Đang tải... (xem toàn văn)
Hiên nay do nhu cầu của thị trường càng tăng, ngành sản xuất bia có nhiều nước đang phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy mới thộc trung ương và địa phương quản lý , các nhà máy liên doanh với các hãng bia nước ngoài , công nghiệp sản xuất bia phát triển kéo theo sự phát triển của nghành công nghiệp khác. Những thương hiệu bia sản xuất tại Việt Nam đang chiếm ưu thế,đứng vững ở thị trường trong nước và có khả năng phát triển mạnh mẽ trong quá trình hội nhập đó là: Sài Gòn, Sài Gòn Spencial, 333, Hà Nội, Heineken, Tiger, Huda…..Lượng bia thuộc các thương hiệu này đại 731,8 triệu lít , chiếm 55,24 thị phần tiêu thụ, mãng thị trường bia cao cấp cũng đã xuất hiện một số loại bia nhập khẩu và các nhà máy bia tươi với sản lượng nhỏ nhưng được nhiều người ưa chuộng. Hiện nay các nhà máy bia đã và đang đầu tư nhiều về chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ tiên tiến vào công nghệ sản xuất. Qua đây tôi xin giới thiệu một trong những phương pháp lên men bia hiên nay đã và đang được sử dụng tại Việt Nam đó là phương pháp lên men bia liên tục. Với chuyên đề “thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia liên tục năng suất 42 triệu lít năm”
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỂN THỊ HIỀN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LÊN MEN NHÀ MÁY BIA LIÊN TỤC NĂNG SUẤT 42 TRIỆU LÍT/NĂM. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1. Giới thiệu sản phẩm 1.1.1: Thành phần hóa học của bia 1.1.2: Chỉ tiêu cảm quan 1.2: Nguyên liệu 1.2.1: Malt 1.2.1.1: Vai trò 1.2.1.2: Yêu cầu của malt đại mạch 1.2.1.3: Nguồn thu nhập và phương pháp bảo quản 1.2.2: Hoa houblon 1.2.2.1: Vai trò 1.2.2.2: Thành phần hóa học của hoa houblon 1.2.2.3: Cách bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng 1.2.3: Ngô 1.2.3.1: Vai trò 1.2.3.2: Yêu cầu của ngô khi nấu bia 1.2.3.3: Nguồn thu nhập và phương pháp bảo quản 1.2.4: Nước 1.2.4.1: Vai trò 1.2.4.2: Những yêu cầu cơ bản của nước dùng để nấu bia 1.2.4.3: Sự ảnh hưởn của nước đến chất lượng của bia 1.2.5: Nấm men 1.2.5.1:Vai trò của nấm men trong sane xuất bia 1.2.5.2: Phân loại 1.2.5.3: Cấu tạo về tế bòa của nấm men bia 1.2.5.4: Các enzym có trong nấm men xúc tác cho sự lên men 1.2.6: Chế phẩm enzym 1.2.7: Các chất phụ gia 1.3: Các quá trình sinh lý, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia 1.3.1: Các quá trình xảy ra khi nấu 1.3.1.1: Quá trình enzym 1.3.1.2: Quá trình phi enzym 1.3.2: Các quá trình xảy ra khi lên men 1.3.2.1: Lên men chính 1.3.2.2: Lên men phụ CHƯƠNG 2: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất bia 2.2: Thuyết minh dây chuyền công nghệ 2.2.1: Làm sạch 2.2.1.1: Mục đích 2.2.1.2: Cách tiến hành 2.2.2: Nghiền nguyên liệu 2.2.2.1: Mục đích 2.2.2.2: Phương pháp thực hiện 2.2.2.3: Thiết bị 2.2.3: Nấu nguyên liệu 2.2.3.1: Mục đích 2.2.3.2: Phương pháp nấu 2.2.3.3: Cách tiến hành 2.2.4: Lọc dịch đường 2.2.4.1: Mục đích 2.2.4.2: Cách tiến hành 2.2.5: Houblon hóa 2.2.5.1: Mục đích 2.2.5.2: Cách tiến hành 2.2.6: Tách bã hoa 2.2.7: Lắng trong và làm lạnh 2.2.7.1: Mục đích 2.2.7.2: Cách tiến hành 2.2.8: Lên men 2.2.8.1: Chuẩn bị giống 2.2.8.2: Cách tiến hành 2.2.9: Lọc bia 2.2.9.1: Mục đích 2.2.9.2: Cách tiến hành 2.2.10: Ổn định bia 2.2.11: Chiết và đóng nắp 2.2.12: Thanh trùng 2.2.13: Hoàn thiện sản phẩm CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1: Các số liệu ban đầu 3.2: Tính cân bằng sản phẩm 3.2.1: Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu 3.2.2: Kế hoạch sản xuất của nhà máy 3.2.3: Tính cân bằng sản phẩm cho 1 ngày 3.2.4: Chi phí bao bì CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 4.1: Phân xưởng lên men 4.1.1: Thiết bị lên men