Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống nồi đun sôi dịch đường hoa houblon gia nhiệt vỏ áo

Tài liệu đồ án Quá trình & Thiết bị về thiết kế nồi đun sôi dịch đường hoa houblon. Bao gồm thuyết minh quy trình, tính toán kết cấu, truyền nhiệt.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Hạnh
• Người hướng dẫn: Phan Vĩnh Hưng
• Trường học: Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Nồi Đun Sôi Dịch Đường Với Hoa Houblon Gia Nhiệt Kiểu Vỏ Áo
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP.HCM

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án thiết kế nồi đun sôi dịch đường houblon

Đồ án thiết kế nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon là một tài liệu nghiên cứu kỹ thuật chuyên sâu, tập trung vào công đoạn quan trọng bậc nhất trong quy trình công nghệ sản xuất bia. Quá trình đun sôi, hay còn gọi là houblon hóa, không chỉ đơn thuần là gia nhiệt. Nó đóng vai trò quyết định đến hương vị, độ đắng, độ bền và sự trong suốt của sản phẩm bia cuối cùng. Mục tiêu của công đoạn này là hòa tan và đồng phân hóa các axit đắng từ hoa houblon, tạo nên vị đắng đặc trưng không thể thiếu. Đồng thời, nhiệt độ cao giúp thanh trùng dịch đường, vô hoạt các enzyme không mong muốn còn sót lại từ quá trình đường hóa, và làm đông tụ các protein không bền, góp phần tạo độ trong cho bia. Một nhiệm vụ quan trọng khác là cô đặc dịch đường đến nồng độ chất khô hòa tan mong muốn và loại bỏ các hợp chất dễ bay hơi không có lợi. Đồ án này tập trung vào việc thiết kế một thiết bị cụ thể: nồi đun sôi sử dụng phương pháp gia nhiệt kiểu vỏ áo. Đây là một lựa chọn phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm nhờ cấu tạo đơn giản, dễ vận hành và vệ sinh. Việc tính toán và lựa chọn các thông số kỹ thuật chính xác cho thiết bị này là nền tảng để đảm bảo hiệu quả truyền nhiệt, tiết kiệm năng lượng và an toàn vận hành, từ đó tối ưu hóa chất lượng bia thành phẩm. Tài liệu cung cấp một cái nhìn toàn diện từ việc phân tích nguyên liệu đầu vào như malt đại mạch và hoa houblon, đến việc tính toán chi tiết kết cấu cơ khí và các thông số nhiệt động học của nồi đun.

1.1. Vai trò của quá trình đun sôi dịch đường trong sản xuất bia

Quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon là một giai đoạn công nghệ phức tạp với nhiều mục đích. Trước hết, đây là quá trình trích ly và đồng phân hóa các hợp chất đắng, chủ yếu là α-axit, từ hoa houblon. Các α-axit ở dạng tự nhiên không đắng và ít tan, nhưng khi được đun sôi trong dịch đường, chúng sẽ được đồng phân hóa thành iso-α-axit, tạo ra vị đắng đặc trưng và bền vững cho bia. Thứ hai, quá trình này có tác dụng thanh trùng, tiêu diệt các vi sinh vật không mong muốn có thể gây hỏng bia. Thứ ba, nhiệt độ sôi giúp làm đông tụ và kết lắng các protein có phân tử lượng lớn, giúp làm trong dịch đường và tăng độ bền keo cho bia. Cuối cùng, việc đun sôi giúp bay hơi một lượng nước nhất định, điều chỉnh nồng độ chất hòa tan của dịch đường về giá trị tiêu chuẩn và loại bỏ các hợp chất tạo mùi không mong muốn như dimethyl sulfide (DMS).

