Đang tải... (xem toàn văn)
Bia là một loại đồ uống giúp giải khát rất tốt và đang được người dân ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới. Đây là một loại nước giải khát có độ cồn thấp ,rất hấp dẫn bởi hương vị và màu sắc đặc trưng của nó. Ngoài khả năng giúp cho ta giải khát nó còn cung cấp một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các chất giúp tăng cường tiêu hóa và các Vitamin cần thiết. Nguyên liệu dùng để sản xuất bia chủ yếu là malt đại mạch, nước, hoa houblon và một số chất phụ gia khác. Để tăng hiệu quả kinh tế và giảm giá thành sản phẩm các nhà sản xuất có dùng thêm các nguyên liệu giàu tinh bột để thay thế như gạo, ngô, khoai, sắn… Hiện nay tổng năng suất của các nhà máy bia trong cả nước lên tới gần 3tỉ lít/ năm, lượng bia tiêu thụ đã vượt quá 3 tỉ lít/năm vào năm 2013. Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken... Hưởng ứng tinh thần “ Người Việt Nam dùng hàng Việt Nam” cần đẩy mạnh sản xuất trong nước, đáp ứng lượng tiêu thụ càng ngày càng tăng cao. Ở nước ta đã có rất nhiều cơ sở sản xuất bia tư nhân cũng như cơ sở sản xuất bia nhà nước, tuy nhiên nhu cầu sử dụng sản phẩm này của người dân rất cao nên các cơ sở sản xuất này vẫn chưa đáp ứng được hết các nhu cầu đó.Vì vậy việc xây dựng thêm nhà máy sản xuất bia là rất cần thiết để đáp ứng được phần nào nhu cầu của người dân. Với tương lai rộng mở của ngành bia, em xin lập bản thiết kế phân xưởng lên men nhà máy sản xuất bia với công xuất 30 triệu lít/năm
MỤC LỤC. TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 70 1 1 Lời cảm ơn Qua bản đồ án với đề tài: “thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm” đã giúp em học được rất nhiều kiến thức thực tế về sản xuất và cách thiết kế một nhà máy sản xuất bia để đem lại hiểu qua kinh tế cao Tuy bản đồ án môn học này đã được hoàn thành nhưng vẫn còn nhiều hạn chế, thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn và giúp em hoàn thiện kiến thức của mình. Để hoàn thành được bản đồ án môn học này em xin trân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của GS.TS Nguyễn Văn Cách để em hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2014 Sinh viên Trần Thị Hồng Hương 2 2 LỜI MỞ ĐẦU Bia là một loại đồ uống giúp giải khát rất tốt và đang được người dân ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới. Đây là một loại nước giải khát có độ cồn thấp ,rất hấp dẫn bởi hương vị và màu sắc đặc trưng của nó. Ngoài khả năng giúp cho ta giải khát nó còn cung cấp một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các chất giúp tăng cường tiêu hóa và các Vitamin cần thiết. Nguyên liệu dùng để sản xuất bia chủ yếu là malt đại mạch, nước, hoa houblon và một số chất phụ gia khác. Để tăng hiệu quả kinh tế và giảm giá thành sản phẩm các nhà sản xuất có dùng thêm các nguyên liệu giàu tinh bột để thay thế như gạo, ngô, khoai, sắn… Hiện nay tổng năng suất của các nhà máy bia trong cả nước lên tới gần 3tỉ lít/ năm, lượng bia tiêu thụ đã vượt quá 3 tỉ lít/năm vào năm 2013. Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken Hưởng ứng tinh thần “ Người Việt Nam dùng hàng Việt Nam” cần đẩy mạnh sản xuất trong nước, đáp ứng lượng tiêu thụ càng ngày càng tăng cao. Ở nước ta đã có rất nhiều cơ sở sản xuất bia tư nhân cũng như cơ sở sản xuất bia nhà nước, tuy nhiên nhu cầu sử dụng sản phẩm này của người dân rất cao nên các cơ sở sản xuất này vẫn chưa đáp ứng được hết các nhu cầu đó.Vì vậy việc xây dựng thêm nhà máy sản xuất bia là rất cần thiết để đáp ứng được phần nào nhu cầu của người dân. Với tương lai rộng mở của ngành bia, em xin lập bản thiết kế phân xưởng lên men nhà máy sản xuất bia với công xuất 30 triệu lít/năm 3 3 PHẦN 1: TÌNH HÌNH TIÊU THỤ BIA TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI 1. Tình hình tiêu thụ bia thế giới Các nước phát triển uống khá nhiều rượu bia, nhất là các nước châu Âu. Dân các nước Cộng hòa Czech, Đức, Áo, Ireland dẫn đầu trong tiêu thụ bia, bình quân đầu người hàng năm lần lượt là 132, 107, 106 và 104 lít/người/năm. Trong năm 2011, mức tiêu thụ bia toàn cầu đạt 188,78 tỉ lít, tăng 3,8% so với năm 2010. Trong đó, lượng tiêu thụ của Châu Á đứng đầu thế giới ở mức 66,6 tỉ lít, tiếp đó là thị trường truyền thống Châu Âu 54,8 tỉ lít. Khu vực Trung Đông là khu vực tiêu thụ ít nhất, chỉ đạt 1,4 tỉ lít dù dân số bằng ½ so với Châu Âu. Các khu vực Mĩ La Tinh, Bắc Mĩ, Châu Phi và Châu Đại Dương đạt 31,8; 24,5 ; 11,5 và 2,2 tỉ lít. Tổng thu nhập của thị trường bia năm 2011 đạt 500,24 tỉ đô la Mĩ 4 4 Mặc dù đứng đầu thế giới về tổng sản lượng tiêu thụ bia, Châu Á thua xa các đại diện đến từ Châu Âu khi mà top 10 các quốc gia đứng đầu về lượng tiêu thụ bình quân chịu sự thống trị bởi các quốc gia Châu Âu. Đứng đầu năm thứ 19 liên tiếp, CH Séc đạt mức 158,6 lít/1 người, tiếp đó là Ireland (131,1 lít) và Đức (110 lít). Châu Á chỉ có 2 nước duy nhất lọt top 50 đó là Nhật (41) và Trung Quốc (50). Các nước Đông Nam Á như Việt Nam, Thái Lan đạt mức tiêu thụ bình quân ở mức trung bình của thế giới (~27 lít/1 người) và cách xa khu vực top 50. Sau đây là 10 quốc gia có mức tiêu thụ bình quân theo đầu người cao nhất: Biểu đồ :Top 10 quốc gia có mức tiêu thụ bình quân cao nhất năm 2011 (lít/người) .Nguồn: Kirin Tổng doanh thu của thị trường bia thế giới năm 2011 đạt 500, 24 tỉ đô la Mĩ và được dự báo là sẽ tăng nhẹ 1,1% trong 4 năm tiếp theo. Đóng góp chính cho sự tăng trưởng này là sự tăng trưởng kinh tế của các thị trường mới nổi như Trung Quốc, Brazil, … Biểu đồ : Tổng doanh thu thị trường bia toàn cầu năm 2011 (nguồn: Indybeer) Theo thống kê, sản lượng của nhóm 40 nước sản xuất bia hàng đầu thế giới trong năm 2012 là khoảng 1,8 tỷ hectolit (1hectolit = 100 lít), tương đương 92% sản lượng bia toàn cầu. Trong khi đó, năm tập đoàn bia lớn nhất hành tinh hiện nay đã chiếm phân nửa thị trường thế giới. Đó là những cái tên như: AB InBev, SABMiller, Heineken, Carlsberg, và China Resource Brewery Ltd: 1. Anheuser-Busch InBev 5 5 Có trụ sở chính tại Bỉ, sản xuất 352,9 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm 18,1% lượng bia sản xuất trên thế giới - Anheuser-Busch InBev, viết tắt là AB InBev, là công ty sản xuất và phân phối bia lớn nhất thế giới hiện nay. 2. SABMiller Có trụ sở tại Vương quốc Anh, sản xuất 190 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm 9,7% lượng bia sản xuất bia trên thế giới - SABMiller là một công ty đa quốc gia sản xuất bia và nước