Đề tài Thiết kế phân xưởng nấu bia có năng xuất 8 triệu lít/năm

ư giống, đất đai và diều kiện khí hậu nơi trồng. Nhìn chung thành phần hoá học của hạt đại mạch như sau. * Nước: Nước hay còn được gọi là độ ẩm có trong hạt đại mạch.Độ ảm của hạt đại mạch có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình nẩy mầm, quá trình bảo quản và quá trình sản xuất Malt. Nếu hạt có độ ẩm quá cao thì hạt sẽ hô hấp mạnh, khối hạt rất dễ tự bốc nóng làm cho các chất dinh dưỡng có trong hạt sẽ giảm nhanh trong quá trình bảo quản ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của Malt. Mặt khác độ ẩm của hạt cao còn tạo điều kiện cho nấm mốc và vi sinh vật phát triển phá hỏng khối hạt. Ngược lại nếu độ ẩm của hạt quá nhỏ thì công việc bảo quản sẽ gặp nhiều thuận lợi hơn nhưng lại làm hạn chế khả năng nảy mầm của hạt cũng sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình sản xuất Malt. Từ đó mà người ta phân loại hạt đại mạch ra làm các dạng sau: Loại khô: W < 14%. Loại hạt trung bình: W < 14 - 15,5%. Loại ẩm: W < 15,5 - 17%. Loại ướt: W > 17%. * Gluxit: Trong hạt đại mạch, Gluxit là thành phần quan trọng nhất mà quan trọng hơn cả là tinh bột, nó chiếm khoảng 55 - 65% so với tổng chất khô có trong nguyên liệu. Trong hạt đại mạch tinh bột được coi là chất dự trữ năng lượng của cơ thể, chúng nằm trong phần nội nhũ bên trong của hạt. Tinh bột của hạt đại mạch không hoà tan trong nước nhưng nó hút nước trương nở ở nhiệt độ thường và bị hồ hoá ở nhiệt độ cao. Tính chất hồ hoá của tinh bột có ý nghĩa lớn trong quá trình sản xuất bia vì tinh bột đã được hồ hoá thì quá trình đường hoá sẽ được tiến hành nhanh và triệt để hơn. Nhiệt độ hồ hoá của các loại tinh bột khác nhau thì khác nhau, nhiệt độ hồ hoá của tinh bột đại mạch và ngô là: 800C. Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột gạo là: 850C, còn của khoai tây là: 650C. Về cấu trúc của hạt tinh bột đại mạch bao gồm Amilo và Amilo Pectin, trong đó Amilo chiếm 17 - 24% trọng lượng hạt tinh bột còn Amilo Pectin là 76 - 83%. Ngoài tinh bột trong thành phần Gluxit còn có Xenluloza, Hemi Xenluloza, Pentoza, Maltoza và các Glucozit, nhưng với hàm lượng nhỏ và hầu như không có giá trị trong qúa trình sản xuất bia. Trong hạt đại mạch còn chứa 1,8% ( so với lượng chất khô ) đường Mono Saccarit và Di Saccarit, tuy chúng có hàm lượng nhỏ nhưng có tác dụng rất lớn trong quá trình sống và phát triển của mầm. * Các hợp chất có chứa Nitơ: Các hợp chất Nitơ của đại mạch quan trọng nhất là Protit, hàm lượng của nó không cao nhưng nó liên quan mật thiết đến chất lượng của bia. Ngay từ giai đoạn đầu của quá trình sản xuất bia, Protit ảnh hưởng rất lớn đến sự nảy mầm và phát triển của mầm đại mạch. Trong quá trình nấu bía Protit bị thuỷ phân thàmh Axit Amin, một phần các Axit Amin này tác dụng với đường khử để tạo thành Mela Noitdin. Các chất này làm cho bia có thêm hương thơm vị ngọt. Ngoài ra trong quá trình sản xuất bia Protit còn tham gia vào qúa trình tạo bọt và giữ bọt cho bia. Hàm lượng chung về các hợp chất Nitơ trong đại mạch là: 10 -12%. * Các chất béo: Các chất béo trong hạt đại mạch chủ yếu là Este của Glyxerin và các axit béo bậc cao. Các chất béo này thường ở dạng dầu sánh có màu vàng thẫm và có mùi thơm dịu. Hàm lượng các chất béo trong hạt đại mạch vào khoảng 2,5 - 3%. * Các chất khoáng: Đa số các chất khoáng trong hạt đại mạch nằm ở dạng liên kết của các hợp chất hữu cơ ( có tới 80% ) chỉ còn lại một lượng rất nhỏ các chất khoáng ở dạng các muối vô cơ. trong thành phần các chất khoáng của hạt đại mạch một số chất khoáng có hàm lượng đáng kể là: Natri, Kali, Silic và PhotPho.... * Các enzyme: Trong quá trình chín sự hoạt động của các enzyme trong hạt đại mạch giảm dần và đến khi hạt chín hoàn toàn thì sự hoạt động của các enzyme giảm xuống tới mức tối thiểu. Nhưng đến khi ngâm và nảy mầm do có điều kiện thích hợp, các enzyme này lại hoạt động trở lại. Mặt khác trong quá trình nảy mầm nột số enzyme cũng được hình thành trong hạt đại mạch. Nhìn chung các enzyme trong hạt đại mạch được chia thành hai nhóm là: Nhóm enzyme Thuỷ Phân và nhóm enzyme Oxy Hoá Khử. + Nhóm enzyme thuỷ phân: Trong malt đại mạch có các enzyme thuỷ phân chính sau: ỏ - Amilaza, õ - Amilaza, Sitaza, Proteaza, Lipaza, Phophattaza. - ỏ - Amilaza: Hoạt động được hình thành trong quá trình nảy mầm của hạt đại mạch. Tác dụng chính của enzyme này là phân cắt mạch tinh bột thành các Dextrin. điều kiện thích hợp để enzyme này hoạt động là: t0 = 700C, pH = 5,6 - 5,8 . - õ - Amilaza: Có sẵn trong hạt đại mạch nhưng thời kì nảy mầm độ hoạt động của nó tăng lên nhiều lần. Nhưng tác động chính của enzyme này là phân cắt mạch tinh bột để tạo thành Maltoza. Điều kiện thích hợp để enzyme này hoạt động là: t 0 =550C, pH = 4,6 - 5,4. - Proteaza: Enzyme này có sẳn trong hạt đại mạch nhưng trong quá trình nảy mầm độ hoạt động của nó được tăng lên rất nhiều lần ( khoảng 3 lần ). Enzyme này có vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất malt và bia. Độ hoạt động của enzyme này thích hợp ở t0 = 500C, pH = 4,8 - 5,3. - Lipaza: Enzyme này cũng hoạt động mạnh khi hạt nảy mầm nhưng trong quá trình sấy malt enzyme này hầu như bi phá huỷ. + Nhóm enzyme Oxy hoá khử: Các enzyme này tham gia vào các quá trình trao đổi năng lượng của các tế bào sống. Enzyme này có vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất malt, khi tiến hành sấy malt, thì hoạt tính của enzyne này hầu như bị phá huỷ. 1.1.2. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng malt đại mạch + Chỉ tiêu cảm quan: - Malt màu vàng rơm sáng. - Mùi tự nhiên đặc trưng. - Vị ngọt dịu, nhẹ. - Không lẫn tạp chất. + Chỉ tiêu hoá lý: - Tỷ trọng: 30 - 38 gam/1000 hạt. - Độ ẩm: ≤ 7%. - Dung trọng của hạt: 500 - 580 gam/ lít hạt. - Kích thước hạt: d = 2,5 - 2,8 mm. + Chỉ tiêu hoá học: - Độ hoà tan: 65 - 82% theo hàm lượng chất khô. - PH dịch triết: 5,8 - 5,9. + Thành phần các chất tính theo % chất khô: - Tinh bột: 50 - 65%. - Xenlulo: 4 - 6%. - Saccaro: 3 - 5%. - Đường khử: 2 - 4%. - Pentoza: 7 - 10%. - Protit: 7 - 12%. - Chất béo: 2 -3%. - Chất tro: 2 - 3%. 