Đồ án Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm

Mục lục Phần mở đầu Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và có độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khoẻ, ăn cơm ngon, dễ tiêu hoá mà còn giảm được sự mệt mỏi sau những ngày làm việc mệt nhọc. Khi đời sống kinh tế - xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia đối với con người ngày càng nhiều, thậm chí đó là loại nước giải khát không thể thiếu được hàng ngày đối với mỗi người dân phương Tây. Khác với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3% - 5%), và nhờ có CO2 giữ được trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu việt của bia. Về mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25 gam thịt bò hoặc 150 gam bánh mì loại1, hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500 kcal. Vì vậy bia được mệnh danh là bánh mì nước. Ngoài ra trong bia có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axit amin rất cần thiết cho cơ thể. Theo Hopkins, trong 100 ml bia 10% chất khô có: 2,5 - 5 mg vitamin B1, 35 - 36 mg vitamin B2 và PP qua việc tiêu thụ 2,5 lít bia/ngày. Chính vì vậy, từ lâu nay bia đã trở thành nhu cầu và là thứ đồ uống được rất nhiều người ưa thích. Phần i: Lập luận kinh tế và lựa chọn địa điểm I. Lập luân kinh tế 1.Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới : a. Sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới : Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng. Hiện nay trên thế giới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lít/năm, trong đó: Mỹ, CHLB Đức mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc 7 tỷ lít/năm. Thống kê bình quân mức tiêu thụ bia hiện nay ở một số nước công nghiệp tiên tiến như sau: Cộng hoà Czech - Slovakia 150 lít/người/năm, CHLB Đức 147 lít/người/năm, Đan Mạch 125 lít/người/năm. Các nước xung quanh ta như Singapore đạt 18 lít/người/năm, Philippin đạt 20 lít/người/năm, ... b. Sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu á: Châu á là một trong những khu vực tiêu dùng bia đang tăng nhanh; các nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu á đang ngày càng giữ vị trí dẫn đầu trên thị trường bia trên thế giới. Trong khi sản xuất bia ở Châu âu suy giảm, từ năm 1989 - 1993 tăng bình quân 4,4 %/năm, thì ở Châu á, trước kia, nhiều nước có mức tiêu thụ bia trên đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân 6,5 %/năm. Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26,5%/năm, tiếp đến là Philippin 22,2%/năm, Malaysia 21,7%/năm, Indonesia 17,7%/năm. Đây là những nước có tốc độ tăng nhanh trong khu vực. Thị trường bia Nhật Bản chiếm 66% thị trường bia khu vực với 30,9 tỷ USD. Năm 1939 sản lượng bia của Nhật là 30 triệu lít và mức tiêu thụ đầu người tương đương ở Việt Nam hiện nay, năm 1960 sản lượng bia vượt quá 100 triệu lít, đến năm 1991 mức tiêu thụ bình quân đầu người là 55,6 lít/người/năm. Công nghiệp bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhanh chủ yếu thúc đẩy sự tăng trưởng của ngành công nghiệp bia Châu á. Từ 1980 tới 1993 sản lượng bia tăng từ 