giải khát có trụ sở tại London, Anh quốc. 3. Heineken International Có trụ sở tại Bỉ, sản xuất 171,7 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm 8,8% lượng sản xuất bia trên thế giới. 4. Carlsberg Group Có trụ sở tại Đan Mạch, sản xuất 120,4 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm 6,2% lượng sản xuất bia trên thế giới. 5. China Resource Snow Breweries Ltd Có trụ sở tại Trung Quốc, sản xuất 106,2 triệu hectoliter mỗi năm, chiếm 5,4% lượng sản xuất bia trên thế giới. Sản lượng bia của một số nước trên thế giới giai đoạn 2011-2012 được thống kê như sau: [ Nguồn: Kirin Institute of Food and Lifestype Report Global Beer Production by Country in 2012] 2. Tình hình tiêu thụ bia ở trong nước Thử nhìn qua các số liệu về nhân khẩu học dưới đây: 6 6 Hơn 91 triệu người tiêu dùng Tốc độ tăng dân số lớn hơn 1%/năm, ước tính 100 triệu người vào năm 2025. Độ tuổi trung bình của người dân là 27,8 tuổi so với 35,5 tuổi của Trung Quốc. 70% dân số nhỏ hơn 40 tuổi 31 triệu dân số nằm trong độ tuổi 20-40 35% dân số nhỏ hơn 20 tuổi Mỗi năm có thêm hơn 1 triệu dân số bước sang độ tuổi 18 Việt Nam đang trở thành một trong những thị trường tiêu dùng hấp dẫn nhất thế giới, trong đó có thị trường bia. Việt Nam đang là nước tiêu thụ bia nhiều nhất Đông Nam Á, và đứng thứ 3 khu vực châu Á – Thái Bình Dương (chỉ sau Nhật Bản và Trung Quốc). Theo Euromonitor International, tốc độ tăng trưởng kép sản lượng tiêu thụ bia của Việt Nam giai đoạn 2011-2016 được dự báo từ 6 – 9.99%/năm. Sản lượng bia tiêu thụ đầu người của Việt Nam trong năm 2010. Nguồn: Pomegranate Asia 7 7 Việt Nam là nước “khát” bia nhất tại Đông Nam Á trong năm 2011. Ảnh: Sưu tầm từ Internet Sản lượng sản xuất bia ở Việt Nam qua các năm. Nguồn: Pomegranate Asia Thị trường bia Việt Nam hoạt động khá cạnh tranh, với nhiều thương hiệu nổi tiếng như: Tiger, Heineken, Hà Nội, Halida, Sài Gòn, 333, v.v…, từ phân khúc cấp thấp như bia hơi cho đến phân khúc bia thượng hạng. Hai thị trường tiêu thụ 8 8 chủ lực là thị trường miền Nam (Hồ Chí Minh) và miền Bắc. 50-60% thị phần bia thuộc về 2 tập đoàn lớn của Việt Nam là Sabeco và Habeco. Ngoài ra, thị trường bia Việt Nam còn mở cửa cho phép các công ty sản xuất bia nước ngoài vào liên doanh, như: Carlsberg, Asia Pacific Brewers Ltd (Heineken, Tiger), SABMiller. Anheuser-Busch InBev – tập đoàn sản xuất bia lớn nhất thế giới dự kiến xây nhà máy sản xuất bia ở Việt Nam vào cuối năm 2014. Theo APB, hãng sản xuất bia với 2 thương hiệu nổi tiếng Heineken và Tiger, thị trường bia Việt Nam đang phân hóa như sau: + 13% dành cho phân khúc bia thượng hạng, và sẽ tiếp tục gia tăng trong thời gian tới. + 75% cho phân khúc bia đại trà. + 12% cho phân khúc bia bình dân, như bia hơi. Xu hướng sẽ có sự dịch chuyển trong thời gian tới, tăng bia cao cấp, giảm dần bia bình dân khi mức sống người dân đi lên. 9 9 PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA. Nguyên liệu dùng trong công nghệ sản xuất bia bao gồm: Malt đại mạch, hoa houblon, nước Tuy nhiên để hạ giá thành của sản phầm thì nhà máy có dùng thêm nguyên liệu thay thế là gạo để thay thế một phần cho malt. 1. Malt đại mạch. Malt đại mạch là nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất bia. Malt là một loại bán thành phẩm từ các hạt đại mạch được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ của các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió) sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy khô đến độ ẩm nhất định với điều kiện bắt buộc. 1.1. Hạt đại mạch. Hạt đại mạch thường được 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. Các thành phần chính của đại mạch - Nước: 13% khối lượng hạt. - 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: Phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu, đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng. - Hemixelluloza: Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, dưới tác dụng xúc tác của nhóm enzym sitaza, hemixelluloza bị thủy phân thành hexoza ( galactoza và manoza ) và pentoza ( arabinoza và xiloza ) hòa tan bền vững vào dịch đường và tạo thành chất chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm men. - Hợp chất chứa nitơ: Có vai trò rất quan trọng đối với công nghệ sản xuất bia vì chúng quyết định chất lượng chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Hầu hết các hợp chất này tồn tại ở dưới dạng cao phân tử ( protein ), còn lại là tồn tại ở dưới dạng thấp phân tử, dễ hòa tan, có các tính chất khác với nhóm cao phân tử. - Các hợp chất không chứa nitơ: Đó là các chất polyphenol, chất đắng, fitin, axit hữu cơ, vitamin và chất khoáng. - Chất béo: Chất béo tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của sản phẩm. - Hệ enzym phong phú: Bao gồm nhóm enzym thủy phân ( α-amylaza, β– amylaza, sitaza, proteaza, peptidaza, lipaza, amilophosphataza, …) và nhóm enzym oxy hóa - khử ( dehydraza, oxydaza và catalaza )… 10 10 [...]... lên men có những đặc điểm như sau: • • • • pH 5, 0- 5,4 Nồng độ dịch đường trước khi được đưa vào quá trình lên men là 1 0-1 2 0Bx Oxy đủ để nấm men tăng sinh khối ( 8- 10 mg/l) Mật độ nấm men 1 0- 20 triệu tế bào/ ml dịch lên men 2.2.5.1 Lên men chính Dịch lên men sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men Dịch men giống được chuyển vào thùng lên men theo luồng dịch đường với tỉ lệ men giống 0,5 lít men. .. tăng lên Kết quả là van (2) bị khóa và van (3) mở Toàn bộ lượng men cuối sẽ được xả hết vào tank 2 Sau 360 giây thì dừng việc thu hồi men và chuyển sang quá trình lên men phụ Quá trình lên men phụ Quá trình lên men phụ được tính từ sau khi thực hiện rút nấm men khỏi thiết bị lên men Sau khi rút men khỏi thùng lên men thực hiện hạ nhiệt độ của các lớp áo lạnh đồng đều xuống 00C để thực hiện lên men. .. hơn dịch lên men Khi dịch lên men đã ổn định trong thùng lên men thì bắt đầu tăng nhiệt độ của lớp áo lạnh (6) để đảm bảo nhiệt độ dịch bên trong thùng lên men đạt nhiệt độ lên men 10 – 12 0C lên men Tuy nhiên nhiệt độ của các lớp áo lạnh được thay đổi nhằm tạo dòng đối lưu giúp quá trình lên men diễn ra đều hơn và nhiệt độ trong thùng lên men đồng đều ở các địa điểm do trong quá trình lên men sẽ sinh... 100 lít dịch lên men nhằm tạo điều kiện tốt cho quá trình nấm men tiếp xúc tốt với môi trường và nhanh bước vào giai đoạn lên men đầu Nhiệt độ lên men chính là 10 - 12 0C, không tạo áp suất dư ( với hệ số chứa đầy là φ = 0,8 – 0,85) Quá trình