Ban In So Bo Do An(toan)

TỔNG QUAN 1. Lời nói đầu Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp(3 - 6%), giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một nguồn năng lượng khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzym khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzym kích thích hệ tiêu hóa amylaza. Được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có các tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, hàm lượng CO2 khá cao(4 - 5g/l) giúp cơ thể con người giải khát một cách triệt để khi ta uống. 2. Nguồn gốc và lịch sử phát triển của bia Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì bia có từ khoảng 7000 năm trước công nguyên. Bia ra đời đầu tiên ở vùng Lưỡng Hà thuộc khu vực hai con sông là sông Hồ và sông Efrat(thuộc khu vực Iran và Iraq ngày nay). Nguyên liệu ban đầu để sản xuất bia là các loại hạt tiểu mạch, kiều mạch và đại mạch. Lúc đầu người ta dùng hạt không nảy mầm để sản xuất bia. Sau đó người ta lấy hạt đã nảy mầm rồi tiến hành rang lên rồi sử dụng để nấu bia thì thấy chất lượng và mùi vị của bia tốt hơn. Đó chính là khởi đầu cho ngành công nghiệp sản xuất malt hiện nay. Song song với việc sản xuất bia ngoài nguyên liệu chính là đại mạch và nước người ta còn tiến hành nghiên cứu cho thêm các loại hoa thảo mộc khác vào bia để làm tăng chất lượng cảm quan và mùi vị cho bia. Do đó hoa Houblon đã cho vào dùng để sản xuất bia khoảng 3000 năm trước công nguyên. Từ đó đến nay nó là nguyên liệu không thể thiếu trong công nghiệp sản xuất bia. Hoa Houblon giúp cho bia có vị đắng dịu và hương thơm đặc trưng. Lịch sử phát triển ngành bia có thể chia làm hai giai đoạn: giai đoạn “tiền Pasteur” và giai đoạn “hậu Pasteur”. Đặc điểm cua thời kì thứ nhất là sự phát triển của công nghệ theo “chủ nghĩa kinh nghiệm”, còn của giai đoạn thứ hai - sự phát triển của công nghệ dưới ánh sáng khoa học mà trước hết là công nghệ sinh học. Pasteur là người phát minh ra phương pháp thanh trùng “ Pasteurisation”

1

(Thanh trùng nhiệt) mà cho đến nay được áp dụng để thanh trùng bia. Sau thời kì này, ngành công nghiệp sản xuất bia thực sự phát triển mạnh cả về chất và lượng. Ngày nay công nghiệp sản xuất bia là một ngành quan trọng trong nền kinh tế. Ở nước ta ngành công nghiệp sản xuất bia cũng đang có những bước chuyển mình mạnh mẽ nâng cao chất lượng và sản lượng bia để đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của xã hội. Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 50 triệu lít/năm. Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất.

2

PHẦN I : LẬP LUẬN KINH TẾ I.1.TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NGÀNH SẢN XUẤT BIA TRÊN THẾ GIỚI Sản xuất bia là một ngành công nghiệp thực phẩm có bước phát triển nhanh chóng. Từ đầu thế kỉ 20 bia còn xa lạ với nhiều người, song chỉ mấy chục năm sau nó đã trở thành phổ biến. Ngành công nghiệp này đã có vị trí quan trọng ở nhiều nước và đem lại nguồn thu nhập to lớn cho công ty sản xuất cũng như nền kinh tế quốc dân. Sản xuất bia ngày càng tăng cả về chất lượng và sản lượng. TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Năm 1910 1950 1970 1975 1980 1985 1990 1994 1995 2000 2005

Sản lượng toàn thế giới(triệu lít) 10000 21000 50000 60000 70000 100000 110000 116000 119000 145000 170000

Tăng trưởng(%) 210 238 120 116.7 142.9 110 105.5 102.6 121.8 117.2

Qua bảng trên ta thấy sản lượng bia tăng lên nhanh chóng về sản lượng. Hiện nay trung bình mỗi năm sản lượng tăng trung bình khoảng 300 - 500 triệu lít/ năm. Sản lượng bia sản xuất ra trên thế giới tăng trưởng nhanh, nhưng sản xuất bia lại phân bố không đều theo các vùng địa lý trên thế giới. Sản xuất bia tập trung ở những vùng có sẵn nguyên liệu và có truyền thống về sản xuất bia. Sản lượng bia tập trung chủ yếu ở châu Âu và Bắc Mỹ do nơi đây có truyền thống sản xuất bia đã lâu, nguồn nguyên liệu có sẵn,công nghệ và kĩ thuật sản xuất bia ở trình độ cao. Sản lượng sản xuất ở khu vực này khá ổn định, tốc độ tăng chậm. Ở các khu vực này có rất nhiều hãng bia lớn và nổi tiếng trên toàn thế

3

giới. Ở các khu vực khác sản xuất bia đang tăng dần, đặc biệt sản lượng bia ở châu Á tăng liên tục và khá nhanh. Ở các khu vực mới chủ yếu là nhập công nghệ sản xuất từ các nước truyền thống sản xuất bia. Từ sau những năm 1980 các nước thấy được nguồn lợi to lớn từ sản xuất bia nên đã tập trung đầu tư phát triển đồng thời đánh thuế cao vào các hàng hóa bia nhập khẩu. Các hãng bia lớn có nguy cơ bị mất thị trường đã có nhiều cách để thâm nhập vào các nước bằng hình thức đầu tư trực tiếp 100% hoặc liên doanh. Kết quả của sự chuyển dịch phương thức xâm nhập thị trường bằng hàng hóa sang đầu tư sản xuất ở chính quốc đã làm thay đổi cơ cấu sản lượng bia trên thế giới. Mức độ tiêu thụ bia tính bình quân đầu người của các nước là khác nhau. Dưới đây là những nước có mức tiêu thụ bình quân đầu người cao nhất: TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Quốc gia Tiệp Đức Ailen Đan Mạch Austraylia Bỉ Newzeland Áo Hungari Anh

Bình quân đầu người (l/người) 154 144 134 127 120 114 111 108 107 104

Một số nước hiện nay có sản lượng tiêu thụ bình quân đầu người chưa cao nhưng có tiềm năng lớn về tiêu thụ: Quốc gia Nhật Bản Braxin Italia Trung Quốc Việt Nam Indonesia Ấn Độ

Bình quân đầu người(triệu lít) 55 44 23 18 18 0.6 0.4

4

Ở những nước này theo dự báo của các hãng sản xuất bia lớn trong một vài năm tới có thể tăng mức tiêu thụ từ 2 - 4 lít bình quân đầu người/ năm. Những thị trường triển vọng này đang được các hãng lớn rất quan tâm đầu tư. Một điểm đáng lưu ý trong tiêu thụ bia trên thị trường thế giới ngày nay là sự cạnh tranh mạnh mẽ giữa các hãng lớn trên qui mô toàn cầu. Những hãng bia lừng danh đang tìm mọi cách để thâm nhập vào bất cứ thị trường nào nếu có thể được. I.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ KINH DOANH BIA Ở VIỆT NAM Bia xâm nhập vào nước ta sau thời kì Pháp xâm lược năm 1858. Nhà máy bia đầu tiên được xây dựng ở Việt Nam do một người chủ tư bản Pháp xây dựng ở Hà Nội năm 1890. Bia được sản xuất lúc đó nhằm đáp ứng nhu cầu của quân đội và kiều dân Pháp ở Việt Nam. Có thể nói được rằng ở miền Bắc nước ta đến năm 1990 chỉ có nhà máy bia lớn là nhà máy bia Hà Nội. Từ sau năm 1990 thì sản xuất bia bắt đầu phát triển nhanh và mạnh. ngành bia Việt nam đã có những bước nhảy vọt. Với cơ chế mới, ngành sản xuất và kinh doanh bia đã có nhiều những thuận lợi và cơ hội phát triển. Hiện nay ngành sản xuất bia đã có một vị trí quan trọng và đóng góp không nhỏ vào nền kinh tế quốc dân. Về công nghệ sản xuất bia: Việt Nam đã có nhà máy sản xuất bia ở Hà Nội và Sài Gòn từ hơn 100 năm nay. Kĩ thuật lạc hậu và trình độ công nghệ thấp đã duy trì đến tận năm 1990. Từ khi áp dụng nền kinh tế thị trường, tính cạnh tranh tăng lên, các nhà máy có công nghệ lạc hậu, máy móc cũ bắt buộc phải đổi mới công nghệ và trang thiết bị kĩ thuật. Bắt đầu từ năm 1990 các nhà máy quốc doanh đã được hiện đại hóa trang thiết bị nhằm tăng sản lượng, nâng cao chất lượng bia, rút ngắn thời gian sản xuất. Các nhà máy thường nhập toàn bộ dây truyền sản xuất của các nước tiên tiến hoặc nhập một phần dây truyền phần còn lại sử dụng các trang thiết bị trong nước sản xuất. Một số hãng bia nổi tiếng trên thế giới đã đầu tư vào Việt Nam như Carlsberg, San Miguel, Heineken, Tiger. Các liên doanh này đã tạo một gương mặt mới cho ngành bia Việt Nam. Để cạnh tranh trên thị trường tiềm tàng đòi hỏi các hãng phải đầu tư công nghệ hiện đại. Điều này cũng thúc đẩy các công ty trong nước phải có những điều chỉnh thích hợp trong môi trường cạnh tranh này.

5

TT Tên dự án 1 2 3 4 5 6 7

Cty liên doanh rượu bia BGI Cty liên doanh rượu bia BGI Nhà máy bia Việt Nam Nhà máy bia Đông Nam Á Cty bia Huế Cty liên doanh San Miguel Nhà máy bia Tiger

Địa điểm

Tổng vốn đầu tư

Tiền Giang Đà Nẵng Tp. Hồ Chí Minh Hà Nội Huế Nha Trang Tp. Hồ Chí Minh

(1000USD) 4300 23800 49500 20575 24308 33100 34600

Sự bùng nổ về nhu cầu bia trên thị trường Việt Nam mới chỉ xảy ra khoảng hơn 10 năm trước đây. Sau năm 1991 hàng loạt các nhà máy mới, các liên doanh bia đi vào hoạt động, lượng bia trên thị trường đã tăng lên mạnh mẽ. Nếu như năm 1990 cả nước mới sản xuất được 100 triệu lít thì đến năm 1994 đã sản xuất được 290 triệu lít. Các nhà máy đều không ngừng mở rộng tăng năng suất. Năm 2005 sản lượng bia của cả nước đạt khoảng 1.5 tỉ lít, và đến năm 2010 ước đạt 2.5 tỉ lít.

Sản lượng bia qua các năm như sau: Năm 1987 1992 1997 2000 2005 2010(Dự đoán)

Sản lượng(triệu lít) 84.5 169 667 1000 1500 2500

Ngoài năng lực sản xuất trong nước, hàng năm nước ta còn nhập một lượng đáng kể bia từ nước ngoài. Lượng bia nhập vào khoảng 20 - 25 triệu lít. Loại bia chủ yếu bán ở thị trường Việt Nam là loại bia nhẹ với hàm lượng cồn khoảng 4 - 5 độ. Hiện nay ở Việt Nam có hai công ty bia lớn là Công ty bia Sài Gòn và công ty bia Hà nội có sản lượng chiếm khoảng 50% lượng bia sản xuất trong nước. Riêng

6

Công ty bia Sài gòn, thường được gọi tắt là Sabeco, hiện chiếm lĩnh hơn 30% thị trường bia ở Việt Nam. Chất lượng bia của hai công ty này cũng được đánh giá là cao nhất. Bên cạnh đó còn một số công ty có tên tuổi khác như bia Việt Hà, bia Huda Huế, bia Đại Việt...vv. Một số tỉnh thành phố đều có công ty bia như bia NaDa ở Nam Định, bia Hải Phòng, bia Thanh Hóa...vv. Ngoài ra còn có hàng chục các xưởng sản xuất bia quy mô nhỏ phục vụ nhu cầu bình dân ở địa phương. Theo số liệu của Bộ Công nghiệp, cả nước hiện có trên 300 cơ sở sản xuất bia với công suất thiết kế 1,7 tỷ lít/năm. Trong số các nhà máy bia hiện đang hoạt động có 19 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít, 15 nhà máy bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít, còn lại phần lớn các cơ sở chỉ có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm. Mức độ tiêu thụ bia của người Việt Nam tăng lên rất nhanh. Năm 1975, bình quân đầu người là 0,41 lít/người; năm 1985 là 1,35 lít/người; năm 1994 là 4,72lít/người; hiện nay là 18 lít/người. Dưới đây là kế hoạch phát triển ngành bia của Việt Nam trong những năm tới - Không đầu tư nhà máy bia có công suất dưới 10 triệu lít/ năm - Ngừng đầu tư nhà máy bia 100% vốn nước ngoài, cũng như liên doanh, tập trung huy động hết công suất hiện có của các công ty bia nước ngoài đã đầu tư. - Tập trung mở rộng, nâng cao chất lượng Bia trung ương (Hà nội, Sài Gòn) vì có hiệu quả cao, nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu. - Tập trung đầu tư chiều sâu nâng cao chất lượng các doanh nghiệp Bia quốc doanh có thiết bị nhập ngoại. Cũng trong khoảng một năm trở lại đây, lĩnh vực sản xuất bia đã có những thay đổi mạnh mẽ với việc gia tăng năng lực sản xuất ở các nhà đầu tư hiện có và sự có mặt của nhiều nhà đầu tư mới. Đáng chú ý nhất là các dự án nâng công suất của hai Công ty nội địa là Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) và Tổng công ty Bia-Rượu-Nước giải khát Hà Nội (Habeco). Với tổng cộng xấp xỉ 50% thị phần bia cả nước (tính theo sản lượng), việc nâng công suất của hai doanh nghiệp (DN) này chắc chắn sẽ khiến các nhà đầu tư khác phải tính toán kỹ hơn chiến lược của mình. Với nhãn hiệu quen thuộc Bia Sài Gòn, 333,

7

Sabeco đang triển khai dự án đầu tư mới tăng thêm 200 triệu lít nữa vào năm 2008. Năm ngoái, Sabeco đã đạt sản lượng 460 triệu lít và con số này của năm nay là khoảng 550 triệu lít. Với nhãn hiệu Bia Hà Nội, Habeco hiện có năng lực sản xuất 150 triệu lít/năm (tại Hà Nội và Thanh Hóa) và dự án sản xuất bia ở Vĩnh Phúc của Habeco (với công suất 100 triệu lít/năm) sẽ đi vào hoạt động từ năm

2008

và

được

nâng

lên

200

triệu

lít/năm

vào

năm

2010.

Công ty Bia Huế cũng đang triển khai kế hoạch xây dựng nhà máy mới có công suất 50 triệu lít/năm tại Khu công nghiệp Phú Bài (Huế) và Nhà máy liên doanh bia Đông Hà-Huda với công suất 30 triệu lít/năm tại Quảng Trị. Các nhà đầu tư nước ngoài (ĐTNN) cũng không đứng ngoài cuộc chơi đầy sôi động này. Ngoài việc đang đưa thêm 2 nhãn bia mới dành cho phân khúc thị trường cao cấp (ngoài các nhãn hiệu Heineken, Tiger, Bivina), Công ty Bia Việt Nam vừa hoàn tất kế hoạch đầu tư thêm 39 triệu USD để nâng công suất từ 150 triệu lít/năm lên 230 triệu lít/năm cách đây một tháng. Công ty Bia Foster’s Đà Nẵng đang đề nghị được điều chỉnh công suất từ 45 triệu lít/năm hiện nay lên mức 85 triệu lít/năm; Công ty Bia San Miguel cũng nâng công suất từ 20 triệu lít/năm lên 50 triệu lít/năm vào năm 2010. Liên doanh sản xuất bia giữa Công ty cổ phần Sữa Việt Nam (Vinamilk) và SAB Miler với công suất 100 triệu lít/năm tại Bình Dương đang được triển khai xây dựng... Ngoài hình thức đầu tư 100% vốn nước ngoài hay hợp tác liên doanh, các phương thức cho vay vốn, mua cổ phần của các nhà máy bia nội địa cũng đang được các nhà ĐTNN quan tâm. Quỹ Carlberg đã có thỏa thuận cho Habeco vay 20 triệu USD để đầu tư xây dựng Nhà máy Bia Vĩnh Phúc và xa hơn có thể trở thành cổ đông chiến lược của DN này khi Habeco tiến hành cổ phần hóa. Tập đoàn Bia nổi tiếng Anheuser- Busch (Mỹ) cũng có kế hoạch trở thành các cổ đông của Sabeco. Sự có mặt ồ ạt của các DN nước ngoài có tên tuổi cũng cho thấy, bia đang là một lĩnh vực đầu tư rất hấp dẫn. I.3. CHỌN LOẠI SẢN PHẨM VÀ ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY. I.3.1. Chọn loại bia sản xuất.

8

Để sản phẩm sản xuất ra có thể tiêu thụ được đặc biệt là sản phẩm bia chai có thể chiếm lĩnh được thị trường rộng thì sản phẩm bia phải có chất lượng cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Do đó em lựa chọn sản xuất loại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng là loại bia đang rất được ưa chuộng hiện nay. Sản phẩm bia sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau: * Các chỉ tiêu cảm quan: - Độ bọt: Khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn có các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt. Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 5 – 15 phút. - Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa Houblon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ. - Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt, không được có cặn hay vẩn đục. * Các chỉ tiêu hoá học: -

Độ cồn: 4,6 ± 0,2

-

Hàm lượng đường sót: 1 – 2%

-

Hàm lượng CO2: 4,5 – 5 g/l

-

Hàm lượng diacetyl: ≤ 0,2 mg/l

-

Chất khoáng: 0,14 – 0,38%

-

Đạm tổng: 3,5 – 5 g/l

-

Este: 15 – 50 mg/l

-

Aldehyt: 10 – 15 mg/l

I.3.2. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được yêu cầu sau: +Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố.

+Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và nhiên liệu. +Thuận tiện về mặt giao thông.

+Gần nguồn cung cấp nước , hệ thống thoát nước hợp lý để không ảnh hưởng đến môi trường, đến sức khỏe của người dân trong vùng.

9

+Gần nơi đông dân cư để có nguồn cung cấp nhân lực dồi dào, và là thị trường tiêu thụ sản phẩm của công ty. +Địa hình bằng phẳng, địa chất ổn định, có đất dự trữ cho mở rộng sản xuất. Từ những lý do trên, và sự khảo sát của bản thân em chọn khu công nghiệp Phú Thị, Gia Lâm, Hà Nội làm địa điểm đặt nhà máy. Địa điểm này đáp ứng đầy đủ những tiêu chuẩn nêu trên đồng thời có những lợi thế riêng của mình. a. Giao thông Khu công nghiệp Phú Thị thuộc huyện Gia Lâm, nằm ở khu vực giao nhau giữa 3 tỉnh, thành phố là Hà Nội, Hưng Yên, Bắc Ninh. Khu vực này nằm sát Quốc lộ 5 từ Hà Nội đi Hải Phòng, Quốc lộ 182 từ Hà Nội đi Quảng Ninh. Cách khu công nghiệp 5 km là đường cao tốc 1B Hà Nội- Lạng Sơn, có thể đi vào nội thành theo ba con đường là Cầu Chương Dương, cầu Thanh Trì, cầu Vĩnh Tuy(sắp hoàn thành). Với mạng lưới giao thông như vậy nhà máy có điều kiện thuận lợi về thu mua, vận chuyển nguyên nhiên liệu cũng như vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ. b. Nguồn cung cấp nguyên nhiên liệu Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa Houblon phải nhập từ nước ngoài. Với Malt đại mạch, nhà máy có thể mua của công ty nhập khẩu malt ở Từ Sơn. Hoa Houblon được nhập từ Pháp, Đức.... bằng đường thủy, từ Quảng Ninh hay Hải Phòng theo đường quốc lộ về nhà máy rất thuận lợi và dễ dàng. Nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo thu mua ngay trong tỉnh Bắc Ninh và Hưng Yên. Đây là hai tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng, nông nghiệp phát triển mạnh, nguồn cung cấp gạo rất dồi dào với giá thành rẻ. c. Thị trường tiêu thụ Nằm ở khu vực giao nhau giữa ba tỉnh, nhà máy có thị trường tiêu thụ rộng lớn. Đối với Gia Lâm thì đây là huyện đang được thành phố Hà Nội đầu tư mạnh, hàng loạt các khu công nghiệp đang mọc lên kéo theo nguồn dân cư đáng kể ở các nơi khác đến làm việc và sinh sống từ đó kéo theo nhu cầu tăng. Bên cạnh đó, Bắc Ninh và Hưng Yên là thị trường đầy hứa hẹn. Hai tỉnh này có dân cư tập trung đông và hiện nay đang có những bước chuyển mình mạnh mẽ về kinh tế, từ

10

đó làm mức sống của người dân tăng lên, nhu cầu về sản phẩm bia cũng tăng lên nhanh chóng. Mặt khác, trong hai tỉnh này chưa có tỉnh nào có nhà máy bia lớn, các công ty bia lớn của cả nước chưa tập trung nhiều vào hai tỉnh này. Với mức độ cạnh tranh chưa lớn, đây là điều kiện thuận lợi để nhà máy mới có thể tồn tại và phát triển nhanh chóng. Cũng cần phải nói thêm, các tỉnh thành lân cận cũng là một thị trường đầy hứa hẹn. Quảng Ninh, Hải Dương, Hải Phòng đều là các thị trường rộng lớn. Đây là những khu vực chưa chịu sự cạnh tranh mạnh mẽ của các công ty lớn, vì vậy nếu có những bước đi đúng đắn thì nhà máy có thể có chỗ đứng quan trọng trong các tỉnh này. Với việc mở rộng thị trường ra các tỉnh này ta có thể nghĩ đến chuyện xuất khẩu sản phẩm của mình đi quốc tế.

d. Nguồn cung cấp điện, nhiệt, lạnh Nguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực. Mạng lưới điện này cung cấp 24/24 giờ trong ngày, nhưng để đề phòng sự cố mạng lưới, nhà máy bố trí một trạm biến thế và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng tránh bị gián đoạn sản xuất khi có sự cố. Nguồn nước: nước được lấy từ hệ thống giếng khoan. Trong nhà máy nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước rửa chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy... Nước nấu bia cần đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu cho công nghệ sản xuất bia. Do đó nước phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất. Nhiệt sử dụng trong nhà máy được cung cấp từ lò hơi chạy bằng nguyên liệu than. Than được mua từ Quảng Ninh, đây là nguồn cung cấp rất dồi dào và quá trình vận chuyển rất thuận lợi. Tác nhân cấp lạnh được sử dụng là glycol, đây là tác nhân được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất bia hiện nay. Tác nhân làm lạnh CO2 là khí Freon R22. e. Nguồn lao động, nhân lực

11

Nhà máy được đặt ở ngoại thành Hà Nội, cách Nội thành khoảng 15km nên việc thu hút nhân lực trình độ cao sẽ không gặp nhiều khó khăn, hơn nữa tỉnh Bắc Ninh là tỉnh có trình độ dân trí khá cao, là nơi cung cấp nhiều lao động có trình độ.

