Đồ án Thiết kế phân xưởng nấu của một nhà máy bia có năng suất 15 triệu lít/năm

dụng nhất hiện nay ở Việt Nam là hoa viên 8% α –axit và cao hoa CO2 30% α –axit 3. Gạo Ngoài đại mạch, trong công nghiệp sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm người ta đưa một số nguyên liệu khác như gạo, ngô... vào để thay thế. ở Việt Nam, gạo nhiều và rẻ, nên nguyên liệu thay thế hầu hết là gạo. Trong gạo chứa nhiều tinh bột nên ta thu được nhiều chất hoà tan. 3.1 Yêu cầu chung về gạo Đồng nhất về kích thước. Màu sắc trắng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi hôi. Không có sạn, cát (nếu có chỉ cho phép 2%). Độ ẩm từ 10 á 13%. Độ hoà tan 75 á 85%. 3.2 Thành phần hoá học của gạo STT Thành phần Tính theo % chất khô 1 Tinh bột 75 2 Protein 6 - 8 3 Chất béo 1 - 1,5 4 Xenluloza 0,5 - 0,8 5 Chất khoáng 1 - 1,2 Nước Hàm lượng các chất hoà tan trong dịch đường trước khi lên men là 10-13% đối với bia vàng. Như vậy, trong bia thành phẩm nước chiếm khoảng 87 - 90%. Do đó, có thể nói nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia. Nước giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩm cho nên nó phải đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu từ hoá học đến sinh học. Nước được dùng trong tất cả các công đoạn sản xuất bia từ ngâm, ươm mầm đại mạch đến nấu, rửa bã, làm lạnh, vệ sinh dụng cụ, thiết bị, rửa chai, cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh nhà xưởng. Tuỳ từng công đoạn mà yêu cầu của nước khác nhau nhưng phải đảm bảo một số chỉ tiêu chung như: - Hàm lượng muối cacbonat < 50mg/l. - Hàm lượng muối magiê < 100mg/l. - Hàm lượng muối clorua < 200mg/l. - Hàm lượng muối sunfat Ê 250mg/l. - Hàm lượng ion canxi: <150mg/l. - Hàm lượng ion magiê: Ê 50 mg/l. - Hàm lượng ion natri : Ê 150 mg/l. - Hàm lượng ion kali : Ê 12 mg/l. - Hàm lượng ion sắt : Ê 0.2 mg/l. - Hàm lượng Đồng : Không có. - Hàm lượng Kẽm : Không có. - Hàm lượng muối photpho : Ê 5000 mg/l. - pH Ê 9,5. - NH3 và muối NO2: 0,1 mg/l. - Vi sinh vật không quá 100 tế bào/1cm3. E.Coli và các vi sinh vật độc hại Ê 3 tế bào/1cm3. Cách xử lý nước để sản xuất bia có nhiều phương pháp khác nhau: như kết tủa, đông tụ, trao đổi ion, lọc cát sỏi, hấp thụ bằng than hoạt tính...Tuỳ thuộc vào mức độ nước cho từng công đoạn mà ta có biện pháp xử lý nước cho phù hợp. Cụ thể: với nước thành phố chỉ cần xử lý trao đổi ion để làm mềm nước, với nước giếng khoan thì qua lọc cát sỏi, than hoạt tính, trao đổi ion Nấm men Đặc điểm: nấm men thường dùng để lên men hiện nay là chủng Saccharomyces carlsbergensis là loại nấm men chìm, tế bào nấm men hình cầu hoặc hình oval, kích thước trung bình là 3 á 15 mm, sinh sản chủ yếu bằng phương thức nảy chồi, lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp. Nó có khả năng lên men các loại đường như: raffinoza, maltoza, glucoza, fructoza.Vào cuối quá trình lên men, nó kết lắng xuống đáy do tính chất tạo chùm của tế bào, thuận lợi cho việc tách men sau quá trình lên men để quay vòng sử dụng nấm men. Nguồn men giống: có thể lấy men giống từ nuôi cấy nấm men từ chủng thuần khiết hay tái sử dụng nấm men từ những lần lên men trước. 