Đồ án Thiết kế phân xưởng lên men bia năng suất 30 triệu lít/năm

nồi nấu thế liệu bắt đầu sôi thì bắt đầu cho malt và nước với nhiệt độ 500c vào thiết bị nấu với tỷ lệ nước bột là 1:4 (w/w). Giữ nhiệt hỗn hơp ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút, thực hiện quá trình đạm hóa. Enzyme protease sẽ phân cắt protein thành những chất có phân tử lượng thấp hơn như pepton, polypeptid và acid amin. Pepton, polypeptid góp phần làm cho bia có vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia. Acid amin, dipeptid là nguồn dinh dưỡng nitơ rất quan trọng cho nấm men sinh trưởng và phát triển. Sau đó, tiến hành phối trộn phần thế liệu gạo đã được hồ hóa và đun sôi ở 100oC vào thiết bị nấu. Thời gian bơm dịch gạo vào thiết bị nấu khoảng 10 phút. Trong lúc phối trộn sẽ bổ sung thêm nước để hiệu chỉnh nhiệt độ hỗn hợp trong nồi ở 65oC. Tại đây giữ ở nhiệt độ này trong 20 – 30 phút. Ở nhiệt độ này, hai enzyme a - amylase và b - amylase sẽ cùng tiến hành phân cắt tinh bột thành maltose và dextrin. Tiếp theo, gia nhiệt hỗn hơp lên 72oC và giữ ở 72oC cho đến khi kết thúc quá trình đường hóa (kiểm tra bằng phương pháp thử với dung dịch I2 0,02N). Sau cùng gia nhiệt hỗn hợp lên 78oC rồi bơm qua nồi lọc. Lưu ý: trong suốt quá trình nấu, cánh khuấy luôn hoạt động và giữ pH = 5,2 – 5,6. Hình 22: Giản đồ nấu dịch nha Lọc dịch nha Mục đích: khai thác Tách dịch đường ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi lớn nhất, đồng thời hạn chế tối đa sự oxy hoá dịch đường. Sau đó, tiến hành rửa bã để tận thu phần chất hoà tan còn sót lại trong bã. Biến đổi của nguyên liệu: Đây là quá trình phân riêng pha lỏng (dịch nha) và pha rắn (bã malt chứa các hợp chất không tan). Thiết bị và thông số công nghệ: Quá trình lọc được thực hiện bằng nồi lọc đáy bằng với lớp vật liệu lọc là lớp bã. Nồi lọc được chế tạo từ thép không gỉ có 2 đáy: đáy dưới bằng, đáy trên là lưới gồm nhiều mảnh nhỏ ghép lại tạo thành các rảnh có kích thước nhỏ, bã malt nằm trên lưới tạo thành lớp vật liệu lọc. Bên trong thiết bị có bộ phần đánh tơi bã lọc, có cánh khuấy. Trước khi tiến hành lọc, nồi lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước. Dịch đường từ nồi đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang nồi lọc, đồng thời bật cánh khuấy và hệ thống đánh tơi bã hoạt động để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả. Sau khi hết dịch đường hệ thống cánh đảo bã được nâng lên cao. Dịch đường được để yên 20 phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc. Sau đó mở van thu dịch đường, ban đầu dịch đường còn đục nên ta cho hồi lưu trở lại nồi lọc. Khi dịch đường bắt đầu trong thì khoá van hồi lưu, thu dịch đường. Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó cần ngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc. Dùng áp kế để kiểm tra tốc độ lọc. Thời gian ép dịch lọc khoảng 90 phút. Sau đó tiến hành rửa bã. Tiến hành rửa bã gián đoạn, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C, pH=6,5. Sau khi thu hết dịch đường, khoá van xả dịch, cho lượng nước rửa bã vào, cho cánh khuấy quay với vận tốc 4 – 5 vòng/phút để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lưu trong bã vào dịch. Sau đó tắt cánh khuấy để yên 10 phút thì tháo dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi nấu hoa houblon với dịch lọc trước đó. Tiếp tục cho đến khi hàm lượng đường trong bã còn 0,5 – 1˚Bx, thường là rửa 2 -3 lần. Thời gian rửa bã khoảng 60 – 120 phút. Lượng nước rửa bã được sử dụng sao cho thu được lượng thể tích dịch cần. Chú ý: chiều cao màng lọc thường là 30 – 60cm. Tốc độ lọc 0,5 – 4,5 m/s, nước nha đầu có 16 – 20oPt, 40 – 50% thể tích. Thời gian cho quá trình lọc và rửa bã: thời gian chuẩn bị 50 – 60 phút, thời gian lọc 60 – 110 phút, thời gian rửa bã 60 – 120 phút, thời gian tháo bã và vệ sinh 30 – 40 phút. Đun sôi dịch hoa với hoa Houblon Mục đích: khai thác và chuẩn bị cho quá trình lên men. Trích ly các chất đắng, tinh dầu, polyphenol từ houblon vào dịch nha, đồng phân hóa một số chất đắng để tăng độ hòa tan của chất đắng. Góp phần điều chỉnh độ chất khô dịch nha. Vô hoạt enzyme, đông tụ các protein kém bền nhiệt Được xem như quá trình thanh trùng: tiêu diệt vi sinh vật. Đun sôi ở 100oC trong thời gian dài sẽ xảy ra phản ứng Maillard, hình thành một số hợp chất có lợi làm tăng cường độ màu của bia. Tách một số hợp chất dễ bay hơi ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Các biến đổi của nguyên liệu: Vật lý: có sự thay đổi về tỉ trọng của dịch nha. Hóa học: xảy ra phản ứng Maillard (có lợi do tăng độ màu, ổn định độ bền bọt cho bia), phản ứng đồng phân hóa chuyển các a-acid thành iso a-acid giúp tăng độ hòa tan, đường và acid amin bị phân hủy, pH giảm 0,1 – 0,2 đơn vị. Hóa lý: Các chất chiết được trích ly từ hoa houblon vào dịch nha, xảy ra quá trình đông tụ protein, sự tạo phức giữa protein trong malt đại mạch và polyphenol trong hoa houblon sẽ hình thành kết tủa, có sự bay hơi của nước và một số cấu tử dễ bay hơi trong dịch nha. Sinh học: hệ vi sinh vật trong dịch nha sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt. Thiết bị và thông số công nghệ Thiết bị có dạng hình trụ đứng. Bên trong thiết bị có bộ phận gia nhiệt dạng ống để dẫn hơi vào. Lượng houblon sử dụng được tính theo lượng alpha acid (7 – 20g alpha acid/hL). Sử dụng phương pháp bổ sung hoa houblon hai lần: lần 1 khi dịch nha bắt đầu sôi, lần 2 là 15 phút trước khi kết thúc. Với phương pháp này sẽ có ưu điểm là tổn thất tinh dầu ít hơn. Thiết bị nấu 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 khoảng 78oC. Sau đó nâng dần nhiệt độ sao cho tới khi toàn bộ dịch lọc và nước rửa bã được bơm sang nồi hoa thì dịch đường trong nồi cũng vừa sôi. Khi dịch nha vừa bắt đầu sôi được khoảng 15 phút thì cho toàn bộ cao hoa và một nửa hoa khô vào nồi. Trước khi kết thúc đun hoa 15 phút thì bổ sung phần hoa khô còn lại vào nồi nấu. Tỷ lệ cao hoa/hoa khô = 1/3. Tổng thời gian đun dịch nha với hoa houblon không quá 2 giờ. Tách bã houblon Mục đích: hoàn thiện Các biến đổi của nguyên liệu: đây là quá trình phân riêng để tách bỏ những cấu tử không tan