Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn tới toàn thể thầy cô khoa Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp tạo cho em học tập môi trường khoa học, giúp em có kiến thức vững vàng trước bước vào đời Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn bảo tận tình giáo TS Vũ Thị Ngọc Bích – người trực tiếp bảo giúp em hoàn thành đồ án Đồ án em “ Thiết kế nhà máy sản xuất bia suất 75 triệu lít/năm ” Đây đồ án có khối lượng cơng việc lớn, thời gian thực không nhiều nên chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận góp ý kiến thầy cô bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2010 MỞ ĐẦU Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm Bia loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao có độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon bổ dưỡng Công nghệ sản xuất bia đặc biệt, mang lại cho người uống cảm giác sảng khoái hấp dẫn Trong bia có chứa hệ enzym phong phú đặc biệt enzym kích thích cho tiêu hóa Vì uống bia với lượng thích hợp khơng có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa, mà cịn giảm mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển, nhu cầu tiêu thụ bia người ngày tăng, trí trở thành loại nước giải khát thiếu hàng ngày người dân phương Tây So với loại nước giải khát khác, bia có chứa lượng cồn thấp (3 – 8o) nhờ có CO2 giữ bia nên tạo nhiều bọt rót, bọt đặc tính ưu việt bia, yếu tố để phân biệt bia với loại nước giải khát khác Về mặt dinh dưỡng, lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25 gram thịt bò 150 gram bánh mỳ loại một, tương đương với nhiệt lượng 500 kcal, 2/3 lượng cung cấp từ thể tích sữa Ngồi ra, bia cịn chứa vitamin B1, B2, B5, B6, nhiều vitamin PP axit amin cần thiết cho thể, chất khoáng nguyên tố vi lượng khác Chính từ lâu bia trở thành thứ đồ uống quen thuộc nhiều người ưa thích Trong năm gần đây, nhu cầu uống bia người giới nói chung va Việt Nam nói riêng ngày tăng nhanh, với phát triển ngành công nghệ sinh học, cơng nghệ sản xuất bia có bước tiến nhảy vọt Nhiều cải tiến công nghệ áp dụng vào sản xuất bia, nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu sử dụng thiết bị, mang lại hiệu kinh tế cao Ngày ngành sản xuất bia Việt Nam nhà máy bia liên doanh hay hãng bia nước ngồi ln khơng ngừng mở rộng, cải tiến, xây dựng nhà máy phù hợp nâng cao chất lượng nhằm đáp ứng nhu cầu chung, với xu hướng cạnh tranh chiếm lĩnh thị trường Cùng với nhịp độ phát triển kinh tế nước, ngành sản xuất bia Việt Nam có bước phát triển nhanh chóng năm gần Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm Malt đại mạch nguyên liệu sản xuất bia Đến nước ta phải nhập gần 100% malt từ nước Năm 2010 dự kiến khoảng 60 triệu USD/năm Ngoài nguyên liệu thay truyền thống như: Gạo, đường sử dụng Đại Mạch chưa nảy mầm làm nguyên liệu thay Loại Đại Mạch sử dụng giống trồng nước tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn Việc nghiên cứu sử dụng nguyên liệu thay malt đại mạch sản xuất bia quan tâm từ vài chục năm Viện nghiên cứu Rượu – Bia – Nước giải khát, Viện Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội số đơn vị khác đạt nhiều kết khả quan Từ yếu tố em tiến hành thực đồ án “ Thiết kế nhà máy bia suất 75 triệu lít/năm ” bao gồm: sản xuất bia chai sản lượng 50 triệu lít/năm, bia lon sản lượng 25 tiệu lít/năm Sử dụng nguyên liệu malt 60%, nguyên liệu thay đại mạch Việt Nam 30% đường 10% bia chai Với bia lon sử dụng 80% malt 20% đại mạch Việt Nam NỘI DUNG THỰC HIỆN BAO GỒM I Xây dựng sở lý thuyết: Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật Khoa: Công nghệ thực phẩm Chương 2: Chọn thuyết minh dây chuyền cơng nghệ Chương 3: Tính tốn cân sản phẩm Chương 4: Tính tốn chọn thiết bị II Các vẽ: 1.Sơ đồ dây chuyền sản xuất 2.Mặt bằng, mặt cắt phân xưởng nấu bia 3.Mặt bằng, mặt cắt phân xưởng lên men 4.Mặt bằng, mặt cắt phân xưởng hoàn thiện GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới [1] Đối với nước có cơng nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao bia sử dụng thứ nước giải khát thông dụng HIện giới có Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm 25 nước sản xuất bia với sản lượng 100 tỷ lít/năm, đó, Mỹ, Đức, nước sản xuất 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc tỷ lít/năm Thống kê bình qn mức tiêu thụ số nước công nghiệp tiến tiến năm 2004 sau: Cộng hòa Czech 150 lít/người/năm, Đức 115 lít/người/năm, Úc khoảng 110 lít/người/năm Tổng lượng tiêu thụ giới năm 2003 khoảng 144,296 triệu kl, năm 2004 khoảng 150,392 triệu kl (tăng 4,2%) Lượng bia tiêu thụ tăng hầu khắp vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải, đẩy lượng tiêu thụ toàn giới tăng lên Nhưng lượng tăng đáng kể Trung Quốc, Thái Lan, Philipin với tốc độ tăng đến 11,2% Châu Á khu vực có lượng bia tiêu thụ tăng nhanh, nhà nghiên cứu thị trường bia giới nhận định Châu Á dần giữ vị trí dẫn đầu tiêu thụ bia giới Trong sản xuất bia Châu Âu có giảm, Châu Á, trước nhiều nước có mức tiêu thụ đầu người thấp, đến tăng bình qn 6,5%/năm Thái Lan có mức tăng bình qn cao 26,5%/năm, tiếp đến Philipin 22,2%/năm, Malaysia 21,7%/năm, Indonesia 17,7%/năm Đây nước có tốc độ tăng nhanh khu vực Các nước xung quanh ta Singapore đạt 18 lit/người/năm, Philipin đạt 20 lít/người/năm (theo số liệu Viện rượu - bia nước giải khát Việt Nam) Công nghiệp bia Trung Quốc phát triển nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy tăng trưởng ngành công nghiệp bia Châu Á Từ năm 1980 đến năm 1990 sản lượng bia tăng từ 69,8 triệu lít lên 1230 triệu lít, tức tăng 17 lần Thời kỳ từ 1981 đến 1987, mức tăng trưởng 20% (theo số liệu Viện rượu - bia - nước giải khát Việt Nam) Đến năm 2004, tổng lượng bia tiêu thụ Trung Quốc 28.640 triệu lít, xếp thứ hạng giới Tổng lượng bia tiêu thụ nước khu vực Châu Á năm 2004 đạt 43.147 triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003 Do thị trường bia giới phát triển cách động, hãng bia sử dụng chiến lược kinh doanh khác Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm Tại Mỹ Châu Âu, thị trường bia ổn định, chiến lược kinh doanh bia dành thị phần giảm chi phí sản xuất Ngược lại, Trung Quốc nơi thị trường tăng trưởng (nhất loại bia chất lượng cao) chiến lược phát triển sản xuất, tăng sản lượng nâng cao chất lượng Tình hình sản xuất tiêu thụ bia Việt Nam [1] Bia đưa vào Việt Nam từ năm 1890 với có mặt Nhà máy Bia Sài Gòn Nhà máy Bia Hà Nội, ngành bia Việt Nam có lịch sử 100 năm a Tình hình sản xuất bia nước Năm năm trở lại đây, tác động nhiều yếu tố tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ thị hóa, tốc độ đầu tư mà ngành công nghiệp bia phát triển với tốc độ tăng trưởng cao Chẳng hạn năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình qn đầu người đạt 16 lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng b Số lượng sở sản xuất Số lượng sở sản xuất giảm xuống so với năm cuối thập niên 1990, đến năm 2003 326 sở sản xuất so với 469 sở tính từ năm 1998 Điều yêu cầu chất lượng bia, mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm ngày cao, đồng thời xuất nhiều doanh nghiệp bia lớn có thiết bị đại, cơng nghệ tiên tiến nên có cạnh tranh gay gắt, nhiều sở sản xuất quy mô nhỏ, chất lượng thấp không đủ khả cạnh tranh phá sản chuyển sang sản xuất sản phẩm khác Trong sở sản xuất bia đó, có Sabeco chiếm suất 200 triệu lít/năm, Habeco suất 100 triệu lít/năm, 15 nhà máy bia có suất 15 triệu lít/năm khoảng 165 sở sản xuất có lực triệu lít/năm Hai tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội Sài Gịn hai đơn vị đóng góp tích cực giữ vai trị chủ đạo ngành bia Theo báo cáo tỉnh thành phố trực thuộc trung ương hai tổng công ty, riêng năm 2003, doanh thu ngành Bia Rượu Nước giải khát đạt 16.497 tỷ đồng, nộp Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm ngân sách nhà nước 5000 tỷ đồng, tạo điều kiện việc làm thu nhập ổn định cho 20.000 lao động Sản lượng bia tiêu thụ tồn quốc đạt 1290 triệu lít, đạt 78,8% cơng suất thiết kế, Habeco Sabeco đạt 472,28 triệu lít (chiếm 36,61% tồn ngành bia) Hai tổng cơng ty phát huy hết suất, phải gia công số địa phương nhằm đáp ứng nhu cầu ngày tăng người tiêu dùng Nếu xét theo địa phương, lực sản xuất bia chủ yếu tập trung vào thành phố