6. Các nguyên liệu phụ Trong công nghệ sản xuất bia người ta sử dụng chế phẩm enzym nhằm mục đích: thích hợp với sản xuất bia dùng nguyên liệu thay thế, làm tiệm cận về chất lượng của bia với nhiều nguyên liệu thay thế và bia 100% malt, giúp cho quá trình dịch hoá được dễ dàng, nhờ độ ổn nhiệt cao nên quy trình nấu được đơn giản hoá, tăng hiệu suất thu hồi, tăng năng suất, giảm thời gian nấu.... ở đây, em sử dụng enzym trong quá trình dịch hoá gạo dưới dạng chế phẩm Termamyl 120L của hãng Novo Đan Mạch. Đây là chế phẩm enzym dạng lỏng, được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus licheniformis, có khả năng chịu được nhiệt độ cao từ 95-1050C. Termamyl 120L là một endo-amylaza, chứa chủ yếu là alpha-1,4-glucosidaza có tác dụng phân cắt các liên kết alpha-1,4-glucosit trong chuỗi mạch amyloza và amylopectin thành dextrin và oligosaccharit tan trong nước, làm giảm nhanh chóng độ nhớt của dịch cháo. Việc sử dụng chế phẩm Termamyl làm enzym dịch hoá cho phép tránh được hiện tượng lão hoá tinh bột, có được hiệu suất thu hồi chất chiết cao, dịch hoá nhanh và triệt để Nguyên liệu phụ trợ khác: Nguyên liệu phụ trợ trong sản xuất bia còn có: axit sulfuric,axit lactic, CaCl2, chất tẩy rửa, chất sát trùng.... II/ Chọn dây chuyền sản xuất: Phân xưởng thiết kế là phân xưởng nấu. Mục đích của quá trình nấu là: Hoà tan các chất có trong malt, gạo Sử dụng các enzym amylaza để chuyển tinh bột thành đường, proteinaza để chuyển protein thành axit amin, peptit và polypeptit. Làm đắng dịch hèm nhờ hoa houblon. Quá trình nấu ( chuẩn bị dịch đường houblon hoá) có thể chia làm 5 công đoạn: Nghiền nguyên liệu: malt, gạo Nấu và đường hoá Lọc dịch đường Nấu hoa hay hounlon hoá dịch đường Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá Nghiền nguyên liệu: Có các phương pháp nghiền malt như : nghiền khô, nghiền khô có phun ẩm vỏ, nghiền khô mịn, nghiền ướt không ngâm, nghiền ướt có ngâm. Các phương pháp nghiền khô có ưu điểm là có thể nghiền trước 1 ngày trước khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém nhưng có nhược điểm là không giữ được nguyên vỏ, bụi, bột nhiều nên dung tích thùng lọc nhỏ. Nếu nghiền khô mịn thì phải dùng máy lọc thế hệ mới. Các phương pháp nghiền ướt có ưu điểm là vỏ được bảo toàn, có thể tăng chiều cao lớp lọc nhưng có nhược điểm là nghiền không tốt malt chưa nhuyễn, khi ngâm malt độ ẩm có thể không đều, sau khi nghiền xong phải nấu ngay, chi phí thiết bị và vệ sinh thiết bị lớn, dễ ăn mòn thiết bị. Các phương pháp nghiền ẩm có ưu điểm là khắc phục được các nhược điểm của phương pháp nghiền khô và nghiền ướt. ở đây, em chọn phương pháp nghiền khô có phun ẩm vỏ vì nó có nhiều ưu điểm như trên đã nói, hơn nữa năng suất của phân xưởng không lớn lắm nên phương pháp này phù hợp với năng suất nồi lọc. Đối với nguyên liệu thay thế là gạo, chọn phương pháp nghiền khô bằng máy nghiền búa. Nấu và đường hoá: Có 3 nhóm phương pháp đường hoá: Phương pháp ngâm chiết: ngâm chiết dần, ngâm chiết tăng dần nhiệt độ. Phương pháp này chỉ thích hợp cho malt có độ nhuyễn tốt và phương pháp lên men nổi, nhiệt độ lên men cao. Phương pháp đun sôi: Phương