1.2. Mục tiêu chính của thiết kế nồi houblon hóa kiểu vỏ áo

Mục tiêu cốt lõi của đồ án là thiết kế một hệ thống nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon hoàn chỉnh, sử dụng phương pháp gia nhiệt kiểu vỏ áo với hơi nước bão hòa làm tác nhân gia nhiệt. Thiết kế phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể: hiệu suất truyền nhiệt cao, thời gian đun sôi hợp lý (từ 90-120 phút), và đảm bảo dịch đường sôi đều mà không bị cháy khét. Các mục tiêu chi tiết bao gồm: lựa chọn vật liệu chế tạo (thép không gỉ X18H10T) phù hợp với tiêu chuẩn an toàn thực phẩm và có khả năng chịu ăn mòn, nhiệt độ cao. Thực hiện tính toán kết cấu thiết bị một cách chính xác để đảm bảo độ bền cơ học dưới áp suất tính toán và tải trọng vận hành. Tính toán các thông số truyền nhiệt, cân bằng vật chất và năng lượng để xác định lượng hơi đốt cần thiết và thiết kế lớp bảo ôn hiệu quả nhằm giảm tổn thất nhiệt ra môi trường.

II. Thách thức kỹ thuật trong thiết kế nồi gia nhiệt vỏ áo

Việc thiết kế nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon theo kiểu gia nhiệt vỏ áo đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật cần được giải quyết một cách khoa học. Thách thức lớn nhất nằm ở việc đảm bảo hiệu quả truyền nhiệt trong nồi houblon. Quá trình truyền nhiệt phải đủ nhanh để đưa toàn bộ khối dịch lên nhiệt độ sôi trong thời gian quy định nhưng cũng phải đủ đồng đều để tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ ở thành nồi, có thể gây cháy khét đường và tạo ra các hợp chất màu, mùi không mong muốn, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng bia. Một vấn đề khác liên quan đến độ bền kết cấu. Thiết bị hoạt động dưới điều kiện nhiệt độ cao (trên 100°C) và áp suất của hơi gia nhiệt trong vỏ áo (khoảng 3 at). Do đó, việc tính toán kết cấu thiết bị bia phải cực kỳ cẩn trọng, đặc biệt là bề dày của thân nồi, đáy và nắp. Các bộ phận này phải chịu được cả áp suất trong (từ hơi đốt trong vỏ áo) và áp suất ngoài (từ áp suất thủy tĩnh của dịch đường và áp suất khí quyển), đòi hỏi việc áp dụng đúng các công thức và hệ số an toàn theo tiêu chuẩn ngành. Ngoài ra, việc tối ưu hóa năng lượng cũng là một thách thức. Tổn thất nhiệt ra môi trường là không thể tránh khỏi, do đó cần tính toán và thiết kế một lớp bảo ôn có bề dày hợp lý, vừa đảm bảo hiệu quả giữ nhiệt, vừa không làm tăng chi phí và khối lượng thiết bị một cách không cần thiết. Cuối cùng, các chi tiết phụ trợ như hệ thống đường ống dẫn hơi, nước ngưng, cửa nạp liệu và tháo liệu cũng cần được thiết kế đồng bộ để đảm bảo quá trình vận hành trơn tru và an toàn.

2.1. Yêu cầu về truyền nhiệt hiệu quả và đồng đều

Hiệu quả truyền nhiệt là yếu tố then chốt. Nồi gia nhiệt kiểu vỏ áo sử dụng hơi nước bão hòa làm môi chất. Hơi nước ngưng tụ trên bề mặt bên trong vỏ áo, giải phóng một lượng nhiệt lớn (ẩn nhiệt hóa hơi) và truyền qua thành thiết bị vào dịch đường. Thách thức là phải tính toán chính xác hệ số truyền nhiệt tổng thể (K), phụ thuộc vào hệ số tỏa nhiệt phía hơi ngưng, độ dẫn nhiệt của vật liệu và hệ số tỏa nhiệt phía dịch đường. Hệ số tỏa nhiệt phía dịch đường chịu ảnh hưởng bởi sự đối lưu tự nhiên, do đó thiết kế hình học của nồi (tỷ lệ chiều cao/đường kính) có vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự tuần hoàn của dịch, giúp nhiệt độ phân bố đều và tránh cháy khét.

