TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ Khoa Cơ khí – Công nghệ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế nhà máy sản xuất bia suất 50 triệu lít sản phẩm/năm Sinh viên thực : Lớp : Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Đức Chung Bộ môn : Huế, 2016 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, đời sống xã hội ngày nâng cao, nhu cầu tiêu dùng giải trí quan tâm Bia – sản xuất từ nguyên liệu Đại Mạch ươm mầm, hoa houblon, nước với quy trình công nghệ đặc biệt Bia thức uống có độ cồn thấp, có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, giàu dinh dưỡng, có hàm lượng CO2 tăng tính cảm quan với lớp bọt trắng mịn, giúp tiêu hóa thức ăn tốt hơn, bia có màu sắc đặc trưng hoa houblon tùy theo loại bia vàng, bia đen… Bia thức uống sản xuất trình lên men đường lơ lửng môi trường lỏng không chưng cất sau lên men, bia chứa nhiều Enzyme Amylase có lợi cho tiêu hóa tuần hoàn máu lên não Do uống bia với lượng vừa phải tạo cảm giác ăn uống ngon miệng, có lợi cho tiêu hóa mà làm giảm cảm giác mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Bia du nhập vào Việt Nam muộn so với lịch sử song không mà công nghiệp sản xuất bia Việt Nam phát triển Theo thống kê hàng năm sản lượng bia nước ta tăng không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ Hơn bia ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho kinh tế quốc dân ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả thu hồi vốn nhanh nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề lợi ích việc phát triến công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng nên nhà máy sản xuất cung ứng tốt số lượng chất lượng cần thiết Với lý mục tiêu trên, lựa chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất bia suất 50 triệu lít sản phẩm/năm ” làm đề tài cho khóa luận tốt nghiệp PHẦN LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT 1.1 Sự cần thiết đầu tư Ngành công nghệ thực phẩm nói chung ngành công nghệ sản xuất bia nói riêng ngành mang lại giá trị lợi nhuận cao cho nhà đầu tư Tính đến tháng 11/2013, sản lượng bia nước đạt khoảng 2,8 tỷ lít Mặc dù không đáp ứng nhu cầu sử dụng thị hiếu người tiêu dùng Do đó, việc đầu tư xây dựng nhà máy bia mang lại lợi ích kinh tế cao cho nhà đầu tư, đồng thời giải vấn đề việ làm cho người lao động, góp phần đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng nhu cầu phát triển nội địa hướng tới xuất sang nước Indonexia, Malayxia, Lào, Campuchia… 1.2 Tình hình tiêu thụ sản xuất bia Việt Nam Theo thống kê Bộ kế hoạch đầu tư, bốn tháng đầu năm 2011 doanh nghiệp nước sản xuất 714,6 triệu lít bia loại, tăng 9,2% so với kỳ năm ngoái Tốc độ tăng trưởng ngành bia Việt Nam ước tính đạt 15%/năm Việt Nam có khoảng 350 sở sản xuất bia có trụ sở hầu khắp tỉnh thành nước tiếp tục tăng số lượng Trong số này, có 20 nhà máy đặt suất 20 triệu lít/năm, có tới 268 sở có lực sản xuất triệu lít/năm Trong quy hoạch Bộ Công Thương phê duyệt mục tiêu tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất toàn ngành Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam giai đoạn 2006 – 2010 đạt 12 %/năm, giai đoạn 2011 – 2015 đạt 13%/năm Đến năm 2015, sản lượng sản xuất đạt tỷ lít bia Kim ngạch xuất từ 140 – 150 triệu USD Dự kiến năm 2015, sản lượng đạt tỷ lít bia, 440 triệu lít rượu công nghiệp 11 tỷ lít nước giải khát Đối với ngành bia, tập trung cải tạo, mở rộng, đồng hóa thiết bị để nâng cao hiệu sản xuất Xây dựng nhà máy có quy mô suất 100 triệu lít/năm kết hợp với hợp tác quốc tế, liên doanh, liên kết để sản xuất bia cao cấp, đáp ứng nhu cầu nước xuất Bên cạnh đó, phải xây dựng phát triển thương hiệu nhằm tăng lực cạnh tranh Nhiều nhà máy bia với thương hiệu quen thuộc với người tiêu dùng như: bia Sài Gòn, bia Hà