69,8 triệu lít lên 1.230 triệu lít, tức tăng 17 lần. Thời kỳ từ 1981 đến 1987, mức tăng trưởng trên 30%/năm, từ năm 1988 tốc độ tăng trưởng bình quân mỗi năm trên 20%. c. Chính sách quản lý: Vì là đồ uống có cồn, phần lớn các nước trên thế giới đều đặc biêt quan tâm đến việc kiểm tra giám sát các hoạt động sản xuất, phân phối và tiêu thụ bia. Tại Đài Loan, trước năm 1995, công nghiệp bia được đặt dưới sự kiểm soát của một cơ quan Nhà nước độc quyền và Văn phòng độc quyền quản lý rượu và thuốc lá. Tại ấn Độ, các cơ sở sản xuất cồn, rượu và bia phải được phép của Chính phủ mới được sản xuất. Tại Trung Quốc, khi chưa chuyển sang cơ chế thị trường, tất cả các nhà máy bia đều là quốc doanh, 95% do Bộ Công nghiệp nhẹ quản lý, 4% do Bộ Nông nghiệp quản lý, còn lại thuộc các Bộ, ngành khác. Hệ thống lưu thông phân phối bia đều do Nhà nước kiểm soát. Ngày nay, dù Nhà nước thôi không kiểm soát hệ thống phân phối bia, nhưng ở các tỉnh miền Bắc hầu như toàn bộ hệ thống phân phối bia vẫn còn do các Cơ quan quốc doanh nắm giữ. d. Quy mô sản xuất của nhà máy bia - chính sách thị trường: Được nhiều chuyên gia xem xét, một nhận xét có tính phổ biến là trong công nghiệp sản xuất bia, quy mô của sản xuất mang ý nghĩa kinh tế lớn. Chính vì vậy, tại các thị trường mà các nhu cầu đã được thoả mãn như Mỹ, Nhật, một số ít các hãng bia siêu lớn thống lĩnh thị trường: Thị trường Mỹ do 5 Công ty kiểm soát, còn tại Nhật 4 Công ty bia hàng đầu chiếm 40% thị phần, tại Canada 94% thị trường do 2 Công ty kiểm soát. Nhìn rộng ra phạm vi thế giới, sau khi sản xuất ra một phần tư sản lượng bia cả thế giới vào năm 1980, 10 hãng bia lớn nhất tính toán để giành thị trường thế giới vào năm 1995 với xu hướng tập trung cao hơn để phát huy tính kinh tế của quy mô sản xuất, giảm được chi phí. Tại Trung Quốc, trong số hơn 800 nhà máy bia thì 18 nhà máy lớn có công suất trên 150 triệu lít/năm và đã sản xuất 2.500 triệu lít/năm, chiếm một phần tư sản lượng bia của cả nước. 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: Tại Mỹ và Châu âu, do thị trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia là giành thị phần, giảm chi phí sản xuất. Ngược lại, tại Trung Quốc là nơi thị trường đang tăng trưởng (nhất là đối với các loại bia chất lượng cao). Chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao chất lượng. Vấn đề kiểm soát và mở rộng hệ thống phân phối càng trở nên quan trọng khi nghiên cứu thị trường, vì vậy, các công ty bia ngoại quốc có ý đồ kiểm soát được phân phối càng nhiều càng tốt. Một hướng đi khác là xây dựng nhà máy bia phân tán ở nhiều vùng nhằm thu hút người tiêu dùng. 2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam : Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của Nhà máy bia Sài Gòn và Nhà máy bia Hà Nội, như vậy bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm. Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc 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 các ngành sản xuất khác như: Vỏ lon nhôm, két nhựa, vỏ chai thủy tinh, các loại nút chai và bao bì khác. Ngành bia là một trong những ngành có mức thuế thu nhập cao nên hàng năm nộp vào Ngân sách Nhà nước đáng kể. a. Hiện trạng về năng lực sản xuất: Theo thống kê hiện nay, cả nước có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với tổng năng lực sản xuất đạt trên 800 triệu lít/năm. Bia địa phương ở 311 cơ sở, chiếm 97,18% số cơ sở nhưng sản lượng chỉ chiếm 37,41% sản lượng bia cả nước (đạt 231 triệu lít) và đạt 60,73% công suất thiết kế. Bên cạnh đó, 7 nhà máy bia liên doanh với nước ngoài đạt 172 triệu lít/năm, chiếm 27,5% sản lượng bia cả nước và cũng chỉ mới đạt 58,1% công suất thiết kế. Chỉ có 02 công ty: Bia Sài Gòn và Hà Nội thuộc tổng Công ty Rượu - Bia - Nước giải khát Việt Nam sản xuất đạt 230 triệu lít (chiếm 30,4% sản lượng bia cả nước) và đã vượt công suất 105,13%, là hai đơn vị có hiêu quả kinh tế nhất hiện nay. Về tốc độ tăng trưởng: + Từ năm 1991 - 1992 tăng trưởng bình quân 26,6%/năm. + Từ năm 1993 - 1994 tăng trưởng bình quân 44,3%/năm. + Từ năm 1995 - 1997 tăng trưởng bình quân 22%/năm. b. Hiệu quả kinh tế: Hiện nay công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước và có hiệu quả kinh tế, vì vậy trong mấy năm qua ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển khá nhanh. Theo số liệu đã thu thập được, các nhà máy bia lớn như Bia Sài Gòn, Bia Hà Nội có hiệu quả kinh doanh rất cao: Bình quân 1 đồng vốn tạo ra 0,72 đồng tiền lãi, và 1 đồng tài sản cố định làm ra được 2,74 đồng doanh thu, nộp ngân sách được 1,56 đồng, hơn hẳn những cơ sở sản xuất có quy mô nhỏ (như bia Thái Bình, Quảng Ninh, Thanh Hoá, Đồng Nai, ...) bình quân 1 đồng tài sản cố định chỉ tạo ra được 1,31 đồng doanh thu và nộp ngân sách 0,52 đồng (tương ứng bằng 47% so với các cơ sở bia lớn của Trung ương). Công ty Bia Sài Gòn và Công ty Bia Hà Nội cứ một triệu lít bia nộp ngân sách từ 3,5 đến 4 tỷ đồng. Năm 1996: - Công ty bia Sài Gòn nộp ngân sách: 881,22 tỷ đồng. - Công ty bia Hà Nội nộp ngân sách: 119,041 tỷ đồng. c. Về chủng loại bia: Tại Việt Nam bia thường có 3 loại: Bia lon, bia chai và bia hơi. Tỷ lệ sản xuất các loại bia biến đổi rất khác nhau do nhu cầu của người tiêu dùng, năm 1995 tỷ lệ từng loại bia của các nhà máy lớn như sau: Công ty bia Sài Gòn sản lượng tiêu thụ bia chai là chủ yếu chiếm 65%, còn bia lon chiếm 30,5% và bia hơi chiếm 3,5%. Công ty bia Hà Nội sản lượng tiêu thụ chủ yếu là bia chai chiếm 60,4%, bia hơi chiếm 39,6%. Các nhà máy bia địa phương và các cơ sở bia tư nhân hiện nay đang phát triển mạnh nhờ mặt hàng bia hơi. Trên thực tế bia hơi có giá thành rẻ, thích hợp với túi tiền của đông đảo tầng lớp dân cư trong xã hội. Bia hơi đáp ứng nhu cầu tiêu thụ tại chỗ, vì vậy thị trường tiêu thụ bia hơi vẫn còn rất lớn. 3. Định hướng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2010: Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu dùng bia ngày càng cao. Không kể các nước Châu Mỹ, Châu âu có mức tiêu thụ bia theo đầu người rất cao do có thói quen uống bia từ lâu đời, các nước Châu á tiêu dùng bình quân 17 lít/người/năm. Truyền thống văn hoá dân tộc và lối sống tác động mạnh đến mức tiêu thụ bia, rượu. ở các nước có cộng đồng dân tộc theo đạo Hồi, không cho phép giáo dân uống bia - rượu, nên tiêu thụ bình quân đầu người ở mức thấp. Việt Nam không bị ảnh hưởng của tôn giáo trong tiêu thụ bia, nên thi trường còn phát triển. Theo một nghiên cứu của nước ngoài, bia hiện nay chiếm khoảng từ 50% đến 96% tổng mức tiêu thụ các loại đồ uống có cồn trên thị trường các nước Đông Nam á. Năm 1995 dân số Việt Nam là 74 triệu người, năm 2000 là 81 triệu người và đến năm 2010 có thể là 90 triệu người. Do vậy mức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2010 đạt 20 lít/người/năm, sản lượng bia đạt khoảng 1.500 triệu lít, tức là tăng gấp 2 lần so với năm 1999, bình quân tăng 20%/năm. Cùng với tốc độ tăng trưởng vế kinh tế của đất nước, mức sống của người dân ngày càng được nâng cao và bia trở thành thứ đồ uống phổ biến và không thể thiếu đối với nhu cầu giải khát của mọi người. Với những chính sách về đầu tư và thu hút đầu tư hợp lý nền kinh tế của nước ta từ nay đến năm 2010 hứa hẹn sẽ có những tăng trưởng về mọi mặt trong đó có công nghiệp sản xuất bia II. Lựa chọn địa điểm Để thiết kế và xây dựng một nhà máy bia hoạt động có hiệu quả, việc đầu tiên là phải chọn được một địa điểm xây dựng thích hợp, thuận tiện về giao thông đường thuỷ, đường bộ để dễ vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu và sản phẩm. Phải gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước hợp lí không ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường, đến sức khoẻ của người dân trong vùng. Phải gần nơi đông dân cư để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản phảm thuận lợi. Từ những yêu cầu trên thì NOMURA thuộc thành phố Hải phòng, là một nơi có đầy đủ các tiêu chuẩn để có thể xây dựng một nhà máy bia. Thành phố Hải phòng là một thành phố trẻ nằm trong tam giác kinh tế Hà Nội – Hải Phòng – Quảng Ninh là những nơi có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao,thu hút được nhiều sự đâuh tư, về cơ bản thu nhập của người dân ở đây là ổn định dựa trên nền tảng của ngành vận tải và giao thông đường biển ,ngày càng được nâng cao cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế khác.Hải phòng đã và đang dần trở thành khu đô thị tiềm năng của đất nước. Thành phố Hải phòng nằm trên đường quốc lộ 18 có hệ thống giao thông thuân tiện về cả đường bộ và đường thuỷ. Ngoài ra Thành phố Hải phòng còn có khu du lịch Đồ Sơn được thừa nhận là một khu du lịch trong nước và thế giới thu hút một lượng khá lớn khách du lịch trong nước và quốc tế. Bên cạnh đó khu công nghiệp NOMURA đang phát triển với một số lượng lớn lực lượng lao động, đây là nguồn tiêu thụ bia rất lớn. Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt & hoa houblon đều được nhập từ nước ngoài như úc, Sec và Slovakia, Trung Quốc, Đức, Đan Mạch ... các nguồn nguyên liệu này từ các cảng biển theo đường quốc lộ chuyển về nhà máy rất dễ dàng. Nguyên liệu thay thế được thu mua trong tỉnh và các tỉnh lân cận. Thành phố Hải phòng còn có 2 nhà máy nước nên cung cấp đủ nước sạch cho sản xuất bia và phục vụ sinh hoạt. Tuy nhiên trong sản xuất bia cần thiết phải có một lượng nước rất lớn và đạt yêu cầu kỹ thuật, để chủ động nhà máy có thể khoan giếng và lắp đạt hệ thống lắng, lọc, xử lý độ cứng để ổn định sản xuất. Nhà máy sử dụng mạng lưới điện quốc gia thông qua nguồn cung cấp điện thành phố và qua trạm hạ áp của nhà máy. Nhà máy có bộ phận chống cháy nổ, bình cứu hoả, cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ để khắc phục vụ nhà máy không bị gián đoạn sản xuất. Nhiệt sử dụng trong nhà máy phát đi từ lò hơi chạy bằng nhiên liệu than. Với nguồn cung cấp than cực kỳ ổn định từ tỉnh Quảng ninh bên cạnh. Phần II : Lựa chọn nguyên liệu Nguyên liệu dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là malt đại mạch, gạo ( được sử dụng làm nguyên liệu thay thế nhằm giảm giá thành sản phẩm với tỷ lệ là 35%), hoa houblon, nước. 1. Malt Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia, khoảng 1/3 sản lượng đại mạch được trồng trên toàn thế giới là nhằm mục đích trên. Đại mạch được trồng nhiếu nhất ở Nga, Mỹ , Pháp… Trong sản xuất bia, qua nhiếu năm nghiên cứu người ta thấy rằng bia sản xuất từ malt đại mạch hơn hẳn bia được sản xuất từ malt của các loại hoa thảo khác về mùi vị và tính chất công nghệ. Khi đưa vào sản xuất malt phải đạt các yêu cầu sau: a. Chỉ tiêu cảm quan: Màu sắc : màu vàng rơm, sáng óng ánh, màu chuẩn là màu của 0.3 ml iốt/ 100 ml nước. Mùi vị: Đặc trưng cho malt vàng là vị ngọt nhẹ hay ngọt dịu, không được có mùi lạ. Độ sạch: không được lẫn tạp chất quá 2% và không bị vỡ nhiều, hạt có kích thước đều, tỷ lệ vỡ tối đa cho phép là < 0.5 % và khoảng 1 % hạt có bệnh. b. Chỉ số cơ học: Trọng lượng khô tuyệt đối : 28- 38 g/ 1000 hạt Dung trọng : 530- 560 g/l Độ ẩm: W = 5 – 8% Độ hoà tan: 65- 82% chất khô Thời gian đường hoá : 10 – 20 phút/ 700 C c. Thành phần chính : STT Thành phần hoá học của malt Tỷ lệ % chất khô 1 Tinh bột 58 – 65 2 Đường khử 4 3 Saccharoza 5 4 Pentoza 1 5 Nitơ formol 0.7- 1 6 Chất khoáng 2.5 7 Pentoza không hoà tan và hexoza 9 8 Xelluloza 6 9 Các chất chứa nitơ 10 10 Các chất chứa nitơ không đông tụ 2.5 11 Chất béo 2.5 Bảng 1: Thành phần hóa học của malt 2. Gạo Ngoài đại mạch trong công nghệ sản xuất bia để giảm giá thành sản phẩm người ta đưa một số nguyên liệu khác như gạo vào để thay thế. Cụ thể trong đồ án này em chọn 30% gạo thay thế, vì gạo là nông sản rất phổ biến ở nước ta , trong gạo chứa nhiều chất hoà tan. a. Yêu cầu chung về gạo : Đồng nhất về kích thước Màu sắc tráng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi hôi Không có sạn cát( nếu có cho phép 2 %) Độ ẩm từ 10 – 13% Độ hoà tan 75 – 85% b. Thành phần hoá học của gạo : STT Thành phần Tỷ lệ % chất khô 1 Tinh bột 75 2 Protein 6 - 8 3 Chất béo 1 - 1,5 4 Xenluloza 0,5 - 0,8 5 Chất khoáng 1 - 1,2 Bảng 2 : Thành phần hóa học của gạo 3. Hoa houblon Hoa houblon được coi là nguyên liệu chính thứ hai không thể thiếu đươdj trong sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất 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. Do những tính năng đặc biệt như vậy cho nên trải qua mấy thiên niên kỷ tồn tại và phát triển