2.2. Vấn đề đảm bảo độ bền kết cấu dưới áp suất và nhiệt độ

Độ bền kết cấu là yêu cầu bắt buộc về an toàn. Thân thiết bị bao gồm hai lớp: lớp trong tiếp xúc với dịch đường và lớp ngoài (vỏ áo) chứa hơi gia nhiệt. Lớp trong chịu áp suất ngoài từ hơi trong vỏ áo, trong khi lớp vỏ áo chịu áp suất trong. Các tính toán bề dày phải dựa trên áp suất tính toán (áp suất làm việc cộng với một hệ số an toàn) và ứng suất cho phép của vật liệu ở nhiệt độ làm việc. Theo tài liệu, "Nhiệt độ hơi trong vỏ áo là 132,9 °C (tra bảng I251, trang 315, [1] ở áp suất hơi đốt 3at)". Vật liệu thép không gỉ X18H10T được chọn vì có độ bền cao ở nhiệt độ này. Các bộ phận khác như đáy elip và nắp nón cũng phải được tính toán tương tự để đảm bảo toàn bộ hệ thống là một khối vững chắc và an toàn.

III. Phương pháp tính toán kết cấu nồi đun sôi dịch đường

Phương pháp tính toán kết cấu nồi đun sôi dịch đường dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và công thức cơ học vật liệu để đảm bảo thiết bị hoạt động an toàn và bền bỉ. Quy trình tính toán bắt đầu bằng việc lựa chọn kích thước hình học cơ bản của nồi, bao gồm đường kính và chiều cao thân trụ, cũng như hình dạng của đáy và nắp. Tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính thường được chọn trong khoảng 1.2-1.5 để tối ưu hóa quá trình đối lưu và truyền nhiệt. Vật liệu được lựa chọn là thép austenit X18H10T, một loại thép không gỉ phổ biến trong ngành thực phẩm. Sau khi có kích thước và vật liệu, bước tiếp theo là xác định bề dày cho từng bộ phận chính. Việc tính bề dày thân thiết bị được chia thành hai phần: lớp trong chịu áp suất ngoài và lớp vỏ áo chịu áp suất trong. Công thức tính toán phải kể đến các yếu tố như đường kính, áp suất tính toán, mô đun đàn hồi và ứng suất cho phép của vật liệu tại nhiệt độ làm việc. Tương tự, bề dày của đáy elip và nắp nón cũng được tính toán cẩn thận. Đáy elip là một lựa chọn phổ biến vì nó có khả năng chịu áp lực tốt và dễ dàng vệ sinh. Các chi tiết phụ trợ như ống ngưng, cửa quan sát, đường ống vào ra và đặc biệt là chân đỡ thiết bị cũng được tính toán kỹ lưỡng. Tải trọng mà chân đỡ phải chịu bao gồm toàn bộ khối lượng của thiết bị, khối lượng dịch đường và khối lượng lớp bảo ôn, đòi hỏi phải chọn loại chân đỡ có khả năng chịu tải phù hợp.

3.1. Hướng dẫn tính bề dày thân nắp và đáy elip của thiết bị

Việc tính toán bề dày được thực hiện riêng cho từng bộ phận. Đối với thân trụ, lớp thép bên trong chịu áp suất ngoài được tính theo công thức S’ = 1,18 * D * sqrt(P*L/E), trong đó D là đường kính, P là áp suất ngoài tính toán, L là chiều dài và E là mô đun đàn hồi. Lớp vỏ áo chịu áp suất trong được tính theo công thức cho bình chịu áp lực thành mỏng, có xét đến hệ số bền mối hàn. Bề dày của đáy elip cũng được chia làm hai phần tương tự, với các công thức chuyên biệt cho kết cấu đáy cong chịu áp suất. Bề dày cuối cùng của mỗi bộ phận luôn bao gồm các hệ số bổ sung cho ăn mòn hóa học, sai lệch chế tạo và hệ số làm tròn để đảm bảo an toàn lâu dài.