chính 4.1.2: Thiết bị lên men phụ 4.1.3: Thiết bị nuôi cấy nấm men 4.1.3.1: Nuôi cấy cấp 1 4.1.3.2: Nuôi cấy cấp 2 4.1.3.3: Nuôi cấy cấp 3 4.1.4: Thiết bị lọc bia 4.1.5 Thùng phối trôn chất trợ lọc 4.1.6: Thùng ổn định bia sau khi lọc trong 4.1.7: Thiết bị làm lạnh 4.2: Bơm phân xưởng lên men 4.2.1: Bơm dịch đường đi lọc 4.2.2: Bơm dịch nấm men 4.2.3: Bơm dịch đường đi lên men 4.2.4: Bơm bia đi làm lạnh 4.2.5: Bơm nước vệ sinh LỜI MỞ ĐẦU Đối với các nước có nền kinh tế phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng. Hiện nay trên thế gới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng 100tyr lít / năm. Trong đó Mỹ, Đức mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít / năm, Trung quốc 7 tỷ lít/ năm Châu Á là một trong những khu vực có lượng tiêu thụ bia đang tăng nhanh , các nhà nghiên cứu trên thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới. Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm thì ở châu Á tăng bình quân 6,5% / năm ( theo số liệu của viện rượu bia NGK VN ). Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau, vấn đề kiểm soát và mở rộng hệ thống phân phối càng trở nên khó khăn hơn khi nghiên cứu về thị trường, vì vậy các công ty nước ngoài có ý đồ kiểm soát càng nhiều càng tốt. Một hướng đi khác nữa là xây dựng và mở rộng càng nhiều nhà máy bia khắp nơi để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, như vậy nghành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm. Hiên nay do nhu cầu của thị trường càng tăng, ngành sản xuất bia có nhiều nước đang phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy mới thộc trung ương và địa phương quản lý , các nhà máy liên doanh với các hãng bia nước ngoài , công nghiệp sản xuất bia phát triển kéo theo sự phát triển của nghành công nghiệp khác. Những thương hiệu bia sản xuất tại Việt Nam đang chiếm ưu thế,đứng vững ở thị trường trong nước và có khả năng phát triển mạnh mẽ trong quá trình hội nhập đó là: Sài Gòn, Sài Gòn Spencial, 333, Hà Nội, Heineken, Tiger, Huda… Lượng bia thuộc các thương hiệu này đại 731,8 triệu lít , chiếm 55,24 thị phần tiêu thụ, mãng thị trường bia cao cấp cũng đã xuất hiện một số loại bia nhập khẩu và các nhà máy bia tươi với sản lượng nhỏ nhưng được nhiều người ưa chuộng. Hiện nay các nhà máy bia đã và đang đầu tư nhiều về chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ tiên tiến vào công nghệ sản xuất. Qua đây tôi xin giới thiệu một trong những phương pháp lên men bia hiên nay đã và đang được sử dụng tại Việt Nam đó là phương pháp lên men bia liên tục. Với chuyên đề “thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia liên tục năng suất 42 triệu lít / năm” dưới sự hướng dẩn của Th.S Ngô Thị Minh Phương. CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA 1.1. Giới thiệu sản phẩm Bia là một loại nước giải khát lên men có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng có hương thơm và vị đắng đặc trưng. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước. Ở nước ta một số nhà máy có thể dùng một số nguyên liệu thay thế malt như ngô, gạo… với tỉ lệ thích hợp để giảm chi phí sản xuất đồng thời tạo sản phẩm bia đặc trưng. Ngoài việc cung cấp một lượng lớn năng lượng, trong bia còn chứa một hệ enzym khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzym kích thích tiêu hoá amylaza. Đặc biệt khí cacbonic bão hoà trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát cho người uống. Nhờ những ưu điểm như vậy nên bia được sử dụng rộng rãi ở trên khắp thế giới và sản lượng của nó ngày càng tăng. Hình 1.1- Sản phẩm bia[ 26] 1.1.1. Thành phần hóa học của bia [6, 315] Nước là thành phần chính của bia, bên cạnh đó là rượu etylic, rượu bậc cao, một ít este, axit