của nghành bia hoa houblon vẫn giữ được vai trò độc tôn và là loại nguyên liệu “ không thể thay thế”. a. Yêu cầu của hoa houblon: Màu sắc: hoa cánh màu vàng đục, hơi xanh, không có màu nâu hoặc xám đen. - Tạp chất: không chứa các tạp chất, không lẫn nhiều cuống hoa. Mùi thơm đặc trưng, không có mùi hắc Dùng tay nghiền hoa còn dính tay. Chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn. Hoa viên: hoa cánh thu về được sấy khô,nghiền ép và đùn thành viên, được bảo quản trong giấy nhôm. Cao hoa: hoa được trích ly bằng cồn hoặc CO2 rồi cô đặc dịch trích ly đến cao. Cao hoa có màu vàng, đen sẫm, dẻo có thể bảo quản tốt từ 3 –4 năm, thuận lợi cho quá trình chuyên chở mà vẫn đảm bảo được chất lượng hoa. b. Thành phần hoá học của hoa houblon: STT Thành phần Tỷ lệ % chất khô 1 Độ ẩm 11 - 13 2 Chất đắng 15 - 21 3 Polyphenol 2,5 – 6 4 Tinh dầu thơm 0,3 – 1 5 Protit 15 – 21 6 Xenluloza 12 – 14 7 Chất khoáng 5 – 8 8 Các hợp chất khác 26 – 28 Bảng 3: Thành phần hoá học của hoa houblon 4. Nấm men Đặc điểm: nấm men thường dùng để lên men hiện nay là chủng Saccharomyces carbergensis là loại nấm men chìm, tế bào nấm men chìm hình cầu hoặc hình oval,kích thước trung bình là 3 – 15 *10-6 m, sinh sản chủ yếu bằng phương thức nảy chồi, lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp, nó có khả năng lên men các loại đường như raffinoza, maltoza, glucoza, fructoza…vào cuối quá trình lên men nó kết lắng xuống đáy do tính chất tạo chùm của tế bào, thuận lợi cho việc tách men sau quá trình lên men để quay vòng sử dụng nấm men. Nguồn men giống: có thể lấy men giống từ nuôi cấy nấm men từ chủng thuần khiết hay tái sử dụng nấm men từ những lần lên men trước. 5. Nước Hàm lượng các chất hoà tan trong dịch đường trước khi lên men là 10 – 13% đối với bia vàng. Như vậy, trong bia nước chiếm khoảng 77 – 90%. Do đó, có thể nói nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia. Nước giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩmcho nên nó phải đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu hoá học , và sinh học. Nước dùng trong sản xuất bia là nước mềm, đảm bảo một số chỉ tiêu sau: Nước uống được, đảm bảo yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm. Chỉ tiêu Đơn vị Mức cho phép pH 6,0 -7,0 Clo mg/l 25 Sulphat mg/l 25 Calci mg/l 100 Magie mg/l 30 Natri mg/l 20 Kali mg/l 10 Nhôm mg/l 0,05 Độ cứng chung mg/l 60 Cặn khô mg/l 1.500 Nitrate mg/l 25 Nitrit mg/l 0 Sắt mg/l 50 Mangan mg/l 20 Đồng mg/l 100 Kẽm mg/l 100 Phosphat mg/l 400 Flo mg/l 700 Chì mg/l 0 Hg mg/l 0 Bảng 4 : Chỉ tiêu nước dùng sản xuất bia 6. Chế phẩm enzyme dịch hoá gạo Trong công nghệ sản xuât bia người ta sử dụng chế phẩm enzyme nhằm mục đích: Tiết kiệm chi phí, có thể sử dụng lượng gạo thay thế nhiều hơn với chất lượng tốt hơn. - Kiểm soát tốt hơn và cải tiến quá trình nấu, tăng hiệu suất thu hồi chất chiết - Làm ổn định và nâng cao chất lượng của bia - Linh động hơn trong vệc lựa chọn nguyên liệu. Ta chọn những chế phảm sau, vì: Chế phẩm enzyme Termamyl: Enzyme dùng trong dịch hoá gạo là chế phẩm Termamyl 120 L của hãng Novo