pháp này có đặc điểm là tạo ra các bước nhảy nhiệt độ, tranh các điểm dừng ở nhiệt độ trung gian, hơn nữa chỉ đun sôi một phần dịch đường, do đó hoạt động của enzym tốt hơn, nâng cao được hiệu suất hoà tan của dịch đường. Có thể nấu 1 lần, 2 lần hoặc 3 lần. khi nấu chỉ nấu phần đặc. Phương pháp này yêu cầu phải có hai nối nấu: một nồi hoà bột và một nồi nấu. Phương pháp hỗn hợp: Phương pháp này sử dụng cho quá trình nấu có sử dụng nguyên liệu thay thế. Nguyên liệu thay thế được hồ hoá riêng, sau đó được đường hoá, có thể đường hoá chung hay riêng với malt. Dịch cháo có thể được dịch hoá bằng enzym dịch hoá hoặc bằng malt. Trong thiết kế này, em chọn phương pháp nấu và đường hoá hỗn hợp, trong đó, nguyên liệu thay thế là gạo được hồ hoá và dịch hoá riêng trong nồi nấu gạo có sử dụng enzym dịch hoá Termamyl 120L, sau đó được đường hoá chung với malt trong nồi đường hoá. Lọc dịch đường: Có thể lọc dịch đường bằng nồi lọc hoặc máy lọc khung bản. Máy lọc khung bản có ưu điểm là lọc nhanh, tốn ít lượng nước rửa bã hơn, thiết bị gọn hơn nhưng nhược điểm của nó là không kín, dịch đường dễ bị oxy hoá nên chất lượng dịch đường kém hơn, vệ sinh vải lọc khó, tốn lao động và chi phí bảo dưỡng lớn. Nồi lọc tuy lọc lâu hơn, chiếm nhiều diện tích nhà xưởng hơn nhưng năng suất lọc lớn hơn, cách nhiệt tốt, dịch lọc ít bị oxy hoá, dễ cơ giới hoá tự động hoá, chi phí bảo dưỡng ít hơn. Do đó, trong dây chuyền sản xuất này, em chọn nồi lọc để lọc dịch đường nhằm đảm bảo chất lượng dịch đường và giảm mức độ lao động của công nhân trong công đoạn rửa bã và vệ sinh thiết bị. Nấu hoa Trong giai đoạn đun hoa phải đảm bảo được thời gian đun sôi cũng như cường độ sôi của dịch để có thể kết lắng tốt các cặn thô và cặn mịn, đảm bảo quá trình đồng phân hoá nhưng đồng thời tránh hiện tượng caramen hoá dịch đường Kỹ thuật nấu hoa chia làm 3 phần: Phần 1: cho 1/4 lượng hoa vào khoảng 15-20 phút sau khi sôi. Sử dụng loại hoa đắng nhất, ít thơm nhất, giầu tanin nhất. Phần 2: cho 1/2 - 2/3 lượng hoa. Đây là phần tạo vị đắng quan trọng nhất cho bia. Phần 3: cho 1/4 lượng hoa còn lại vào khoảng 15-30 phút trước khi kết thúc nấu hoa. Đây là loại hoa thơm nhất, mùi đặc trưng nhất cho bia đặc biệt là bia vàng. Trong sơ đồ dây chuyền này, em chọn nấu hoa ba phần, sử dụng hai dạng chế phẩm là cao hoa và hoa viên. Lượng sử dụng của từng loại có thể suy ra từ lượng hoa cánh cần thiết dựa trên tương quan độ đắng giữa các chế phẩm này. Lắng trong và làm lạnh nhanh dịch đường houblon hoá. Đây là giai đoạn rất dễ nhiễm tạp vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn chịu nhiệt coliform phát triển nhanh làm cho bia thành phẩm có mùi cần tây. Do đó, cần phải tiến hành nhanh và với mức độ vệ sinh tốt nhất. Có các loại thiết bị làm trong như thùng thấp hở, thùng kín, lọc li tâm, máy lọc dùng chất trợ lọc, lắng xoáy… Xu thế hiện nay các nhà máy đều sử dụng thiết bị lắng xoáy để làm trong dịch đường do thiết bị đơn giản mà hiệu quả tách cặn cao. Để làm lạnh dịch đường sau lắng xoáy, chọn thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm. Thiết bị này có ưu điểm là có thể vệ sinh theo chu trình