Thiết kế nhà máy bia nằng suất 100 triệu lít.năm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 100 triệu lít/ năm  PAGE \* MERGEFORMAT 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Thiết kế nhà máy bia năng suất 100 triệu lít/năm Bia hơi: 40% Bia chai: 60% Nguyên liệu: Malt: 60% Gạo: 30% Đường: 10% Mở đầu Bia là một loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, có bọt mịn xốp và có hương vị đặc trưng. Bia có giá trị dinh dưỡng rất cao, ngoài việc cung cấp một lương calo khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hoá amylaza. Vì vậy uống bia với một lượng thích hợp không những có tác dụng giải khát, giảm mệt mỏi sau một ngày làm việc, mà còn có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa. Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là matl đại mạch, hoa houplon và nước với một quy trình đặc biệt, tạo cho bia có tính chất rất hấp dẫn với người tiêu dùng. Hương thơm đặc trưng vị đắng dịu, lớp bọt mịn ,với hàm lượng CO2 4-5 g/l giúp cho cơ thể giải khát triệt để khi uống. Nhờ những ưu điểm trên, bia đã và đang được sử dụng rộng rãi khắp các nước trên thế giới và trở thành một thứ nước giải khát thông dụng. Ở Việt Nam trong những năm gần đây, khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia của con người ngày một tăng nhanh đã thúc đẩy ngành công nghệ sản xuất bia trong nước không ngừng lớn mạnh. Nhà nước cũng dành sự quan tâm và đầu tư đặc biệt cho ngành sản xuất bia trong nước với mục tiêu phát triển “ Xây dựng ngành Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam thành một ngành kinh tế quan trọng đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu, đóng góp ngày càng nhiều cho ngân sách nhà nước” và định hướng phát triển “ Tập trung cải tạo, mở rộng, đồng bộ hóa thiết bị để nâng cao năng suất các nhà máy hiện có; Xây dựng các nhà máy mới có quy mô công suất 100 triệu lít/ năm trở lên” [1] Trong thực tế sản xuất nhiều cải tiến về công nghệ đã được áp dụng nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, hiệu quả sử dụng thiết bị và mang lại hiệu quả kinh tế cao mà điển hình phải kể đến việc sử dụng và tăng cường sử dụng nguồn nguyên liệu thay thế. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu thay thế malt đại mạch trong sản xuất bia đã được quan tâm từ vài chục năm nay ở Viện nghiên cứu Rượu – Bia – Nước giải khát, Viện Công nghệ sinh học thực phẩm – trường đại học Bách Khoa Hà Nội và một số đơn vị khác, và đã đạt được kết quả tốt. Việc dùng gạo làm nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia đã được áp dụng ở hầu hết các nhà máy bia trong cả nước với tỷ lệ thay thế 15 – 30% và đạt được hiệu quả cao. Đường cũng là một nguyên liệu có thể thay thế malt đại mạch trong sản xuất bia. Nó có ưu điểm lớn là tạo ra dịch đường có nồng độ cao và có vai trò như một chất pha loãng Nito giúp cho bia có độ bền cao hơn. Hơn thế nữa, đường và gạo là những nguyên liệu nước ta sẵn có và rẻ tiền. Từ những yếu tố trên em tiến hành thực hiện đề tài “Thiết kế nhà máy bia năng suất 100 triệu lít/năm sử dụng 30% gạo và 10% đường thay thế”. [ 1]: Quyết định 2453/QĐ-BCT phê duyệt quy hoạch phát triển ngành Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025. Phần 1: Lập luận kinh tế Sự phát triển của ngành sản xuất bia trên thế giới Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ít nhất là từ thiên niên kỷ 5 TCN. Hiện nay khi đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng. Ở một số thành phố, bia đã trở thành một phần tất yếu trong cuộc sống của người dân địa phương. Hiện nay trên thế giới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lít/năm, trong đó Mỹ, Đức mỗi năm sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc 7 tỷ lít/năm... Theo số liệu của Viện nghiên cứu Lối sống và Thực phẩm Kirin, năm 2009 sản lượng bia trên toàn thế giới tăng 0.4% so với năm 2008, đạt 181 triệu kl, phá vỡ kỷ lục trong 25 năm qua Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiên tiến trong năm 2009 như sau: Cộng hoà Czech hơn 160 lít/người/năm, Đức 140 lít/người/năm, Úc khoảng 125 lít/người/năm….Lượng bia tiêu thụ tăng hầu khắp các vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải, đẩy lượng tiêu thụ trên toàn thế giới tăng lên. Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh. Năm 2009, châu Á đã vượt qua châu Âu để trở thành châu lục đứng đầu thế giới về sản xuất bia, với sản lượng 58.67 triệu kilôlít (kl), tăng 5,5% so với năm 2008, so với mức giảm tương ứng 5.1% của châu Âu xuống 55.15 triệu kl. Tại châu Á, sản lượng bia của Việt Nam năm ngoái tăng tới 24.3% so với cùng kỳ năm trước, Ấn Độ và Trung Quốc tăng lần lượt 12.3% và 7%, trong khi, Nhật Bản giảm 2.2%. Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau.Tại Mỹ và châu Âu, do thị trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia là dành thị phần, giảm chi phí sản xuất. Ngược lại, tại châu Á nơi thị trường đang tăng trưởng (nhất là đối với các loại bia chất lượng cao) chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao chất lượng. Do đó hướng đi chủ yếu là xây dựng nhà máy bia phân tán ở nhiều vùng đồng thời kiểm soát và mở rộng hệ thống phân phối nhằm thu hút người tiêu dùng. Sự phát triển của ngành bia ở Việt Nam Ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam có lịch sử hơn 100 năm. Xưởng sản xuất bia đầu tiên được đặt tên là xưởng sản xuất bia Chợ Lớn, do một người Pháp tên là Victor Larue mở vào năm 1875, là tiền thân của nhà máy bia Sài Gòn, nay là Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn. Ở miền Bắc, vào năm 1889, một người Pháp tên là Hommel đã mở xưởng bia ở Làng Đại Yên, Ngọc Hà, sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, nay là Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội. Trong quá trình hình thành và phát triển, ngành sản xuất bia đã đạt mức tăng trưởng cao vào những năm của thời kỳ mở cửa. Cùng với quá trình hội nhập, ngành sản xuất bia phát triển về quy mô và trình độ công nghệ, trở thành một ngành công nghiệp có thế mạnh khi Việt Nam gia nhập tổ chức WTO. Về sản lượng bia: Thị trường Bia Việt Nam có tốc độ tăng trưởng cao trong những năm qua.Trong giai đoạn 1996-2007, về sản lượng thị trường bia Việt Nam gia tăng với tốc độ bình quân 12%/năm trong khi mức bình quân thế giới là 3% và Châu Á là 4,6%. Năm 2007 quy mô thị trường Bia Việt Nam đạt 1.9 tỷ lít tăng 19.1%, và đến năm 2010, tổng sản lượng bia trong nước ước đạt 2.5 tỷ lít, tăng 45% so với năm 2007. (nguồn  HYPERLINK "" ) Theo lộ trình phát triển dự kiến đến năm 2015 cả nước sẽ sản xuất khoảng 4.0 tỷ lít bia, đến năm 2025 sản lượng sản xuất sẽ đạt khoảng 6.0 tỷ lít bia. [1] Về mức tiêu thụ bia bình quân đầu người: theo thống kê, năm 2005 mức tiêu thụ bia bình quân đầu người tại Việt Nam là 16.9 lít/người/năm. Đây là mức tiêu thụ thấp hơn nhiều so với mức 23 lít/người/năm của Trung Quốc và các nước trong khu vực châu Á tại cùng thời điểm. Tuy nhiên thị trường bia Việt Nam được nhận định đang trong giai đoạn phát triển đầu tiên, với tốc độ tăng trưởng cao. ( Nguồn : Tổng cục thống kê, BVSC 2010) Về cơ cấu dân số: Việt Nam hiện là quốc gia có dân số trẻ với khoảng 33 triệu người trong độ tuổi 20 đến 40, độ tuổi có tỷ lệ tiêu thụ các sản phẩm bia cao nhất. Tỷ lệ tăng trưởng kinh tế của Việt Nam 2010 được đạt trên 6.78%, GDP bình quân đầu người đạt 1.168 USD đã đưa Việt Nam đã chuyển vị trí từ nhóm nước nghèo nhất sang nhóm nước có mức thu nhập trung bình thấp, thúc đẩy nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm bia, đặc biệt là bia cao cấp và trung cấp, đảm bảo cho tăng trưởng theo chiều sâu của thị trường bia Việt Nam trong tương lai. (nguồn  HYPERLINK "" ) Về cơ cấu thị trường: đang có sự chuyển dịch theo đó thị trường trung cấp có khả năng mở rộng mạnh nhất. Thị trường bia cao cấp (9%) chủ yếu do ba nhãn hiệu Heineken, Carlsberg và Tiger chiếm lĩnh. Thị trường bia bình dân thuộc về các công ty bia địa phương và các cơ sở sản xuất bia thủ công. Thị trường bia trung cấp chủ yếu thuộc về một số nhãn hiệu như Sabeco, Habeco, Halida, Huda,…Mặc dù hiện nay thị trường bia bình dân vẫn chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu tiêu thụ bia, tuy nhiên thời gian tới thị trường này sẽ giảm dần tỷ trọng do đời sống của người dân tăng lên, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm hợp vệ sinh sẽ tăng cao và các cơ sở gia công địa phương có công nghệ lạc hậu sẽ không cạnh tranh được với các công ty có tiềm lực mạnh. Thị trường Trung cấp được dự báo sẽ là thị trường có sự tăng trưởng mạnh nhất trong những năm tới. (Nguồn : Euromonitor, BVSC 2010) Ưu điểm của sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia Ưu điểm của việc sử dụng gạo làm nguyên liệu thay thế  Gạo là nguyên liệu sẵn có ở nước ta, giá rẻ hơn nhiều so với malt do đó góp phần hạ đáng kể giá thành sản phẩm. Tăng cường độ bền keo, những chất chứa Nitơ và polyphenol trong tinh bột gạo tuy không nhiều nhưng cũng góp phần làm tăng tính bền keo. Tạo ra loại bia nhẹ hơn, sáng màu hơn phù hợp hơn với thị hiếu người tiêu dùng Việt Nam. Ưu điểm của việc sử dụng đường Đường được sử dụng để làm tăng nồng độ dịch đường trong nồi nấu hoa với giá thành rẻ hơn mà vẫn đảm bảo chất lượng bia. Thành phần chủ yếu của đường là saccaroza > 98%. Thành phần tạp chất rất thấp do đó không ảnh hưởng nhiều đến tính chất đặc trưng của bia : mùi, vị.. Nhờ bổ sung đường làm tăng sản lượng của nhà nấu mà không cần đầu tư thêm thiết bị. Đường có khả năng pha loãng những chất không có bản chất tinh bột như protein, poly phenol là những chất gây đục bia. Giảm giá thành sản phẩm bằng nguồn chất khô có sẵn trong nước và rẻ hơn. Lựa chọn địa điểm xây dựng Nước ta nằm trong vùng khí hậu nóng, với hướng gió chính là đông nam nên việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy là hết sức quan trọng. Yêu cầu thiết kế nhà máy bia với công suất lớn 100 triệu lít/năm cần một số điều kiện thuận lợi về nguồn cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, nguồn lao động, giao thông và thị trường tiêu thụ. Qua tìm hiểu khảo sát thực tế địa phương cho thấy Khu công nghiệp Sông Trà  tại xã Tân Bình, thành phố Thái Bình, tỉnh Thái Bình là địa điểm thích hợp để xây dựng nhà máy bia. Giao thông vận tải Thái bình là 1 tỉnh ven biển, thuộc khu vực đồng bằng sông Hồng, nằm trong vùng ảnh hưởng trực tiếp của tăng trưởng kinh tế : Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh. Phía bắc giáp tỉnh Hưng Yên và Hải Phòng. Phía tây và tây nam giáp tỉnh Nam Định và Hà Nam. Phía đông giáp Vịnh bắc bộ. Cách Thủ đô Hà Nội : 117 Km. Cách Hải Phòng :60 Km Đường bộ:  quốc lộ 10 sang Nam Định, quốc lộ 39 nối Hưng Yên - Diêm Điền và Hải Phòng; đường 217 (quốc lộ 37) sang Hải Dương. Đường thuỷ: Cảng Diêm Điền là cảng quốc gia, đang đầu tư xây