Nội, Huda, Heineken, Tiger, 333, Hai doanh nghiệp bia vàng hàng đầu Việt Nam bia Sài Gòn bia Hà Nội, nắm khoảng 50% thị trường bia toàn quốc triển khai phát triển sản lượng nhằm tiếp tục làm chủ tình hình tương lai Năm 2005, sản lượng bia Sài Gòn 460 triệu lít, năm 2006 đạt 550 triệu lít, năm 2007 đạt 645 triệu lít, công ty có kế hoạch tăng thêm 200 triệu lít bia năm 2008, đạt 1,2 tỷ lít năm 2010 Năm 2007, sản lượng bia Hà Nội đạt 130 triệu lít dự kiến tăng lên 200 triệu lít vào năm 2010 Mục tiêu việc quy hoạch ngành Bia – Rượu – Nước giải khát nhằm phát triển theo hướng bền vững, trọng đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm môi trường sinh thái, phát triển ngành dựa sở huy động nguồn lực từ tất thành phần kinh tế, hình thức đáp ứng nhu cầu ngày cao xà hội; áp dụng công nghệ thiết bị tiên tiến, tập trung xây dựng số thương hiệu mạnh quốc gia để cạnh tranh hiệu tiến trình hội nhập kinh tế quốc tế 1.3 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm lựa chọn cần đáp ứng yêu cầu sau: • Gần nguồn cung cấp nguyên liệu thị trường tiêu thụ sản phẩm • Thuận tiện mặt giao thông đường thủy, đường để vận chuyển nguyên liệu, vật liệu sản phẩm • Gần nguồn cung cấp nước, có chổ thoát nước hợp lý để không ảnh hưởng đến môi trường, sức khỏe người dân vùng • Gần nơi đông dân cư để có nguồn nhân lực dồi tiêu thụ sản phẩm thuận lợi • Đủ diện tích bố trí thiết bị khu vực nhà máy, giao thông nội thuận tiện, có đất dự trữ cho mở rộng sản xuất • Địa hình phẳng, địa chất ổn định, chấn động Dựa vào yêu cầu trên, lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm khu công nghiệp Nam Cấm, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Khu công nghiệp Nam Cấm khu công nghiệp xây dựng diện tích rộng 40ha tỉnh Nghệ An, nằm dọc bên cạnh trục đường Quốc lộ 1A, cách cảng biển Cửa Lò km phía đông, cách ga Vinh 20km phía Nam Do đó, địa điểm đáp ứng nhu cầu phương diện sau: 1.3.1 Nguồn nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất bia malt đại mạch nhập ngoại từ Úc, Đức, Đan Mạch, Tiệp, vận chuyển đường biển, đường hay đường sắt Hoa hoablon nhập từ Tiệp Khắc dạng cao hoa hoa viên Nguyên liệu thay gạo mua tỉnh hay từ tỉnh lân cận Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Quảng Bình, với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận chuyển đến nhà máy chủ yếu ô tô 1.3.2 Nguồn cung cấp điện – nước • Nguồn điện: sử dụng điện lưới mạng điện lưới quốc gia chạy quanh khu vực Mạng lưới cung cấp 24/24 ngày, để đề phòng cố cấp điện, nhà máy có trang bị máy phát điện dự phòng bố trí thêm trạm biến áp • Nguồn nước: lấy từ hệ thống nước thành phố Ngoài có hệ thống xử lý nước sử dụng cho sản xuất lò Nước lấy từ dòng sông Cấm chảy qua khu công nghiệp Trong nhà máy, nước dùng vào mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước dùng cho rửa chai, vệ sinh thiết bị, Nước nấu bia cần đáp ứng đầy đủ tiêu cho công nghệ sản xuất bia Do đó, nước phải qua hệ thống xử lý kỹ thuật trước cấp cho sản xuất 1.3.3 Nguồn cung cấp nhiên liệu Nhà máy sử dụng lò để cung cấp cho phân xưởng, nhiên liệu dùng để đốt nóng lò dầu F.O, loại dầu bôi trơn, xăng, nhiên liệu, nhập từ nơi chứa khu dự trữ nhiên liệu để đảm bảo cho hoạt động sản xuất nhà máy 1.3.4 Nguồn nhân lực Địa điểm xây dựng nhà máy gần khu đông dân cư, gần tuyến giao thông vận tải nên có nguồn nhân lực dồi Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn phải đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành Các công nhân tuyển chọn lao động phổ thông học nghề vùng dân cư lân cận để đảm bảo yêu cầu nơi ăn, chỗ 1.3.5 Hệ thống giao thông vận tải Nhà máy nằm tuyến Quốc lộ 1A, trục giao thông nên thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên, nhiên vật liệu đến nhà máy vận chuyển sản phẩm phân phối cho