Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm A. Lập kế hoạch sản xuất
Nhà máy được thiết kế với năng suất 25 triệu lít bia/năm, cơ cấu sản phẩm 80% bia chai và 20% bia hơi. Nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ứng với bia chai, và 10,5˚Bx ứng với bia hơi. Sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ thay thế là 20% cho tổng lượng gạo và malt sử dụng.
Do nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, ở miền Bắc khí hậu có 4 mùa rất khác nhau vì vậy mà nhu cầu tiêu thụ bia các mùa cũng khác nhau. Mùa hè do thời tiết nóng nực nên nhu cầu sử dụng bia cao, trong khi mùa đông do thời tiết lạnh nhu cầu về bia giảm. Do đó nhà máy phải có kế hoạch sản xuất một cách hợp lý để lượng bia sản xuất ra tiêu thụ hết tránh lãng phí.
Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy:
Quý
|
I
|
II
|
III
|
IV
|
Bia chai (triệu lít)
|
4,5
|
5,5
|
5,5
|
4,5
|
Bia hơi (triệu lít)
|
0,5
|
2,0
|
2,0
|
0,5
|
Tổng năng suất (triệu lít)
|
5,0
|
7,5
|
7,5
|
5,0
|
Một năm nhà máy sản xuất 300 ngày, trung bình mỗi tháng sản xuất 25 ngày, những ngày còn lại để duy tu, bảo dưỡng máy móc thiết bị. Năng suất lớn nhất một tháng: 2,5 triệu lít.
Năng suất lớn nhất một ngày: 2500000/25 = 100 000(lít).
Mỗi ngày nấu 6 mẻ, năng suất một mẻ khoảng: 16 700(lít).
B. Tính cân bằng sản phẩm
Trong quá trình sản xuất, tổn thất ở các công đoạn là không thể tránh khỏi nên trong trong quá trình tính toán ta đều phải tính đến lượng tổn thất ở từng công đoạn. Lượng tổn thất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nguyên liệu, chế độ công nghệ thiết bị.
Để đơn giản ta tính cân bằng sản phẩm cho 100l bia. Giả thiết:
Malt có hàm ẩm 6%, hiệu suất hoà tan 80%.
Gạo có hàm ẩm 13%, hiệu suất hoà tan 85%.
Tổn thất trong các quá trình lần lượt là:
- Nghiền: 0,5%.
- Hồ hoá, đường hoá và lọc: 3% chất hoà tan.
- Nấu hoa: 5% lượng dịch do nước bay hơi.
- Lắng xoáy và lạnh nhanh: 2,5%.
- Lên men: 4%.
- Lọc bia: 1%.
- Bão hoà CO2: 0,5%.
- Chiết chai: 3%; chiết bock: 1%.
I. Tính cân bằng sản phẩm cho 100l bia chai 1. Tính lượng gạo và lượng malt
Gọi lượng malt cần để sản xuất 100l bia chai là M(kg) thì lượng gạo cần là 0,25M(kg).
Lượng chất chiết thu được từ M(kg) malt là:
M.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,8 = 0,74824M(kg)
Lượng chất chiết thu được từ gạo là:
0,25M.(1 – 0,005).(1 – 0,13).0,85 = 0,18395M(kg)
Tổng lượng chất chiết thu được là:
0,74824M + 0,18395M = 0,93219M(kg)
* Lượng dịch qua các công đoạn ứng với 100l bia chai thành phẩm:
Công đoạn chiết chai tổn thất 3%, lượng bia sau bão hoà CO2 là:
= 103,09(l)
Công đoạn bão hoà CO2 tổn thất 0,5%, lượng bia sau lọc là:
= 103,61(l)
Công đoạn lọc bia tổn thất 1%, lượng bia sau lên men là:
= 104,66(l)
Công đoạn lên men tổn thất 4%, lượng dịch đường đưa đi lên men là:
= 109,02(l)
Công đoạn lắng xoáy và lạnh nhanh tổn thất 2,5% ,lượng dịch đường sau đun hoa (ở 200C ) là :
= 111,81(l)
Do thể tích dịch ở 100oC chênh lệch so với thể tích dịch ở 20oC là 4% nên thể tích dịch ở 100oC là:
= 116,47(l)
Dịch đường sau đun hoa có nồng độ chất khô là 12˚Bx có d20=1,048, khối lượng dịch đường sau đun hoa là:
111,81 x 1,048 = 117,18(kg)
Khối lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là:
= 14,06(kg)
Công đoạn nấu, đường hoá, lọc tổn thất chất chiết là 3%, lượng chất chiết ban đầu là:
= 14,5(kg)
Ta có: 0,93219M = 14,5(kg)
Suy ra: Lượng malt cần là M = 15,56(kg)
Lượng gạo cần là 0,25M = 3,89(kg)
2. Lượng bã gạo và bã malt
Lượng malt đem nấu là 15,56kg trong đó:
Lượng chất khô không hoà tan 100% – 80% = 20%
Độ ẩm W = 6%
Tổn thất khi nghiền 0,5%
Suy ra lượng chất khô trong bã malt:
15,56.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,2 = 2,91(kg)
Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã malt ướt là:
= 14,55(kg)
Lượng gạo đem nấu là 3,89kg trong đó:
Lượng chất khô không hoà tan 100% – 85% = 15%
Độ ẩm 13%
Tổn thất khi nghiền 0,5%
Suy ra lượng chất khô trong bã gạo:
3,89.(1 – 0,005).(1 – 0,13).0,15 = 0,51(kg)
Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã gạo ướt là:
= 2,55(kg)
Tổng lượng bã khô là: 2,91 + 2,55 = 5,46(kg)
Tổng lượng bã ướt là: 14,55 + 2,55 = 17,1(kg)
Lượng nước trong bã là: 17,1 – 5,46 = 11,64(kg)
3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã
* Lượng nước trong quá trình hồ hoá:
Ở nồi hồ hoá có sử dụng lượng malt lót bằng 10% lượng gạo, tổng lượng bột cho vào nồi cháo là:
(3,89 + 0,1.3,89).(1 – 0,005) = 4,258(kg)
Tỷ lệ phối trộn nước:bột = 5:1, lượng nước cho vào nồi hồ hoá là:
5 x 4,258 = 21,29 (kg)
Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là:
4,258 + 21,29 = 25,548 (kg)
Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu:
3,89.(1 – 0,005).0,13 + 0,1.3,89.(1 – 0,005).0,06 = 0,53(kg)
Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá:
21,29+ 0,53 = 21,82 (kg)
Trong quá trình hồ hoá lượng nước bay hơi khoảng 5%:
21,82 x 0,05 = 1,091(kg)
Khối lượng dịch cháo còn lại là:
25,548 – 1,091 = 24,457 (kg)
* Lượng nước trong quá trình đường hoá:
Lượng malt cho vào nồi đường hoá:
(15,56 – 0,1.3,89).(1 – 0,005) = 15,1 (kg)
Tỷ lệ phối trộn nước:malt = 4:1, lượng nước phối trộn với malt là:
4 x 15,1 = 60,4 (kg)
Lượng nước có sẵn trong malt là:
15,1 x 0,06 = 0,91 (kg)
Khi chuyển toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hoá tổng khối lượng dịch là:
15,1 + 60,4 + 24,457 = 100 (kg)
Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá là:
60,4 + 0,91 + (21,82 – 1,091) = 82,04 (kg)
Trong quá trình đường hoá lượng nước bay hơi khoảng 4%:
82,04 . 0,04 = 3,28 (kg)
Lượng nước còn lại sau đường hoá: 82,04 – 3,28 = 78,76 (kg)
Khối lượng dịch đường còn lại là: 100 – 3,27 = 96,72(kg)
* Lượng nước rửa bã:
Lượng dịch đường sau đun hoa: 117,18(kg)
Lượng nước có trong dịch đường sau đun hoa:
= 103,67(kg)
Khi đun hoa tổn thất 5% thể tích dịch do nước bay hơi, lượng nước trong dịch đường trước đun hoa:
= 98,5(kg)
Lượng nước trong bã là: 11,64(kg)
Lượng nước còn lại sau đường hoá là: 78,76 (kg)
Suy ra lượng nước rửa bã:
98,5 + 11,64 – 78,76 = 31,38 (kg)
* Dịch lọc:
Dịch lọc ban đầu: 100– 17,1 = 82,9 (kg)
Tổng lượng dịch lọc: 82,9 + 31,38 = 114,28 (kg)
4. Lượng hoa houblon sử dụng
Bia chai nấu có độ đắng 22độ tức hàm lượng chất đắng là 22mg/l.