1.2. Hoa hublon 1.2.1. Thành phần hoá học của hoa hublon Hoa hublon có hai loại: hoa đực và hoa cái. Trong kỹ thuật sản xuất bia người ta chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì những hạt phấn của hoa này chứa rất nhiều chất đắng và chất thơm của hoa Hublon. Hoa đực không được sử dụng vì nó bé và chứa rất ít lượng Lupulin. Hiện nay có tới trên 100 giống hoa Hublon khác nhau được trồng ở nhiều nước trên thế giới. Những nước trồng nhiều hoa Hublon là Tiệp Khắc, Đức, Liên Xô, Mỹ, Pháp, Trung Quốc... * Các chất đắng: Đây là phần có giá trị và quan trọng nhât của hoa Hublon, nó làm cho bia có vị đắng đặc biệt, ngoài ra nó còn tham gia vào sự tạo bọt và giúp cho bia được bảo quản lâu dài. Các chất đắng của hoa Hublon bao gồm ỏ - axit đắng, õ - axit đắng và nhựa đắng. + ỏ - axit đắng ( còn gọi là Lupulin) là chất có vị đắng mạnh và có độ hoạt động bề mặt lớn. Trong quá trình sản xuất bia Lupulin là chất tạo bọt tốt và có khả năng kháng sinh mạnh chính vì vậy Lupulin là phần có giá trị nhất trong hoa Hublon. - Công thức nguyên của ỏ axit đắng là: C21H30O5. õ - axit đắng ( còn gọi là Lupulin) có vị đắng yếu hơn nhưng lại có tính kháng sinh mạnh hơn và có độ hoạt động bề mặt hay khả năng tạo bọt cũng yếu hơn. - Công thức nguyên của õ - axit đắng là: C26H38O4. + Nhựa đắng là sản phẩm trùng hợp Polime hoá, Este hoá và Oxy hoá của các axit đắng. Thông thường trong hoa có khoảng 1 - 2% nhựa đắng tương đương với 12% lượng chất đắng chung nêú đại lượng này tăng lên đến 15% thì có thể do quá trình thu hoặch hoặc sấy không đúng kỹ thuật còn nếu vượt quá 20% thì hoa đã bị hỏng. + Chất chát (Tanin) chất chát trong hoa Hublon có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng bia thành phẩm. Trong quá trình sản xuất bia Tanin có thể tác dụng với Protit tạo thành hợp chất muối Tanat Protoin không tan. Điều này có tác dụng tránh cho bia bị đục nếu trong bia có hàm lượng Protit lớn, đồng thời nếu hàm lượng Tanin vừa phải nó chỉ làm kết tủa các Protit kém bền vững nên nó làm tăng tính bền vững keo Protit của dung dịch. Ngược lại nếu hàm lượng Tanin quá cao thì làm cho Protit khó kết tủa cũng bị kết tủa do đó làm giảm khả năng tạo bọt của bia. Ngoài ra nếu hàm lượng Tanin vừa phải còn làm cho bia có vị chát nhẹ dễ chịu. - Công thức phân tử của Tanin là: C25H24O13. + Tinh dầu: Tinh dầu hoa Hublon ở dạng lỏng có màu vàng sánh và có mùi thơm mạnh. Trong thành phần tinh dầu có tới 103 chất khác nhau, chúng ở các dạng chính sau: Terpen, Rượu, Aldehit, Xeton, Ete và Axit. Ngoài tinh dầu mùi thơm của bia còn do sự biến đổi của các chất đắng ( nhất là do axit đắng ) gây nên. 1.2.2. Đánh giá chất lượng hoa Hublon Dựa theo những nhận xét về cảm quan và một số thành phần chính người ta chia hoa Hublon ra một số loại sau: + Loại 1: Hoa có màu vàng đến màu vàng óng những cánh hoa toả đều không bị rách và không sâu bệnh các hạt Lupulin phải có màu vàng hay màu vàng óng, có mùi thơm đặc trưng và dễ chịu. Hàm lượng các chất tính theo chất khô như sau: - Tạp chất : 1,75%. - Chất đắng: ≥ 15%. - Lượng tro: ≤ 10%. + Loại 2: Hoa có màu vàng lục và có những chấm đỏ trên cánh hoa cho phép một số cánh hoa bị rách đến 1,5 cm và số hoa bị sâu bệnh không quá 1%. Màu của các hạt Lupulin vàng hay vàng sẫm có mùi thơm đặc trưng. Hàm lượng các chất tính theo chất khô như sau: - Tạp chất: < 3%. - Chất đắng: ≥ 12%. - Chất tro: ≤ 11%. + Loại 3: Hoa có màu xanh vàng đến vàng, trên cánh hoa có nhiều vết đỏ và bị rách nhiều. Số hoa bị bệnh không quá 5 %, hạt Hupulin có màu vàng sẫm có mùi đặc trưng nhưng hơi nồng. Hàm lượng các chất tính theo chất khô như sau: - Tạp chất: < 9%. - Chất đắng: ≥ 10%. - Chất tro: ≤ 12%. * Thành phần: + Nước: 10 - 11%. + Các chất nhựa đắng: 15 - 21%. + Xenluloza: 40 - 50%. + Các chất chứa Nitơ: 15 -17%. + Tinh dầu thơm: 0,5 - 5%. + Các chất tro: 5 - 8%. + Poliphenol: 2 - 5%. + Các chất triết không chứa Nitơ: 27%. Hiện nay người ta thường sử dụng hoa Hublon dạng viên, dạng cao hoa và dạng cánh để nấu bia. Lượng hoa dùng để nấu cho sản phẩm là bia hơi là 2g hoa cánh/1 lit bia hơi và thông thường tỷ lệ hoa Hublon sử dụng như sau: Cao hoa : 30%. Hoa viên: 65%. Hoa cánh: 5%. Tỷ lệ quy đổi như sau: 1 kg cao hoa = 6 kg hoa cánh. 1 kg hoa viên = 1,4 kg hoa cánh. 1.3. Nước dùng trong sản xuất bia Trong quá trình sản xuất bia nước cần rất nhiều kể từ khi ngâm đại mạch cho đến khi tạo được bia thành phẩm. Trong mỗi công đoạn của quá trình sản xuất yêu cầu về nước là khác nhau: 1.3.1. Nước dùng để ngâm đại mạch Nước dùng để ngâm đại mạch yêu cầu không chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật, vì khi trong nước có lẫn các tạp chất này thì sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự nảy mầm của hạt đại mạch. Các chất khoáng có trong nước cũng có ảnh hưởng rất lớn đến sự nảy mầm của hạt. Đặc biệt là các muối Cacbonat và Di Cacbonat vừa có tác dụng hoà tan chất đắng có trong vỏ trấu của hạt đại mạch, vừa có tác dụng làm tăng chất lượng của malt. Đồng thời còn có tác dụng làm giảm nồng độ axit của môi trường làm ảnh hưởng xấu tới quá trình nảy mầm của hạt đại mạch. Cho nên việc chọn một loại nước sạch thích hợp hoàn toàn cho quá trình ngâm hạt đại mạch là rất khó thực hiện được. Song qua thực tế đã cho thấy rằng: Để ngâm đại mạch cần phải dùng nước mềm vơi môi trường axit yếu PH = 6 - 7. Riêng quá trình rửa hạt nên dùng nước có độ cứng tạm thời. Nếu nước có nhiều ion Fe và Mg thì nên loại bớt trước khi ngâm vì nó gây ảnh hưởng xấu đến sự nảy mầm của hạt. 1.3.2. Nước dùng để nấu dịch malt + Để quá trình nấu dịch malt được thực hiện tốt yêu cầu nước nấu dịch malt phải có môi trường axit yếu. Vì vậy các muối Cacbonat và Di Cacbonátc ảnh xấu tới quá trình nấu dịch malt vì nó làm giảm nồng độ axit của dung dịch. Ngược lại muối Canxi Sunfat và Magie Sunfat thì sẽ có các phản ứng diễn ra làm giảm hiệu suất của quá trình đường hoá: 2KH2PO4 + Ca(HCO3)2 = CaHPO4 + K2HPO4 + 2CO2 + 2H2O 2KH2PO4 + Na2CO3 = Na2HPO4 + K2HPO4 + CO2 + H2O Vì K2HPO4 và Na2HPO4 có tính kiềm nên khi có mặt của Canxi Sunfat và Magie Sunfat thì tạo ra các muối kết tủa. Ngoài ra còn tạo ra muối KH2PO4 làm cho dịch ngâm trở thành môi trường có tính axit mạnh hơn. 4K2HPO4 + 3CaSO4 = Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4 4K2HPO4 + 3MgSO4 = Mg3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4 + Các muối Clo và Nitrat của Canxi và Magie cũng có tác dụng làm giảm độ kiềm của dịch nấu tương tự như muối Sunfat của Canxi và Magie. Nên ta có phương trình phản ứng như sau: 2KH2PO4 + CaCl2 = CaHPO4 + K2HPO4 + 2KCl 2KH2PO4 + MgCl2 = MgHPO4 + K2HPO4 + 2KCl 2KH2PO4 + NaCL = Na2HPO4 + K2HPO4 + 2KCl Vì K2HPO4 và Na2HPO4 có tính kiềm nên khi có mặt của Canxi Nitrat và Magie Nitrat tạo ra các muối kết tủa và làm cho dịch nấu trở thành môi trường có tính axit mạnh hơn ( Do muối KH2PO4 có tính axit yếu). 