dựng để tàu 1000 tấn có thể ra vào. Đang xây dựng Cầu Hiệp nối 2 tỉnh Thái Bình và Hải Dương và tuyến đường bộ nối 2 tỉnh Thái Bình, Hà Nam với đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình (khởi công ngày 25/1/2010) Khu công nghiệp sông Trà  được quy hoạch ở phía Bắc quốc lộ 10 nằm trên địa phận xã Tân Bình, thành phố Thái Bình và xã Tân Phong, huyện Vũ Thư và trên Quốc lộ nối Thái Bình với Thành phố Hải Phòng nên rất thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu cũng như mở rộng thị trường tiêu thụ. Nguồn cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu Nguyên liệu chính trong sản xuất bia là Malt đại mạch, hoa Houblon, nấm men, nước và các nguyên liệu thay thế : gạo, đường và một số nguyên liệu khác. Các nguyên liệu này đều có thể đáp ứng đầy đủ liên tục nhờ mạng lưới giao thông trong tỉnh rất thuận lợi. Nhà máy sử dụng nguồn nhiên liệu là than để cung cấp hơi cho các quá trình nấu, vệ sinh, thanh trùng.Than được lấy từ Quảng Ninh và trong tương lai khi mỏ than ở Thái Bình đi vào khai thác thì việc sử nguồn nhiên liệu này rất thuận tiện. Nguồn điện là yếu tố cực kì quan trọng phải đảm bảo 24/24h. Nhà máy sử dụng mạng điện lưới quốc gia qua thành phố Thái bình, nhà máy cũng đặt thêm 1 trạm biến áp 35KVA và máy phát điện cho phương án dự phòng khi mất điện. Hệ thống xứ lí nước thải Nhà máy thải ra 1 lượng nước thải lớn nên toàn bộ nước thải của nhà máy được gom về hệ thống xử lí nước thải của nhà máy, xử lý bằng phương pháp sinh học sau đó chảy qua ao sinh học trước khi đi ra hệ thống nước của thành phố. Nguồn nhân lực   Dân số Thái Bình năm 2010 là 1,902,400 người. Trong đó dân số nông thôn chiếm 94.2%, dân số thành thị chiếm 5.8%; mật độ dân số 1,183 người/km2; bình quân nhân khẩu là 3.75 người/hộ; tỷ lệ phát triển dân số tự nhiên hiện nay là 1.02%. Nguồn lao động trong độ tuổi: 1 triệu 73 ngàn người. Trong đó lao động trong khu vực nông, lâm nghiệp chiếm 74.3%, công nghiệp và xây dựng chiếm 17%, khu vực dịch vụ - thương mại chiếm 8.7%. Lao động qua đào tạo chiếm 23.5% (Công nhân kỹ thuật và nghiệp vụ 13.5%; Trung cấp 5.5%; Cao đẳng, đại học và trên đại học 4.5%). Hàng năm Thái Bình có khoảng 19,000 học sinh tốt nghiệp THPT, là lao động trẻ, có trình độ văn hoá, chưa có điều kiện học tiếp lên đại học. Lực lượng này có thể học tiếp ở các trường trung cấp, công nhân kỹ thuật trong tỉnh hoặc được đào tạo tại chỗ ở các đơn vị sản xuất kinh doanh trong tỉnh sẽ là nguồn nhân lực cho phát triển Kinh tế - Xã hội, trong đó có các KCN. Thị trường tiêu thụ Như đã phân tích ở trên, đặc điểm địa hình của địa điểm nhà máy rất thuận tiện về giao thông đi lại, giao dịch vận chuyển hàng hóa trong nội tỉnh cũng như các tỉnh lân cận. Bên cạnh đó ,Thái Bình hiện đang phát triển rất nhiều khu công nghiệp với rất nhiều các nhà máy, xí nghiệp nên lượng công nhân, người lao động rất nhiều. Trong tương lai khi mỏ than ở Thái Bình đi vào khai thác thì người lao động ở đây là 1 nguồn tiêu thụ đáng kể sản phẩm của nhà máy. Thị trường bia ở Thái Bình đang có sức hút rất lớn. Cùng với các sản phẩm bia Đại Việt, bia Hương Sen sản xuất tại nhà máy bia cao cấp Hương Sen, gần đây tổng công ty bia- rượu- nước giải khát Hà Nội ( HABECO) đã xây dựng nhà máy bia Thái Bình – Hà Nội với công suất 50 triệu lít/năm tạo ra một xu thế cạnh tranh rất lớn. Trong thời kì kinh tế thị trường hiện nay, chính sự cạnh tranh lại góp phần làm nên sự phát triển của một sản phẩm. Bên cạnh đó, dân số Thái bình và các tỉnh lân cận khá đông. Chất lượng cuộc sống và thị hiếu của người tiêu dùng tăng nhanh. Thái bình : 1.886.039 người Hưng Yên: 1.128.702 người Nam định: 1.825.771 người (Theo thống kê của ủy ban dân số 1/4/2009) Với mục tiêu phát triển của ngành công nghiệp bia Việt Nam cùng với những tiềm lực và khả năng phát triển trong tương lai việc đặt một nhà máy bia với năng suất 100 triệu lít/ năm tại Khu công nghiệp Sông Trà  tại xã Tân Bình, thành phố Thái Bình, tỉnh Thái Bình là có tính khả thi và chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế , đồng thời tạo việc làm cho một lượng công nhân lớn, góp phần tăng nguồn thu nhập cho ngân sách nhà nước, và thúc đẩy nền kinh tế của Thái bình. Phần 2. Chọn phương pháp và thuyết minh dây chuyền công nghệ Chỉ tiêu chất lượng của bia Để chọn dây chuyền sản xuất cho phù hợp thì căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng của bia Chỉ tiêu cảm quan  Màu sắc : màu vàng sáng, trong Độ trong: trong suốt Độ bọt : bọt trắng mịn , thời gian giữ bọt 36g/1000 hạt) Chỉ tiêu hóa học: Độ ẩm  6.5% Độ hòa tan  73.5% Hàm lượng tinh bột  65% Thời gian đường hóa: 10-12 phút ở 70oC Năng lực đường hoá > 285 DC Nguyên liệu thay thế Sử dụng hai loại nguyên liệu thay thế là gạo và đường. Tùy từng loại bia mà sử dụng tỷ lệ nguyên liệu thay thế khác nhau. Gạo Sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có trong tỉnh vì Thái bình vốn là quê hương của lúa gạo. Tiêu chuẩn của gạo Hàm lượng chất hòa tan tương đối ≥ 79%. Độ ẩm ≤ 15%. Tỷ lệ tấm to: từ gẫy ½ hạt đến không lọt sàng cỡ ϕ1.25mm ≤ 40%. Tỷ lệ tấm nhỏ lọt qua sàng cỡ ϕ1.25mm ≤ 0.3%. Gạo không mốc, không vón cục, không có mối mọt. Đường Đường sử dụng là đường tinh luyện của nhà máy đường Lam Sơn Thanh Hóa Tiêu chuẩn của đường: Hàm lượng đường saccaroza: > 99.8% Hàm lượng đường khử: 0.03% khối lượng Độ ẩm ≤ 0.3%. Cảm quan: Đường trắng, không ướt. Bao bì: nguyên