kín, giảm nhiễm tạp vi sinh vật, thiết bị gọn, tiết kiệm diện tích nhà xưởng. Chọn thiết bị làm lạnh 1 cấp dùng tác nhân lạnh là nước 0-10C, tránh ăn mòn, tái sử dụng tốt. II/ Sơ đồ dây chuyền sản xuất: Gạo Malt Cân Cân Nghiền Nghiền Termamyl Đường hoá Hồ hoá Bã Nấu hoa Lọc dịch đường Nước Nước nóng Rửa bã hoa Lắng trong và làm nguội sơ bộ Làm lạnh nhanh Lên men Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ 1/ Nghiền nguyên liệu: a/ Nghiền malt: Mục đích: Phá vỡ màng tinh bột để quá trình đường hoá được tốt hơn. Yêu cầu của quá trình nghiền malt là vỏ còn nguyên vẹn và tách khỏi nội nhũ, lượng tấm thô nhỏ, lượng tấm mịn nhiều, bột mịn rất ít để tránh tắc khi lọc. Độ mịn và bản chất bột nghiền phụ thuộc vào máy lọc, nguyên liệu thay thế và chất lượng malt. Trong dây chuyền sản xuất này, chọn thiết bị lọc là nồi lọc, nghiền theo phương pháp nghiền khô có phun ẩm vỏ, sử dụng máy nghiền trục sáu trục bốn sàng. Máy nghiền có các đặc điểm sau: khoảng cách giữa các đôi trục lần lượt là: 1.3 mm, 0.8 mm, 0.35 mm. rulô nhẵn , có thể tự dãn ra khi gặp vật cứng chiều dài rulô L= 350-1250 mm tuỳ theo công suất máy đường kính rulô D= 200-300 mm tuỳ theo thời gian lưu của hạt giữa hai trục tốc độ quay hai trục khác nhau, thường nằm trong khoảng 250-300 vòng/phút kích thước lỗ sàng: 1.01 mm, 0.547 mm, 0.253 mm, 0.152 mm Malt nghiền được phân thành 5 loại: vỏ, tấm lớn, tấm, bé, bột thô và bột mịn Mức độ nghiền: vỏ 24%, tấm 51%, bột 25 %. b/ Nghiền gạo: Mục đích: Đặc điểm chung của các loại nguyên liệu chưa nảy mầm như gạo là các hạt tinh bột của chúng chưa được hồ hoá, chưa được tác động bởi enzym. Cấu trúc hạt tinh bột của chúng còn rất cứng. Do đó chúng rất khó bị thuỷ phân. Biện pháp hữu hiệu nhất để có thể thu được lượng chất chiết nhiều nhất từ những nguyên liệu này là nghiền thật nhỏ và hồ hoá ở nhiệt độ cao. Máy nghiền gạo thông dụng là máy nghiền búa, nghiền gạo càng mịn càng tốt. 2/ Quá trình nấu và đường hoá: a/ Nấu gạo: Mục đích: Do nguyên liệu thay thế sử dụng với tỷ lệ cao ( 40%) nên không thể đường hoá chung trong nồi nấu malt mà càn phải được hồ hoá và dịch hoá trước trong thiết bị riêng. Như ta đã biết, nguyên liệu chưa nảy mầm, thành tế bào của các hạt tinh bột chưa bị phá vỡ rất khó đường hoá. Hơn nữa, tỷ lệ thay thế nhiều, lượng enzym trong malt không đủ bao phần tinh bột ăn theo của gạo nên ngoài việc sử dụng malt lót phải bổ sung thêm chế phẩm enzym ngoài để tăng hiệu suất chiết. Trong quá trình nấu gạo, tinh bột gạo được hồ hoá và dịch hoá, độ nhớt giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hoá sau này. Tiến hành nấu gạo: Trước khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bị bằng nước nóng. Sau đó bơm lượng nước cần dùng vào nối nấu gạo. Nước bơm vào được phối trộn tự động từ thùng nước nóng và nước lạnh để đạt nhiệt độ 450C. Bật cánh khuấy. Cho axit sunfuric 10% để hạ pH của nước xuống pH thích hợp cho quá trình nấu (pH= 5,4-5,6). Cho lượng malt lót ( tỷ lệ 5% so với gạo). Sau đó đổ gạo vào. Lúc này nhiệt độ toàn bộ khối dịch giảm xuống một chút. Bổ sung chế phẩm Termamyl 120L với tỷ lệ 0.1% so với gạo. Bột được trộn đều và