đại lý, cửa hàng tiêu thụ đường 1.3.6 Sự hợp tác hóa Để nhà máy thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu tiêu thụ sản phẩm phế phẩm, cần hợp tác hóa với nhà máy lân cận thành phố để sử dụng chung công trình điện, nước, giao thông, thu mua nguyên liệu tiêu thụ sản phẩm nhằm giảm bớt vốn đầu tư xây dựng, rút ngắn thời gian hoàn vốn đồng thời sử dụng tuần hoàn chất thải chống ô nhiễm môi trường Việc đặt nhà máy khu công nghiệp môi trường hợp tác tốt nhà máy với nhau, nhà máy với nguồn buôn bán nguyên liệu thay phụ phẩm từ nhà máy 1.3.7 Thoát nước nhà máy Nước thải nhà máy bia phần lớn chứa hợp chất hữu môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, không xử lý nước mà trực tiếp thải gây ô nhiễm môi trường, nhà máy phải xây dựng khu nước thải xử lý nước thải riêng Nước thải sau xử lý theo đường ống đến nơi chứa nước thải khu công nghiệp xử lý tiếp 1.3.8 Thị trường tiêu thụ sản phẩm Thị trường tiêu thụ bia nước, đặc biệt thị trường tiêu thụ miền Trung năm gần tăng mạnh tương lai thị trường tăng mạnh mẽ Bia sản xuất phần tiêu thụ tỉnh, phần tiêu thụ tỉnh lân cận xuất Kết luận Với thuận lợi khí hậu, hệ thống giao thông phát triển, nguồn nhân lực dồi dào, thị trường tiêu thụ tiềm năng, số vấn đề trình bày trên, việc chọn Khu công nghiệp Nam Cấm nơi xây dựng nhà máy sản xuất bia hoàn toàn hợp lý khả thi Việc xây dựng nhà máy bia phù hợp với thực tế thị trường hứa hẹn mang lại hiệu kinh tế cao 1.4 Lựa chọn loại bia sản xuất Ngày nay, bia loại thức uống phổ biến ưa chuộng thiếu buổi xã giao, liên hoan, tiệc tùng, dịp tết hay bữa ăn hàng ngày… Hiện bia vàng sản phẩm tiêu thụ nhiều trở thành thức uống đa phần người dân sử dụng nên nhu cầu cung cấp bia để đáp ứng cho thị trường lớn Do đó, lựa chọn sản xuất loại bia vàng ưa chuộng PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU Các nguyên liệu dùng sản xuất bia gồm malt đại mạch, hoa houblon, nguyên liệu thay (gạo), nấm men, nước 2.1 Mail đại mạch Malt nguyên liệu quan trọng để sản xuất bia Thành phần chất lượng malt định trực tiếp đến chất lượng, hương vị màu sắc bia thành phẩm Trong sản xuất bia người ta sử dụng malt đại mạch Malt đại mạch sản xuất từ lúa đại mạch nảy mầm sau sấy khô, tách mầm rễ Malt có hàm lượng chất hòa tan cao, đặc biệt malt có sẵn hệ enzym α, β - amylaza, proteaza… Trong trình nảy mầm, hệ enzym có hạt đại mạch hoạt hóa, tích lũy khối lượng hoạt lực Hệ enzym động lực chủ yếu để phân cắt hợp chất protein gluxit cao phân tử nội nhũ hạt thành sản phẩm thấp phân tử Malt đại mạch vừa tác nhân đường hoá, vừa nguyên liệu đặc trưng dùng sản xuất bia, vỏ malt đại mạch dai nên nghiền nát tạo lớp trợ lọc xốp Nhà máy sản xuất bia vàng nên nguyên liệu malt dùng sản xuất malt vàng 2.1.1 Thành phần hóa học Bảng 2.1 Bảng thành phần hóa học có malt STT Thành phần hóa học Hàm lượng(% chất khô) Tinh bột 58 – 65 Đường khử Saccarose Pentosan hòa tan Pentosan không hòa tan hexosan Cenlulose Chất chứa nitơ 10 Chất béo 2,5 Chất khoáng 2,5 Ngoài ra, malt chứa chất inozit, chất màu, tanin, chất đắng Trong malt chứa enzyme thuỷ phân α - amylase, β - amylase, proteinase, peptidase, fitase, sitase, amylophosphatase 2.1.2 Yêu cầu chất lượng Malt đưa vào sản xuất phải đạt yêu cầu sau: - Malt có màu vàng sáng, óng mượt, hạt tròn đều; - Mùi thơm đặc trưng tự nhiên mầm đại mạch, mùi ẩm, mốc, cháy khét… - Kích thước hạt phải đồng đều: hạt sàng 2,8 mm chiếm 94%, hạt sàng 2,2 mm không 0,5%; - Khối lượng riêng malt: 520 ÷ 600 g/l - Malt có độ ẩm: - 10%, tỷ lệ tạp chất < 0,1%; - Độ hòa tan: 70 - 75%; - Hàm lượng chất hòa tan cao; - Hàm lượng chất béo: 2,5%; - Hàm lượng protein: 10%; - Hàm lượng proteaza: 9%; - Hàm lượng xenluloza: 5,5%; Chú ý không dùng malt tươi để sản xuất bia tạo màu, mùi khó chịu cho bia Malt sau nhập