PHẦN II : CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT. II.1. Nguyên liệu để sản xuất bia Nguyên liệu chính dùng cho sản xuất bia là Malt đại mạch, hoa Houblon và nước. Malt đại mạch là nguồn cung cấp chất hòa tan, hệ enzym quan trọng, có tác dụng lớn trong quá trình lọc dịch đường. Hoa houblon tạo nên hương thơm và vị đắng đặc trưng mà chỉ sản phẩm bia mới có. Nước chiếm phần lớn trong bia vì vậy nước là thành phần ảnh hưởng đến chất lượng bia rất lớn. Để hạ giá thành sản phẩm thì ta dùng nguyên liệu thay thế một phần Malt đại mạch. Với điều kiện Việt Nam thì gạo là một nguyên liệu thay thế rất tốt trong sản xuất bia. Lượng gạo thay thế là 25% là hoàn toàn có thể sản xuất được bia chất lượng khá tốt, có thể xuất khẩu được. II.1.1. Malt đại mạch Malt đại mạch là nguyên liệu chính số một dùng để sản xuất bia. Khoảng 1/3 đại mạch trên thế giới được trồng để sản xuất bia. Đại mạch thuộc họ Hordeum Sativum, có một số ít thuộc họ H.Muvirum, H.Jubatum. Đại mạch thường được

12

gieo trồng vào mùa đông hay mùa xuân, được trồng nhiều ở Nga, Mỹ, Canada, Pháp, Nga… Đại mạch có giống hai hàng và đại mạch đa hàng, trong đại mạch đa hàng lại gồm có đại mạch 4 hàng và đại mạch 6 hàng. Tuy nhiên chỉ có đại mạch hai hàng được dùng trong sản xuất bia. Còn đại mạch đa hàng chỉ dùng trong chăn nuôi và các mục đích khác. Malt đại mạch là sản phẩm được chế biến từ hạt đại mạch, sau khi cho nảy mầm và sấy đến độ ẩm nhất định với những điều kiện bắt buộc. Malt đại mạch gồm các thành phần chính sau: 

Nước



Gluxit: Gồm nhiều thành phần nhưng chủ yếu là các thành phần sau •

Tinh bột: Có chủ yếu trong nội nhũ của hạt, là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi và cung cấp chất hòa tan cho dịch đường

•

Xelluloza: ph©n bè ë líp vá, lµ vËt liÖu quan träng trong qu¸ tr×nh läc dÞch ®êng .

•

Hemixelluloza: Díi t¸c dông cña enzym sÏ t¹o thµnh hexoza vµ pentoza lµ nguån cung cÊp dinh dìng quan träng cho nÊm men .

•

Hîp chÊt chøa Nit¬: Quan träng nhÊt lµ c¸c hîp chÊt cao ph©n tö gäi lµ protit. Hµm lîng cña chóng ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng bia. NÕu hµm lîng cao qu¸ bia dÔ bÞ ®ôc, nÕu thÊp qu¸ th× bia kÐm bät, vÞ kÐm ®Ëm ®µ .

•

C¸c hîp chÊt kh«ng chøa Nit¬: Gåm cã Polyphenol, chÊt ®¾ng, fitin, vitamin, chÊt kho¸ng. Polyphenol cã kh¶ n¨ng kÕt hîp dÔ dµng víi protit t¹o thµnh phøc chÊt dÔ kÕt l¾ng nªn lo¹i bá ®îc protit,lµm t¨ng ®é bñn keo cña bia.

•

ChÊt bÐo : lµ chÊt dinh dìng nu«i mÇm, chóng lµm gi¶m ®é bñn keo cña s¶n phÈm .

13

•

HÖ enzym : Gåm rÊt nhiñu lo¹i, song chñ yÕu lµ Proteaza vµ Amyaza.

Trong h¹t ®¹i m¹ch kh«, hÖ enzym ë tr¹ng th¸i liªn kÕt. Qu¸ tr×nh quan träng nhÊt mµ qua ®ã h¹t ®¹i m¹ch trë thµnh malt lµ sù n¶y mÇm. B»ng c¸ch t¹o ®iñu kiÖn thÝch hîp vñ ®é Èm, nhiÖt ®é vµ ®é tho¸ng khÝ cho h¹t, khi ®ã ph«i cña h¹t sÏ n¶y ph¸t triÓn t¹o ra c©y non. Lóc nµy hÖ enzym cã trong h¹t sÏ ®¬c gi¶i phãng khái tr¹ng th¸i liªn kÕt chuyÓn thµnh tr¹ng th¸i tù do. HÖ enzym sÏ b¾t ®Çu ph©n c¾t c¸c hîp chÊt cao ph©n tö trong néi nhò cña h¹t thµnh c¸c s¶n phÈm thÊp ph©n tö ®Ó nu«i ph«i: Amylaza ph©n c¾t tinh bét thµnh glucoza, maltoza, vµ dextrin, proteaza thñy ph©n protein thµnh axit amin, peptid…vv. §Õn mét thêi ®iÓm nµo ®ã khi mµ khèi lîng vµ ho¹t lùc cña c¸c enzym ®¹t ®Õn gi¸ trÞ tèi ®a, ngêi ta tiÕn hµnh sÊy malt t¬i ®Ó ®×nh chØ sù sèng cña mÇm mµ kh«ng lµm ¶nh hëng tíi hÖ enzym. Nh vËy malt ®¹i m¹ch lµ mét lo¹i b¸n thµnh phÈm rÊt giµu dinh dìng nh c¸c ®êng ®¬n gi¶n dextrin bËc thÊp, axit amin, vitamin, chÊt kho¸ng, vµ ®Æc biÖt lµ hÖ enzym phong phó. Malt ®¹i m¹ch lµ nguyªn liÖu chÝnh ®Ó s¶n xuÊt bia.

Tiêu chuẩn Malt đại mạch dùng cho sản xuất của nhà máy bia: 

Chỉ tiêu cơ học và lý học −Trạng thái: Hạt mảy đồng đều, bóng mượt và xốp −Màu hạt: Vàng sáng đồng đều −Mùi vị: thơm đặc trưng, ngọt nhẹ −Tạp chất(%khối lượng) < 0.1 −Hạt gãy(%khối lượng) < 0.5

14

−Hạt xẩm màu hai đầu(%khối lượng) < 0.01 −Dung trọng(g/l) ≥ 560 −Trọng lượng 1000(g) : 36 

Chỉ tiêu hóa học −Độ hòa tan tuyệt đối(%) ≥ 75 −Độ ẩm(% khối lượng) ≤ 5.5 −Thời gian đường hóa: 15 phút −Năng lực đường hóa tuyệt đối(W/K) > 260 −Độ chua của dịch thủy phân khi xác định độ hòa tan(ml NaOH 0.1N/

10 ml dịch) : 0.8- 1.2 −Hàm lượng chất đạm toàn phần, tuyệt đối(%): 9-11 

Bao bì −Lớp trong làm bằng PE −Lớp ngoài làm bằng gai hoặc bằng PP(khâu kín bằng máy) −Bao bì còn nguyên vẹn, khô ráo sạch sẽ



Điều kiện bảo quản và kiểm tra −Bảo quản kho sạch sẽ, thoáng mát, cao ráo, có lưới chống chuột −Nhập hàng theo lô có mã hiệu, hàng nhập trước sử dụng trước, hàng

nhập sau sử dụng sau. −Định kì kiểm tra 1tháng/1lần −Thời gian lưu kho không quá 180 ngày kể từ ngày nhập nguyên liệu vào kho. TT 1 2 3 4 5 6 7

Thành phần hoá học của malt Tinh bột Đường khử Saccarose Pentose Nitơ formol Chất khoáng Pentozan không hoà tan và Hexozan

15

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

8 9 10 11

Cellulose Các chất chứa nitơ Các chất chứa nitơ không đông tụ Chất béo

6 10 2,5 2,5

II.1.2. Gạo Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế một phần malt nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm So với các nguyên liệu thay thế khác gạo được sử dụng nhiều hơn cả bởi chúng có hàm lượng tinh bột cao, khoảng 75%, lượng Protein ở mức vừa phải, khoảng 8%. Gạo lại là loại lương thực rất phổ biến, giá thành thấp. Đặc biệt ở Việt Nam, nguồn cung cấp gạo rất dồi dào. Phụ thuộc vào mức độ chứa đầy protein của tế bào, mức độ liên kết của protein với các hạt tinh bột, cũng như kích thước và hình dạng hạt tinh bột mà nội nhũ của gạo có thể là trắng trong hay trắng đục hoặc trắng trong từng phần. hạt trắng trong khác hạt trắng đục bởi hàm lượng protein cao hơn, hạt chắc và cứng hơn. Để thay thế malt đại mạch ta nên chọn loại gạo có độ trắng đục cao hơn. Không sử dụng gạo mới thu hoạch để sản xuất. Gạo mới thu hoạch khi hồ hóa dịch sẽ có độ nhớt cao gây khó khăn cho việc đường hóa và lọc dịch đường sau này. Gạo mới thu hoạch phải được bảo quản ít nhất 1 tháng mới được sử dụng. Tiêu chuẩn đối với gạo sử dụng trong sản xuất của nhà máy bia. 

Tiêu chuẩn cảm quan −mùi vị: Không có mùi lạ, không có vị đắng −Hình thái: trắng đục, nhẵn bóng, hạt đều, không mối mọt, không vón cục,

không mốc −Thóc lẫn(% khối lượng) ≤ 4.0 −Tỉ lệ gạo, cám lật(% khối lượng) ≤ 6.5 

Tiêu chuẩn hóa học

−Độ ẩm(% khối lượng) ≤ 14

16

Gạo đóng vào bao tải hoặc bao PP khô, sạch, khâu kín. Không vận chuyển gạo cùng các loại hóa chất khác. Kho chứa gạo đảm bảo khô ráo thoáng mát, không bị chuột phá, bị mối mọt xâm nhập. Thời gian lưu kho không quá 90 ngày từ ngày nhập nguyên liệu vào kho. Thành phần Tinh bột Protein Chất béo Cellulose Chất khoáng

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

II.1.3 Hoa Houblon Lµ nguyªn liÖu chÝnh trong s¶n xuÊt bia, lµm cho bia cã vÞ ®¾ng dÞu, h¬ng th¬m ®Æc trng, t¨ng kh¶ n¨ng gi÷ bät, t¨ng ®é bñn keo vµ b¶o qu¶n bia. Trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia, ngêi ta chØ sö dông hoa c¸i cha thô phÊn. Trong c¸nh hoa vµ nhÞ hoa cã chøa c¸c h¹t lupulin lµ nguån gèc chÝnh sinh ra chÊt ®¾ng vµ tinh dÇu th¬m cña hoa houblon . Trong thµnh phÇn cña hoa houblon th× quan träng nhÊt lµ chÊt ®¾ng, tinh dÇu th¬m vµ Polyphenol. • Vai trß cña chÊt ®¾ng trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia lµ rÊt lín. Tríc hÕt chóng t¹o cho bia cã vÞ ®¾ng dÞu lµ mét ®Æc tÝnh c¶m quan rÊt ®Æc biÖt cña bia. Khi hßa tan vµo dÞch ®êng, c¸c chÊt ®¾ng lµ nh÷ng chÊt cã ho¹t tÝnh sinh häc cao, t¹o søc c¨ng bñ mÆt gióp cho bia cã kh¶ n¨ng gi÷ bät rÊt l©u. MÆt kh¸c, c¸c chÊt ®¾ng cßn cã kh¶ n¨ng øc chÕ sù ph¸t triÓn cña vi sinh vËt, tøc lµ b¶o vÖ chÊt lîng cña bia æn ®Þnh kh«ng bÞ vi sinh vËt t¸c ®éng hay cßn gäi lµ lµm t¨ng ®é bñn sinh häc cña bia. ChÊt ®¾ng trong hoa Houblon gåm Axit ®¾ng lµ hîp chÊt cã cÊu tróc tinh thÓ vµ nhùa ®¾ng lµ hîp chÊt v« ®Þnh h×nh.

17

•Tinh dÇu th¬m cña hoa houblon hßa tan vµo dÞch ®êng, tån t¹i trong bia vµ t¹o cho bia mét mïi th¬m ®Æc trng, nhÑ nhµng vµ dÔ chÞu. Tinh dÇu th¬m bay h¬i kh¸ nhanh ë nhiÖt ®é thêng. Tinh dÇu th¬m cã thµnh phÇn hãa häc rÊt phøc t¹p, gåm rÊt nhiñu c¸c hîp chÊt, trong ®ã phÇn lín lµ terpen, rîu, xeton, aldehid, este vµ axit. •Polyphenol: TÝnh chÊt ®Æc biÖt cña hîp chÊt nµy lµ kh¶ n¨ng dÔ dµng kÕt hîp víi c¸c protein cao ph©n tö ®Ó t¹o ra phøc chÊt kh«ng hßa tan, do vËy chóng ®îc dïng ®Ó lµm kÕt l¾ng vµ lo¹i bá c¸c hîp chÊt protid cao ph©n tö, lµ nguyªn nh©n g©y ®ôc bia, ra khái dÞch ®êng, æn ®Þnh thµnh phÇn vµ t¨ng ®é bñn keo cña bia. Hoa houblon cã thÓ sö dông c¸nh hoa, hoa viªn, hoÆc cao hoa.

• Hoa c¸nh: Lµ hoa houblon sau khi thu ho¹ch ®îc sÊy kh«. Sö dông hoa nguyªn c¸nh cã thÓ b¶o toµn chÊt lîng, tuy nhiªn ph¶i tèn diÖn tÝch chøa vµ b¶o qu¶n, hiÖu qu¶ sö dông thÊp.

• Hoa viªn: Lµ c¸nh hoa vµ lupulin ®îc nghiñn thµnh bét vµ Ðp thµnh d¹ng viªn. • Cao hoa: Lµ s¶n phÈm ®îc chiÕt ly b»ng c¸c dung m«i h÷u c¬. ChÕ phÈm nµy kh«ng chøa tinh dÇu th¬m, chñ yÕu lµ chÊt ®¾ng. C¸c chÕ phÈm tuy chÊt lîng kh«ng b»ng hoa c¸nh, nhng chóng cã nh÷ng u ®iÓm h¬n h¼n hoa c¸nh: −DÔ dµng b¶o qu¶n vµ vËn chuyÓn, gi¶m ®îc hao phÝ chÊt ®¾ng trong thêi gian b¶o qu¶n.

−T¨ng hÖ sè sö dông chÊt ®¾ng vµ c¸c chÊt kh¸c −Cã thÓ ®iñu chØnh liñu lîng b»ng viÖc c©n ®o sè lîng mét c¸ch chÝnh x¸c.

18

−Gi¶m bít thiÕt bÞ läc b· hoa. Víi nh÷ng u ®iÓm cña m×nh, c¸c chÕ phÈm ngµy cµng ®îc sö dông réng r·i. Tiêu chuẩn đối với cao hoa sử dụng trong sản xuất của nhà máy: 

Chỉ tiêu cảm quan −Cao hoa có dạng keo, màu vàng hổ phách

−Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi −Vị đắng rõ rệt 

Chỉ tiêu hóa học

−Hàm lượng α- axit đắng: 30% −Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước. Hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu. Hoa cao đóng trong các hộp kín, chắc chắn dễ mở, bao bì không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Bảo quản hoa cao trong kho lạnh ở nhiệt độ 5-10 oC. Tiêu chuẩn hoa viên sử dụng trong sản xuất của nhà máy. 

Chỉ tiêu cảm quan −Hoa viên có màu xanh lá mạ, hơi vàng −Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi, vị đắng dịu. −Hình dạng: viên đùn, không vỡ vụn



Chỉ tiêu hóa học

−Loại viên 90 có hàm lượng α- axit đắng là 5%, loại viên 45 có hàm lượng α- axit đắng 8% −có khả năng tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước nha, làm trong nước nha, tạo mùi hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu Hoa viên được đóng bao bì bền chắc, dễ mở, bao bì không làm ảnh hưởng đến chất lượng hoa. STT 1 2 3

Thành phần Độ ẩm Chất đắng Polyphenol

% chất khô 11 – 13 15 – 21 2,5 – 6

19

4 5 6 7 8

Tinh dầu thơm Cellulose Chất khoáng Protein Các hợp chất khác

0,3 – 1 12 – 14 5–8 15 – 21 26 – 28

II.1.4 Nước Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi khâu, từ các công đoạn chính như nấu, lọc ... đến các khâu vệ sinh. Trong thành phần bia, nước cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%), góp phần hình thành nên hương vị của bia. Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có chất lượng tốt, đáp ứng được các chỉ tiêu quan trọng Ở nhà máy bia nước sử dụng để nấu bia phải đạt tiêu chuẩn sau: −Không màu, không mùi, không vị

−Độ đục NTV ≤ 0,7 −pH : 6,5- 7,5 −Kiềm tổng (oF) ≤ 2 −Độ cứng tổng(oF) ≤ 2 −Hàm lượng Ca2+(mg/l): 30-60 −Hàm lượng Mg2+(mg/l) < 20 −Hàm lượng Na+(mg/l): 23-28 −Hàm lượng K+(mg/l) ≤ 4 −Hàm lượng NH 4 +(mg/l) ≤ 0.5 −hàm lượng Fe(mg/l) ≤ 0,05 −hàm lượng Mn(mg/l) ≤ 0,05 −hàm lượng muối(quy về mg/l NaCl) ≤ 20 −hàm lượng Cl2 dư(mg/l): 0 mg/l −Hàm lượng NO 3− (mg/l) ≤ 15 20

−Hàm lượng NO −2 mg/l) ≤ 0,1 −Hàm lượng SO 24− mg/l) ≤ 3 −Al(mg/l): 0 −Hàm lượng kim loại nặng: Theo quy định của Bộ Y tế −Vi sinh vật: Theo quy định của Bộ Y tế Nước sử dụng của nhà máy được lấy từ nước ngầm, qua một hệ thống xử lý nước để đạt đến tiêu chuẩn. II.1.5. Các nguyên vật liệu, hóa chất phụ trợ Các hóa chất được sử dụng phải đảm bảo tiêu chuẩn dùng cho thực phẩm, phải có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Bảo quản ở nơi khô ráo thoáng mát, tránh ánh nắng mặt trời. Nhà máy bia Á châu sử dụng các hóa chất sau

Nhóm hóa chất sử dụng trong quá trình nấu: axit lactic, H 3 PO4 , CaCl 2 , CaSO4 , enzym Termamyl, enzym Cereflo, Hexa

Nhóm hóa chất rửa thiết bị: NaOH 2%, P3 trimeta 2%, Oxonia 3%. Nhóm hóa chất dùng trong lọc bia: Bột Diatomit, Vicant... Nhóm hóa chất dùng để xử lý nước: NaCl, NaOH, HCl II.2. CHỌN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT II.2.1. Nghiền nguyên liệu Nghiền malt: Về cấu tạo hạt malt có 2 phần chính là vỏ và nội nhũ. Để đảm bảo quá trình đường hóa đạt hiệu quả cao thì phần nội nhũ malt phải được nghiền càng nhỏ càng tốt. Nhưng lớp vỏ trấu không mang thành phần chất chiết cần thiết của dịch đường nếu nghiền nhỏ sẽ làm dịch đường đắng chát gây ảnh hưởng âm tính đến tính chất cảm quan của bia thành phẩm, hơn nữa lớp vỏ trấu lại đóng vai trò tạo lớp màng lọc tích cực trong quá trình lọc dịch đường do đó chỉ nên nghiền thô malt. Thực tế không có phương án nào thoả mãn tối ưu cho các yêu cầu nêu trên mà để đảm bảo công nghệ sản xuất ra bia thành phẩm đạt chất lượng cao người ta chọn giải pháp nghiền thô malt bằng máy nghiền trục. Có 3 phương pháp nghiền malt thường được dùng là: nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt.

21

Nghiền khô: có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn giản vận hành dễ dàng, có thể nghiền trước một ngày trước khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém nhưng có nhược điểm là vỏ trấu thường bị nát làm dịch đường đắng chát, quá trình lọc khó khăn. Nghiền ẩm: các thiết bị sử dụng cũng chỉ yêu cầu như nghiền khô, có thể khắc phục được một phần hiện tượng nát vỏ trấu. Nghiền ướt: yêu cầu thiết bị chịu ăn mòn, thiết bị có kích thước lớn, vận hành nghiêm ngặt, nghiền xong phải nấu ngay nhưng có ưu điểm nổi trội là bảo toàn được lớp vỏ trấu trong quá trình nghiền do đó dịch đường thu được có chất lượng cao, quá trình lọc thuận lợi. Căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương pháp em chọn phương pháp nghiền malt là nghiền ướt bằng máy nghiền trục. Nghiền gạo: Để đạt được hiệu quả hồ hoá và đường hoá cao yêu cầu gạo phải được nghiền thật mịn do đó giải pháp nghiền gạo bằng máy nghiền búa là phương pháp đơn giản mà đạt được hiệu quả cao. II.2.2. Phương pháp hồ hóa Hồ hóa là quá trình nấu chín nguyên liệu tinh bột trong gạo nhằm tạo thuận lợi cho quá trình đường hóa sau này. Trong quá trình hồ hóa, cấu trúc cứng của các hạt tinh bột bị phá vỡ và bị phân cắt một phần dưới tác dụng của malt lót và enzym bổ sung. Enzym bổ sung là chế phẩm Termamyl của hãng NoVo, Đan Mạch. Enzym này được sử dụng rất phổ biến trong công nghệ sản xuất bia ở Việt nam hiện nay. Ngoài ra còn bổ sung một số hóa chất khác. II.2.2. Phương pháp đường hóa. Mục đích của quá trình đường hoá nguyên liệu là thuỷ phân các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp phân tử dể hoà tan tạo thành chất chiết của dịch đường. Sản phẩm của quá trình đường hóa rất đa dạng, nhưng chủ yếu là đường và dextrin nên gọi là quá trình đường hóa. Có hai phương pháp đường hóa là: phương pháp đường hóa toàn khối(tăng dần hoặc giảm dần nhiệt độ) và phương pháp nấu từng phần. Cả hai phương pháp đều có khả năng nâng cao được hiệu suất đường hóa bằng các biện pháp:

22



Hạ pH



Làm mềm nước



Bổ sung chế phẩm enzym

Phương pháp đường hóa toàn khối có thao tác đơn giản, thời gian ngắn. tuy nhiên tinh bột không thủy phân được triệt để, làm giảm hiệu suất đường hóa. Phương pháp đường hóa phân đoạn có thao tác phức tạp hơn, thời gian kéo dài. Với phương pháp này thì tinh bột thủy phân triệt để hơn, từ đó làm tăng hiệu suất đường hóa. Phương pháp đường hóa phân đoạn có ba cách: 

Phương án tam phân đoạn: Dịch trước đường hóa được thủy phân lần lượt từng phần,mỗi phần là 1/3 lượng dịch.



Phương án nhị phân đoạn: Thao tác như tam phân đoạn, nhưng chỉ chia lượng dịch làm hai, và đường hóa từng phần một.



Phương án nhất phân đoạn: toàn bộ dịch trước đường hóa được bơm sang nồi đường hóa, sau khi nâng nhiệt độ lên các mức người ta lấy phần dịch lỏng, phần cháo đặc được đun sôi, sau đó lại bơm phần cháo đặc sang nồi phối trộn chứa lượng dịch lỏng và lại tiến hành nâng lên các mức nhiệt độ.