giữ ở nhiệt độ 42-450C trong 15 phút để tinh bột hút nước trương nở, đồng thời các enzym trong malt ( peptidaza) thuỷ phân protein của gạo. Cấp hơi để nâng từ từ nhiệt độ khối dịch lên 830C ( 1 độ/phút). Giữ ở nhiệt độ này 40 phút để hồ hoá tinh bột đồng thời amylaza phân cắt chuỗi mạch tinh bột, làm giảm độ nhớt của dịch cháo. Tiếp tục cấp hơi đun sôi dịch cháo trong khoảng 60 phút. Kiểm tra xem cháo chín chưa. Ngừng cấp hơi, để nguội xuống 80-830C ( 15 phút) rồi bơm dịch sang nối nấu malt. Thời gian nấu gạo một mẻ: 160 phút. b/ Đường hoá trong nồi nấu malt: Mục đích: Tạo điều kiện thích hợp thông qua việc điều chỉnh nhiệt độ và pH môi trường để hệ enzym của malt hoạt động, phân cắt các hợp chất cao phân tử trong dịch cháo thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan. Yêu cầu của quá trình đường hoá là dịch đường thu được chứa hàm lượng chất chiết tối đa có thể và tỷ lệ giữa các thành phần là 80% đường lên men + 20% đường các loại. Trong quá trình đường hoá, tinh bột được thuỷ phân thành các đường (dextrin bậc thấp dễ hoà tan, đường đơn giản), protein được thuỷ phân thành các hợp chất chứa nitơ chủ yếu là phân tử lượng trung bình (peptid, albumose), các hợp chất chứa photpho như phytin bị thuỷ phân giải phóng axit photphoric làm tăng độ chua và lực đệm của dịch đường. Ngoài các quá trình thuỷ phân bởi enzym, trong qua trình đường hoá còn xảy ra các phản ứng phi enzym như caramen hoá, melanoid, biến tính protein kém biền nhiệt, hoà tan các chất trong vỏ malt vào dịch đường … Tiến hành đường hoá: Sau khi vệ sinh thiết bị, bơm nước có nhiệt độ 35-400C vào nồi nấu malt. Bật cánh khuấy, cho malt vào ( tỷ lệ nước : malt là 5:1). Cho axit để đưa pH dịch bột về pH = 5.4-5.6. Tiến hành ngâm bột ở nhiệt độ này trong 30 phút nhằm mục đích chiết tách các enzym trong malt vào dung dịch. Sau khi ngâm malt được 30 phút, tiến hành bơm cháo sang. Sau khi bơm cháo sang ( mất khoảng 5 phút) nhiệt độ của khối dịch là 60-620C. Giữ ở nhiệt độ này trong 60 phút. Đây là thời gian dừng cho b-amylaza hoạt động, phân cắt tinh bột tạo maltoza là đường lên men chính cho nấm men. Sau đó, cấp hơi nâng nhiệt độ lên 70-720C ( mất khoảng 10 phút) và duy trì trong khoảng 40 phút để a-amylaza hoạt động thuỷ phân tinh bột thành các đường và dextrin hoà tan. Có thể kiểm tra bằng I2 để xác định thời điểm kết thúc đường hoá. Nâng nhiệt độ lên 780C rồi bơm sang thùng lọc. Thời gian đường hoá: 150 phút. Khi dịch cháo bắt đầu sôi thì tiến hành vệ sinh nồi nấu malt, sau khi sôi được 35 phút thì lấy nước và xả bột nồi đường hoá. 3/ Lọc dịch đường: Mục đích: Tách dịch đường ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi lớn nhất, đồng thời hạn chế tối đa sự oxy hoá dịch đường. Lọc dịch đường có hai giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi bã, giai đoạn hai là rửa bã để rút nốt những phần chất hoà tan còn sót lại trong bã. Tiến hành lọc dịch đường: Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước. Các mảnh của đáy giả phải được ghép thật khít và chặt với nhau. Lỗ tháo bã và các van xả dịch ra phải được đóng chặt. Bơm nước nóng vào các ống dẫn dịch đường để đuổi