Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
- Lý do chọn đề tài: Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng, cung cấp lượng calori đáng kể và chứa hệ enzyme phong phú hỗ trợ tiêu hóa. Tại Việt Nam, điều kiện khí hậu nhiệt đới tạo nên nhu cầu tiêu thụ bia rất lớn và liên tục gia tăng theo sự phát triển của nền kinh tế cũng như mức sống người dân. Để đáp ứng nhu cầu thị trường về các sản phẩm bia chất lượng cao, đề tài "Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 20 triệu lít/năm" được lựa chọn thực hiện bởi sinh viên Lê Thị Thảo Vi (Lớp bia 02H2B) dưới sự hướng dẫn của cán bộ giảng dạy Phan Bích Ngọc. Phương pháp lên men cổ điển (lên men dài ngày trong hệ thống thiết bị đặt tại phòng lạnh chuyên dụng) được áp dụng nhằm tạo ra sản phẩm bia đạt tiêu chuẩn chất lượng cao, ổn định hương vị và độ bền sinh học.
- Mục tiêu và nhiệm vụ thiết kế:
- Lập luận kinh tế - kỹ thuật nhằm xác định địa điểm xây dựng nhà máy, phân tích các điều kiện tự nhiên, nguồn cung cấp nguyên - nhiên liệu, năng lượng, nhân lực và thị trường tiêu thụ.
- Tổng quan các nguồn nguyên liệu chính và phụ sử dụng trong sản xuất: malt đại mạch, hoa houblon, nước công nghệ và nguyên liệu thay thế (ngô).
- Xây dựng, lựa chọn và thuyết minh chi tiết dây chuyền công nghệ sản xuất bia từ khâu chuẩn bị nguyên liệu, nấu - đường hóa, houblon hóa, lắng trong - làm lạnh, lên men chính, lên men phụ, lọc bia, bão hòa CO2 đến chiết chai và thanh trùng.
- Tính toán cân bằng sản phẩm chi tiết cho 100 kg nguyên liệu ban đầu, xác định các chỉ tiêu định mức tiêu hao qua từng công đoạn và thiết lập biểu đồ kế hoạch sản xuất cho toàn bộ nhà máy trong một năm làm việc.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng: Dây chuyền công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất bia chai nồng độ 16% độ đường (Plato) sử dụng 10% ngô thay thế malt đại mạch, năng suất 20 triệu lít/năm.
- Phạm vi địa lý và xây dựng: Nhà máy được thiết kế xây dựng tại Khu công nghiệp Phú Tài, thuộc phường Trần Quang Diệu, thành phố Qui Nhơn, tỉnh Bình Định. Khu đất có địa hình bằng phẳng, giáp Quốc lộ 1A, phía Bắc giáp Quốc lộ 19 kết nối Tây Nguyên (cách ngã ba 8 km), cách ga Diêu Trì 1 km và cách cảng biển Qui Nhơn 10 km.
- Phạm vi thời gian vận hành: Kế hoạch sản xuất phân bổ 280 ngày làm việc trong năm, dừng hoạt động vào tháng 11 để tiến hành bảo trì, bảo dưỡng thiết bị định kỳ kết hợp tránh mùa mưa bão lớn tại miền Trung.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế
- Cơ sở lý thuyết và các quá trình biến đổi công nghệ:
- Quá trình thủy phân enzyme: Quá trình đường hóa tinh bột và đạm hóa protein dưới tác dụng của hệ enzyme nội tại trong malt đại mạch ($\alpha$-amylase, $\beta$-amylase, proteinase, peptidase, phytase, cytase...).
- Quá trình sinh hóa lên men: Quá trình chuyển hóa các loại đường có thể lên men (chủ yếu là disacarit/maltose) thành rượu etylic ($C_2H_5OH$) và khí carbonic ($CO_2$) cùng các sản phẩm phụ (este, axit hữu cơ, rượu bậc cao, andehit, glyxerin) bởi nấm men chìm thuần khiết Saccharomyces carlsbergensis.