4K2HPO4 + 3Ca(NO3)2 = Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 6 KNO3 4K2HPO4 + 3Mg(NO3)2 = Mg3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 6KNO3 Vì vậy các muối Clo, Sunfat, Nitrat của Canxi và Magie có tác dụng tốt đối với quá trình nấu dịch đường. Nhưng nếu hàm lượng các muối này quá lớn cũng ảnh hưởng có không tốt tới chất lượng của bia, vì muối K2SO4 và MgSO4có vị đắng nên sẽ làm giảm chất lượng của bia. 1.3.3. Nước dùng để rửa men và thiết bị Cũng như nước dùng để ngâm malt đại mạch nước dùng để rửa men và thiết bị không được chứa nhiều hợp chất hữu cơ và vi sinh vật. Đặc biệt các vi sinh vật ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất bia. Đồng thời trong nước dùng để rửa men và thiết bị không được chứa NH3 và muối Nitrit . Tốt nhất nên dùng nước mềm đến độ cứng trung bình. 1.3.4. Các chỉ tiêu chung đối với nước dùng để sản xuất bia Nước dùng để sản xuất bia tốt nhất là dùng nước mềm trung bình: * Hàm lượng các ion như sau: + Hàm lượng ion [CO32 -] : ≤ 50 mg/lít. + Hàm lượng ion [Cl -] : 75 - 150 mg/lít. + Hàm lượng ion [Mg2+] : ≤ 50 mg/lít. + Hàm lượng ion [Fe2+] : < 0,3 mg/lít. + Hàm lượng muối CaSO4 : 130 - 200 mg/lít. + Hàm lượng NH3 và NO2- : không có. + Hàm lượng Vi sinh vật tổng số: < 100 con/ml. + Không có trực khuẩn Coli. 1.4. Nguyên liệu gạo * Mục đích: + Sử dụng gạo làm nguyên liệu thay thế để làm giảm giá thành sản phẩm. + Nhằm thoả mãn sở thích của người Việt Nam quen dùng rượu có độ cồn cao. + Tận dụng được một lượng malt đáng kể, bởi vì hàm lượng chất triết từ gạo cao hơn rất nhiều so với lượng chất triết từ malt. + Ngoài ra nó còn có một ý nghĩa rất lớn đó là tiêu thụ được sản phẩm của nghành nông nghiệp. * Chỉ tiêu chất lượng của gạo: + Màu trắng, không chứa vỏ trấu, cám, tạp chất như ngô, sỏi, đá và các tạp chất khác. + Không có mùi hôi, khét. + Độ ẩm: w < 14%. + Chất khô hoà tan ( trong tổng chất khô của gạo): 93 - 95%. + Hàm lượng chất béo: 0,5 - 0,7%. 1.5. Các chế phẩm enzyme 1.5.1. Chế phẩm enzyme Tenmamyl 120 l Đây là chế phẩm enzyme triết suất từ vi khuẩn Bacillus Licheniformic được dùng phổ biến trong các nhà máy sản xuất rượu cồn từ tinh bột và nhà máy sản xuất bia. Nó có khả năng chịu được nhiệt độ cao hơn các chế phẩm enzyme amilaza triêt suất từ nấm men và nấm mốc, nhiệt độ tối ưu là: t0 = 90 - 950C, PH = 5,8 - 6,2. Điều này rất thuận lợi cho quá trình dịch hoá tinh bột gạo vì nhiệt độ hồ hoá tinh bột gạo là 86 0C. Hàm lượng sử dụng: 0,1% so với lượng nguyên liệu thay thế. Mục đích của việc sử dụng chế phẩm enzyme là: + Tăng hiệu suất thu hồi chất hoà tan. + Tăng tỷ lệ nguyên liệu thay thế. + Làm giảm giá thành cho bia thành phẩm. 1.5.2. Các chế phẩm enzyme Cereflo Đây là tên thương mại của enzyme - Glucozenaza, có điều kiện hoạt động tối ưu ở nhiệt độ t0 = 52- 550C, PH = 5,5 - 6,0. Có tác dụng làm giảm độ nhớt dịch đường, tăng cường hiệu suất lọc, tăng khả năng trích ly các chất vào trong dịch đường. Vì vậy cần đưa ngay chế phẩm enzyme này vào đầu quá trình đường hoá. Nồng độ thay thế là 0.06% so với lượng nguyên liệu thay thế. 1.5.3. Các chế phẩm enzyme Fungamyl Đây là enzyme 1, 4 ỏ - D - Glucan Gluco Hyđrolaza, sản phẩm thuỷ phân chủ yếu là đường Maltoza. Đường Maltoza sẽ có tác dụng làm tăng khả năng lên men của dịch đường từ 2 - 5%. Đồng thời, nó còn hỗ trợ đắc lực cho enzyme Termamyl 120l trong vai trò đường hoá tinh bột đã dịch hoá, nhất là khi tỷ lệ nguyên liệu thay thế lớn. 1.6. Các nguyên liệu khác + Axit H2SO4 dùng để điều chỉnh PH của dịch đường hoá dến PH = 5,3 - 5,5 khi đường hoá. + Các hoá chất vệ sinh tẩy rửa thiết bị như: Tank lên men, nồi hồ hoá, nồi đường hoá, hệ thống đường ống, thiết bị lọc, thiết bị lắng, thùng tạm chứa, hệ thống triết bock, bock. Như là axit Nitric ( HNO3), NaOH, nước vô trùng, nước P3 chứa trong các thùng CIP. + Bột trợ lọc Diatomit. + Nấm men Saccaromyces Calsbergersis dược nuôi cấy và nhân giống trong quá trình lên men. + Không khí sạch dùng cho quá trình lên men sơ bộ. Không khí này phải đảm bảo các chỉ tiêu như sau: - Không lẫn tinh dầu: - Không có lẫn bụi, đất cát. - Không có lẫn các loại vi sinh vật gây hại cho bia và sức khoẻ con người. + Khí CO2 thu được từ quá trình lên men sẽ được lọc và làm sạch sau đó được đưa vào máy nén, nén vào các bình chứa để sau khi quá trình lên men kết thúc bão hoà CO2 cho bia thành phẩm. 2. Sơ đồ quy trình sản xuất Malt Nghiền Đường Hoá Lọc Gạo Nghiền Nấu Enzymeem Nấu Hoa Hoa Huplon Lắng Trong Làm Lạnh Rửa Bã Dịch Lên Men Bã Bã 5% 3. Thuyết minh dây chuyền sản xuất 3.1. Nghiền malt 3.1.1. Mục đích - Phá vỡ cấu trúc tế bào của nguyên liệu. - Làm tăng bề mặt tiếp xúc cũng như là diện tích tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme trong quá trình thuỷ phân tinh bột. - Tăng hiệu suất hoạt động của các enzyme Amilaza, Proteaza, Lipaza. - Quan trọng hơn cả là tạo điều kiện cho quá trình trích ly các chất như đường, axit amin, chất tạo màu tạp vị và tạo hương thơm cho bia thành phẩm. 3.1.2. Yêu cầu kỹ thuật + Phần vỏ trấu: Phần vỏ trấu không được nghiền quá nát bởi vì ta sẽ tận dụng lớp vỏ trấu này làm lớp trợ lọc rất là tốt. Nó vừa đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật lọc dịch đường và nó đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn. Do đó mà nó có vai trò vô cùng lớn về mặt kinh tế. + Phần bột malt: Phần bột malt hay chính là phần nội nhũ của hạt malt thì lại có yêu cầu kỹ thuật ngược lại với phần vỏ trấu. Đó là, bột malt phải được nghiền mịn, nhằm mục đích tạo điều kiện cho quá trình thuỷ phân tinh bột cũng như là hàm lượng chất triết vào trong dịch đường. + Yêu cầu về thành phần của bột malt: - Vỏ trấu: 15 - 18 %. - Tấm to: 18 - 22 %. - Tấm nhỏ: 30 - 35 %. - Bột mịn: 25 - 35 %. Thông thường phần bột mịn + tấm nhỏ ≥ 2 - 3 lần tấm to. 3.1.3. Thiết bị kỹ thuật + Máy nghiền trục: 4 trục, 1 sàng. + Kỹ thuật nghiền khô: - Ưu điểm: Ta hoàn toàn có thể chủ động trong quá trình sản xuất. Bởi vì phương pháp nghiền khô ta hoàn toàn có thể nghiền theo ca, theo ngày thậm trí ta có thể nghiền theo khố lượng của từng mẻ nấu. Do đó để phù hợp với tiến độ sản xuất ta chọn phương pháp nghiền khô. - Nhược điểm: Đòi hỏi nguyên liệu phải đảm bảo độ khô theo đúng quy định, cần tự động hoá công đoạn nghiền malt. Bởi vì malt có độ khô thì trong quá trình nghiền malt rất là bụi, do đó mà dễ gây ảnh hưởng tới sức khoẻ của công nhân và không đảm bảo được các quy định về vệ sinh an toàn thực phẩm. - Nguyên lý vận hành: Malt sau khi đi qua cặp trục thứ nhất, tạo ra vỏ trấu, tấm bé, tấm lớn, bột đều đổ xuống sàng. Bột và tấm bé thì lọt qua lỗ sàng đi vào thùng tạm chứa. Pha còn lại, vỏ và tấm lớn nằm lại trên mặt sàng đổ vào cặp trục thứ hai, được nghiền tiếp sau đó đi vào thùng chứa tạm. 3.2. Nghiền gạo 3.2.1. Mục đích nghiền gạo - Phá vỡ cấu trúc tế bào của gạo. - Chuyển các thành phần chính của gạo có phân tử lượng cao thành, không hòa tan thành các phân tử có phân tử lượng thấp, dễ hoà tan trong quá trình hồ hoá và nấu. - Tăng diện tích tiếp xúc cho cơ chất và enzyme Amilaza hoạt động thuỷ phân tinh bột thành đường. Đồng thời làm tăng cường hàm lượng dịch triết vào dịch đường, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men bia về sau. - Ngoài các ý nghĩa trên thì nó còn có một ý nghĩa vô cùng lớn, đó là sẽ hạ được giá thành sản phẩm đem lại hiệu quả kinh tế cho nhà máy và đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. 3.2.2. Yêu cầu thành phần bột gạo sau nghiền - Bột mịn: ≥ 45 %. - Tấm nhỏ: > 35 %. - Tấm lớn: < 20 %. 3.2.3. Thiết bị kỹ thuật + Máy nghiền búa. + Kỹ thuật nghiền gạo: Dùng tác động cơ học nghiền hạt gạo thành bột, phá vỡ một phần màng tinh bột để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hồ hoá, dịch hoá, trích ly được nhiều nhất chất hoà tan từ nguyên liệu, từ đặc điểm của tinh bột gạo mà ta chon máy nghiền búa, nghiền càng mịn càng tốt. 3.3. Nấu và hồ hoá gạo 3.3.1. Mục đích - Hồ hoá làm chín toàn bộ lượng tinh bột của nguyên liệu gạo. - Tăng hiệu suất trích ly các chất có trong gạo vào dịch đường như là các axit amin, đường, protein. - Tạo điều kiện cho quá trình hoạt động của các enzyme Tecmamyl thuỷ phân tinh bột, làm giảm độ nhớt của dịch cháo. 3.3.2. Phương pháp tiến hành hồ hoá và nấu + Đổ nước 320C vào thùng theo tỷ lệ nước: nguyên liệu = 5 : 1. + Cho gạo của một mẻ nấu vào và 5 % malt lót so với lượng nguyên liệu thay thế. + Cho enzyme Tecmamyl 120 l với lượng là 1% so với lượng gạo của một mẻ nấu. + Ban đầu được khuấy đều, điều chỉnh PH = 5,3 - 5,5 bằng axit H2SO4 sau đó để yên trong thời gian 15 phút. + Nâng nhiệt độ lên 86 0C giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút để enzyme ỏ -amylaza hoạt động hồ hoá tinh bột gạo, đồng thời quá trình dịch hoá phá vỡ màng tinh bột, phân cắt hạt tinh bột thành các sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn. Tại điểm hồ hoá độ nhớt của dịch bột là lớn nhất. Sau đó độ nhớt giảm dần và dịch bột bắt đầu quá trình dịch hoá. + Nâng nhiệt độ lên 100 0C đun sôi trong thời gian 30 phút để làm chín tinh bột và hồ hoá những hạt tinh bột khó hồ hoá. + Bơm cháo sang nồi đường hoá. 3.4. Đường hoá malt 3.4.1. Mục đích - Tạo điều kiện cho lượng tinh bột ngấm nước và trương nở đều. - Do sự hoạt động của các loại enzyme có trong malt có nhiệt độ hoạt động tối ưu là khác nhau do đó mà ta phải tiến hành nâng nhiệt độ của nồi đường hoá một cách từ từ. Nếu tốc độ nâng nhiệt độ cao sẽ làm chết hay giảm khả năng hoạt động của các enzyme. Đồng thời phải giữ ở nhiệt độ thích hợp cho các enzyme hoạt động trong những khoảng thời gian nhất định cho các enzyme thuỷ phân đạt hiệu quả cao nhất sau đó mới tiến hành nâng nhiệt độ. - Mục đích chính của quá trình đường hoá là phân cắt các hợp chất có phân tử lượng cao thành các hợp chất có phân tử lượng thấp tạo điều kiện cho quá trình lên men diễn ra nhanh và lượng dịch đường trước khi lên men có chất lượng cao nhất. - Thực chất của đường hoá trải qua 2 quá trình: Đó là hồ hoá và dịch hoá mà vai trò của các enzyme trong các quá trình này là vô cùng cần thiết. Thực chất là quá trình sinh hoá do enzyme xúc tác mà chủ yếu là enzyme Lipaza, Proteaza, Amilaza. Khả năng trích ly và thuỷ phân các chất có trong nguyên liệu phụ thuộc vào nhiệt độ và PH môi trường là hai yếu tố tác động trực tiếp đến hoạt độ xúc tác của các loại enzyme này. - Để chuyển các thành phần chính của malt, gạo có phân tử lượng cao, không hoà tan thành những chất hoà tan trong đó quan trọng nhất là các loại đường, axit amin và một số chất tạo hương, tạo vị khác. 3.4.2. Phương pháp tiến hành nấu dịch đường + Bơm vào nồi đường hoá 1/3 lượng nước cần thiết có nhiệt độ 30 - 40 0C. + Mở cánh khuấy, đổ bột vào từ từ, bơm nốt lượng nước cần thiết vào nồi. + Cho axit H2SO4 điều chỉnh nồng độ của dung dịch đến PH = 5,5. Sau đó ngâm trong thời gian 15 phút để cho enzyme Lipaza hoạt động. + Bơm cháo từ nồi hồ hoá sang nồi đường hoá cho tới khi nhiệt độ đạt 50 - 52 0C, giữ trong thời gian 15 phút cho enzyme Peptitdaza hoạt động. Tốc độ nâng nhiệt là 10C/1 phút. + Tiếp tục bơm dịch cháo từ nồi hồ hoá sang nồi đường hoá cho tới khi nhiệt độ của nồi đường hoá tăng lên đến nhiệt độ 63 - 65 0C thì giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 15 phút cho enzyme Proteaza thuỷ phân Protein tạo thành các sản phẩm Peptit, Polypeptit. Đồng thời ở diều kiện nhiệt độ và PH này thì cũng là điều kiện thích hợp cho enzyme õ - Amilaza hoạt động thuỷ phân tinh bột thành dường Maltoza và dextrin. + Bơm toàn bộ lượng dịch cháo còn lại ở nồi hồ hoá sang nồi đường hoá, tốc độ nâng nhiệt là 10C/ 1phút. Cho tới khi nhiệt độ tăng lên 75 0C để cho enzyme ỏ - Amilaza hoạt động thuỷ phân toàn bộ đường khử và dextrin thành đường đơn, ta duy trì ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút cho tới khi quá trình đường hoá kết thúc. + Bơm dịch đường sang hệ thống máy lọc và bắt đầu công đoạn lọc dịch đường. 