông tụ
Chất béo

TT
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11

% chất khô
58 – 65
4
5
1
0,7 – 1
2,5
9
6
10
2,5
2,5

2. Gạo
Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế một phần malt nhằm mục
đích giảm giá thành sản phẩm. Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo:
- Đồng nhất về kích thước
- Màu sắc trắng đồng nhất, khơng có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi hôi
- Tạp chất không quá 2%
- Dung trọng 660 – 700g/l
- Độ ẩm từ 12 – 14%

- Độ hồ tan 75 – 85%
TT
1
2
3
4
5

Thành phần
Tinh bột
Protein
Chất béo
Cellulose
Chất khống

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3

% chất khô
75
6–8
1 – 1,5
0,5 – 0,8
1 – 1,2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

3. Hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ hai sau malt 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 của bia và tăng độ bền sinh học của bia.
Các hợp chất có giá trị trong hoa phải kể đến chất đắng, polyphenol và tinh dầu
thơm ngồi ra cịn một số hợp phần khác nhưng khơng mang nhiều ý nghĩa trong
công nghệ sản xuất bia.
Hoa houblon thường được sử dụng dưới 3 dạng: hoa cánh, hoa viên và cao
hoa.
- Hoa cánh: hoa houblon tươi, nguyên cánh được sấy khơ đến hàm ẩm 11%, sau đó
được phân loại rồi xông hơi (SO2) để hạn chế sự oxy hóa và sự phát triển của vi
sinh vật.
- 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.
- Cao hoa: trích ly các tinh chất trong hoa bằng các dung môi hữu cơ (toluen,
benzen... ), sau đó cơ đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao.
1 kg hoa viên = 1,3 – 1,5 kg hoa cánh
1 kg cao hoa = 7 – 10 kg hoa cánh
Các chỉ tiêu kĩ thuật của hoa:
- Hoa cánh có màu vàng hơi xanh, hoa viên có màu xanh, cao hoa có màu đen hoặc
vàng. Hoa cánh sử dụng là hoa cái chưa thụ phấn, nghiền cịn dính.
- Hoa có mùi thơm đặc trưng, không lẫn các tạp chất.
STT
1
2
3
4
5
6
7

8

Thành phần
Độ ẩm
Chất đắng
Polyphenol
Tinh dầu thơm
Cellulose
Chất khống
Protein
Các hợp chất khác

% chất khơ
11 – 13
15 – 21
2,5 – 6
0,3 – 1
12 – 14
5–8
15 – 21
26 – 28

4. Nước
Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi khâu, từ
các cơng đoạn chính như nấu, lọc ... đến các khâu vệ sinh. Trong thành phần bia,
Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

nước cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%), góp phần hình thành nên hương vị của
bia. Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có chất lượng tốt, đáp ứng được các
chỉ tiêu quan trọng:
- Nước uống phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm.
- Nước trong suốt, không màu, không mùi, không vị, khơng có tạp chất cơ học.
- Độ cứng <10˚H.
- Hàm lượng các ion: Ca2+: < 250mg/lít; Mg2+: < 100mg/lít; Na+: 15 – 20 mg/lít;
Fe2+: 0,2 – 0,5mg/lít; SO42-: < 250 mg/lít; muối cacbonat < 50mg/l; muối clorua <
50mg/l; muối phospho < 5000mg/l; khơng có đồng, kẽm; amoniac và muối nitrit <
0,1mg/l.
- pH  6,5 – 7,0.
- Chỉ số coli < 3.

5. Nguyên liệu phụ trợ khác
Nguyên liệu phụ trợ dùng trong sản xuất bia chủ yếu là: acid , bột trợ lọc, chất
tẩy rửa, chất sát trùng, ...