- Quá trình hóa lý trích ly và keo tụ: Sự hòa tan các thành phần nhựa đắng ($\alpha$-axit đắng, $\beta$-axit đắng), polyphenol (tanin), tinh dầu từ hoa houblon; sự kết tủa, keo tụ protein kém bền nhiệt và làm trong dịch đường ở nhiệt độ cao.
- Phương pháp luận và kỹ thuật tính toán:
- Phương pháp lập luận kinh tế kỹ thuật: Khảo sát các yếu tố hạ tầng kỹ thuật (giao thông, trạm biến áp, lò hơi riêng dùng dầu FO, nguồn nước ngầm/thành phố, hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp) và phương án hợp tác hóa tận dụng phụ phẩm (bã malt, bã hoa, men thải làm thức ăn chăn nuôi và phân bón).
- Phương pháp tính toán cân bằng vật chất (cân bằng sản phẩm): Thiết lập phương trình cân bằng khối lượng và thể tích cho 100 kg nguyên liệu ban đầu qua 9 công đoạn sản xuất dựa trên tổn thất thực tế, độ ẩm, độ chiết và khối lượng riêng của dịch đường tại các nồng độ và nhiệt độ tương ứng; sau đó quy đổi ra định mức cho một ngày và cả năm sản xuất.
- Nguồn dữ liệu sử dụng: Số liệu khí tượng thủy văn tỉnh Bình Định (nhiệt độ trung bình $28^\circ\text{C}$, độ ẩm 80 - 85%), các tiêu chuẩn kỹ thuật về nước nấu bia, các hệ số biến thiên thể tích riêng của nước và dịch đường theo nhiệt độ, cùng các định mức tổn thất công nghệ từ tài liệu chuyên ngành đồ uống lên men.
Nội dung chính theo từng chương
Chương I. Lập luận kinh tế kỹ thuật
Chương I làm rõ cơ sở lựa chọn vị trí và phương án hạ tầng phục vụ xây dựng nhà máy bia với năng suất 20 triệu lít/năm tại Khu công nghiệp Phú Tài, phường Trần Quang Diệu, thành phố Qui Nhơn, tỉnh Bình Định:
- Địa điểm và điều kiện tự nhiên: Địa hình bằng phẳng, thuận lợi xây dựng; khí hậu nhiệt đới gió mùa với nhiệt độ trung bình năm $28^\circ\text{C}$, độ ẩm không khí 80 - 85%.
- Hạ tầng giao thông: Nằm cạnh Quốc lộ 1A, cách ga Diêu Trì 1 km, cách ngã ba tuyến nối Quốc lộ 19 đi Tây Nguyên 8 km, cách cảng biển Qui Nhơn 10 km, hỗ trợ tối ưu việc tiếp nhận malt, hoa houblon nhập khẩu và phân phối sản phẩm.
- Nguồn cung cấp kỹ thuật:
- Năng lượng và nhiên liệu: Điện năng lấy từ lưới điện quốc gia qua trạm biến áp hạ thế xuống 220V/380V kết hợp 1 máy phát điện dự phòng; hơi nhiệt cung cấp từ trạm lò hơi riêng dùng nhiên liệu dầu FO có kho dự trữ chuyên biệt.
- Cấp thoát nước: Nước sử dụng từ hệ thống nước ngầm và nước máy thành phố qua xử lý công nghệ; nước thải sản xuất giàu hữu cơ được xử lý sơ bộ qua trạm nội bộ trước khi xả vào hệ thống thu gom của khu công nghiệp.
- Hợp tác hóa và nhân lực: Bã malt và men thừa được cung cấp cho chăn nuôi gia súc địa phương; cặn lắng và bã hoa dùng làm phân bón nông nghiệp. Nguồn lao động phổ thông tuyển dụng tại chỗ; đội ngũ quản lý và kỹ sư vận hành tuyển từ các trường đại học tại Đà Nẵng, Qui Nhơn, Nha Trang.