phát triển nấm men trong quá trình lên men chính Có 3 giai đoạn trong suốt quá trình lên men: • Pha thích nghi (từ 1 2- 24 giờ) trong giai đoạn này nấm men làm... đáy thiết bị Quá trình lên men chính được xác định là kết thúc khi kiểm tra dịch lên men nồng độ chất khô đạt 3,5 – 4 0Bx và bắt đầu tiến hành tháo sữa men và chuyển sang giai đoạn lên men nhằm ổn định chất lượng sản phẩm 2.2.5.2 Quá trình lên men phụ Mục đích: Quá trình lên men phụ bắt đầu khi dịch lên men đã được xử lý thu hồi sữa men và nồng độ chất khô trong dịch đường đạt 30Bx hay còn gọi là bia. .. bên ngoài của thùng lên men tạo điều kiện thuận lợi để thực hiện rút nấm men cũng như cặn bẩn lắng xuống đáy thùng ở giai đoạn cuối của quá trình lên men Bên ngoài của thùng lên men là các lớp áo lạnh bao bọc thùng lên men nhằm duy trì nhiệt độ thấp cho thùng lên men Quá trình lên men chính bắt đầu được tính từ khi dịch lên men sau làm lạnh và nấm men được chuyển vào thùng lên men Quá trình cấp được... cerevisiae, lên men ở nhiệt độ 14 – 250C Tế bào nấm men mẹ nảy chồi thường dính lại với nhau, tạo thành những chuỗi các tế bào nấm men Trong quá trình lên men, các tế bào nấm men này có thành xốp sẽ được CO 2 bao quanh và làm chúng nổi lên, lơ lửng trong môi trường lên men Ưu điểm: nấm men nổi có thời gian lên men ngắn, tốc độ lên men (thoát CO 2) nhanh và phổ sản phẩm phụ tốt Nhược điểm: do tế bào nấm men. .. trong dịch lên men nên khó thu sinh khối nấm men 17 17 Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì nó là nhân tố để thực hiện quá trình chuyển hoá đường thành cồn và tạo ra hương vị đặc trưng cho từng loại bia Nấm men sử dụng trong nhà máy thuộc chủng Saccharomyces carlsbergensis Sử dụng chủng nấm men này có ưu điểm: dễ kết lắng để thu men sữa, có khả năng lên men ở nhiệt độ thấp, lên men triệt... xuống dưới đồng thời kéo các tế bào nấm men xuống đáy thiết bị giúp thuận lợi cho việc rút sữa men hay các cặn ra khỏi thiết bị lên men Quá trình rút men Việc phân loại nấm men sẽ được dựa vào một đầu dò đo độ dẫn điện (microsime) Bảng: độ dẫn điện microsimen với các tác nhân khác nhau: Tác nhân Độ dẫn điện (mS) Nấm men chết < 650 Nấm men sữa 650 – 1000 Bia 1000 – 1200 30 30 Quy trình thu hồi men được... quá trình lên men • Lớp trên cùng là lớp tế bào chết được thu hồi sinh khối để sử dụng làm thức ăn gia súc • Lớp ở giữa lớn nhất có màu trắng sữa chính là nấm men và một phần xác nấm men bia lắng xuống sau quá trình lên men và cần thu hồi để tái sử dụng Rửa men : Cần phải rửa nấm men để loại bỏ các chất cặn hay chất đắng và xác nấm men làm bẩn nấm men khi lên men Dịch sữa men thu được sau lên men chính . bản đồ án với đề tài: thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm đã giúp em học được rất nhiều kiến thức thực tế về sản xuất và cách thiết kế một nhà máy sản xuất bia. thêm nhà máy sản xuất bia là rất cần thiết để đáp ứng được phần nào nhu cầu của người dân. Với tương lai rộng mở của ngành bia, em xin lập bản thiết kế phân xưởng lên men nhà máy sản xuất bia. từng loại bia. Nấm men sử dụng trong nhà máy thuộc chủng Saccharomyces carlsbergensis. Sử dụng chủng nấm men này có ưu điểm: dễ kết lắng để thu men sữa, có khả năng lên men ở nhiệt độ thấp, lên men