3.5. Lọc dịch đường 3.5.1. Mục đích * Tách riêng pha rắn ra khỏi pha lỏng và thu triệt để chất hoà tan trong bã. * Dịch malt sau khi đường hoá xong gồm hai phần riêng biệt : * Phần loãng bao gồm chủ yếu là dịch đường và phần rắn là các phân tử không hoà tan ra khỏi dịch đường. 3.5.2. Tiến hành lọc * Quá trình lọc thường chia ra làm hai giai đoạn: + Giai đoạn lọc: - Thời gian lọc dịch đường được tính từ lúc bắt đầu bơm dịch đường vào máy lọc. Ban đầu do chưa hình thành được lớp trợ lọc do vậy mà dịch đường bị đục. - Sau một thời gian lọc nhất định, các phân tử rắn nhỏ được tích tụ dần lại làm thành lớp màng lọc phụ nhờ đó mà dịch lọc trở nên trong hơn. Để đảm bảo tốc độ lọc đều và nhanh cần phải tạo điều kiện để phân bố đều các phân tử rắn trên bề mặt màng lọc. Muốn vậy trước khi lọc dịch malt phải luôn luôn khuấy trộn dều. - Dịch malt đem lọc có độ nhớt tương đối lớn vì vậy để tăng cường vận tốc lọch ta phải tiến hành lọc nóng ở nhiệt độ t0 = 70 - 75 0 C. - Độ axit của dịch đường cũng có tác dụng tăng cường vận tốc lọc và qua nghiên cứu người ta thấy lọc tốt nhất khi dịch đường có độ PH = 5,5. - Trong quá trình lọc các chất Tanin của vỏ malt dễ bị Oxy hoá. Vì vậy Phải giữ lớp bã luôn ngập trong dung dịch. + Giai đoạn rửa bã: - Chất lượng nước ảnh hưởng rất lớn đến dịch đường thu hồi được và chất lượng bia thành phẩm sau này. - Nước rửa có chứa nhiều muối Cacbonat và Di cacbonat, hoặc nước cứng nói chung sẽ làm cho các chất Tanin trong bã lọc hoà tan. Vì vậy gây cho bia có vị đắng khó chịu cho nên yêu cầu nước rửa bã phải là nước mềm. Độ axit của nước rửa càng ảnh hưởng tới hiệu suất rửa. - Qua nghiên cứu người ta thấy sau 5 phút rửa nếu dùng nước lã để rửa thì dịch thu được qua màng lọc là 190 ml. - Nếu dùng nước đã axit hoá để rửa thì thu được 395 ml, còn dùng nước kiềm hoá để rửa thì cũng sau 5 phút cũng thu được 90 ml. Trong quá trình rửa bã không nên rửa bã quá lâu vì dịch đường sẽ bị loãng và lượng Tanin hoà tan sẽ tăng nên chất lượng của bia rất kém. 3.5.3. Phương pháp lọc dịch đường Sử dụng máy lọc ép kiểu khung bản: + Ưu điểm: - Ưu điểm đầu tiên phải nói tới đó là thời gian lọ được rút ngắn rất nhiều chỉ còn khoảng 1 - 2 h, so với các phương pháp khác, điều này hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về công nghệ sản xuất bia. - Hiệu suất thu hồi các chất hoà tan lớn. - Dịch đường sau khi lọc trở nên trong hơn. - Tiêu tốn lượng nước rửa bã là rất ít. - Diện tích chiếm chỗ rất nhỏ điều này rất có ý nghĩa trong sản xuất và xây dựng nhà máy. Đồng dễ dàng cơ khí hoá và tự động hoá về mặt công nghệ. - Năng suất làm việc rất ổn định, tận dụng được rất nhiều lượng chất triết có trong nguyên liệu, do đó mà lượng dịch triết được thu hồi một cách triệt để hơn. - Ngoài ra việc sử dụng máy lọc ép khung bản thì còn một ưu điểm nữa đó là không phụ thuộc vào độ mịn của nguyên liệu dùng để hồ hoá và đường hoá. + Nhược điểm: - Phải tiêu tốn nhiều lao động thủ công cho thao tác lắp máy, tháo bã, rửa bã, vệ sinh thiết bị, - Dịch đường rất dễ bị Oxy hoá do tiếp xúc trực tiếp với Oxy trong không khí trong quá trình lọc. - Khối lượng dịch dường của mỗi mẻ lọc phải đủ lớn. - Quá trình lọc hay bị gián đoạn do phải thường xuyên thay vải lọc và phải tốn nhiều vải lọc. 3.5.4. Tiến hành lọc Trước khi lọc ta bơm nước nóng có nhiệt độ t0= 80 0C qua máy lọc để sát trùng vải lọc và kiểm tra độ kín của máy lọc. Sau đó khoá các van lại trước khi bơm dịch đường vào khung lọc. - Khi bơm dịch đường vào khung lọc ta phải để yên từ 5 - 10 phút cho dịch đường phân bố đều trong các khung bản sau đó mở từ từ các van để thu dịch đường. Lúc đầu do dịch đường còn đục ta bơm tuần hoàn trở lại và lọc tiếp khi dịch đường trong thì mới cho dịch đường chảy vào máng và cho vào đun sôi với hoa Hublon. - Sau khi quá trình lọc kết thúc thì ta tiến hành rửa bã ngay bằng nước có nhiệt độ t0= 75- 760C. quá trình rửa bã kết thúc khi hàm lượng dịch đường trong nước rửa chỉ còn khoảng 10S. - Cần tiến hành tháo máy và vệ sinh máy, giặt vải lọc sạch sẽ để chuẩn bị cho mẻ lọc tiếp theo. 3.5.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lọc - Nhiệt độ của dịch đường ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình lọc, nếu lọc dịch đường ở nhiệt độ cao thì tốc độ lọc diễn ra rất nhanh do độ nhớt của dịch đường rất thấp. Tuy nhiên ở nhiệt độ cao thì các phản ứng Oxy hoá dịch đường diễn ra rất nhanh làm thay đổi màu sắc của dịch đưòng sẽ làm cho bia kém chất lượng. - Bên cạnh đố nếu thời gian lọc mà bị kéo dài thì cũng có hiện tượng tự diễn ra. Do đó mà thời gian lọc dịch đường càng ngắn thì càng tốt thông thường thì chỉ kéo dài trong 1 h. - Một yếu tố cũng vô cùng quan trọng đó là áp suất lọc. Nếu áp suất lọc mà cao thì quá trình lọc cũng diễn ra rất nhanh. áp suất lọc mà nhỏ thì tốc độ lọc nhỏ thì thời gian lọc kéo dài. - Độ nhớt của dịch đường cũng có ảnh hưởng tới tốc độ của quá trình lọc. Nếu độ nhớt của dịch đường cao thì tốc độ lọc sẽ chậm thì thời gian lọc bị kéo dài. Ngược lại nếu mà đọ nhớt của dịch đường mà nhỏ thì tốc độ lọc sẽ nhanh thì thời gian lọc được rút ngắn do đố mà dịch đường sẽ trởi nên trong hơn đqương nhiên chất lượng của bia sẽ tốt hơn. - Ngoài ra kích thước của khung và bản của máy cũng ảnh hưởng tới tốc độ lọc, máy lọc có kích thước lớn thì tốc độ lọc lớn, máy có kích thước nhỏ thì tốc độ lọc sẽ chậm. 3.6. Đun sôi dịch đường với hoa Hublon 3.6.1. Mục đích + Trích ly chất đắng, chất thơm, Polyphenol, các hợp chất chứa Nitơ, các thành phần khác của hoa Hublon vào dịch đường. + Làm tăng độ bền keo và ổn định thanhf phần sinh học do tạo kết tủa giữa Polyphelol và Protein cao phân tử khi kết lắng sẽ kéo theo các phần tử nhỏ trong dịch đường kết lắng theo. + Polyphenol, chất đắng chứa nitơ trong hoa hublon tạo sức căng bề mặt rất lớn nên tham gia tạo bọt và giữ bọt. + Tăng chất lượng bia tạo ra melanoidin tăng cường độ màu , tăng độ chua định phân giảm độ nhớt. 3.6.2. Kỹ thuật nấu hoa + Dịch đường trong nồi nấu hoa phải luôn đạt nhiệt độ trên 70 0C. Khi quá trình rửa bã kết thúc thì dịch đường trong thiết bị trong đun hoa cũng vừa sôi, thời gian đun sôi dịch đường với hoa là 1 h. + Phương pháp cho hoa hublon 3 lần: - Lần 1 cho toàn bộ lượng cao hoa vào nồi sau 10 phút, để tạo ra kết tủa của protit. - Lần 2 cho toàn bộ hoa viênvào nồi sau khí dich dường sôi được 35 phút. - Lần 3 cho hoa cánh vào nồi trước khi kết thúc quá trình nấu 5 phút, để giữ lại hương hoa hublon cho bia. Bởi vì trong quá trình nấu hoa hublon với dịch đường chỉ trong thời gian 15 phút thì có tới 98 - 99 % hương thơm và tinh dầu bị bay hơi. 3.7. Lắng trong 3.7.1. Thiết bị thùng lắng xoáy * Mục đích: + Tách cặn nóng ra khỏi dịch đường. + ổn định các thành phần trong bia. + Mục đích hạ nhiệt độ trong quá trình lắng xoắy, tạo ra các kết tủa liên kết với nhau và lắng xuống đáy thùng. + Tạo ra bước đệm về nhiệt độ cho quá trình làm lạnh ổn định các thành phần có trong dịch đường. 