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

II. Chọn phương pháp nấu
Mục đích của quá trình nấu là: Hồ tan các chất có trong malt, gạo. Sử dụng hệ
enzyme của malt để thuỷ phân tinh bột thành đường, dextrin; thuỷ phân protein
thành axit amin, peptide, polypeptide... bên cạnh đó cịn trích ly các chất chất trong

hoa houblon để tạo hương vị đặc trưng cho bia.
Quá trình nấu bia có thể chia làm 5 giai đoạn chính.
- Nghiền ngun liệu
- Hồ hố và đường hố
- Lọc dịch đường
- Nấu hoa
- Lắng xoáy và làm lạnh dịch đường houblon hoá

1. Nghiền nguyên liệu
Nghiền malt: Về cấu tạo hạt malt có 2 phần chính là vỏ và nội nhũ. Để đảm
bảo q trình đường hóa đạt hiệu quả cao thì phần nội nhũ malt phải được nghiền
càng nhỏ càng tốt. Nhưng lớp vỏ trấu không mang thành phần chất chiết cần thiết
của dịch đường nếu nghiền nhỏ sẽ làm dịch đường đắng chát gây ảnh hưởng đến
tính chất cảm quan của bia thành phẩm, hơn nữa lớp vỏ trấu lại đóng vai trị tạo lớp
màng lọc tích cực trong q trình lọc dịch đường do đó chỉ nên nghiền thơ malt.
Thực tế khơng có phương án nào thoả mãn tối ưu cho các yêu cầu nêu trên mà để
đảm bảo công nghệ sản xuất ra bia thành phẩm đạt chất lượng cao người ta chọn
giải pháp nghiền thô malt bằng máy nghiền trục.
Có 3 phương pháp nghiền malt thường được dùng là: nghiền khô, nghiền ẩm và
nghiền ướt.
Nghiền khơ: có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn giản vận hành dễ dàng, có thể nghiền
trước một ngày trước khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém nhưng có
nhược điểm là vỏ trấu thường bị nát làm dịch đường đắng chát, q trình lọc khó
khăn.
Nghiền ẩm: các thiết bị sử dụng cũng chỉ yêu cầu như nghiền khơ, có thể khắc phục
được một phần hiện tượng nát vỏ trấu.
Nghiền ướt: yêu cầu thiết bị chịu ăn mịn, thiết bị có kích thước lớn, vận hành
nghiêm ngặt, nghiền xong phải nấu ngay nhưng có ưu điểm nổi trội là bảo tồn
được lớp vỏ trấu trong q trình nghiền do đó dịch đường thu được có chất lượng
cao, quá trình lọc thuận lợi.

Căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương pháp em chọn phương pháp nghiền malt
là nghiền ướt bằng máy nghiền trục nghiền malt ướt.
Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

Nghiền gạo: Để đạt được hiệu quả hồ hoá và đường hoá cao yêu cầu gạo phải
được nghiền thật mịn do đó giải pháp nghiền gạo bằng máy nghiền búa là phương
pháp đơn giản mà đạt được hiệu quả cao.

2. Hồ hố và đường hố
Vì nấu bia ở đây có sử dụng ngun liệu thay thế nên khơng thể sử dụng
phương pháp đường hóa tồn khối liên tục vì phương pháp này chỉ thích hợp khi sử
dụng 100% nguyên liệu là malt có độ nhuyễn tốt và lên men nổi. Nếu sử dụng
phương pháp đường hóa gián đoạn đun sôi từng phần nguyên liệu để tạo bước nhảy
nhiệt độ thì u cầu phải có nồi phối trộn được bảo ơn, nhưng một nhược điểm rất
lớn là q trình kéo dài tốn năng lượng để cấp hơi đốt và bơm. Do đó ở đây em
chọn phương pháp nấu hồ hoá gạo riêng, dịch cháo sau hồ hoá được đường hoá
chung với matl. Với phương pháp này thời gian nấu được rút ngắn mà vẫn đảm bảo
hiệu suất đường hoá, có thể thiết kế nồi cháo và nồi malt cấu tạo giống nhau chỉ
khác nhau về thể tích nên sẽ linh động trong tổ chức sản xuất. Nồi nấu phải thiết kế
hệ thống áo hơi để cấp nhiệt cho quá trình nấu, đồng thời phải có cánh khuấy để hồ
trộn đều dịch bột và chống khê dịch ở sát vỏ.