lớn Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 23,2% tổng lực sản xuất bia toàn quốc, thành phố Hà Nội chiếm 13,44%, thành phố Hải Phòng chiếm 7,47% Các nhà máy bia phân bố 49 tỉnh thành nước, có 24 tỉnh thành có sản lượng 20 triệu lít/năm Đến cịn số tỉnh thành chưa có nhà máy bia như: An Giang, Bạc Liêu, Bến Tre, Đồng Tháp sản lượng bia nước từ năm 2006 đến c Thương hiệu bia Những thương hiệu bia sản xuất Việt Nam chiếm ưu thế, đứng vững thị trường có khả tiếp tục phát triển mạnh trình hội nhập, là: Sài Gịn, Sài Gịn special, 333, Hà Nội, Heineken, Tiger, Halida Lượng bia thuộc thương hiệu đạt 713,8 triệu lít chiếm 55,24% thị phần tiêu thụ Mảng thị trường bia cao cấp xuất số loại bia nhập Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm nhà hàng bia tươi (tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh có 10 nhà hàng bia tươi) với sản lượng nhỏ ngày ưa chuộng d Trình độ cơng nghệ thiết bị Các nhà máy bia có cơng suất 100 triệu lít/năm có hệ thống thiết bị đại, tiên tiến, nhập từ nước có cơng nghiệp sản xuất bia phát triển mạnh như: Đức, Đan Mạch Các nhà máy bia có cơng suất 20 triệu lít/năm đầu tư chiều sâu, đổi thiết bị, tiếp thu trình độ cơng nghệ tiên tiến vào sản xuất e Nguyên liệu cho ngành bia Năm 2003, kim ngạch nhập nguyên liệu cho ngành sản xuất bia (chủ yếu malt hoa houblon) khoảng 76 triệu USD Tổng công ty Habeco thử nghiệm trồng thử đại mạch số nơi chưa có kết khơng phù hợp thổ nhưỡng khí hậu Hiện có nhà máy sản xuất malt đại mạch với công suất 50.000 tấn/năm có khả mở rộng lên 100.000 tấn/năm (trích dẫn từ báo cáo tổng kết hoạt động nhiệm kỳ II từ 3/2001 đến 3/2005 Hiệp hội Rượu Bia Nước giải khát Việt Nam) f Định hướng phát triển công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2020 Do mức sống ngày tăng, mức tiêu thụ ngày cao Không kể nước Châu Âu, Châu Mỹ có mức tiêu thụ bia theo đầu người cao có thói quen uống bia từ lâu đời, nước Châu Á tiêu dùng bình quân 17 lít/người/ năm Truyền thống văn hóa dân tộc lối sống tác động đến mức tiêu thụ bia, rượu Ở nước có cộng đồng dân tộc theo đạo hồi, không cho phép giáo dân uống rượu bia nên tiêu thụ bình quân đầu người mức thấp Việt Nam không bị ảnh hưởng tôn giáo tiêu thụ bia nên thị trường phát triển Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm Theo số nghiên cứu nước ngoài, bia chiếm khoảng từ 50% đến 96% tổng mức tiêu thụ loại đồ uống có cồn thị trường nước Đông Nam Á Năm 1995 dân số Việt Nam 74 triệu người, năm 2000 có khoảng 81 triệu người đến năm 2005 89 triệu người Do dự kiến mức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2005 đạt 13 lít/người/năm, sản lượng bia đạt khoảng 1300 triệu lít, bình qn tăng 18%/năm Năm 2005 mức tiêu thụ bình qn 17 lít/người/năm, sản lượng 1,5 tỷ lít năm 2020 đạt mức tiêu thụ 25 lít/người/năm CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT Ưu điểm việc sử dụng đại mạch đường làm nguyên liệu 1.1 thay 1.1.1 Ưu điểm việc sử dụng đại mạch làm nguyên liệu thay − Nguồn cung cấp chất chiết rẻ tiền malt, giảm giá thành sản phẩm − Cải thiện thời gian bảo quản bia − Tăng khả bền bọt bia Từ thực tế, nhà sản xuất bia rút kết luận sản xuất bia với tỷ lệ malt thấp, việc chọn đại mạch thay malt giải pháp tốt, chất lượng bia đảm bảo đại mạch có số chất tương tự malt, là: thành phần protein đại mạch cao nên sử dụng tỷ lệ cao làm nguyên liệu thay tránh thiếu hụt nguồn đạm dịch đường Mặt khác đại mạch có hoạt lực Diastatic khoảng 35 - 45 WK, số thấp so với malt đại mạch lại đặc tính mà nguyên liệu thay Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm khác khơng có Đặc biệt nhiệt độ hồ hóa đại mạch nằm khoảng 55 − 65oC, thấp nhiều so với gạo 75 − 85oC nên dịch hóa nhiệt độ thấp dùng trực tiếp với malt, tiết kiệm lượng dễ dàng cho trình nấu Vỏ đại mạch tạo nên lớp màng lọc tốt sử dụng thùng lọc lắng 1.1.2.