vẹn, khối lượng tịnh 50 ± 0.5kg. Hoa houblon Sử dụng ba loại hoa là hoa viên, cao hoa và hoa nhập từ Đức, Pháp. Tiêu chuẩn của hoa Bao bì nguyên vẹn Hàm lượng α- axit đắng: Hoa cao: 50%. Hoa viên đắng: 8%. Hoa viên thơm: 3-5%. Nước Thái bình là tỉnh được bao bọc bởi những dòng sông. Nguồn nước rất phong phú, dồi dào. Nguồn nước sử dụng trong sản xuất được khai thác từ nguồn nước ngầm và qua xử lý đảm bảo các chỉ tiêu sau : Tên chỉ tiêuĐơn vịNướcMàuKhông màuMùiKhông mùiĐộ trongEBC 85oC. Đường cấp men đi tới đâu thì thanh trùng tới đó. Thời gian thanh trùng là 30 phút. - Bước 2: Đặt lượng men cần đưa vào trên cân điện tử. Mở đáy tank lên men và bật bơm cấp men vào mẻ đầu tiên của tank lên men, sau khi nhiệt độ dịch hèm ổn định và đạt nhiệt độ lên men. Yêu cầu cho đúng lượng men theo yêu cầu công nghệ. - Bước 3: Vệ sinh đường ống và tank chứa men ngay sau khi cấp men xong. * Quá trình lên men chính Nhiệt độ lên men chính yêu cầu là 12.50C tuy nhiên do cần phải có thời gian giữa các mẻ nấu mà nấm men phát triển sinh khối cũng làm tăng nhiệt độ đồng thời làm giảm lượng diaxetyl trong bia lúc đầu ta cấp lạnh cho lên men ở 9.50C. Đặt và duy trì áp suất trong quá trình này là 0.3 bar. Khi độ đường biểu kiến đạt 5.0 ÷ 5.5 chuyển sang giai đoạn lên men ở 12.50C. Thời gian của giai đoạn này là 3 ÷ 4 ngày. Mở van cấp lạnh đến nhiệt độ lên men 12.50C đồng thời duy trì áp suất trong quá trình này là 0.7 ÷ 0.9 bar. Đến khi độ đường biểu kiến đạt từ 2.8 ÷ 3.2 chuyển sang giai đoạn hạ lạnh rút men. Thời gian lên men ở giai đoạn này là 3 ÷ 4 ngày. Trong quá trình lên men ở 9.50C và 12.50C thường chỉ cần cấp lạnh vào khoang trên cùng, mục đích để tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa các khoang, nhờ đó tạo ra sự đối lưu, nấm men sẽ chuyển động từ dưới lên trên, tăng bề mặt tiếp xúc giữa enzym và cơ chất. Đồng thời trong quá trình lên men CO2 tạo ra bám vào bề mặt của nấm men dưới dạng bọt khí. Khi lượng CO2 tạo ra nhiều đủ lớn nó sẽ kéo theo tế bào nấm men nổi lên trên bề mặt, bọt khí vỡ ra nấm men lại rơi xuống. Cứ như vậy mà nấm men được đảo trộn, giúp quá trình lên men diễn ra nhanh hơn và đều hơn Mở van cấp lạnh hạ nhiệt độ xuống 5°C và giữ áp suất ở 0.9 bar. Giữ ở nhiệt độ 5°C trong 24h để men kết lắng rồi tiến hành rút men. Lớp cặn đầu tiên có màu nâu được xả hết đi, lớp thứ hai là men sữa, được đưa vào phòng KCS để kiểm tra chất lượng. Nếu men sữa đạt tiêu chuẩn sau : tỷ chết = 850C trong 10 phút, sau đó chạy lạnh làm mát đường ống và máy lạnh nhanh. Tiếp theo chạy P3 Oxonia 0.3% trong 10 phút, ngâm 20 phút. Trước khi nhận dịch khoảng 5  10 phút ta cho chạy nước nóng 2.3.14. Bộ phận phụ trợ 2.5.12.1. Hệ thống xử lý nước dùng cho nấu, chiết chai và sinh hoạt. c) Sơ đồ qui trình xử lý nước: Hình2.12: Sơ đồ qui trình xử lý nước cấp của nhà máy Nước được lấy từ 3-4 giếng khoan (độ sâu 60-70m), bổ sung hợp chất keo tụ PAC( dạng bột+nước) với tỉ lệ 5kg/400l nước. Sau đó nước được bơm lên tháp oxi hoá cao 3m, rồi qua các bể xốp từ dưới lên (4 bể,cứ 2 bể thông nhau) mục đích là để giữ lại các chất bẩn và hạt keo. Trong bể xốp, người ta bổ sung nước Javen để khử trùng, cứ sau 1,5 năm khi xốp đen thì thay xốp một lần. Sau khi ra khỏi bể xốp, nước được bơm sang 4 bể cát, 2 bể song song nhau. Rồi lại tiếp tục qua 2 bình than. Kết thúc giai đoạn này ta thu được nước sinh hoạt. Nước sinh hoạt tiếp tục qua bình cát để loại Fe,..và đạt độ trong cần thiết; bình cát cứ 3 ngày rửa 1 lần bằng nước sạch thành phẩm bằng cách: rửa ngược 5-10’, rửa xuôi 10’. Ra khỏi bình cát, nước được cho chảy qua bình than để khử Clo dư của nước sinh hoạt, than sử dụng là than sọ dừa Bến Tre, bình than làm việc ở P=3kg. Cứ 5-6 ngày thì hoàn nguyên bình than một lần, qui trình như sau: rửa ngược – hơi nước trong 90’ đến khi đạt 100-120°C thì dừng cấp hơi – rửa xuôi. Nước sau khi ra khỏi bình than được chảy vào bộ làm mềm nước có các hạt anion trao đổi; bộ này cứ 3-4 ngày thì hoàn nguyên một lần tổng thời gian hoàn nguyên khoảng 120’ như sau: rửa ngược 10’- hút muối 90’ từ từ ở P=2kg - rửa xuôi 10’ - điền lại nước 10’. Ra khỏi bộ làm mềm, nước qua cột lọc từ dưới lên và đi ra ngoài; nước thu được sau quá trình này dùng để rửa chai. Nước sinh hoạt qua cột A là cột trao đổi cation (+), cột này khi hoàn nguyên dùng HCl để rửa (rửa ngược-hoá chất ngâm-rửa xuôi-chạy tuần hoàn nước) lượng HCl sử dụng là 25l+100m³/lần. Ra khỏi cột A, nước qua cột B là cột anion (-), cột này khi hoàn nguyên dùng NaOH để rửa, người ta tiến hành rửa khi đồng hồ đo độ dẫn điện Aquaionic chỉ số 70. Sau đó nước qua bình than D. Rồi được dẫn qua hệ màng RO có 3 cột song song. Tiếp đó qua cột lọc lần cuối, bổ sung hoá chất M422 rồi vào bể chứa nước RO. Nước này dùng để nấu bia. Hệ DI làm việc cũng tương tự như vậy nhưng chất lượng nước đầu ra kém hơn so với RO. Màng RO cứ 3-4 năm thì hoàn nguyên một lần như sau: rửa tuần hoàn bằng nước sạch-hoá chất M432+M433 trong 6h – rửa lại bằng nước sạch. 2.5.12.2. Hệ thống thu hồi CO2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu hồi CO2 Nước Bình hút ẩm Máy nén khí Bầu tách nước Thiết bị làm sạch Balon thu hồi CO2 Bình bẫy bọt Nước xả CO2 Hơi CO2 Bình chứa Thiết bị hóa lỏng CO2 Bình khử mùi Hơi CO2 Quạt Nguyên lý hoạt động: CO2 trong quá trình lên men dịch đường theo đường ống qua bình bẫy bọt. Tại đây CO2 được sục qua nước và bọt được giữ lại. Tiếp đó, CO2 