Đường hóa theo phương pháp toàn khối có chế độ công nghệ đơn giản cho nên dễ cơ giới hóa và tự động hóa các quá trình sản xuất. Chính vì vậy em chọn phương pháp đường hóa là phương pháp đường hóa toàn khối. II.2.3. Phương pháp lọc bã malt. Để tách bã malt và làm trong dịch đường thì các giải pháp thường được đặt ra là phân ly và lọc, tuy nhiên do lọc có ưu điểm là khả năng tách loại cặn tốt hơn, chế tạo và vận hành thiết bị đơn giản hơn nên hiện nay hầu hết các nhà máy bia đều sử dụng phương pháp lọc để làm trong dịch đường. Thiết bị lọc dịch đường thường được sử dụng là máy lọc khung bản và thùng lọc đáy bằng. Máy lọc khung bản có ưu điểm là thiết bị có kích thước nhỏ gọn hơn thùng lọc đáy bằng, lọc nhanh tốn ít nước rửa bã, nhưng thiết bị không kín nên dịch đường bị oxy hoá nhiều, tốn nhiều lao động thủ công để vận hành, vệ sinh và bảo dưỡng cũng tốn công hơn. Thùng lọc đáy bằng chiếm diện tích lớn, lọc chậm nhưng năng suất lọc vẫn lớn hơn máy lọc khung bản. Thùng lọc đáy bằng có kết

23

cấu cơ giới tự động nên vận hành đơn giản, bảo ôn tốt, thùng kín nên dịch đường ít bị oxy hoá hơn. Căn cứ vào những điều trên em chọn sử dụng thùng lọc đáy bằng để lọc dịch đường. Thùng lọc đáy bằng có đáy giả cách đáy thật khoảng 2cm, có hệ thống cào bã để nhanh chóng tạo và tạo lại lớp lọc, tạo không gian gom dịch đường. Phía dưới thùng cần có hệ thống ống gom dịch, bên cạnh đó còn cần thiết bị ổn định lưu lượng dịch trước bơm, đường ống dẫn dịch ra cần thiết kế đoạn vồng lên để tránh tạo áp suất chân không làm bít lỗ lọc, đồng thời tách đi một phần cặn lắng của dịch lọc. Cần thiết kế cả đường ống để thông áp và hồi lưu dịch lọc còn đục. II.2.4. Houblon hóa. Nấu hoa nhằm mục đích bất hoạt hệ enzyme của malt đồng thời cũng là một công đoạn để diệt vi sinh vật còn tồn tại trong dịch đường nhằm đảm bảo quá trình lên men sau này ổn định, đảm bảo chất lượng của bia thành phẩm. Bên cạnh đó quá trình này cũng trích ly các chất có lợi của hoa vào dịch đường: chất đắng trong hoa houblon vào dịch đường, thành phần này tạo vị đắng dịu đặc trưng cho bia đồng thời cũng kìm hãm các vi sinh vật gây đục cho bia thành phẩm; các chất tanin làm kết tủa đạm cao phân tử tạo màng kéo theo các phần tử dễ kết lắng trong dịch đường; tinh dầu thơm tạo hương cho bia thành phẩm... Ngoài ra trong quá trình này còn diễn ra nhiều phản ứng phụ khác như: phản ứng melanoid, phản ứng caramel hoá... Để đảm bảo cấp nhiệt cho quá trình sôi mãnh liệt của dịch cần thiết kế cả hệ thống ống chùm gia nhiệt trung tâm đồng thời với vỏ áo hơi. Kỹ thuật nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích ly cao:  Phần 1: Bổ sung cao hoa khi dịch sôi khoảng 15 phút. Phần cao hoa này có hàm lượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân tử trong dịch đường.  Phần 2: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 60 phút.  Phần 3: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút. Phần hoa viên có hàm lượng axít đắng thấp hơn cao hoa mà chủ yếu để cung cấp tinh dầu thơm tạo hương cho bia.

24

II.2.5. Phương pháp lắng trong và làm lạnh dịch đường Sau quá trình nấu hoa, dịch đường có rất nhiều cặn lơ lửng, cặn này gây ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men và tạo sản phẩm, cần phải tách cặn và làm nguội dịch đường đến nhiệt độ lên men. Đây là giai đoạn dễ nhiễm tạp nhất đặc biệt là nhiễm các loại vi khuẩn chịu nhiệt có thể gây cho bia thành phẩm có mùi vị lạ do đó cần thiết kế các thiết bị để đảm bảo tránh nhiễm tạp cho bia. Để làm trong dịch đường có thể sử dụng các thiết bị: thùng thấp hở, thùng kín lọc ly tâm, máy lọc tấm, lắng xoáy. Ở đây em chọn thiết bị lắng xoáy để làm trong dịch đường. Thiết bị lắng xoáy có cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, dựa vào lực ly tâm và trọng lực nên có thể đạt hiệu quả cao trong việc phân ly bã hoa và các cặn lắng khác ra khỏi dịch đường. Để tránh nhiễm tạp trong khi lắng xoáy thì ống hơi ở thùng lắng xoáy thiết kế có đường kính bằng khoảng 1/10 đường kính thùng để dòng hơi bốc lên đủ mạnh để ngăn ngừa sự nhiễm tạp. Để tăng hiệu quả phân ly thì đường ống đưa dịch đường vào lắng xoáy phải thiết kế thu hẹp để tăng vận tốc dòng chảy trước khi vào tiếp tuyến với thành thùng ở vị trí cách đáy 1/3 chiều cao thùng nhằm tận dụng hiệu quả lực ly tâm. Đường ống cấp dịch cũng nên thiết kế đoạn cong lên nhằm tách bớt một phần cặn của dịch và ổn định dòng dịch. Dịch trong được tháo ra bằng cả đường ống tiếp tuyến cách đáy một khoảng và cả phía đáy nhằm tránh kéo theo bã. Bã hoa được tháo ra ở đáy thùng bằng việc xả nước vào thùng, để tháo bã dễ dàng thiết kế đáy thùng hơi nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang chừng 3 – 5˚. Làm lạnh dịch đường để hạ nhiệt độ dịch đường xuống tới nhiệt độ lên men. Để tránh nhiễm tạp giai đoạn này cần tiến hành làm lạnh nhanh dịch đường, đồng thời cũng để đẩy nhanh tiến trình sản xuất. Ở đây em chọn thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm bản, làm lạnh 1 cấp, với chất tải nhiệt là nước lạnh 2˚C để làm lạnh nhanh dịch đường. Nước sau khi lấy nhiệt của dịch đường được dùng để phục vụ quá trình nấu và vệ sinh hệ thống nồi nấu. Ngay sau lạnh nhanh bố trí thiết bị sục không khí vô trùng vào dịch đường rồi đưa đi lên men.

25

II.2.6. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng. Quá trình quan trọng nhất và phức tạp nhất ở giai đoạn này là quá trình lên men rượu của các loại đường ở trong cơ chất. Song song với quá trình lên men rượu hoặc sau đó, trong dịch lên men còn xảy ra rất nhiều quá trình hoá sinh, sinh lý, hoá lý, hoá học và lý học phức tạp khác. Những quá trình này đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc ấn định thành phần và chất lượng của bia. 1. Chọn chủng nấm men Ở đây để thực hiện quá trình lên men chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia vàng em chọn chủng nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces carlbergensis. Đặc điểm: nấm men Saccharomyces carlbergensis, tế bào nấm men hình cầu hay bầu dục, kích thước trung bình là 3 – 15µm, sinh sản chủ yếu bằng phương thức nảy chồi, có khả năng lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp nên giảm được sự nhiễm tạp và tạo được bia có chất lượng cao bền sinh học, nó có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, maltose... và đặc biệt do nấm men có khả năng tổng hợp được enzyme melibiase nên lên men được hoàn toàn đường rafinose, vào cuối quá trình lên men nó kết lắng xuống dưới đáy do tính chất tạo chùm của tế bào, thuận lợi cho việc tách men sau quá trình lên men để quay vòng tái sử dụng nấm men. Nguồn men giống: Nấm men cấp cho quá trình lên men có thể lấy từ chủng gốc trải qua hai giai đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm và nhân men sản xuất. Trong giai đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm chủng nấm men gốc được bảo quản dạng đông khô hay bảo quản lạnh trong các ống thạch nghiêng được cấy chuyển ra bình tam giác 100ml, rồi sang bình 1000ml, bình 5l, bình 20l trên môi trường nước chiết malt có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng chủ yếu là dạng muối khoáng. Mỗi cấp cấy chuyển nuôi trong thời gian 24h ở 22 – 25˚C, nếu nuôi lắc thì thời gian có thể ngắn hơn. Sang giai đoạn nhân giống sản xuất nấm men được nuôi trong

26

các canh trường có dung tích tăng dần 100l, 300l... cho đến khi đủ lượng cấp cho lên men. Trong giai đoạn nhân giống sản xuất môi trường dinh dưỡng để nuôi nấm men thường dùng trực tiếp dịch đường sau lạnh nhanh từ phân xưởng nấu có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng, nhiệt độ nhân giống là 16 – 20˚C, trong quá trình nuôi có sục khí ở thời gian đầu để nấm men phát triển sinh khối mạnh. Mật độ dịch men giống sau nhân giống phải đạt khoảng 10 – 12 triệu tế bào/ml. Ngoài ra có thể tái sử dụng sữa men kết lắng sau lên men. Sau khi lên men chính, người ta tiến hành tháo sữa men. Thông thường, cứ 1000 lít dịch đường cho khoảng 20 lít dịch sinh khối nấm men sệt, độ ẩm 85 – 88%. Dịch này được chia thành 3 lớp: lớp dưới cùng là lớp cặn bẩn và lớp trên cùng là lớp tế bào chết thường dùng làm thức ăn gia súc, chỉ có lớp giữa có màu trắng ngà là nấm men sạch, có thể tái sử dụng. Số lần tái sử dụng men sữa khoảng 6 – 8 lần, tùy thuộc chất lượng nấm men. Để tái sử dụng nấm men kết lắng cần xử lý rửa, bảo quản và hoạt hoá men. Rửa men: Dịch bã men thu được sau lên men chính được lọc và rửa nhiều lần bằng nước vô trùng ở 1 – 2˚C để loại bỏ cặn bẩn và xác nấm men cho tới khi đạt yêu cầu. Sữa men sạch được kiểm tra để xác định chất lượng, hoạt lực, sau đó bảo quản trong nước lạnh ở nhiệt độ 0 – 2˚C. 2. Lên men sản phẩm bia chai Bia chai có nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ở đây em chọn phương thức lên men gián đoạn theo mẻ, phương pháp lên men gia tốc trong các thiết bị lên men kín thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại Saccharomyces calbergensis chu kì lên men là 21 ngày. Ở giai đoạn lên men chính dịch lên men được duy trì ở nhiệt độ 8˚C trong thời gian 6 ngày. Sau lên men chính bia non được làm lạnh xuống 4˚C để nấm men dễ dàng kết lắng và được tháo ra ngoài. Cuối cùng hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và tiến hành quá trình lên men phụ và tàng trữ để lão hoá bia non thành bia tiêu chuẩn đồng thời bão hoà CO2 cho bia. Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết chai.

27

3. Lên men sản phẩm bia hơi Bia hơi có nồng độ dịch đường trước lên men là 10,5˚Bx ở đây em cũng chọn phương thức lên men gián đoạn, phương pháp lên men gia tốc trong các thiết bị thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại Saccharomyces calbergensis chu kì lên men 15 ngày. Lên men chính tiến hành ở 8˚C trong thời gian 5 ngày. Sau lên men chính dịch lên men được hạ nhiệt độ xuống 4˚C và xả nấm men kết lắng, rồi hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và để thực hiện lên men phụ. Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết box. II.2.7. Chọn phương pháp lọc bia Sau khi lên men, bia non thu được còn đục do cặn sinh ra trong quá trình lên men, xác nấm men, vì vậy phải tiến hành lọc bia. Có rất nhiều phương pháp lọc bia như dùng máy lọc đĩa, máy lọc khung bản, máy lọc ống... Phương pháp lọc sử dụng máy lọc khung bản có ưu điểm là bề mặt lọc lớn, bia lọc rất trong, thao tác đơn giản chính vì vậy em lựa chọn phương pháp lọc sử dụng máy lọc khung bản. Chất trợ lọc là bột Diatomit.

28

II.3. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT. II.3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia.

29

Gạo

Malt lót

Malt

Nghiền

Nghiền

Nghiền ướt

Hồ hoá

Đường hoá

Nước

Nấu hoa

Nước

Lọc đáy bằng Bã malt

Bã hoa Lắng xoáy

Lạnh nhanh

Men giống Sục khí

Không khí vô trùng

Nhân giống cấp I Cấp nấm men

Nhân giống cấp II

Lên men Bột trợ lọc

Thu hồi CO2 Lọc bia Rửa bock

Tàng trữ, ổn định

Dán nhãn

Chiết bock

Bia hơi

Chiết chai

Bia chai

Xếp két

Rửa chai Thanh trùng

Rửa két

II.3.2. Nghiền nguyên liệu 1. Nghiền gạo Mục đích của việc nghiền gạo là nghiền gạo thành dạng bột mịn, phá vỡ cấu trúc vững chắc của các hạt tinh bột có trong hạt gạo.

30

Thiết bị thông dụng để nghiền gạo là máy nghiền búa. Cấu tạo của máy nghiền búa bao gồm một sàng phân loại hình trụ khuyết trong đó có một rôto quay, trên rôto lắp nhiều đĩa, trên mỗi đĩa được gắn nhiều lưỡi dao bằng thép. Bằng lực cơ học, khi rôto quay các lưỡi dao sẽ chém hạt nát vụn. Gạo được đổ vào phễu hứng và được gầu tải đưa lên đổ xuống máy nghiền búa, bột gạo sau nghiền được quạt gió đưa vào phễu hứng của gầu tải tiếp theo và được đưa lên cao, được vít tải đưa qua thiết bị phối trộn với nước ấm rồi đổ vào nồi hồ hoá. Bột gạo trong quá trình được quạt gió thổi và gầu tải vận chuyển sinh ra nhiều bụi nên ở những vị trí này có bố trí đường ống thông với túi lọc và xyclon tách bụi. 2. Nghiền malt Mục đích của quá trình nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn. Yêu cầu của quá trình nghiền malt là vỏ càng nguyên vẹn càng tốt, vỏ tách ra khỏi nội nhũ, lượng tấm thô nhỏ. Trong dây chuyền sản xuất này, chọn thiết bị nghiền trục, nghiền theo phương pháp nghiền ướt, sử dụng máy nghiền có 2 cặp rulô. Malt được đổ vào phễu hứng ở chân gầu tải thứ nhất, được gầu tải này đưa lên thiết bị cân malt, sau đó đổ xuống phễu hứng của gầu tải thứ hai và được đưa lên đổ vào thùng chứa. Từ đây malt được chuyển dần xuống máy nghiền đồng thời được phun nước 65˚C, nghiền xong lại bổ sung thêm nước để hỗn dịch đạt nhiệt độ 45˚C và đạt tỉ lệ: bột malt/nước = 1/4, dịch sữa malt này được bơm chuyển vào các nồi nấu. II.3.3. Quá trình hồ hóa Hồ hóa tinh bột nhằm mục đích thuỷ phân từng phần để tạo điều kiện cho giai đoạn đường hoá đạt hiệu quả cao, đồng thời giai đoạn này cũng hoà tan một phần chất chiết vào dịch đường. Trong quá trình nấu để tăng hiệu quả trích ly và

31

đương hoá nguyên liệu người ta có bổ sung enzym hoặc malt lót. Tuỳ thuộc vào công nghệ sản xuất của từng nhà máy mà người ta có thể sử dụng lượng malt lót theo tỷ lệ thích hợp kèm theo với chế phẩm enzym. Ở giai đoạn này chế phẩm enzym thường dùng là Termamyl. Trong quy trình công nghệ của nhà máy ta sử dụng cả malt lót và enzym Termamyl đây là enzym có nguồn gốc từ vi sinh vật nên có nhiệt độ hoạt động tối thích khá cao ( 86oC ) rất thích hợp cho giai đoạn hồ hoá Trước khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bị bằng nước nóng. Bột gạo được phối trộn với nước ấm để đạt nhiệt độ dịch khoảng 45˚C trước khi bơm vào nồi với tỉ lệ: bột/nước = 1/5. Bật cánh khuấy, bổ sung axít lactic để hạ pH của hỗn dịch xuống khoảng 5,4 – 5,6. Cho malt lót vào nồi với lượng bằng 20% lượng gạo và bổ sung thêm nước để tỉ lệ: bột/nước = 1/5. Cùng lúc này ta bổ sung enzym Termamyl, Bột được trộn đều và giữ ở nhiệt độ 42 – 45˚C trong khoảng 15 phút để tinh bột hút nước trương nở, đồng thời hệ enzyme trong malt đặc biệt là peptidase thực hiện quá trình đạm hoá. Cấp hơi để nâng từ từ nhiệt độ của khối dịch lên 72˚C và giữ trong khoảng 10 phút. Tiếp tục nâng nhiệt của khối dịch lên 83˚C và giữ trong 30 phút để thực hiện quá trình hồ hoá tinh bột gạo. Cuối cùng cấp hơi đun sôi khối dịch trong khoảng 30 phút trước khi bơm sang nồi malt. Thời gian nấu một mẻ khoảng 150 phút. II.3.4. Quá trình đường hóa Mục đích của quá trình đường hoá nguyên liệu là phân cắt các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp phân tử dể hoà tan tạo thành chất chiết của dịch đường. Thực chất của các quá trình ở giai đoạn này là sự thủy phân các hợp chất cao phân tử dưới sự xúc tác của enzym. HÖ enzym trong malt rÊt ®a d¹ng trong ®ã cã vai trß quan träng nhÊt lµ : sitaza, proteaza, vµ amylaza. Nhãm enzym sitaza thñy ph©n hemixelluloza vµ c¸c chÊt d¹ng keo thµnh c¸c ®êng ®¬n pentoza, hexoza vµ c¸c s¶n phÈm kh¸c. Enzym nµy cã t¸c dông chñ yÕu trong giai ®o¹n ¬m mÇm lµ ph¸ hñy thµnh tÕ bµo, t¹o ®iñu kiÖn cho c¸c enzym kh¸c ®îc ho¹t hãa. HÖ enzym

32

proteaza thñy ph©n protein thµnh c¸c c¸c peptid nhá h¬n vµ axit amin. HÖ enzym amylaza gåm α- amylaza vµ β- amylaza ph©n c¾t tinh bét thµnh ®êng ®¬n gi¶n vµ c¸c dextrin. Enzym α- amylaza tÊn c«ng liªn kÕt α-1,4glucozit cña thµnh phÇn amiloza còng nh cña amilopectin t¹o nªn c¸c polysacarit cã kÝch thíc nhá vµ mét lîng rÊt Ýt disacarit hoÆc glucoza. Enzym βamylaza t¸c dông trªn amiloza vµ amilopectin b¾t ®Çu tõ c¸c ®Çu tËn cïng kh«ng cã tÝnh khö cña c¸c chuçi vµ gi¶i phãng lÇn lît c¸c gèc maltoza. Enzym nµy còng tÊn c«ng liªn kÕt α1,6glucozit. Bơm dịch nghiền malt vào nồi đường hoá. Bật cánh khuấy để đảo trộn đều dịch malt. Bổ sung axit lactic và CaCl 2 , axit lactic hạ pH của dịch xuống 5,4–5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân và cũng có tác dụng khử độ cứng của nước còn lại. Các muối Canxi được bổ sung vào nồi đường hóa nhằm làm tăng độ bền của enzym α- amilaza. Do Canxi tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của enzym, duy trì cấu hình hoạt động của enzym. Canxi còn có tác dụng đảm bảo cho α- amilaza có độ bền cực lớn đối với các tác động gây biến tính và sự phân hủy bởi các enzym phân giải protein.. Nâng nhiệt độ khối dịch lên 50˚C và giữ trong khoảng 5 phút. Bơm dịch cháo sang nồi malt hoà trộn với dịch bột malt, khi đó nhiệt độ của hỗn dịch sẽ vào khoảng 63-65˚C, thời gian bơm cháo khoảng 10 phút, giữ ở nhiệt độ này 20 phút. Tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 72˚C và giữ trong khoảng 30 phút. Nâng nhiệt độ khối dịch lên 76˚C và giữ trong khoảng 20 phút, rồi bơm sang thùng lọc. Thời gian đường hoá một mẻ khoảng 120 phút. II.3.5. Lọc dịch đường Lọc dịch đường có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi bã, giai đoạn 2 là rửa bã để rút nốt phần chất hoà tan còn sót lại trong bã. Tiến hành lọc:

33

Trước tiên bơm nước có nhiệt độ là 78oC vào đầy phần không gian giữa đáy giả và đáy thật. Sau đó mới bơm dịch hèm từ nồi đường hóa sang, cánh khuấy được bật với tốc độ chậm sẽ dàn đều lớp bã. Sau khi hết dịch đường hệ thống cánh đảo bã được nâng lên cao. Dịch đường được để yên 20 phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc. Có thể chia lớp bã thành 3 lớp: lớp dưới cùng gồm các phần tử nặng nhất và lớn nhất, dày khoảng 1cm; lớp giữa gồm vỏ và các phần tử nặng khác; lớp trên cùng là các phần tử mịn và nhẹ, xám, dày khoảng 1cm. Sau đó mở van thu dịch đường, ban đầu dịch đường còn đục nên ta cho hồi lưu trở lại thùng lọc trong khoảng 15 phút đầu. Khi dịch đường bắt đầu trong thì khoá van hồi lưu, dịch đường được đưa ngay sang nồi nấu hoa. Nếu nồi hoa chưa sẵn sàng thì dịch đường được đưa sang nồi trung gian có vỏ bảo ôn chứa tạm. Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó cần ngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc. Quá trình tái tạo lại lớp màng lọc như sau: Cho lưỡi dao quay một góc 15 - 200. Dùng kích thuỷ lực hạ dao cào xuống vị trí thấp nhất, quay trong 15-20 phút để xáo trộn lớp lọc. Hệ thống van tháo dịch được đóng lại. Dàn bằng bề mặt lọc: nâng hệ thống dao cào lên ngang tầm chiều cao lớp lọc, trả dao về vị tri ban đầu, quay dao trong 15 phút, thao tác lặp lại như lần đầu Tiến hành rửa bã gián đoạn làm 3 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C. Sau khi thu hết dịch đường, khoá van xả dịch, cấp 1/3 lượng nước rửa bã, cho cánh khuấy quay để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lưu trong bã vào dịch. Để yên 10 phút thì tháo dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi hoa với dịch lọc trước đó. Kết thúc quá trình rửa bã hàm lượng đường trong bã còn 0,5 – 1˚Bx. Thời gian rửa bã khoảng 60 phút. Thực hiện tháo bã: bã malt được hệ thống dao cào dần về chỗ có lỗ hổng để tháo bã ra ngoài qua đáy và được vít tải vận chuyển ra thùng chứa bã malt. II.3.6. Houblon hóa Thiết bị đun hoa được vệ sinh sạch sẽ trước mỗi mẻ nấu. Ngay từ khi dịch lọc đưa sang nồi hoa thì mở van cấp hơi nhưng ở mức vừa phải để duy trì nhiệt độ dịch lọc trên 75˚C. Sau đó nâng dần nhiệt độ sao cho tới khi toàn bộ dịch lọc và

34

nước rửa bã được bơm sang nồi hoa thì dịch đường trong nồi cũng vừa sôi. Khi dịch sôi được khoảng 15 phút thì cho toàn bộ lượng hoa cao vào nồi. Sau khi dịch sôi được khoảng 60 phút thì cho 1/2 lượng hoa viên vào nồi. Trước khi kết thúc đun hoa 15 phút thì bổ sung nốt 1/2 lượng hoa viên vào nồi. Tỷ lệ: cao hoa/hoa viên = 1/4. Thời gian đun hoa khoảng 90 phút

II.3.7. Lắng xoáy và lạnh nhanh Dịch đường ra khỏi nồi hoa được bơm vào thùng lắng xoáy theo phương tiếp tuyến với vận tốc 12 – 14m/s, dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực các cặn lắng và bã hoa tách ra tập trung ở giữa thùng và lắng xuống đáy. Để yên dịch đường khoảng 15 phút cho cặn lắng xuống đáy. Ban đầu tháo dịch ra ở thân thùng, sau đó mới tháo ra từ đáy thùng. Dịch ra khỏi thùng có nhiệt độ khoảng 90˚C được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh. Cặn tập trung ở đáy thùng khi bơm hết dịch được xối nước xả bã ra ngoài. Thời gian lắng xoáy khoảng 30 phút. Sau khi ra khỏi thùng lắng xoáy, dịch đường có nhiệt độ 90˚C, được dẫn vào máy lạnh nhanh kiểu tấm bản. Máy được cấu tạo từ những tấm bản gấp sóng chế tạo từ thép hay hợp kim Cr – Ni. Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc, trên mỗi tai có đục lỗ tròn. Kết hợp xen kẽ các tấm bản với các gioăng cao su tạo nên 4 mương dẫn: dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, chất tải lạnh vào máy, chất tải lạnh ra khỏi máy. Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên, chảy thành màng ziczac trên bề mặt các tấm bản trong khoảng trống giữa 2 tấm bản liền kề, dịch đường chảy các khoảng trống cách nhau 1 khoảng trống xen kẽ bởi chất tải lạnh, cuối cùng ra khỏi máy ở mương dẫn dưới ngược phía. Nước lạnh 2˚C được đi theo chiều ngược lại từ mương dẫn vào ở phía dưới qua các khoảng trống mà dịch đường không đi qua rồi ra ở mương dẫn phía trên đối diện. Nước lạnh qua trao đổi nhiệt với dịch đường trở thành nước nóng 70 – 80˚C được thu hồi về thùng nước nóng đưa đi phục vụ cho quá trình nấu. II.3.8. Chuẩn bị và cấp men giống