Ưu điểm việc dùng đường làm nguyên liệu thay − Việc sử dụng đường làm tăng nồng độ dịch lên men nồng độ cao tăng công suất nhà máy bia mà không cần đầu tư thêm thiết bị giảm thể tích nấu − Đường bổ sung trực tiếp vào nồi nấu hoa làm tăng hương vị bia 1.2 Địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy cần đáp ứng yêu cầu sau: − Phù hợp với quy hoạch chung thành phố − Gần nguồn cung cấp nguyên liệu nơi tiêu thụ sản phẩm − Thuận tiện giao thông − Đảm bảo nguồn điện, nước, nhiên liệu − Vấn đề cấp thoát nước dễ dàng − Nguồn nhân lực không khan Qua khảo sát em chọn địa điểm xây dựng nhà máy khu công nghiệp thực pảm Hapro thuộc Gia Lâm – cạnh quốc lộ 5A, tiếp giáp tỉnh Bắc Ninh, Hưng Yên Địa điểm có số ưu điểm sau: - Đáp ứng moi yêu cầu cho nhà máy thực phẩm (vì nhà máy nằm khu công nghiệp thực phẩm) - Gần quốc lộ 5A - Nguồn nước tương đối ổn định - Có đường điện cao chạy qua - Các tuyến đường Hà nội, Hưng yên, Hải phong, lạng sơn ổn định Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 10 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN 2.2.5.2 Đường Khoa: Công nghệ thực phẩm Đường nguyên liệu thay thứ hai sản xuất bia Chính chất lượng đường ảnh hưởng lớn đến chất lượng bia Một lợi ích việc sử dụng đường tạo dịch đường với giá thành rẻ mà đảm bảo chất lượng bia Đường sử dụng để làm tăng nồng độ dịch đường nồi nấu hoa Điều có ưu điểm sau: − Thành phần chủ yếu đường saccaroza >98% − Thành phần tạp chất thấp Do khơng ảnh hưởng nhiều đến tính chất đặc trưng sản phẩm bia: mùi, vị − Nồi đường hóa hoạt động với cơng suất định với nồng độ dịch sau nấu định không theo yêu cầu lựa chọn dịch nấu hoa Đường bổ sung trực tiếp vào nồi nấu hoa làm tăng hương vị bia ưu điểm là: − Pha lỗng chất khơng có tính tinh bột protein, polyphenol chất làm đục bia − Điều chỉnh giá sản phẩm nguồn chất khô rẻ − Làm tăng sản lượng nhà nấu, tăng lực nhà nấu − Đáp ứng nhu cầu lên men nồng độ cao − Khi tỷ lệ nguyên liệu thay cao giảm bọt, hạn chế khả lên men, giảm lượng este Tuy nhiên việc sử dụng đường làm nguyên liệu thay có số nhược điểm sau: − Do thành phần dịch đường chủ yếu saccaroza, nên bổ sung đường ta làm tăng thành phần đường dịch Khi bổ sung với lượng lớn saccaroza cần phải ý đến hàm lượng axit amin − Nếu hàm lượng cao phá vỡ cân trình lên men, mặt khác tạo nhiều sản phẩm rượu bậc cao ảnh hưởng đến chất lượng bia sau Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 20 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm Ở em dùng đường saccaroza nhà máy đường Lam Sơn Thanh Hóa làm nguyên liệu thay đề tài Sử dụng đường tinh luyện với thành phần hóa học sau: Bảng 2.8: Chỉ tiêu chất lượng đường công ty cổ phần mía đường Lam sơn sản xuất [6] Chỉ tiêu Hàm lượng đướng saccaroza Hàm lượng đường khử Tro dẫn điện Độ ẩm Độ màu Asen (As) Đồng (Cu) Chì (Pb) Dư lượng SO2 Số vi khuẩn ưa nhiệt Tổng số nấm men Tổng số nấm mốc Đơn vị tính OS OZ % khối lượng % khối lượng % khối lượng IU mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg 10g 10g 10g Đường tinh luyện 99,85 0,030 0,015 0,040 20 1,5 0,5 200FU 10FU 10FU 2.2.6 Các chất phụ gia Chất phụ gia chất sử dụng làm nguyên liệu phụ để tăng giá trị cảm quan chất lượng bia Có nhóm chất phụ gia sau: − Nhóm chất phụ gia để xử lý nước: nhóm dùng chất làm mềm nước phục vụ cho trình sản xuất muối Na2SO3, Na2SO4, CaCl2 − Nhóm sát trùng nước điều chỉnh pH nước dịch lên men Clorin, axit clohydric, axit lactic − Nhóm chất dùng sát trùng, tẩy rửa (vệ sinh đường ống, thiết bị rửa chai ) gồm dung dịch Clo, axit HCl, NaOH, KMnO4 − Nhóm chất dùng q trình thu hồi CO gồm: than hoạt tính, H2SO4, KMnO4, CaCl2 khan − Nhóm chất chống oxy hóa cho bia: axit ascorbic, H 2O2, benzoat natri (C7H5O2Na) − Nhóm chất làm tăng màu, mùi vị cho bia: chất màu caramen hương bổ sung cho bia Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 21 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm − Nhóm chất trợ lọc: bột diatomit, bentomit − Nhóm chất dùng cho sát trùng thiết bị lấy men, bổ sung men: dùng cồn 70% 2.3 Lựa chọn dây chuyền công nghệ Hiện tồn hai phương pháp lên men: − Phương pháp lên men cổ điển − Phương pháp lên men đại (lên men gia tốc) 2.3.1 Phương pháp lên men cổ điển Phương pháp lên men nhiệt độ thấp từ – 10oC – 10 ngày, lên men phụ từ – ngày Ưu điểm: hương vị bia tạo đậm đà hơn, thiết bị lên men đơn giản, dễ chế tạo Nhược điểm: đòi hỏi nhiều thiết bị lên men lên men phụ tiến hành hai thiết bị riêng biệt phòng lạnh khác với nhiệt độ tiến hành khác Vì chi phí đầu tư xây dựng lắp đặt chế tạo thiết bị tốn phải thiết kế thêm bơm từ thùng lên men lên thùng lên men phụ kết thúc giai đoạn lên men Phịng làm lạnh phải có thiết bị bảo ôn nên tốn kém, giá đầu tư cao, tiêu hao lượng kéo theo giá thành sản phẩm cao Mặt khác trình bơm từ thùng lên men qua thùng lên men phụ khơng tránh khỏi tổn thất dễ bị nhiễm tạp 2.3.2 Phương pháp lên men gia tốc Q trình lên men phụ tiến hành thiết bị có hệ thống áo lạnh bên ngồi để điều chỉnh nhiệt độ hai trình lên men Nhiệt độ lên men 10 – 12oC – ngày, lên men phụ – 2oC – 12 ngày Ưu điểm: thời gian lên men nhanh, rút ngắn so với phương pháp lên men cổ điển, thiết bị lên men gọn, khơng tổn thất diện tích mặt phân xưởng Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 22 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm Nhược điểm: lên men nhiệt độ cao nên có nhiều sản phẩm phụ khơng có lợi cho chất lượng bia Tuy nhiên chất lượng bia tạo không khác xa so với phương pháp lên men cổ điển Vì nhà máy em chọn phương pháp lên men gia tốc để sản xuất bia 2.4 Thuyết minh dây chuyền sản xuất bia 2.4.1 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất Malt Làm lạnh nhanh Men giống Nghiền Gạo Nghiền Nhân giống Hòa malt thu hồi CO2 Lên men Nước Men sữa Hịa bột Xử lý ĐườngLên hóa men phụ Neutra se Hồ hóa Xử lý Nấm men tinh khiết Bã Lọc Lọc dịchtrong bia đường CO2 tinh khiết trùng Dập nắp Gv: Vũ Thị Ngọc Bích hồi Xếp DánThu CO2 tinh Men lý Nhân CO2 nhãnXử khiết giống giống Bão hòa CO2 Nồi tạm chứa Tank chứa Nấu hoa Hoa houblon két Termamy l Lắng xoáy Chiết chai Làm lạnh 23 nhanh Bảo Lên Làm men lạnh phụ Lên men Bão Lọc hòa CO quản nhanh bia Đường Cặn Chiết lon Nấm men Ghép mí trùng Sv: Hồng Thức BảoănVăn Thiệu Xếp Men gia Xử lýsúc lại quản sữa hộp Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm Bảo quản 2.4.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất 2.4.2.1 Nghiền nguyên liệu ( malt đại mạch ) Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 24 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm Mục đích q trình nghiền malt đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho xâm nhập nước vào thành phần chất nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy q trình đường hóa q trình thủy phân khác nhanh triệt để Yêu cầu trình nghiền malt vỏ nguyên vẹn tốt, vỏ tách khỏi nội nhũ, lượng thơ nhỏ 2.4.2.2 Nấu 2.4.2.2.1 Hồ hóa Mục đích: Nhằm phá vỡ cấu tạo màng tinh bột, làm đứt làm yếu liên kết màng tinh bột, chuyển chúng thành dạng đồng dung dịch, tạo điều kiện cho q trình đường hố diễn dễ dàng Yêu cầu: Dịch sau hồ hoá phâir đảm bảo khơng cịn tinh bột sót,khơng có mùi lạ, dịch cháo có mùi thơm, nhẹ Phương pháp hồ hố: • Vào bột đại mạch, vào nước theo tỷ lệ 1:4 (bột/nước), bật cánh khuấy, bột vào hết bổ xung Termamyl 120L • Mở van cấp nhiệt đun khối dịch lên 65oC giữ nhiệt 30 phút, sau đun sơi đến 100o giữ nhiệt 20 phút • Trong trình nấu phải đảm bảo yêu cầu sau: o Duy trì nhiệt độ, đảm bảo thời gian nâng hạ nhiệt, nâng nhiệt giai đoạn đun sôi nhanh tốt o Khi nấu cánh khuấy hoạt động 2.4.2.2.2 Đường hóa Mục đích:Mục đích q trình đường hố ngun liệu phân cắt hợp chất cao phân tử thành hợp chất thấp phân tử dể hoà tan tạo thành chất chiết dịch đường Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 25 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm Yêu cầu: Dịch đường sau đường hố khơng có mùi lạ mùi nồi nấu Dịch đường phải có pH 5,2 – 5,6 Phương pháp đường hóa • Vào bột malt, vào nước 35 0C theo tỷ lệ 1:3, bổ xung axit cần thiết Bật cánh khuấy hoạt động, ngâm 15 phút nồi cháo bắt đầu sơi phút • Hội 1/2 cháo nâng nhiệt độ khối dịch lên 52 0, giữ nhiệt ngâm 20 phút Tiếp tục hội 1/2 cháo nâng khối dịch lên 65 o (nếu khơng đủ nâng lên ta bật đun cho đạt 65 0), giữ nhiệt ngâm 45 phút, nâng tiếp nhiệt lên 720, giữ nhiệt 20 phút, nâng nhiệt lên 780 kiểm tra hết tinh bột chuyển lọc 2.4.2.3.Lọc dịch đường: Mục đích: Thành phần học cháo malt sau đường hoá kết