được đưa đến tháp làm sạch tạp chất, CO2 được đưa từ dưới lên, nước được đưa từ trên xuống, CO2 và nước đi ngược chiều nhau, tiếp xúc với nhau và bẩn được loại bỏ khỏi dòng khí CO2. Nước của tháp đi ra ở phía dưới và được bơm tuần hoàn trở lại lên trên đỉnh tháp để tiếp tục rửa. CO2 đi ra ở phía trên qua bộ lọc để loại bỏ những hạt nước bám theo sau khi qua tháp làm sạch. Sau đó CO2 được hút vào máy nén 2 cấp. Nối giữa máy nén và bộ lọc là một ống có khả năng co dãn tốt để giảm sự rung khi máy nén hút khí (tránh hỏng thiết bị). Tại đây CO2 được nén cấp 1, qua bộ lọc nước tách ẩm, tới nén cấp 2. Sau khi qua nén cấp 2 có áp là 18 bar. CO2 sẽ được đẩy qua bình chứa Silicagel để tách ẩm còn trong khí CO2. Tiếp đó, CO2 được đưa vào bình chứa than hoạt tính để khử mùi rồi đi qua bầu lọc để lọc bụi than (dạng màng) và vào bình hóa lỏng. Tại đây khí CO2 được làm lạnh bởi môi chất R22, khi đạt được nhiệt độ và áp suất cần thiết sẽ chuyển sang trạng thái lỏng đi vào bình chứa CO2 lỏng. Tại bình chứa CO2 lỏng ta có thể cấp khí CO2 lên mạng sử dụng thông qua thiết bị bay hơi CO2 hoặc chiết vào chai thông qua máy chiết CO2 lỏng. Trong quá trình thu hồi CO2, khi khí CO2 đi qua bình chứa Silicagel để tách ẩm và bình chứa than hoạt tính để khử mùi thì sau một thời gian, Silicagel và than hoạt tính sẽ giảm dần tính năng. Do đó, ta phải hoàn nguyên chúng bằng cách dùng hơi nóng gia nhiệt để khử ẩm trong Silicagel và phục hồi chức năng khử mùi của than hoạt tính. Sau khi sấy nhiệt độ của bình than hoạt tính và Silicagel ở khoảng 950C, ta phải hạ nhiệt độ của chúng xuống khoảng 450C bằng cách tận dụng lượng khí không ngưng ở bình hóa lỏng, sục ngược lại qua 2 bình. Để quá trình hoạt động của hệ thống được liên tục thì khi 2 bình này hoạt động thì 2 bình kia phải hoàn nguyên. 2.5.12.3. Hệ thống lạnh. Hệ thống có 2 máy nén, giàn ngưng, bình hạ áp và giàn trao đổi nhiệt. Nguyên tắc hoạt động của máy nén là hút khí ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp, nén lại ở áp suất cao và nhiệt độ cao. Máy nén hút khí NH3 từ phần trên của bình hạ áp, qua máy nén được nén ở áp suất cao, nhiệt độ cao rồi đưa lên giàn ngưng. Tại đó khí nóng được làm mát bằng nước và quạt, ngưng tụ lại thành dạng lỏng và được đưa trở lại bình hạ áp. Bình hạ áp phân thành 2 lớp: dưới là NH3 dạng lỏng, trên là khí. Tiếp đó, NH3 lỏng trong bình hạ áp được bơm hút và đưa tới giàn trao đổi nhiệt NH3-Glycol. NH3 dạng lỏng qua van tiết lưu biến thành dạng sương mù. Qua giàn trao đổi nhiêt, trao đổi nhiệt với glycol từ tank chứa glycol hồi, glycol được làm lạnh và NH3 được đưa trở lại bình hạ áp. Quá trình là một chuỗi tuần hoàn và Glycol được làm lạnh lại trở thành chất tải lạnh để duy trì nhiệt độ của tank lên men. Nhà máy có hai máy trao đổi nhiệt: một máy NH3 – Glycol, một máy H2O – Glycol. Qua hai máy này, Glycol và nước được làm lạnh để sử dụng trong nhà máy. Phần 3. TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM Trong quá trình sản xuất, có tổn thất ở các công đoạn như sau (tính theo % của từng công đoạn sản xuất) Quá trình Tổn thất Nghiền 1% so vớig trọng lượng nguyên liệuNấu, đường hoá, lọc2% so với chất khô Nấu hoa 10% lượng dịch do nước bay hơi Lắng xoáy2,5% lượng dịchLàm lạnh nhanh0,5% lượng dịchLên men chính phụ4% lượng dịchLọc bia2% lượng dịchBão hoà CO2 0.5% lượng dịch Chiết bock1% lượng dịch Lượng tổn thất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nguyên liệu, chế độ công nghệ, thiết bị. Các chỉ số yêu cầu đối với nguyên liệu chính cho sản xuất bia là: Chỉ sốMaltGạoĐườngĐộ ẩm 5%13%0.20%Độ hoà tan 75%85%100%Tỷ lệ nguyên liệu 60%30%10% 3.1. Tính cân bằng sản phẩm cho 100 lít bia hơi 3.1.1. Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn + Tổn thất trong quá trình chiết bock là 1%. Vậy lượng bia trước khi chiết keg: 100 : (1 – 0.01) = 101.01 (lít). + Tổn thất trong quá trình lọc bia và sục CO2 là 2.5%. Lượng bia trước khi lọc bia và sục CO2: 101.01 : (1 – 0.025) = 103.60 (lít). + Tổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là 4%. Lượng dịch đường đưa vào để lên men chính và phụ: 103.60 : (1 – 0.04) = 107.92 (lít). + Tổn thất chung trong quá trình lắng trong và làm lạnh nhanh 3%, thì lượng dịch đường đưa vào quá trình này: 107.92 : (1-0.03) = 111.25 (lít). + Khi làm lạnh thể tích dịch đường co 4% thì lượng dịch đường ở 100 0C trước lắng và làm lạnh là: 111.25 : (1 – 0.04) = 115.89(lít). + Quá trình nấu hoa nước bay hơi 10%, thì lượng dịch đường đưa vào quá trình này: 115.89 : (1 – 0.1) = 128.77 (lít). + Dịch đường 10.50S ở 200C có khối lượng riêng là d20/20= 1.042 (kg/l) theo Phụ lục 1.86 khối lượng riêng của dung dịch đường ( theo nồng độ ở 200C) – Sổ tay Quá trình thiết bị CNHC tập 1 Khối lượng dịch đường sau quá trình đun hoa ở 200C: 111.25 x 1.042 = 115.93 (kg). + Lượng chất chiết có trong dịch đường 10.50S 115.93 x 0.105 = 12.17 (kg). + Tổn hao chất chiết trong quá trình nấu, lọc: 2%. Lượng chất chiết cần thiết: 12.17 : (1 – 0.02) = 12.42(kg). 3.1.2. Tính lượng nguyên liệu cho 100 lít bia hơi 10.50S Gọi lượng malt cần dùng là M kg. + Lượng chất chiết thu được từ M kg malt: M x (1 – 0.05) x (1 – 0.01) x 0.75 = 0,71M. + Ta sử dụng 30% nguyên liệu thay thế là gạo. Vậy lượng gạo cần dùng: M x (0.3/0.6) + Lượng chất chiết thu được từ gạo: M x (0.3/0.6) x (1 – 0.01) x (1 – 0.13) x 0.85 = 0.37M. Ta sử dụng 10% nguyên liệu thay thế là đường. Vậy lượng đường cần dùng M x (0.1/0.6) + Lượng chất chiết thu được từ đường: M x (0.1/0.6) x (1 – 0.002) = 0.17M + Tổng lượng chất chiết thu được: 0.71M + 0.37M + 0.17M = 1.24M = 12.42 (kg). + Lượng malt cần dùng: M = 12.42 : 1.24 = 10.03 (kg). + Lượng gạo cần dùng: G = 10.03 x (0.3/0.6) = 5.02 (kg). + Lượng đường cần dùng: G = 10.03 x (0.1/0.6) = 1.67 (kg). 