Lấy hiệu suất trích ly chất đắng trong quá trình nấu hoa là 30% thì lượng chất đắng ban đầu ứng với 100l bia thành phẩm là:
= 7,33.103(mg) = 7,33(g)
Sử dụng 80% hoa viên 8% α – axit đắng và 20% cao hoa 60% α – axit đắng.
Gọi lượng hoa viên sử dụng là m(g) thì lượng cao hoa sử dụng là 0,25m(g). Lượng chất đắng trích ly được là: m × 0,08 + 0,25m × 0,60 = 0,23m(g)
Ta có: 0,23m = 7,33(g)
Suy ra: Lượng hoa viên sử dụng là m = 31,87(g)
Lượng cao hoa sử dụng là 0,25m = 7,97(g)
Bã hoa: coi lượng cao hoa hoà tan hoàn toàn, hoa viên hoà tan 40%, bã hoa viên có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa viên là:
= 127,48(g) ≈ 0,13(kg)
5. Các nguyên liệu khác
* Các hoá chất bổ sung trong quá trình nấu:
Ở nồi hồ hoá và nồi đường hoá bổ sung acid lactics để hạ pH của dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân. Lượng acid bổ sung vào nồi hồ hoá bằng khoảng 0,06% lượng gạo, và lượng acid bổ sung vào nồi malt bằng khoảng 0,04% lượng malt.
Tổng lượng acid bổ sung là:
0,06% × 3,89 + 0,04% × 15,56 = 0,006224(kg) = 6,224(g)
Ở nồi đường hoá còn được bổ sung một lượng muối ăn để tạo cho bia vị đậm đà, lượng muối tương ứng với 100 lít bia là: 20g
* Các hoá chất bổ sung trong quá trình lọc dịch bia:
Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell) ngoài ra còn có vinyl polypyriolidone. Để lọc 100 lít bia cần sử dụng khoảng 0,08 kg diatomide mỗi loại và 25 g vinyl polypyriolidone.
Sản phẩm bia chai còn được bổ sung các hoá chất chống oxyhoá, chống đục là polyclarlc, vicant, collupulin cùng với đất trợ lọc lần 2. Lượng hoá chất bổ sung tương ứng với 100 lít bia là: 18g polycarlc, 3g vicant, 2,2g collupulin.
* Lượng men giống sử dụng:
Men giống nuôi cấy trực tiếp cấp bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men:
0,1 .109,02 ≈ 10,9(l)
Men sữa cấp bằng 1% lượng dịch đưa vào lên men:
0,01.109,02 ≈ 1,09(l)
Men sữa tái sử dụng 7 lần thì trong 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men giống cho chu kì đầu còn tái sử dụng men sữa cho 7 chu kì sau.
* Sữa men kết lắng:
Cứ 100l bia cho 2 sữa men có độ ẩm 85%, trong đó có thể tái sử dụng khoảng 1l. Lượng men tái sử dụng của 1 tank có thể đủ để nhân men cho 2 tank do đó thực tế chỉ tái sử dụng 0,5l sữa men còn thải bỏ 1,5l sữa men kết lắng.
* Cặn lắng:
Lượng cặn lắng có độ ẩm 80% chiếm khoảng 1,75% so với nguyên liệu. Ứng với 100l bia cần nấu 15,56kg malt và 3,89kg gạo tức tổng lượng nguyên liệu là:
15,56 + 3,89 = 19,45(kg).
Lượng cặn lắng tương ứng sẽ là: 19,45.0,0175 = 0,34(kg)
Lượng cặn lắng khô: 0,2.0,34 = 0,068(kg)
* Lượng CO2:
Phương trình lên men:
C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q
342g 18g 184g 176g
Lượng dịch trước lên men: 109,02(l), có độ đường 12˚Bx có d20=1,048, khối lượng dịch đường trước lên men là:
109,02.1,048 = 114,25(kg)
Khối lượng chất chiết trong dịch đường trước lên men:
(kg)
Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành là:
= 3,88(kg)
Lên men chính tổn hao thể tích dịch lên men là 3% thì thể tích bia non ứng với 100 lít bia thành phẩm là:
109,02 × 0,97 = 105,75(l)
Lượng CO2 hoà tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 105,75lít bia non là:
2,5.105,75 = 264,37(g) ≈ 0,26(kg)
Lượng CO2 thoát ra là:
3,88 – 0,26 = 3,62(kg)
Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 thoát ra là:
(kg)
Hiệu suất thu hồi CO2 là 70%, lượng CO2 có thể thu hồi được là:
0,7.1,98 = 1,38(m3)
Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l.
Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2g/l. Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 4,5g/l. Lượng CO2 cần để bão hoà 103,61 lít bia sau lọc là:
(4,5 – 2).103,61 = 259,025(g) ≈ 0,26(kg)
Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là:
= 0,14(m3)
Bảng tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia chai
TT
|
Tên nguyên liệu
|
100 lít
|
1 mẻ
|
1 ngày
|
1 năm
|
1
|
Malt
|
15,56 kg
|
2599 kg
|
15,59 tấn
|
4677 tấn
|
2
|
Gạo
|
3,89 kg
|
650 kg
|
3,9 tấn
|
1170 tấn
|
3
|
Nước nấu cháo
|
21,29 lít
|
3555 l
|
21,33 m3
|
6400 m3
|
4
|
Nước đường hoá
|
60,4 lít
|
10087 l
|
71,4 m3
|
21420 m3
|
5
|
Nước rửa bã
|
31,38 lít
|
5240,5 l
|
31,44 m3
|
9432 m3
|
6
|
Bã malt và gạo
|
17,1 kg
|
2,86 tấn
|
17,13 tấn
|
5140,3 tấn
|
7
|
Hoa viên
|
31,87 g
|
5,32 kg
|
32 kg
|
9580 kg
|
8
|
Cao hoa
|
7,97 g
|
1,33 kg
|
8,0 kg
|
2396 kg
|
9
|
Dịch bột gạo
|
25,548 kg
|
4,3 tấn
|
25,6 tấn
|
7680 tấn
|
10
|
Dịch cháo
|
24,457 kg
|
4,084 tấn
|
24,5 tấn
|
7350 tấn
|
11
|
Dịch malt
|
100 kg
|
16,7 tấn
|
100,4 tấn
|
30121,6 tấn
|
12
|
Dịch đường
|
96,72 kg
|
16,15 tấn
|
96,9 tấn
|
2907 tấn
|
13
|
Dịch sau lọc
|
114,28 kg
|
19,08 tấn
|
114,48 tấn
|
34344 tấn
|
14
|
Dịch đường houblon hoá
|
116,47 lít
|
19,45 m3
|
116,7m3
|
35010 m3
|
15
|
Dịch đường đem lên men
|
109,02 lít
|
18,2 m3
|
109,2 m3
|
32760 m3
|
16
|
Bia tươi
|
104,66 lít
|
17,48 m3
|
105 m3
|
31464 m3
|
17
|
Bia sau lọc
|
103,61 lít
|
17, 3 m3
|
103,8 m3
|
31140 m3
|
18
|
Bia trước chiết chai
|
103,09 lít
|
17,2 m3
|
103,2 m3
|
30960 m3
|
19
|
Men nhân trực tiếp
|
10,9 lít
|
1,82 m3
|
10,92 m3
|
3276m3
|
Men tái sử dụng
|
1,09 lít
|
182 lít
|
1,09 m3
|
327,6m3
|
Bảng các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng bia chai:
TT
|
Tên nguyên liệu
|
100 lít
|
1 mẻ
|
1 ngày
|
1 năm
|
1
|
Acid lactics
|
9,1 g
|
152 kg
|
9,12 kg
|
1824 kg
|
2
|
NaCl
|
20 g
|
3,34 kg
|
20 kg
|
4000 kg
|
3
|
Diatomide
(mỗi loại)
|
0,08 kg
|
13,4 kg
|
80 kg
|
16000 kg
|
4
|
Vinyl polypyriolidone
|
25 g
|
4,2 kg
|
25 kg
|
1250 kg
|
5
|
Men kết lắng
|
2 lít
|
334 lít
|
2000 lít
|
400 m3
|
6
|
Men tái sử dụng
|
0,5 lít
|
83,5 lít
|
500 lít
|
100 m3
|
7
|
Men thải bỏ
|
1,5 lít
|
250,5 lít
|
1500 lít
|
300 m3
|
8
|
Polyclarlc
|
18 g
|
3 kg
|
18 kg
|
3600 kg
|
9
|
Vicant
|
3,3 g
|
551 g
|
3,3 kg
|
660 kg
|
10
|
Collupulin
|
2,2 g
|
367 g
|
2,2 kg
|
440 kg
|
11
|
CO2 thoát ra
|
1,98 m3
|
330,7 m3
|
1984 m3
|
595 188 m3
|
12
|
CO2 có thể thu hồi
|
1,38 m3
|
230,5 m3
|
1382,8 m3
|
414 828m3
|
13
|
CO2 cần để bão hoà
|
0,14 m3
|
23,38 m3
|
140,28 m3
|
42084 m3
|
II. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi 1. Tính lượng gạo và lượng malt
Gọi lượng malt cần để sản xuất 100l bia hơi là M(kg) thì lượng gạo cần là 0,25M(kg).