35

Nấm men sử dụng để sản xuất bia là chủng Saccharomyces Carlsbergensis, phát triển tốt nhất ở nhiệt độ khoảng 6-9oC. Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia, đó là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm. Quá trình này lại gắn liền với sự tham gia của hệ enzym trong tế bào nấm men cho nên việc nuôi cấy tế bào nấm men để tạo điều kiện cho sự hình thành và sự hoạt động của hệ enzym là một khâu kĩ thuật rất quan trọng phải tiến hành the các trình tự chính xác và nghiêm ngặt. 1. Nhân giống trong phòng thí nghiệm Môi trường để nhân giống là ống thạch nghiêng gồm:

+Dịch đường maltoza 10oBx +Thạch: 2% +Pepton: 0.5% +pH: 5- 6 Hỗn hợp được đun cách thủy trong 30 phút rồi hấp khử trùng, làm nguội rồi cho vào các ống nghiệm. Thao tác cấy giống từ ống chứa chủng ban đầu sang các ống khác được thực hiẹn bằng que cấy và tiến hành trong tủ cấy vô trùng. Ống thạch nghiêng được giữ trong tủ ấm ở nhiệt độ 30 - 32oC khoảng 24 - 36h để nấm men phát triển đều và mịn thì ta có thể sử dụng để nhân giông tiếp sang môi trường lỏng hay đem đi bảo quản lạnh. Môi trường nhân giống lỏng thường là dịch chiết malt. Môi trường trwocs khi sử dụng để nhân giống phải đảm bảo vô trùng. Yêu cầu đối với men giống nuôi trong điều kiện phòng thí nghiệm: +Men phát triển tốt, nồng độ nấm men: 10 - 12 triệu tế bào/ml +Số lượng tế bào nảy chồi > 80% +Số lượng tế bào chết < 5% +Không bị nhiễm tạp 2. Nhân giống sản xuất Với mục đích làm tăng lượng sinh khối nấm men đủ cho yêu cầu sản xuất đồng thời giúp nấm men thích nghi với điều kiện sản xuất ta tiến hành nhân giống sản

36

xuất. Nấm men từ phòng thí nghiệm được nuôi cấy theo hai cấp với lượng môi trường tăng dần. Môi trường được sử dụng để nhân giống chính là dịch đường lấy sau quá trình lắng xoáy và được tiệt trùng rồi đưa về nhiệt độ lên men. Nấm men được nuôi cấy trong điều kiện sản xuất. Ngoài ra nấm men thu được sau mỗi lần lên men sản xuất cũng được xử lý và tái sử dụng. Đây là nguồn cung cấp giống nấm men rất quan trọng. Thông thường nấm men tái sử dụng chỉ dùng được đến đời thứ 6. II.3.9. Quá trình lên men. Khi tiÕn hµnh lªn men chÝnh dÞch ®êng houblon hãa, mét lîng lín c¬ chÊt, chñ yÕu lµ ®êng vµ dextrin bËc thÊp bÞ nÊm men hÊp thô ®Ó t¹o thµnh rîu etylic, khÝ cacbonic vµ s¶n phÈm phô .S¶n phÈm phô lµ rîu bËc cao, este, aldehit, axit h÷u c¬, glyxerin…vv. Trong nh÷ng s¶n phÈm nµy th× cã mét sè chÊt kÕt l¾ng , bay h¬i ®îc lo¹i bá ra ngoµi , mét sè chÊt tån t¹i trong dÞch nh lµ nh÷ng hîp phÇn trong bia . Trong c¸c s¶n phÈm phô th× nguy hiÓm nhÊt ®Õn h¬ng vÞ bia lµ diaxetyl . Diaxetyl lµ chÊt láng cã mïi h«i cùc m¹nh vµ vÞ ®¾ng g¾t rÊt khã chÞu , g©y t¸c ®éng rÊt m¹nh ®Õn hÖ thÇn kinh cña con ngêi . Diaxetyl sÏ ®îc khö ®Õn hµm lîng cho phÐp ë qu¸ tr×nh lªn men phô. Sau qu¸ tr×nh lªn men hµm lîng chÊt hßa tan gi¶m so víi dÞch ®êng sau houblon hãa. Nguyªn nh©n cña viÖc gi¶m nµy lµ do nÊm men tiªu thô mét phÇn ®Ó ph¸t triÓn sinh khèi, do mét sè s¶n phÈm t¹o thµnh dÔ bay h¬i vµ do mét sè s¶n phÈm bÞ kÕt l¾ng. Qu¸ tr×nh lªn men chÝnh ®îc chia lµm c¸c giai ®o¹n:

-Giai ®o¹n ®Çu: NÊm men sö dông lîng Oxy thùc hiÖn qu¸ tr×nh ph©n gi¶i ®êng theo con ®êng hiÕu khÝ ®Ó t¨ng sinh khèi. Lóc nµy hµm lîng chÊt kh« trong dÞch ®êng gi¶m ®i Ýt.

37

DÊu hiÖu dÔ nhËn ra lµ cã bät CO2 sinh ra næi lªn trªn lµm t¨ng ¸p suÊt cña Tank lªn men.

-Giai ®o¹n 2: Sinh khèi nÊm men ®· t¨ng lªn cùc ®¹i ®¶m b¶o thùc hiÖn qu¸ tr×nh lªn men. Lîng Oxy ®· ®îc sö dông hÕt. NÊm men b¾t ®Çu qu¸ tr×nh lªn men yÕm khÝ ®Ó chuyÓn ®êng thµnh rîu. Lîng khÝ CO2 sinh ra nhiñu h¬n. Hµm lîng chÊt kh« gi¶m ®i ngµy cµng t¨ng.

-Giai ®o¹n 3: Qu¸ tr×nh lªn men diÔn ra m¹nh mÏ nhÊt. Hµm lîng chÊt kh« gi¶m nhanh. NhiÖt ®é khèi dÞch cã xu híng t¨ng, v× vËy ph¶i lµm l¹nh dÞch ®êng ®Ó duy tr× nhiÖt ®é ®¶m b¶o qu¸ tr×nh lªn men diÔn ra hiÖu qu¶. ChÊt t¶i l¹nh lµ Glycol.

-Giai ®o¹n cuèi: Tèc ®é lªn men gi¶m dÇn, hµm lîng chÊt kh« gi¶m chËm. NhiÖt ®é dÞch b¾t ®Çu gi¶m. Lîng CO2 sinh ra Ýt h¬n. Lîng nÊm men b¾t ®Çu chÕt cïng víi c¸c cÆn kh¸c l¾ng xuèng ®¸y tank. B· men vµ cÆn ®îc th¸o ra ngoµi lÇn thø nhÊt sau 3 ngµy kÓ tõ khi qu¸ tr×nh lªn men b¾t ®Çu, lÇn thø hai khi nhiÖt ®é h¹ xuèng 4oC. KhÝ CO2 sinh ra trong qu¸ tr×nh lªn men sÏ b·o hoµ vµo dÞch bia. Lîng cßn l¹i lµm t¨ng ¸p suÊt trong Tank. §Ó ®¶m b¶o ¸p suÊt æn ®Þnh lîng CO2 nµy ®îc th¸o ra ngoµi, chuyÓn sang nhµ l¹nh ®Ó ho¸ láng sö dông cho c«ng ®o¹n sau. Tiến hành lên men chính trong tank thân trụ đáy côn kích thước lớn. Dịch đường sau khi làm lạnh nhanh được tiếp giống nấm men, nạp không khí vô trùng 35mg/l vì độ bão hoà cần thiết của oxy trong dịch đường là 6mg/l. Nấm men nạp theo tỷ lệ 1:10, mật độ tế bào là 3g/l (hay 25-30 triệu tế bào /ml). Giai đoạn lên men chính diễn ra trong khoảng 6 ngày ở nhiệt độ 8˚C đối với bia chai và diễn ra trong vòng 5 ngày ở nhiệt độ 8˚C đối với bia hơi. Trong giai đoạn này nấm men hoạt động mạnh toả nhiều nhiệt, lượng CO2 tạo thành nhiều nên cần phải cấp nhiều glycol để làm lạnh và tiến hành thu hồi CO 2 để đảm bảo áp suất trong thùng lên men khoảng 0,7 – 0,8at. Kết thúc giai đoạn này hàm

38

đường còn lại trong bia non là 3˚Bx. Khi đó hạ nhiệt độ khối dịch xuống 4˚C và tháo nấm men kết lắng. Cuối cùng hạ nhiệt độ khối dịch xuống 2˚C và tiến hành lên men phụ và tàng trữ bia trong khoảng 14 ngày đối với bia chai và 10 ngày đối với bia hơi, duy trì áp suất khoảng 1 – 1,2at. .Ở giai đoạn này lượng nấm men còn lại rất ít, hoạt lực giảm mặt khác do nhiệt độ rất thấp nên quá trình chuyển hoá các hợp phần của khối dịch rất chậm. Mục đích của quá trình lên men phụ: -

Khử diaxetyl < 0,2 mg/l .

-

Tăng hàm lượng este.

-

Giảm hàm lượng aldehit, rượu bậc cao.

-

Tăng độ bền keo và hương vị đặc trưng cho sản phẩm

- Tăng lượng CO2 hoà tan -

Tách gần như hoàn toàn nấm men trước khi đưa bia non đi lọc. Sau khi lên men chính kết thúc ta hạ nhiệt độ khối dịch lên men xuống 0-2oC

để lên men phụ. Đầu tiên hạ nhiệt độ xuống 4 oC để một thời gian để tách men sữa và cặn men. Thời gian lên men phụ 12-14 ngày CO2 tạo ra hoà tan một phần vào bia non. ● Độ hoà tan bia non phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất nồng độ cồn, thường là 2g/lít. 1 độ rượu hoà tan 0,1g CO2/lít. Nhiệt độ càng thấp % chất đắng càng cao thì CO2 ngậm càng nhiều. Áp suất tăng lên thì độ hoà tan CO2 tăng lên. ● Khả năng giữ CO2 trong bia: CO2 được giữ lại trong bia do liên kết hoá học và liên kết hấp phụ với Pr. (liên kết hoá học với etanol) ● Quá trình thu hồi CO2 có tác dụng loại bỏ các tạp chất không khí, nước, các hợp chất dễ bay hơi kéo theo trong quá trình thu hồi CO2 . ● Các công đoạn thu hồi CO2: CO2 từ thùng lên men → tách bọt → làm lạnh → nén → tách dầu → làm lạnh → CO2 sạch đem vào bão hoà. Đặc điểm của giai đoạn này là diễn ra chậm, tịêu hao một lượng đường không đáng kể, lắng trong và bão hoà CO2 áp suất trong giai đoạn này thường 0,6-0,7 kg/cm3. Mục đích chích của giai đoạn này là ủ chín bia, bia thành phẩm có hương

39

thơm, vị dễ chịu nhờ những qúa trình hoá học và hoá lý phức tạp xẩy ra ở điều kiện nhiệt độ thấp. Cuối giai đoạn này men bia sẽ kết dần lại duới dạng bụi, các vẩn cặn và lắng xuống đáy thùng, bia ngày càng trong hơn. Sản phẩm lúc này cũng chưa gọi là bia thành phẩm mà xử lý qua các khâu như lọc trong bia, bão hoà CO 2 để nâng cao độ bền của bia. II.3.10. Quá trình lọc bia Đầu tiên ta phải tạo lớp lọc bằng cách hòa bột diatomit vào nước vô trùng. Sau đó bơm sang máy lọc để tạo lớp lọc. Khi đã có lớp lọc ta bắt đầu bơm bia non vào. Ban đầu lớp lọc chưa ổn định ta phải bơm tuần hoàn bia cho tới khi bia đầu ra đạt mức trong cần thiết thì ta bắt đầu lấy bia vào các tank chứa. Khi bắt đầu lấy bia ta phải bổ sung Vitamin C vào bia để làm giảm sự oxy hóa bia trong quá trình lọc. II.3.11. Bão hòa CO2 và tàng trữ bia Mục đích: Tăng chất lượng cảm quan của bia, chống oxy hóa, chống kết lắng, tăng thời gian bảo quản bia, ổn định các thành phần trong bia... * Quá trình tàng trữ, ổn định bia và bão hòa CO2 diễn ra như sau: Bơm một lượng CO2 vào trước để đẩy hết không khí có trong tank ra ngoài, tránh không để bia bị oxy hóa do tiếp xúc với O 2. Sau đó, bơm bia đã lọc vào tank từ dưới lên. Khi đã bơm hết bia, tiến hành bão hòa CO2 cho tới khi hàm lượng CO2 trong bia đạt 4,5 – 5 g/lít. Trong quá trình tàng trữ bia, duy trì áp suất trong tank khoảng 1,8 kg/cm2 và thu hồi CO2 khi cần thiết. Nhiệt độ tàng trữ và bão hoà là 0 – 2oC. II.3.12. Chiết bock Bia ®îc chiÕt bock trong mét hÖ thèng kÝn, theo nguyªn t¾c ®¼ng ¸p. khi chiÕt, h¹n chÕ tèi ®a sù x¸o trén bia, tæn hao CO2 vµ sù x©m nhËp cña oxy kh«ng khÝ vµo bia. Box ®îc nèi víi thïng chøa bia qua vßi chiÕt bia, mét vßi th«ng ¸p còng nèi liñn gi÷a bock vµ thïng chøa. Bia tù ch¶y ®Çy

40

box. ngoµi ra box cßn ®îc nèi thïng chøa bät ®Ó c©n b»ng ¸p suÊt vµ thu håi lîng CO2 vñ thïng chøa bia. II.3.13. Chiết chai II.3.14. Thanh trùng bia chai Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh nµy lµ ®×nh chØ ho¹t ®éng cña nÊm men bia, tiªu diÖt c¸c vi sinh vËt cßn sãt l¹i, ®¶m b¶o cho bia kh«ng bÞ biÕn ®æi nhiñu trong ®iñu kiÖn thêng. Qu¸ tr×nh thanh trïng bia chai ®îc thùc hiÖn b»ng ph¬ng ph¸p thanh trïng Pasteur. ThiÕt bÞ thanh trïng lµ hÇm thanh trïng gåm nhiñu khoang, t¬ng øng víi c¸c giai ®o¹n n©ng nhiÖt, gi÷ nhiÖt, h¹ nhiÖt. t¸c nh©n trao ®æi nhiÖt lµ níc nãng do tÝnh tèi u. Chai bia ®îc ®a vµo 7 khoang ,ë mçi khoang chóng ®îc phun níc cã nhiÖt ®é lÇn lît lµ : Khoang 1 vµ khoang 7 : nhiÖt ®é lµ 36 – 38 oC . Khoang 2 vµ khoang 6 : nhiÖt ®é lµ 46 – 48 oC . Khoang 3 , 4 vµ 5 gi÷ ë nhiÖt ®é 61 – 62 oC .

PHẦN III : LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM. III.1. KẾ HOẠCH SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY Nhà máy được thiết kế với năng suất 50 triệu lít bia/năm, cơ cấu sản phẩm 15% bia chai và 85% bia hơi. Nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ứng với bia chai, và 10,5˚Bx ứng với bia hơi. Sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ thay thế là 25% cho tổng lượng gạo và malt sử dụng. Lượng bia chai sản xuất trong một năm là:

15% × 50 = 7,5 (triệu lít)

Lượng bia hơi sản xuất trong một năm là:

85% × 50 = 42,5 (triệu lít)

Do nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, ở miền Bắc khí hậu có 4 mùa rất khác nhau vì vậy mà nhu cầu tiêu thụ bia các mùa cũng khác nhau. Mùa hè do thời tiết nóng nực nên nhu cầu sử dụng bia cao, trong khi mùa đông do thời tiết

41

lạnh nhu cầu về bia giảm. Do đó nhà máy phải có kế hoạch sản xuất một cách hợp lý để lượng bia sản xuất ra tiêu thụ hết tránh lãng phí. Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy: Quý Bia chai (triệu lít) Bia hơi (triệu lít) Tổng năng suất (triệu lít)

I 1 3 4

II 3 18 21

III 3 18 21

IV 0.5 3,5 4

Tính cho quý có công suất hoạt động lớn nhất, trung bình mỗi tháng sản xuất 25 ngày. Năng suất lớn nhất một tháng: 21 000 000 : 3 = 7 000 000 lít Năng suất lớn nhất một ngày: 7 000 000 : 25 = 280 000 lít Lượng bia chai sản xuất một tháng lớn nhất là: 3 000 000 : 3 = 1 000 000 lít Lượng bia chai sản xuất một ngày là : 1000 000 : 25 = 40 000 lít Lượng bia hơi sản xuất trong một tháng là: 18 000 000 : 3 = 6 000 000 lít Lượng bia hơi sản xuất trong một ngày là: 6 000 000 : 25 = 240 000 lít Trung bình mỗi ngày nấu 7 mẻ, mỗi mẻ sản xuất ra 40 000 lít bia. III.2. TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM Để đơn giản ta tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia Trong quá trình sản xuất, tổn thất ở các công đoạn là không thể tránh khỏi nên trong trong quá trình tính toán ta đều phải tính đến lượng tổn thất ở từng công đoạn. 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 số Độ ẩm %

Malt 6%

Gạo 14%

Độ hoà tan

80%

85%

Tỷ lệ nguyên liệu

75%

25%

Tổn thất tính theo % của từng công đoạn sản xuất là Quá trình Nghiền

Tổn thất 0,1% so với trọng lượng nguyên liệu

42

Nấu, đường hoá, lọc

3% so với chất khô

Nấu hoa

10% lượng dịch do nước bay hơi

Lắng xoáy và làm lạnh nhanh

0,5% so với chất khô

Lên men chính phụ

5% so với thể tích bia

Lọc bia

0,5%

Bão hoà CO2

0,1%

Chiết bock

1%

Chiết chai

1%

III.2.1. Tính cho 1000lít sản phẩm bia chai, độ đường là 12oBx 1. Tính lượng gạo và lượng malt Gọi lượng gạo cần để sản xuất 1000l bia chai là M(kg) thì lượng malt cần là 3M(kg). 

Lượng chất chiết thu được từ M(kg) gạo là: M.(1 – 0,001).(1 – 0,14).0,85 = 0,7303M(kg)



Lượng chất chiết thu được từ malt là: 3M.(1 – 0,001).(1 – 0,06).0,80 = 2,2537M(kg)



Tổng lượng chất chiết thu được là: 0,7303M + 2,2537M = 2,984M(kg)



Công đoạn chiết chai tổn thất 1%, lượng bia sau bão hoà CO2 là: 1000 = 1010,1(l) 1 − 0,01



Công đoạn bão hoà CO2 tổn thất 0,1%, lượng bia sau lọc là: 1010,1 = 1011,1(l) 1 − 0,001



Công đoạn lọc bia tổn thất 0,5%, lượng bia sau lên men là:

43

1011,1 = 1016,2(l) 1 − 0,005 

Công đoạn lên men tổn thất 5%, lượng dịch đường đưa đi lên men là: 1016,2 = 1069,7(l) 1 − 0,05



Công đoạn lắng xoáy và lạnh nhanh tổn thất 0,5% khối lượng dịch và tổn hao do co thể tích khoảng 4%, lượng dịch đường sau đun hoa là: 1069,7 = 1119,9(l) (1 − 0.005) × (1 − 0,04)



Dịch đường sau đun hoa có nồng độ chất khô là 12˚Bx có d20=1,048, khối lượng dịch đường sau đun hoa là: 1119,9×1,048 = 1173,6(kg)



Khối lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là: 12 × 1173,6 = 140,8(kg) 100



Công đoạn nấu, đường hoá, lọc tổn thất chất chiết là 3%, lượng chất chiết ban đầu là: 140,8 = 145,2(kg) 1 − 0,03



Ta có 145,2 = 2,984M

Suy ra lượng gạo cần dùng là: 48,7 kg Lượng malt cần dùng là: 3 × 48,7 = 146,1 kg 2. Lượng bã gạo và bã malt 

Lượng malt đem nấu là 146,1kg trong đó:



Lượng chất khô không hoà tan 100% – 80% = 20%

Độ ẩm W = 6% Tổn thất khi nghiền 0,1% 

Suy ra lượng chất khô trong bã malt: 146,1.(1 – 0,001).(1 – 0,06).0,2 = 27,4(kg)



Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã malt ướt là: 27,4 = 137,2(kg) 1 − 0,8

44

Lượng gạo đem nấu là 48,7kg trong đó: Lượng chất khô không hoà tan 100% – 85% = 15% Độ ẩm 14% Tổn thất khi nghiền 0,1% Suy ra lượng chất khô trong bã gạo: 48,7.(1 – 0,001).(1 – 0,14).0,15 = 6,3(kg) Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã gạo ướt là: 6,3 = 31,5(kg) 1 − 0,8 

Tổng lượng bã khô là: 27,4 + 6,3 = 33,7(kg)



Tổng lượng bã ướt là: 137,2 + 31,5 = 168,7(kg)



Lượng nước trong bã là: 168,7 – 33,7 = 135(kg)

3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã Lượng

nước trong quá trình hồ hoá:

Ở nồi hồ hoá có sử dụng lượng malt lót bằng 20% lượng gạo, tổng lượng bột cho vào nồi cháo là: (48,7 + 0,2×48,7).(1 – 0,001) = 58,4(kg) 

Tỷ lệ phối trộn nước:bột = 5:1, lượng nước cho vào nồi hồ hoá là: 5× 58,4 = 292(kg)



Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là: 58,4 + 292 =350,4(kg)



Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu: 48,7.(1 – 0,001).0,14 + 0,2×48,7.(1 – 0,001).0,06 = 7,4(kg)



Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá: 292 + 7,4 = 299,4(kg)



Trong quá trình hồ hoá lượng nước bay hơi khoảng 5%: 299,4×0,05 = 15(kg)



Khối lượng dịch cháo còn lại là: 350,4 – 15 = 335,4(kg)

Lượng 

nước trong quá trình đường hoá:

Lượng malt cho vào nồi đường hoá:

45

(146,1 – 0,2× 48,7).(1 – 0,001) = 136,2(kg) 

Tỷ lệ phối trộn nước:malt = 4:1, lượng nước phối trộn với malt là: 4×136,2= 544,8(kg)



Lượng nước có sẵn trong malt là: 136,2×0,06 = 8,2(kg)



Khi chuyển toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hoá tổng khối lượng dịch là: 136,2+ 544,8+ 335,4= 1016,4(kg)



Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá là: 544,8 + 8,2 + (299,4 – 15) = 837,4(kg)



Trong quá trình đường hoá lượng nước bay hơi khoảng 4%: 0,04× 837,4= 33,5(kg)

Lượng nước còn lại sau đường hoá: 837,4– 33,5 = 803,9(kg) Khối lượng dịch đường còn lại là: 1016,4 – 33,5 = 982,9(kg) Lượng

nước rửa bã:



Lượng dịch đường sau đun hoa: 1173,6(kg)



