Nội dung

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Bích Ngọc Trang 1 c MỞ ĐẦU Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim phong phú, kích thích tiêu hoá cho cơ thể con người. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt. Ngoài ra để tăng hiệu quả kinh tế cũng như đa dạng hoá sản phẩm, các nhà máy sản xuất bia còn dùng một số loại nguyên liệu thay thế như: đại mạch chưa nảy mầm, gạo, ngô đã tách phôi, .. Ngày nay, do phương pháp thực hiện, do nguyên liệu, do nấm men sử dụng khác nhau mà có rất nhiều loại bia khác nhau. Mỗi loại được đặc trưng bởi mùi, vị, màu sắc, độ rượu khác nhau. Nước ta có khí hậu nhiệt đới nên nhu cầu sử dụng bia khá nhiều. Lượng bia tiêu thụ trong cả nước tăng vọt trong những năm qua. Sự phát triển của nền kinh tế làm mức sống trong nhân dân tăng cao. Nhu cầu thị trường đòi hỏi sản xuất ra những loại bia đặc biệt có chất lượng cao. Với những yêu cầu trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 20 triệu lít/năm”. Đây là phương pháp lên men dài ngày trong thiết bị lên men chính và lên men phụ được đặt trong phòng lạnh có nhiệt độ xác định nên cho sản phẩm có chất lượng cao. Sản phẩm được sản xuất ra để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, góp phần vào sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Bích Ngọc Trang 2 Chương I. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điều kiện khác, tôi quyết định xây dựng nhà máy bia tại khu công nghiệp Phú Tài, thuộc phường Trần Quang Diệu, thành phố Qui Nhơn, tỉnh Bình Định. 1.1 Đặc điểm tự nhiên: Khu công nghiệp Phú Tài thuộc phường Trần Quang Diệu, có địa hình bằng phẳng, rộng nên rất thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy. Vị trí địa lý khu công nghiệp Phú Tài giáp với tuyến đường quốc lộ 1A, phía bắc giáp với quốc lộ 19, phía đông là cảng biển Qui Nhơn rộng lớn. Về điều kiện khí hậu: Bình Định nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu tác động của hai mùa: mùa khô và mùa mưa, nhiệt độ trung bình năm là 280C, độ ẩm 80 ÷ 85%. 1.2 Nguyên liệu: Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước. Ngoài ra, nhà máy còn dùng ngô để thay thế một phần malt đại mạch. Do nước ta không trồng được đại mạch và hoa houblon nên hai nguyên liệu này được nhập về từ nước ngoài qua cảng Qui Nhơn, sau đó vận chuyển theo đường bộ về nhà máy. Nguồn nguyên liệu thay thế là ngô có thể thu mua từ các xã lân cận như: Phước Long, Phước An, Phước Thành, Phước Hiệp, … thuộc huyện Tuy Phước và các khu vực trung du miền cao. 1.3 Nguồn cung cấp điện: Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp xuống 220V/380V. Ngoài ra, nhà máy còn trang bị thêm một máy phát điện dự phòng để đảm bảo quá trình sản xuất liên tục. Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp Trang 3 GVHD: Phan Bích Ngọc 1.4 Nguồn cung cấp hơi: Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhà máy. Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO và xăng cho ô tô được mua từ các trạm xăng dầu địa phương. Nhà máy có kho dự trử nhiên liệu để đảm bảo sản xuất. 1.5 Nguồn cung cấp nước: Nước được sử dụng trong nhà máy rất lớn, với nhiều mục đích khác nhau. Nguồn nước được lấy từ hệ thống nước ngầm, nguồn nước của thành phố. Nước trước khi đưa vào sử dụng phải được xử lý để đạt các yêu cầu đã đề ra. 1.6 Thoát nước: Nước thải của nhà máy chứa nhiều chất hữu cơ, là điều kiện dễ dàng cho vi sinh vật phát triển. Nếu thải trực tiếp ra ngoài sẽ gây ô nhiễm môi trường. Do đó, nước thải trong các phân xưởng chảy ra sẽ được qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy trước khi thải ra đường cống nước thải của khu công nghiệp. 1.7 Hệ thống giao thông vận tải: Giao thông vận tải là vấn đề rất cần thiết đối với hoạt động của nhà máy. Nhà máy phải vận chuyển một khối lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu, cũng như vận chuyển sản phẩm đến nơi tiêu thụ. Vị trí nhà máy đặt trên quốc lộ 1A, cách ga Diêu Trì 1Km, cách ngã ba tuyến giáp với quốc lộ 19 đi các tỉnh Tây Nguyên 8 Km, đồng thời cách cảng biển Qui Nhơn 10 Km nên rất thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu và phân phối sản phẩm. 1.8 Hợp tác hoá: Trong sản xuất bia có một lượng lớn phế phẩm giàu chất dinh dưỡng như bã malt, men bia. Bã malt là nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất thức ăn gia súc, có giá trị đối với nông nghiệp. Men bia rất giàu chất dinh dưỡng, làm thức ăn cho gia súc. Các sản phẩm cặn lắng, bã hoa còn là nguyên liệu làm phân bón tốt để cung cấp cho nông dân tỉnh lân cận. Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp Trang 4 GVHD: Phan Bích Ngọc 1.9 Nguồn nhân lực: Việc xây dựng nhà máy bia góp phần giải quyết công việc cho người dân trong tỉnh. Công nhân trong nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương. Cán bộ quản lý và kỹ thuật của nhà máy có thể tuyển từ các trường đại học như: Đà Nẵng, Qui Nhơn, Nha Trang. 1.10 Thị trường tiêu thụ sản phẩm: Bia thành phẩm của nhà máy sản xuất sẽ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của nhân dân địa phương, tiêu thụ trong nước và có thể xuất khẩu ra nước ngoài. 1.11 Thiết bị: Nhà máy có thể nhập thiết bị từ nước ngoài để đảm bảo qui trình công nghệ. Tuy nhiên, có thể tự gia công chế tạo một số thiết bị trong nước để giảm bớt chi phí. Kết luận: từ những phân tích thực tế trên, việc xây dựng nhà máy bia tại khu công nghiệp Phú Tài, thuộc phường Trần Quang Diệu, thành phố Qui Nhơn, tỉnh Bình Định là hoàn toàn hợp lý. Với năng suất 20 triệu lit/năm có thể đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng. Việc xây dựng nhà máy phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay. Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Bích Ngọc Trang 5 Chương II. GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon, nước và sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô. 2.1 Malt đại mạch: 2.1.1 Vai trò trong sản xuất bia: Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hoá, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng sản xuất bia, bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và tính chất công nghệ hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các loại hạt hoà thảo khác. 2.1.2 Thành phần hoá học: Thành phần hoá học trung bình của malt bia tính theo phần trăm chất khô là: tinh bột 58%, đường khử 4%, saccaroza 5%, pentozan không hoà tan và hexozan 9%, xenluloza 6%, chất chứa nitơ 10%, chất béo 2,5%, chất khoáng 2,5%. Ngoài ra trong malt còn chứa một ít các chất inozit, các chất màu, các tanin, các chất đắng và các enzim thuỷ phân như: α , β -amylaza, proteinaza, peptinaza, fitaza, xitaza, amylophotphataza,… Trong 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 khoảng 9-12%, nếu cao hơn thì bia sẽ bị đục, khó bảo quản, nếu thấp hơn thì bia kém bọt, kém vị đậm đà và kèm theo các chỉ số non yếu khác. 2.1.3 Yêu cầu về chất lượng: Malt dùng để sản xuất bia phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Sạch, có mùi thơm đặc trưng, có vị ngọt, màu vàng sáng đồng đều. Không được có mùi vị lạ, không mốc, không hôi khói. - Kích thước hạt malt phải đồng đều: hạt trên sàng 2,8 mm và chiếm 94%, hạt dưới sàng 2,2 mm không quá 0,5%. - Khối lượng riêng của malt: 520÷600 g/l - Độ ẩm của malt không quá 6% Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Bích Ngọc Trang 6 - Malt có thời gian đường hoá 10÷35 phút, hoạt lực amylaza là 100÷300 đơn vị. Malt sau khi nhập từ nước ngoài về được bảo quản trong kho với thời gian dự trử sản xuất khoảng một tháng. 2.2 Hoa houblon: 2.2.1 Vai trò: Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia. Làm cho bia có vị đắng dễ chịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì hoa đã thụ phấn sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng bia. Hoa được sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau: dạng hoa nguyên cánh, hoa viên, cao hoa,… Tuy nhiên, không sử dụng 100% cao hoa vì sẽ làm cho mùi, vị của bia bị giảm sút. Nhà máy sử dụng hoa houblon ở dạng hoa nguyên và dạng viên. Sử dụng hoa nguyên có ưu điểm là bảo toàn được chất lượng, nhưng đồng thời cũng có nhược điểm là giá thành cao, khó bảo quản. 2.2.1 Thành phần hoá học: - Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau, nhưng các chất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa hoa houblon, các tanin và tinh dầu. Ngoài ra trong hoa còn chứa một số các chất khác như: protein, mỡ, sáp, các tạp chất phi protein. - Nhựa hoa là thành phần chính, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α -nhựa mềm và β -nhựa mềm, trong nhựa mềm gồm các dạng axit đắng là α,β,γ,δ- axit đắng. Vị đắng của bia chủ yếu là do α- axit đắng tạo nên, còn các dẫn xuất của β- axit đắng tạo nên vị đắng hài hoà dễ chịu. - Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ bị oxi hoá nên nó bảo vệ nhựa hoa houblon. Trong quá trình nấu bia, hầu hết Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp Trang 7 GVHD: Phan Bích Ngọc tanin của hoa houblon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu là của malt và chỉ khoảng 10÷20% là polyphenol của hoa. - Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hyđratcacbon và nhiều hợp chất chứa oxi dạng tecpen. Tinh dầu hoa houblon không hoà tan trong nước nhưng dễ bay theo hơi nước. Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay hơi, chỉ tồn tại khoảng 2% để tạo hương thơm cho bia. Trong quá trình bảo quản, tinh dầu sẽ dần mất đi do bay hơi và bị oxi hoá. Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia vì các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng bia. 2.2.2 Bảo quản hoa: Để bảo quản tốt cần giữ hoa trong các điều kiện sau: - Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùng kín hoặc môi trường khí trơ. - Xông SO2 để hạn chế sự oxi hoá và phát triển của vi sinh vật. - Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 00C) vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chế các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển vi sinh vật. - Cách ẩm tốt 2.3 Nước: 2.3.1 Vai trò: Trong bia thành phẩm, hàm lượng nước chiếm khoảng 85÷90%. Trong nhà máy, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinh xí nghiệp … Do đó, lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn. Lượng nước dùng để nấu bia không những đòi hỏi có đầy đủ tiêu chuẩn của nước uống mà còn có những yêu cầu riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia. 2.3.2 Thành phần: Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion: - Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+,H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+ Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Bích Ngọc Trang 8 - Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước. 2.3.3 Yêu cầu về chất lượng:  Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia: - Trong suốt, không màu, không mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh. - Độ cứng trung bình 5÷6 mg đương lượng/lít - pH = 6,8÷7,3 - Hàm lượng cặn khô không vượt quá 600 mg/lít - Chỉ số coli không lớn hơn 3 - Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300 ml  Hàm lượng tối đa của các kim loại: + sắt: 0,3 mg/l +mangan: 0,05 mg/l + magie: 125 mg/l + chì: 0,1 mg/l + flo: 1 mg/l + kẽm: 5 mg/l + nitrat: 35 mg/l + selen: 0,05 mg/l + sunfat: 60-80 mg/l Không được có mặt xianua, thuỷ ngân, bari, crom, amoniac, sunphuahyđro, nitrit. 2.4 Nguyên liệu thay thế: 2.4.1 Vai trò: Trong sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm người ta có thể thay thế một phần malt đại mạch bằng các loại nguyên liệu khác. Nguyên liệu này có thể dạng hạt hay dạng đường. Tại nhà máy, nguyên liệu thay thế được dùng là ngô với tỷ lệ 10% so với tổng lượng nguyên liệu. Ngô có các loại hạt như: ngô răng ngựa, ngô đá và ngô bột. Hạt ngô có màu vàng, trắng, đỏ hoặc hồng. Trong công nghệ sản xuất bia, ngô dùng để thay Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Bích Ngọc Trang 9 malt đại mạch chủ yếu là loại trắng đục (hàm lượng tinh bột cao, protein thấp) được sử dụng dưới dạng đã nghiền nhỏ. 2.4.2 Thành phần của hạt ngô: - Hạt ngô bao gồm các thành phần sau: + lớp vỏ quả: 5÷7% khối lượng hạt + lớp vỏ hạt: 2% khối lượng hạt + lớp alơron: 6÷8% khối lượng hạt + phôi: 10÷11% khối lượng hạt + nội nhũ: 75% khối lượng hạt Trong thành phần của phôi có 33÷45% chất béo, 20% protein, 75% đường và tro, 4% xenluloza, gần 5% tinh bột. Trong thành phần của nội nhũ có 77÷84% tinh bột, 7÷11% protein, 1% chất béo, 0,3÷0,8% tro, 1% đường, 0,5% xelluloza. 2.4.3 Những yêu cầu cơ bản của ngô dùng để nấu bia: - Có màu trắng đục, kích thước hạt đồng đều. - Hạt ngô sạch, được tách phôi hoàn toàn. - Trước khi nấu phải được nghiền mịn. Thu mua và bảo quản ngô để sử dụng: Ngô được thu mua ở các địa phương lân cận ở dạng đã tách phôi. Chúng được cho vào bao và bảo quản trong kho. Thời gian bảo quản tối đa là 10 ngày. Yêu cầu của kho bảo quản là phải khô ráo, thoáng, cách ẩm, cách nhiệt tốt, không có mặt các loại vi sinh vật gây bệnh, côn trùng … Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Bích Ngọc Trang 10 Chương III. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1 Sơ đồ công nghệ: Malt làm sạch làm sạch nghiền nghiền mịn bột malt nước ngô đã tách phôi trích 10% so với ngô bột ngô hoà trộn hoà trộn đạm hoá hồ hoá nước đun sôi hội cháo đường hoá nước 780C lọc dịch đường và rửa bã bã đun sôi dịch đường với hoa houblon hoa houblon lọc bã hoa bã lắng trong và làm lạnh dịch lên men men giống thuần khiết xử lý hoạt hoá lên men chính CO2 sữa men lên men phụ và tàng trữ bia non men giống lọc bia cặn xử lý nạp bình ổn định bia chiết rót thanh trùng thành phẩm Thiết kế nhà máy bia SVTH: Lê Thị Thảo Vi - Lớp 02H2B