ra khỏi dịch nha. Thiết bị: Sử dụng thiết bị lắng xoáy tâm có dạng hình trụ đứng, đáy côn. Dịch đường ra khỏi nồi hoa được bơm vào thùng lắng xoáy theo phương tiếp tuyến với tiết diện hình tròn của thiết bị với vận tốc 12 – 14m/s. Dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực các cấu tử rắn sẽ chuyển động theo quỹ đạo đường xoắn ốc và lắng xuống phần đáy hình trụ. Phần dịch lỏng đã tách cặn nằm phía trên sẽ được tháo ra khỏi thùng, có nhiệt độ khoảng 95˚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. Dịch nha thu được có các chỉ tiêu: pH = 5,2 – 5,4. Nồng độ chất khô: 10 – 13oPt. Hàm lượng monosaccharide: glucose 7 – 15g/l, fructose 0,5 – 2g/l. Disaccharide: sucrose 2 – 6g/l, maltose 45 – 65g/l (maltose là đường khử chủ lực). Trisaccharide dồm có maltosetriose, raffinose… Dextrin: DP > 10 chiếm 12,5mg/l, DP 4 – 9 chiếm 9,8 mg/. β glucan và gum: 200 – 800 mg/l. Nitơ tổng: 500 – 1100mg/l. Nitơ amin tự do: 100 – 250mg/l xác định theo phương pháp ninhydrine. Phân đoạn nitơ theo Lundin: A (20 – 25%), B (15 – 20%), C (55 – 60%). Các chất khác: acid nucleic, vitamin, khoáng, polyphenol… Làm lạnh dịch nha Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men bia. Các biến đổi của nguyên liệu: Vật lý: dịch nha được làm lạnh từ 95oC về nhiệt độ lên men. Hóa lý: một số phân tử protein bị đông tụ trong quá trình làm lạnh và hình thành nên cặn mịn. Thiết bị: Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng. Yêu cầu của quá trình phải thực hiện nhanh và kín để hạn chế quá trình nhiễm vi sinh vật và hoạt hóa bào tử. Thông thường người ta dùng nước lạnh để hạ nhiệt độ dịch nha từ 95oC về 40oC, sau đó dùng tác nhân lạnh để hạ tiếp về nhiệt độ lên men của chủng nấm men bia sử dụng. Nhiệt độ hoạt động của nấm men chìm trong quá trình lên men chính thường dao động trong khoảng 14 – 18oC. Cung cấp oxy cho dịch nha và cấy giống nấm men Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men bia. Các biến đổi của nguyên liệu: khi sục không khí vô trùng vào dịch nha, oxy sẽ hòa tan vào dịch nha. Thiết bị và thông số công nghệ: Thiết bị cung cấp oxy cho dịch nha có dạng ống hình trụ được đục lỗ trên thân được đặt trong thiết bị lên men chính. Người ta sẽ nén không khí vô trùng vào ống trong. Nồng độ oxy trong dịch nha đạt 6 – 12 mg/l Để cấy giống nấm men, người ta sẽ bơm canh trường nấm men vào đường ống dẫn dịch nha từ thiết bị nạp oxy đến thiết bị lên men. Lên men chính Mục đích: chế biến. Quá trình lên men chính gồm 4 giai đoạn: Giai đoạn 1 (2 ngày đầu tiên): nấm men sẽ nảy chồi, phát triển mạnh dần, sinh khối đạt cực đại ở cuối ngày thứ hai. Đồng thời là sự giảm dần nồng độ chất hoà tan trong dịch đường, nhiệt độ tăng dần, xuất hiện nhiều bóng khí to thô bám xung quanh thùng và ở cuối ngày thứ hai có thể tạo một lớp bọt khí mỏng gồm nhiều bóng khí CO2 ở bề mặt môi trường lên men. Giai đoạn 2 (2 ngày tiếp theo): quá trình lên men bắt đầu chuyển từ quá trình lên men hiếu khí (tăng sinh khối nấm men) sang kiểu lên men kị khí (tạo C2H5OH và CO2), bọt bia xuất hiện nhiều và nhanh