không khí đồng thời bơm tới chứa đầy khoảng không giữa hai đáy của thùng lọc. Dịch đường từ nồi đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang thùng lọc, đồng thời hệ thống cào bã quay để dàn đều lớp bã trên bề mặt đáy giả. Sau khi bơm hết dịch đường, hệ thống cánh đảo bã được nâng lên ở độ cao cuối cùng. Dịch được để yên trong 30 phút để bã kết lắng, tạo thành lớp lọc. Sau đó mở van thu dịch. Dịch đường ban đầu còn đục nên ta cho hồi lưu 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. Sử dụng áp kế để kiểm tra và điều chỉnh tốc độ lọc, thường là 1 l/s. Thời gian ép dịch lọc là 90 phút. Sau đó tiến hành rửa bã. Nước rửa bã ở 780C. Quá trình rửa bã được tiến hành gián đoạn. Sau khi thu hết dịch đường, khoá van xả dịch, cấp nước rửa bã lần thứ nhất tới ngập bã 2cm. Cho cánh đảo bã quay để làm tơi lớp bã ( 4-5 vòng). Để yên 10 phút thì tháo dịch. Thực hiện rửa bã như vậy 3-4 lần thì kết thúc. Quá trình rửa bã kết thúc khi nước rửa đạt 1.5-2.0 0 Bx. Thời gian rửa bã tiến hành trong khoảng 60 phút. Thời gian của quá trình lọc dịch đường: 150 phút. 4/ Nấu hoa ( houblon hoá dịch đường) Mục đích: Quá trình nấu hoa có ba mục đích chính: trích ly chất đắng và chất thơm của houblon, tăng độ bền ( sinh học, hoá sinh, keo) của dịch đường, tăng màu và cô đặc dịch đường. Trong quá trình đun hoa, các hợp chất trong hoa houblon được trích ly vào dịch đường, xảy ra một số biến đổi: đồng phân hoá các a-axit đắng thành izo-a axit đắng có độ hoà tan cao hơn và lực đắng mạnh hơn, vị đắng dịu hơn; tạo phức tanin-protein kết tủa trong quá trình lắng trong và làm lạnh sơ bộ dịch đường, tạo độ ổn định keo cho bia; làm mất hoạt tính của các enzym trong dịch đường tạo độ ổn định hoá sinh cho dịch; tiêu diệt các vi sinh vật nhiễm vào dịch đường từ nguyên liệu và các công đoạn trước đó, tạo độ bền sinh học cho dịch đường; trích ly các tinh dầu thơm trong hoa tạo hương thơm đặc trưng cho bia vàng; xảy ra các phản ứng tạo màu, làm bay hơi một số hợp chất không mong muốn như dimetylsulfua và dẫn xuất; làm bay hơi nước, cô đặc một phần dịch đường tới nồng độ cần thiết. Ngoài ra quá trình đun sôi cũng làm giảm pH dịch đường từ 0.2-0.3. Tiến hành đun hoa: Thiết bị dun hoa được vệ sinh sạch sẽ trước mỗi mẻ nấu. Ngay từ khi dịch lọc đưa sang nồi nấu hoa, mở van hơi, cấp hơi vừa phải để duy trì nhiệt độ dịch lọc trên 750C. Sau đó nâng hơi dần dần sao cho tới khi kết thúc quá trình rửa bã thì dịch đường trong nồi nấu hoa cũng vừa sôi. Đun sôi dịch đường trong 15 phút để cho tanin trong vỏ trấu kết lắng hết do tanin trong hoa mạnh hơn trong vỏ trấu. Sau đó cho toàn bộ lượng cao hoa để tạo kết tủa tanin-protein, tăng độ bền keo cho bia, tạo vị đắng cho bia. Sau khi đun được 40 phút thì bổ sung 1/2 lượng hoa viên để tạo vị đắng và tăng khả năng giữ bọt cho bia. Trước khi kết thúc đun hoa 15 phút ( sau khi sôi được 75 phút) bổ sung nốt 1/2 lượng hoa viên còn lại. Tỷ lệ lượng cao hoa: hoa viên sử dụng=30:70. Thời gian đun hoa: 90 phút. 5/ Lắng trong và làm lạnh sơ bộ dịch đường: Mục đích: Quá trình lắng trong và làm lạnh sơ bộ dịch đường nhằm mục đích tách bỏ các phần tử chất rắn hay