cacbonic, glyxerin, các hợp chất chứa nitơ… Hàm lượng axit cacbonic không phụ thuộc vào sự lên men, nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ tàng trữ bia, áp suất đối kháng và sự khuấy trộn khi chiết bia hay phụ thuộc vào hàm lượng khí bổ sung vào trong bia. Bình thường hàm lượng CO 2 trong bia vào khoảng 0,35 – 0,4%. Các hợp chất chứa nitơ chiếm khoảng 8 -10% dịch chiết. Các chất khoáng, chiếm 3 – 4% dịch chiết, nhưng hàm lượng thay đổi theo thành phần nguyên liệu đặc biệt là nước. Trong đó, có khoảng 1/3 là muối của Na và K, 1/3 là muối của P, một ít SO 2 , Ca, Mg, Al và Fe. Các chất đắng, axit hữu cơ, vitamin, este… có hàm lượng thấp nhưng ảnh hưởng khá quan trọng đối với chất lượng bia. 1.1.2. Các chỉ tiêu cảm quan Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền của bọt bia. Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, không được có mùi lạ và mùi chua. Độ axit trung bình của bia bằng 4, pH = 4,1 - 4,8. Bia phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh, bia phải thật trong Bia phải có mùi thơm, đắng đặc trưng của hoa houblon và malt, không có mùi vị lạ và chua 1.2. Nguyên liệu 1.2.1. Malt đại mạch. 1.2.1.1. Vai trò Malt là hạt hoà thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhất định. Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với các loại malt khác. Dùng malt đại mạch trong sản xuất bia có 2 mục đích chính vừa là nguyên liệu vừa là tác nhân đường hoá vì nó cho một tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho công nghệ sản xuất bia, ngoài ra vỏ malt đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp . 1.2.1.3. Những yêu cầu của malt dùng để sản xuất bia[ 9 , 32] + - Màu: malt có màu vàng tươi, sáng. - Kích thước hình dáng phải đồng đều, tương tự như hạt đại mạch khô, hạt trên sàng 2,8 mm - Vị và mùi: phải có mùi đặc trưng, không có mùi vị lạ. Nếu có mùi chua hay mốc chứng tỏ malt bị ẩm, matl phải có vị ngọt dịu (nhẹ). - Độ sạch: không tạp chất, hạt không bị vỡ và không có hạt bị bệnh, hạt vỡ tối đa 0,5 %, hạt bị bệnh tối đa 1 %, hạt không nảy mầm tối đa 5 %. - Trọng lượng khô tuyệt đối: 28÷38 g/1000 hạt (theo trọng lượng), 25÷37 g/1000 hạt (theo chất khô tuyệt đối) - Độ ẩm của malt không quá 6%. - Thời gian đường hoá: từ 10÷35 phút. - Về thành phần hoá học của malt, quan trọng nhất là hàm lượng tinh bột. Hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein phải nằm trong giới hạn cho phép từ 9÷12%. Nếu hàm lượng protein cao thì bia dễ bị đục, khó bảo quản, nếu thấp hơn thì bia sẽ kém bọt và có hương vị kém đậm đà. 1.2.1.4. Bảo quản malt đại mạch - Malt được nhập từ nước ngoài và được chứa trong các bao bì dày rồi đem bảo quản trong kho. - Độ ẩm của malt khi bảo quản sẽ tăng lên 5-6%. Khi bảo quản hạn chế sự tiếp xúc của malt và không khí, tránh khả năng malt hút ẩm nhiều làm tăng hoạt tính của hệ enzym có trong malt, lúc đó malt không được sản xuất ngay thì chất lượng trong malt sẽ giảm. Đối với malt vừa sấy xong thì trong quá trình bảo quản sẽ làm tăng độ ẩm trong malt, do đó khi nghiền malt sẽ ít nát , có thể giữ nguyên vỏ. - Malt sa khi bảo quản có độ axit tăng , do đó hoạt tính của hệ enzym cũng tăng so với malt khi chưa sấy. 1.2.1.4.Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản [...]