3.7.2. Cách tiến hành - Dịch đường được bơm vào cách đáy 1/4 chiều cao thùng theo đường ống dẫn dịch sau 15 - 20 phút thì nhiệt độ hạ xuống còn 900C, mở van dẫn dịch bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng bị hút vào tâm thùng, lắng xuống đáy ta chỉ việc mở van tháo cặn này để thu cặn. - Quá trình lọc lại được tiến hành liên tục thời gian của quá trình này thường kéo dài trong 1 h. - Kết thúc quá trình lọc ta bơm toàn bộ lượng dịch đường qua thiết bị làm lạnh nhanh sau đó chuyển dịch đường sang các tank lên men, kết thúc quy trình nấu bia. Phần IV: Tính cân bằng sản phẩm Ta tính cân bằng sản phẩm của bia hơi theo các chỉ số yêu cầu đối với nguyên liệu chính như sau: Chỉ Số Malt Gạo Độ ẩm w%. 7% 14% Độ hoà tan 70% 80% Tỷ lệ nguyên liệu 70% 30% Tổn thất được tính theo % của từng công đoạn sản xuất như sau: Quá trình Tổn thất Nghiền 0,5% so với lượng nguyên liệu Nấu, Đường hoá, Lọc 1,75% so với lượng chất khô Nấu hoa 4% so với thể tích trước khi nấu Lắng trong và làm lạnh nhanh 1% so với chất khô Lên men chính phụ 4% so với thể tích trước khi lên men Lọc bia 1% so với thể tích trước khi lọc Bão hoà CO2 0,5% so với thể tích dịch sau khi lọc Chiết bock 0,5% so với thể tích bia thành phẩm 1. Tính cân bằng sản phẩm cho 100 lít bia hơi 1 > Thể tích bia trước khi chiết bock: 2 > Thể tích bia trước khi bão hoà CO2: 3 > Thể tích bia non trước khi lọc: 4 > Thể tích dịch đường trước lên men chính phụ: 5 > Thể tích dịch đường trước khi lắng trong và làm lạnh nhanh: 6 > Thể tích dịch đường sau nấu hoa: 7 > Lượng chất chiết trước khi nấu, đường hoá, lọc: Tại 20 0C dịch đường có khối lượng riêng là: d = 1,039 kg/ lít. Do đó khối lượng dịch sau nấu hoa là: 1,039 x 107,34 = 111, 42 ( kg). Do dịch đường có nồng độ 10 0S nênlượng chất chiết là: 111, 42 x 10% = 11,142 ( kg). Vậy lượng chất chiết trước khi nấu, đường hoá và lọc là: 8 > Tính khối lượng Malt và Gạo: Gọi M là khối lượng Malt cần dùng để nấu được 100 lít bia: Lượng chất chiết có trong Malt là: M x ( 0,995) x ( 0,93) x (0,7) = 0,647M ( kg). Lượng chất chiết có trong gạo: M x 0,995 x0,86 x 0,8 x ( 30/70) = 0,293 ( kg). Tổng lượng chất chiết là: M x ( 0,647 + 0,293 ) = 11,34 ( kg). Khối lượng của Malt là: M = 11,34 : ( 0,647 + 0,293) = 12,06 ( kg). Khối lượng Gạo là: 12,06 x (30/70) = 5,18 ( kg). 9 > Tính lượng men: a> Lượng men giống: Thể tích của men giống = 10% thể tích dịch đường trước khi lên men: 0,1 x 106,27 = 10,627 (lít). b> Lượng men sữa: Thể tích của men sữa = 1,5% thể tích dịch đường trước khi lên men: 0,015 x 106,27 = 1,6 ( lít). 10 > Tính lượng bã Malt và Gạo: Lượng chất khô có trong Malt là: 12,06 x 0,995 x 0,93 = 11,16 ( kg). Lượng chất khô có trong Gạo là: 5,18 x 0,995 x 0,86 = 4,432 ( kg). Tổng lượng chất khô của Malt và Gạo là: 11,16 + 4,432 =15,592 ( kg). Lượng bã = Lượng chất khô - Lượng chất chiết: 15,592 - 11,34 = 4,252 ( kg). Lượng bã sau khi lọc ( độ ẩm của bã là 80%): Lượng nước có trong bã là: 21,26 - 4.252 = 17,008 ( kg). 1 > Tính lượng nước nấu và rửa bã: a> Tính lượng nước trong nồi hồ hoá: Tính lượng nước cho vào nồi hồ hoá: Nước = 5 x ( Bột gạo + 5% malt lót). 5 x ( 5,18 x 0,995 + 0,05 x 5,18 x 0,995) = 27,06 ( kg). Nước có trong nguyên liệu: 5,18 x 0,995 x 0,14 + 0,05 x 0,995 x 5,18 x 0,07 = 0,738 ( kg). Tổng lượng dịch hồ hoá: 6 x ( 5,18 x 0,995 + 0,05 x 5,18 x 0,995) = 32,48 ( kg). Sau khi đun bay hơi 5% nên dịch sau khi đun có khối lượng là: 32,48 x 0,95 = 30,856 ( kg). b> Tính lượng nước trong nồi đưòng hoá: Lượng nước cho vào nồi đường hoá: 5 x ( 12,06 x 0,995 - 0,05 x 5,18 x 0,995) = 58,71 ( kg). Lượng nước có trong nguyên liệu là: ( 12,06 x 0,995 - 0,05 x 5,18 x 0,995) x 0,07 = 0,822 ( kg). Tổng lượng dịch đem đường hoá là: 6 x ( 12,06 x 0,995 - 0,05 x 5,18 x 0.995) + 30,856 = 101,30 ( kg). Sau đường hoá dung dịch bị bay hơi 4% nên tổng khối lượng dịch sau đường hoá: 101,30 x 0,96 = 97,248 ( kg). Lượng nước trong dịch trước khi lọc là: ( 27,06 + 0,74 ) x 0,95 + (58,71+ 0.822) x 0,96 = 83,56 ( kg). Lượng nước trong dịch đường sau khi nấu hoa là: 111,42 ( kg). Lượng nước trong dịch trước nấu hoa là: ( Lượng dịch đường bay hơi trong quá trình nấu hoa là 7%). 111,42 + 111,42 x 0,07 = 119,2194 ( kg). c> Lượng nước dùng để rửa bã là: Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch trước nấu hoa - Vnước trong dịch trước lọc: 17,008 + 119,2194 - 83,56 = 52,6674 ( kg). 11 > Tính các nguyên liệu phụ: a> Lượng enzyme Termamyl 120l: Lượng enzyme Termamul 120l = 0,1% nguyên liệu thay thế: 0,1% x 5,18 = 0,00518 (kg). b> Lượng hoa Hublon: Tỷ lệ 2g hoa cánh/1 lít bia hơi. ( Lượng chất đắng trong bia phải đạt 60 - 120 mg/1lít). Lượng hao cánh cần dùng là: 2 x 100 x 5% = 10 (g). Lượng cao hoa cần dùng là: Lượng hoa viên cần dùng là: d> Bã hoa có độ ẩm 85% và lượng hoà tan trong dịch là 40%: e> Cặn lắng: ( 1,75% so với nguyên liệu và có độ ẩm 85%). f> Bột trợ lọc Diatomit: 74 (g)/ 100 lít bia hơi. 2. Lập kế hoạch sản xuất Năng xuất của phân xưởng nấu bia là 8 triệu lít/ năm. Giả thiết 1 năm nhà máy sản xuất 300 ngày, những ngày còn lại là thời gian nghỉ để sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị máy móc và vệ sinh nhà xưởng. Mỗi năm chia làm 4 quý, mỗi quý gồm 3 tháng, mỗi tháng sản xuất là 25 ngày, mối ngày sản xuất là 4 mẻ. Do thời gian nấu song 1 mẻ là 6 giờ. Vào mùa hè nhu cầu giải khát tăng cao nên quý II và quý III sản xuất nhiều nhất là 35%, còn quý I và quý IV sản xuất là 15% so với cả năm. Bảng kế hoạch sản xuất phân xưởng nấu bia 8 triệu lít/ năm. Quý