Lượng nước có trong dịch đường sau đun hoa: (1 −



12 ) × 1173,6 = 1032,8(kg) 100

Khi đun hoa tổn thất 10% thể tích dịch do nước bay hơi, lượng nước trong dịch đường trước đun hoa: 1032,8 = 1147,6(kg) 1 − 0,1



Lượng nước trong bã là: 135(kg)



Lượng nước còn lại sau đường hoá là: 803,9 (kg)



Suy ra lượng nước rửa bã: 1147,6 + 135 – 803,9 = 478,7(kg)

Dịch

lọc:



Dịch lọc ban đầu: 982,9– 168,7 = 814,2(kg)



Tổng lượng dịch lọc: 814,2 + 478,7 = 1292,9(kg)

46

4. Lượng hoa houblon sử dụng Chất đắng của hoa Houblon gồm α- axit đắng, β- axit đắng và nhựa mềm. Trong các chế phẩm hoa Houblon thì hàm lượng α-axit đắng chiếm chủ yếu, các thành phần khác không dáng kể. Trong bia α- axit đắng hòa tan với hàm lượng 10 - 30mg/l. Chọn bia chai nấu có độ đắng 22 độ tức hàm lượng chất đắng là 22mg/l. Lấy hiệu suất trích ly chất đắng trong quá trình nấu hoa là 30% thì lượng chất đắng ban đầu ứng với 1000l bia thành phẩm là: 22 × 1000 = 73,3.103(mg) = 73,3(g) 0,3

Sử dụng 80% hoa viên 8% α – axit đắng và 20% cao hoa 60% α – axit đắng. Gọi lượng hoa viên sử dụng là m(g) thì lượng cao hoa sử dụng là 0,25m(g). Lượng chất đắng trích ly được là: m × 0,08 + 0,25m × 0,60 = 0,23m(g) Ta có: 0,23m = 73,3(g) Suy ra: Lượng hoa viên sử dụng là m = 318,8(g) Lượng cao hoa sử dụng là 0,25m = 79,7(g) Bã hoa: coi lượng cao hoa hoà tan hoàn toàn, hoa viên hoà tan 40%, bã hoa viên có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa viên là: 318,8 × 0,6 = 1275,2(g) ≈ 1,3(kg) 1 − 0,85

5. Các nguyên liệu khác Các

hoá chất bổ sung trong quá trình nấu:

Ở nồi hồ hoá và nồi đường hoá bổ sung acid lactic để hạ pH của dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân. Lượng acid bổ sung vào nồi hồ hoá bằng khoảng 0,06% lượng gạo, và lượng acid bổ sung vào nồi malt bằng khoảng 0,04% lượng malt. Tổng lượng acid bổ sung là: 0,06% × 48,7 + 0,04% × 146,1 = 0,088(kg) = 88(g) Các

hoá chất bổ sung trong quá trình lọc dịch bia:

47

Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell). Để lọc 1000 lít bia cần sử dụng khoảng 0,8 kg diatomide mỗi loại. Lượng 

men giống sử dụng:

Men giống nuôi cấy trực tiếp cấp bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men: 0,1.1069,7 ≈ 107(l)



Men sữa cấp bằng 1% lượng dịch đưa vào lên men: 0,01.1069,7 ≈ 10,7(l)01

Men sữa tái sử dụng 7 lần thì trong 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men giống cho chu kì đầu còn tái sử dụng men sữa cho 7 chu kì sau. Mật độ nấm men gieo cấy là 10-20 triệu tế bào /ml. * Sữa men kết lắng: Cứ 1000l bia cho 20l sữa men có độ ẩm 85%, trong đó có thể tái sử dụng khoảng 10l. Lượng men tái sử dụng của 1 tank có thể đủ để nhân men cho 2 tank do đó thực tế chỉ tái sử dụng 5l sữa men còn thải bỏ 15l sữa men kết lắng. Cặn

lắng:

Lượng cặn lắng có độ ẩm 80% chiếm khoảng 1,75% so với nguyên liệu. Ứng với 1000l bia cần nấu 146,1kg malt và 48,7kg gạo tức tổng lượng nguyên liệu là: 146,1+ 48,7= 194,8(kg). Lượng cặn lắng tương ứng sẽ là: 194,8 × 0,0175 = 3,4(kg) Lượng cặn lắng khô: 0,2.3,4 = 0,68(kg) Lượng

CO2:

Phương trình lên men: C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g 18g 

184g

176g

Lượng dịch trước lên men: 1069,7(l), có độ đường 12˚Bx có d20=1,048, khối lượng dịch đường trước lên men là: 1069,7×1,048 = 1121,1(kg)



Khối lượng chất chiết có trong dịch đường trước lúc lên men: 12 × 1121,1 = 134,5(kg ) 100

48



Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành là: 134,5 ×

176 × 0,55 = 342

38,07(kg) 

Thể tích bia non ứng với 1000 lít bia thành phẩm là: 1016,2 (l)



Lượng CO2 hoà tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 1016,2lít bia non là: 2,5×1016,2 = 2540,5(g) ≈ 2,54(kg)



Lượng CO2 thoát ra là: 38,07 – 2,54 = 35,53(kg)

Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 thoát ra là: 35,53 = 19,4(m3) 1,832 

Hiệu suất thu hồi CO2 là 70%, lượng CO2 có thể thu hồi được là: 0,7×19,4 = 13,58(m3)

Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l. Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2g/l. Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO 2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 4,5g/l. Lượng CO2 cần để bão hoà 1011,1 lít bia sau lọc là: (4,5 – 2).1011,1 = 2527,75(g) ≈ 2,53(kg) Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là:

2,53 = 1,38(m3) 1,832

III.3.2 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi 1. Tính lượng gạo và lượng malt Gọi lượng gạo cần để sản xuất 1000l bia hơi là M(kg) thì lượng malt cần là 3M(kg). 

Lượng chất chiết thu được từ M(kg) gạo là: M.(1 – 0,001).(1 – 0,14).0,85 = 0,7303M(kg)

49



Lượng chất chiết thu được từ malt là: 3M.(1 – 0,001).(1 – 0,06).0,80 = 2,2537M(kg)



Tổng lượng chất chiết thu được là: 0,7303M + 2,2537M = 2,984M(kg)

Lượng dịch qua các công đoạn ứng với 1000l bia hơi thành phẩm: 

Công đoạn chiết bock tổn thất 1%, lượng bia sau bão hoà CO2 là: 1000 = 1010,1(l) 1 − 0,01



Công đoạn tàng trữ và bão hoà CO2 tổn thất 0,1%, lượng bia sau lọc là: 1010,1 = 1011,1(l) 1 − 0,001



Công đoạn lọc bia tổn thất 0,5%, lượng bia sau lên men là: 1011,1 = 1016,2(l) 1 − 0,005



Công đoạn lên men tổn thất 5%, lượng dịch đường đưa đi lên men là: 1016,2 = 1069,7(l) 1 − 0,05



Công đoạn lắng xoáy và lạnh nhanh tổn thất 0,5% khối lượng dịch và tổn hao do co thể tích khoảng 4%, lượng dịch đường sau đun hoa là: 1069,7 = 1119,9(l) (1 − 0.005) × (1 − 0,04)

Dịch

đường sau đun hoa có nồng độ chất khô là 10,5˚Bx có d20=1,042, khối

lượng dịch đường sau đun hoa là: 1119,9×1,042 = 1166,9(kg) 

Khối lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là: 10,5 × 1169,9 = 122,5(kg) 100

Công

đoạn nấu, đường hoá, lọc tổn thất chất chiết là 3%, lượng chất chiết

ban đầu là: 122,5 = 126,3(kg) 1 − 0,03 

Ta có 126,3 = 2,984M

Suy ra lượng gạo cần dùng là: 42,4 kg

50

Lượng malt cần dùng là: 3 × 42,4 = 127,2 kg 2. Lượng bã gạo và bã malt Lượng malt đem nấu là 127,2kg. Lượng chất khô không hoà tan 100% – 80% = 20% Độ ẩm 6% Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,1% Lượng bã malt khô là: 127,2×(1 – 0,001).(1 – 0,06).0,2 = 24,4(kg) Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã malt ướt là:

24,4 = 122(kg) 1 − 0,8

Lượng gạo đem nấu là 42,4kg. Lượng chất khô không hoà tan là 100% – 85% = 15% Độ ẩm 14% Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,1% Lượng bã gạo khô là: 42,4.(1 – 0,001).(1 – 0,14).0,15 = 5,5(kg) Bã có hàm ẩm là 80%, khối lượng bã gạo ướt là:

5,5 = 27,3(kg ) 1 − 0,8

Tổng lượng bã khô: 24,4 + 5,5 = 30(kg) Tổng lượng bã ướt là: 122 + 30 = 152(kg) Tổng lượng nước có trong bã là: 150 – 30 = 120(kg)

3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã Lượng Ở

nước dùng trong quá trình hồ hoá:

nồi cháo sử dụng lượng malt lót bằng 20% lượng gạo. Tổng lượng bột

gạo và malt lót cho vào nồi cháo là: (42,4 + 0,2×42,4).(1 – 0,001) = 50,8(kg) 

Tỷ lệ phối trộn bột:nước = 1:5, lượng nước cho vào nồi cháo là: 50,8×5 = 254(kg)



Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là: 50,8 + 254= 304,8(kg)



Lượng nước có sẵn trong bột gạo và malt lót là:

51

42,4.(1 – 0,001).0,14 + 0,2. 42,4.(1 – 0,001).0,06 = 6,4(kg) 

Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá là: 254+ 6,4 = 260,4(kg)



Trong quá trình hồ hoá lượng nước bay hơi khoảng 5% là: 0,05. 260,4= 13(kg)



Lượng nước còn lại trong dịch cháo sau hồ hoá là: 260,4– 13 = 247,4(kg)



Khối lượng dịch cháo còn lại là: 304,8 – 13 = 291,8(kg)

Lượng 

nước dùng trong quá trình đường hoá:

Lượng malt cho vào nồi đường hoá là: (127,2– 0,2×42,4).(1 – 0,001) = 118,6(kg)



Tỉ lệ phối trộn malt:nước = 1:4, lượng nước hoà trộn với bột malt là: 4×118,6 = 474,4(kg)



Lượng nước có sẵn trong malt là: 118,6×0,06 = 7,1(kg)



Khi bơm toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hoá thì tổng khối lượng của dịch là: (118,6 + 474,4) + 291,8= 884,8(kg)



Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá là: (474,4+ 7,1) + 247,4 = 728,9(kg)



Trong quá trình đường hoá lượng nước bay hơi khoảng 4% là: 0,04×728,9= 29,2(kg)



Sau quá trình đường hoá lượng nước còn lại trong dịch đường là: 728,9– 29,2 = 699,7(kg)



Khối lượng dịch đường còn lại sau đường hoá: 884,8 – 29,2 = 855,6(kg)

Lượng

nước rửa bã:



Lượng dịch đường sau đun hoa: 1166,9kg



Lượng nước có trong dịch đường sau đun hoa là:

52

100 − 10,5 × 1166,9 = 1044,4(kg ) 100 Trong

quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi. Lượng

nước trong dịch đường trước đun hoa là: 

1044,4 = 1160,4(kg) 1 − 0,1

Lượng nước trong bã là: 120,kg

Suy ra lượng nước rửa bã là: 1160,4 + 120 – 699,7= 580,7(kg) Dịch

lọc:

Dịch lọc ban đầu: 855,6– 152 = 703,6(kg) Tổng lượng dịch lọc: 703,6+ 580,7= 1284,3(kg)

4. Lượng hoa houblon sử dụng Bia hơi nấu có độ đắng 18 độ tức hàm lượng chất đắng là 18mg/l. Lấy hiệu suất trích ly chất đắng trong quá trình nấu hoa là 30% thì lượng chất đắng ban đầu ứng với 1000l bia thành phẩm là: 18 × 1000 = 60.103(mg) = 60(g) 0,3

Sử dụng 80% hoa viên 8% α – axit đắng và 20% cao hoa 60% α – axit đắng. Gọi lượng hoa viên sử dụng là m(g) thì lượng cao hoa sử dụng là 0,25m(g). Lượng chất đắng trích ly được là: m × 0,08 + 0,25m × 0,60 = 0,23mg Ta có: 0,23m = 60(g) Suy ra: Lượng hoa viên sử dụng là m = 260,9(g) Lượng cao hoa sử dụng là 0,25m = 65,2(g) Bã hoa: coi lượng cao hoa hoà tan hoàn toàn, hoa viên hoà tan 40%, bã hoa viên có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa viên là: 260,9 × 0,6 = 1043,5(g) ≈ 1,04(kg) 1 − 0,85

5. Các nguyên liệu khác * Các hoá chất bổ sung trong quá trình nấu: Ở nồi hồ hoá và nồi đường hoá bổ sung acid lactic để hạ pH của dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân. Lượng acid bổ sung

53

vào nồi hồ hoá bằng khoảng 0,06% lượng gạo, và lượng acid bổ sung vào nồi malt bằng khoảng 0,04% lượng malt. Tổng lượng acid bổ sung là: 0,06% × 42,4 + 0,04% × 127,2 = 0,076(kg) = 76(g) Các

hoá chất bổ sung trong quá trình lọc dịch bia:

Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide, sử dụng lọc bia như đối với bia chai. Lượng 

men giống sử dụng:

Men giống nuôi cấy trực tiếp cấp bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men: 0,1.1069,7 ≈ 107(l)



Men sữa cấp bằng 1% lượng dịch đưa vào lên men: 0,01.1069,7 ≈ 10,7(l)

Men

sữa tái sử dụng 7 lần thì trong 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men

giống cho chu kì đầu còn tái sử dụng men sữa cho 7 chu kì sau. 

Sữa men kết lắng:

Cứ 1000l bia cho 20l sữa men có độ ẩm 85%, trong đó có thể tái sử dụng khoảng 10l. Lượng men tái sử dụng của 1 tank có thể đủ để nhân men cho 2 tank do đó thực tế chỉ tái sử dụng 5l sữa men còn thải bỏ 15l sữa men kết lắng. Cặn

lắng:

Lượng cặn lắng có độ ẩm 80% chiếm khoảng 1,75% so với nguyên liệu. Ứng với 1000l bia cần nấu 127,2kg malt và 42,4kg gạo tức tổng lượng nguyên liệu là: 127 + 42,4 = 169,4 kg Lượng cặn lắng tương ứng sẽ là: 169,4×0,0175 = 3,0(kg) Lượng cặn lắng khô: 0,2×3,0 = 0,6(kg) Lượng

CO2:

Phương trình lên men: C12H22O11 + H2O = 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g 18g 

184g

176g

Lượng dịch trước lên men: 1069,7(l), có độ đường 10,5˚Bx có d20=1,042. Khối lượng dịch đường trước lên men là: 1069,7×1,042 = 1114,6(kg)

54



Khối lượng chất chiết trong dịch đường trước lên men: 10,5 × 1114,6 = 117(kg ) 100

Quy

về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất

chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành là: 117 × Thể

176 × 0,55 = 33,1(kg) 342

tích bia non ứng với 1000 lít bia thành phẩm là

Lượng

CO2 hoà tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 1016,2 lít bia non là: 2,5×1016,2 = 2540,5(g) ≈ 2,54(kg)



Lượng CO2 thoát ra là: 33,1 – 2,54 = 30,56(kg)

Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 bay ra là: 30,56 = 16,68(m3) 1,832

Hiệu suất thu hồi CO2 là 70%, lượng CO2 có thể thu hồi là: 0,7×16,68 = 11,7(m3) Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l. Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2g/l. Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO 2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 4,5g/l. Lượng CO2 cần để bão hoà 1015,2 lít bia sau lọc là: (4,5 – 2).1011,1 = 2527,75(g) ≈ 2,53(kg) Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là:

2,53 = 1,38(m 3 ) 1,832

III.3.3 Hoá chất vệ sinh: 1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu: Các hoá chất dùng để vệ sinh các nồi nấu là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch HNO3 0,1%, dung dịch nước clo 10%.

55

Căn cứ theo nhịp độ nấu: Giữa các mẻ nấu trong ngày chỉ cần vệ sinh các nồi nấu bằng nước nóng. Trong các khoảng nghỉ dài vệ sinh các nồi nấu bằng hoá chất tẩy rửa, khử trùng. Thể tích dung dịch các hoá chất cần sử dụng cho một lần vệ sinh định kì khoảng 8% thể tích nồi nấu lớn nhất ( là nồi hoa) theo đó thể tích các dung dịch vệ sinh là: 0,08 × 75,88 = 6,07(m3),. Lượng các hoá chất cần sử dụng tương ứng là: Dung dịch NaOH 2% có khối lượng riêng là 1021 kg/m 3, lượng dịch cần là: 1021× 6,07 = 6197,47kg NaOH dạng hạt khan: 2% × 6197,47 = 123,95(kg NaOH) Dung dịch acid nitric 0,1% có khối lượng riêng ở 25oC là 1002,41 kg/ m3→ lượng dịch axit 0,1% cần là: 1002,41×6,07 = 6084,63kg. → Lượng dịch axit HNO3 đậm đặc 63% cần dùng là: 0,001× 6084,63/0,63 = 9,658 (kg HNO3 63%) Bột Cloramin: 10% × 6070 = 607(kg cloramin) Định kì 1 tuần vệ sinh các nồi nấu 1 lần thì theo lịch sản xuất một năm cần vệ sinh khoảng 50 lần, khi đó lượng hoá chất tiêu hao là: NaOH: 50 × 123,95 = 6198(kg NaOH) HNO3 63%: 50 × 9,658= 483(kg HNO3 63%) Cloramin: 50 × 607 = 30 350(kg cloramin) 2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia: Các hoá chất dùng để vệ sinh các thiết bị lên men là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch Trimeta HC 2%, dung dịch P3 oxonia 0,5%. Theo nhịp độ sản xuất mỗi ngày sản xuất phải vệ sinh một tank lên men, ngoài ra còn phải vệ sinh hệ thống nhân men hay tái sử dụng men kết lắng và các tank tàng trữ. Thể tích các dung dịch CIP cần sử dụng một ngày bằng khoảng 8% thể tích một tank lên men: 8% × 375,8 = 30(m3) Lượng hoá chất cần để vệ sinh hệ thống lên men một ngày là: NaOH: 2% × 1021×30 = 612,6 (kg NaOH) Trimeta HC: 2% ×30000 = 600(kg Trimeta HC)

56

P3 oxonia: 0,5% × 30000 = 150(kg P3 oxonia) Một năm tương ứng với 300 ngày sản xuất cần lượng hoá chất vệ sinh là: NaOH: 300 × 612,6 = 183780(kg NaOH) Trimeta HC: 300 × 600 = 180000(kg Trimeta HC) P3 oxonia: 300 × 150 = 45000(kg P3 oxonia) ► Tổng lượng NaOH cần để vệ sinh cho cả nhà máy một năm là: 6198 + 183780 = 189978(kg NaOH) Bảng tổng kết các hoá chất tẩy rửa, sát trùng cần dùng:

* Bảng tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia chai TT

Tên nguyên liệu

Đơn vị

1000 lít

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Malt Gạo Nước nấu cháo Nước đường hoá Nước rửa bã Bã malt và gạo Hoa viên Cao hoa Dịch bột gạo Dịch cháo Dịch malt Dịch đường Dịch sau lọc Dịch đường houblon hoá Dịch đường đem lên men Bia non Bia sau lọc

kg kg kg kg lít kg g g lít lít lít lít lít lít lít lít lít

146,1 48,7 292 544,8 478,7 168,7 318,8 79,7 350,4 335,4 681 1016,4 1292,9 1119,9 1069,7 1016,2 1011,1

6264 2088 12460 23264 20440 7200 12752 3188 14952 14312 29080 42600 54760 47812 44752 42512 41876

57

mẻ 1 năm 1174500 391500 2336250 4362000 3832500 1350000 2391000 597750 2803500 2683500 5452500 7987500 10470000 8964750 8391000 7971000 7851750

18 19

Bia trước chiết chai Men nhân trực tiếp Men tái sử dụng

lít lít lít

1010,1 107 10,7

41668 4476 448

7812750 839250 84000

* Bảng tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia hơi TT

Tên nguyên liệu

Đơn vị

1000 lít

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Malt Gạo Nước nấu cháo Nước đường hoá Nước rửa bã Bã malt và gạo Hoa viên Cao hoa Dịch bột gạo Dịch cháo Dịch malt Dịch đường Dịch sau lọc Dịch đường houblon hoá

kg kg lít lít lít kg g g lít lít lít lít lít lít

127,2 42,4 254 447,4 580,7 152 260,9 65,2 304,8 291,8 593 854,8 1284,3 1119,9

5124 1708 10200 19040 24752 6000 10436 2608 12240 11716 23800 34344 53092 46364

5444250 1814750 10837500 20230000 26299000 6375000 11088250 277100 13005000 12448250 25287500 36490500 56410250 46261750

15 16 17 18 19

Dịch đường đem lên men Bia non Bia sau lọc Bia trước chiết chai Men nhân trực tiếp Men tái sử dụng

lít lít lít lít lít lít

1069,7 1016,2 1011,1 1010,1 107 10,7

43396 41224 40608 40404 4340 432

46108250 43800500 43146000 42929250 4611250 459000

58

mẻ 1 năm

PHẦN IV : TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ IV.1. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu Theo kế hoạch sản xuất một mẻ nấu của bia hơi và bia chai cùng cho sản lượng bia thành phẩm như nhau, chỉ khác là nấu bia chai sử dụng nhiều nguyên liệu hơn bia hơi (trừ lượng nước rửa bã). Do đó ta tính toán thiết bị chủ yếu theo bia chai. IV.1.1. Cân nguyên liệu * Cân: Nguyên liệu được cân theo từng mẻ. Chọn cân gạo và malt lót có khả năng cân cao nhất 1000kg Cân malt dùng cân điện tử được gắn với phễu chứa; Phễu chứa có kích thước: đường kính 1m, cao 2m, đáy côn 60˚ chứa được khoảng 1000kg malt IV.1.2. Tính gầu tải để vận chuyển nguyên liệu. Gầu tải: Chọn gầu tải có năng suất vận chuyển 4500 kg/h. IV.1.3. Chọn máy nghiền Máy nghiền gạo: Một mẻ nấu sử dụng 2088 kg gạo. Chọn máy nghiền gạo là máy nghiền búa có công suất 4000kg/h có các thông số kỹ thuật: * Máy nghiền malt: Một mẻ nấu lượng malt cần nghiền là 6264kg. Chọn máy nghiền malt ướt có công suất 8000 kg/h có các thông số kỹ thuật: Vật liệu chế tạo: thép không gỉ chịu mài mòn Kích thước thiết bị: dài 1,5m, rộng 1,5m, cao 3,2m Kích thước trục nghiền: đường kính 300mm, dài 1000mm Số đôi trục: 2 Nước ngâm malt có nhiệt độ 65˚C, lượng nước dùng để ngâm 60lít/100kg. Tổng thời gian ngâm và nghiền không quá 30 phút. Khi đó thuỷ phần của hạt tăng lên 20%. IV.1.4. Nồi hồ hoá Nhiệm vụ chính của nồi hồ hóa là thủy phân hóa gạo. Yêu cầu đối với nồi hồ hóa.

59

•

Làm việc ở chế độ không có áp lực

•

Tốc độ gia nhiệt cho khối nấu từ 1 - 1,5oC/ phút

•

Khuấy đảo đều hỗn hợp nấu bằng cánh khuấy, đảm bảo không bị vón cục khi pha trộn bột gạo với nước và chất lượng, hiệu quả trong quá trình hồ hóa.