hơn, bóng khí khô và mịn hơn. Đồng thời là sự giảm mạnh nồng độ chất hòa tan trong dịch đang lên men và nhiệt độ tăng nhanh hơn. Giai đoạn 3 (2 – 3 ngày tiếp theo): trong giai đoạn này sự lên men xảy ra mãnh liệt nhất thể hiện rõ qua sự giảm nhanh nồng độ chất hoà tan cùng sự tăng rất nhanh nhiệt độ lên men. Chính trong giai đoạn này môi trường lên men đang tích luỹ nhiều diacetyl nhất đồng thời khí CO2 thoát ra cũng nhiều nhất. Lúc này cần theo dõi chặt chẽ biến động của nhiệt độ, ngăn chặn không cho nhiệt độ vượt quá nhiệt độ lớn nhất của phương pháp lên men đang áp dụng. Giai đoạn 4 (1 – 2 ngày cuối cùng): giai đoạn này cường độ lên men yếu dần, nồng độ chất hoà tan giảm chậm nhiệt độ ổn định và theo chiều hướng giảm dần, một bộ phận nấm men sẽ bắt đầu lắng cùng với những thành phần keo tụ của protein, tannin, nhựa đắng houblon. Các biến đổi của nguyên liệu: Sinh học: sự phát triển sinh khối và tăng về khối lượng nấm men. Hóa sinh: Sự trao đổi chất của nấm men. Trao đổi glucid. Trao đổi các hợp chất nitơ. Trao đổi lipid. Hóa lý: Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: pH giảm dần trong thời kỳ lên men chính. Sự thay đổi thế oxyhóa khử: Do sự tương tác của oxy với các cấu tử trong dịch lên men, sự tạo thành các chất có tính khử trong thời gian lên men. Sự kết mảng của tế bào nấm men. Sự tạo bọt: Do lượng CO2 tạo ra nhiều sau lên men. Vật lý: sự tỏa nhiệt do trao đổi chất của nấm men. Thiết bị và thông số công nghệ: Thiết bị lên men được đặt ngoài trời (tank out door). Nhiệt độ lên men được giữ ổn định ở 8 – 15oC, áp lực trong thùng lên men được giữ ở 1,2 – 1,5 kg/cm2. Quá trình lên men chính kết thúc khi hàm lượng đường lên men còn khoảng 1%. Trong quá trình lên men chính có tiến hành thu hồi CO2. Khi quá trình lên men chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng, áo lạnh ở phần côn của thùng lên men sẽ làm việc, nhiệt độ ở vùng này giảm cùng với áp suất trong thùng được giữ ở 1,2 – 1,5kg/cm2 sẽ thúc đẩy quá trình kết lắng của nấm men nhanh và chặt hơn. Mở van ở đáy côn, sinh khối nấm men sẽ được bơm đến khu vực xử lý và bảo quản ở 0 – 1oC để tái sử dụng. Nấm men có thể tái sử dụng đến đời thứ 7. Sau khi thu hồi nấm men thì sẽ chuyển sang quá trình lên men phụ. Lên men phụ Mục đích: hoàn thiện. Lên men lượng đường còn lại, bão hòa CO2 cho bia tươi, ổn định hương vị, độ trong sản phẩm. Các biến đổi xảy ra: Ở giai đoạn lên men phụ các quá trình xảy ra hoàn toàn giống giai đoạn lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn do hầu hết nấm men đã kết lắng và nhiệt độ thấp khoảng 0 – 2oC. Lên men phụ là tiếp tục quá trình lên men chính, nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả năng lên men còn sót lại trong bia non. Ở giai đoạn này xảy ra các quá trình nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm như hàm lượng diacetyl giảm, các acid hữu cơ tác dụng với rượu tạo thành este... Nhiệt độ và thời gian lên men phụ là 2 yếu tố quan trọng nhất ở giai đoạn này. Nhiệt độ thấp và thời gian dài là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận được bia cóđộ bền keo và chất lượng cao. Hóa học: Trong quá trình lên men phụ xảy ra quá trình oxy hóa khử một số thành phần của bia như: aldehyde, acid, các loại rượu, các chất màu, diacetyl…đồng thời giữa chúng có sự tương hỗ về mặt hoá học, góp phần tạo nên thành phần và hương vị của bia. Trong quá trình này một số tế bào nấm men bị chết và tự phân bởi các enzyme protease có sẵn trong bản thân các tế bào nấm men. Sản phẩm tự phân là các peptid, acidamin, và một vài thành phần của acid nucleid. Các enzyme chủ yếu là nhóm enzyme peptidase và protease. Chính các sản phẩm tự phân này có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của bia. Quá trình thủy phân protein (protelolysis) Hóa lý: Sự kết tủa protein. Sự lắng trong bia. Bão hòa CO2 cho bia. Phương pháp thực hiện: Quá trình lên men phụ thực hiện từ 18 – 20 ngày, nhiệt độ lên men: 0 – 2oC. Lọc bia Mục đích: hoàn thiện: tách các chất keo hoà tan do tính chất bất ổn định chúng sẽ gây hiện tượng đục bia. Cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm. Các biến đổi của nguyên liệu: đây là quá trình phân riêng các cấu tử rắn được loại bỏ ra khỏi bia. Thiết bị và thông số công nghệ: Sử dụng thiết bị lọc dạng đĩa lọc. Sử dụng chất trợ lọc diatomite để tách các cấu tử mịn hoặc polyphenol. Lọc bia trong điều kiện kín để hạn chế sự thâm nhập của vi sinh vật và oxy không khí vào bia Cách tiến hành: trong thùng phối trộn, bia và diatomite được khuấy trộn thành huyền phù. Sau đó huyền phù được bơm qua máy lọc nhiều lần để tạo thành màng lọc trên lưới lọc. Sau khi tạo được màng lọc thì bắt đầu điều chỉnh các van sao cho đạt được yêu cầu sau: một phần bia đục được đổ vào thùng phối trộn và huyền phù từ thùng phối trộn bị cuốn theo bia đục ở đường ống chính và được lọc trong. Trong quá trình lọc phải bổ sung thêm diatomite với lượng 50 – 100 g/hl. Làm lạnh bia Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình bão hòa CO2 Các biến đổi của nguyên liệu: giảm nhiệt độ bia sau khi lọc từ 5oC về 0 – 1oC Thiết bị: sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Bão hòa CO2 Mục đích: Bảo quản: bão hòa CO2 ức chế hoạt động vi sinh vật Hoàn thiện: Chuẩn hóa hàm lượng CO2 cho sản phẩm bia chai (hàm lượng 0,5%) Phương pháp thực hiện: Sau khi lên men chính, bia được bơm sang máy làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 0 – 1oC, đi qua thiết bị cacbonic hóa rồi đổ vào tank lên men phụ và tàng trữ. Trong giai đoạn lên men phụ và tàng trữ, bia được cacbonic hóa bằng bugi. Rót bia và đóng nắp Mục đích: hoàn thiện: Giúp quá trình vận hành dễ dàng, thuận tiện hơn. Nguyên tắc chiết rót: Khác với sản phẩm dạng nước, trong thành phần bia có nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ hòa tan khác nhau, nhiều hợp chất keo, và khí CO2 tồn tại dưới dạng liên kết không chặt chẽ. Các mối liên kết này phải được giữ ổn định tránh gây trào bia và tổn thất CO2. Bia không bao giờ được rót ở áp suất bão hòa CO2 mà chiết rót theo nguyên tắc đẳng áp (phải đạt được trạng thái cân bằng áp suất giữa