Lượng chất chiết thu được từ M(kg) malt là:
M.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,8 = 0,74824M(kg)
Lượng chất chiết thu được từ gạo là:
0,25M.(1 – 0,005).(1 – 0,13).0,85 = 0,18395M(kg)
Tổng lượng chất chiết thu được là:
0,74824M + 0,18395M = 0,93219M(kg)
* Lượng dịch qua các công đoạn ứng với 1000l bia hơi thành phẩm:
Công đoạn chiết bock tổn thất 1%, lượng bia đưa vào chiết bock là:
= 101(l)
Giai đoạn tàng trữ và bão hoà CO2 trước khi chiết bock tổn thất 0,5%, lượng bia sau lọc là:
= 101,51(l)
Công đoạn lọc bia tổn thất 1%, lượng bia sau lên men là:
= 102,53(l)
Công đoạn lên men tổn thất 4%, lượng dịch đường trước lên men là:
= 106,8(l)
Công đoạn lắng xoáy và lạnh nhanh tổn thất 2,5% ,lượng dịch đường sau đun hoa (ở 200C ) là :
= 109,54(l)
Do thể tích dịch ở 100oC chênh lệch so với thể tích dịch ở 20oC là 4% nên thể tích dịch ở 100oC là:
= 114,1(l)
Dịch đường sau đun hoa có nồng độ chất khô 10,5˚Bx có d20 = 1,042. Khối lượng dịch đường sau đun hoa là:
109,54 . 1,042 = 114,14(kg)
Lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là:
(kg)
Ta có: 0,93219M = 11,98(kg)
Suy ra: Lượng malt cần là M = 12,86(kg)
Lượng gạo cần là 0,25M = 3,214(kg)
2. Lượng bã gạo và bã malt
Lượng malt đem nấu là 12,86 kg.
Lượng chất khô không hoà tan 100% – 80% = 20%
Độ ẩm 6%
Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5%
Lượng bã malt khô là:
12,86.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,2 = 2,4(kg)
Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã malt ướt là:
= 12,03 (kg)
Lượng gạo đem nấu là 3,214 kg.