cặn ra khỏi dịch đường, tránh cho bia không bị đục. Có hai loại cặn là cặn nóng và cặn lạnh. Cặn nóng được tạo thành ở nhiệt độ trên 600C và cần được tách bỏ hoàn toàn vì chúng có ảnh hưởng xấu tới quá trình lên men, làm cho bia kém chất lượng, sinh ra một số axit có hại cho độ bền của bia. Cặn lạnh hay cặn mịn được tạo thành ở nhiệt độ thấp, khi làm lạnh dịch. Cặn lạnh chỉ nên tách bỏ 70-80% để không ảnh hưởng tới hương vị cũng như khả năng giữ bọt của bia đồng thời không làm đục bia. Tiến hành lắng xoáy: Dịch đường ra khỏi nồi nấu hoa được bơm vào thùng lắng xoáy theo phường tiếp tuyến với vận tốc khoảng 12-14 m/s, do tác dụng của lực hướng tâm, các cặn lắng và các chất không hoà tan có khối lượng lớn sẽ tập trung vào giữa thùng và lắng xuống đáy. Dịch ra khỏi thùng được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh. Cặn tập trung ở đáy thùng sau khi bơm hết dịch được xối nước xả bã ra ngoài. Nhiệt độ của dịch ra khỏi thùng lắng xoáy khoảng 900C. Thời gian lắng khoảng 30 phút. 6/ Làm lạnh nhanh: Mục đích: Quá trình làm lạnh nhanh nhằm mục đích hạ nhiệt độ dịch đường xuống tới nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men đồng thời hạn chế tối đa sự nhiễm tạp vi sinh vật, ảnh hưởng tới lên men và chất lượng bia thành phẩm. Tiến hành làm lạnh nhanh: Sau khi ra khỏi thùng lắng xoáy, dịch đường có nhiệt độ 900C, được dẫn vào máy làm lạnh nhanh kiểu tấm bản. Máy được cấu tạo từ những tấm bản gấp sóng, chế tạo từ thép không gỉ. Các tấm bản có hình chữ nhật, có bốn tai ở bốn góc. Trên mỗi tai đục một lỗ tròn. Với cấu tạo như vậy, khi lắp chúng tạo nên bốn mương dẫn: dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, tác nhân lạnh vào máy và tác nhân lạnh ra khỏi máy. Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên, khi ra khỏi máy thì ra theo mương dẫn dưới ngược phía. Tác nhân lạnh đi vào theo mương dẫn kia phía trên và ra ở mương dẫn dưới ngược phía. Máy lạnh sử dụng ở đây là máy lạnh một cấp, dùng tác nhân lạnh là nước lạnh 10C. Nhiệt độ dịch vào: 900C. Nhiệt độ dịch ra: 10-120C. Nhiệt độ nước lạnh vào: 0-10C. Nhiệt độ nước ra: 70-800C được thu hồi về thùng nước nóng. 7/ Bão hoà O2 vào dịch lên men: Mục đích: Bổ sung O2 vào dịch đường lên men nhằm đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy ban đầu cho quá trình phát triển tạo sinh khối của nấm men trong giai đoạn tiềm phát và giai đoạn logarit. Tiến hành bổ sung oxy: Sau khi ra khỏi máy làm lạnh nhanh, dịch đường được bổ sung oxy dưới dạng không khí nén. Không khí nén phải được làm sạch và khử trùng trước khi nạp vào dịch. Không khí được bổ sung xuôi chiều theo đường ống dẫn dịch vào thùng lên men. Phần 3: Tính cân bằng sản phẩm Phân xưởng được thiết kế cho nhà máy với năng suất 15 triệu lít/năm, cơ cấu sản phẩm là 100% bia hơi. Bia hơi có nồng độ dịch đường đem lên men là 110Bx. Trong quá trình sản xuất, tổn thất ở các công đoạn là không thể tránh khỏi nên trong quá trình tính toán ta đều phải tính đến lượng tổn thất ở từng công đoạn. Lượng tổn thất này phụ thuộc váo nhiều yếu tố như chất lượng nguyên liệu, chế độ công nghệ, thiết bị … A – Tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi. Để đơn giản, ta tính cân bằng cho 100l bia hơi nồng độ dịch lên men 110Bx. 1. Lượng bia và dịch đường qua các công đoạn: - Công đoạn chiết bock: tổn thất 1.5% Lượng bia trước khi chiết bock là: 100 : ( 1-0.015) = 100 : 0.985 = 101.52 (L) - Công đoạn sục CO2 : tổn thất 0.5% => Lượng bia trước khi nạp CO2 là: 101.52 : (1- 0.005) = 102.03 (L) - Công đoạn lọc bia: tổn thất 2% => Lượng bia trước khi lọc là: 102.3 : ( 1- 0.02) = 104.39 (L) - Công đoạn lên men chính và lên men phụ: tổn thất 4% => Lượng dịch trước khi lên men là: 104.39 : ( 1- 0.04) = 108.74 (L) - Công đoạn lắng trong và làm lạnh sơ bộ dịch đường: tổn thất 3% => Lượng dịch trước khi lắng trong và làm lạnh sơ bộ là: 108.74 : ( 1- 0.03) = 112.1 (L) - Công đoạn làm lạnh nhanh dịch đường: tổn thất do co thể tích 3% => Lượng dịch trước khi làm lạnh nhanh là: 112.1 : ( 1- 0.03) = 115.57 (L) Có d420 = 1.044 kg/l => Khối lượng dịch đường sau khi đun hoa là: 112.1 * 1.044 = 117,03 (kg) Lượng chất chiết bằng 11% => Khối lượng chất chiết là: 117.03 * 11% = 12.87 (kg) - Công đoạn nấu, đường hoá, lọc bã malt: tổn thất chất chiết 1.5% => Lượng chất chiết ban đầu là: 12.87 : ( 1- 0.015 ) = 13.07 (kg) 2. Tính nguyên liệu cho 100l bia hơi 110Bx Giả sử lượng malt cần dùng là M (kg) Malt có các thông số kỹ thuật sau: Độ ẩm: W= 7% Hệ số hoà tan: 75% Tỷ lệ sử dụng : 65% malt Tổn thất trong khi nghiền: 1% Lượng chất chiết thu được từ M (kg) malt là: M*(1- 0.07)* (1- 0.01)*0.75 = 0.69M (kg) Gạo có các thông số kỹ thuật sau: Độ ẩm: W= 13% Hệ số hoà tan: 85% Tỷ lệ sử dụng : 35% Tổn thất trong khi nghiền: 1% Lượng chất chiết thu được từ gạo là: M*( 35/65)*(1- 0.13)* (1- 0.01)*0.85 = 0.4 M (kg) Tổng lượng chất chiết là: 0.69M + 0.4 M = 1.09 M (kg) Tương đương với 13.07 kg. => M = 13.07 : 1.09 = 12(kg) Vậy, lượng malt cần dùng cho 100l bia hơi là M = 12(kg) Lượng gạo tương ứng là M*35/65 = 6.46(kg) 3. Tính lượng men giống sử dụng: Có thể sử dụng lại sữa men hoặc men giống nuôi cấy. - Lượng men giống nuôi cấy tiếp trước khi lên men chính lấy 10% so với lượng dịch đưa vào lên men. Lượng men giống tiếp vào trên 100l bia hơi: 108.74*0.10 = 10.87 (L) - Lượng men sữa tiếp trước khi lên men chính lấy bằng 1% so với lượng dịch đưa vào lên men. => Lượng men sữa tiếp vào trên 100l bia hơi: 108.74*0.01 = 1.087 (L) 4. Tính lượng bã malt và gạo: a/ Tính lượng bã khô: Malt: Lượng malt đem nấu M = 12 (kg) Lượng chất khô không hoà tan chiếm 100-75 = 25 (%) Độ ẩm 7% Tổn thất khi nghiền 1% Lượng chất khô không hoà tan trong bã malt: 12*( 1- 0.07)*(1- 0.01)*0.25 = 2.76 (kg) Giả sử bã malt có độ ẩm 80% => lượng bã malt: 2.76 : (1-0.8) = 13.81(kg) Gạo: Lượng gạo đem nấu M = 6.46(kg) Lượng chất khô không hoà tan chiếm 100-85 = 15 (%) Độ ẩm 13% Tổn thất khi nghiền 1% Lượng chất khô trong bã gao: 6.46*( 1- 0.13)*(1- 0.01)*0.15 = 0.834 (kg) Giả sử bã gạo có độ ẩm 80% => lượng bã gạo: 0.834 : (1-0.8) = 4.2(kg) Tổng lượng bã khô: 2.76 + 0.834 = 3.6 (kg) Tổng lượng bã ẩm: 13.81+ 4.2= 18.01 (kg) Lượng nước trong bã: 18.01 - 3.6 = 14.41 (kg) =14.41 (L) 5. Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã: */ Lượng nước