từ nước bảo quản kho với thời gian dự trữ sản xuất tháng Nhà máy sử dụng malt nhập từ nước Anh, Đan Mạch, Pháp, 2.2 Hoa houblon Houblon thuộc họ dây leo, sống lâu năm (30÷40 năm), có chiều cao trung bình 10-15m Hiện giới trồng 100 giống hoa houblon khác Loại thựcvật thích hợp với khí hậu ôn đới nên trồng nhiều Đức, Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ, Trung Quốc,… Hoa houblon có hoa đục hoa riêng biệt cho cây, sản xuất bia sử dụng hoa chưa thụ phấn Hoa đực không sử dụng nhỏ, chứa lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng Hoa houblon nguyên liệu đứng thứ (sau đại mạch) công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng làm tăng khả tạo giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo độ ổn định thành phần sinh học sản phẩm Do đặc tính đặc biệt nên hoa houblon giữ vai trò độc tôn nguyên liệu thay ngành sản xuất bia Ở Việt Nam hoa houblon nhập để sản xuất bia gồm dạng: hoa cánh, hoa viên cao hoa - Hoa cánh: Sấy nhẹ 500C ( w < 11% ) ép thành bánh - Hoa viên: hoa houblon sau xử lý sơ bộ, nghiền ép thành viên nhỏ, xếp vào túi polyetylen hàn kín miệng để tiện cho việc bảo quản vận chuyển - Cao hoa: trích ly tính chất hoa dung môi hữu (toluene, benzene…), sau cô đặc để thu lấy chế phẩm dạng cao.Cao hoa có màu vàng, đen sẩm, dẻo bảo quản tốt từ – năm, thuận lợi cho qua trinh chuyên chở mà vẩn đảm bảo chất lượng hoa 2.2.1 Thành phần hóa học Bảng 2.2 Thành phần hóa học hoa houblon [3,52] STT Thành phần hóa học có hoa houblon % chất khô Độ ẩm 11- 13 Chất đắng 15 – 21 Polyphenol 2,5 – Tinh dầu thơm 0,3 – Cellulose 12 – 14 Chất khoáng 5–8 Protein 15 – 21 Các hợp chất khác 26 – 28 Trong thành phần hoa houblon chất đắng thành phần có giá trị nhất, sau tinh dầu thơm polyphenol  Chất đắng: - Làm cho bia có vị đắng dịu, đặc trưng - Là chất sức căng bề mặt giữ bọt cho bia - Có thể phản ứng kết tủa đạm cao phân tử làm tăng độ bền keo bia giúp bia bảo quản lâu dài - Trong môi trường chất đắng, vi sinh vật lạ tồn phát triển   Tinh dầu thơm: cấu tử có giá trị hoa houblon Tinh dầu thơm hoa houblon hòa tan vào dịch đường tồn bia tạo cho hương thơm đặc trưng nhẹ nhàng dễ chịu, tạo cho bia vàng hương thơm đặc trưng Polyphenol: - Kết tủa đạm khả kết giúp bia bảo quản lâu; - Sức căng bề mặt giúp giữ bọt cho bia; - Kháng khuẩn, kháng nấm 2.2.2 Các yêu cầu kỹ thuật hoa - Hoa cánh màu vàng đục xanh, màu nâu màu xám đen - Không có tạp chất, không lẫn nhiều cuống hoa - Mùi thơm đặc trưng mùi hắc - Chỉ sử dụng loài hoa chưa thụ phấn - Dùng tay nghiền hoa dính tay - Loại viên có hàm lượng α – axit đắng 8% - Có khả tạo kết tủa lắng nhanh đun sôi với nước nha, làm nước nha, tạo mùi hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu 2.2.3 Bảo quản hoa - Để đảm bảo chất lượng hoa đưa vào sản xuất thời gian bảo quản phải - đảm bảo yêu cầu sau: Không cho tiếp xúc với ẩm Bảo quản nhiệt độ thấp (gần 00C) nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chế trình hóa học, hạn chế phát triển vi sinh vật Ngăn chặn xâm nhập không khí vào hoa cách bảo quản thùng kín môi trường khí trơ Xông SO2 để hạn chế oxi hóa phát triển vi sinh vật 2.3 Nguyên liệu thay - gạo: Gạo nguyên liệu thay dùng nhiều công nghệ sản xuất bia vì: - Gạo chứa nhiều tinh bột, protein vừa phải, chất béo xenlulose mức độ thấp - Gạo góp phần làm giảm giá thành sản phẩm mà chất lượng bia không thua so với sử dụng toàn malt 10 X= G2 − G1 10 (g/l) Trong đó: G1: khối lượng chén sứ sấy khô(mg) G2: khối lượng chén tro(mg) 10: số ml mẫu bia phân tích  Xác định độ chua : Lấy 10ml bia loại bỏ CO2 cho vào bình nón dung tích 100ml, thêm 40ml nước cất giọt dung dịch phenolphtalein chuẩn độ dung dịch NaOH 0,1N chuẩn bị sẵn đến dung dịch có màu hồng nhạt bền vững Thể tích NaOH tiêu tốn chuẩn độ độ chua bia  Xác