3. Lọc dịch đường
Để tách bã malt và làm trong dịch đường thì các giải pháp thường được đặt ra
là phân ly và lọc, tuy nhiên do lọc có ưu điểm là khả năng tách loại cặn tốt hơn, chế

tạo và vận hành thiết bị đơn giản hơn nên hiện nay hầu hết các nhà máy bia đều sử
dụng phương pháp lọc để làm trong dịch đường. Thiết bị lọc dịch đường thường
được sử dụng là máy lọc khung bản và thùng lọc đáy bằng.
Máy lọc khung bản có ưu điểm là thiết bị có kích thước nhỏ gọn hơn thùng lọc
đáy bằng, lọc nhanh tốn ít nước rửa bã, nhưng thiết bị khơng kín nên dịch đường bị
oxy hố nhiều, tốn nhiều lao động thủ công để vận hành, vệ sinh và bảo dưỡng cũng
tốn công hơn. Thùng lọc đáy bằng chiếm diện tích lớn, lọc chậm nhưng năng suất
lọc vẫn lớn hơn máy lọc khung bản. Thùng lọc đáy bằng có kết cấu cơ giới tự động
nên vận hành đơn giản, bảo ơn tốt, thùng kín nên dịch đường ít bị oxy hoá hơn. Căn
cứ vào những điều trên em chọn sử dụng thùng lọc đáy bằng để lọc dịch đường.
Thùng lọc đáy bằng có đáy giả cách đáy thật khoảng 2cm, có hệ thống cào bã để
nhanh chóng tạo và tạo lại lớp lọc, tạo không gian gom dịch đường. Phía dưới thùng
cần có hệ thống ống gom dịch, bên cạnh đó cịn cần thiết bị ổn định lưu lượng dịch
trước bơm, đường ống dẫn dịch ra cần thiết kế đoạn vồng lên để tránh tạo áp suất
chân khơng làm bít lỗ lọc, đồng thời tách đi một phần cặn lắng của dịch lọc. Cần
thiết kế cả đường ống để thơng áp và hồi lưu dịch lọc cịn đục.
Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

4. Nấu hoa
Nấu hoa nhằm mục đích bất hoạt hệ enzyme của malt đồng thời cũng là một
công đoạn để diệt vi sinh vật còn tồn tại trong dịch đường nhằm đảm bảo quá trình
lên men sau này ổn định, đảm bảo chất lượng của bia thành phẩm. Bên cạnh đó q
trình này cũng trích ly các chất có lợi của hoa vào dịch đường: chất đắng trong hoa
houblon vào dịch đường, thành phần này tạo vị đắng dịu đặc trưng cho bia đồng
thời cũng kìm hãm các vi sinh vật gây đục cho bia thành phẩm; các chất tanin làm

kết tủa đạm cao phân tử tạo màng kéo theo các phần tử dễ kết lắng trong dịch
đường; tinh dầu thơm tạo hương cho bia thành phẩm... Ngoài ra trong q trình này
cịn diễn ra nhiều phản ứng phụ khác như: phản ứng melanoid, phản ứng caramel
hoá... Để đảm bảo cấp nhiệt cho q trình sơi mãnh liệt của dịch cần thiết kế cả hệ
thống ống chùm gia nhiệt trung tâm đồng thời với vỏ áo hơi.
Kỹ thuật nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích ly cao:
Phần 1: Bổ sung cao hoa khi dịch sơi khoảng 15 phút. Phần cao hoa này có hàm
lượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân tử trong
dịch đường.
Phần 2: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 60 phút.
Phần 3: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút.
Phần hoa viên có hàm lượng axít đắng thấp hơn cao hoa mà chủ yếu để cung cấp
tinh dầu thơm tạo hương cho bia.

5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá
Đây là giai đoạn dễ nhiễm tạp nhất đặc biệt là nhiễm các loại vi khuẩn chịu
nhiệt có thể gây cho bia thành phẩm có mùi vị lạ do đó cần thiết kế các thiết bị để
đảm bảo tránh nhiễm tạp cho bia.
Để làm trong dịch đường có thể sử dụng các thiết bị: thùng thấp hở, thùng kín
lọc ly tâm, máy lọc tấm, lắng xoáy... Ở đây em chọn thiết bị lắng xoáy để làm trong
dịch đường. Thiết bị lắng xốy có cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, dựa vào lực
ly tâm và trọng lực nên có thể đạt hiệu quả cao trong việc phân ly bã hoa và các cặn
lắng khác ra khỏi dịch đường. Để tránh nhiễm tạp trong khi lắng xốy thì ống hơi ở
thùng lắng xốy thiết kế có đường kính bằng khoảng 1/10 đường kính thùng để
dịng hơi bốc lên đủ mạnh để ngăn ngừa sự nhiễm tạp. Để tăng hiệu quả phân ly thì
đường ống đưa dịch đường vào lắng xốy phải thiết kế thu hẹp để tăng vận tốc dòng
chảy trước khi vào tiếp tuyến với thành thùng ở vị trí cách đáy 1/3 chiều cao thùng
nhằm tận dụng hiệu quả lực ly tâm. Đường ống cấp dịch cũng nên thiết kế đoạn
cong lên nhằm tách bớt một phần cặn của dịch và ổn định dòng dịch. Dịch trong
được tháo ra bằng cả đường ống tiếp tuyến cách đáy một khoảng và cả phía đáy