... nấm men sau: + Saccharomyces cerevisiae: thục loại nấm mên nổi + Saccharomyces carlsbergensis: thuộc loại men chìm Chủng nấm men nổi và nấm men chìm có một số tính chất khác nhau , nấm men chìm lên men ở nhiệt độ 8-10◦C và ngừng lên men ở nhiệt độ dưới 0◦C Trong khi nấm men nổi lên men ở nhiệt độ 14-25◦C , và cuối quá trình lên men chính nấm men nổi lơ lửng hoặc tập trung ở trên bề mặt dịch lên men. .. vào quá trình lên men bia, lên men thực chất là quá trình trao đổi chất giữa tế bào nấm men và môi trường Trong đó yêu cầu về nguồn năng lượng cho hoạt động sống của nấm men lấy từ các chất dinh dưỡng trong môi trường và các chất này chuyển hóa thành các sản phẩm của quá trình lên men 1.2.5.2 Phân loại Nấm men bia thuộc loại nấm men đơn bào, không có clophin Trong công nghệ sản xuất bia người ta sử... - Sự hòa tan và liên kết CO2 trong bia: Trong bia non chứa khoảng 0,2% CO2 mà yêu cầu hàm lượng CO2 trong bia thành phẩm không nhỏ hơn 0,3%, do đó phải bổ sung thêm CO 2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đường còn lại trong bia là nguồn bổ sung CO 2 cho bia thành phẩm CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằng động như sau: CO 2 liên kết ⇔ CO2 hòa tan ⇔ CO2 dạng khí - Sự làm trong bia: Bia non chứa nhiều... trình lên men do sự tích lũy các axit hữu cơ làm pH môi trường giảm, thế oxi hoá giảm vì nấm men sử dụng hết O 2, đồng thời có quá trình tạo thành bọt do CO2 được giải phóng ra… 1.3.2.2 Lên men phụ Trong quá trình lên men phụ, phần đường còn lại tiếp tục được lên men để tạo thành rượu, CO2 và các sản phẩm khác Đồng thời lúc này hàm lượng diaxetyl tạo thành ở giai đoạn lên men chính được nấm men khử... của quá trình lên men , men nổi phát triển nhanh hơn men chìm.Trong sản xuất bia men chìm được sử dụng nhiều hơn vì lên men ở nhiệt độ thấp, an toàn về phương diện vi sinh vật 1.2.5.3 Cấu tạo về tế bào của nấm men bia Tế bào nấm men bia có cấu tạo phức tạp nhưng thành phần chính của nó là màng tế bào, chất nguyên sinh và nhân Màng tế bào có bề dày 150nm, ngoài việc tạo hình dáng cho nấm men nó còn chứa... SO 42nhiều, còn Ion SiO32- với hàm lượng 10 - 30 mg/l có thể xáo trộn quá trình lên men và kết quả làm đục bia Ion SiO32- có nhiều ở trong malt, còn trong nước không đáng kể Ion NO 3- nhiều cũng ảnh hưởng đến vị của bia Mặt khác trong quá trình lên men độc đối với nấm men Với nồng độ 25mg/l bị khử thành rất đã có ảnh hưởng đến vị của bia Các Ion Fe 2+, Fe3+ sẽ làm cho bia đục, có vị khó chịu, màu bia. .. thường xảy ra mạnh trong thời kì đầu của quá trình lên men chính và kết thúc sớm trước khi lên men chính xong - Quá trình sinh hoá: Đây là quá trình cơ bản trong lên men bia, là quá trình chuyển hoá các chất có trong dịch đường nhờ tác động của nấm men bia Trong đó quá trình quan trọng nhất là chuyển đường thành rượu và CO 2 Ngoài ra trong quá trình lên men còn xảy ra nhiều phản ứng khác sinh ra các sản... non chứa nhiều tế bào nấm men và các chất huyền phù khác cho nên còn đục Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chính nên xảy ra các quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử - Quá trình oxi hóa khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: Sự khuếch tán thêm oxi vào bia non khi chuyển nó sang thiết bị lên men phụ tạo điều kiện tốt cho quá trình oxi hóa các chất có trong bia non như axit amin, các... của bia Trong quá trình tàng trữ bia non còn xảy ra các phản ứng oxi hóa khử giữa các chất có trong bia làm tăng thêm hàm lượng este, rượu bậc cao và giảm đi hàm lượng diaxetyl có trong bia Sau khi tàng trữ vị của bia trở nên dịu hơn Sự tự phân của nấm men đã tạo ra các sản phẩm như peptit, aminoaxit, các vitamin có ảnh hưởng tốt đến chất lượng của bia CHƯƠNG 2: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA LIÊN... lạnh bản mỏng và chất tải lạnh là nước lạnh 2 - 4°C Nhà máy sử dụng phương pháp lên men chìm nên dịch đường sẽ được làm lạnh 8- 9°C Hình 2.8 – Thiết bị làm lạnh dạng bảng mỏng [ 18 ] 2.2.8 Lên men Lên men là quá trình rất quan trọng trong công nghệ sản xuất bia, là giai đoạn quyết định để chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động của nấm men thông qua họat động sống của chúng