Lượng chất khô không hoà tan là 100% – 85% = 15%
Độ ẩm 13%
Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5%
Lượng bã gạo khô là:
3,214.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,15 = 0,45 (kg)
Bã có hàm ẩm là 80%, khối lượng bã gạo ướt là:
(kg)
Tổng lượng bã khô: 2,4 + 0,45 = 2,85 (kg)
Tổng lượng bã ướt là: 12,03 + 2,25 = 14,28(kg)
Tổng lượng nước có trong bã là: 14,28 – 2,85 = 11,43(kg)
3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã
* Lượng nước dùng trong quá trình hồ hoá:
Ở nồi cháo sử dụng lượng malt lót bằng 10% lượng gạo. Tổng lượng bột gạo và malt lót cho vào nồi cháo là:
(3,214 + 0,1.3,214).(1 – 0,005) = 3,52(kg)
Tỷ lệ phối trộn bột:nước = 1:5, lượng nước cho vào nồi cháo là:
3,52 . 5 = 17,6 (kg)
Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là:
3,52 + 17,6 = 21,12 (kg)
Lượng nước có sẵn trong bột gạo và malt lót là:
3,214.(1 – 0,005).0,13 + 0,1.3,214.(1 – 0,005).0,06 = 0,43 (kg)
Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá là:
17,6 + 0,43 = 18,03 (kg)
Trong quá trình hồ hoá lượng nước bay hơi khoảng 5% là:
0,05 . 18,03 = 0,9 (kg)
Lượng nước còn lại trong dịch cháo sau hồ hoá là:
18,03 – 0,9 = 17,13 (kg)
Khối lượng dịch cháo còn lại là:
21,12 – 0,9 = 20,22 (kg)
* Lượng nước dùng trong quá trình đường hoá:
Lượng malt cho vào nồi đường hoá là:
(12,86 – 0,1.3,214).(1 – 0,005) = 12,48 (kg)
Tỉ lệ phối trộn malt:nước = 1:4, lượng nước hoà trộn với bột malt là:
4 . 12,48 = 49,92 (kg)
Lượng nước có sẵn trong malt là:
49,92 .0,06 = 3 (kg)
Khi bơm toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hoá thì tổng khối lượng của dịch là:
(12,48 + 49,92) + 20,22 = 82,62 (kg)
Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá là:
(49,92 + 3) + 17,13 = 70,05 (kg)
Trong quá trình đường hoá lượng nước bay hơi khoảng 4% là:
0,04 . 70,05 = 2,8 (kg)
Sau quá trình đường hoá lượng nước còn lại trong dịch đường là:
70,05 – 2,8 = 67,25(kg)
Khối lượng dịch đường còn lại sau đường hoá:
82,62 – 2,8 = 79,82 (kg)
* Lượng nước rửa bã:
Lượng dịch đường sau đun hoa: 114,14 kg
Lượng nước có trong dịch đường sau đun hoa là:
(kg)
Trong quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi. Lượng nước trong dịch đường trước đun hoa là:
= 113,5 (kg)
Lượng nước trong bã là: 11,43 kg
Suy ra lượng nước rửa bã là: 113,5 + 11,43 – 67,25 = 57,68 (kg)
* Dịch lọc:
Dịch lọc ban đầu: 79,82 – 14,28 = 65,54 (kg)
Tổng lượng dịch lọc: 65,54 + 57,68 = 123,22(kg)
4. Lượng hoa houblon sử dụng
Bia hơi nấu có độ đắng 18độ tức hàm lượng chất đắng là 18mg/l.
Lấy hiệu suất trích ly chất đắng trong quá trình nấu hoa là 30% thì lượng chất đắng ban đầu ứng với 1000l bia thành phẩm là:
= 6000(mg) = 6(g)
Sử dụng 80% hoa viên 8% α – axit đắng và 20% cao hoa 60% α – axit đắng. Gọi lượng hoa viên sử dụng là m(g) thì lượng cao hoa sử dụng là 0,25m(g). Lượng chất đắng trích ly được là: m × 0,08 + 0,25m × 0,60 = 0,23m(g)
Ta có: 0,23m = 6(g)
Suy ra: Lượng hoa viên sử dụng là m = 26,1(g)
Lượng cao hoa sử dụng là 0,25m = 6,5 (g)
Bã hoa: coi lượng cao hoa hoà tan hoàn toàn, hoa viên hoà tan 40%, bã hoa viên có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa viên là:
= 104,4(g) ≈ 0,1(kg)
5. Các nguyên liệu khác
* Các hoá chất bổ sung trong quá trình nấu:
Ở nồi hồ hoá và nồi đường hoá bổ sung acid lactics để hạ pH của dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân. Lượng acid bổ sung vào nồi hồ hoá bằng khoảng 0,06% lượng gạo, và lượng acid bổ sung vào nồi malt bằng khoảng 0,04% lượng malt.
Tổng lượng acid bổ sung là:
0,06% × 3,214 + 0,04% × 12,86 = 0,007(kg) = 7(g)
Ở nồi đường hoá còn được bổ sung một lượng muối ăn để tạo cho bia vị đậm đà, lượng muối tương ứng với 100 lít bia là: 20g
* Các hoá chất bổ sung trong quá trình lọc dịch bia:
Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell) ngoài ra còn có vinyl polypyriolidone. Để lọc 100 lít bia cần sử dụng khoảng 0,08 kg diatomide mỗi loại và 25 g vinyl polypyriolidone.
