Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT

Tôi xin cam đoan đây là đồ án do chính tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả tính
toán là trung thực, không sao chép từ các công trình khác.

Người cam đoan
Trần Thị Yến Minh

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

MỤC LỤC

Chương 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ............................................................. 2
1.1. Tính cấp thiết của sự đầu tư: .................................................................................... 2
1.2. Điều kiện kinh tế kĩ thuật: ........................................................................................ 2
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên: ................................................................................................ 2
1.2.2. Hệ thống giao thông vận tải: ................................................................................. 2
1.2.3. Nguồn nguyên liệu:................................................................................................ 2
1.2.4. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu: ............................................................... 3
1.2.5. Nguồn cung cấp nước: .......................................................................................... 3
1.2.6. Hệ thống xử lý nước thải: ...................................................................................... 3
1.2.7. Nguồn nhân lực: .................................................................................................... 3
1.2.8. Thị trường tiêu thụ sản phẩm: ............................................................................... 3
1.2.9. Hợp tác hóa: .......................................................................................................... 4

2.1. Giới thiệu sản phẩm:................................................................................................. 5
2.1.1. Thành phần hóa học của bia: ................................................................................ 5
2.1.2. Các chỉ tiêu cảm quan: .......................................................................................... 6
2.2. Nguyên liệu: ............................................................................................................. 6
2.2.1. Malt: ...................................................................................................................... 6
2.2.1.1. Vai trò: ................................................................................................................ 6
2.2.1.2. Yêu cầu của malt đại mạch: ............................................................................... 6
2.2.1.3. Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản: ...................................................... 7
2.2.2. Hoa houblon: ......................................................................................................... 7
2.2.2.1. Vai trò: ................................................................................................................ 7
2.2.2.2. Thành phần hóa học của hoa houblon: .............................................................. 7
2.2.2.3. Bảo quản hoa nâng cao hiệu quả sử dụng: ........................................................ 8
2.2.3. Ngô: ....................................................................................................................... 8
2.2.3.1. Vai trò: ................................................................................................................ 8
2.2.3.2. Yêu cầu của ngô nấu bia: ................................................................................... 8
2.2.3.3. Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản: ...................................................... 8
2.2.4. Đường mía và đường củ cải: ................................................................................. 8
2.2.5. Nước: ..................................................................................................................... 9
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

2.2.5.1. Vai trò: ................................................................................................................ 9
2.2.5.2. Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia:................................................. 9
2.2.5.3. Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng bia: ..................................................... 9
2.2.6. Chất hỗ trợ kỹ thuật: ........................................................................................... 10
2.2.6.1. Nấm men: .......................................................................................................... 10

2.2.6.2. Enzym: .............................................................................................................. 10
2.2.6.3. Các chất hỗ trợ kỹ thuật: .................................................................................. 10
2.3. Các quá trình sinh lí, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia: ...................................... 10
2.3.1. Các quá trình xảy ra khi nấu:.............................................................................. 11
2.3.1.1. Quá trình enzyme: ............................................................................................ 11
2.3.1.2. Quá trình phi enzym: ........................................................................................ 11
2.3.2. Các quá trình xảy ra khi lên men: ....................................................................... 12
2.3.2.1. Lên men chính: ................................................................................................. 12
2.3.2.2. Lên men phụ: .................................................................................................... 12
Chương 3. CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ....................... 14
3.1. Quy trình công nghệ: .............................................................................................. 14
3.2. Chọn phương pháp công nghệ: ............................................................................... 15
3.2.1. Nguyên liệu: ......................................................................................................... 15
3.1.2. Chọn phương pháp nghiền: ................................................................................. 15
3.1.3. Chọn phương pháp nấu: ...................................................................................... 15
3.1.4. Phương pháp lọc dịch đường: ............................................................................. 15
3.1.5. Chọn phương pháp nạp hoa houblon: ................................................................. 15
3.1.6. Phương pháp làm lạnh: ....................................................................................... 15
3.1.7. Phương pháp lên men: ........................................................................................ 15
3.3. Thuyết minh quy trình: ........................................................................................... 16
3.3.1. Nguyên liệu: ......................................................................................................... 16
3.3.2. Làm sạch: ............................................................................................................ 16
3.3.2.1. Mục đích: .......................................................................................................... 16
3.3.2.2. Tiến hành: ......................................................................................................... 16
3.3.3. Nghiền: ................................................................................................................ 17
3.3.3.1. Mục đích: .......................................................................................................... 17
3.3.3.2. Tiến hành: ......................................................................................................... 17
3.3.4. Nấu nguyên liệu:.................................................................................................. 18
SVTH: Trần Thị Yến Minh


GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

3.3.4.1. Mục đích: .......................................................................................................... 18
3.3.4.2. Tiến hành: ......................................................................................................... 19
3.3.5. Lọc dịch đường và rửa bã: .................................................................................. 21
3.3.5.1. Mục đích: .......................................................................................................... 21
3.3.5.2. Phương pháp tiến hành: ................................................................................... 21
3.3.5.3. Thiết bị lọc khung bản: ..................................................................................... 22
3.3.6. Houblon hóa: ....................................................................................................... 22
3.3.6.1. Mục đích: .......................................................................................................... 22
3.3.6.2. Tiến hành: ......................................................................................................... 22
3.3.7. Lắng trong: .......................................................................................................... 23
3.3.7.1. Mục đích: .......................................................................................................... 23
3.3.7.2. Tiến hành: ......................................................................................................... 23
3.3.8. Làm lạnh dịch đường: ......................................................................................... 24
3.3.8.1. Mục đích ........................................................................................................... 24
3.3.8.2. Tiến hành: ......................................................................................................... 24
3.3.9. Lên men: .............................................................................................................. 24
3.3.9.1. Chuẩn bị giống: ................................................................................................ 24
3.3.9.2. Tiến hành lên men: ........................................................................................... 25
3.3.10. Lọc trong bia: .................................................................................................... 27
3.3.10.1. Mục đích: ........................................................................................................ 27
3.3.10.2. Tiến hành: ....................................................................................................... 27
3.3.11. Ổn định bia: ....................................................................................................... 27
3.3.11.1. Mục đích: ........................................................................................................ 27
3.2.11.2. Tiến hành: ....................................................................................................... 27
3.3.12. Chiết bia lon: ..................................................................................................... 27