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

nhằm tránh kéo theo bã. Bã hoa được tháo ra ở đáy thùng bằng việc xả nước vào
thùng, để tháo bã dễ dàng thiết kế đáy thùng hơi nghiêng so với mặt phẳng nằm
ngang chừng 3 – 5˚.
Làm lạnh dịch đường để hạ nhiệt độ dịch đường xuống tới nhiệt độ lên men.
Để tránh nhiễm tạp giai đoạn này cần tiến hành làm lạnh nhanh dịch đường, đồng
thời cũng để đẩy nhanh tiến trình sản xuất. Ở đây em chọn thiết bị trao đổi nhiệt
kiểu tấm bản, làm lạnh 1 cấp, với chất tải nhiệt là nước lạnh 2˚C để làm lạnh nhanh
dịch đường. Nước sau khi lấy nhiệt của dịch đường được dùng để phục vụ quá trình
nấu và vệ sinh hệ thống nồi nấu. Ngay sau lạnh nhanh bố trí thiết bị sục khơng khí
vơ trùng vào dịch đường rồi đưa đi lên men.

III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men
1.Chọn chủng giống nấm men
Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia
dưới tác động của nấm men thơng qua hoạt động sống của chúng. Q trình quan
trọng nhất và phức tạp nhất ở giai đoạn này là quá trình lên men rượu của các loại
đường ở trong cơ chất. Song song với quá trình lên men rượu hoặc sau đó, trong
dịch lên men cịn xảy ra rất nhiều q trình hố sinh, sinh lý, hố lý, hố học và lý
học phức tạp khác. Những q trình này đóng một vai trị hết sức quan trọng trong
việc ấn định thành phần và chất lượng của bia.
Có hai chủng nấm men thường được sử dụng để lên men bia là nấm men nổi
Saccharomyces.cerevisia và nấm men chìm Saccharomyces.carlbergensis . Sự khác
nhau cơ bản giữa hai loại nấm men này là khả năng lên men các loại đường

trisaccharid ví dụ rafinoza . Trong khi nấm men chìm có khả năng tổng hợp enzyme
melibiase nên có thể sử dụng hồn tồn đường rafinoza thì nấm men nổi chỉ sử
dụng được 1/3 đường này . Ngồi ra chúng cịn khác nhau về khả năng hô hấp , khả
năng trao đổi chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử . Quá trình trao đổi
chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra trong q trình lên men cịn của nấm men
nổi lại chủ yếu trong q trình hơ hấp . Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu
hơn và hạn chế hơn nấm men nổi . Nấm men nổi nổi trên bề mặt dịch tạo lớp bọt
xốp trong và cuối q trình lên men chính cịn nấm men chìm lắng xuống đáy trong
và cuối quá trình lên men chính ; nấm men chìm có thể lên men ở nhiệt độ 40 C tới
120 C còn nấm men nổi là từ 14 0 C tới 25 0C . Nhà máy lựa chọn nấm men chim
S.carlbergensis để lên men cả hai loại sản phẩm bia chai và bia hơi . Đặc điểm của
Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

loại nấm men này : tế bào có hình cầu hay bầu dục , kích thước trung bình 3 Mm tới
15 Mm, sinh sản chủ yếu bằng phương thức nảy chồi , nấm men tạo được bia có
chất lượng cao , có độ bền sinh học . S.carlbergensis có khả năng lên men các loại
đường glucose , fructose , maltose . . ., quá trình tách nấm men sau khi lên men để
quay vòng tái sử dụng diễn ra thuận lợi .