I II III IV Năng Suất % 15 35 35 15 Năng Suất lít 1.200.000 2.800.000 2.800.000 1.200.000 Số lít / tháng 400.000 940.000 940.000 400.000 Số lít / ngày 16.000 37.600 37.600 16.000 Số mẻ / ngày 4 4 4 4 Số lít/ mẻ 4.000 9.400 9.400 4.000 Bảng tóm tắt cân bằng sản phẩm tính theo quý Nguyên liệu Đơn Vị 100 ( lít ) 4.000 lít / mẻ 16.000 lít / ngày 1.2 triệu lít/ quý Malt Kg 12.06 482.4 1929.6 144720 Gạo Kg 5.18 207.2 824.8 62160 Termamyl Kg 0.00518 0.2072 0.8288 62.16 Hao cánh G 10 400 1600 120000 Cao hoa G 10 400 1600 120000 Hoa viên G 92.86 3714.4 14857.6 1114320 Bột trợ lọc G 74 2960 11840 888000 Men giống Lít 10.627 425.08 1700.32 127524 Men sữa Lít 1.6 64 256 19200 Dịch nóng Lít 111.8125 4472.5 17890 1341750 Dịch lạnh Lít 107.34 4293.6 17174.4 1288080 Bia non Lít 102.02 4080.8 16323.2 1224240 Bia đã lọc Lít 100.1 4040 16160 1212000 Sản phẩm Lít 100.5 4020 16080 1206000 Bã ẩm Kg 21.26 850.4 3401.6 255120 Bã hoa Kg 0.8 32 128 9600 Cặn lắng Kg 2.011 80.44 321.76 24132 Nước nấu Kg 85.77 3430.8 13723.2 1029240 Nước rửa bã Kg 52.6674 2106.696 8426.784 632008.8 Bảng tóm tắt cân bằng sản phẩm tính theo quý Nguyên liệu Đơn Vị 100 ( lít ) 9.400 lít / mẻ 37.600 lít / ngày 2.8 triệu lít/ quý Malt Kg 12.06 1133.64 4534.56 340092 Gạo Kg 5.18 486.92 1947.68 146076 Termamyl Kg 0.00518 0.48692 1.94768 146.076 Hao cánh G 10 940 3760 282000 Cao hoa G 10 940 3760 282000 Hoa viên G 92.86 8728.84 34915.36 2618652 Bột trợ lọc G 74 6956 27854 2086800 Men giống Lít 10.627 998.938 3995.752 299681.4 Men sữa Lít 1.6 150.4 601.6 45120 Dịch nóng Lít 111.8125 10510.375 42041.5 3153112.5 SDịch lạnh Lít 107.34 10089.96 40359.84 3026988 Bia non Lít 102.02 9589.88 38359.52 2876964 Bia đã lọc Lít 100.1 9494 37976 2848200 Sản phẩm Lít 100.5 9447 37788 2834100 Bã ẩm Kg 21.26 1998.44 7993.76 599532 Bã hoa Kg 0.8 75.2 300.8 22560 Cặn lắng Kg 2.011 189.034 756.136 56710.2 Nước nấu Kg 85.77 8062.38 32249.52 2418714 Nước rửa bã Kg 52.6674 4950.98 19803.92 1485294 Bảng tóm tắt cân bằng sản phẩm cả năm: Nguyên liệu Đơn Vị Quý I Quý II Quý III Quý IV Cả năm Malt Kg 144720 340092 340092 144720 969624 Gạo Kg 62160 146076 146076 62160 416472 Termamyl Kg 62.16 146.076 146.076 62.16 416.472 Hao cánh G 120000 282000 282000 120000 804000 Cao hoa G 120000 282000 282000 120000 804000 Hoa viên G 1114320 2618652 2618652 1114320 7465944 Bột trợ lọc G 888000 2086800 2086800 888000 5949600 Men giống Lít 127524 299681.4 299681.4 127524 854410.8 Men sữa Lít 19200 45120 45120 19200 128640 Dịch nóng Lít 1341750 3153112.5 3153112.5 1341750 8989725 Dịch lạnh Lít 1288080 3026988 3026988 1288080 8630136 Bia non Lít 1224240 2876964 2876964 1224240 8202408 Bia đã lọc Lít 1212000 2848200 2848200 1212000 8120400 Sản phẩm Lít 1206000 2834100 2834100 1206000 8080200 Bã ẩm Kg 255120 599532 599532 255120 1709304 Bã hoa Kg 9600 22560 22560 9600 64320 Cặn lắng Kg 24132 56710.2 56710.2 24132 161684.4 Nước nấu Kg 1029240 2418714 2418714 1029240 5029068 Nước rửa bã Kg 632008.8 1485294 1485294 632008.8 4234605.6 Phần V: Tính chọn thiết bị 1. Tính chọn thiết bị trong phân xưởng nghiền 1.1. Cân nguyên liệu Lượng Malt cần dùng để sản xuất trong một ngày là 4534.56 kg, như vậy lượng Malt cần dùng trong một mẻ nấu là 1133.64 kg. Lượng gạo cần dùng trong một ngày là 1947.68 kg, lượng gạo cần dùng trong một mẻ là 486,92 kg. Vậy ta có thể chọn loại cân 1000 ± 0.5 kg. Cân dùng để can hoa Hublon ta chọn loại cân 5 ± 0.05 kg. 1.2. Chọn máy nghiền Malt Máy nghiền loại 4 trục 1 sàng. Chọn năng suất nghiền: Lượng Malt cần dùng để sản xuất cả ngày là 4534.56 kg, phương pháp nghiền khô, máy làm việc 1 ca mỗi ngày, thời gian 4 giờ, hệ số sử dụng của máy là 70%. Đặc tính của máy: + Năng suất 2000 kg/h. + Kích thước trục nghiền: 250 x 800 mm. + Khoả cách giữa hai trục thứ nhất: 2 mm. + Khoảng cách giữa hai trục thứ hai: 1 mm. + Đường kính lỗ sàng: 1.5 mm đủ để cho tấm bé và bột lọt qua. + Tốc độ quay của trục 250 vòng / phút. + Kích thước máy: 1800 x 1600 x 2000. + Diện tích: 1.6 x 1.8 = 2.88 (m2). 1.3. Máy nghiền gạo Là máy nghiền búa chọn máy dựa trên năng suất nghiên của của máy: Lượng gạo cần sản xuất mỗi ngày là 1947.68 kg, phương pháp nghiền khô. Máy làm việc một ngày 2 ca mỗi ca 3 giờ và hệ số sử dụng máy là 70%. Đặc tính của máy nghiền: + Năng suất của máy: 1000 kg/h. + Kích thước của buồng nghiền: 300 x 1200. + Số búa: 72 búa : + Vận tốc vòng búa 40 m/s. + Kích thước lỗ sàng: 0.25 mm. + Công suất của máy: 6 kw. + Kích thước của máy: 1500 x 800 x 1200. + Diện tích: 1.5 x 0.8 = 1.2 (m2). 1.4. Gầu tải + Năng suất: 1619.485 + 463.74 = 2083.225 (kg). + Kích thước gầu tải: 1600 x 1800 x 2000. + Diện tích: 1.6 x 1.8 = 2.88 (m2). + Tổng cộng diện tích đặt máy: 2.88 + 1.2 + 2.88 = 6.96 (m2) (≈ 7 m2). 1.5. Diện tích kho chứa nguyên liệu và diện tích đặt máy Tổng diện tích cần có: 7 x 10 + 38 = 108 (m2). 2. Thiết bị trong phân xưởng nấu 2.1. Nồi hồ hoá Lượng nguyên liệu đưa vào nồi hồ hoá bao gồm gạo và malt lót = 5 % so với lượng gạo: 486.92 x 0.995 + 0.05 x 486.92 x 0.995 = 508.7 ( kg ). Lượng nước cho vào nồi hồ hoá: 5 x 508.7 = 2543.55 ( kg). Tổng khối lượng dịch hồ hoá: 508.7 + 2543.55 = 3052.25 ( kg). Khối lượng riêng của dịch cháo là 1.08 kg/lít. Vậy thể tích của dịch cháo là: Hệ số sử dụng của nồi hồ hoá là 70%. Vậy thể tích thực của nồi hồ hoá dịch cháo là: Ta chọn nồi hai vỏ. Đường kính: D (m) Chiều cao của trụ: H = 0.6D. Chiều cao đáy nồi; H1 = 0.2D. Chiều cao nắp nồi: H2 = 0.15D. Thể tích của nồi là: Để có thể mở rọng quy mo sản xuất về sau do đó ta nên chọn kích thước thiết bị lớn hơn. + Đường kính nồi D =2400 mm. Lớp vỏ áo hơi là 100 mm. + Đường kính ngoài Dn= D + 2 x 100 = 2600 mm. + Chiều cao trụ H = 0.6D = 2400 x 0.6 = 1500 mm. + Chiều cao đáy H1 = 2400 x 0.2 = 500 mm. + Chọn cánh khuấy cong, có đường kính cánh khuấy là: 2400 - 600 = 1800 mm. + Động cơ cánh khuấy 800 KW. + Số vòng quay là 30v/ phút. + Diện tích bề mặt truyền nhiệt theo yêu cầu theo thực nghiệm F = 0.5 - 0.7 m2/m3 dịch. F = 0.7 x 2.82615 = 2 ( m2 ). Như vậy sẽ đảm bảo cho quá trình nâng nhiệt và giữ nhiệt tại các điểm dừng. + Diện tích thiết bị: S = 3,14 x 1.69 = 5.30 ( m2). 