thúc, bao gồm: pha rắn pha lỏng.Thành phần pha rắn bao gồm cấu tử khơng hồ tan bột nghiền,còn pha lỏng bao gồm nước hợp chất thấp phân tử trích ly từ malt,hồ tan đó.Pha rắn gọi bã malt, pha lỏng gọi dịch đường nước nha.Quá trình lọc nhằm tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục bước q trình cơng nghệ,còn pha rắn - phế liệu phải loại bỏ Yêu cầu: o Dịch lọc phải o Thời gian lọc nhanh tốt o Nhiệt độ khối dịch khơng thấp q 65ºC, thấp dịch đường bị nhiễm khuẩn o Nước rửa phải có nhiệt độ từ 76ºC÷78oC Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 26 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm o Quá trình rửa bã kết thúc nồng độ đường nước rửa thấp 2% o Trong q trình lọc rửa bã khơng để dịch đường bã tiếp xúc với khơng khí 2.4.2.4 Nấu hoa  Mục đích q trình nấu hoa: − Ổn định thành phần nước nha − Tạo mùi thơm cho nước nha − Tạo vị đắng cho bia − Trích ly bổ sung cho nước nha số chất hòa tan khác tinh dầu, protein, keo, tanin − Làm hoạt tính enzym, đơng tụ số protein làm cho bia sau hơn, − Thanh trùng đặc nước nha đến nồng độ đường thích hợp với loại bia  Cách tiến hành: Dịch đường sau lọc chuyển sang nồi cô hoa Toàn thời gian nấu hoa (từ lúc bắt đầu sôi dến kết thúc) 1,5h Khi đun sôi 10 phút cho cao hoa vào nồi hoa để tạo vị đắng cho bia polyphenol có hoa viên kết hợp với chất keo, protit tạo thành phức chất dễ kết lắng Khi sôi 30 phút cho hoa đắng 10% bổ xung màu cho 1/3 lượng hoa thơm 6% vào Khi sôi 60 phút tiến hành cho đường ( bia chai) Trước kết thúc trình đun hoa 15 phút ta cho lượng hoa thơm lại vào 2.4.2.5 Q trình lắng  Mục đích: Tạo điều kiện cho kết tủa cặn thô cặn lắng dịch đun hoa nhằm tách chất khỏi dịch để tránh cho bia khỏi bị đục  Cách tiến hành: Dịch bơm từ nồi nấu hoa sang nồi lắng xoáy theo phương pháp tiếp tuyến để tạo thành dịng xốy Dưới tác dụng lực hướng Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 27 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Công nghệ thực phẩm tâm cặn lắng chất khơng hịa tan có khối lượng lớn bị xoáy vào tâm thùng lắng xuống đáy thùng Thời gian lắng 40 phút, nhiệt độ dịch nhanh chóng hạ xuống 90 oC sau dịch bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh cặn lắng xuống nén chặt đáy thùng Sau bơm hết dịch đường ta cho nước vào để xối cặn 2.4.2.6 Làm lạnh nhanh  Mục đích: Hạ nhiệt độ dịch đường xuống nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men, tách kết tủa lạnh khỏi dịch đường  Cách tiến hành: Dùng thiết bị lạnh nhanh dạng trao đổi kiểu Thiết bị làm lạnh nhanh dịch đường xuống 10 – 12oC dạng trao đổi nhiệt kiểu hai cấp Dịch đường sau lắng bơm qua máy lạnh nhanh cấp một, dịch đường nước trao đổi nhiệt độ với nhau, dịch vào cấp có nhiệt độ 90oC, có nhiệt độ 35 oC, nước có nhiệt độ 60 oC Ở cấp hai, dịch đường chất tải lạnh ngược chiều Dịch qua khỏi máy lạnh đạt nhiệt độ 10 – 12oC, dịch đưa sang thùng lên men 2.4.2.7 Quá trình lên men a Chuẩn bị men giống  Mục đích: Bia sản phẩm q trình lên men nên cơng việc chuẩn bị men giống cần thiết, mục đích để tạo lượng giống đủ lên men hoạt hóa giống  Men giống: nhà máy em sử dụng nấm men Saccharomyces carlsbergensis X25 Đây chủng nấm men tuyển chọn việc sử dụng kỹ thuật đại công nghệ sinh học với đặc điểm ưu việt sau: − Có tốc độ phát triển nhanh mạnh, khả lên men > 74%, sử dụng rộng rãi nhiều quy trình cơng nghệ sản xuất bia khác sản xuất bia từ 100% malt đại mạch, sản xuất bia có sử dụng nguyên liệu thay gạo, ngơ sirơ Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 28 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm − Có khả tạo hương thơm đặc trưng, vị đậm đà, tạo diaxetyl thấp, cho sản phẩm chất lượng cao − Có khả kết lắng tốt chủng nấm men khác, tạo điều kiện thuận lợi cho trình lọc tinh, nâng cao chất lượng bia tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm − Có độ khiết cao, khả bị nhiễm tạp thấp, bị thối hố, ổn định q trình sản xuất; Qui trình cơng nghệ nhân giống sử dụng chủng Saccharomyces carlsbergensis X25 nhà máy đơn giản nên triển khai rộng rãi Từ việc thu hồi nấm men dư thừa nhà máy bia, công nghệ enzym công