2. Lên men sản phẩm bia chai
Bia chai có nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ở đây em chọn
phương thức lên men gián đoạn theo mẻ, phương pháp lên men gia tốc trong các
thiết bị lên men kín thân trụ đáy cơn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại
Saccharomyces calbergensis chu kì lên men là 17 ngày. Ở giai đoạn lên men chính
dịch lên men được duy trì ở nhiệt độ 8˚C trong thời gian 5 ngày. Sau lên men chính

bia non được làm lạnh xuống 4˚C để nấm men dễ dàng kết lắng và được tháo ra
ngoài. Cuối cùng hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và tiến hành quá trình lên
men phụ và tàng trữ để lão hoá bia non thành bia tiêu chuẩn đồng thời bão hoà CO2
cho bia.
Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết chai.

3. Lên men sản phẩm bia hơi
Bia hơi có nồng độ dịch đường trước lên men là 10,5˚Bx ở đây em cũng
chọn phương thức lên men gián đoạn, phương pháp lên men gia tốc trong các thiết
bị thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại Saccharomyces calbergensis
chu kì lên men 14 ngày. Lên men chính tiến hành ở 8˚C trong thời gian 5 ngày. Sau
lên men chính dịch lên men được hạ nhiệt độ xuống 4˚C và xả nấm men kết lắng,
rồi hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và để thực hiện lên men phụ.Sau lên men
bia được xử lý lọc và chiết box.

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

IV. Thuyết

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

minh dây chuyền sản xuất
Gạo

Malt lót

Malt

Nghiền

Nghiền

Nghiền ướt

Hồ hoá

Đường hoá

Nước

Nấu hoa

Nước

Lọc đáy bằng
Bã malt

Bã hoa
Lắng xoáy

Lạnh nhanh

Men giống
Sục khí

Khơng khí
vơ trùng

Nhân giống cấp I
Cấp nấm men

Nhân giống cấp II

Lên men
Bột trợ lọc

Thu hồi CO2
Lọc bia
Rửa bock

Tàng trữ, ổn định

Chiết chai

Dán nhãn

Chiết bock

Bia chai

Bia hơi

Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3

Xếp két

Rửa chai

Thanh trùng

Rửa két


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

1. Nghiền nguyên liệu
a. Nghiền malt
Mục đích: Phá vỡ màng tinh bột để q trình đường hố được tốt hơn.
Yêu cầu của quá trình nghiền malt là vỏ còn nguyên vẹn và tách ra khỏi nội nhũ,
lượng tấm thô nhỏ. Độ mịn và bản chất bột nghiền phụ thuộc vào máy lọc, nguyên
liệu thay thế và chất lượng malt.
Trong dây chuyền sản xuất này, chọn thiết bị lọc là thùng lọc đáy bằng,
nghiền theo phương pháp nghiền ướt, sử dụng máy nghiền có 2 cặp rulơ.
Malt được đổ vào phễu hứng ở chân gầu tải thứ nhất, được gầu tải này đưa lên thiết
bị cân malt, sau đó đổ xuống phễu hứng của gầu tải thứ hai và được đưa lên đổ vào
thùng chứa. Từ đây malt được chuyển dần xuống máy nghiền đồng thời được phun
nước 65˚C, nghiền xong lại bổ sung thêm nước để hỗn dịch đạt nhiệt độ 45˚C và đạt
tỉ lệ: bột malt/nước = 1/4, dịch sữa malt này được bơm chuyển vào các nồi nấu.

b. Nghiền gạo
Đặc điểm chung của các loại nguyên liệu chưa được ươm mầm như gạo là
chưa trải qua q trình đồ hố, chưa chịu tác động bởi hệ enzym sitase. Cấu trúc
thành tế bào và các hạt tinh bột của chúng cịn rất chắc, khó bị thuỷ phân. Do đó u

cầu nghiền thật nhỏ và hồ hố ở nhiệt độ cao để thu được nhiều chất chiết.
Gạo được đổ vào phễu hứng và được gầu tải đưa lên đổ xuống máy nghiền
búa, bột gạo sau nghiền được quạt gió đưa vào phễu hứng của gầu tải tiếp theo và
được đưa lên cao, được vít tải đưa qua thiết bị phối trộn với nước ấm rồi đổ vào nồi
hồ hố. Bột gạo trong q trình được quạt gió thổi và gầu tải vận chuyển sinh ra
nhiều bụi nên ở những vị trí này có bố trí đường ống thơng với túi lọc và xyclon
tách bụi.