bồn chiết bia và bao bì chiết rót), để bia có thể chảy vào bao bì một lượng đúng bằng trọng lượng riêng của nó. Cách tiến hành: Vỏ chai được bốc ra khỏi két theo băng chuyền đến máy súc rửa chai. Sau đó được kiểm tra lại bằng máy soi chai. Các chai bẩn không làm sạch được hay bị khuyết tật đều được loại bỏ đi. Các chai đạt tiêu chuẩn theo băng chuyền đến máy chiết bia và đóng nắp chai. Tại đây, băng tải sẽ vận chuyển chai vào vị trí khớp với các vòi chiết, chai được con đội nâng lên bịt kín chai vào van chiết bằng vòng ép cao su. Lúc này chai được hút chân không và đưa CO2 và sao cho áp lực CO2 trong chai và bồn chiết bằng nhau. Bia sẽ được chiết vào chai theo nguyên tắc đẳng áp. Sau khi đóng nắp chai sẽ đi qua máy kiểm tra mực bia trong chai. Vì chai bia được sử dụng lại nhiều lần nên quá trình làm sạch chai trước khi rót bia là hết sức quan trọng. Quá trình làm sạch chai được tiến hành như sau: Tráng chai bằng nước ấm ® Phun dung dịch kiềm loãng ® Ngâm rửa bằng dung dịch kiềm nóng(1–2% NaOH, 60–650C) ® Rửa nước lần 1 ® Rửa nước lần 2 ® Rửa bằng nước sạch ® Kiểm tra. Thanh trùng Mục đích: kéo dài thời gian bảo quản và ổn định chất lượng của sản phẩm. Các biến đổi của nguyên liệu: các vi sinh vật và enzyme trong bia sẽ bị vô hoạt. Phương pháp thực hiện: thanh trùng trong bao bì bằng thiết bị thanh trùng liên tục tunel. Chai bia được băng tải đưa vào thiết bị thanh trùng qua 5 vùng: vùng gia nhiệt (45oC), vùng thanh trùng (63oC), vùng làm nguội (45oC), vùng làm mát (35oC), vùng làm lạnh (25oC). Thời gian lưu của sản phẩm trong vùng thanh trùng là 20 – 30 phút. Nước được phun cho vùng nào thì được thu gom ngay vào bể chứa tương ứng phía dưới. Cả bể được gia nhiệt thường xuyên. Dán nhãn Mục đích công nghệ: hoàn thiện Thiết bị: sử dụng thiết bị dán nhãn hoạt động tự động theo phương pháp liên tục LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHÂT Lập kế hoạch sản xuất Nhà máy được thiết kế với năng suất 30 triệu lít bia/năm, cơ cấu sản phẩm 70% bia chai và 30% bia lon. 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 20% cho tổng lượng gạo và malt sử dụng. Do nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, ở miền nam khí hậu có 2 mùa 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 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. -Một năm nhà máy sản xuất 300 ngày, trung bình mỗi tháng sản xuất 25 ngày, những ngày còn lại để duy tu, bảo dưỡng máy móc thiết bị.tuy nhiên để tiện cho việc tính toán ta chỉ tính trung bình còn mỗi ngày Năng suất trung bình một ngày: 30000000/300 = 100000(lít). Mỗi ngày nấu 5mẻ, năng suất một mẻ khoảng: 20000(lít). Tính cân bằng vật chất 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. Malt có hàm ẩm 6%, hiệu suất hoà tan 80%. Gạo có hàm ẩm 13%, hiệu suất hoà tan 85%. Tổn thất trong các quá trình lần lượt là: - Nghiền: 0,5%. - Hồ hoá, đường hoá và lọc: 3% chất hoà tan. - Nấu hoa: 10% lượng dịch do nước bay hơi. - Lắng xoáy và lạnh nhanh: 2,5%. - Lên men: 5%. - Lọc bia :1,5%. - Bão hoà CO2: 0,5%. - Chiết chai: 4%; chiết