* Lượng men giống sử dụng:
Men giống nuôi cấy trực tiếp cấp bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men:
0,1.106,8 ≈ 10,68 (l)
Men sữa cấp bằng 1% lượng dịch đưa vào lên men:
0,01.106,8 ≈ 1,07 (l)
Men sữa tái sử dụng 7 lần thì trong 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men giống cho chu kì đầu còn tái sử dụng men sữa cho 7 chu kì sau.
* Sữa men kết lắng:
Cứ 100l bia cho 2l sữa men có độ ẩm 85%, trong đó có thể tái sử dụng khoảng 1l. Lượng men tái sử dụng của 1 tank có thể đủ để nhân men cho 2 tank do đó thực tế chỉ tái sử dụng 0,5l sữa men còn thải bỏ 1,5l sữa men kết lắng.
* Cặn lắng:
Lượng cặn lắng có độ ẩm 80% chiếm khoảng 1,75% so với nguyên liệu. Ứng với 100l bia cần nấu 12,86 kg malt và 3,214 kg gạo tức tổng lượng nguyên liệu là:
12,86 + 3,214 = 16,074 (kg).
Lượng cặn lắng tương ứng sẽ là: 16,074 .0,0175 = 0,28 (kg)
Lượng cặn lắng khô: 0,2.0,28 = 0,056 (kg)
* Lượng CO2:
Phương trình lên men:
C12H22O11 + H2O = 4C2H5OH + 4CO2 + Q
342g 18g 184g 176g
Lượng dịch trước lên men: 106,8 (l), có độ đường 10,5˚Bx có d20=1,042. Khối lượng dịch đường trước lên men là:
106,8.1,042 = 111,28 (kg)
Khối lượng chất chiết trong dịch đường trước lên men:
(kg)
Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành là:
= 3,3(kg)
Sau lên men chính thể tích dịch giảm 3%, thể tích bia non ứng với 100 lít bia thành phẩm là:
106,8 × 0,97 = 103,6 (l)
Lượng CO2 hoà tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 103,6 lít bia non là:
2,5.103,6 = 259 (g) ≈ 0,26 (kg)
Lượng CO2 thoát ra là:
3,3 – 0,26 = 3,04(kg)
Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 bay ra là:
= 1,66 (m3)
Hiệu suất thu hồi CO2 là 70%, lượng CO2 có thể thu hồi được là:
0,7 . 1,66 = 1,162 (m3)
Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l.
Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2g/l. Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 4,5g/l. Lượng CO2 cần để bão hoà 101,51 lít bia sau lọc là:
(4,5 – 2).101,51 = 253,78 (g) ≈ 0,254(kg)
Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là:
(m3)
Bảng tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia hơi
TT
|
Tên nguyên liệu
|
100 lít
|
1 mẻ
|
1 ngày
|
1 năm
|
1
|
Malt
|
12,86 kg
|
2147,6 kg
|
12,88 tấn
|
3866 tấn
|
2
|
Gạo
|
3,214 kg
|
537 kg
|
3,22 tấn
|
966 tấn
|
3
|
Nước nấu cháo
|
17,6 lít
|
2939 l
|
17,63 m3
|
5290 m3
|
4
|
Nước đường hoá
|
49,92 lít
|
8336 l
|
50 m3
|
15000 m3
|
5
|
Nước rửa bã
|
57,68 lít
|
9632 l
|
57,8 m3
|
17340 m3
|
6
|
Bã malt
|
14,28 kg
|
2,38 tấn
|
14,28 tấn
|
4284 tấn
|
7
|
Hoa viên
|
26,1 g
|
4,4 kg
|
26,4 kg
|
7920 kg
|
8
|
Cao hoa
|
6,5 g
|
1,1 kg
|
6,6 kg
|
1980 kg
|
9
|
Dịch bột gạo
|
21,12 kg
|
3,53 tấn
|
21,16 tấn
|
6348 tấn
|
10
|
Dịch cháo
|
20,22 kg
|
3,376 tấn
|
20,26 tấn
|
6078 tấn
|
11
|
Dịch malt
|
82,62 kg
|
13,8 tấn
|
82,78 tấn