3.3.13. Thanh trùng: ...................................................................................................... 28
3.3.13.1. Mục đích: ........................................................................................................ 28
3.3.13.2. Tiến hành: ....................................................................................................... 28
3.3.14. Hoàn thiện sản phẩm: ....................................................................................... 28
3.3.15.1. Mục đích: ........................................................................................................ 28
3.3.14.2. Tiến hành: ....................................................................................................... 28
Chương 4. CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................................... 30
4.1. Các số liệu ban đầu: ................................................................................................ 30
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

4.2. Tính cân bằng sản phẩm: ........................................................................................ 31
4.2.1. Chọn số mẻ nấu trong một ngày: ........................................................................ 31
4.2.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy:............................................................................ 31
4.2.3. Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ban đầu: ................................. 32
4.2.3.1. Lượng chất khô trong nguyên liệu hạt: ............................................................ 32
4.2.3.2. Lượng nguyên liệu hạt còn lại sau khi làm sạch: ............................................. 32
4.2.3.3. Lượng nguyên liệu hạt còn lại sau khi nghiền: ................................................ 32
4.2.3.4. Lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường khi nấu: ............................... 32
4.2.3.5. Lượng chất khô của hạt còn lại sau quá trình nấu: ......................................... 32
4.2.3.6. Lượng chất khô của hạt còn lại sau quá trình lọc: .......................................... 33
4.2.3.7. Thể tích của dịch đường khi đun sôi: ............................................................... 33
4.2.3.8. Lượng chất khô còn lại sau houblon hóa là: .................................................... 33
4.2.3.9. Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa: ............................................. 33
4.2.3.10. Khối lượng chất khô còn lại sau lắng trong: ................................................. 34
4.2.3.11. Thể tích của dịch đường sau lắng trong: ....................................................... 34

4.2.3.12. Lượng chất khô còn lại sau làm lạnh: ............................................................ 34
4.2.3.13. Khối lượng của dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu:........................ 34
4.2.3.14. Thể tích của dịch lên men:.............................................................................. 34
4.2.3.15. Lượng bia non sau khi lên men chính: ........................................................... 35
4.2.3.16. Lượng bia còn lại sau khi lên men phụ: ......................................................... 35
4.2.3.17. Lượng bia còn lại sau khi lọc: ........................................................................ 35
4.2.3.18. Lượng bia sau ổn định: .................................................................................. 35
4.2.3.19. Lượng bia sau chiết rót và thanh trùng: ........................................................ 35
4.2.3.20. Lượng enzim Termamyl sử dụng: ................................................................... 35
4.2.3.21. Lượng hoa houblon cần dùng: ....................................................................... 35
4.2.3.22. Lượng men giống đặc cần dùng: .................................................................... 35
4.2.3.23. Lượng men thu hồi: ........................................................................................ 35
4.2.3.24. Lượng bã nguyên liệu: .................................................................................... 36
4.2.3.25. Lượng cặn lắng khi lắng trong và làm lạnh: .................................................. 36
4.2.3.26. Lượng CO2 thu được: ..................................................................................... 36
4.2.4. Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày: .............................................................. 37
4.2.4.1. Lượng nguyên liệu ban đầu: ............................................................................. 37
4.2.4.2. Lượng nguyên liệu hạt sau làm sạch:............................................................... 37
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

4.2.4.3. Lượng nguyên liệu hạt sau nghiền: .................................................................. 37
4.2.4.4. Lượng dịch đường đun sôi: .............................................................................. 37
4.2.4.5. Lượng dịch đường sau houblon hoá ở 1000C: ................................................. 38
4.2.4.6. Lượng dịch đường sau lắng trong: ................................................................... 38
4.2.4.7. Lượng dịch lên men: ......................................................................................... 38

4.2.4.8. Lượng bia non sau lên men chính: ................................................................... 38
4.2.4.9. Lượng bia sau lên men phụ: ............................................................................. 38
4.2.4.10. Lượng bia sau lọc: .......................................................................................... 38
4.2.4.11. Lượng bia sau ổn định: .................................................................................. 38
4.2.4.12. Lượng bia thành phẩm: .................................................................................. 38
4.2.4.13. Lượng hoa houblon cần dùng: ....................................................................... 38
4.2.4.14. Lượng enzyme Termamyl cần dùng: .............................................................. 38
4.2.4.15. Lượng bã nguyên liệu: .................................................................................... 38
4.2.4.16. Lượng men giống: .......................................................................................... 38
4.2.4.17. Lượng men thu hồi: ........................................................................................ 39
4.2.4.18. Lượng CO2 thu hồi: ........................................................................................ 39
4.2.5. Chi phí bao bì: ..................................................................................................... 39
4.2.5.1. Lượng vỏ lon: ................................................................................................... 39
4.2.5.2. Lượng thùng carton: ......................................................................................... 39
Chương 5. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ ........................................................... 42
5.1. Tính thiết bị cho phân xưởng nấu:.......................................................................... 42
5.1.1. Công đoạn xử lý nguyên liệu: .............................................................................. 42
5.1.1.1. Tính xilô để chứa nguyên liệu: ......................................................................... 42
5.1.1.2. Tính bunke: ....................................................................................................... 43
5.1.1.3. Thiết bị làm sạch nguyên liệu:.......................................................................... 45
5.1.1.4. Thiết bị ngiền malt: .......................................................................................... 45
5.1.1.5. Thiết bị nghiền ngô:.......................................................................................... 46
5.1.1.6. Tính cơ cấu vận chuyển bằng gàu tải: ............................................................. 47
5.1.1.7. Vít tải vận chuyển: ............................................................................................ 50
5.1.2. Công đoạn nấu dịch đường: ................................................................................ 53
5.1.2.1. Nồi nấu nguyên liệu: ........................................................................................ 53
5.1.2.2. Thiết bị lọc khung bản: ..................................................................................... 57
5.1.2.3. Thùng chứa bã nguyên liệu: ............................................................................. 57
SVTH: Trần Thị Yến Minh


GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

5.1.2.4. Thùng trung gian chứa dịch đường sau khi lọc: .............................................. 58
5.1.2.5. Thiết bị lắng trong: ........................................................................................... 59
5.1.2.6. Thiết bị làm lạnh: ............................................................................................. 60
5.1.2.7. Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu: ............................................ 60
5.2. Tính thiết bị cho phân xưởng lên men:................................................................... 62
5.2.1. Thiết bị nhân giống: ............................................................................................ 62
5.2.1.1. Nuôi cấy cấp 1: ................................................................................................. 63
5.2.1.2. Nuôi cấy cấp 2: ................................................................................................. 63
5.2.1.3. Nuôi cấy cấp 3: ................................................................................................. 63
5.2.2. Thiết bị lên men chính: ........................................................................................ 63
5.2.3. Thiết bị lên men phụ: ........................................................................................... 64
5.2.4. Thiết bị tiệt trùng: ................................................................................................ 65
5.2.5. Thùng chứa sữa men: .......................................................................................... 65
5.2.6. Thiết bị lọc bia: ................................................................................................... 66
5.2.7. Thùng phối trộn chất trợ lọc: .............................................................................. 66
5.2.8. Thiết bị ổn định bia: ............................................................................................ 66
5.2.9. Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng lên men:......................................... 67
5.2.9.1. Bơm bia đi lọc: ................................................................................................. 67
5.2.9.2. Bơm nấm men: .................................................................................................. 67
5.2.9.3. Bơm nước vệ sinh thiết bị: ................................................................................ 67
5.3. Tính thiết bị cho phân xưởng chiết rót: .................................................................. 67
5.3.1. Thiết bị nâng pallet lon: ...................................................................................... 68
5.3.2. Thiết bị kiểm tra lon rỗng:................................................................................... 68
5.3.3. Thiết bị rửa lon: ................................................................................................... 68
5.3.4. Máy chiết rót: ...................................................................................................... 69

5.3.5. Máy đóng nắp: ..................................................................................................... 69
5.3.6. Máy kiểm tra lon sau khi chiết: ........................................................................... 69
5.3.7. Bộ phận làm quay đầu lon: ................................................................................. 69
5.3.8. Máy thanh trùng lon: ........................................................................................... 69
5.3.9. Máy kiểm tra lon sau khi thanh trùng: ................................................................ 70
5.3.10. Máy in phun hạn sử dụng: ................................................................................. 70
5.3.11. Máy đóng thùng carton đựng lon: ..................................................................... 70
Chương 6. TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG ...................................................................... 74
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

6.1. Tính tổ chức: ........................................................................................................... 74
6.1.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy: ................................................................. 74
6.1.2. Tổ chứa lao động của nhà máy: .......................................................................... 74
6.1.2.1. Chế độ làm việc: ............................................................................................... 74
6.1.2.2. Nhân lực: .......................................................................................................... 75
6.2. Tính xây dựng:........................................................................................................ 76
6.2.1. Kích thước các công trình: .................................................................................. 76
6.2.1.1. Phân xưởng nấu: .............................................................................................. 76
6.2.1.2. Phân xưởng lên men: ........................................................................................ 76
6.2.1.3. Phân xưởng chiết rót: ....................................................................................... 76
6.2.1.4. Phân xưởng cơ điện lạnh: ................................................................................ 77
6.2.1.5. Kho thành phẩm: .............................................................................................. 77
6.2.1.6. Kho chứa thùng và lon không: ......................................................................... 77
6.2.1.7. Phân xưởng lò hơi: ........................................................................................... 77
6.2.1.8. Nhà hành chính: ............................................................................................... 77

6.2.1.10. Khu xử lý nước: .............................................................................................. 78
6.2.1.11. Đài nước: ........................................................................................................ 78
6.2.1.12. Bể chứa nước:................................................................................................. 78
6.2.1.13. Trạm biến áp: ................................................................................................. 78
6.2.1.14. Nhà đặt máy phát điện dự phòng: .................................................................. 79
6.2.1.15. Nhà ăn - căn tin: ............................................................................................. 79
6.2.1.16. Gara ôtô: ........................................................................................................ 79
6.2.1.17. Nhà để xe đạp, xe máy:................................................................................... 79
6.2.1.18. Nhà vệ sinh: .................................................................................................... 79
6.2.1.19. Phòng thường trực và bảo vệ: ........................................................................ 79
6.2.1.20. Kho nhiên liệu: ............................................................................................... 79
6.2.1.21. Khu xử lý nước thải: ....................................................................................... 79
6.2.2. Tính khu đất xây dựng nhà máy: ......................................................................... 81
6.2.2.1 Khu đất mở rộng: .............................................................................................. 81
6.2.2.2. Diện tích khu đất: ............................................................................................. 81
6.2.2.3. Tính hệ số sử dụng: .......................................................................................... 81
Chương 7. HƠI VÀ NƯỚC ........................................................................................... 82
7.1. Tính hơi: ................................................................................................................. 82
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

7.1.1. Các công thức sử dụng để tính toán:................................................................... 82
7.1.1.1. Tính lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho khối nấu: ................................... 82
7.1.1.2. Tính lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho khối nấu: ........................................... 82
7.1.1.3. Lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị: .................................................................... 82
7.1.1.4. Lượng nhiệt tổn thất: ........................................................................................ 83