bock: 1%. Từ đó ta có các thong số cụ thể như sau: Lượng bia sản xuất được với 70 kg malt và 30 kg gạo Nguyên liệu Độ ẩm (% khối lượng) Độ trích ly ( % chất khô) Khối lượng riêng (kg/m3) Malt 6 80 530 Gạo 13 85 700 PHÂN XƯỞNG NẦU Đơn vị tính Bia 12oS Đối với malt Lượng malt ban đầu kg 70 Tổn thất trong quá trình làm sạch % 0,5 Lượng malt còn lại, Gmalt = 70*(1-0.005) kg 69,65 Độ ẩm của malt % 6 Lượng chất khô có trong malt, Gckm = Gmalt*(1-0.05) kg 65,47 Độ trích ly của malt % 80 Lượng chất chiết thu được, Gccm = Gckm*0.80 kg 52,38 Đối với gạo Lượng gạo ban đầu kg 30 Tổn thất trong quá trình làm sạch % 0,5 Lượng malt còn lại, Ggạo = 30*(1-0.005) kg 29,85 Độ ẩm của gạo % 13 Lượng chất khô có trong gạo Gckg = Ggạo*(1-0.13) kg 25,97 Độ trích ly của gạo % 85 Lượng chất chiết thu được, Gccg = Gckg*0.85 kg 22,07 Tổng cộng Tổng lượng chất chiết thu được, Gccbd=Gccm + Gccg kg 74,45 Tổn thất chất chiết trong phân xưởng nấu % 3 Lượng chất chiết thu được, Gcc = Gccbd*(1-0.03) kg 72,22 Nồng độ chất khô trước khi lên men: % 12 Lượng dịch nha thu được, Gdn = Gcc/0.12 kg 601,81 Khối lượng riêng của dịch nha (d) kg/l 1,05 Thể tích dịch nha, Vdn = Gdn/d lít 574,03 Hệ số giãn nở thể tích 1,04 Thể tích dịch nha nóng, Vdnn = Vdn*1.04 lit 596,99 Tổn thất dịch nha phân xưởng nấu % 5 Thể tích dịch nha thu được ở phân xưởng nấu: Vdn1 = Vdnn*(1-0.05) lít 567,14 PHÂN XƯỞNG LÊN MEN Đơn vị tính Bia 12oS Tổn thất do quá trình lên men % 5 Thể tích bia 120s sau khi lên men, Vbslm = Vdn (1-0.05) lít 545,33 Tổn thất trong quá trình lọc % 1,5 Thể tích XXXias au lọc, Vbsl = Vbslm (1-0.016) lít 537,15 Tổn thất trong quá trình chiết rót, thanh trùng % 2,2 Thể tích bia 120s sau khi rót, thanh trùngVbsr = Vbsl (1-0.022) lít 525,33 Lượng malt, gạo và hoa houblon cần dùng để sản xuất 100 (l) bia Tính cân bằng vật chất cho 100 lit bia Khối lượng nguyên liệu cần Malt 13,32 kg Gạo 5,71 kg Tổng cộng 19,04 kg Lượng houblon cần dùng Bia có độ đắng là 32BU, nghĩa là có 32mg chất đắng / lít bia Hiệu suất chiết chất đằng trong hoa là 30% Tổn thất trong quá trình nấu là 5% Đơn vị tính Lượng chất đắng cần cho 100 lit bia 0,16 g chất đắng/hl Lượng chất đắng sử dụng 0,53 g chất đắng/hl Lượng hoa khô (chứa 7% chất đắng) cần (75%) 5,71 g/hl Lượng cao hoa (chứa 60% chất đắng) cần (25%) 0,22 g/hl Lượng acid H2SO4 sử dụng 0,80 g/hl CaCl2 1,20 g/hl Lượng nguyên liệu và các hóa chất được tính theo năng xuất của nhà máy Đơn vị Số ngày làm việc 300 ngày Số lít bia trong 1 ngày 100000 lit Số mẻ trong ngày, k 5 mẻ T\hể tích 1 mẻ sản xuất 20000 lit Số mẻ nấu trong 1 năm 1500 mẻ Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 mẻ Malt 2664,99 kg Gao 1142,14 kg Tổng lượng malt và gạo 3807,13 kg Hoa khô, mhk (Xem như hoa khô có lượng chất khô hòa tan 30%, có độ ẩm 8%; cao hoa tan hoan toàn) 22,86 kg Cao hoa 0,89 kg Lượng houblon cần, mh1m 1,19 kg H2SO4 160 g CaCl2 240 g Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 ngày Malt 13324,96 kg Gao 5710,70 kg Tổng lượng malt và gạo 19035,66 kg Hoa khô 114,29 kg Cao hoa 4,44 kg H2SO4 0,80 kg CaCl2 