3.2. Quy trình chọn kích thước và vật liệu cho nồi houblon hóa

Quy trình bắt đầu từ việc xác định thể tích làm việc của nồi, ví dụ 1000 lít. Từ đó, chọn đường kính trong (Dt) và chiều cao thân trụ (Ht) sao cho tỷ lệ Ht/Dt nằm trong khoảng tối ưu (ví dụ, đồ án chọn Dt = 960mm, Ht = 1400mm, tỷ lệ 1.458). Vật liệu được chọn là thép không gỉ X18H10T do khả năng chống ăn mòn tốt trong môi trường dịch đường, độ bền cơ học cao ở nhiệt độ sôi, và đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm. Các thông số cơ lý của vật liệu này, như ứng suất cho phép và mô đun đàn hồi tại nhiệt độ làm việc, là dữ liệu đầu vào quan trọng cho mọi tính toán kết cấu tiếp theo.

IV. Bí quyết tối ưu truyền nhiệt và cách nhiệt cho nồi đun

Để thiết kế nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon hoạt động hiệu quả, việc tối ưu hóa quá trình truyền nhiệt và cách nhiệt là cực kỳ quan trọng. Bí quyết nằm ở việc thực hiện các tính toán nhiệt động học một cách chính xác. Quá trình này bắt đầu với việc thiết lập cân bằng vật chất và năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Cân bằng năng lượng giúp xác định tổng nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của 1000 lít dịch đường từ trạng thái ban đầu (ví dụ 65°C) lên nhiệt độ sôi (105°C), cộng với nhiệt lượng cần để duy trì trạng thái sôi trong một khoảng thời gian nhất định (thường là 60-90 phút) và nhiệt lượng bù cho tổn thất ra môi trường. Từ tổng nhiệt lượng yêu cầu, ta có thể tính toán được lượng hơi đốt bão hòa cần cung cấp. Quá trình truyền nhiệt trong nồi diễn ra chủ yếu qua thân và đáy thiết bị, nơi có vỏ áo gia nhiệt. Việc tính toán nhiệt tải riêng qua các bề mặt này là rất phức tạp, đòi hỏi phải xác định hệ số truyền nhiệt tổng thể. Hệ số này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: hệ số tỏa nhiệt từ hơi ngưng tụ, điện trở nhiệt của thành kim loại, và hệ số tỏa nhiệt từ thành vào dịch đường lỏng. Để giảm tổn thất nhiệt, một lớp bảo ôn bằng vật liệu có hệ số dẫn nhiệt thấp, như bông thủy tinh, được bọc bên ngoài vỏ áo. Bề dày của lớp bảo ôn được tính toán để giảm tổn thất nhiệt xuống một mức chấp nhận được, giúp tiết kiệm năng lượng và đảm bảo an toàn cho người vận hành.

4.1. Tính toán cân bằng vật chất và năng lượng trong hệ thống

Lập cân bằng vật chất và năng lượng là bước đầu tiên và cơ bản nhất. Cân bằng vật chất xác định lượng nước bay hơi trong quá trình sôi, từ đó tính được nồng độ chất khô của dịch đường sau khi kết thúc. Cân bằng năng lượng tuân theo định luật bảo toàn năng lượng: nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp bằng tổng nhiệt lượng mà dịch đường nhận được để tăng nhiệt độ và hóa hơi, cộng với nhiệt lượng tổn thất. Phân tích này là cơ sở để xác định các thông số vận hành và hiệu suất của thiết bị.