định độ rượu: Lấy 100ml bia loại bỏ CO2 cho vào thiết bị chưng, chưng đến gần cạn Dịch chưng cất cho vào bình định mức dung tích 100ml, cho thêm nước cất vào đủ 100ml, lắc Lấy 5ml dịch chưng cho vào bình tam giác có nút mài dung tích 250ml cho thêm 5ml nước cất 10ml dung dịch nitrocromic Đậy kín bình phản ứng xảy 30 phút cho thêm 10ml dung dịch KI 10%, 100ml nước cất, lắc Sau 20 phút dùng dung dịch Na 2S2O3 0,1N chuẩn bị trước buret để chuẩn lượng iod giải phóng Chuẩn dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt cho thêm – 3ml dung dịch tinh bột 1% để chuyển sang màu xanh đậm Tiếp tục chuẩn độ dung dịch Na 2S2O3 dung dịch bình chuyển từ màu xanh đậm sang màu xanh lục Xác định lượng Na2S2O3 tiêu tốn Song song với mẫu thí nghiệm, tiến hành làm mẫu trắng với 10ml dung dịch nitrocromic 100ml nước cất theo thời gian thao tác mẫu phân tích Hàm lượng rượu mẫu phân tích tính: A= ( N − n) × 1,15 = 0, 23 × ( N − n) g/lit Trong đó: N: số ml Na2S2O3 dùng để chuẩn mẫu trắng 135 n: số ml Na2S2O3 dùng để chuẩn mẫu phân tích 1,15: số mg C2H5OH tương ứng với 1ml Na2S2O3 0,1N 5: số ml bia dùng phân tích Xác định hàm lượng CO2 có bia : Trước xác định, bia phải làm lạnh 4oC để khỏi bị CO2 Chuẩn bị hai bình tam giác có nút mài dung tích 500ml sơ đánh dấu mức thể tích khoảng 200ml 250ml Rót vào bình 20ml dung dịch NaOH 2N Mở chai bia mẫu cẩn thận, nhẹ nhàng rót nhanh vào bình mức 200 – 250ml Đậy nút bình lắc – 10 phút Để yên lít rót toàn vào ống đong đọc kết kết (B) Tiến hành thí nghiệm: dùng pipet hút xác 10ml bia vừa chuẩn bị cho vào bình tam giác 250ml, thêm 50ml nước cất – giọt phenolphthalein, dung dịch có màu hồng Dùng dung dịch H2SO4 0,1N chuẩn độ lượng xút dư màu hồng không tính lượng acid tiêu tốn Thêm vào bình – giọt metyl da cam, dung dịch chuyển sang màu vàng Tiếp tục chuẩn độ H2SO4 dung dịch chuyển sang màu da cam Ghi thể tích H 2SO4 (V1) Ta tiến hành làm mẫu thí nghiệm trắng cách lấy 10ml bia loại bỏ hết CO2 cho vào bình nón thêm 1ml NaOH 2N, 50ml nước cất tiến hành phân tích tương tự mẫu Hàm lượng CO2 có bia xác định theo công thức: X= 0, 0044 × B × (V1 − V2 ) × 1000 10 × ( B − 20) (g/l) Trong đó: 0,0044: số g CO2 tương ứng với 1ml dung dịch H2SO4 0,1N B: thể tích bia kiểm hóa(ml) V1, V2 thể tích H2SO4 0,1N tiêu tốn để chuẩn độ mẫu thử mẫu trắng (ml) 20: thể tích dung dịch NaOH 2N dùng để kiểm hóa mẫu bia(ml)  Xác định hàm lượng đường: 136 Lượng đường bia chủ yếu đường maltose định sau: Lấy 50ml bia cho vào cốc, thêm 50ml nước cất, 5ml dung dịch chì acetate 30% lắc để yên phút Lọc vào bình định mức 200ml, thêm nước cất đến vạch mức, lắc kỹ Dùng pipet hút 20ml, cho vào bình nón Sau cho thêm 25ml dung dịch felling A, 25ml dung dịch felling Tiến hành xác định đường glucose theo phương pháp bentrand Kết quả: lượng đường glucose nhân với hệ số k = 0,05 lượng đường maltose Tính kết thành đường maltose lít bia  Xác định Diaxetyl (CH3 - CO - CO - CH3) Chuẩn bị mẫu: Ly tâm lọc mẫu chứa nấm men để dịch bia tinh khiết Lấy 100ml mẫu ống đong đưa vào bình cất Chưng cất mẫu đến thu 25ml dịch cất cho thời gian đun nóng không phút thời gian chưng cất từ – 10 phút Dùng pipet lấy 10ml dịch cất được, cho vào ống nghiệm không Thêm 0,5 ml dung dịch O - fenilendiamin vào, lắc hỗn hợp Để yên chỗ tối khoảng 20 – 30 phút Thêm 2ml axít HCl 4M vào hỗn hợp phản ứng Đo quang phổ kế bước sóng hấp thụ 335 nm so sánh với nước (A335) Song song làm mẫu trắng cách thay dịch cất nước cất.Tiến hành tương tự Đo quang phổ kế với bước sóng hấp thụ 335nm so sánh với nước (Ab) Làm mẫu chuẩn: Dùng pipet cho 9,9 ml nước vào ống nghiệm khô, thêm 0,1ml dung dịch diaxetyl chuẩn lắc Tiến hành dẫn mục Đo quang phổ kế với bước sóng hấp thụ 335nm so sánh với nước (Ast) Hàm lượng chất diaxetyl tính theo công thức: (mg/l) Trong