nghệ chế biến tiến tiến, sản xuất bột nấm men giàu protein, đặc điểm bật: có hàm lợng protein cao từ 46,27% đến 56,67%, có đầy đủ axít amin thay khơng thay với tỷ lệ lớn, vitamin nguyên tố vi lượng Mg, Ca, Fe, P 2O5, Na Sản phẩm có hình thức hấp dẫn, màu vàng sáng, thơm, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, an toàn thực phẩm Bên cạnh việc sử dụng nấm men mới, nhà máy tiến hành tái sử dụng men sữa sau trình lên men Khi kết thúc lên men ta tiến hành hạ nhiệt độ xuống – 4oC để thu hồi men sữa, khối dịch kết lắng gồm lớp: − Lớp cuối lớp cặn lạnh − Lớp lớp nấm men trẻ, tốt, màu trắng sữa − Lớp lớp men chết, già màu xám đen Thơng thường 1000 lít dịch đường sau lên men kết thúc cho ta khoảng 15 – 20 lít sinh khối nấm men sệt hàm ẩm từ 85 – 88% Cặn men xả ngồi qua van xả lúc đầu có màu xám đen gia súc, tiếp lớp men mịn màu trằng ngà dùng để làm cho sản xuất, lớp màu xám đen gia súc Cách xử lý men: Lớp men thu từ đáy thùng lên men lọc qua rây rửa nhiều lần nước vô trùng – 2oC, tế bào nấm Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 29 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm men chết lên bề mặt gạn Sau rửa nước lạnh tiến hành xử lý hóa chất: dùng H 2SO4 1% so với lượng nấm men cần xử lý ngâm 40 phút sau trung hịa lại NaOH Tiến hành rửa nước vô trùng 1o nhiều lần, sau lần rửa tiến hành kiểm tra chất lượng men đến đạt tiêu dừng Giống nấm men tốt có hình thái tế bào đặc trưng, số tế bào trẻ nảy chồi nhiều, số tế bào chết < 5%, tỷ lệ nhiễm tạp < 2%, tốc độ sinh sản nhanh Nấm men sau rửa xong bảo quản lớp nước lạnh 0oC Nấm men bị nhiễm tạp cần xử lý cách đưa pH đến 2,5, giữ pH vịng sau loại bỏ cặn trung hòa NaOH đến 4,8 – 5,2 Để cho giống phát triển nhanh trước sử dụng ta cần hoạt hóa giống Nấm men nuôi cấytrong dịch đường làm lạnh theo tỷ lệ men sệt/dịch đường 1/5, dùng cánh khuấy khơng khí vơ trùng sục vào dịch Nhiệt độ cồn 0,3% kết thúc hoạt hóa Số lần tái sử dụng men sữa khoảng hay lần b Q trình lên men  Mục đích: Là q trình chuyển hóa chất hịa tan dịch đường thành rượu etylic, CO2 số sản phẩm phụ khác nhờ phát triển nấm men Sản phẩm q trình lên men bia non, bia non đục có hương bị đặc trưng nhiên hàm lượng diaxetyl cao C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 28 calo Đặc điểm trình lên men tiêu hao chất diễn mạnh mẽ, lượng lớn đường chuyển thành rượu, CO số sản phẩm khác rượu bậc cao, glyceryl góp phần làm nên hương vị cho bia Thời gian lên men ngày  Cách tiến hành: Sau làm lạnh đến nhiệt độ – 10oC dịch lên men bơm qua thiết bị lên men Trên đường dịch lên men có bổ sung – mg O2/lít đồng thời lấy vào lượng nấm men giống cho lượng tế bào ban đầu khoảng 10 – 14 triệu tế bào/ml Giai đoạn đầu trì nhiệt độ – 10oC, áp suất Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 30 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm 0,3kg/cm2 – ngày sau nhiệt độ tăng 10 – 12oC chí 14oC – ngày Q trình lên men kết thúc tốc độ lên men giảm hàm lượng đường giảm từ 14% xuống cịn 2,2 – 2,8% Sau tiến hành làm lạnh tank lên men xuống nhiệt độ – 2oC để kết lắng phần nấm men, phần nấm men tách giai đoạn thu hồi để bổ sung cho mẻ lên men sau Nhiệt độ lên men điều chỉnh nhờ hệ thống van tự động, áp suất lên men trì nhờ hệ thống điều chỉnh áp suất Trong trình lên men hàm lương CO2 mạnh nên phải thu lại cho vào balon, đồng thời điều chỉnh áp suất 0,5 – 0,7 at để tránh làm ức chế nấm men c Quá trình lên men phụ  Mục đích: Sau lên men hoạt động nấm men giảm dần nguồn dinh dưỡng môi trường giảm dần, số sản phẩm tạo thành axit hữu cơ, ethanol ức chế trình lên men Kết thúc trình lên men lúc bia non chưa chín (hương vị cịn nồng, mùi nấm men đắng hấp dẫn) cần lên men phụ sản phẩm tạo thành ít, phản ứng sinh lý, phi enzym enzym xảy làm chất lượng bia tăng, mùi vị bia hài hòa tạo chất thơm quan trọng hơn, phản ứng chất làm bia ổn định, có mùi vị hài hịa Khi bia chín phản ứng lên men xảy chậm chất dinh dưỡng cạn Tuy nhiên phản ứng xảy với tốc độ chậm, nhiệt độ thấp so với lên men chính, số lượng tế bào nấm men giảm đến cuối trình lên men phụ – triệu tế bào/ml dung dịch cấy Lên