7.1.1.5. Lượng nhiệt cần để bốc hơi nước: ................................................................... 83
7.1.2. Tính nhiệt cho các nồi nấu trong phân xưởng nấu: ............................................ 83
7.1.2.1. Sơ đồ nâng và giữ nhiệt:................................................................................... 83
7.1.2.2. Kết quả tính nhiệt cho các nồi:......................................................................... 83
7.1.3. Lượng hơi dùng cho phân xưởng nấu: ................................................................ 86
7.1.4. Tính và chọn lò hơi:............................................................................................. 87
7.1.5. Tính nhiên liệu:.................................................................................................... 87
7.1.5.1. Dầu F.O: ........................................................................................................... 87
7.1.6.2. Xăng: ................................................................................................................ 88
7.1.6.3. Dầu D.O: .......................................................................................................... 88
7.1.6.4. Dầu nhờn: ......................................................................................................... 88
7.2. Tính nước: .............................................................................................................. 88
7.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu: ........................................................................ 88
7.2.2. Nước dùng cho lò hơi: ......................................................................................... 88
7.2.3. Nước dùng cho phân xưởng lên men:.................................................................. 88
7.2.4. Nước dùng cho máy rửa lon: ............................................................................... 88
7.2.6. Nước dùng cho thanh trùng: ............................................................................... 88
7.2.7. Nước dùng cho hệ thống lạnh: ............................................................................ 88
7.2.8. Nước dùng cho sinh hoạt: ................................................................................... 89
7.2.8.1. Nước dùng cho nhà sinh hoạt vệ sinh: ............................................................. 89
7.2.8.2. Nước rửa xe: ..................................................................................................... 89
7.2.8.3. Nước dùng cho nhà ăn: .................................................................................... 89
7.2.8.4. Nước tưới cây xanh và dùng cho các mục đích khác: ...................................... 89
7.2.8.5. Nước cứu hỏa: .................................................................................................. 89
Chương 8. KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ..................... 90
8.1. Kiểm tra nguyên liệu: ............................................................................................. 90
8.1.1. Kiểm tra chất lượng của malt: ............................................................................ 90
8.1.2. Kiểm tra chất lượng của hoa houblon: ............................................................... 90
SVTH: Trần Thị Yến Minh


GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

8.1.3. Kiểm tra chất lượng của ngô:.............................................................................. 90
8.1.4. Kiểm tra men giống: ............................................................................................ 90
8.1.5. Kiểm tra nước dùng nấu bia: .............................................................................. 90
8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất: ........................................................................... 91
8.2.1. Kiểm tra công đoạn nấu: ..................................................................................... 91
8.2.2. Kiểm tra công đoạn lên men: .............................................................................. 91
8.3. Kiểm tra sản phẩm: ................................................................................................. 92
8.3.1. Các chỉ tiêu cảm quan: ........................................................................................ 92
8.3.2. Các chỉ tiêu hoá lý:.............................................................................................. 92
8.3.3. Các chỉ tiêu hoá học: ........................................................................................... 93
Chương 9. AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP NHÀ MÁY ...... 94
9.1. An toàn lao động: ................................................................................................... 94
9.1.1. Nguyên nhân xảy ra tai nạn lao động: ................................................................ 94
9.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động: ....................................................... 94
9.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động: ........................................................ 95
9.1.3.1. Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc: ............................................... 95
9.1.3.2. Thông gió: ........................................................................................................ 95
9.1.3.3. An toàn về điện: ................................................................................................ 95
9.1.3.4. An toàn sử dụng thiết bị: .................................................................................. 95
9.1.3.5. Phòng chống cháy nổ: ...................................................................................... 95
9.1.3.6. An toàn với hóa chất: ....................................................................................... 96
9.1.3.7. Chống sét: ......................................................................................................... 96
9.2. Vệ sinh xí nghiệp: ................................................................................................... 96
9.2.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân:.......................................................................... 96
9.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị: .................................................................................... 96

9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp: ................................................................................................ 96
9.2.4. Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất: ................................................................ 96
9.2.5. Xử lý nước thải: ................................................................................................... 96
9.2.6. Xử lý nước dùng để sản xuất: .............................................................................. 97
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 99

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2.1: Sản phẩm bia. .................................................................................................. 5
Hình 2.2: Nguyên liệu nấu bia ........................................................................................ 8
Hình 3.1: Thiết bị sàng rung ......................................................................................... 16
Hình 3.3: Thiết bị nghiền búa........................................................................................ 18
Hình 3.4: Nồi đường hóa. .............................................................................................. 19
Hình 3.5: Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu ................................................... 21
Hình 3.6: Thiết bị lọc khung bản ................................................................................... 21
Hình 3.7: Thiết bị lắng whirlpool .................................................................................. 24
Hình 3.8: Thiết bị làm lạnh ........................................................................................... 24
Hình 3.9: Dây chuyền chiết lon ..................................................................................... 28
Hình 5.1: Xilô chứa guyên liệu...................................................................................... 42
Hình 5.2: Bunke chứa nguyên liệu ................................................................................ 44
Hình 5.3: Thiết bị nghiền malt ...................................................................................... 46
Hình 5.4: Thiết bị nghiền búa........................................................................................ 46

Hình 5.5: Gàu tải. .......................................................................................................... 47
Hình 5.6: Vít tải. ............................................................................................................ 51
Hình 5.7: Nồi nấu nguyên liệu. ..................................................................................... 53
Hình 5.8: Thùng chứa bã............................................................................................... 58
Hình 5.9: Thùng chứa trung gian. ................................................................................. 58
Hình 5.10: Thiết bị lắng Whirpool. ............................................................................... 59
Hình 5.11: Thiết bị làm lạnh ......................................................................................... 59
Hình: 5.12: Thiết bị nhân giống .................................................................................... 62
Hình 5.13: Thiết bị lên men chính ................................................................................. 63
Hình 5.14: Thiết bị lên men phụ .................................................................................... 65
Hình 5.15: Thiết bị kiểm tra lon rỗng............................................................................ 68
Hình 5.16: Máy in phun hạn sử dụng ............................................................................ 70
Hình 5.17: Máy đóng thùng carton đựng lon ................................................................ 71