•

Tất cả thân, nắp, đáy và các chi tiết khác được chế tạo bằng vật liệu Inox

Thể tích của hỗn hợp trong nồi hồ hoá là: 14952 lít = 14,952 m3 Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là: 14,952 = 19,93(m3) 0,75

* Chọn thiết bị hồ hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy và nắp dạng nón, độ côn ở nắp là 130o, độ côn ở đáy là 144o có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,15D; h2 = 0,2D.

h2 H h1

Thể tích nồi: V = Vtrụ + Vđáy =

πD 2 πD 2 π H +( h1 + h13 ) = 4 8 6

πD 2 πD 2 π 0,6 D + 0,15 D + (0,15 D) 3 = 0,532D3 4 8 6

Ta có: 0,532D3 = 19,93(m3). Suy ra: D = 3,3m. Quy chuẩn: D = 3,3m. H = 1,9m; h1 = 0,5m; h2 = 0,66m. Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 3,5m.

60

Thể tích thực của nồi là: V = 0,554D3 = 0,554.3,33 = 19,9(m3). 

Chọn cánh khuấy có đường kính: d = 0,8D = 2,64m, tốc độ khuấy 35 vòng/phút. Hệ thống truyền động cho cánh khuấy ở bên dưới bao gồm động cơ điện và hộp giảm tốc.

Lấy diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,7 m 2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hồ hoá là 19,93m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là: F = 0,7×19,93 = 13,95(m2) 

Nắp có cửa người ∅500, cấu trúc kín, phía trên có cửa kính quan sát



Ống thoát hơi từ nắp nồi lên nóc nhà có đường kính ∅ 500 bao gồm cả các vật dụng gá đỡ, có phần chống mưa thông gió và lưới bảo vệ chim.



Bảo ôn: Bảo ôn phần thân nồi và đáy nồi dày 100mm. Vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh



Bộ phận chân đỡ nồi gồm bốn ống Inox ∅200×5mm và bốn tấm kê chân nồi.



Các bộ phận khác: gồm một quả cầu vệ sinh, thiết bị phối trộn gạo và nước, đường ống dẫn nước, đường ống dẫn hơi, đường ống Cip, một nhiệt kế điện từ xa thang đo 0 - 1200oC, một đèn chiếu sáng bên trong nồi.

IV.1.5. Nồi đường hoá Nhiệm vụ chính của nồi đường hóa là thủy phân các hợp phần cao phân tử có trong dịch. Yêu cầu đối với nồi đường hóa. •

Làm việc ở chế độ không có áp lực

•

Tốc độ gia nhiệt cho khối nấu từ 1 - 1,5oC/ phút

•

Khuấy đảo đều hỗn hợp nấu bằng cánh khuấy, đảm bảo không bị vón cục khi pha trộn bột malt với nước và chất lượng, hiệu quả trong quá trình đường hóa.

•

Tất cả thân, nắp, đáy và các chi tiết khác được chế tạo bằng vật liệu Inox

Tổng lượng dịch trong nồi đường hoá ứng với một mẻ nấu là: 42600lít = 42,6m3 Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là:

61

42,6 = 56,8(m 3 ) 0,75

* Chọn thiết bị đường hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy và nắp dạng nón, độ côn ở nắp là 130o, độ côn ở đáy là 144o có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,15D; h2 = 0,2D.

h2 H h1

Thể tích nồi: V = Vtrụ + Vđáy = =

πD 2 πD 2 π H +( h1 + h13 ) 4 8 6

πD 2 πD 2 π 0,6 D + 0,2 D + (0,2 D) 3 = 0,554D3 4 8 6

Ta có: 0,532D3 = 56,8m3. Suy ra: D = 4,7m. Quy chuẩn: D = 4,7 m. H = 3,42m; h1 = 0,7m; h2 = 0,94m. Thể tích thực của nồi: V = 0,532D3 = 0,532.4,73 = 55,2(m3). Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài là: Dng = 4,9m. Chọn cánh khuấy có đường kính: d = 0,8D = 3,76m. Tốc độ khuấy 35vòng/ph. Diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,7m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi đường hoá là 56,8 m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là: F = 0,7× 56,8 = 39,76(m2) 

Nắp có cửa người ∅500, cấu trúc kín, phía trên có cửa kính quan sát



Ống thoát hơi từ nắp nồi lên nóc nhà có đường kính ∅ 500 bao gồm cả các vật dụng gá đỡ, có phần chống mưa thông gió và lưới bảo vệ chim.

62



Bảo ôn: Bảo ôn phần thân nồi và đáy nồi dày 100mm. Vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh



Bộ phận chân đỡ nồi gồm bốn ống Inox ∅200×5mm và bốn tấm kê chân nồi.



Các bộ phận khác: gồm một quả cầu vệ sinh, đường ống dẫn hơi, đường ống Cip, một nhiệt kế điện từ xa thang đo 0 - 1200 oC, một đèn chiếu sáng bên trong nồi.

IV.1.6. Thùng lọc đáy bằng Nhiệm vụ của thùng lọc đáy bằng là tách phần bã ra khỏi dịch nấu. Yêu cầu: Làm việc ở chế độ không có áp lực, đảm bảo lọc nhanh, trong. Tất cả các bộ phận của nồi được chế tạo bằng Inox. Thiết bị lọc đáy bằng có thân hình trụ, có đáy bằng, bên trong thiết bị có bố trí hệ thống quả cầu phun nước để rửa bã và vệ sinh thiết bị .Ngoài ra còn có hệ thống cánh khuấy tốc độ khuấy được điều chỉnh bởi hộp số gắn với môtơ .Trên cánh khuấy có gắn hệ thống dao cào bã ,dưới thiết bị là hệ thống vít tải có tác dụng đẩy bã ra ngoài . Thùng đáy bằng, thân trụ, nắp nón h2 = 0,2D.

h2

D

H

Tổng lượng dịch đường bơm sang nồi đường hóa là 42,6m3. Hệ số sử dụng của nồi chọn là 0,8. Thể tích của nồi cần đạt được là 56,8m3 πD 2 (0,6 D) = 0,628D3 Chọn H = 0,6D. Ta có thể tích của nồi được tính là: 4

63

0,628D3 = 56,8 → D = 4,5m Quy chuẩn: D = 4,5m. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của thùng là: Dng = 4,7m. Nắp nón: h2 = 0,2D = 0,94m. H = 4,5×0,6 = 2,7m Thể tích thực của nồi là 0,628× 4,53 = 57,2 m3 Hệ thống cào bã quay với tốc độ 16vòng/ph. Lưới lọc thiết kế các khe hình nêm kích thước 0,5mm × 70mm, diện tích thoát dịch trên tổng diện tích sàn: 14%. Cửa thoát dịch hình côn với góc mở rộng. Dao cào bã được chế tạo bằng đồng thau. * Cửa xả bã được thiết kế có đường kính 30cm được đóng mở bằng động cơ điện. Bã xả ra được vít tải đẩy sang xyclon chứa. IV.1.7. Nồi nấu hoa Dịch sau nấu hoa có thể tích: 47812 lít = 47,812 m3 Quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi, thể tích dịch trước đun hoa:

47,812 = 53,12(m 3 ) 1 − 0,1

Thể tích sử dụng của nồi là 70%, thể tích của nồi cần đạt là:

53,12 = 75,88(m3 ) 0,7

* Chọn thiết bị đun hoa là thiết bị thân hình trụ, đáy và nắp dạng nón, độ côn ở nắp là 130o, độ côn ở đáy là 144o có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,15D; h2 = 0,2D.

64

h2 H h1

Thể tích nồi: πD 2 πD 2 π H +( h1 + h13 ) = V = Vtrụ + Vđáy = 4 8 6 πD 2 πD 2 π 0,6 D + 0,2 D + (0,2 D) 3 = 0,554D3 4 8 6

Ta có: 0,532D3 = 75,88m3 Suy ra: D = 5,22m. Quy chuẩn: D = 5,2m. Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của nồi hoa: Dng = 5,4m. H = 3,12m; h1 = 0,78m; h2 = 1,2m. Thể tích thực của nồi: V = 0,532D3 = 0,532×5,23 = 74,8m3. Ngoài vỏ áo hơi thiết bị còn được thiết kế thiết bị gia nhiệt trung tâm kiểu ống chùm để tăng cường quá trình đun sôi mãnh liệt dịch đường. Diện tích trao đổi nhiệt 0,7m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hoa là 53,12m3. Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F = 0,7.53,12 = 36,48 (m2) IV.1.8. Thùng chứa trung gian Thể tích dịch trước đun hoa là 53,12m3. Thể tích sử dụng của nồi là 90%, thể tích thùng cần đạt là:

53,12 = 59,02(m3) 0,9

65

* Chọn thùng trung gian là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,15D; h2 = 0,2D.

h2 H h1

Thể tích nồi: πD 2 πD 2 π H +( h1 + h13 ) = V = Vtrụ + Vđáy = 4 8 6 πD 2 πD 2 π 0,6 D + 0,2 D + (0,2 D) 3 = 0,554D3 4 8 6

Ta có: 0,532D3 = 59,02m3. Suy ra: D = 4,8m. → H = 2,9m; h1 = 0,72m; h2 = 0,96m. Vỏ bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của thùng: Dng = 5,0m. Thể tích thực của thùng: V = 0,532D3 = 0,532.4,83 = 58,83(m3). IV.1.9. Thùng lắng xoáy Đáy bằng hơi nghiêng 2˚, thân trụ H = 0,8D, nắp nón h2 = 0,2D.

66

h2

D

Thể tích thùng: V =

H

πD 2 H = 0,628D3 4

Thể tích dịch sau đun hoa: 47,812m3 Hệ số đổ đầy của thùng là 75%, thể tích thùng cần đạt là:

47,812 = 63,75(m3) 0,75

Ta có: 0,628D3 = 63,75m3. Suy ra: D = 4.66m Quy chuẩn: D = 4,7m. H = 3,76m; h2 = 0,71m. Thành thùng dày 5mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 4,71m Thể tích thực của thùng: V = 0,628D3 = 0,628.4,73 = 65,2(m3). IV.1.10. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí * Chọn thiết bị lạnh nhanh là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản có năng suất 40 m3/h có các thông số kỹ thuật: Số cấp: 1 Chất tải nhiệt: nước, nhiệt độ đầu vào của chất tải nhiệt: 2˚C Kích thước máy: dài 2000mm, rộng 700mm, cao 1600mm * Chọn thiết bị sục khí có bộ phận lọc vô trùng sử dụng than hoạt tính, thiết bị sục khí vào dịch đường, các phụ kiện kèm theo: ống lưu lượng, van một chiều, van giảm áp... IV.1.11. Thùng nước nấu Chọn thùng chứa nước nóng và nước lạnh có thể tích như nhau, thùng thân trụ H = 1,5D, đáy bằng, nắp chỏm cầu nhô lên: h2 = 0,1D. Thể tích thùng là:

πD 2 πD 2 H = 1,5 D = 1,178D3 4 4

67

Một mẻ nấu bia chai lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 12,46 m3 Nước đường hoá: 23,264 m3 Nước rửa bã: 20,44 m3 Nước vệ sinh khoảng 8% thể tích nồi lớn nhất là nồi hoa: 0,08. 73,5 = 5,88 (m3) Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia chai là: 12,46 + 23,246 + 20,44 +5,88 = 62,03(m3) Với bia hơi lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 10,2 m3 Nước đường hoá: 19,04 m3 Nước rửa bã: 24,752 m3 Nước vệ sinh: 5,88 m3 Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia hơi là: 10,2 + 19,04 + 24,752 + 5,88 = 59,87(m3) Như vậy lượng nước cần sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là 62,03m3 tính theo bia chai. Ta lấy mỗi thùng chứa lượng nước dùng đủ cho 2 mẻ nấu, tức là chứa được: 2 × 62,03 = 124,06(m3) Thể tích chứa của thùng 85%, thể tích thùng cần đạt:

124,06 = 146 (m3) 0,85

Ta có: 1,178D3 = 146m3. Suy ra: D = 4,98m. Quy chuẩn: D = 5m. H = 7,5m; h2 = 0,75m. Thể tích thực của thùng: V = 1,178D3 = 1,178.53 = 147,25(m3). Ở thùng nước nóng, nước được đun nóng tới nhiệt độ 78˚C bằng hơi nước bão hoà cấp qua đường ống xoắn ruột gà. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm. Đường kính ngoài thùng: Dng = 5,2m. IV.1.12. Hệ thống cip nấu Hệ thống CIP nấu gồm: 1 thùng NaOH 2% nóng, 1 thùng nước clo 10%, 1thùng HNO3 0,1%.

68

Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5D, đáy cầu: h 1 = 0,1D, nắp cầu h2 = 0,1D. Thể tích mỗi thùng: V=

πD 2 h1 πh13 πD 2 πD 2 πD 2 0,1D π (0,1D) 3 H +( + ) = 1,5 D + + = 1,218D3 4 8 6 4 8 6

Lượng CIP rửa thường bằng 5 – 8% thể tích thùng. Ta tính cho thùng nấu hoa là thùng có thể tích lớn nhất 30,4m3, thể tích sử dụng của thùng là 80% thì thể tích các thùng CIP cần đạt: 0,08.74,8/0,8 = 7,48(m3). Ta có: 1,218D3 = 7,48(m3) Suy ra: D = 1,8(m). H = 2,7m; h1 = 0,18m; h2 = 0,18m. Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D3 = 1,218.1,83 = 7,1(m3) Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 1,81m IV.2. Tính và chọn thiết bị sử dụng cho lên men IV.2.1. Tank lên men Chọn tank lên men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,5D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D

h4 h3

D h2

h1

Thể tích hữu ích của thiết bị là:

69

Vhi =

h πD 2 πD 2 0,866 D ( h2 + 1 ) = (1,5D + ) = 1,405D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị chiếm 15% tổng thể tích có thể chứa của thùng, ta có: Vtr =

15 πD 2 Vhi h3 = 85 4

Suy ra: h3 = 0,316D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,653D3 Ứng với một mẻ nấu thể tích dịch đưa đi lên men là: 44,752m3 Ta sử dụng thùng lên men có thể chứa được lượng dịch ứng với 7 mẻ nấu, Tức là có thể tích hữu ích đạt: 7×44,752 = 313,3(m3) Ta có: 1,405D3 = 313,3(m3) Suy ra: D = 6,06(m) Quy chuẩn: D = 6,1m; h1 = 5,3m; h2 = 9,2m; h3 = 1,9m; h4 = 0,61m Tổng chiều cao của Tank là: H = 5,3 + 9,2 + 1,9 + 0,61 = 17,01m Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,653D3 = 1,653.6,13 = 375,2(m3) Tank lên men có lớp áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của tank là: Dng = 6,3m Một ngày nấu lượng dịch đường được chứa vào 1 tank lên men, chu kì lên men kéo dài 21 ngày đối với sản phẩm bia chai. Bên cạnh đó còn cần thời gian khoảng 1 ngày để lọc dịch đường, vệ sinh tank… Do đó số tank cùng sử dụng là 22 tank, cộng với 2 tank dự trữ thì số tank lên men cần là 24 tank. IV.2.2. Thiết bị nhân giống cấp II Chọn thiết bị nhân giống cấp II là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D. Sử dụng hai thùng nhân giống cấp II Thể tích hữu ích của thiết bị là: h1 πD 2 πD 2 0,866 D ( h + ) (D + ) = 1,012D3 Vhi = = 2 4 3 4 3

70

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =

πD 2 h3 = 0,2Vhi 4

Suy ra: h3 = 0,258D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,215D3 Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/10 thể tích dịch lên men trong 1 tank lên men: 0,1×313,3 = 31,33(m3). Ta có: Vhi = 1,012D3 = 31,33(m3) Suy ra: D = 3,14(m) Quy chuẩn: D = 3,2m; h1 = 2,8m ; h2 = 3,2m; h3 = 0,83m; h4 = 0,32m Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,215D3 = 1,215.3,23 = 39,8(m3) Thùng nhân giống có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 3,4m. IV.2.3. Thiết bị nhân giống cấp I Chọn thiết bị nhân giống cấp I là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vhi =

h πD 2 πD 2 0,866 D ( h2 + 1 ) = (D + ) = 1,012D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =

πD 2 h3 = 0,2Vhi 4

Suy ra: h3 = 0,258D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,215D3 Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/3 thể tích dịch nhân men cấp II: 31,33/3 = 10,44(m3) Ta có: 1,012D3 = 10,44(m3) Suy ra: D = 2,18(m) Quy chuẩn: D = 2,2m; h1 = 1,9m; h2 = 2,2m; h3 = 0,57m; h4 = 0,22m

71

Thể tích thực của thiết bị: V = 1,215D3 = 1,215.2,23 = 12,9(m3) Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kinh ngoài của thiết bị là: Dng = 2,4m. IV.2.4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng Chọn thiết bị rửa men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2D, phần đáy côn có chiều cao h 1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vhi =

h πD 2 πD 2 0,866 D ( h2 + 1 ) = (1,2 D + ) = 1,169D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/4 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =

πD 2 h3 = 0,25Vhi 4

Suy ra: h3 = 0,372D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462D3 Lượng sữa men kết lắng ứng với 1000l bia là 20l, với 1 tank lên men có thể tích dịch là 313,3m3 thì thể tích sữa men kết lắng là: 313300 × 20 = 6266(l) 1000

Thể tích hữu ích của thiết bị rửa men phải gấp 2 lần thể tích men thu hồi, tức là khoảng: 2×6266 = 12532(l) Ta có: 1,169D3 = 12,532(m3) Suy ra: D = 2,2(m) Quy chuẩn: D = 2,2m; h1 = 1,9m; h2 = 2,64m; h3 = 0,82m; h4 = 0,22m Thể tích thực của thiết bị: V = 1,462D3 = 1,462×2,23 = 15,6(m3) Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2,4m.

72

IV.2.6. Hệ thống cip lạnh: Hệ thống CIP lạnh gồm: 1 thùng NaOH 2%, 1 thùng Trimeta HC 2%, 1 thùng P3 oxonia 0,5%. Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5D, đáy cầu: h 1 = 0,1D, nắp cầu h2 = 0,1D. Thể tích mỗi thùng: πD 2 h1 πh13 πD 2 πD 2 πD 2 0,1D π (0,1D) 3 H +( + ) = 1,5 D + + V= = 1,218D3 4 8 6 4 8 6

Lượng CIP rửa thường bằng 5-8% thể tích thùng. Ta tính cho 1 tank lên men có thể tích 375,2(m3), hệ số sử dụng của các thùng CIP là 80% thì thể tích mỗi thùng cần đạt: 0,08×375,2/0,8 = 37,52(m3). Ta có: 1,218D3 = 37,52(m3) Suy ra: D =3,13(m) Quy chuẩn: D = 3,2m; H = 4,8m; h1 = 0,32m; h2 = 0,32m Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D3 = 1,218.3,23 = 39,9(m3) Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 3,21m IV.3. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện IV.3. 1. Thiết bị lọc trong bia Lượng bia cần lọc một mẻ : 42512 lít Một mẻ thiết bị hoạt động trong 2h Năng suất thiết bị là : 42512/2 = 21256 m3/h Chọn máy lọc khung bản có năng suất 25m3/h . Phần thân máy được làm bằng thép và được phủ kín bằng một lớp thép không gỉ, các tấm lọc được nén bằng trục vít tay quay. Máy lọc khung bản có kích thước 3×1,5m IV.3.2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2 Để tàng trữ, bão hoà CO2 và ổn định bia sau lọc ta sử dụng 8 thùng chứa thân trụ đường kính D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu: h2 = 0,1D, chiều cao thân trụ: H = 1,5D. Thể tích của thiết bị:

73

V=

πD 2 h1 πh13 πD 2 πD 2 πD 2 0,1D π (0,1D) 3 H +( + ) = 1,5 D + + = 1,218D3 4 8 6 4 8 6

Thể tích hữu ích của thiết bị chiếm 85% tổng thể tích của thiết bị: Vhi = 0,85V = 1,035D3 Lượng bia sau lọc ứng với một tank lên men cũng chính là ứng với một ngày nấu là: 293,13(m3), do đó mỗi tank tàng trữ phải chứa được: 293,13/8 = 36,64 (m3). Ta có: Vhi = 1,035D3 = 36,64(m3) Suy ra: D = 3,28(m) Quy chuẩn: D = 3,3m; h1 = 0,33m; h2 = 0,33m; H = 4,95m Thể tích thực của thiết bị: V = 1,218D3 = 1,218.3,33 = 43,77(m3) Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị: Dng = 3,5m IV.3.3. Hệ thống chiết bock Lượng bia hơi lớn nhất một ngày sản xuất là: 240 000(l) Chọn bock có dung tích 50(l) thì số bock sử dụng trong ngày là: 240 000/50 = 4800(bock) * Máy rửa bock: Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất của máy rửa bock cần đạt:

4800 = 500(bock/h) 12 × 0,8

Chọn hai máy rửa bock có thông số kỹ thuật: Năng suất: 300 bock/h Kích thước: 3m × 2m * Máy chiết bock: Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy chiết bock cần đạt:

240000 = 25000(l/h) 12 × 0,8

Chọn máy chiết bock thông số kỹ thuật: Năng suất 25 000 l/h Số vòi chiết: 3 Khoảng cách giữa 2 vòi: 1,4m

74

Áp suất dư: 0,7 at Kích thước máy: 4,15m × 1,6m × 3,85m IV.3.4. Hệ thống chiết chai Lượng bia chai lớn nhất một ngày sản xuất là 280000(l) Chọn chai có dung tích 450ml thì số chai cần dùng một ngày là: 280000 = 622222(chai) 0,45

Ngày làm việc 24h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy cần đạt: 622222 = 32407(chai/h) 24 × 0,8

* Chọn máy rửa chai có thông số kỹ thuật: Năng suất: 40000 chai/h Thể tích bể chứa kiềm: 8m3 Đường kính van xối kiềm: 35mm Chu kì một vòng: 12,9 phút Thời gian nghỉ: 1,9 phút Số bơm: 2 chiếc Năng suất bơm: 10 m3/h Công suất động cơ: 7 kW Kích thước: 6,5m × 3,44m × 2,8m * Chọn máy chiết chai có thông số kỹ thuật: Năng suất: 40000 chai/h Kích thước: 3,5m × 2m × 3,2m Áp suất khí nén: 2,5 bar Áp suất nước cấp của bơm cao áp: 1 – 2 bar Áp suất CO2 vào: 2,5 – 3 bar Độ chân không: 0,85 – 0,97 bar * Chọn thiết bị thanh trùng là hầm thanh trùng (tunel) có thông số kỹ thuật: Năng suất: 40000 chai/h Áp suất khí nén: 6 – 7 bar, 150 l/ph

75

Hơi 3 – 4 bar, 6 – 8 m3/h Tiếng ồn: < 70db Thông số hoạt động: Tốc độ băng tải chính: 0,339 m/ph Nhiệt độ đầu vào: 4˚C Nhiệt độ nước cấp: 18˚C Nhiệt độ nước đầu ra: 25 – 36˚C Chu kì chai vào ra khỏi máy là: 62 phút Chu kì hoạt động: 60 phút.Trong đó thời gian gia nhiệt 27 phút, giữ nhiệt 10 phút, hạ nhiệt 23 phút. Hầm thanh trùng có 8 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau. Gia nhiệt 4→19˚C bằng nước 28˚C Gia nhiệt 19→33˚C bằng nước 42˚C Gia nhiệt 33→47˚C bằng nước 48˚C Gia nhiệt 47→64˚C bằng nước 64˚C Giữ nhiệt 64˚C bằng nước 68˚C Hạ nhiệt 64→59˚C bằng nước 52˚C Hạ nhiệt 59→49˚C bằng nước 40˚C Hạ nhiệt 49→36˚C bằng nước 32˚C Kích thước thiết bị thanh trùng: 15m× 4m×3m * Chọn máy dán nhãn có thông số kỹ thuật: Năng suất: 40000 chai/h Sử dụng keo Krones hay Eticol 6300 * Chọn máy bắn chữ có thiết bị cảm biến, điều khiển tự động * Chọn máy xếp két Một két chứa được 20 chai, máy xếp két cần đạt năng suất: 32407 = 1620(két/h) 20

Chọn máy xếp két có thông số kỹ thuật: Năng suất: 2000 két/h

76

* Chọn máy rửa két có thông số kỹ thuật: Năng suất: 2000 két/h * Các thiết kế và trang bị phụ trợ: Các nồi nấu, tank, thùng chứa đều được thiết kế các đường ống vào ra, quả cầu CIP, cửa để quan sát, vệ sinh, cấp hoá chất. Các thiết bị có vỏ áo hơi được trang bị đồng hồ đo áp suất hơi, cảm biến đo nhiệt độ nấu. Các tank lên men, nhân men… được trang bị đồng hồ đo áp lực CO2, cảm biến đo nhiệt độ. Các thiết bị có kích thước và khối lượng không quá lớn được thiết kế các chân đỡ bằng thép, các thiết bị có kích thước và khối lượng lớn như tank lên men, thùng chứa nước… được đặt trên bệ bê tông. Các vị trí thao tác trên cao được thiết kế sàn thao tác thấp hơn khoảng 75cm, có cầu thang lên xuống để thuận tiện trong quá trình sản xuất. Ngoài ra các nồi nấu còn được thiết kế ống hơi có đường kính 30cm bằng khoảng 1/10 đường kính các nồi nấu, thiết kế này nhằm mục đích tạo dòng hơi bốc lên đủ mạnh tránh sự nhiễm tạp đặc biệt là trong giai đoạn lắng xoáy. Các thùng rửa men, hoạt hoá men, nhân men còn được trang bị cánh khuấy nhiều tầng, thùng rửa men được trang bị cân điện tử. Dây chuyền chiết chai được thiết kế hệ thống xích tải vận chuyển chai có trang bị hệ thống phun nước bôi trơn, đặt trên các chân đỡ có máng hứng nước.