2. Q trình hồ hố và đường hố
a. Hồ hố
Mục đích: Do sử dụng ngun liệu thay thế là gạo với tỉ lệ 20% nên cần tiến
hành hồ hoá và dịch hoá gạo trong thiết bị riêng trước khi đường hố chung với
malt. Vì gạo chưa trải qua quá trình đồ sinh học nên thành tế bào chưa bị phá vỡ rất
khó cho việc giải phóng tinh bột để đường hố. Do đó ta sử dụng lượng malt lót với
tỉ lệ 20% so với lượng gạo thay thế nhằm mục đích giảm độ nhớt của dịch cháo giúp

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

cho q trình nấu dễ dàng hơn, tăng hiệu suất chất chiết và cũng thuận lợi hơn cho
quá trình đường hố sau này.
Tiến hành nấu gạo:
Trước khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bị bằng nước nóng. Bột gạo được phối
trộn với nước ấm để đạt nhiệt độ dịch khoảng 45˚C trước khi bơm vào nồi với tỉ lệ:
bột/nước = 1/5. Bật cánh khuấy, bổ sung axít lactics để hạ pH của hỗn dịch xuống
khoảng 5,4 – 5,6. Cho malt lót vào nồi với lượng bằng 20% gạo và bổ sung thêm

nước để tỉ lệ: bột/nước = 1/5. Nhiệt độ của khối dịch giảm xuống khoảng 42 – 43˚C.
Bột được trộn đều và giữ ở nhiệt độ 42 – 45˚C trong khoảng 15 phút để tinh bột hút
nước trương nở, đồng thời hệ enzyme trong malt đặc biệt là peptidase thực hiện q
trình đạm hố. Cấp hơi để nâng từ từ nhiệt độ của khối dịch lên 72˚C và giữ trong
khoảng 10 phút. Tiếp tục nâng nhiệt của khối dịch lên 83˚C và giữ trong 30 phút để
thực hiện q trình hồ hố tinh bột gạo. Cuối cùng cấp hơi đun sôi khối dịch trong
khoảng 30 phút trước khi bơm sang nồi malt. Thời gian nấu một mẻ khoảng 150
phút.

b. Đường hố
Mục đích: Tạo điều kiện thích hợp thông qua điều chỉnh nhiệt độ, pH môi
trường để hệ enzyme của malt hoạt động, đặc biệt là hệ enzyme thuỷ phân phân cắt
các hợp chất cao phân tử trong dịch cháo thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan
tạo thành chất chiết của dịch đường.
Yêu cầu của q trình đường hố là dịch đường thu được chứa hàm lượng
chất chiết tối đa và tỉ lệ giữa các thành phần là 80% đường có khả năng lên men.
Trong q trình đường hố, tinh bột được thuỷ phân thành các đường đơn
giản và dextrin bậc thấp dễ tan; protein được thuỷ phân thành các hợp chất chứa
nitơ chủ yếu là có khối lượng phân tử trung bình: peptide, polypeptide, albumose;
các hợp chất chứa phospho như Fitin bị thuỷ phân giải phóng axit phosphoric làm
tăng độ chua và lực đệm của dịch đường. Ngồi các q trình thuỷ phân bởi
enzyme, trong q trình đường hóa cịn có thể xảy ra các phản ứng phi enzyme như
phản ứng caramel hoá, phản ứng melanoid, sự biến tính protein kém bền nhiệt, hồ
tan các chất trong vỏ malt vào dịch đường...
Tiến hành đường hố:
Trong khi nồi cháo nấu thì vệ sinh nồi malt, khi cháo sơi được khoảng 15
phút thì bơm dịch sữa malt vào nồi đường hoá. Bật cánh khuấy để đảo trộn đều dịch
sữa malt. Bổ sung NaCl với nồng độ 200mg/l để tạo cho bia vị đậm đà dễ chịu, bổ
sung axit lactics hạ pH của hỗn dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ
enzyme thuỷ phân và cũng có tác dụng khử độ cứng của nước còn lại. Bơm dịch