2.2. Tính và chọn nồi đường hoá Khối lượng Malt dùng cho một mẻ đường hoá là 1133.64 kg. Sau nấu cháo tổn thất 5% dịch đường do bay hơi: 3052.25 x 95% = 2899.64 ( kg). Khối lượng dịch Malt là: ( 1133.64 x 0,995 - 0.05 x 486.92 x 0.995 ) x 6 = 6622.48 ( kg). Tổng lượng dịch trong nồi đường hoá là: 2899.64 + 6622.48 = 9522.12 ( kg). Khối lượng riêng của dịch là d = 1.08 kg/lít. Nên thể tích của dịch đường hoá là: Hệ số sử dụng của nồi là 70%. Nên thể tích thực của nồi là: Chọn các thông số kích thước như sau: H = 0.6D, H1 = 0.2D, H2 = 0.15D. Đường kính nồi đường hoá: + Chọn đường kính trong Dt = 3000 mm. + Đường kính ngoài: Dn= 3000 + 2 x 100 = 3200 mm. + Chiều cao trụ: H = 0.6Dt =1800 mm. + Chiều cao đáy: H1 = 0.2Dt = 600 mm. + Chiều cao nắp: H2 = 0.15D = 500 mm. + Đường kính cánh khuấy: 3000 - 600 = 2400 mm. + Động cơ cánh khuấy: 9 KW. + Vòng quay cánh khuấy: 30v/phút. + Bề mặt truyền nhiệt có diện tích theo thực nghiệm là 0.5 - 0.7 m2/m3. F = 0.7 x 8.816 = 6.1712 ( m2). + Diện tích thiết bị: S = 3.14 x 2.56 = 8.0384 ( m2). 2.3. Thiết bi lọc khung bản + Lượng dịch lọc của 1 mẻ là: 97.248 x 94 = 9141.312 ( kg). + Khối lượng riêng d = 1.08 kg/lít. + Thời gian lọc trong 1 h. + Hiệu suất lọc 80%. + Năng suất lọc: + Chọn kích thước khung bản lọc: 600 x 600 mm. + Lượng bã trong một mẻ nấu là: 4.252 x 94 = 399.688 ( kg). Cứ 1 kg bã sẽ cho ta thể tích tương ứng là 1.2 - 1.4 lít. Vậy thể tích bã của 1 mẻ nấu là: 1.4 x 399.688 = 560 (lít). + Thể tích bã trong mỗi khung là: 100 x 600 x 600 = 0.036 (m3). + Số khung lọc là: Vậy ta chọn 16 khung. Số bản lọc là 17 bản. + Diện tích đặt máy là: 8 (m2). 2.4. Tính và chọn nồi nấu hoa Hoblon Theo phần tính cân bằng sản phẩm thể tích dịch nóng sau nấu hoa 1 mẻ 10520.375 lít. Quá trình nấu hoa tổn thất 7%. Thể tích dịch đường trước nấu hoa 1 mẻ là: Hệ số sử dụng thùng là 70%. Nên thể tích thực của nồi là: Chọn H = D, H1 =0.2D, H2 = 0.15D. + Chọn đường kính trong của nồi là: Dt =3000 mm. + Chọn đường kính ngoài: Dn = 3000 + 2 x 100 = 3200 mm. + Chiều cao trụ: H = 0.6Dt =1800 mm. + Chiều cao đáy: H1 = 0.2Dt = 600 mm. + Chiều cao nắp: H2 = 0.15D = 500 mm. + Đường kính cánh khuấy: 3000 - 600 = 2400 mm. + Động cơ cánh khuấy: 9 KW. + Vòng quay cánh khuấy: 30v/phút. + Bề mặt truyền nhiệt có diện tích theo thực nghiệm là 0.5 - 0.7 m2/m3. F = 0.7 x 16.145 = 11.3 ( m2). + Diện tích thiết bị: S = 3.14 x 2.56 = 8.0384 ( m2). 2.5. Thiết bị thùng lắng xoáy Thể tích dịch nóng trước khi đưa đi lắng trong và làm nguội sơ bộ là: 10510.375 lít. Hệ số sử dụng của thùng là 75%. Thẻ tích thự của thùng lắng xoáy là: Chọn thùng lắng xoáy thân trụ có đáy nghiêng 2% đường kính D. Chọn chiều cao trụ H = 0.8D. Chọn chiều cao đỉnh H2 = 0.15D. Thể tích của thùng là: + Chọn đường kính của thùng lắng xiáy là: D =3000 mm. + Chiều cao trụ: H = 0.8D =2400 mm. + Chiều phần đỉnh: H2 = 0.15D = 450 mm. + Lớp vỏ dày 5 mm vật liệu chế tạo là thép không rỉ, ống thông hơi đường kính là: 200 mm. + Diện tích đặt máy: S = 3.14 x 2.25 = 7.065 ( m2). 2.6. Thiết bị làm lạnh Thể tích dịch đường khi đưa vào máy làm lạnh nhanh: Hệ số sử dụng máy là 85%, thời gian 45 phút. Năng suất làm việc của máy: Máy làm lạnh có các thông số kỹ thuật sau: + Kiểu tấm bản 1 cấp. + Được chế tạo bằng inox. + Năng suất làm lạnh 20 m3/ h. + Số ngăn truyền nhiệt là 2. + Số lượng máy là 1 cái. 2.7. Tính chọn thiết bị đun nước nóng Tính chọn nồi đun nước nóng: Nước nóng dùng để rửa bã và vệ sinh các thùng: + Nước rửa bã: 4950.98 ( lít/ mẻ). + Nước vệ sinh nồi nấu: 200 lít. + Nồi đường hoá: 200 lít. + Nồi lọc đáy bằng: 400 lít. + Nồi nấu hoa: 200 lít. + Thùng lắng xoáy: 200 ltí. Tổng thể tích nước nóng trong 1 mẻ nấu là: 6150.98 lít. Hệ số sử dụng của nồi là 85%, vậy thể tích thực của thùng là: Chọn thùng hai vỏ có H = 1.2D, đáy H1 = 0.2D, nắp H2 = 0.15D. Chọn đường kính trong là: Dt = 2000 mm. + Đường kính ngoài là: Dn = 2000 + 2 x 100 = 2200 mm. + Chiều cao của thân nồi: H = 1.2D = 1.2 x 2000 = 2400 mm. + Chiều cao của đáy: H1 = 0.2D = 400 mm. + Chiều cao của nắp: H2 = 0.15 D = 300 mm. Bề dày của thành thiết bị: - Vỏ ngoài: 10 mm. - Vỏ ngoài: 5 mm. 2.8. Tính chọn hệ thống CIP Cip gồm 4 thùng: 1 thùng chứa NaOH 2%. 1 thùng chứa HNO3 0.1%. 1 thùng chứa P3. 1 thùng chứa NaOH 2% hồi lưu. Mỗi mẻ nấu vệ sinh với thể tích chất lỏng CIP = 5% thể tích thùng nấu có 4 mẻ 1 ngày. Tuy nhiên ta tính cho mỗi mẻ nấu và vì thùng nấu hoa lớn nhất nên tính thể tích mỗi thùng CIP là thể tích thùng nấu hoa. V1 là thể tích nồi nấu hoa: V1 = 16.145 ( m3). Hệ số sử dụng thùng CIP là 90%. Vậy thể tích của 1 thùng CIP là : Chọn Vt =1.6 ( m3). Chọn cấu tạo của thùng: Thân trụ cao H = D, Chỏm cầu H1 = 0.15D, đáy bằng, có các van cáp dịch CIP,van hồi dịch CIP. LỜI KẾT Thực hiện đồ án tốt nghiệp nà tiểu án tốt nghiệp là nhiệm vụ của tất cả sinh viên nghành kỹ thuật đẻ kết thúc khoá học. Bản thân em là một sinh viên ngành công nghệ bảo quản và chế biến thực phẩm em nhận thấy nhiệm vụ thực hiện tiểu án tốt nghiệp là việc đánh giá khả năng học tập và làm việc của em sau thời gian học tại trường. Để hoàn tốt nhiệm vụ cao cả và đầy ý nghĩa này đòi hổi mọi sinh viên phải có khả năng tổng hợp kiến thức của các môn học trong thời gian được học tai trường qua 4 - 5 năm học, Do đó mà nội dung của công việc là rất nặng nề và đầy những khó khăn. Đặc biệt với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật thì ngành chế biến và bảo quản thực phẩm đang đóng một vai trò hết sức quan trọng và đem lại hiệu quả kinh tế cao trong đời sống xã hôi. Nhiệm vụ mà em phải thực hiện là thiết ké phân xưởng nấu bia, đây là công việc rất khó khăn. Để thực hiện tốt nhiệm vụ của mình thì em đã phải rất cố gắng tìm tòi học hỏi kiến thức trong các tài liệu đã học tại trường, tài liệu tham khảo, thông tin trên sách báo,trên mạng internet và học hỏi kinh nghiệm, kiến thức tế sản xuất để có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Do khả năng của em còn có nhiều hạn chế và thời gian thực hiện công việc ngắn nên bài viết không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong có được sự góp ý, giúp đỡ của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để em kịp thời bổ xung và nâng cao tầm hiểu biết và kiến thức thực tế của mình. Thiết kế phân xưởng nấu bia có năng xuất 8 triệu lít/năm (LV; 15) MỤC LỤC