đó: X: hàm lượng chất diaxetyl A335 : lượng chất diaxetyl mẫu thí nghiệm 137 Ab : lượng chất diaxetyl mẫu trắng Ast : lượng chất diaxetyl mẫu chuẩn 10.3.4 Các tiêu vi sinh [1, 165]  Kiểm tra tế bào nấm men sót: Đem 100ml bia thành phẩm li tâm với tốc độ 3000v/ph Lấy cặn phết lên kính nhuộm đen Quan sát kính hiển vi phát tế bào nấm men sống chết  Kiểm tra vi khuẩn hiếu khí: Chủ yếu tìm: Vi khuẩn Escheria Coli Vi khuẩn tụ cầu vàng Vi khuẩn hiếu khí.Bia đạt chất lượng phải không chứa vi khuẩn E.coli, vi khuẩn gây bệnh, tế bào nấm men sống Tổng số vi khuẩn hiếu khí cho phép không 100 tế bào/lit 138 PHẦN 11 VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG 11.1 An toàn lao động An toàn lao động nhà máy sản xuất đóng vai trò quan trọng Nó ảnh hưởng nhiều đến tiến trình sản xuất, đến sức khỏe công nhân tình trạng máy móc Do cần quan tâm mức, phổ biến rộng rãi cho công nhân hiểu tầm quan trọng nhà máy cần đề nội dung, biện pháp để phòng ngừa 11.1.1 Bảo hộ lao động Các nhà máy thực phẩm đầu tư đại giảm bớt phần lao động chân tay không mà an toàn lao động bỏ qua, mà ngược lại phải quan tâm Trước giao ca hay nhận ca, để đảm bảo an toàn lao động nâng cao hiệu trình sản xuất Tất cán bộ, công nhân phân xưởng phải thực quy định sau: - Phải kiểm tra hệ thống máy móc xem có vật cản hay hư hỏng không, kiểm tra dây tiếp đất để đề phòng rò rỉ điện, điện giật - Sử dụng trang, găng tay, áo bluse, giày, mũ bảo hiểm, đề phòng hóa chất chạm phải, bia nổ - Làm theo hướng dẫn sơ đồ quy trình công nghệ, tuyệt đối không tự ý làm khác Khi cần thay đổi điều phải thông báo đề nghị trước với trưởng ca người có trách nhiệm - Xe nâng phải thường xuyên nạp điện, đèn, còi đầy đủ - Người lao động tùy theo phân xưởng mà phải biết tuân thủ quy định, thường xuyên tập huấn nội quy an toàn lao động, vệ sinh lao động, phòng cháy chữa cháy cấp bảo hộ lao động - Trong trình làm việc người lao động phải kiểm tra, theo dõi kịp thời phát hư hỏng, trục trặc, để nhanh chóng xử lý hay báo cáo cho trưởng ca người có trách nhiệm biết Những vấn đề liên quan đến tai nạn lao động, bệnh nghề nghiệp nhà máy giải theo quy định hành pháp luật 11.1.2 Phòng chống cháy nổ Khi sửa chữa cần phải ngắt cầu dao điện, thường xuyên kiểm tra thiết bị chịu áp, nhiệt kế, đường ống dẫn dịch, tác nhân lạnh 139 Các công trình xây dựng phải tiêu chuẩn, đảm bảo phòng cháy chữa cháy thông gió tốt Về phòng cháy phân xưởng phải có thiết bị chữa cháy chỗ bình CO2 Nhà máy phải có hệ thống báo động tự động, đảm bảo thông tin cháy nổ kịp thời xử lý 11.1.3 An toàn điện Trong trình sản xuất công nhân cần ý: - Phải thực nội quy an toàn điện - Cách điện mạch điện - Bố trí đường dây xa tầm tay hay đường lại công nhân - Nối đất, cách điện thật tốt 11.2 Tính toán CIP 11.2.1 Hóa chất vệ sinh thiết bị 11.2.1.1 Hóa chất vệ sinh nồi Các hóa chất dùng để vệ sinh nồi nấu là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch nước clo 10% Căn theo nhịp độ nấu: Giữa mẻ nấu ngày cần vệ sinh nồi nấu nước nóng Trong khoảng nghỉ dài ngày vệ sinh nồi nấu hóa chất tẩy rửa, khử trùng Thể tích dung dịch hóa chất cần sử dụng cho lần vệ sinh định kỳ khoảng 8% thể tích nồi lớn (nồi nấu hoa) theo 5.1.5.2 thể tích nồi nấu hoa 42,85 m3 nên thể tích dung dịch cần vệ × sinh là: 42,85 0,08 = 3,43 (m3), tức khối lượng dung dịch khoảng 3430 kg Lượng hóa chất cần sử dụng tương ứng là: NaOH dạng hạt khan: 2% Bột cloramin: 10% × × 3430 = 68,60 (kg) 3430 = 343 (kg) Định kỳ tuần vệ sinh nồi nấu lần theo lịch sản xuất năm cần vệ sinh khoảng 50 lần, lượng hóa chất tiêu hao là: NaOH: 50 140 × 75 = 3430( kg) Cloramin: 50 141 × 343 = 17150 (kg) 11.2.1.2 Hóa chất vệ sinh thiết bị lên men, tang trữ bia Các hóa chất dùng để vệ sinh thiết bị lên men là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch trimeta HC 2%, dung dịch P3 oxonia 0,5% Theo nhịp độ sản xuất ngày phải vệ sinh tank lên men, phải vệ sinh hệ thống nhân men hay tank chứa men thu hồi tank tang trữ bia Thể tích dung dịch CIP cần sử dụng ngày khoảng 8% thể tích tank lên men: 8% × 78,57 = 6,29 (m3) Lượng hóa chất cần để vệ sinh hệ thống lên men ngày NaOH: 2% × 6290 = 125,8 (kg) × Trimeta HC: 2% P3 oxonia: 0,5% × 6290 = 125,8 (kg) 6290 = 31,45 (kg) Một năm tương ứng với 356 ngày sản xuất cần lượng hóa chất vệ sinh là: NaOH: 338 × 125,8 = 42520,4 (kg) Trimeta HC: 338 P3 oxonia: 338 × × 125,8 = 42520,4 (kg) 31,45 = 10630,1 (kg) Tổng lượng NaOH cần để vệ sinh cho nhà máy năm là: 45950,4 (kg) Bảng 9.2 Bảng tổng kết hóa chất vệ sinh thiết bị STT Tên hóa chất năm (kg) NaOH 45950,4 Cloramin Trimeta Hc 42520,4 P3 oxonoa 10630,1 17150 11.2 2.Hệ thống thiết bị CIP 11.2.2.1 Phân xưởng nấu Hệ thống CIP phân xưởng nấu gồm thùng sau: - Thùng NaOH 2%: thùng - Thùng nước nóng: thùng 142 - Thùng cloramin: thùng 143 Mỗi lần ta phải vệ sinh cho thiết bị mà thùng CIP có hệ số chứa đầy 85% Vậy thể tích hệ thống CIP là: Vậy thể tích thùng là: Dựa vào thể tích thực thùng mà ta chọn thùng CIP thiết bị thân hình trụ, đường kính D, chiều cao h, đáy nắp hình chỏm cầu có chiều cao h h2 Thùng chế tạo thép không gỉ có van vào ra, ống thủy, cửa đưa hóa chất vào Chọn h = 1,5D; h1 = 0,15D; h2 = 0,1D Thể tích thực thùng tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh, (m3) Vt = πHD + × Vt = 1,29 πh1 [h1 + (3 D D ) ] πh2 [h2 + 3( ) ] 2 + , (m3) D3 = 1,47 (m3) = 1,05 m Vậy: h = 1,5 × 1,05 = 1,58 (m) h1 = 0,15 h3 = 0,1 × × 1,05 = 0,16 (m) 1,05 = 0,1 (m) Chiều cao toàn thiết bị là: H = 1,58 + 0,16 + 0,1 = 1,84 (m) 11.2.2.2 Phân xưởng lên men Hệ thống CIP phân xưởng lên men gồm thùng sau: - Thùng NaOH 2%: thùng - Thùng dung dịch nước nóng: thùng - Thùng chứa hóa chất P3 oxonoa 0,5%: thùng - Thùng chứa hóa chất Trimeta HC 2%: thùng - Thùng chứa nước lạnh: thùng 144 Hệ số sử dụng thùng CIP 85% Thể tích Thùng CIP là: Vậy thể tích thùng là: Dựa vào thể tích thực thùng mà ta chọn thùng CIP thiết bị thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, đáy nắp hình chỏm cầu có chiều cao h h2 Thùng chế tạo thép không gỉ có van vào ra, ống thủy, cửa đưa hóa chất vào Chọn h = 1,5D; h1 = 0,15D; h2 = 0,1D Thể tich thực thùng tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh, (m3) Vt = πHD + × Vt = 1,29 πh1 [h1 + (3 D D ) ] πh2 [h2 + 3( ) ] 2 + , (m3) D3 = 1,69 (m3) = 1,09 m Vậy h = 1,5 × h1 = 0,15 h3 = 0,1 1,09 = 1,64 (m) × × 1,09 = 0,16 (m) 1,09 = 0,11 (m) Chiều cao toàn thiết bị là: H = 1,64 + 0,16 + 0,11 = 1,91 (m) 11.3 Vệ sinh nhà máy 11.3.1 Vệ sinh cá nhân Không cho phép người bị bệnh mãn tính hay truyền nhiễm trực tiếp sản xuất Khi làm việc, công nhân phải có quần áo bảo hộ lao động sẽ, gọn gàng, có ý thức vệ sinh chung 11.3.2 Vệ sinh thiết bị 145 Đối với dụng cụ thử hay chứa dịch đường, dịch bia non sau lần dùng phải vệ sinh hệ thống CIP để tránh vết bẩn dịch đường hay sinh khối nấm men Các vết bẩn không rửa quánh lại, gây nhiễm tạp cho dịch sử dụng tiếp Với đường ống, thùng lên men phải vệ sinh hệ thống CIP trước dùng Các dụng cụ khác phòng lên men phải vệ sinh tiệt trùng hàng ngày, van lấy mẫu trước sau lấy mẫu phải tiệt trùng Trong phân xưởng nấu làm nguội, nồi phải vệ sinh sau mẻ nấu vệ sinh định kỳ nước nóng hóa chất NaOH , bã malt phải chứa thùng kín tránh ruồi muỗi 11.3.3 Vệ sinh công nghiệp Các phân xưởng phải đảm bảo vệ sinh gọn gàng, thoáng mát, nhà phải thoát nước tốt tránh tù đọng Với phận bụi, ồn, cần phải có biện pháp hiệu thiết bị hút bụi, thiết bị tránh ồn cục bộ, đảm bảo sức khỏe cho công nhân Ở xung quanh phải đảm bảo quang đãng, cống rãnh khai thông, có nắp đậy cẩn thận Đường phải dọn sẽ, vườn xanh