Đan Mạch. Đây là chế phẩm enzyme dạng lỏng, thu được từ nuôi cấy vi sinh vật Bacillus licheniformis, có khả năng chịu được nhiệt độ cao. Termamyl 120 L chứa chủ yếu là α-1,4 glucosidaza có tác dụng phân cắt các liên kết α –1,4-glucosit trong chuỗi mạch amyloza và amylopectin, làm giảm nhanh chóng độ nhớt của dịch cháo, tránh hiện tượng lão hoá tinh bột. Ưu điểm của việc sử dụng chế phẩm Termamyl làm enzyme dịch hoá: - Có thể đạt được độ nhớt thấp của dịch bột đã hồ hoá, tránh hiện tượng lão hoá tinh bột - Tăng hiệu suất thu hồi chất chiết - Chịu được nhiệt độ cao, thích hợp với điều kiện công nghệ Chế phẩm enzyme Cereflo : Đây là tên thương mại của enzyme b - glucanaza, hoạt động tối ưu ở pH = 5,5 – 6,0, nhiệt độ 50 - 60°C, có tác dụng làm giảm độ nhớt dịch đường, tăng hiệu suất lọc, tăng khả năng trích ly các chất vào dịch đường. Vì vậy đưa ngay chế phẩm này vào đầu quá trình đường hoá, nồng độ 0,06% so với nguyên liệu thay thế. Chế phẩm enzyme Fungamy : Đây là enzyme 1,4 a D – glucan glucanohydrolaza, sản phẩm thuỷ phân chủ yếu là đường maltoza và làm tăng khả năng lên men của dịch đường từ 2-5%. Nó hỗ trợ đắc lực cho Termamyl trong vai trò đường hoá tinh bột đã dịch hoá, nhất là khi tỷ lệ nguyện liệu thay thế lớn (từ 35-65%). 7. Nguyên liệu phụ trợ khác Nguyên liệu phụ trợ dùng trong sản xuất bia chủ yếu là: axit sunfuric, bột trợ lọc, chất tảy rửa, chất sát trùng… Phần III : Chọn dây chuyền sản xuất I. Nghiền nguyên liệu a. Nghiền gạo : Do gạo có cấu trúc hạt tinh bột cứng, chưa bị tác động bởi enzyme, khó bị hồ hoá nên cần chọn phương pháp nghiền phá vỡ màng tinh bột, phá vỡ một phần cấu trúc hạt tinh bột, bọt nghiền càng mịn càng tốt. Chọn thiết bị là máy nghiền búa : Cấu tạo của máy nghiền búa bao gồm một sàng phân loại hình trụ khuyết (có thể hình dạng khác), trong đó có một roto quay, trên rôto lắp nhiều đĩa, trên mỗi đĩa được gắn nhiều lưỡi dao bằng thép. Bằng lực cơ học, khi rôto quay (thông thường 2940 vòng/phút) các lưỡi dao sẽ chém hạt nát vụn. Ưu điểm có độ mịn tốt hơn so với ngiền trục. Kết quả nghiền gạo: Tấm lớn < 25%. Tấm nhỏ > 35%. Bột mịn > 75%. b. Nghiền malt : Nghiền malt có nhiều phương pháp khác nhau: chia làm 2 dạng lớn: Nghiền khô với các phương pháp: + Nghiền khô thường. + Nghiền khô có phun ẩm vỏ. + Nghiền khô mịn. Ưu điểm chung của nghiền khô là nghiền theo ngày, có thể nghiền trước khi nấu một ngày. Nghiền ướt với các phương pháp: + Nghiền ướt có ngâm. + Nghiền ướt không ngâm. Ưu điểm của nghiền ướt là vỏ malt được giữ nguyên vẹn, hạn chế trích ly các chất gây mùi vị lạ vào trong dịch đường. Chọn phương pháp nghiền ướt Thiết bị nghiền malt: Chọn thiết bị nghiền malt là máy nghiền bốn trục, một sàng. Máy nghiền bốn trục, một sàng được dùng trong trường hợp malt có độ nhuyễn tốt, hoặc sản xuất các loại bia phổ thông. Cấu tạo của máy nghiền trục có hai cặp trục phân bố trên và dưới, ở giữa là sàng rung phân loại. Malt sau khi được nghiền qua cặp rulô thứ nhất, bột nghiền được đổ xuống sàng. lọt qua lỗ sàng là bột và tấm bé. Hai pha này được thu gom vào thùng chứa tạm, còn vỏ và tấm