Chương II. Giới thiệu nguyên liệu
Chương II phân tích chi tiết đặc tính hóa lý, tiêu chuẩn kỹ thuật và phương pháp bảo quản của 4 nhóm nguyên liệu chính:
- Malt đại mạch: Nhập khẩu qua cảng Qui Nhơn, lưu kho dự trữ 1 tháng. Yêu cầu: hạt trên sàng 2,8 mm chiếm $\ge 94%$, dưới sàng 2,2 mm $\le 0,5%$; khối lượng riêng $520 \div 600\text{ g/l}$; độ ẩm $\le 6%$; thời gian đường hóa $10 \div 35\text{ phút}$; hoạt lực amylase $100 \div 300\text{ đơn vị}$. Thành phần chất khô gồm: tinh bột 58%, protein $9 \div 12%$ (tổng nitơ 10%), saccaroza 5%, đường khử 4%, pentozan/hexozan không tan 9%, xenluloza 6%, chất béo 2,5%, chất khoáng 2,5%.
- Hoa houblon: Sử dụng dạng hoa cái chưa thụ phấn, gồm hoa nguyên cánh (35%) và hoa viên (65%). Thành phần giá trị gồm nhựa đắng ($\alpha$-axit đắng, $\beta$-axit đắng), polyphenol (tanin chiếm $10 \div 20%$ lượng polyphenol trong bia) và tinh dầu (98% bay hơi trong quá trình đun sôi, 2% tồn tại giữ hương). Bảo quản trong môi trường khí trơ, thùng kín, xông $SO_2$ ở nhiệt độ gần $0^\circ\text{C}$.
- Nước nấu bia: Chiếm $85 \div 90%$ thành phần bia. Chỉ tiêu chất lượng: độ cứng trung bình $5 \div 6\text{ mlg đl/l}$, $\text{pH} = 6,8 \div 7,3$, cặn khô $\le 600\text{ mg/l}$, chỉ số coli $\le 3$, chuẩn độ coli $\ge 300\text{ ml}$. Giới hạn kim loại: $\text{Fe} \le 0,3\text{ mg/l}$, $\text{Mn} \le 0,05\text{ mg/l}$, $\text{Mg} \le 125\text{ mg/l}$, $\text{Pb} \le 0,1\text{ mg/l}$, $\text{F} \le 1\text{ mg/l}$, $\text{Zn} \le 5\text{ mg/l}$, $\text{Nitrat} \le 35\text{ mg/l}$, $\text{Selen} \le 0,05\text{ mg/l}$, $\text{Sunfat } 60 \div 80\text{ mg/l}$; tuyệt đối không chứa xianua, thủy ngân, bari, crom, amoniac, sunphuahydro và nitrit.
- Ngô (Nguyên liệu thay thế): Sử dụng tỷ lệ 10% so với tổng lượng nguyên liệu. Dùng ngô trắng đục đã tách phôi hoàn toàn nhằm giảm hàm lượng lipid (phôi chứa $33 \div 45%$ chất béo), thu mua tại các huyện lân cận (Tuy Phước: Phước Long, Phước An, Phước Thành, Phước Hiệp...). Nội nhũ ngô chứa $77 \div 84%$ tinh bột, $7 \div 11%$ protein, 1% chất béo, thời gian bảo quản tối đa 10 ngày trong kho khô thoáng.