1,20 kg Lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 năm Malt 3997,49 tấn Gao 1713,21 tấn Tổng lượng malt và gạo 5710,70 tấn Hoa khô 34,29 Tấn Cao hoa 1,33 Tấn H2SO4 240 kg CaCl2 360 kg Thể tích nguyên liệu chiếm chỗ trong 1 mẻ Malt Khối lượng malt ban đầu, mm 2664,99 kg Lượng nước trong malt, Gn1 = mm*0.06 159,90 kg Lượng chất khô trong malt, Gckm = mm - Gn1 2505,09 kg Lượng chất tan trong malt, Gctm = Gckm*0.80 2004,07 kg Lượng chất không tan trong malt, Gktm = Gckm*0.20 501,02 kg Dung trọng malt khô 530 kg/m3 Thể tích malt chiếm chỗ, Vm = mm/530 5,03 m3 Gạo Khối lượng gạo ban đầu, mg 1142,14 kg Lượng nước trong gạo, Gn2 = mg*0.13 148,48 kg Lượng chất khô trong gạo, Gckg = mg - Gn2 993,66 kg Lượng chất tan trong gạo, Gctg = Gckg*0.85 844,61 kg Lượng chất không tan trong gạo, Gktg = Gckg*0.15 149,05 kg Dung trọng gạo khô 700 kg/m3 Thể tích gạo chiếm chỗ, Vg = mg/700 1.,63 m3 Lượng dịch đường đun sôi trong 1 mẻ Khối lượng nguyên liệu sử dụng, m = mm + mg 3807,13 kg Lượng dịch đường đun sôi trong 1 mẻ, Vs = Vdn*m/100/1000 22,73 m3 Thể tích dịch đường lên men trong mỗi mẻ, Vlm=Vs (1-0.05) 21,59 m3 Thể tích dịch đường lên men trong mỗi ngày, Vlm * k 107,96 m3 Thể tích dịch đường lên men trong một năm, Vlm * k * 300 32387,66 m3 Lượng bia thu được sau quá trình lọc Lượng bia 1 mẻ, Vbtt = (Vbsl*m)/100/1000 20,45 m3 Lượng bia trong 1 ngày, Vbtt*k 102,25 m3 Lượng bia 1 năm, Vbtt*k*300 30674,85 m3 Lượng bia thành phẩm Thể tích bia thành phẩm 1 mẻ, Vtp = Vbtp*m/100/1000 20,00 m3 Thể tích bia thành phẩm 1 ngày, Vtp * k 100.00 m3 Thể tích bia thành phẩm 1 năm, Vtp * k * 300 30000,00 m3 Các phụ phẩm Bã malt Bã malt, chọn độ ẩm bã, wbm 0,85 Lượng bã thu được từ 1 mẻ, Gb1m = (Gktm + Gktg)/(1-0.85)/1000 4,33 tấn Lượng bã thu được từ 1 ngày 21,67 tấn Lượng bã thu được từ 1 năm 6500,68 tấn Bã houblon Bã houblon, chọn độ ẩm bã, wbh 0,85 Lượng houblon không hòa tan, mkth = mhk*0.92*0.7 14,72 kg Lượng bã thu được từ 1 mẻ, mkth = mh1m/(1-0.85) 98,13 kg Lượng bã thu được từ 1 ngày 490,67 kg Lượng bã thu được từ 1 năm 147,20 tấn CO2 Lượng CO2 thu được từ 10 lit bia 3,1 g Lượng CO2 thu được trong 1 mẻ 6,2 kg Lượng CO2 thu được trong 1 ngày 31 kg Lượng CO2 thu được trong 1 năm 9300 kg Bã men Lượng bã men thu được từ 100lit bia 0,5 kg Lượng bã men thu được trong 1 mẻ 150 kg Lượng bã men thu được trong 1 ngày 750 kg Lượng bã men thu được trong 1 năm 225000 kg Số chai Dung tích chai, v 0,5 lit Số chai sử dụng cho 1 mẻ, n = Vtp/v 60000 chai Tổn thất do bảo quản trong kho 0,2 % Số chai bị tổn thất trong quá trình bảo quản, n1 = n*0.002 120 chai Tổn thất chai trong quá trình rửa 1 % Số chai bị tổn thất trong quá trình rửa, n2 = n*0.01 600 chai Tổn thất chai trong quá trình rót, đóng nắp, thanh trùng 1 % Số chai bị tổn thất trong quá trình rót, đóng nắp, n3 = n*0.01 600 chai Tổn thất chai trong quá trình xếp vào két 0,1 % Số chai bị tổn thất trong quá trình xếp vào két, n4 = n*0.011 60 chai Số chai thực tế cần dùng trong 1 mẻ, nt = n+n1+n2+n3+n4 61380 chai Số chai nhận về trong 1 ngày 306900 chai Số