PHẦN V : TÍNH TOÁN NHU CẦU NĂNG LƯỢNG, NHU CẦU NƯỚC CỦA NHÀ MÁY I. Tính nhiệt lạnh 1. Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh Lượng dịch đường đi lên men ứng với một mẻ nấu bia chai 186,8hl, có nồng độ chất khô 12˚Bx có khối lượng riêng 1,048kg/l. Khối lượng dịch đường đưa đi lên men: G1 = 44752×1,048 = 46900(kg).

77

Dịch đường sau lắng xoáy có nhiệt độ khoảng 96˚C cần được làm lạnh nhanh xuống nhiệt độ lên men là 8˚C, Δt1 = 88˚C. Ở điều kiện này ta lấy thông số trung bình, nhiệt độ trung bình của dịch đường là: (96 + 8)/2 = 52oC Nhiệt dung riêng của dịch đường: C1 = 4190 - (2514 - 7,452×52).0,12 = 3975 J/kg.độ = 3,975 kJ/kg.độ. Chất tải nhiệt là nước đá có nhiệt độ 2˚C sẽ được đun nóng lên nhiệt độ 78˚C, Δt2 = 76˚C. Ở điều kiện này ta lấy nhiệt dung riêng trung bình của nước: C 2 = 4,173(kJ.kg-1.độ-1). Khi đó lượng nước đá cần để làm lạnh dịch đường đi lên men là: G2 =

G1 × C1 × ∆t1 46900 × 3,975 × 88 = = 51728(kg) C 2 × ∆t 2 4,173.76

Nước ban đầu có nhiệt độ 25˚C được làm lạnh xuống 2˚C, Δt = 23˚C. Ở điều kiện này nhiệt dung riêng trung bình của nước là: C = 4,185(kJ.kg-1.độ-1). Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để làm lạnh nước ứng với một mẻ nấu là: Q = G2.C.Δt = 51728×4,185×23 = 4979.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để làm lạnh nước ứng với 1 ngày nấu là: QLạnh nhanh = 7 × Q = 34854.103(kJ) Lượng nước dùng trong một ngày là: 51728×7 = 362096 kg ≈ 365 m3 2. Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men a. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men chính Phản ứng chính xảy ra trong quá trình lên men: C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g

18g

184g

176g

312,3kJ

Nhiệt lượng toả ra khi lên men 1kg đường maltose là: q=

1000 × 312,3 = 913,1(kJ) 342

Lượng dịch đường đi lên men ứng với một tank lên men bia chai là: 313,3m3

78

Dịch đường đi lên men có nồng độ chất khô là 12˚Bx, có khối lượng riêng 1,048 kg/l. Khối lượng dịch đường đưa đi lên men ứng với một tank lên men bia chai là: 313300×1,048 = 328338,4(kg) Trung bình mỗi ngày lên men nồng độ chất khô của dịch giảm 1,5˚Bx, tức là một ngày ứng với 1tank lên men lượng chất khô chuyển hoá là: G=

1,5 × 328338,4 × 0,12 = 592(kg) 100

Coi chất khô chuyển hoá ở đây là đường maltose thì nhiệt lượng toả ra ứng với một tank trong một ngày ở giai đoạn lên men chính là: Q = G.q = 592 × 913,1 = 540555,2 (kJ) Lượng nhiệt cần phải giải toả ở 6 tank trong giai đoạn lên men chính trong một ngày là: Q1 = 6 × Q = 3244.103(kJ) Tổn thất lạnh: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài thùng lên men tng = 32˚C Nhiệt độ dịch lên men ở giai đoạn lên men chính ttr = 8˚C Δt = tng – ttr = 24˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất chủ yếu ở phần thân trụ của thùng lên men ta có: F = π × Dng × H = π × 6,3 × 11,1 = 219,7(m2) Qtt = K.F.Δt = 1,2×219,7×24 = 6327,36(kJ/h) Tổn thất nhiệt lạnh trong một ngày ở cả 6 tank trong giai đoạn lên men chính: Q2 = 6 × 24 × Qtt = 6 × 24 × 6327,36 = 911.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp cho các tank lên men trong giai đoạn lên men chính một ngày: QLMchính = Q1 + Q2 = 3244.103 + 911.103 = 4155.103(kJ) b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để hạ nhiệt độ dịch Khi kết thúc lên men chính bia non có nồng độ chất khô 3˚Bx được hạ nhiệt độ từ 8˚C xuống 4˚C thực hiện quá trình xả nấm men kết lắng, sau đó tiếp tục hạ

79

nhiệt độ khối dịch xuống 2˚C và thực hiện quá trình lên men phụ, Δt = 6˚C. Ở điều kiện này ta lấy thông số trung bình, nhiệt độ trung bình của quá trình này là 5oC Nhiệt dung riêng của nước: Cn = 4,207(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của dịch: C = 4190 - (2514 - 7,542×5)0,03 = 4116 (J.kg-1.độ-1) = 4,116 (kJ.kg-1.độ-1) Thể tích bia non ứng với 1 tank lên men: 297,58m3. Bia có nồng độ chất khô 3˚Bx, có khối lượng riêng 1,012(kg/l). Khối lượng dịch cần làm lạnh: G = 297580 × 1,012 = 301151(kg) Giai đoạn này tổn thất lạnh ra môi trường khoảng 5%. Tổng lượng nhiệt lạnh cần cung cấp: QHạ nhiệt = G.C.Δt/0,95 = 301151×4,116×6/0,95 = 7828.103(kJ) c. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men phụ: Trung bình 1 lít bia non tổn hao 1kJ trong ngày, thể tích bia non ứng với 1 tank lên men là 297,58m3. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp đối với 15 tank trong giai đoạn lên men phụ trong một ngày là: Q1 = 15 × 297,58.103 × 1 = 4464.103(kJ) Tổn thất lạnh: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài thùng lên men tng = 32˚C Nhiệt độ dịch lên men ở giai đoạn lên men chính ttr = 2˚C Δt = tng – ttr = 30˚C F: Diện tích truyền nhiệt F = 219,7(m2) Qtt = K.F.Δt = 1,2×219,7×30 = 7909,2(kJ/h) Tổn thất lạnh trong một ngày ứng với 15 tank trong giai đoạn lên men phụ: Q2 = 15 × 24 × Qtt = 15 × 24 × 7909,2 = 2848.103(kJ) Tổng lượng nhiệt lạnh cần cung cấp cho các tank ở giai đoạn lên men phụ trong một ngày là: QLMphụ = Q1 + Q2 = 4464.103 + 2848.103 = 7312.103(kJ)

80

► Lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cấp cho các tank lên men trong một ngày là: QLên men = QLM chính + QHạ nhiệt + QLM phụ = 4155.103 + 7828.103 + 7312.103 = 19295.103(kJ) 3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống a. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để tái sử dụng men kết lắng * Rửa men: Lượng nước rửa sữa men kết lắng ứng với 1 tank lên men có thể tích bằng 3 lần thể tích sữa men kết lắng ứng với một tank lên men Vn = 3 × 6266 = 18798(l), hay Gn = 18798(kg) Nước ban đầu vào có nhiệt độ 25˚C, để thực hiện quá trình rửa men kết lắng nước cần được làm lạnh xuống 1 – 2˚C, Δtn = 24˚C. Ở điều kiện này nhiệt dung riêng trung bình của nước là: Cn = 4,185(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt lạnh cần cung cấp để làm lạnh nước là: Qrửa men = Gn × Cn × Δtn = 18798 × 4,185 × 24 = 1888.103(kJ) Lượng men kết lắng ứng với 1 tank lên men là 6266(l) có thể tái sử dụng được khoảng 3500(l). * Bảo quản men: Men sữa sau rửa, kiểm tra hoạt lực cần được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 0 – 2˚C. Thực hiện bảo quản ngay trong thùng rửa men, tổn thất lạnh trong quá trình bảo quản là: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ bảo quản men sữa ttr = 0˚C Δt = tng – ttr = 32˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở thân trụ của thùng thì: F = π × Dng × H = π × 2,4 × 3,46 = 26,1(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 26,1 × 32 = 1001,8(kJ/h)

81

Lượng nhiệt lạnh cần cấp để bảo quản men trong một ngày là: Qbảo quản = 24 × Qtt = 24 × 1001,8 = 24.103(kJ) b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men * Nhân men cấp II: Lượng dịch đường sử dụng để nhân men cấp II bằng 1/10 lượng dịch lên men, tức có thể tích 31330(l). Dịch đường sử dụng để nhân men có nồng độ chất chiết 12˚Bx, có khối lượng riêng 1,048kg/l. Khối lượng dịch đường dùng để nhân giống cấp II là: 31330 × 1,048 = 32834(kg) Lượng chất khô có trong dịch đường nhân men cấp II là: 0,12 × 32834 = 3940(kg) Trong đó có 80% chất chiết là đường có khả năng lên men. Ta coi trong lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60% tổng lượng chất chiết có trong dịch đường, thì khối lượng chất khô chuyển hoá là: 0,6 × 3940 = 2364(kg). Coi chất khô chuyển hoá là đường maltose, 1 kg đường maltose lên men toả ra nhiệt lượng 913,1kJ. Nhiệt lượng toả ra là: Q1 = 913,1 × 2364 = 2159.103(kJ) Tổn thất lạnh: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ nhân men sản xuất ttr = 8˚C Δt = tng – ttr = 24˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi

tổn

thất

lạnh

chủ

yếu

ở

phần

thân

trụ

của

thiết

bị

thì:

F = π × Dng × H = π × 3,4 × 4,03 = 43,05(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 43,05 × 24 = 1239,73(kJ/h) Tổn thất lạnh trong một ngày là: Q2 = 24 × Qtt = 24 × 1239,73 = 29,8.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để nhân men cấp II là: QNMcấp II = Q1 + Q2 = 2159.103+ 29,8.103= 2188,8.103(kJ) * Nhân men cấp I:

82

Thể tích dịch nhân men cấp I bằng 1/3 thể tích dịch nhân men cấp II, tức là có thể tích: 10443,33(l), cũng nhân men ở 8˚C và sử dụng dịch đường có nồng độ chất chiết 12˚Bx. Ta cũng coi lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60% tổng lượng chất chiết trong dịch đường thì nhiệt lượng do nhân men cấp I toả ra bằng 1/3 nhiệt lượng do nhân men cấp II toả ra: Q1’ = Q1/3 = 2159.103/3 = 719,67.103(kJ) Tổn thất lạnh: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ nhân men sản xuất ttr = 8˚C Δt = tng – ttr = 24˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì: F = π × Dng × H = π × 2,4 × 2,77 = 20,9(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 20,9 × 24 = 523,8(kJ/h) Tổn thất lạnh trong một ngày là: Q2’ = 24 × Qtt = 24 × 523,8 = 12,6.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để nhân men cấp I là: QNM cấp I = Q1’ + Q2’ = 719,7.103 + 12,6.103 = 732,3.103(kJ) ► Lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cấp để thực hiện quá trình nhân men trong một ngày là: Qnhân men = QNM cấp II + QNM cấp I = 2188,8.103 + 732,3.103 = 2921,1.103(kJ) Men sữa có thể tái sử dụng 7 lần, tức là để thực hiện 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men cho 1 chu kì đầu còn tái sử dụng men kết lắng trong 7 chu kì sau. Mặt khác ta có Qnhân men > Qmen sữa KL. Do đó lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cung cấp trong một ngày để cấp men giống là: QCấp men = Qnhân men = 2921,1.103(kJ) 4. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện Bia sau lên men có nhiệt độ 2˚C được làm lạnh xuống –1˚C trước khi thực hiện quá trình lọc trong bia, Δt = 3˚C. Ở điều kiện này ta lấy nhiệt dung riêng của nước:

83

Cn = 4,190(kJ.kg-1.độ-1). Bia sau lên men có nồng độ chất khô là 1˚Bx. Nhiệt độ trung bình của dịch là 0,5oC. Nhiệt dung riêng của bia: C = 4910 - (2514 - 7,542×0,5)0,01 = 4885(J.kg-1.độ-1) = 4,885(kJ.kg-1.độ-1) Lượng bia sau lên men ứng với 1 tank lên men: 297,58m 3. Bia có nồng độ chất khô 1˚Bx, có khối lượng riêng 1,01kg/l. Khối lượng bia non là: G = 297580 × 1,01 = 300555,8(kg) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để hạ nhiệt độ bia ứng với một tank lên men là: Q1 = G.C.Δt = 300555,8×4,885×3 = 4405,6.103(kJ) Bia sau lọc nhiệt độ sẽ tăng lên đến khoảng 1 – 2˚C, sẽ được tàng trữ trong 8 thùng chứa có vỏ áo lạnh và bảo ôn để giữ ở nhiệt độ 2˚C. Tổn thất lạnh trong quá trình này là: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ bia tàng trữ ttr = 2˚C Δt = tng – ttr = 30˚C F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất nhiệt chủ yếu ở thân trụ của các thùng tàng trữ thì: F = π × Dng × H = π × 3,5 × 4,95 = 54,4(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 54,4 × 30 = 1958,4(kJ/h) Tổn thất lạnh trong 1 ngày ở cả 4 thùng tàng trữ là: Q2 = 8 × 24 × Qtt = 4 × 24 × 1958,4 = 376,01.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện trong một ngày: QHoàn thiện = Q1 + Q2 = 4405,6.103 + 376,0.103 = 4781,6.103(kJ) 5. Hệ thống lạnh Tổng lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cung cấp một ngày cho hệ thống sản xuất chính: QLạnh = QLạnh nhanh + QLên men + QCấp men + QHoàn thiện =

84

=

34854.103

+

19295.103

+

2921.103

+

4781.103

=

61851.103(kJ)

Tổn hao lạnh trên hệ thống đường ống vận chuyển lưu thể và các thùng chứa nước, glycol… khoảng 10% tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản xuất chính của nhà máy. Tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản xuất chính của nhà máy một ngày: QLạnh’ = QLạnh/0,9 = 61851.103/0,9 = 68723,3.103(kJ) Chọn hệ thống lạnh có công suất 600kW, sử dụng môi chất lạnh là NH3, chất tải lạnh trung gian là nước glycol 26%. Nước glycol được làm lạnh xuống nhiệt độ – 4˚C được chứa trong thùng glycol cấp từ đây nước glycol được đưa đi để làm lạnh các bộ phận, nước glycol sau cấp lạnh nhiệt độ tăng lên khoảng 5˚C được chứa trong bình glycol hồi lại được đưa qua hệ thống làm lạnh để trở thành nước glycol lạnh, Δt = 9˚C. Ở điều kiện này lấy thông số trung bình của nước glycol 26% là: Nhiệt dung riêng: C = 3,76(kJ.kg-1.độ-1) Khối lượng riêng: d = 1062(kg/m3) Lượng nước glycol cần cấp tương ứng với một ngày là: Q 68732,3.10 3 Gnước glycol = = = 2030.103(kg) C × ∆t 3,76 × 9

Thể tích nước glycol tuần hoàn trong một ngày là: Vnước glycol = G/d = 2030.103/1062 = 1913(m3) Như vậy trong một giờ lượng nước glycol tuần hoàn khoảng 80 m3. Sử dụng 2 thùng chứa nước glycol, 1 thùng nước glycol cấp và 1 thùng nước glycol hồi mỗi thùng có thể tích khoảng 80m3. Sử dụng thùng chứa nước glycol thân trụ đường kính D, cao H = 1,5D, đáy cầu nhô ra h1 = 0,1D, nắp cầu nhô lên h2 = 0,1D, thể tích thùng: V=

πD 2 h1 πh13 πD 2 πD 2 πD 2 0,1D π (0,1D) 3 H +( + ) = 1,5 D + + = 1,218D3 4 8 6 4 8 6

Ta có: 1,218D3 = 80(m3) Suy ra: D = 4,03(m) Quy chuẩn: D = 4,0; H = 6m; h1 = 0,4m; h2 = 0,4m Thể tích thực của thùng: V = 1,218D3 = 1,218.4,03 = 78(m3) Thùng có vỏ cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thùng: Dng = 4,2m

85

Thùng nước đá: Lượng nước đá cần dùng trong một ngày để làm lạnh nhanh là: 7 × 51728 = 362096(kg) Lượng nước đá cần để rửa sữa men kết lắng trong một ngày là: 18798(kg) Tổng lượng nước đá tiêu tốn trong một ngày là: 362096 + 18798 = 380894(kg) tức là khoảng 381m3. Sử dụng thùng nước đá thân trụ đường kính D cao H = 1,5D, đáy bằng, nắp cầu πD 2 πD 2 H 1,5 D = 1,178D3 nhô lên h2 = 0,1D. Thể tích thùng là: = 4 4

Thùng chứa được lượng nước đá tương ứng với 2 mẻ nấu, tức là chứa được 109m3 nước đá. Thể tích sử dụng của thùng 90% thì thùng cần đạt thể tích: 109/0,9 = 121,1(m3) Ta có: 1,178D3 = 121,1(m3) Suy ra: D = 4,68(m) Quy chuẩn: D = 4,8m; H = 7,2m; h2 = 0,48m Thể tích thực của thùng: V = 1,178D3 = 1,178.4,83 = 130,3(m3) Thùng có lớp vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, vỏ áo lạnh được sử dụng để giữ lạnh cho nước trong thùng. Đường kính ngoài của thùng là: Dng = 5m. II. Tính hơi Nhiệt lượng cung cấp để nâng nhiệt khối dịch từ nhiệt độ t1 → t2 (˚C) là: Q = G×C×Δt (kJ) Δt = t2 – t1 (˚C) G: Khối lượng dịch (kg) C: Nhiệt dung riêng của khối dịch (kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt độ của khối dịch là: Q = W.L (kJ) W: Lượng nước bay hơi (kg) L: Nhiệt hoá hơi của nước (kJ/kg) Lượng hơi cần cung cấp:

86

D=

Q (kg/h) 0,96 × τ × (i h − i n )

Q: Lượng nhiệt cần cung cấp (kJ) 0,96: Độ bão hoà của hơi nước τ: Thời gian cấp nhiệt (h) ih: Hàm nhiệt của hơi bão hoà (kJ/kg) in: Hàm nhiệt của nước ngưng (kJ/kg) Sử dụng hơi nước bão hoà có áp suất 3at ta có: ih = 2727,6(kJ/kg), i = 558,4(kJ/kg) 1. Lượng hơi cấp cho nồi hồ hoá Ở nồi hồ hoá dịch bột vào ban đầu có nhiệt độ khoảng 42 - 43˚C, được nâng nhiệt lên 72˚C và giữ 10 phút, nâng lên 83˚C và giữ 30 phút, cuối cùng đun sôi 30 phút nhiệt độ khoảng 102 - 103˚C, Δt = 60˚C. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau: Ẩn nhiệt hoá hơi của nước là: L = 2280(kJ/kg) Nhiệt dung riêng của nước C1 = 4,186(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của chất tan quy theo tinh bột C2 = 1,327(kJ.kg-1.độ-1) Dịch bột trong nồi có tỷ lệ bột:nước = 1:5 Nhiệt dung riêng của dịch bột khoảng: C = (5.C1 + C2)/6 = 3,71(kJ.kg-1.độ-1) Ứng với một mẻ nấu bia chai ở nồi cháo: Tổng khối lượng dịch bột G = 14952(kg). Với 1000 lít bia thì lượng nước bay hơi trong nồi hồ hóa là 16kg Lượng nước bay hơi W =

40000 × 16 = 640(kg) 1000

Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là: Q1 = G.C.Δt = 14952×3,71×60 = 3328,3.103(kJ) Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt độ khối dịch là: Q2 = W.L = 640×2280 = 1459,2.103(kJ)

87

Ngoài ra còn phải tiêu tốn một lượng nhiệt đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường chiếm khoảng 5% tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho nồi hồ hoá. Tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho quá trình hồ hoá là: Qhh =

Q1 + Q2 = 5039,5.103(kJ) 1 − 0,05

Thời gian cấp nhiệt là τ = 2h. Lượng hơi cần cấp cho nồi hồ hoá là: Dhồ hoá =

Qhh 5039,5.10 3 = = 1210(kg/h) 0,96 × τ × (i h − i n ) 0,96 × 2 × (2727,6 − 558,4)

2. Lượng hơi cấp cho nồi đường hoá * Ở nồi đường hoá, ban đầu cần cấp hơi để nâng nhiệt độ của dịch bột malt từ 40oC lên 50oC, Δt = 10˚C. Khối lượng dịch bột là G = 29080kg. Coi lượng hơi bay đi trong thời điểm này là không đáng kể. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau: Ẩn nhiệt hoá hơi của nước là: L = 2432(kJ/kg) Nhiệt dung riêng của nước C1 = 4,175(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của chất tan quy theo tinh bột C2 = 1,305(kJ.kg-1.độ-1) Dịch bột trong nồi có tỷ lệ bột:nước = 1: 4 Nhiệt dung riêng của dịch bột khoảng: C = (4.C1 + C2)/5 = 3,601(kJ.kg-1.độ-1). Nhiệt lượng cần cung cấp để nâng nhiệt độ khối dịch là: Q1 = G.C.Δt = 29080 ×3,601×10 = 1047,2.103 (kJ) * Sau khi bơm dịch cháo sang hỗn dịch có nhiệt độ khoảng 63˚C và giữ 40 phút, nâng lên 72˚C và giữ 30 phút, cuối cùng nâng lên 76˚C và giữ 20 phút, Δt = 13˚C. Ẩn nhiệt hoá hơi của nước là: L = 2340(kJ/kg) Ứng với một mẻ nấu bia chai ở nồi malt: Tổng khối lượng dịch đường G = 42600(kg). Ứng với 1000lít bia thì lượng nước bay hơi trong quá trình đường hóa là 35,8kg. Vậy một trong một mẻ nấu lượng nước bay hơi là: W = 40 × 35,8 = 1432kg Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là:

88

Q2 = G.C.Δt = 42600×3,601×13 = 1994,2.103(kJ) Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt cho khối dịch là: Q3 = W.L = 1432×2340 = 3350,9.103(kJ) Nhiệt lượng hao phí để đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường chiếm 5%. Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình đường hoá là: Qđh =

Q1 + Q2 + Q3 = 6392,3.103(kJ) 1 − 0,05

Thời gian cấp nhiệt là τ = 1,85h. Lượng hơi cần cấp cho nồi đường hoá là: Dđường hoá =