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1 Bảng thể hiện hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn .................... 30
Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy .......................................................... 31
Bảng 4.3 Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất ............................................... 40
Bảng 5.1 Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị. .................................................. 71
Bảng 6.1 Bảng phân phối lao động giờ hành chính ........................................ 75
Bảng 6.2 Bảng phân phối lao động theo ca ..................................................... 75
Bảng 6.3 Bảng tổng kết các công trình ............................................................ 80

Bảng 7.1 Lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho khối nấu (Q1). ................... 84
Bảng 7.2 Lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho khối nấu (Q2). ........................... 84
Bảng 7.3 Khối lượng vỏ nồi nấu. ..................................................................... 84
Bảng 7.4 Lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị (Q3).............................................. 85
Bảng 7.5 Lượng nhiệt tổn thất (Q4). ................................................................ 85
Bảng 7.6 Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi .................................................. 86
Bảng 7.7 Lượng hơi dùng cho phân xưởng nấu. ............................................. 86

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là một loại đồ uống có tính giải khát lên men có độ cồn thấp, rất hấp dẫn với
hương thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu của hoa houblon. Ngoài tác dụng giải khát,
bia còn cung cấp một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các chất giúp tăng cường tiêu hóa
và các vitamin, nhất là các vitamin nhóm B.
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, giảm giá
thành sản phẩm cũng như đa dạng hóa 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…
Các nước có ngành công nghiệp phát triển nghiên cứu nhiều quá trình sản xuất
bia tiên tiến đạt hiệu quả kinh tế và trình độ kỹ thuật cao như: phương pháp lên men hiện
đại, phương pháp len men liên tục, sử dụng chế phẩm enzym trong sản xuất bia…
Những năm gần đây ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành
công nghiệp sản xuất bia nói riêng đã có những bước tiến mới với nhiều nhà máy bia ra

đời, nhiều sản phẩm bia được giới thiệu và tiêu dùng rộng rãi, nhưng vẫn không đáp ứng
được nhu cầu tiêu thụ bia ngày càng tăng.
Vì vậy, nhu cầu xây dựng một nhà máy bia sản xuất ra sản phẩm có chất lượng
cao, giá cả hợp lý, ổn định để cạnh tranh với các sản phẩm của các công ty nước ngoài
đồng thời tiến đến xuất khẩu ra nước ngoài góp phần vào phát triển kinh tế của đất nước.
Chính vì lí do trên mà tôi đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp là: “Thiết kế nhà máy bia
lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 45 triệu lít sản phẩm / năm.”

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

1


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

Chương 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1. Tính cấp thiết của sự đầu tư:
Đà Nẵng là thành phố rất năng động, có nền kinh tế phát triển lớn nhất khu vực
miền Trung và đứng thứ ba so với cả nước. Đặc biệt nơi đây có rất nhiều tiềm năng, có
vị trí địa lí thuận lợi, là nơi nằm giữa 2 thành phố lớn nhất cả nước là Hà Nội và thành
phố Hồ Chí Minh. Vì vậy vấn đề giao lưu kinh tế hết sức dễ dàng. Đà Nẵng có cảng biển
và sân bay rất thuận lợi cho việc xuất nhập khẩu với nước ngoài. Bên cạnh đó, Đà Nẵng
có rất nhiều điểm du lịch nổi tiếng như cáp treo Bà Nà, Ngũ Hành Sơn, đặc biệt có bãi
biển dài đẹp và các danh lam thắng cảnh khác… ngày càng thu hút nhiều khách du lịch
trong nước và quốc tế. Chính vì điều đó mà nhu cầu về chế biến thực phẩm ngày càng
tăng và không ngừng phát triển, nhất là nước giải khát mà quan trọng nhất là bia, một
loại nước uống được đông đảo người dân và khách du lịch ưa chuộng. Tuy nhiên hiện

nay tại thành phố sản lượng bia vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu. Vì vậy việc xây dựng một
nhà máy bia tại thành phố Đà Nẵng là hoàn toàn hợp lí, đảm bảo mang lại lợi nhuận cho
nhà máy cũng như mở ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân thành phố Đà Nẵng nói
riêng và cả khu vực miền Trung nói chung.
1.2. Điều kiện kinh tế kĩ thuật:
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên:
Nhà máy được xây dựng tại khu công nghiệp Hoà Khánh, quận Liên Chiểu, thành
phố Đà Nẵng. Đây là khu vực có địa hình rộng, bằng phẳng, khô ráo, cấu tạo đất đai
chắc chắn, không bị lún cho phép xây dựng nhà công nghiệp nhiều tầng.
Về khí hậu, Đà Nẵng là thành phố có điều kiện khí hậu tương đối ôn hoà. Nhiệt
độ trung bình hằng năm là 26°C, độ ẩm trung bình 83,4%. Hướng gió chính là Đông
Nam.
1.2.2. Hệ thống giao thông vận tải:
Khu công nghiệp Hoà Khánh nằm gần quốc lộ 1A, đường sá trong khu công
nghiệp được quy hoạch một cách hệ thống, mặt khác khu công nghiệp cũng không xa
so với cảng biển, sân bay, nhà ga vì vậy việc vận chuyển nguyên liệu, trang thiết bị của
nhà máy cũng như tiêu thụ sản phẩm hết sức thuận lợi và nhanh chóng.
1.2.3. Nguồn nguyên liệu:
Nguyên liệu dùng để sản xuất bia tại nhà máy là malt đại mạch, ngô đã tách phôi,
hoa houblon... Điều kiện khí hậu ở nước ta không thích hợp với việc trồng đại mạch và
hoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài. Do vị trí của khu
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