3.1.3. Tính lượng men giống + Lượng men giống nuôi cấy tiếp vào trước khi lên men chính (10% so với lượng dịch đưa vào lên men): 107.92 x 0.1 = 10.79 (lít). + Lượng men sữa tiếp vào trước khi lên men chính (1% so với lượng dịch đưa vào lên men): 107.92 x 0.01 = 1.08 (lít). 3.1.4. Tính lượng bã Malt và Gạo 3.1.4.1. Lượng bã malt và gạo Tổng lượng chất khô của malt và gạo là 10.03 x 0.95 x 0.99 + 5.02 x 0.87 x 0.99 = 13.76 kg Tổng lượng chất chiết của malt và gạo là 0.71M + 0.37M = 1.08M = 1.08 x 10.03 = 10.84 kg Vậy tổng lượng bã khô của 100 lít bia là : 13.76 – 10.84 = 2.92 kg Độ ẩm của bã là 80% nên lượng bã ẩm là 2.92 : 0.2 = 14.61 kg Lượng nước trong bã là 14.61 – 2.92 = 11.69 kg 3.1.5. Tính lượng nước dùng cho nấu và rửa bã 3.1.5.1. Lượng nước dùng cho quá trình hồ hoá + Lượng malt lót dùng là 10% khối lượng, vậy khối lượng nguyên liệu đi vào nồi hồ hoá: 5.02 x 0.99 x (1 + 0.1) = 5.46 (kg). + Tỷ lệ nước và nguyên liệu: 4 : 1. Vậy lượng nước đưa vào nồi hồ hoá: 5.46 x 4 = 21.86 (kg). + Lượng nước mà nguyên liệu đem vào nồi hồ hoá: 5.02x 0.99 x 0.13 + 5.02x 0.1 x 0.99 x 0.05 = 0.67 (kg). Vậy tổng lượng nước trong nồi hồ hoá: 21.86 + 0.67 = 22.53 (kg). + Tổng lượng dịch đem hồ hoá: 22.53 + 5.46 = 27.99 (kg). Kết thúc quá trình hồ hoá, dịch hoá, đun sôi thì lượng nước ở nồi hồ hoá bay hơi 3% (so với tổng lượng dịch đem hồ hoá). Vậy lượng dịch trong nồi hồ hoá còn lại: 27.99 x 0.97 = 27.15 kg = 27.15 (lit). 3.1.5.2. Lượng nước dùng trong quá trình đường hoá + Lượng malt cho vào nồi malt (trừ 10% lượng malt lót): (10.03– 5.02 x 0,1) x 0.99 = 9.44 (kg). + Tỷ lệ nước và nguyên liệu là 4: 1 nên lượng nước cần cho vào nồi đường hoá: 9.44 x 4 = 37.75 (lít). Vậy lượng nước ban đầu trong nồi malt (gồm nước cho vào và nước có sẵn trong malt): 37.75 + 9.44 x 0.05 = 38.22 (kg). + Khi đường hoá thì cho toàn bộ lượng dịch trong nồi hồ hoá sang nồi malt để đường hoá do vậy tổng lượng dịch có trong nồi đường hoá: 27.15 + 38.22 + 9.44 = 74.81 kg = 74.81 (lít). + Quá trình đường hoá không đun sôi nên không có tổn thất nước, vậy lượng dịch còn lại trong nồi đường hoá: 74.81 (lít). => Lượng nước trước khi lọc: Vnước trong dịch trước lọc = Dịch còn lại sau đường hoá - Tổng lượng chất khô của malt và gạo. 74.81 -13.76 = 61.05 (lít). 3.1.5.3. Tính lượng nước rửa bã + Thể tích dịch đường khi kết thúc quá trình nấu hoa đi vào thiết bị lắng xoáy: 111.25 lít (bỏ qua lượng nước do hoa Houblon mang vào). + Lượng nước có trong dịch đường khi kết thúc nấu hoa (dịch đường10.50S): 111.25 x 0.895 = 99.57 lít. + Khi nấu hoa lượng nước bay hơi 10% (so với dịch trước khi nấu) nên lượng nước cần thiết trong dịch đường trước khi nấu hoa: Vnước trong dịch nấu hoa 99.57+ 0.1 x 111.25 = 110.70 lít. Theo cân bằng sản phẩm ta có: Vnước trong dịch trước lọc + Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch nấu hoa Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch nấu hoa - Vnước trong dịch trước lọc Vnước rửa bã = 11.69 + 110.70 – 61.05 = 61.33 lít. 3.1.5.4. Tính lượng nước nấu + Tổng lượng nước nấu để sản xuất ra 100 lít bia bao gồm nước cho đường hoá, hồ hoá, rửa bã, Vnấu: Vnấu = 21.86 + 37.75 + 61.33 = 120.94 (lít.). 3.1.6. Tính lượng hoa Houblon Chọn bia hơi có độ đắng là 20 BU.( 1BU= 1 mg α- axit đắng/ 1 lít bia) . Vậy 100 l bia có độ đắng là 20 BU có lượng chất đắng là: 100 x 20 = 2000 mg α- axit đắng Gọi hiệu suất chiết chất đắng là 30% nên lượng chất đắng cần dùng là: 2000 : 0.3 = 6666.67 mg α- axit đắng Tỷ lệ cao hoa : hoa viên = 20 : 80 Chọn cao hoa 45 % α- axit đắng Hoa viên thơm 7% α- axit đắng Hoa viên đắng 8% α- axit đắng Cao hoa chiếm 20%. Lượng chất đắng trong cao hoa cần có : 6666.67 x 0.2 = 1333.33 mg α- axit đắng Khối lượng cao hoa 45% cần dùng là 1333.33 x 100 /45 = 2962.96 mg = 0.003 kg Hoa viên chiếm 80%. Lượng chất đắng trong hoa viên cần có: 6666.67 x 0.8 = 5333.33 mg α- axit đắng Chọn tỷ lệ hoa viên đắng : thơm = 40 : 60 Chất đắng trong hoa viên đắng cần là 5333.33 x 0.4 = 2133.33 mg α- axit đắng Lượng hoa viên đắng 8% α- axit đắng cần dùng 2133.33* 100/8 = 26666.67 mg = 0.026 kg Chất đắng trong hoa viên thơm cần là 5333.33 * 0.6 = 3200 mg α- axit đắng Lượng hoa viên thơm 7% α- axit đắng cần dùng 3200 * 100/7 = 45714.29mg = 0.045 kg 3.1.7. Tính lượng chế phẩm Enzym Sử dụng Enzym Termamyl 120L với tỉ lệ 0.1% so với tổng khối lượng gạo. Vậy lượng Enzym Termamyl 120L cần dùng: 5.02 x 0.1% = 0.00502 (kg) = 5.02 (g). Sử dụng Enzym Maturex bổ sung vào dịch đường với lượng 0.02 g/lit. Lượng dịch đường sau khi làm lạnh là 107.92 lit, vậy lượng emzym cần dùng: 107.92 x 0.02 = 2.16 g = 0.0022 (kg). 3.1.8. Tính các sản phẩm phụ 3.1.8.1. Tính lượng bã hoa Houblon Ta giả thiết lượng cao hoa hoà tan hết vào dịch đường. Lượng bã hoa là do chất không hoà tan trong hoa viên: Chất khô không hoà tan của hoa Houblon là 60%, độ ẩm của bã hoa là: W = 85%. Vậy khối lượng bã hoa: (0.026 + 0.045 ) x 0.6 x (1 – 0.85)= 0.0064 (kg). 