Qđh 4577,9.10 3 = = 1659,3(kg/h) 0,96 × τ × (i h − i n ) 0,96 × 1,85 × (2727,6 − 558,4)

3. Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa Dịch sau lọc có nhiệt độ khoảng 75˚C, trong quá trình nấu hoa dịch được đun sôi ở nhiệt độ khoảng 105˚C, Δt = 30˚C. Thời gian nấu hoa khoảng 90 phút. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau: Ẩn nhiệt hoá hơi của nước: L = 2245(kJ/kg) Nhiệt dung riêng của nước: C1 = 4,186(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của chất tan quy theo đường tan: C2 = 0,997(kJ.kg-1.độ-1) Dịch đường trước đun hoa ứng với 1000 lít bia chai có khối lượng nước là 1224,9kg, có khối lượng chất chiết là 150,3kg. Tỷ lệ nước:chất tan = 1224,9:150,3 = 8,15:1 Nhiệt dung riêng của dịch: C = (8,15.C1 + C2)/9,15 = 3,837(kJ.kg-1.độ-1) Ứng với một mẻ nấu bia chai, ở nồi nấu hoa: Tổng khối lượng dịch là: G = 54760(kg) Lượng nước bay hơi là: W =

40000 × (1396 − 1252,7) = 5732(kg) 1000

Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là: Q1 = G.C.Δt = 54760×3,837×30 = 6303,4.103(kJ) Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt độ cho khối dịch là: Q2 = W.L = 5732×2245 = 12868,3.103(kJ)

89

Nhiệt lượng hao phí để đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường khoảng 5%. Nhiệt lượng cần cung cấp cho nồi nấu hoa là: Qhoa =

Q1 + Q2 = 20180,8.103(kJ) 1 − 0,05

Thời gian cấp nhiệt là τ = 1,5h. Lượng hơi cần cấp cho nồi nấu hoa là: Dhoa =

Qhoa 20180,8.10 3 = = 6460,6(kg/h) 0,96 × τ × (i h − i n ) 0,96 × 1,5 × (2727,6 − 558,4)

4. Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng nước Lượng nước cần cung cấp cho phân xưởng nấu ứng với một mẻ nấu bia chai là: G = 62030kg. Trong đó, sử dụng lại lượng nước sau khi làm lạnh dịch đường ứng với một mẻ nấu khoảng 51728kg có nhiệt độ khoảng 78˚C. Phần còn lại là nước mới bổ sung khoảng 10302kg có nhiệt độ 25˚C. Lượng nước này cần được đun nóng tới nhiệt độ 78˚C bằng hơi nước bão hoà ở áp suất 3at, Δt = 53˚C. Ở điều kiện này ta lấy thông số trung bình: Nhiệt dung riêng của nước: C = 4,186(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt lượng cần cung cấp để nâng nhiệt cho nước là: Q = G.C.Δt = 10302×4,186×53 = 2285,6.103(kJ) Nhiệt lượng tiêu tốn để đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường là 5%. Nhiệt lượng cấp cho thiết bị đun nóng nước ứng với một mẻ nấu bia chai là: Qn =

Q 2285,6.10 3 = = 2405,9.103(kJ) 1 − 0,05 0,95

Thời gian đun nước ứng với 1 mẻ nấu là 1h. Lượng hơi cần cấp cho thiết bị đun nước nóng là: Dnước =

Qn 2405,9.10 3 = = 1155,3(kg/h) 0,96 × τ × (i h − i n ) 0,96 × 1 × (2727,6 − 558,4)

5. Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện Trong một ngày số bia được chiết chai là 622222(chai) 450ml. Khối lượng mỗi chai đầy bia là 0,6kg. Coi lượng nước nóng dùng để thanh trùng chai và rửa chai,

90

rửa két ứng với một chai là 0,6kg. Khối lượng nước cần được đun nóng là: G = 622222×0,6 = 373333,2(kg) Nước ban đầu có nhiệt độ 25˚C được đun nóng tới nhiệt độ 80˚C, Δt = 55˚C. Ở điều kiện này lấy thông số trung bình: Nhiệt dung riêng của nước là: C = 4,174(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng nước là: Q = G.C.Δt = 373333,2×4,174×55 = 85706,1.103 (kJ) Nhiệt lượng hao phí khoảng 5% tổng lượng nhiệt cần cấp. Nhiệt lượng cần cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện trong một ngày là: Qht =

Q = 90217.103(kJ) 1 − 0,05

Lượng hơi cần cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện là: Dhoàn thiện =

Qht 90217.10 3 = = 1805,1(kg/h) 0,96 × τ × (i h − i n ) 0,96 × 24 × (2727,6 − 558,4)

6. Lượng nhiên liệu cho nồi hơi Ngoài lượng hơi cấp cho các phân xưởng như đã tính ở trên còn phải cấp một lượng hơi để thanh trùng đường ống, thiết bị khoảng 200 kg/h Tổng lượng hơi cần cung cấp cho toàn nhà máy là: D = Dhồ hoá + Dđường hoá + Dhoa + Dnước + Dhoàn thiện + 200 = 1210 + 1659,3 + 6460,6 + 1155,3 + 1805,1 + 200 = 12490,3(kg/h) Tổn thất nhiệt và hơi đốt trên hệ thống đường ống cấp hơi cho toàn nhà máy khoảng 10% tổng lượng hơi tiêu thụ cho toàn nhà máy. Tổng lượng hơi tiêu thụ của toàn nhà máy là: D’ = D/0,9 = 12490,3/0,9 = 13878,1(kg/h) Ta sử dụng 2 nồi hơi có năng suất 8500kg/h, áp suất làm việc 8at, áp suất làm việc lớn nhất 10at. Lò hơi sử dụng nhiên liệu dạng rắn là than, 1kg than đá cung cấp nhiệt lượng 34400kJ. Lượng nhiên liệu cần dùng được tính theo công thức: M=

D × (i h − i n ) (kg/h) Q × µ1 × µ 2

D: Lượng hơi tiêu thụ D = 13878,1(kg/h)

91

Q: Nhiệt lượng của than Q = 34400(kJ/kg) ih: Hàm nhiệt của hơi nước bão hoà ở áp suất 8at ih = 2772,4(kJ/kg) in: Hàm nhiệt của nước ban đầu (ở 25˚C) in = 104,7(kJ/kg) µ1: Hệ số đốt cháy của than µ1 = 0,9 µ2: Hệ số sử dụng của lò hơi µ2 = 0,8 M=

13878,1 × (2772,4 − 104,7) = 1494,8(kg/h) 34400 × 0,9 × 0,8

Lượng than cần cung cấp trong một ngày: 24×M= 35874,6kg = 35,9(tấn) Lượng than cần cung cấp trong một tháng, tháng làm việc nhiều nhất 25 ngày: 25×35,9 = 896,9(tấn) Lượng than cần cung cấp trong một năm, làm việc 250 ngày: 300×35,9 = 10770(tấn) III. Tính nước 1. Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu Lượng nước cần cấp cho phân xưởng nấu nhiều nhất một ngày là: Nước cần cung cấp cho một mẻ nấu bia chai kể cả nước vệ sinh hệ thống nồi nấu là: 62,03m3. Một ngày nấu nhiều nhất 7 mẻ thì lượng nước cần cung cấp là: 7 × 62,03 = 434,21(m3) Lượng nước đá cần để làm lạnh dịch đường houblon hoá ứng với một mẻ nấu bia chai là: 51728 (kg) tức là khoảng 52m3. Lượng nước đá cần để làm lạnh dịch đường ứng với một ngày nấu bia chai là: 7 × 52= 364(m3). Lượng nước này sau khi làm lạnh nhanh dịch đường trở thành nước nóng có nhiệt độ khoảng 70 – 75˚C sẽ được dùng làm nước nấu và vệ sinh hệ thống nồi nấu. Do đó lượng nước lớn nhất cần cung cấp cho phân xưởng nấu để thực hiện quá trình sản xuất trong một ngày khoảng: 434,3(m3)

92

2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men Lượng nước dùng để vệ sinh các thiết bị của phân xưởng lên men trong một ngày có thể tích bằng 8% thể tích 1 tank lên men, tức là khoảng: 0,08 × 375,2 = 30(m3) Lượng nước cần cung cấp để rửa men kết lắng một ngày khoảng 18,798 (m3). Lượng nước lớn nhất cần cung cấp cho phân xưởng lên men trong một ngày để thực hiện quá trình sản xuất khoảng: 30 + 19 = 49 (m3) 3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện Số lượng chai ứng với một ngày sản xuất của nhà máy là: 622222 (chai 450ml). Ứng với mỗi chai cần lượng nước vệ sinh, thanh trùng khoảng 1 lít. Do đó tổng lượng nước cần để vệ sinh chai, thanh trùng chai và vệ sinh két ứng với 1 ngày sản xuất bia chai khoảng: 622,2(m3). Số lượng bock ứng với một ngày sản xuất của nhà máy là: 4800(bock 50l). Ứng với mỗi bock cần lượng nước vệ sinh khoảng 10 lít. Do đó tổng lượng nước cần để rửa bock ứng với mọt ngày sản xuất bia hơi khoảng: 48(m3). Như vậy lượng nước lớn nhất cần cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện trong một ngày để thực hiện quá trình sản xuất khoảng: 622,2(m3) 4. Lượng nước dùng cho các hoạt động khác của nhà máy * Lượng nước cần cung cấp cho nồi hơi: Hơi sau khi cấp nhiệt sẽ ngưng tụ, nước ngưng có thể thu hồi và tái sử dụng để cấp cho nồi hơi khoảng 75%. Do đó lượng nước cần cấp cho nồi hơi khoảng 25% lượng hơi cần cấp. Lượng hơi tiêu thụ của nhà máy là: 13878,1 (kg/h) Lượng nước cần cấp cho nồi hơi một ngày là: 0,25 × 24 × 13878,1 = 83268,0(kg) Tức khoảng 84(m3) * Lượng nước dùng để vệ sinh nhà xưởng: Diện tích nhà sản xuất chính: 24 × 36 = 864(m2) Diện tích khu tank lên men: 30 × 45 = 1350(m2) Diện tích phân xưởng hoàn thiện: 24 × 36 = 864(m2) Tổng diện tích khu vực sản xuất chính của nhà máy:

93

864 + 864 + 1350 = 3078(m2) Trung bình lượng nước dùng để vệ sinh nhà xưởng là 3 lít/m 2/ngày. Lượng nước dùng để vệ sinh khu vực sản xuất chính trong một ngày khoảng: 9,3(m3) * Lượng nước phục vụ các nhu cầu sinh hoạt: Lượng nước sinh hoạt và phục vụ các nhu cầu khác của nhà máy bình quân một ngày khoảng 40 lít/người. Toàn thể nhà máy có khoảng 200 cán bộ công nhân viên. Vậy lượng nước cần cung cấp là: 200 × 40 = 8000(l) = 8,0(m3) ► Tổng lượng nước cần cấp cho toàn nhà máy trong một ngày: 434,3 + 49,0 + 622,2 + 84,0 + 9,3 + 8,0 = 1206,8(m3) Chọn bể chứa nước sau xử lý sơ bộ có kích thước 20m × 15m × 5m, dung tích khoảng 1500m3, xây bằng bê tông cốt thép. Hai bể nước sau xử lý cho phân xưởng nấu và cho phân xưởng hoàn thiện bằng tôn kích thước 10m × 10m × 5m, dung tích 500m3.

IV. Tính điện 1. Phụ tải chiếu sáng Trong các phân xưởng sản xuất lắp đặt hệ thống đèn chiếu sáng bao gồm các bóng đèn sợi đốt công suất 100w/bóng và đèn neon công suất 40w/bóng. Các bóng đèn được lắp đặt ở các vị trí cao khoảng 2,5 – 4m tùy thuộc vị trí làm việc, kích thước của thiết bị… khoảng cách giữa mỗi bóng L vào khoảng 3 – 4m, khoảng cách từ các bóng ngoài cùng đến tường l khoảng 0,25 – 0,35L (ở đây ta lấy trung bình L = 3,5m; l = 1m). Nhà có kích thước A × B(m×m) thì số bóng theo mỗi hàng và số hàng bóng một tầng nhà là: n1 =

A − 2l + 1 = (A – 2)/3,5 + 1 L

n2 =

B − 2l + 1 = (B – 2)/3,5 + 1 L

Tổng số bóng bố trí trong nhà: N = n1 × n2 × e(số tầng nhà)

94

Gọi đèn có công suất Pđ thì công suất thắp sáng là: Pcs = n × Pđ Bảng số lượng bóng đèn, công suất chiếu sáng đối với các công trình TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tên công trình

Kích thước Số bóng đèn (m × m) N=n1×n2×(e) Nhà sản xuất chính 24 × 36 8×11 = 88 Nhà hoàn thiện 24 × 36 8×11 = 88 Kho nguyên liệu 18 × 36 6×8 = 48 Kho thành phẩm 24 × 36 8×11 = 88 Phân xưởng lạnh 12 × 9 4×3 = 12 Phân xưởng thu hồi 12 × 18 4 ×6 = 24 CO2, khí nén Phân xưởng cơ điện 12 × 18 4×6 = 24 Phân xưởng hơi 12 × 18 4×6 = 24 Nhà hành chính 12 × 30 4×9×2 = 72 Nhà ăn – căng tin 12 × 18 4×6 = 24 Các công trình khác 40 Tổng công suất chiếu sáng ∑Pcs

95

Pđ(W)

Pcs(W)

100 100 100 100 100 100

8800 8800 4800 8800 1200 2400

100 100 40 40 100

2400 2400 2880 960 4000 47440

2. Phụ tải sản xuất Bảng công suất tiêu thụ điện của các thiết bị TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tên thiết bị

Pđm

Máy nghiền gạo Máy nghiền malt ướt Máy nghiền malt lót Nồi hồ hóa Nồi đường hóa Thùng lọc đáy bằng Hệ thống cấp men Hệ thống lọc bia Máy rửa bock Máy chiết bock Máy rửa chai Máy chiết chai Hầm thanh trùng Máy dán nhãn Máy rửa két Máy xếp két Hệ thống lạnh Hệ thống thu hồi CO2, khí nén Bơm, gầu tải, vít tải, quạt gió các loại và hệ thống xích tải Hệ thống xử lý nước và các thiết bị khác Tổng công suất ∑Psx

(kW) 6 11 4 8 10 12 4 5 2,5 0,8 7 4,5 7 0,8 3 4 70 40 80 70 371,9

Các loại bơm: Bơm cháo và dịch đường hóa công suất 75m3/h, Pđm = 7,5kW; bơm dịch lọc công suất 20m3/h, Pđm = 3kW; bơm dịch đường houblon hóa đi lắng xoáy công suất 50m3/h, Pđm = 5,5kW; bơm dịch đường sau lắng xoáy đi lạnh nhanh công suất 20m3/h, Pđm = 3kW; bơm dịch đi lên men công suất 25m 3/h công suất 5kW. Bơm nước lạnh công suất 25m3/h, Pđm = 4kW, bơm nước sạch công suất 30m3/h, Pđm = 5kW; bơm tuần hoàn nước lạnh công suất 25m3/h, Pđm = 4kW. Bơm đẩy CIP công suất 20m3/h, Pđm = 3kW; bơm CIP hồi công suất 20m3/h, Pđm = 3kW, bơm định lượng men công suất 500l/h, Pđm = 0,5kW. Bốn gầu tải: công suất động cơ 0,8kW Hệ thống xích tải các động cơ kéo công suất từ 1 – 3 KW Vít tải đẩy bã malt công suất 8m3/h, Pđm = 7,5KW

96

Vít tải chuyển bột gạo công suất 7,5kW 3. Xác định các thông số của hệ thống điện Tổng phụ tải của nhà máy: ∑P = ∑Pcs + ∑Psx = 47,44 + 371,9 = 419,34(KW) Công suất tiêu thụ trung bình (phụ tải tính toán) của nhà máy: Ptt = Ksx × ∑Psx + Kcs × ∑Pcs Ksx: Hệ số sản xuất Ksx = 0,6 Kcs: Hệ số chiếu sáng Kcs = 0,9 Ptt = Ksx × ∑Psx + Kcs × ∑Pcs= 0,6 × 371,9 + 0,9 × 47,44 = 265,9(KW) Hệ số công suất: cosφ =

Ptt 2 P + Q ph 2 tt

Qph: Công suất phản kháng của các thiết bị tiêu thụ (KW) Qph = Ptt × tgφ Giả sử hệ số công suất ban đầu cosφ1 = 0,7 (khi đó tgφ1 = 1,020) Để nâng cao hệ số công suất tới cosφ2 = 0,95 (khi đó tgφ2 = 0,329) là hệ số công suất thông thường của các máy phát điện thì trong mạch phải mắc thêm tụ điện có dung lượng bù bằng: Qph = Ptt × (tgφ1 – tgφ2) = 265,9 × (1,020 – 0,329) = 183,7(KW) Công suất biểu kiến của máy biến áp: S=

2 Ptt2 + Q ph =

265,9 2 + 183,7 2 = 323,2(KVA)

Chọn máy biến áp có công suất biểu kiến 400KVA, hạ điện áp của mạng lưới 15KV xuống 0,4KV. Chọn máy phát điện có công suất 400KVA, điện áp định mức 400V. 4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm a. Điện năng thắp sáng hàng năm Acs = ∑Pcs × Tcs × Kcs (KWh) Kcs = 0,9 Hệ số thắp sáng đồng thời ∑Pcs: Tổng công suất chiếu sáng (KW)

97

Tcs: Thời gian chiếu sáng trong năm (h) Một năm làm việc 12 tháng, mỗi tháng làm việc 25 ngày, mỗi ngày thắp sáng 14 giờ thì: Tcs = 12 × 25 × 14 = 4200(h) Ta có: Acs = ∑Pcs × Tcs × Kcs = 47,44 × 4200 × 0,9 = 179324(KWh) b. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm Asx = ∑Psx × Tsx × Ksx (KWh) Ksx = 0,6 Hệ số làm việc đồng thời ∑Psx: Tổng công suất điện tiêu thụ cho sản xuất (KW) Tsx: Thời gian sản xuất trong năm (h) Một năm làm việc 12 tháng, mỗi tháng làm việc 25 ngày, mỗi ngày làm việc cả 3 ca là 24h thì: Tsx = 12 × 25 × 24 = 7200(h) Asx = ∑Psx × Tsx × Ksx = 371,9 × 7200 × 0,6 = 1606608(KWh) c. Điện năng tiêu thụ cả năm A=

Acs + Asx (KWh) η

Coi tổn thất điện năng trên mạng hạ áp là 5% thì η = 0,95 A=

Acs + Asx 179324 + 1606608 = = 1879929(KWh) η 0,95

PHẦN VI: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN VII : TÍNH TOÁN KINH TẾ

Phần VIII: VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG VIII.1. Vệ sinh Vệ sinh là một công việc luôn được các nhà máy sản xuất công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm quan tâm, đòi hỏi phải được thực hiện một

98

cách nghiêm túc và nghiêm ngặt. Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố trong sản xuất, trong đó khâu vệ sinh đóng vai trò then chốt. Việc vệ sinh trong nhà máy bao gồm một số nội dung chính sau: VIII.1.1. Vệ sinh cá nhân - Đối với công nghệ sản xuất bia, công nhân trực tiếp tham gia sản xuất phải khỏe mạnh, không mắc các bệnh mãn tính hay truyền nhiễm. - Khi làm việc, công nhân phải mặc quần áo bảo hộ lao động, sạch sẽ, gọn gàng và luôn có ý thức bảo vệ chung. - Trong khu gây men giống thì chỉ những người có trách nhiệm mới được ra vào để đảm bảo vô trùng. - Trong khâu lọc bia, công nhân cần đeo khẩu trang và hạn chế nói chuyện. - Mọi công nhân trong nhà máy cần thường xuyên được kiểm tra sức khỏe. VIII.1.2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng - Tất cả các thiết bị, dụng cụ tham gia vào dây chuyền sản xuất cần phải được vệ sinh sạch sẽ, theo định kỳ. - Đối với máy móc thiết bị ở các phân xưởng phụ trợ, phải kiểm tra, bảo dưỡng thường xuyên. - Khu vực nhà nấu, hoàn thiện sản phẩm cần thoáng mát, giải quyết tốt vấn đề thông gió và hút bụi. - Các phân xưởng có bụi, tiếng ồn cần phải được đặt ở vị trí hợp lý, không ảnh hưởng tới các khu vực khác. - Kho nguyên liệu cần bố trí hợp lý, rộng rãi, thoáng mát, có nhiệt kế, ẩm kế theo dõi, tránh để cho vi sinh vật phát triển làm hỏng nguyên liệu. - Khu vực hành chính xây dựng phía trước nhà máy cần phải được trồng nhiều cây xanh đề tạo vẻ đẹp mỹ quan và điều hòa không khí cho nhà máy. - Chất thải và nước thải từ nhà máy cần phải được xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường. - Đường đi, hệ thống thoát nước, hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cần phải được thường xuyên quét dọn, kiểm tra.

99

VIII.2. An toàn lao động Bảo hộ an toàn lao động cũng là một khâu quan trọng trong sản xuất vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, tính mạng người lao động và tuổi thọ thiết bị. Đối với nhà máy sản xuất bia, cần phải quan tâm tới một số điểm quan trọng sau đây: VIII.2. 1. Chống khí độc trong nhà máy - Khí độc trong nhà máy bia chủ yếu là CO 2 được sinh ra từ quá trình lên men và NH3 từ hệ thống lạnh. - Khói thải lò hơi: để hạn chế tác hại do khói thải lò hơi gây ra cho môi trường xung quanh, cần lắp đặt hệ thống ống khói cao trên 10m để khuếch tán khói lên cao, không ảnh hưởng tới môi trường xung quanh. VIII.2. 2. Chống ồn và rung động Tiếng ồn và rung động ảnh hưởng không tốt tới sức khỏe của công nhân, gây ra mệt mỏi, ảnh hưởng tới thính giác, dẫn đến sự kém tập trung, giảm khả năng làm việc. Do đó, cần phải có biện pháp khắc phục: - Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng để sửa chữa máy móc kịp thời. - Khi lắp các phận, nếu có thể thì nên lắp các tấm đệm có độ đàn hồi để chống rung. VIII.2. 3. An toàn khi vận hành thiết bị - Các thiết bị chịu áp như lò hơi, máy nén, bình nạp CO2 ... cần được kiểm tra định kỳ, vận hành cẩn thận, đúng hướng dẫn. - Các thiết bị khác cũng cần được kiểm tra thường xuyên để kịp thời phát hiện hỏng hóc. - Thường xuyên theo dõi, kiểm tra các đường ống, van, đồng hồ đo... để kịp thời xử lý sự cố. - Công nhân khi vận hành phải được trang bị đầy đủ bảo hộ lao động, không bỏ vị trí khi đang làm việc, thực hiện nghiêm túc chế độ giao ca.

100

VIII.2. 4. An toàn về điện Trong quá trình sản xuất, công nhân luôn phải thường xuyên tiếp xúc với các thiết bị sử dụng điện, do đó cần chú ý: - Phải thực hiện tuyệt đối nội quy an toàn về điện để tránh xảy ra sự cố hay tai nạn. Cách điện tốt các phần mang điện, đặc biệt là tại các khu vực có độ ẩm cao và nhiều nước như phân xưởng lên men, phân xưởng hoàn thiện sản phẩm... - Bố trí các đường dây cách xa tầm tay hoặc lối đi lại của người sản xuất. Bố trí cầu dao điện hợp lý để có thể ngắt mỗi khi có sự cố. VIII.2. 5. Phòng cháy chữa cháy Mỗi phân xưởng đều phải có thiết bị chữa cháy, đặt ở vị trí hợp lý để có thể dễ tìm khi có sự cố.

101