2


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm


công nghiệp khá gần cảng biển và sân bay trong thành phố, nên việc vận chuyển nguyên
liệu về nhà máy tương đối thuận tiện, giảm bớt chi phí vận chuyển đường bộ.
Ngô là nguyên liệu sẵn có tại địa phương cũng như ở các tỉnh lân cận do vậy việc
thu mua rất đơn giản, dễ dàng. Việc sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô mang lại lợi ích
kinh tế lớn trong việc thu mua nguyên liệu của địa phương, cũng như vận chuyển và hạ
giá thành sản phẩm.
1.2.4. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu:
Nguồn điện của nhà máy lấy từ lưới điện quốc gia, thông qua trạm biến áp riêng.
Ngoài ra, để đảm bảo quá trình sản xuất được liên tục, đề phòng khi mất điện nhà máy
còn trang bị máy phát điện dự phòng.
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 được mua từ các trạm xăng dầu địa phương.
Ngoài ra, nhà máy còn trang bị kho chứa nhiên liệu dự trữ để đảm bảo cho quá trình sản
xuất.
1.2.5. Nguồn cung cấp nước:
Lượng nước sử dụng trong nhà máy rất lớn với nhiều mục đích khác nhau: nước
dùng trong công nghệ, nước dùng để vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng... Nguồn
cung cấp nước chính của nhà máy là nguồn nước của thành phố, bên cạnh đó nhà máy
còn sử dụng thêm nguồn nước từ giếng bơm.
Nước từ nguồn nước sinh hoạt thành phố hay giếng đều cho qua hệ thống xử lý
nước trước khi đưa vào sản xuất để đảm bảo yêu cầu trước khi đưa vào sử dụng.
1.2.6. Hệ thống xử lý nước thải:
Lượng nước thải của nhà máy bia cũng rất lớn, chứa nhiều tạp chất, nếu không
được xử lí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh. Vì vậy toàn bộ nước thải
của nhà máy được đưa qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy truớc khi thải ra ngoài.
1.2.7. Nguồn nhân lực:
Công nhân của nhà máy chủ yếu lấy từ nguồn nhân lực địa phương, như vậy vừa
giải quyết được công ăn việc làm cho người dân ở địa phương vừa giảm được chi phí về
nhà ở sinh hoạt cho công nhân. Cán bộ quản lý và cán bộ kỹ thuật được cung cấp từ các
trường đại học ở miền Trung như: Đà Nẵng, Huế, Nha Trang…

1.2.8. Thị trường tiêu thụ sản phẩm:
Thị trường tiêu thụ trong nước, dặc biệt là thị trường tiêu thụ tại Đà Nẵng nói
riêng và miền Trung nói chung đang tăng mạnh trong những năm gần đây và tương lai.
Dần dần, được mở rộng ra ở các tỉnh phía Bắc và phía Nam. Bên cạnh đó, có thể xuất
khẩu sang các các nước nằm trong khu vực Đông Nam Á, như Indonesia, Malaysia, Lào,
Campuchia…
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

3


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

1.2.9. Hợp tác hóa:
Hiện nay trong khu công nghiệp Hoà Khánh có rất nhiều xí nghiệp, nhà máy do
vậy sẽ dễ dàng cho việc hợp tác hoá và liên hợp hoá giữa nhà máy với các nhà máy khác.
Điều đó sẽ thuận lợi cho việc sử dụng chung những công trình cung cấp điện, nước, hơi,
công trình giao thông vận tải…cũng như vấn đề tiêu thụ sản phẩm và phế phẩm như bã
malt, nấm men bia là nguồn nguyên liệu cho nhà máy sản xuất thức ăn gia súc, các cặn
lắng, bã hoa là nguyên liệu cho nhà máy sản xuất phân bón… làm giảm bớt vốn đầu tư,
chi phí của nhà máy và làm cho giá thành sản phẩm giảm xuống, tăng khả năng cạnh
tranh của nhà máy.
Tóm lại, với những điều kiện thuận lợi về vị trí địa lí, giao thông vận tải, nguồn
lao động, tiêu thụ sản phẩm… thì việc xây dựng nhà máy bia tại địa điểm này là hoàn
toàn hợp lí, hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao.

SVTH: Trần Thị Yến Minh


GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

4


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

Chương 2. TỔNG QUAN

2.1. Giới thiệu sản phẩm:
Bia là một loại đồ uống 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 bia được sử dụng rộng rãi ở trên khắp thế giới và sản lượng của nó
ngày càng tăng.

Hình 2.1: Sản phẩm bia.
2.1.1. Thành phần hóa học của bia:
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 CO2 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 SO2, Ca,
Mg, Al và Fe [1, tr315].
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

5


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

Các chất đắng, axit hữu cơ, vitamin, este… có hàm lượng thấp nhưng ảnh hưởng
khá quan trọng đối với chất lượng bia [1, tr315].
2.1.2. 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 dao động 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…
2.2. Nguyên liệu:
2.2.1. Malt:
2.2.1.1. 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.
2.2.1.2. Yêu cầu của malt đại mạch:
- 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 [3, tr32].

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

6


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

2.2.1.3. Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản:
Nước ta không sản xuất được malt do đó phải nhập ngoại. Nhà máy thu nhận malt
chủ yếu từ Úc rồi được đưa về nhà máy và bảo quản trong kho. Thời gian bảo quản dự
trữ là 1 tháng.
2.2.2. Hoa houblon:
2.2.2.1. Vai trò:

Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia. Hoa houblon
truyền 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 bia.
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…
Nhà máy sử dụng hoa houblon ở dạng hoa viên. Sử dụng hoa viên có ưu điểm là
bảo toàn được chất lượng, nhưng đồng thời cũng có nhược điểm là giá thành cao, khó
bảo quản.
2.2.2.2. Thành phần hóa học của hoa houblon:
Trong hoa houblon bao gồm nhiều chất khác nhau, nhưng những chất có giá trị
đối với công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các chất tanin, tinh dầu. Ngoài ra, hoa
houblon còn chứa một số chất khác như, protein, mỡ sáp, các hợp chất fiprotein,
xenluloza... các chất này có thể tham gia ít hoặc hoàn toàn không tham gia vào quá trình
sản xuất bia [3, tr33].
- Nhựa hoa là thành phần chính, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm
gồm có  -nhựa mềm và  -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 [3, tr33].
- 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 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 [3, tr33].
- 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 [3, tr33].


SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

7


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

2.2.2.3. Bảo quản hoa nâng cao hiệu quả sử dụng:
Để bảo quản tốt cần giữ hoa trong các điều kiện sau:
- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách nén chặt các bánh
hoa trong các thùng kín hoặc bảo quản chúng trong môi trường chân không hoặc 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.
2.2.3. Ngô:
2.2.3.1. Vai trò:
Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế liệu là ngô nhằm để giảm giá thành sản
phẩm, đa dạng hóa sản phẩm, chủ động được nguồn nguyên liệu.
Ngô có các loại: ngô đá, ngô bột, ngô sáp... Hạt có màu vàng hoặc màu trắng.
Ngô vàng là do nội nhủ có chứa các hợp chất carotenoid, xantophin. Thành phần nội
nhủ gồm: tinh bột, protein, chất béo, đường, tro, xenluloza.
2.2.3.2. Yêu cầu của ngô nấu bia:
- Ngô phải có màu trắng đục, hạt có kích thước đồng đều.
- Hạt ngô sạch, được tách phôi hoàn toàn và được nghiền mịn [1, tr85].
2.2.3.3. Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản:
Ngô được cung cấp từ các huyện địa phương đồng thời được lấy từ các tỉnh lân
cận. Ngô đã tách phôi được bảo quản trong các xilô. Xilô có bề mặt tiếp xúc với không

khí ít nên hạn chế sự xâm nhập của ẩm và vi sinh vật gây bệnh. Thời gian dự trữ là 10
ngày.

Hình 2.2: Nguyên liệu nấu bia (malt, hoa houblon, ngô) [21].
2.2.4. Đường mía và đường củ cải:
Là 2 loại nguyên liệu có chất lượng cao, dùng để thay thế một phần malt đại
mạch. Thông thường thì 2 loại đường này được đưa vào sử dụng ở dạng hạt sau khi đã
tinh chế, với hàm lượng đường tinh khiết khoảng 98%. Lượng saccharoza đưa vào thay

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

8


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

thế không nên vượt quá 20% so với chất lượng khô đã được trích ly từ malt vào dịch
đường [3].
2.2.5. Nước:
2.2.5.1. 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.
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+

- 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.
2.2.5.2. Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia:
- Nước để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có vị dễ chịu, không có
mùi lạ và không chứa các vi sinh vật gây bệnh.
- Độ cứng trung bình của nước 5 - 6 mg đương lượng/lít.
- pH = 6,8 - 7,3.
- Độ oxy hoá không vượt quá 1 - 2 mg/l.
- Hàm lượng cặn khô không vượt quá 600 mg/l.
- Chuẩn độ coli > 300, chỉ số coli < 3 [3, tr36].
2.2.5.3. Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng bia:
Ion SO42- làm cho bia có vị chát, tuy nhiên độ chát này chỉ nhận ra khi lượng Ion
SO42- nhiều, 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 NO3- nhiều cũng ảnh hưởng đến vị của bia. Mặt khác trong quá trình lên
men NO3 bị khử thành NO2 rất độc đối với nấm men. Với nồng độ 25mg/l NO2 đã có
ảnh hưởng đến vị của bia. Các Ion Fe2+, Fe3+ sẽ làm cho bia đục, có vị khó chịu, màu
bia đậm và bọt màu nâu. Cho nên hàm lượng sắt trong nước không quá 0,2 - 0,5 mg/l.
Sự ảnh hưởng của mangan lên bia cũng giống như sắt và có phần mãnh liệt hơn [3, tr38].
Các ion Mg2+ và Na+ đều làm cho bia có vị không bình thường. Người ta thấy nếu
dùng nước mềm hoặc nước có độ cứng trung bình để nấu bia thì các ion có trong nước
ảnh hưởng đến chất lượng của bia [3, tr38].

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

9


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm


2.2.6. Chất hỗ trợ kỹ thuật:
2.2.6.1. Nấm men:
Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết là
phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết.
Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại [3, tr56]:
- Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi).
- Saccharomyces carlbergensis (giống nấm men chìm).
Tuy nhiên ta sử dụng nấm men Sacchoromyces carlsbergensis để sản xuất. Giống
này có nguồn gốc từ nước ngoài, đã được huấn luyện thích ứng lên men chìm.
Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia:
- Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và một đời men giống
có thể sử dụng được 6-10 chu kỳ lên men.
- Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt độ, pH,
thành phần môi trường.
- Số lượng men giống ít nhất phải đạt từ 8 – 10x106 tế bào/1cm3 khi cho vào để
lên men dịch đường [2, tr.434].
2.2.6.2. Enzym:
Sử dụng enzym Termamyl để thủy phân tinh bột. Đây là chế phẩm dạng lỏng có
chứa α-amylaza được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus lichenformis, là loại enzyme endo
amylaza có khả năng chịu được nhiệt độ lên tới 1200C. Enzyme này xúc tác thủy phân
liên kết α - 1,4 glucozit một cách ngẫu nhiên vì vậy tinh bột nhanh chóng bị thủy phân
thành các dextrin phân tử lượng thấp, hòa tan trong nước, giảm độ nhớt tinh bột đã được
hồ hóa [1, tr110].
2.2.6.3. Các chất hỗ trợ kỹ thuật:
Nhóm các chất phụ gia được sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm khắc phục
những yêu cầu kỹ thuật cần thiết mà trong quá trình sản xuất chưa đạt tới, ta có các phụ
gia chủ yếu sau:
- Nhóm các phụ gia xử lý nước: Than hoạt tính, các muối Na2SO4, Na2SO3, NaCl,
Al2(SO4)3, axit lactic, nhóm ion vô cơ, các chất này làm mềm nước.