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

cháo sang nồi malt hồ trộn với dịch bột malt, khi đó nhiệt độ của hỗn dịch sẽ vào
khoảng 54-55˚C, thời gian bơm cháo khoảng 5 phút. Nâng nhiệt độ khối dịch lên
63˚C và giữ trong khoảng 40 phút. Tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 72˚C và giữ
trong khoảng 30 phút. Nâng nhiệt độ khối dịch lên 76˚C và giữ trong khoảng 20
phút, rồi bơm sang thùng lọc. Thời gian đường hoá một mẻ khoảng 130 phút.

3. Lọc dịch đường
Mục đích: Tách dịch đường ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi lớn nhất, đồng thời hạn
chế tối đa sự oxy hoá dịch đường.
Lọc dịch đường có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi
bã, giai đoạn 2 là rửa bã để rút nốt phần chất hồ tan cịn sót lại trong bã.
Tiến hành lọc:
Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước, các mảnh
các mảnh của đáy giả phải được ghép thật khít và chặt với nhau. Lỗ tháo bã và các
van xả dịch phải đóng chặt. Bơm nước nóng 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. Có thể chia lớp bã thành 3 lớp: lớp dưới cùng gồm các
phần tử nặng nhất và lớn nhất, dày khoảng 1cm; lớp giữa gồm vỏ và các phần tử
nặng khác; lớp trên cùng là các phần tử mịn và nhẹ, xám, dày khoảng 1cm. 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 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 ơn 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 ép dịch lọc khoảng 90 phút. Sau đó tiến hành rửa bã.
Tiến hành rửa bã gián đoạn làm 3 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C. Sau khi
thu hết dịch đường, khoá van xả dịch, cấp 1/3 lượng nước rửa bã, cho cánh khuấy
quay để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan cịn 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 q trình rửa bã hàm lượng đường trong bã còn 0,5 – 1˚Bx. Thời gian rửa bã
khoảng 60 phút.
Tổng thời gian lọc khoảng 160 phút.

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

4. Nấu hoa
Mục đích: Q trình nấu hoa có mục đích chính: diệt enzyme của malt, diệt vi sinh
vật; kết lắng các phần tử khó tan phân tán trong dịch đường; trích ly các chất đắng
và tinh dầu thơm trong hoa houblon để đem lại hương vị đặc trưng cho bia thành
phẩm.
Trong quá trình đun hoa xảy ra một số biến đổi: sự đồng phân hoá các α-axit
đắng thành izo α-axit đắng có độ hồ tan cao hơn và lực đắng mạnh hơn, vị đắng
dịu hơn; trích ly tinh dầu thơm của hoa tạo hương thơm đặc trưng cho bia vàng; tạo
phức tanin-protein cao phân tử tạo màng kéo theo nhiều phần tử khác kết lắng theo

làm trong dịch đường, tạo độ ổn định keo cho dịch; vô hoạt các protein enzyme của
malt và diệt vi sinh vật tạp làm tăng tính ổn định sinh học của dịch đường đảm bảo
quá trình lên men sau này dịch đường chỉ chuyển hố bởi hệ enzyme của nấm men.
Ngồi ra trong quá trình nấu hoa do nhiệt độ cao xảy ra các phản ứng melanoid,
phản ứng caramel hoá làm thay đổi tính chất cảm quan của dịch đường đặc biệt là
độ màu của dịch đường. Đun hoa cịn có tác dụng làm bay hơi một số chất không
mong muốn như dimethyl sulfua và các dẫn xuất; cô đặc dịch đường nhờ quá trình
bay hơi nước; pH dịch đường cũng giảm từ 0,2 – 0,3.
Tiến hành đun hoa:
Thiết bị đun hoa được vệ sinh sạch sẽ trước mỗi mẻ nấu. Ngay từ khi dịch
lọc đưa sang nồi hoa thì mở van cấp hơi nhưng ở mức vừa phải để duy trì nhiệt độ
dịch lọc trên 75˚C. Sau đó nâng dần nhiệt độ sao cho tới khi toàn bộ dịch lọc và
nước rửa bã được bơm sang nồi hoa thì dịch đường trong nồi cũng vừa sôi. Khi dịch
sôi được khoảng 15 phút thì cho tồn bộ lượng hoa cao vào nồi. Sau khi dịch sơi
được khoảng 60 phút thì cho 1/2 lượng hoa viên vào nồi. Trước khi kết thúc đun
hoa 15 phút thì bổ sung nốt 1/2 lượng hoa viên vào nồi. Tỷ lệ: cao hoa/hoa viên =
1/4. Thời gian đun hoa khoảng 90 phút.