4.2. Công thức tính nhiệt lượng và lượng hơi đốt cần cung cấp

Tổng nhiệt lượng cần thiết (Q) được tính bằng tổng của nhiệt lượng đun nóng dịch (Q1) và nhiệt lượng làm bay hơi nước (Q2). Q1 được xác định bằng công thức Q1 = m * Cp * Δt, trong đó m là khối lượng dịch đường, Cp là nhiệt dung riêng và Δt là độ chênh nhiệt độ. Lượng hơi đốt cần thiết (D) được tính bằng cách lấy tổng nhiệt lượng yêu cầu chia cho ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi (r) ở áp suất làm việc. Việc tính toán này giúp lựa chọn công suất nồi hơi và thiết kế hệ thống cung cấp hơi phù hợp, đảm bảo quá trình đun sôi diễn ra đúng thời gian dự kiến.

4.3. Cách xác định bề dày lớp bảo ôn tối ưu cho thiết bị

Bề dày lớp bảo ôn được xác định dựa trên bài toán kinh tế - kỹ thuật. Về mặt kỹ thuật, lớp bảo ôn càng dày thì tổn thất nhiệt càng thấp. Tuy nhiên, chi phí vật liệu và lắp đặt sẽ tăng lên. Phương pháp tính toán tối ưu là xác định một bề dày sao cho tổng chi phí hàng năm (bao gồm chi phí tổn thất năng lượng và chi phí khấu hao vật liệu bảo ôn) là thấp nhất. Trong khuôn khổ đồ án, bề dày được tính toán dựa trên yêu cầu giảm nhiệt độ bề mặt ngoài của lớp bảo ôn xuống một mức an toàn cho người vận hành (thường dưới 50-60°C). Vật liệu được chọn là bông thủy tinh với khối lượng riêng 32 kg/m3.

V. Ứng dụng quy trình công nghệ sản xuất bia vào thiết kế

Việc thiết kế nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon không thể tách rời khỏi quy trình công nghệ sản xuất bia tổng thể. Hiểu rõ các giai đoạn trước và sau công đoạn đun sôi giúp xác định đúng các yêu cầu kỹ thuật cho thiết bị. Quy trình sản xuất bia bắt đầu từ việc xử lý nguyên liệu chính là malt đại mạch và các nguyên liệu thay thế như gạo. Malt được nghiền nhỏ để phá vỡ cấu trúc nội nhũ, tạo điều kiện cho enzyme hoạt động trong quá trình nấu. Giai đoạn nấu và đường hóa là nơi tinh bột được thủy phân thành đường lên men. Dịch đường sau đó được lọc để tách bã, thu được dịch đường trong. Chính dịch đường này là đầu vào cho nồi đun sôi. Tại đây, hoa houblon (dạng viên hoặc cao hoa) được bổ sung vào. Thời điểm và liều lượng bổ sung hoa ảnh hưởng trực tiếp đến độ đắng và hương thơm của bia. Sau khi đun sôi đủ thời gian (90-120 phút), dịch đường được bơm sang thiết bị lắng xoáy (thiết bị whirlpool) để tách cặn nóng (kết tủa protein và bã hoa). Dịch trong sau đó được làm lạnh nhanh xuống nhiệt độ lên men và chuyển sang các tank lên men chính và phụ. Quá trình thiết kế nồi đun sôi phải tính đến các yếu tố như tốc độ bơm dịch, nhiệt độ đầu vào, và thành phần hóa học của dịch đường để đảm bảo thiết bị hoạt động tương thích và hiệu quả trong toàn bộ dây chuyền sản xuất.

5.1. Phân tích nguyên liệu chính malt đại mạch và hoa houblon

Malt đại mạch là nguyên liệu nền tảng, cung cấp tinh bột (để chuyển hóa thành đường), hệ enzyme (amylase, protease) và các chất tạo nên hương vị, màu sắc và độ đậm đà cho bia. Vỏ malt đóng vai trò quan trọng, tạo thành lớp màng lọc tự nhiên trong quá trình lọc dịch đường. Hoa houblon, nguyên liệu không thể thay thế, mang lại vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng và có tính kháng khuẩn giúp tăng độ bền sinh học cho bia. Thành phần hóa học quan trọng nhất của hoa là các loại nhựa đắng (α-axit và β-axit), tanin và tinh dầu thơm. Thiết kế nồi đun phải tối ưu hóa điều kiện để trích ly và chuyển hóa các hợp chất này.