Chương III. Dây chuyền công nghệ
Chương III trình bày toàn diện sơ đồ và các thông số chế độ công nghệ qua từng công đoạn sản xuất:
| Công đoạn | Thiết bị sử dụng | Thông số công nghệ chính |
|---|---|---|
| Làm sạch & Nghiền | Sàng làm sạch, tách từ, máy nghiền 2 cặp trục (malt), máy nghiền búa (ngô) | Nghiền khô; malt nghiền giữ nguyên vỏ; ngô nghiền mịn sau khi tách phôi. |
| Nấu cháo ngô | Nồi nấu có cánh khuấy ($30 \div 40\text{ vòng/phút}$) | Phối trộn tỷ lệ ngô : nước ấm ($32^\circ\text{C}$) = $1\text{ kg} : 3,5\text{ lít}$ + 10% bột malt lót; hạ pH xuống 5,6 bằng axit lactic; nâng lên $66^\circ\text{C}$ (tốc độ $1^\circ\text{C/phút}$), giữ 30 phút hồ hóa; nâng lên sôi trong 30 phút và giữ sôi 30 phút. |
| Nấu dịch malt | Nồi đạm hóa | Phối trộn malt : nước ấm ($32^\circ\text{C}$) = $1\text{ kg} : 3\text{ lít}$; chỉnh pH = 5,6 bằng axit lactic; nâng lên $52^\circ\text{C}$ (30 phút) và giữ 30 phút để đạm hóa. |
| Hội cháo & Đường hóa | Nồi đường hóa | Bơm cháo ngô đã sôi sang nồi malt trong 10 phút, nhiệt độ khối dịch đạt $63^\circ\text{C}$, giữ 30 phút ($\beta$-amylase thủy phân); nâng lên $73^\circ\text{C}$ (10 phút), giữ 30 phút ($\alpha$-amylase thủy phân); nâng lên $78^\circ\text{C}$ (5 phút) để diệt men và chuyển sang lọc. |
| Lọc dịch & Rửa bã | Thùng lọc đáy hai lớp (thùng lọc đáy lưới) | Lọc dịch đường đầu; rửa bã bằng nước nóng $78^\circ\text{C}$ đến khi nồng độ chất hòa tan còn lại $\sim 1%$; thời gian lọc và rửa bã kéo dài 4 giờ. |
| Houblon hóa | Thiết bị đun sôi dịch đường có bề mặt truyền nhiệt lớn | Liều lượng hoa 3 g/lít dịch đường; chia 3 đợt: đợt 1 (1/2 hoa viên khi vừa lấp đáy nồi ở $75^\circ\text{C}$), đợt 2 (1/2 hoa viên còn lại sau khi sôi 30 phút), đợt 3 (toàn bộ 35% hoa nguyên cánh trước khi kết thúc 30 phút); tổng thời gian đun sôi 120 phút. |
| Lắng trong & Làm lạnh | Thiết bị xoáy tâm Whirlpool và máy trao đổi nhiệt bản mỏng | Lắng xoáy tâm ở $\sim 90^\circ\text{C}$ (vận tốc tiếp tuyến $10 \div 14\text{ m/s}$, thời gian 20 phút); làm lạnh gián tiếp bằng glycol xuống $9^\circ\text{C}$ trong thời gian $< 1\text{ giờ}$. |
| Lên men chính | Thùng lên men phòng lạnh | Dùng men chìm Saccharomyces carlsbergensis thuần khiết (tỷ lệ 1 lít men đặc/100 lít dịch; nạp oxy vô trùng $8\text{ mg } O_2\text{/l}$); lên men ở $9^\circ\text{C}$, áp suất dư $0,2 \div 0,4\text{ at}$, cuối kỳ hạ xuống $5^\circ\text{C}$ để hòa tan $CO_2$ ($\ge 0,2%$); thời gian lên men 9 ngày đối với dịch $16%$. |
| Lên men phụ & Tàng trữ | Thùng kín phòng lạnh ($1 \div 2^\circ\text{C}$) | Nạp bia non từ đáy trong $1 \div 2\text{ ngày}$; xả khí bề mặt, nâng dần áp suất trong $1 \div 3\text{ ngày}$; thời gian lên men phụ và tàng trữ 40 ngày. |
| Lọc trong & Ổn định bia | Máy lọc khung bản (chất trợ lọc diatomite) và thùng ổn định | Áp suất lọc $1,2 \div 1,3\text{ at}$ (tối đa $< 3\text{ at}$); ổn định tại $0,5 \div 1^\circ\text{C}$ dưới áp suất $CO_2$ 0,5 at trong tối thiểu 4 giờ để $CO_2$ đạt $\ge 0,3%$ khối lượng. |