men phụ cịn có tác dụng phân hủy diaxetyl làm cho diaxetyl giảm xuống tới mức quy định 0,2 mg/l, tiêu quan trọng để kết thúc trình lên men phụ +H2 CH3 – C – C – CH3 CH3 – C – CH – CH3 Diaxetyl Axeton Lên men phụ cịn có mục đích để cacboxyl hóa bão hịa bia CO để tăng vị khả tạo bọt, ức chế phát triển vi sinh vật ngoại có hại Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 31 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN  Cách tiến hành: Khoa: Công nghệ thực phẩm Sau tách men, hạ nhiệt độ khối dịch xuống – 1oC, trì áp suất 0,9 – 1,2mg/cm2, ngừng thu hồi CO2 trình lên men phụ diễn 15 ngày Kết thúc trình lên men phụ nồng độ đường lại 1,9 oBx, nấm men tách ra, phần nấm men đáy thiết bị già cỗi, sinh trưởng để chăn nuôi, phần cịn có khả lên men tốt đưa vào bảo quản – 1oC Bia sau lên men bơm qua thiết bị lọc 2.4.2.8 Lọc bia  Mục đích: q trình lọc nhằm tách cặn lơ lửng, tách tế bào nấm men sống xác tế bào non để tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần học, làm tăng độ bền sinh học, độ bền keo bia Lọc bia dựa hai trình: − Quá trình học nhằm giữ lại phẩn tử rắn kích thước to lỗ khe lưới lọc − Quá trình hấp phụ phần tử có kích thước bé chất keo hòa tan dạng phân tử, nấm men vi sinh vật Ngồi chất gây đục bia q trình hấp phụ làm giảm bớt phần chất protein, chất nhựa houblon, chất màu, cồn bậc cao, este bia  Tiến hành lọc Cho bột trợ lọc diatomit vào thùng chứa bột sau cho bia chưa lọc vào nồi bơm tuần hoàn để bột trợ lọc bám lên ống lọc thiết bị lọc Filtrox Khoảng cách thích hợp ống lọc 110 mm, ống lọc có khe hở để dịch bia lọc vào bên ống, bí sau qua lớp bột lọc đồng thời cặn bã giữ lại tạo thành màng có tác dụng lọc Do sau thời gian tốc độ lọc giảm cặn bám nhiều cột lọc ta phải tiến hành xả bỏ 2.4.2.9 Bão hòa CO2 Sau lọc CO2 bia bị phá vỡ đồng thời bị thất thoát trình lọc cần phải nạp thêm CO vào Hàm lượng CO2 bão hòa bia sau lọc – 4,5 g/l Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 32 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Khoa: Cơng nghệ thực phẩm Q trình bão hịa tiến hành bia tank thành phẩm dể dẩm bảo chất lượng bia trước chiết 2.4.2.10 Chiết chai Chai bia phải chịu áp lực 10kg/cm2 100oC, độ dày thành chai phải đều, khí bọt, đáy chai lõm Chai dùng để chiết bia em sử dụng gồm hai loại tích 330 ml, 450 ml Chai rỗng đưa vào dây chuyền, trước tiên soi loại bỏ chai khuyết tật, sứt mẻ Sau tiếp tục vào máy rửa chai qua khoang chứa lần lượt: Nước, nước nóng 45 – 50 0C, xút nóng 800C, nước nóng 800C nước chứa oxonia 2% Sau chai xì khơ soi lần cuối để loại bỏ chai nứt, vỡ trình rửa vào máy chiết Trước chiết máy nạp đầy CO để đuổi khơng khí sau chiết bia vào Sau chai đưa sang máy dập nắp, sau dập nắp bia đưa trùng Nhà máy sử dụng hầm trùng pasteur Bia sau trùng xi khô dán nhãn Bia sau dán nhãn xép vào két đưa vào kho bảo quản 2.4.2.11 Chiết lon Lon dùng để sử dụng chiết bia làm từ phơi nhơm dát mỏng có tráng lớp chống ăn mịn bên Lon cơng nhà máy sử dụng có hai loại: lon 330ml lon 500ml loại lon 500ml chưa phổ biến thị trường nước co hãng bia Halida sử dụng giới đặc biệt Châu Âu có phổ biến Lon trước đưa vào chiết kiểm tra loại bỏ lon không đạt yêu cầu Trước chiết lon dùng CO2 đuổi hết khơng khí khỏi lon sau tiến hành chiết bia vào Lon ghép mí sau chiết đưa vào trùng Sau trùng lon làm khơ bề ngồi xếp vào hộp Mỗi hộp 24 lon Sau xếp vào ballet Gv: Vũ Thị Ngọc Bích 33 Sv: Hồng Văn Thiệu Trường: ĐHKTKTCN Gv: Vũ Thị Ngọc Bích Khoa: Cơng nghệ thực phẩm 34 Sv: Hoàng Văn Thiệu ... xuất bia đó, có Sabeco chiếm suất 200 triệu lít/ năm, Habeco suất 100 triệu lít/ năm, 15 nhà máy bia có suất 15 triệu lít/ năm khoảng 165 sở sản xuất có lực triệu lít/ năm Hai tổng công ty Bia –... yếu tố em tiến hành thực đồ án “ Thiết kế nhà máy bia suất 75 triệu lít/ năm ” bao gồm: sản xuất bia chai sản lượng 50 triệu lít/ năm, bia lon sản lượng 25 tiệu lít/ năm Sử dụng nguyên liệu malt 60%,... tiêu thụ bia Việt Nam [1] Bia đưa vào Việt Nam từ năm 1890 với có mặt Nhà máy Bia Sài Gịn Nhà máy Bia Hà Nội, ngành bia Việt Nam có lịch sử 100 năm a Tình hình sản xuất bia nước Năm năm trở lại