5.2. Mô tả các giai đoạn từ nấu nguyên liệu đến lên men bia

Quy trình bắt đầu bằng việc nghiền malt và gạo, sau đó là công đoạn nấu và đường hóa, nơi các enzyme thủy phân tinh bột thành đường. Dịch thu được sau khi lọc được chuyển đến nồi đun sôi. Sau khi đun với hoa houblon, dịch được lắng trong bằng thiết bị whirlpool và làm lạnh nhanh. Giai đoạn tiếp theo là lên men chính, nơi nấm men chuyển hóa đường thành cồn và CO2. Sau khoảng 7-9 ngày, bia non được chuyển sang giai đoạn lên men phụ (ủ chín) trong vài tuần ở nhiệt độ thấp để ổn định hương vị, bão hòa CO2 và làm trong sản phẩm. Nồi đun sôi là mắt xích quan trọng, quyết định thành phần hóa học của dịch đường trước khi bước vào giai đoạn lên men.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Nguyên liệu sản xuất bia 1.1 Malt đại mạch. Malt đại mạch là nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Là nguyên liệu chính cung cấp các chất cần thiết để tiến hành lên men, hệ enzyme phong phú chủ yếu là amylaza và proteaza, đồng thời góp phần tạo hương vị, tạo bọt cho sản phẩm. Vỏ malt có ý nghĩa quyết định đến quá trình lọc trong dịch thủy phân.

Các thành phần của phôi, nội nhũ vừa là cơ chất chủ yếu (tinh bột, protein, các chất hòa tan, khoáng.) vừa là tác nhân xúc tác thiết yếu (các hydrolase) hay là những thành phần quan trọng trong môi trường chuyển hóa tạo thành sản phẩm. Yêu cầu của malt trong sản xuất bia Malt trong sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị ngọt, có màu vàng sáng đều. Không có mùi lạ, không được mốc và không hôi khói. Yêu cầu kích thước của malt phải đều.

Kích thước malt đạt yêu cầu nếu như hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94%, hạt dưới sàn 2,2 mm không quá 0,5%. Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520 ÷ 600 g/l. Độ ẩm không quá 6%. Thời gian đường hóa: 20 ÷35 phút, hoạt lực enzyme đạt 100 ÷ 300 đơn vị, hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein nằm trong khoảng 9 ÷12% nếu cao hơn sẽ bị đục, rất khó bảo quản, nếu thấp hơn bia sẽ kém bọt, vị kém đậm đà.

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản quan trọng thứ hai sau malt, nó không thể thiếu trong sản xuất bia, hiện chưa có nguyên liệu nào có thể thay thế được. 1 Hoa houblon góp phần quan trọng tạo ra mùi vị đặc trưng và tăng độ bền sinh học của bia. Nó tạo cho bia 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 bia. Thành phần hóa học của hoa gồm nhiều chất khác nhau, những chất có giá trị cho bia là nhựa đắng houblon, các chất tanin và tinh dầu thơm.

Trong công nghệ sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Trong cánh hoa và nhị hoa có chứa các hạt lupulin là nguồn gốc chính tạo ra chất đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon. Hoa houblon được nhà máy sử dụng dưới 2 dạng: hoa viên và cao hoa. - Hoa viên: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền và ép thành các viên nhỏ, xếp vào các túi polyetylen hàn kín miệng để Hình: Hoa houblon tiện cho việc bảo quản cũng như vận chuyển.

cái chưa thụ phấn - Cao hoa: trích ly các tinh chất trong hoa bằng các dung môi hữu cơ (toluen, benzen. ), sau đó cô đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao. Thành phần hóa học Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm và β-nhựa mềm, trong nhựa mềm gồm các dạng axít đắng là α, β, γ, δ-axít đắng. Vị đắng của bia chủ yếu là do α-axít đắng tạo nên, còn các dẫn xuất của β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễ chịu.

Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ bị oxy hoá nên nó bảo vệ nhựa 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 houblon. 2 Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydratcacbon và nhiều hợp chất chứa oxy dạng tecpen. Tinh dầu 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 còn khoảng 2% tồn tại trong bia. tạo hương thơm cho bia. Trong quá trình bảo quản, tinh dầu sẽ mất dần do bay hơi và bị ôxy 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 của bia.

Các chỉ tiêu kỹ thuật của hoa a. Tiêu chuẩn đối với cao hoa  Chỉ tiêu cảm quan: ‒ Cao hoa có dạng keo, màu vàng hổ phách. ‒ Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi. ‒ Vị đắng rõ rệt.

 Chỉ tiêu hóa học: ‒ Hàm lượng α- axit đắng: 30%. ‒ Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước. Hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu. Hoa cao đóng trong các hộp kín, chắc chắn dễ mở, bao bì không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Bảo quản hoa cao trong kho lạnh ở nhiệt độ 5÷10oC. Tiêu chuẩn đối với hoa viên  Chỉ tiêu cảm quan ‒ Hoa viên có màu xanh lá mạ. ‒ Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi, vị đắng dịu. ‒ Hình dạng: viên đùn, không vỡ vụn.

 Chỉ tiêu hóa học ‒ Loại viên có hàm lượng α- axit đắng 8%. ‒ Có khả năng tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước nha, làm trong nước nha, tạo mùi hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu. Hoa viên được đóng bao bì bền chắc, dễ mở, bao bì không làm ảnh hưởng đến chất lượng hoa.3 Nước Nước là thành phần chủ yếu của sản phẩm: Nước tồn tại trong bia, không chỉ nhiều về số lượng (trung bình 88 ÷ 92% khối lượng), mà còn có vai trò đặc biệt quan trọng cho các thành phần khác phân tán và tồn tại. Nấm men Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào.

Nấm men trong công nghệ sản xuất bia thường là chủng thuộc giống Saccharomyces, gồm nấm men chìm và nấm men nổi: Nấm men nổi: tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men. Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan kích thước 7 ÷10 micromet. Nấm men chìm: hầu hết các tế bào khi quan sát nảy chồi đứng riêng rẽ hoặc cặp đôi. Nấm men thường dùng để lên men hiện nay là loại nấm men chìm Saccharomyces carlbergensis 1.5 Thế liệu và phụ gia 1.1 Thế liệu Sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm.

Nguyên liệu thay thế có thể sử dụng là nguyên liệu giàu tinh bột hoặc giàu đường thay thế một phần malt. Gạo có chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa phải, chất béo và xenlulo ở giới hạn thấp. Do đó gạo là nguyên liệu thay thế khá lý tưởng. Yêu cầu về gạo sử dụng trong sản xuất bia phải sạch, không tạp chất, không mối mọt và lượng amylopectin thấp.2 Phụ gia chất hỗ trợ kỹ thuật a.

Chế phẩm enzyme 4 Nếu trong quá trình sử dụng thế liệu tỉ lệ cao thì cần phải bổ sung chế phẩm enzyme. Enzyme thường sử dụng là Termamyl (𝛼 – amylase) giúp cho việc dịch hóa trong khi nấu dịch đường được dễ dàng. Termamyl là chế phẩm lỏng chịu được nhiệt độ cao và được sản xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenifomis, hoạt động tốt ở nhiệt độ thích hợp là 90oC, pH = 6. Các loại hóa chất ‒ Sử dụng các loại hóa chất như: ‒ Caramel: tăng độ màu đẹp cho bia.