3.1.8.2. Tính lượng cặn Chính là lượng chính tổn thất ở thùng lắng xoáy 111.25 x 2.5% = 2.78 lít Độ ẩm cặn 80% 3.1.8.3. Tính lượng sữa men Cứ 100 lít bia cho 2 lít sữa men, độ ẩm 85% (theo tài liệu hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp) 3.1.8.4. Tính lượng CO2 + Theo phương trình lên men: C12H22O11 + H20 = 4C2H5OH + 4CO2 Cứ 342 g maltoza tạo thành 176 g CO2 . Dịch đường 10.50S có d = 1.042 kg/lít. Lượng dịch đường đưa vào lên men: 107.92 lít. + Vậy khối lượng dịch đưa vào lên men: 107.92 x 1.042 = 112.45 (kg). + Lượng chất chiết trong dịch lên men (nồng độ 10.50S): 112.45 x 0.105 = 11.81 (kg). Coi toàn bộ lượng đường có trong dịch là maltoza và hiệu suất lên men là 60%. Lượng CO2 thu được: 11.81 x 0.6 x (176 : 342) = 3.65(kg). + Lượng CO2 hoà tan trong bia (2.5g CO2/ 1lít bia non): 103.60 x 2.5 = 259 g = 0.26 (kg). + Lượng CO2 thoát ra: 3.65– 0.26 = 2.39 (kg). + Lượng CO2 thu hồi thường chỉ đạt 70% nên lượng CO2 thu được: 2.39 x 0.7 = 1.67 (kg). + Ở 200C, 1at thì 1m3 CO2 cân nặng 1.832 kg. Do đó thể tích CO2 thu được: 1.67 : 1.832 = 0.91 (m3). Sau khi lọc bia hàm lượng CO2 không đủ ta có thể tiến hành bổ sung thêm. Lượng CO2 cần bão hòa thêm để đạt 4g/l bia sau bão hòa là: 4 * 101.01 – 2.5 * 103.6 = 145.04g = 0.15 kg Thể tích CO2 cần bão hòa thêm là: 0.15 : 1.832 = 0.82 m3 3.2. Tính cân bằng sản phẩm cho 100 lít bia chai 3.2.1. Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn + Tổn thất trong quá trình chiết chai là 1%. Vậy lượng bia trước khi chiết chai: 100 : (1 – 0.01) = 101.01 (lít). + Tổn thất trong quá trình lọc bia và sục CO2 là 2.5%. Lượng bia trước khi lọc bia và sục CO2: 101.01 : (1 – 0.025) = 103.60 (lít). + Tổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là 4%. Lượng dịch đường đưa vào để lên men chính và phụ: 103.60 : (1 – 0.04) = 107.92 (lít). + Tổn thất chung trong quá trình lắng trong và làm lạnh nhanh 3%, thì lượng dịch đường đưa vào quá trình này: 107.92 : (1-0.03) = 111.25 (lít). + Khi làm lạnh thể tích dịch đường co 4% thì lượng dịch đường ở 100 0C trước lắng và làm lạnh là: 111.25 : (1 – 0.04) = 115.89(lít). + Quá trình nấu hoa nước bay hơi 10%, thì lượng dịch đường đưa vào quá trình này: 115.89 : (1 – 0.1) = 128.77 (lít). + Dịch đường 120S ở 200C có khối lượng riêng là d20/20= 1.048 (kg/l) theo Phụ lục 1.86 khối lượng riêng của dung dịch đường ( theo nồng độ ở 200C) – Sổ tay Quá trình thiết bị CNHC tập 1 Khối lượng dịch đường sau quá trình đun hoa ở 200C: 111.25 x 1.048 = 116.59 (kg). + Lượng chất chiết có trong dịch đường 120S 116.59x 0.12 = 13.99 (kg). + Tổn hao chất chiết trong quá trình nấu, lọc: 2%. Lượng chất chiết cần thiết: 13.99 : (1 – 0.02) = 14.28(kg). 3.2.2. Tính lượng nguyên liệu cho 100 lít bia chai 120S Gọi lượng malt cần dùng là M kg. + Lượng chất chiết thu được từ M kg malt: M x (1 – 0.05) x (1 – 0.01) x 0.75 = 0,71M. + Ta sử dụng 30% nguyên liệu thay thế là gạo. Vậy lượng gạo cần dùng: M x (0.3/0.6) + Lượng chất chiết thu được từ gạo: M x (0.3/0.6) x (1 – 0.01) x (1 – 0.13) x 0.85 = 0.37M. Ta sử dụng 10% nguyên liệu thay thế là đường. Vậy lượng đường cần dùng M x (0.1/0.6) + Lượng chất chiết thu được từ đường: M x (0.1/0.6) x (1 – 0.002) = 0.17M + Tổng lượng chất chiết thu được: 0.71M + 0.37M + 0.17M = 1.24M = 14.28 (kg). + Lượng malt cần dùng: M = 14.28 : 1.24 = 11.53 (kg). + Lượng gạo cần dùng: G = 11.53 x (0.3/0.6) = 5.77 (kg). + Lượng đường cần dùng: G = 11.53 x (0.1/0.6) = 1.92 (kg). 3.2.3. Tính lượng men giống + Lượng men giống nuôi cấy tiếp vào trước khi lên men chính (10% so với lượng dịch đưa vào lên men): 107.92 x 0.1 = 10.79 (lít). + Lượng men sữa tiếp vào trước khi lên men chính (1% so với lượng dịch đưa vào lên men): 107.92 x 0.01 = 1.08 (lít). 3.2.4. Tính lượng bã Malt và Gạo 3.2.4.1. Lượng bã malt và gạo Tổng lượng chất khô của malt và gạo là 11.53 x 0.95 x 0.99 + 5.77 x 0.87 x 0.99 = 15.81 kg Tổng lượng chất chiết của malt và gạo là 0.71M + 0.37M = 1.08M = 1.08 x 11.53 = 12.46 kg Vậy tổng lượng bã khô của 100 lít bia là : 15.81 – 12.46 = 3.36 kg Độ ẩm của bã là 80% nên lượng bã ẩm là 3.36 : 0.2 = 16.79 kg Lượng nước trong bã là 16.79 – 3.36 = 13.43 kg 3.2.5. Tính lượng nước dùng cho nấu và rửa bã 3.2.5.1. Lượng nước dùng cho quá trình hồ hoá + Lượng malt lót dùng là 10% khối lượng, vậy khối lượng nguyên liệu đi vào nồi hồ hoá: 5.77 x 0.99 x (1 + 0.1) = 6.28 (kg). + Tỷ lệ nước và nguyên liệu: 3.8 : 1. Vậy lượng nước đưa vào nồi hồ hoá: 6.28 x 3.8 = 23.86 (kg). + Lượng nước mà nguyên liệu đem vào nồi hồ hoá: 5.77x 0.99 x 0.13 + 5.77x 0.1 x 0.99 x 0.05 = 0.77 (kg). Vậy tổng lượng nước trong nồi hồ hoá: 23.86 + 0.77 = 24.63 (kg). + Tổng lượng dịch đem hồ hoá: 24.63 + 6.28 = 30.91 (kg). Kết thúc quá trình hồ hoá, dịch hoá, đun sôi thì lượng nước ở nồi hồ hoá bay hơi 3% (so với tổng lượng dịch đem hồ hoá). Vậy lượng dịch trong nồi hồ hoá còn lại: 30.91 x 0.97 = 31.21 kg = 29.99 (lit). 3.2.5.2. Lượng nước dùng trong quá trình đường hoá + Lượng malt cho vào nồi malt (trừ 10% lượng malt lót): (11.53– 5.77 x 0,1) x 0.99 = 10.85 (kg). + Tỷ lệ nước và nguyên liệu là 3.8 : 1 nên lượng nước cần cho vào nồi đường hoá: 10.85 x 3.8 = 41.23 (lít). Vậy lượng nước ban đầu trong nồi malt (gồm nước cho vào và nước có sẵn trong malt): 41.23 + 10.85 x 0.05 = 41.77 (kg). + Khi đường hoá thì cho toàn bộ lượng dịch trong nồi hồ hoá sang nồi malt để đường hoá do vậy tổng lượng dịch có trong nồi đường hoá: 29.99 + 41.77 + 10.85 = 82.61 (kg) = 82.61 (lít). + Quá trình đường hoá không đun sôi nên không có tổn thất nước, vậy lượng dịch còn lại trong nồi đường hoá: 82.61 (lít). => Lượng nước trước khi lọc: Vnước trong dịch trước lọc= Dịch còn lại sau đường hoá - Tổng lượng chất khô của malt và gạo. = 82.61 - 15.81 = 66.80 (lít). 