| Chiết chai & Thanh trùng | Dây chuyền tự động, thiết bị thanh trùng kiểu tunnel | Chai rửa nước nóng $75^\circ\text{C}$ và NaOH 2% (bổ sung stabilon); chiết đẳng áp vào chai thủy tinh màu xanh; thanh trùng tunnel 45 phút ở $63^\circ\text{C}$ qua chu trình nhiệt: $29^\circ\text{C} \rightarrow 35^\circ\text{C} \rightarrow 45^\circ\text{C} \rightarrow 63^\circ\text{C} \rightarrow 45^\circ\text{C} \rightarrow 35^\circ\text{C} \rightarrow 29^\circ\text{C}$. |
Chương IV. Tính cân bằng sản phẩm
Chương IV thiết lập các bảng tính tiêu hao, xác lập cân bằng vật chất cho 100 kg nguyên liệu ban đầu và biểu đồ kế hoạch sản xuất:
- Tổn thất định mức qua các công đoạn:
- Làm sạch: 1% (tính theo chất khô)
- Nghiền: 0,5% (tính theo chất khô)
- Nấu và lọc: 3% (tính theo chất khô)
- Houblon hóa: 1% (tính theo chất khô)
- Lắng trong và làm lạnh: 2% (tính theo chất khô)
- Lên men chính: 1% (tính theo thể tích)
- Lên men phụ: 0,5% (tính theo thể tích)
- Lọc bia: 1% (tính theo thể tích)
- Chiết rót và thanh trùng: 3% (tính theo thể tích)
- Kế hoạch vận hành nhà máy:
- 1 mẻ nấu thực tế mất 155 phút (tiến hành song song hai nồi cháo ngô và nồi malt); thực hiện 9 mẻ/ngày.
- Phân xưởng nấu: 3 ca/ngày (tổng 840 ca/năm); Phân xưởng chiết: 2 ca/ngày (tổng 560 ca/năm); Phân xưởng lên men: vận hành liên tục 24/7.
- Tổng số ngày làm việc: 280 ngày/năm; tổng số mẻ nấu toàn năm: 2.520 mẻ.
Kết quả và đóng góp
- Kết quả tính toán cân bằng sản phẩm (cho 100 kg nguyên liệu ban đầu gồm 90 kg malt và 10 kg ngô):
| Thông số / Công đoạn | Lượng chất khô (kg) | Lượng nguyên liệu / Thể tích dịch |
|---|---|---|
| Nguyên liệu ban đầu | Malt: 85,50 kg; Ngô: 8,90 kg | Malt: 90,00 kg; Ngô: 10,00 kg |
| Sau làm sạch | Malt: 84,65 kg; Ngô: 8,81 kg | Malt: 89,11 kg; Ngô: 9,90 kg |
| Sau nghiền | Malt: 84,23 kg; Ngô: 8,77 kg | Malt: 88,66 kg; Ngô: 9,85 kg |
| Chất khô hòa tan vào dịch nấu | 74,40 kg (Malt: 67,38 kg; Ngô: 7,02 kg) | Tỷ lệ nước nấu malt 1:3; ngô 1:3,5 |
| Sau nấu và lọc dịch | 72,17 kg | Bã ướt thu hồi (ẩm 75%): 118,21 kg |
| Sau houblon hóa | 71,45 kg | Khối lượng dịch đường: 458,01 kg (14,2% Plato) |
| Sau lắng trong và làm lạnh | 70,02 kg | Thể tích dịch lên men ($9^\circ\text{C}$, 16% Plato): 410,55 lít; cặn lắng: 25,05 g |
| Sau lên men chính | - | Thể tích bia non: 406,45 lít; Men giống đặc cần dùng: 4,11 lít |
| Sau lên men phụ | - | Thể tích bia: 404,42 lít |
| Sau lọc trong | - | Thể tích bia trong: 400,37 lít |
| Bia thành phẩm (sau chiết & thanh trùng) | - | 388,36 lít |
| Sản phẩm phụ và phụ phẩm thu hồi | $CO_2$ sinh ra: 20,90 kg; $CO_2$ hòa tan: 1,55 kg; $CO_2$ tự do thu hồi: 19,35 kg; Sữa men thu hồi (ẩm 85%): 2 lít/100 lít dịch lên men. |
- Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất:
- Thay thế 10% malt bằng ngô tách phôi giúp giảm giá thành sản xuất nhưng vẫn bảo đảm chất lượng bia nhờ khống chế chặt chẽ hàm lượng tinh bột nội nhũ ($77 \div 84%$) và hạn chế chất béo từ phôi gây ôi hóa bia.
- Lựa chọn phương pháp nấu kết hợp ngâm và đun sôi 1 lần (hồ hóa riêng phần cháo ngô ở $66^\circ\text{C}$, đun sôi rồi hội cháo vào dịch malt ở $52^\circ\text{C}$) giúp rút ngắn chu kỳ nấu thực tế xuống còn 155 phút/mẻ, nâng cao năng suất thiết bị.
- Ứng dụng quy trình công nghệ lên men chìm cổ điển dài ngày (9 ngày lên men chính ở $9^\circ\text{C}$ và 40 ngày lên men phụ ở $1 \div 2^\circ\text{C}$) kết hợp hệ thống thanh trùng tunnel 7 vùng nhiệt ($29 \rightarrow 63 \rightarrow 29^\circ\text{C}$) bảo đảm sản phẩm đạt độ trong sáng, bền bọt và ổn định vi sinh.
- Đóng góp của đồ án: Thiết lập bảng cân bằng vật chất hoàn chỉnh từ nguyên liệu thô đến thành phẩm đóng chai cho nhà máy bia quy mô công nghiệp 20 triệu lít/năm, làm cơ sở chính xác cho việc tính toán nhiệt - lạnh và lựa chọn kích thước thiết bị công nghệ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Phạm vi tài liệu đồ án tốt nghiệp hiện tại dừng lại ở khâu lập luận kinh tế kỹ thuật, thuyết minh dây chuyền công nghệ và tính cân bằng vật chất sản phẩm cho phân xưởng chính. Chưa trình bày phần tính toán chi tiết cơ khí - truyền nhiệt của các thiết bị (nồi nấu, bồn lên men, thiết bị trao đổi nhiệt), chưa thể hiện chi tiết bảng cân bằng nhiệt - hơi - lạnh, mặt bằng tổng thể nhà máy và hệ thống điều khiển tự động hóa tích hợp (SCADA/PLC).
- Hướng mở rộng:
- Hoàn thiện tính toán thiết kế chi tiết kết cấu cơ khí và bề mặt truyền nhiệt cho nồi đun sôi houblon hóa và thiết bị lắng xoáy tâm Whirlpool.
- Tính toán cân bằng nhiệt lượng, tiêu hao hơi nước lò hơi, điện năng và hệ thống lạnh glycol cho toàn bộ các công đoạn lên men, tàng trữ và thanh trùng.
- Thiết kế quy trình công nghệ chi tiết cho hệ thống xử lý nước thải sản xuất giàu COD/BOD đạt tiêu chuẩn xả thải công nghiệp.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng thụ hưởng: Sinh viên, giảng viên và kỹ sư chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học, Kỹ thuật Hóa học định hướng Công nghệ Đồ uống và Công nghệ Lên men.
- Nội dung giá trị:
- Bộ số liệu tính toán cân bằng sản phẩm chuẩn xác cho quy trình sản xuất bia sử dụng thế liệu ngô 10%.
- Biểu đồ thời gian - nhiệt độ chuẩn cho các giai đoạn đạm hóa ($52^\circ\text{C}$), đường hóa $\beta$-amylase ($63^\circ\text{C}$), $\alpha$-amylase ($73^\circ\text{C}$), diệt men ($78^\circ\text{C}$) và thanh trùng tunnel 7 pha.
- Chỉ tiêu kỹ thuật chi tiết đối với malt, hoa houblon, nguồn nước và các thông số vận hành thiết bị lọc khung bản trợ lọc diatomite.
Câu hỏi thường gặp
-
Câu hỏi 1: Tại sao nhà máy sử dụng 10% ngô làm nguyên liệu thay thế và yêu cầu đối với hạt ngô là gì?
Trả lời: Việc thay thế 10% malt bằng ngô nhằm hạ giá thành nguyên liệu mà không làm thay đổi đặc tính công nghệ của bia. Hạt ngô sử dụng bắt buộc phải là loại ngô trắng đục và đã được tách phôi hoàn toàn (vì phôi ngô chứa $33 \div 45%$ chất béo dễ gây ôi hóa và hỏng bọt bia), hàm lượng tinh bột nội nhũ đạt $77 \div 84%$, protein $7 \div 11%$ và phải được nghiền mịn trước khi nấu. -
Câu hỏi 2: Chủng nấm men nào được lựa chọn và chế độ lên men chính, lên men phụ được thiết lập như thế nào?