‒ Acid lactic, điều chỉnh pH cho quá trình nấu. ‒ Acid ascorbic: ức chế vi sinh vật làm biến chất bia. ‒ Acid sunfuric: cho vào lúc hồ hóa gạo, bổ sung H+ điều chỉnh pH, xúc tác quá trình hồ hóa, nếu cho quá nhiều bia sẽ bị chua. ‒ ZnCl2 giúp nấm men khỏe.

‒ Dùng xút để rửa chai ‒ Chất trợ lọc: Diatomit.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia.1 Sơ đồ quy trình công nghệ bia 5 1. Thuyết minh quy trình. Mục đích Nhằm để làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc tinh bột, làm cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá, thuỷ phân tinh bột diễn ra nhanh và triệt để hơn.Yêu cầu khi nghiền  Malt Vỏ malt giữ được càng nguyên càng tốt. Nếu giữ nguyên được vỏ malt thì sẽ ngăn chặn được việc chuyển các chất không có lợi từ vỏ vào dịch đường và bia.

Mặt khác, vỏ malt càng nguyên càng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc, nâng cao vận tốc và hiệu suất lọc. Nội nhũ phải được nghiền nhỏ. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ bột và tấm mịn, nhất là bột quá cao thì lọc dịch đường sẽ khó khăn và giảm hiệu suất thu hồi. Vì vậy, khi nghiền cần tạo tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột phù hợp với từng loại thiết bị lọc.

 Gạo Nghiền càng nhỏ càng tốt, khi đó khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme càng cao, hiệu quả thuỷ phân tinh bột càng triệt để. Phương pháp thực hiện Malt được nghiền bằng thiết bị nghiền hai cặp trục và gạo được nghiền bằng thiết bị nghiền búa.  Thiết bị nghiền trục (nghiền malt) Cấu tạo Máy nghiền trục (nghiền malt) Nguyên tắc hoạt động 7 Malt được đổ vào phễu và được nghiền sơ bộ ở cặp rulô thứ nhất. Khoảng cách giữa 2 trục nghiền của cặp rulô thứ nhất lớn hơn so với khoảng cách giữa 2 trục nghiền của cặp rulô thứ 2.

Sau khi nghiền sơ bộ, bột malt được đưa vào rulô thứ 2 để nghiền tiếp.  Thiết bị nghiền búa (nghiền gạo) Cấu tạo Máy nghiền búa (nghiền gạo) 1. Phễu nạp liệu 2. Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1).

Gạo được nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền (2) vào thành trong của máy nghiền búa. Búa được lắp trên đĩa treo số (4), các búa được treo cách đều nhau. Gạo sau khi được nghiền mịn sẽ đi qua lưới số (3) ra ngoài và được đưa vào bunke chứa. Nấu nguyên liệu a.

Mục đích 8 Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác động của các hệ enzyme thuỷ phân. Phương pháp thực hiện Thiết bị Cấu tạo: 1. Cửa nạp liệu. Cửa thoát hơi ngưng.

Cửa tháo liệu. Tiến hành nấu Nồi nấu vỏ áo Sau khi nghiền xong, nguyên liệu nên đem đi nấu ngay vì nếu để lâu bột sẽ bị chua, làm ảnh hưởng đến chất lượng của bán thành phẩm và thành phẩm sau này. Tiến hành nấu theo phương pháp kết hợp với nguyên liệu thay thế chiếm 45%. Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và nước nấu là:  Malt : nước = 1 kg : 3 lít  Gạo : nước = 1 kg : 4 lít.

Nồi gạo: Gạo đã nghiền mịn với 10% bột malt lót (so với tổng lượng gạo) được đem vào phối trộn với nước ấm 37oC theo đúng tỷ lệ trên. Bổ sung lượng chế phẩm enzyme Termamyl cần dùng vào. Khuấy trộn đều dịch bột trong vòng 10 phút.