5. Lắng xốy
Mục đích: Q trình lắng trong cũng đồng thời làm lạnh sơ bộ dịch đường nhằm
mục đích tách bỏ các phần tử rắn hay cặn, bã hoa ra khỏi dịch đường, tránh bia
không bị đục.
Đặc biệt là cặn nóng được tạo thành từ nhiệt độ trên 60˚C và cần được tách bỏ hồn
tồn vì chúng ảnh hưởng xấu tới quá trình lên men, làm bia kém chất lượng, sinh ra
một số axít có hại cho độ bền của bia.
Tiến hành lắng xoáy:
Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít/năm

Dịch đường ra khỏi nồi hoa được bơm vào thùng lắng xoáy theo phương tiếp tuyến
với vận tốc 12 – 14m/s, dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực các cặn lắng và bã
hoa tách ra tập trung ở giữa thùng và lắng xuống đáy. Dịch ra khỏi thùng có nhiệt
độ khoảng 90˚C được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh. Cặn tập trung ở đáy thùng
khi bơm hết dịch được xối nước xả bã ra ngồi. Thời gian lắng xốy khoảng 30
phút.

6. Lạnh nhanh
Mục đích: Q trình làm lạnh nhanh nhằm mục đích hạ nhiệt độ của dịch đường tới
nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men đồng thời hạn chế tối đa sự nhiễm tạp vi
sinh vật, ảnh hưởng tới lên men và chất lượng bia thành phẩm.
Tiến hành làm lạnh nhanh:
Sau khi ra khỏi thùng lắng xốy, dịch đường có nhiệt độ 90˚C, được dẫn vào
máy lạnh nhanh kiểu tấm bản. Máy được cấu tạo từ những tấm bản gấp sóng chế tạo
từ thép hay hợp kim Cr – Ni. Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc, trên
mỗi tai có đục lỗ trịn. Kết hợp xen kẽ các tấm bản với các gioăng cao su tạo nên 4
mương dẫn: dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, chất tải lạnh vào máy,
chất tải lạnh ra khỏi máy. Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương
dẫn phía trên, chảy thành màng ziczac trên bề mặt các tấm bản trong khoảng trống
giữa 2 tấm bản liền kề, dịch đường chảy các khoảng trống cách nhau 1 khoảng trống
xen kẽ bởi chất tải lạnh, cuối cùng ra khỏi máy ở mương dẫn dưới ngược phía.
Nước lạnh 2˚C được đi theo chiều ngược lại từ mương dẫn vào ở phía dưới qua các
khoảng trống mà dịch đường khơng đi qua rồi ra ở mương dẫn phía trên đối diện.
Nước lạnh qua trao đổi nhiệt với dịch đường trở thành nước nóng 70 – 80˚C được
thu hồi về thùng nước nóng đưa đi phục vụ cho q trình nấu.

7. Bão hồ O2 vào dịch lên men

Mục đích: Bổ sung O2 vào dịch đường trước khi lên men nhằm đảm bảo
cung cấp đủ lượng O2 ban đầu cho quá trình phát triển tạo sinh khối của nấm men
trong giai đoạn tiềm phát, thích nghi và phát triển logarit.
Tiến hành bố sung oxy: Sau khi ra khỏi máy lạnh nhanh, dịch đường có nhiệt độ
8˚C dịch đường được bổ sung oxy dưới dạng khơng khí nén sục vào đường ống cấp
dịch đường đi lên men. Không khi được hút qua màng lọc, đi qua tháp rửa, qua hấp
phụ bằng than hoạt tính, khử trùng, lọc xốp trước khi nạp vào dịch. Khơng khí nén
sau làm sạch và khử trùng được bổ sung xuôi theo chiều đường ống dẫn dịch đường
vào thùng lên men.

Nguyễn Thị Mơ-CNTP-52K3