Trả lời: Đồ án sử dụng chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis. Lên men chính diễn ra ở nhiệt độ $9^\circ\text{C}$, áp suất dư $0,2 \div 0,4\text{ at}$, cuối kỳ hạ xuống $5^\circ\text{C}$, thời gian lên men là 9 ngày đối với dịch đường 16% Plato. Lên men phụ và tàng trữ diễn ra trong các thùng kín đặt trong phòng lạnh $1 \div 2^\circ\text{C}$ với thời gian kéo dài 40 ngày. -
Câu hỏi 3: Quy trình houblon hóa được thực hiện với định mức và phương thức nạp hoa như thế nào?
Trả lời: Lượng hoa houblon sử dụng là 3 g/lít dịch đường, phối trộn giữa 35% hoa nguyên cánh và 65% hoa viên. Hoa được chia làm 3 đợt nạp vào nồi đun sôi: đợt 1 nạp 1/2 lượng hoa viên khi dịch vừa lấp đáy nồi ($75^\circ\text{C}$), đợt 2 nạp 1/2 lượng hoa viên còn lại sau khi sôi 30 phút, và đợt 3 nạp toàn bộ hoa nguyên cánh 30 phút trước khi kết thúc quá trình nấu. Tổng thời gian đun sôi dịch với hoa là 120 phút. -
Câu hỏi 4: Cân bằng vật chất cho thấy từ 100 kg nguyên liệu ban đầu thu được bao nhiêu lít bia thành phẩm và bao nhiêu $CO_2$ tự do?
Trả lời: Từ 100 kg nguyên liệu ban đầu (90 kg malt và 10 kg ngô), sau khi trừ đi toàn bộ tổn thất qua các khâu làm sạch, nghiền, nấu lọc, houblon hóa, lắng làm lạnh, lên men chính/phụ, lọc trong và chiết chai - thanh trùng, lượng bia thành phẩm đóng chai thu được là 388,36 lít. Lượng khí $CO_2$ tự do thu hồi được là 19,35 kg (sau khi trừ đi 1,55 kg $CO_2$ hòa tan trong bia). -
Câu hỏi 5: Chế độ thanh trùng bia chai kiểu tunnel được cài đặt các thông số nhiệt - thời gian ra sao?
Trả lời: Bia sau khi đóng nắp được đưa qua thiết bị thanh trùng dạng hầm phun (tunnel) tuyến tính trong tổng thời gian 45 phút ở nhiệt độ giữ nhiệt $63^\circ\text{C}$. Dải nhiệt độ biến thiên liên tục qua 7 vùng phun nước: $29^\circ\text{C} \rightarrow 35^\circ\text{C} \rightarrow 45^\circ\text{C} \rightarrow 63^\circ\text{C} \rightarrow 45^\circ\text{C} \rightarrow 35^\circ\text{C} \rightarrow 29^\circ\text{C}$ nhằm tránh sốc nhiệt làm nổ vỡ chai thủy tinh.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lê Thị Thảo Vi đã hoàn thành việc thiết kế công nghệ nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm tại Khu công nghiệp Phú Tài, tỉnh Bình Định theo phương pháp lên men chìm cổ điển dài ngày. Các giải pháp kỹ thuật về việc sử dụng 10% ngô tách phôi, chế độ nấu phối hợp 155 phút/mẻ và sơ đồ thanh trùng tunnel 7 pha được luận giải khoa học và khả thi. Kết quả tính toán cân bằng sản phẩm đã xác lập cụ thể định mức tiêu hao, chứng minh 100 kg nguyên liệu sản xuất được 388,36 lít bia chai thành phẩm $16^\circ\text{P}$ và thu hồi 19,35 kg $CO_2$ thương phẩm, làm nền tảng vững chắc cho việc triển khai thiết kế kỹ thuật công nghiệp tiếp theo.