lớn nằm lại trên sàng được đổ vào cặp rulô thứ hai để nghiền lại một lần nữa. Chiều dài của rulô rất khác nhau, dao động trong khoảng 350 - 1250 mm phụ thuộc vào công suất của máy, còn đường kính từ 200 – 300 mm. Rulô nghiền được sắp xếp theo từng cặp. Hai rulô trong một cặp chuyển động ngược chiều nhau và chúng quay với tốc độ góc khác nhau (để tạo ra lực xé), thông thường là khoảng 250 – 300 vòng/phút. Mức độ nghiền malt được xác định bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hai rulô. Khoảng cách này thông thường là khoảng 0,0 – 2,5 mm. Máy nghiền phải sử dụng rulô nhẵn vì sau này dùng loại thùng lọc đáy bằng để lọc bã. Thiếu sót lớn nhất của máy nghiền trục kiểu này là ở cặp rulô thứ hai, tấm lớn và vỏ đều được nghiền cùng một chế độ như nhau mà đáng ra nếu chúng được nghiền với lực ma sát khác nhau thì kết quả sẽ tốt hơn. Yêu cầu của malt sau nghiền là: + Vỏ trấu: 15-18%. + Tấm thô: 18-22%. + Tấm mịn: 30-35%. + Bột: 25-35%. II. Chọn phương pháp nấu cháo Trong nấu gạo để tăng hiệu suất trích ly thì sử dụng enzyme hoặc sử dụng malt lót. Nếu sử dụng malt lót 10% thì enzyme trong malt lót không giữ được hoạt lực (bị vô hoạt) khi ở nhiệt độ hồ hoá của gạo là 86°C. Vì vậy, phải sử dụng kết hợp với enzyme có nhiệt độ hoạt động cao hơn 86°C. Chế phẩm enzyme trên thị trường thoả mãn điều kiện này là Termamyl. Thiết bị nấu cháo: Nồi nấu cháo thân hinh trụ, đáy cầu và đỉnh cầu, được làm bằng thép không gỉ, cấu tạo hai vỏ có bao hơi bên ngoài để nấu. Nồi nấu có cánh khuấy để tăng cường quá trình truyền nhiệt và chống cháy cháo. Có nhiệt kế để đo nhiệt độ, van an toàn áp lực, đồng hồ đo áp suất, một đường nước lạnh vào, một đường nước nóng vào, một đường cháo sang nồi malt, một đường nước thải, van xả nước ngưng. III. Chọn phương pháp đường hoá Đường hoá có mục đích phân cắt các hợp chất có phân tử lượng lớn thành đường có khả năng lên men. Nó trải qua 3 quá trình: hồ hoá, dịch hoá, đường hoá, mỗi quá trình diễn ra ở một nhiệt độ khác nhau trong một thời gian khác nhau. Có hai phương pháp đường hoá là: Phương pháp đường hoá toàn khối: tăng dần hoặc giảm dần nhiệt độ. Phương pháp nấu từng phần: tam phân đoạn, nhị phân đoạn, nhất phân đoạn. Cả hai phương pháp trên đều có khả năng nâng cao được hiệu suất đường hoá bằng các biện pháp: Hạ pH. Làm mềm nước. Bổ sung chế phẩm enzyme. Phương pháp đường hoá toàn khối: Ưu điểm: thời gian ngắn, thao tác đơn giản. Nhược điểm: cần điểm dừng ở các nhiệt độ trung gian. Tuy nhiên, các hạt tinh bột khó hoà tan vẫn không được thuỷ phân triệt để làm giảm hiệu suất đường hoá. Phương pháp đun sôi từng phần: Ưu điểm: tạo bước nhảy nhiệt độ, tránh dừng ở nhiệt độ trung gian. Đun sôi một phần dịch đường để dịch hoá hoàn toàn tinh bột khó hoà tan, tăng hiệu suất hoà tan lên một đến hai lần, do đó làm tăng hiệu suất đường hoá. Nhược điểm: thao tác phức tạp, thời gian kéo dài. Vì sử dụng nguyên liệu thay thế với tỷ lệ 30%-40% nên chọn phương pháp đường hoá đun sôi một lần có bổ sung chế phẩm enzyme Termamyl tỷ lệ 0,075% so với gạo để dịch hoá, đường hoá nguyên liệu, enzyme Cereflo t