- Phụ gia để vệ sinh thiết bị: Dung dịch CIP, dung dịch Clo, NaOH, HNO3…
- Chất trợ lọc: Diatomit với định lượng nhất định dùng để lọc trong bia sau khi
lên men xong.
- Nhóm các chất để điều chỉnh pH: axit Lactic.
2.3. Các quá trình sinh lí, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia:
Trong quá trình sản xuất bia xảy ra rất nhiều quá trình sinh lí hóa làm thay đổi
tính chất, thành phần hóa học cũng như chất lượng của bia. Sự thay đổi này có thể tác
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

10


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

động tích cực hoặc tiêu cực đến chất lượng của bia thành phẩm. Do đó cần phải nắm rõ
các quá trình đó để có biện pháp duy trì, phát triển các điều kiện thuận lợi và hạn chế
các quá trình bất lợi. Gồm một số quá trình cơ bản sau:
2.3.1. Các quá trình xảy ra khi nấu:
Các quá trình xảy ra trong khi nấu được chia làm 2 nhóm là: quá trình enzym và
quá trình phi enzym.
2.3.1.1. Quá trình enzyme:
- Sự thuỷ phân tinh bột: Tinh bột đưới tác dụng của hệ enzym amylaza sẽ bị thuỷ
phân thành đường và các dextrin với phân tử lượng khác nhau. Đường có ý nghĩa lớn
với quá trình lên men còn các dextrin tuy không lên men được nhưng nó góp phần quan
trọng vào việc hoàn thiện vị của bia.
- Sự thuỷ phân protein: Dưới tác dụng của enzym proteaza thì protein bị thủy
phân thành các axit amin và các sản phẩm có phân tử lượng lớn hơn như peptit, peptone,
polypeptit. Các sản phẩm thấp phân tử của quá trình thuỷ phân như axit amin và peptit

là nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men, còn pha có phân tử lượng trung bình như pepton
và polipeptit tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia. Tuy nhiên nếu
hàm lượng của chúng quá cao sẽ làm cho bia dễ bị đục và khó bảo quản.
- Sự thuỷ phân fitin: Dưới tác dụng của hệ enzym fitaza xảy ra sự thuỷ phân fitin
tạo thành axit phosphoric và các sản phẩm khác. Axit phosphoric là nguồn dinh dưỡng
cung cấp cho nấm men và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường đệm thích
hợp cho các enzym hoạt động.
- Sự thuỷ phân hemixenluloza và một số các chất khác: Dưới tác động của enzym
xitaza dẫn đến sự thuỷ phân hemixenluloza và một số chất khác của nguyên liệu để tạo
thành glucoza, xiloza, arabinoza. Sự thuỷ phân này mang 2 ý nghĩa là vừa bổ sung chất
hoà tan cho dịch đường, vừa phá bỏ hàng rào chắn, tạo điều kiện thuận lợi cho các enzym
khác dễ dàng tác động [2, tr.241, tr.274].
2.3.1.2. Quá trình phi enzym:
- Sự kết lắng và biến tính của protein: Dưới tác động của nhiệt độ cao, một phần
protein bị biến tính và đông tụ. Đây là yếu tố có lợi cho công nghệ sản xuất bia vì sẽ loại
được những protein dễ bị biến tính ra khỏi dịch đường làm tăng độ bền keo của bia tức
là giảm được khả năng gây đục.
- Sự tạo thành melanoid: Đây là một phản ứng đặc biệt quan trọng trong công
nghệ sản xuất bia. Tuy phản ứng này gây ra hao tổn axít amin và đường khử nhưng với
một lượng melanoid vừa phải lại góp phần nâng cao giá trị cảm quan cho sản phẩm sau
này. Quá trình tạo thành melanoid đã xảy ra một cách mạnh mẽ ở giai đoạn sấy malt,
đến giai đoạn đường hoá, điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố khác chưa tối ưu cho quá
SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

11


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm


trình trên nhưng dù sao thì một lượng đáng kể melanoid cũng được tạo thành. Ngoài ra
trong quá trình nấu còn xảy ra phản ứng giữa các muối của nước và photphat có trong
khối cháo, xảy ra sự hoà tan các thành phần dễ hoà tan của malt vào dung dịch [2, tr274].
2.3.2. Các quá trình xảy ra khi lên men:
2.3.2.1. Lên men chính:
Trong quá trình lên men chính, dưới tác dụng của enzym vi sinh vật để chuyển
hoá phần lớn đường thành rượu, CO2 và các sản phẩm khác góp phần tạo nên hương vị
cho sản phẩm.
- Quá trình sinh lý: thể hiện ở sự sinh trưởng và phát triển của tế bào nấm men.
Đây là quá trình quan trọng để đảm bảo đủ số lượng tế bào cho quá trình lên men, tuy
nhiên cũng cần phải có giới hạn vì nếu tiêu tốn chất khô nhiều cho quá trình này sẽ
không đủ để đáp ứng được yêu cầu công nghệ. Quá trình này 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 CO2. Ngoài ra trong quá trình lên
men còn xảy ra nhiều phản ứng khác sinh ra các sản phẩm phụ như là: glyxerin, các axít
hữu cơ, các rượu bậc cao, aldehyt, este, diaxetyl …
- Quá trình hoá lý: Trong quá 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 O2, đồng thời có quá
trình tạo thành bọt do CO2 được giải phóng ra…[4, tr82].
2.3.2.2. 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 và chuyển thành axetoin, các axit hữu cơ
tác dụng với rượu để tạo thành các ester, tức là ở đây xảy ra các quá tình nhằm ổn định
thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm. Gồm các quá trình cơ bản sau:
- 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 CO2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đường còn lại trong bia là nguồn bổ
sung CO2 cho bia thành phẩm. CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằng động như sau: CO2
liên kết  CO2 hòa tan  CO2 dạng khí.
- Sự làm trong bia: Bia 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.

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

12


Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp lên men cổ điển với năng suất 45 triệu lít/năm

- 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 chất tanin… làm ảnh hưởng xấu
đến chất lượng 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.

SVTH: Trần Thị Yến Minh

GVHD: Ths. Phan Thị Bích Ngọc

13