3.2.5.3. Tính lượng nước rửa bã + Thể tích dịch đường khi kết thúc quá trình nấu hoa đi vào thiết bị lắng xoáy: 111.25 lít (bỏ qua lượng nước do hoa Houblon mang vào). + Lượng nước có trong dịch đường khi kết thúc nấu hoa (dịch đường120S): 111.25 x 0.88 = 97.90 lít. + Khi nấu hoa lượng nước bay hơi 10% (so với dịch trước khi nấu) nên lượng nước cần thiết trong dịch đường trước khi nấu hoa: Vnước trong dịch nấu hoa 97.90+ 0.1 x 111.25 = 109.03 lít. Theo cân bằng sản phẩm ta có: Vnước trong dịch trước lọc + Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch nấu hoa Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch nấu hoa - Vnước trong dịch trước lọc Vnước rửa bã = 13.43 + 109.03 – 66.80 = 55.66 lít. 3.2.5.4. Tính lượng nước nấu + Tổng lượng nước nấu để sản xuất ra 100 lít bia bao gồm nước cho đường hoá, hồ hoá, rửa bã, Vnấu: Vnấu = 23.86 + 41.23 + 55.66 = 120.75 (lít.). 3.2.6. Tính lượng hoa Houblon Chọn bia chai có độ đắng là 24 BU.( 1BU= 1 mg α- axit đắng/ 1 lít bia) . Vậy 100 l bia có độ đắng là 24 BU có lượng chất đắng là: 100 x 24 = 2400 mg α- axit đắng Gọi hiệu suất chiết chất đắng là 30% nên lượng chất đắng cần dùng là: 2400 : 0.3 = 8000 mg α- axit đắng Tỷ lệ cao hoa : hoa viên = 20 : 80 Chọn cao hoa 45 % α- axit đắng Hoa viên thơm 7% α- axit đắng Hoa viên đắng 8% α- axit đắng Cao hoa chiếm 20%. Lượng chất đắng trong cao hoa cần có : 8000 x 0.2 = 1600 mg α- axit đắng Khối lượng cao hoa 45% cần dùng là 1600 x 100 /45 = 3555.56 mg = 0.0036 kg Hoa viên chiếm 80%. Lượng chất đắng trong hoa viên cần có: 8000 x 0.8 = 6400 mg α- axit đắng Chọn tỷ lệ hoa viên đắng : thơm = 40 : 60 Chất đắng trong hoa viên đắng cần là 6400 x 0.4 = 2560 mg α- axit đắng Lượng hoa viên đắng 8% α- axit đắng cần dùng 2560* 100/8 = 32000 mg = 0.032 kg Chất đắng trong hoa viên thơm cần là 6400 * 0.6 = 3840 mg α- axit đắng Lượng hoa viên thơm 7% α- axit đắng cần dùng 3840 * 100/7 = 54857.14mg = 0.055 kg 3.2.7. Tính lượng chế phẩm Enzym Sử dụng Enzym Termamyl 120L với tỉ lệ 0.1% so với tổng khối lượng gạo. Vậy lượng Enzym Termamyl 120L cần dùng: 5.77 x 0.1% = 0.00577 (kg) = 5.77 (g). Sử dụng Enzym Maturex bổ sung vào dịch đường với lượng 0.02 g/lit. Lượng dịch đường sau khi làm lạnh là 107.92 lit, vậy lượng emzym cần dùng: 107.92 x 0.02 = 2.16 g = 0.0022 (kg). 3.2.8. Tính các sản phẩm phụ 3.2.8.1. Tính lượng bã hoa Houblon Ta giả thiết lượng cao hoa hoà tan hết vào dịch đường. Lượng bã hoa là do chất không hoà tan trong hoa viên: Chất khô không hoà tan của hoa Houblon là 60%, độ ẩm của bã hoa là: W = 85%. Vậy khối lượng bã hoa: (0.032 + 0.055 ) x 0.6 x (1 – 0.85)= 0.0078 (kg). 3.2.8.2. Tính lượng cặn Chính là lượng chính tổn thất ở thùng lắng xoáy 111.25 x 2.5% = 2.78 lít Độ ẩm cặn 80% 3.2.8.3. Tính lượng sữa men Cứ 100 lít bia cho 2 lít sữa men, độ ẩm 85% (theo tài liệu hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp) 3.2.8.4. Tính lượng CO2 + Theo phương trình lên men: C12H22O11 + H20 = 4C2H5OH + 4CO2 Cứ 342 g maltoza tạo thành 176 g CO2 . Dịch đường 120S có d = 1.048 kg/lít. Lượng dịch đường đưa vào lên men: 107.92 lít. + Vậy khối lượng dịch đưa vào lên men: 107.92 x 1.048 = 113.10 (kg). + Lượng chất chiết trong dịch lên men (nồng độ 120S): 113.10 x 0.12 = 13.57 (kg). Coi toàn bộ lượng đường có trong dịch là maltoza và hiệu suất lên men là 60%. Lượng CO2 thu được: 13.57 x 0.6 x (176 : 342) = 4.19 (kg). + Lượng CO2 hoà tan trong bia (2.5g CO2/ 1lít bia non): 103.60 x 2.5 = 259 g = 0.26 (kg). + Lượng CO2 thoát ra: 4.19– 0.26 = 3.93 (kg). + Lượng CO2 thu hồi thường chỉ đạt 70% nên lượng CO2 thu được: 3.93 x 0.7 = 2.75 (kg). + Ở 200C, 1at thì 1m3 CO2 cân nặng 1.832 kg. Do đó thể tích CO2 thu được: 2.75 : 1.832 = 1.50 (m3). Sau khi lọc bia hàm lượng CO2 không đủ ta có thể tiến hành bổ sung thêm. Lượng CO2 cần bão hòa thêm để đạt 4.5 g/l bia sau bão hòa là: 4.5 * 101.01 – 2.5 * 103.6 = 195.55 g = 0.2 kg Thể tích CO2 cần bão hòa thêm là: 0.2 : 1.832 = 0.11 m3 Bảng tóm tắt cân bằng sản phẩm bia hơi STTDANHMỤCĐ.VỊTÍNH100 LÍT1Maltkg10.032Gạokg5.024Đườngkg1.675Hoa viên đắng 8%kg0.0266Hoa viên thơm 7%0.0457Cao hoakg0.0038Nước cho vào nồi hồ hoálít21.869Nước cho vào nồi đường hoálít37.7510Nước rửa bãlít61.3311Bột trợ lọckg0.0712(Bã malt + gạo) ẩmkg14.6113Bã hoakg0.006414Cặn lắngkg2.7815Sữa menlít2,0016CO2 thoát ram31.02417Maturexkg0.002218Termamyl 120Lkg0.00519Men giốnglít10.7820Men sữa giốnglít1.0821Dịch đường đưa vào lắng trong và lạnh nhanhlít111.2522Dịch trước lên menlít107.9223Bia trước lọclít103.6024Bia sau khi lọc và bão hoà CO2lít101.01 Bảng tóm tắt cân bằng sản phẩm bia chai STTDANHMỤCĐ.VỊTÍNH100 LÍT1Maltkg11.532Gạokg5.773Đườngkg1.924Hoa viên đắng 8%kg0.0325Hoa viên thơm 7%0.0556Cao hoakg0.00357Nước cho vào nồi hồ hoálít23.868Nước cho vào nồi đường hoálít41.239Nước rửa bãlít55.6610Bột trợ lọckg0,0711(Bã malt + gạo) ẩmkg16.7912Bã hoakg0.007813Cặn lắngkg2.7814Sữa menlít2,0015CO2 thoát ram31,02416Maturexkg0.002217Termamyl 120Lkg0.005818Men giốnglít10.7819Men sữa giốnglít1.0820Dịch đường đưa vào lắng trong và lạnh nhanhlít111.2521Dịch trước lên menlít107.9222Bia trước lọclít103.6023Bia sau khi lọc và bão hoà CO2lít101.01