phải trọng, trồng chăm sóc cẩn thận 11.3.4 Vệ sinh thực phẩm Vệ sinh thực phẩm điều kiện an toàn cho người tiêu dùng nên phải quan tâm hàng đầu suốt thời gian sản xuất Yêu cầu: - Người bị bệnh truyền nhiễm không vào phân xưởng sản xuất - Không đổ rác phân xưởng hay gần phân xưởng sản xuất nguồn gây ô nhiễm cho môi trường sản xuất ảnh hưởng đến vệ sinh an toàn thực phẩm - Phải mặc áo bảo hộ lao động theo quy định phân xưởng - Các máy thiết bị tiếp xúc với sản phẩm phải rửa sát trùng thường xuyên - Trước nhận ca hay bàn giao ca sản xuất, nhân viên xếp, phân công 146 lau chùi nhà xưởng, vận hành theo quy định đề - Trong trình sản xuất bia để chất lượng bia đảm bảo yêu cầu tất nhân viên trình sản xuất phải tuân thủ nghiêm ngặt nội quy an toàn vệ sinh thực phẩm mà công ty đề 11.3.5 Xử lý nước dùng để sản xuất Nước trước đưa vào sản xuất phải qua hệ thống xử lý Nước từ nhà máy nước cho qua bể chứa Sau qua hệ thống lọc (lọc thạch anh), trình lọc có bổ sung javen Khi lọc xong phần nước đem vào bể chứa riêng dùng làm nước sinh hoạt Phần lại đưa vào bể lọc than (nhằm khử mùi, khử clo dư) Rồi nước bơm qua hệ thống lọc ion nhằm tách ion lợi cho trình sản xuất bia Sau lọc ion xong bơm sử dụng 11.3.6 Xử lý phế liệu Phế liệu trình sản xuất như: bã hèm, bã men, cặn lắng… loại phế liệu gây nhiễm bẩn Sau mẻ sản xuất cần chứa nơi quy định đưa phân xưởng để xử lý 11.3.7 Xử lý nước thải Nước thải xử lý phương pháp kết hợp hiếu khí kỵ khí Quá trình xử lý nước thải thực theo sơ đồ sau: Nước thải Bể chứa Bể kỵ khí Bể hiếu khí Lưới chắn rác Bể gạn lọc Bể trung hòa Môi trường Nước thải từ nhà máy tập trung vào bể chứa Đầu tiên nước thải bơm qua lưới chắn rác để tách tạp chất lớn, sau bơm lên bể cân để trung hòa pH nước thải Sau nước thải bơm vào bể yếm khí để phân giải chất chứa điều kiện yếm khí Tiếp theo nước thải đưa qua bể hiếu khí để phân hủy chất lại 147 nước thải nhờ vi khuẩn hiếu khí Cuối nước thải đưa qua bể gạn lọc thải cống thoát nước nhà máy 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Như Thuận, Nguyễn Phùng Tiến, Bùi Minh Đức, Kiểm nghiệm chất lượng tra vệ sinh an toàn thực phẩm, NXB Y [2] Đoàn Dụ, Mai Văn Lề, Bùi Đức Hợp, Công nghệ máy chế biến lương thực, NXB khoa học kỹ thuật 1983 [3] Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khương, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa, Cơ sở trình thiết bị công nghệ hóa học (Tập 1), NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp 1978 [4] GS,TS Nguyễn Thị Hiền, Khoa học- Công nghệt malt bia, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2007 [5] Phan Bích Ngọc, Công nghệ lên men, NXB Đà Nẵng 1991 [6] Phan Sâm, Sổ tay kỹ thuật nồi hơi, NXB Hà Nội 1995 [7] Tài liệu từ Công ty Bia Hà Nội – Nghệ An [8] Th.s Trần Thế Truyền, Cơ sở thiết kế nhà máy, NXB Đà Nẵng 2006 [9] Th.s Trần Thế Truyền, Kiến trúc công nghiệp, NXB Đà Nẵng 2006 [10] Tôn Thất Minh, Giáo trình máy thiết bị chế biến lương thực,NXB Bách Khoa Hà Nội, 2010 [11] Ts Đỗ Thị Bích Thủy, Bài giảng công nghệ sản xuất đồ uống, Trường Đại học Nông lâm Huế [12] Ts Trần Xoa, Ts Nguyễn Trọng Khuông, Ks Hồ Lê Viên, Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất (Tập 1),NXB KH&KT Hà Nội 2005 [13] Ts Trần Xoa, Ts Nguyễn Trọng Khuông, Ks Hồ Lê Viên, Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất (Tập 2),NXB KH&KT Hà Nội 2005 [14] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/beverage-can-filling-machine60003366747.html [15].http://thietbivpm.com/sanpham/chitiet/sp/235-May-rua-lon-rong-tudong.VPM#Thông số KT [16] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/500kg-h-15000kg-h-oil-steamboiler-oil-boiler-729530490.html [17] http://www.thietbivpm.com/sanpham/chitiet/sp/196-May-thanh-trung-lamnguoi-lien-tuc-dang-phun.VPM#Giới thiệu 149