|
24834 tấn
|
12
|
Dịch đường
|
79,82 kg
|
13,33 tấn
|
80 tấn
|
24000 tấn
|
13
|
Dịch lọc
|
65,54 kg
|
10,95 tấn
|
65,67 tấn
|
19701 tấn
|
14
|
Dịch đường houblon hoá
|
114,1 lít
|
19,05 m3
|
114,3 m3
|
34290 m3
|
15
|
Dịch đi lên men
|
106,8 lít
|
17,84 m3
|
107,04 m3
|
32112 m3
|
16
|
Bia tươi
|
102,53 lít
|
17,12 m3
|
102,7 m3
|
30816m3
|
17
|
Bia sau lọc
|
101,51 lít
|
16,95 m3
|
101,7 m3
|
30510 m3
|
18
|
Bia trước chiết bock
|
101 lít
|
16,87 m3
|
101,22 m3
|
30366 m3
|
19
|
Men nhân trực tiếp
|
10,68 lít
|
1,78 m3
|
10,68 m3
|
3204 m3
|
Men tái sử dụng
|
1,07 lít
|
178,7 lít
|
1,07 m3
|
321 m3
|
Bảng các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng bia hơi:
TT
|
Tên nguyên liệu
|
100 lít
|
1 mẻ
|
1 ngày
|
1 năm
|
1
|
Acid lactics
|
7 g
|
1169 kg
|
7014 kg
|
2104 kg
|
2
|
NaCl
|
20 g
|
3,34 kg
|
20 kg
|
1000 kg
|
3
|
Diatomide
(mỗi loại)
|
0,08 kg
|
13,4 kg
|
80 kg
|
4000 kg
|
4
|
Vinyl polypyriolidone
|
25 g
|
4,2 kg
|
25 kg
|
1250 kg
|
5
|
Men kết lắng
|
2 lít
|
334 lít
|
2000 lít
|
100 m3
|
6
|
Men tái sử dụng
|
0,5 lít
|
83,5 lít
|
500 lít
|
25 m3
|
7
|
Men thải bỏ
|
1,5 lít
|
250,5 lít
|
1500 lít
|
75 m3
|
8
|
CO2 thoát ra
|
1,66 m3
|
277,22 m3
|
1663,3 m3
|
498996 m3
|
9
|
CO2 có thể thu hồi
|
1,162 m3
|
194 m3
|
1164 m3
|
349200 m3
|
10
|
CO2 cần để bão hoà
|
0,14 m3
|
23,38 m3
|
140,28 m3
|
42084 m3
|
III. Hoá chất vệ sinh: 1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu:
Các hoá chất dùng để vệ sinh các nồi nấu là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch HNO3 0,1%, dung dịch nước clo 10%.
Căn cứ theo nhịp độ nấu: Giữa các mẻ nấu trong ngày chỉ cần vệ sinh các nồi nấu bằng nước nóng. Trong các khoảng nghỉ dài vệ sinh các nồi nấu bằng hoá chất tẩy rửa, khử trùng. Thể tích dung dịch các hoá chất cần sử dụng cho một lần vệ sinh định kì khoảng 8% thể tích nồi nấu lớn nhất ( là nồi hoa) theo đó thể tích các dung dịch vệ sinh là: 0,08 × 30,4 = 2,43(m3), tức khối lượng dung dịch khoảng 2430kg. Lượng các hoá chất cần sử dụng tương ứng là:
NaOH dạng hạt khan: 2% × 2430 = 48,6(kg NaOH)
Dung dịch acid nitric đậm đặc (63%): 0,1% × 2430 / 63% = 3,86(kg HNO3 63%)
Bột Cloramin: 10% × 2430 = 243(kg cloramin)
Định kì 1 tuần vệ sinh các nồi nấu 1 lần thì theo lịch sản xuất một năm cần vệ sinh khoảng 50 lần, khi đó lượng hoá chất tiêu hao là:
NaOH: 50 × 48,6 = 2430(kg NaOH)
HNO3 63%: 50 × 3,86 = 193(kg HNO3 63%)
Cloramin: 50 × 243 = 12150(kg cloramin)
2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia:
Các hoá chất dùng để vệ sinh các 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 mỗi ngày sản xuất phải vệ sinh một tank lên men, ngoài ra còn phải vệ sinh hệ thống nhân men hay tái sử dụng men kết lắng và các tank tàng trữ.
Thể tích các dung dịch CIP cần sử dụng một ngày bằng khoảng 8% thể tích một tank lên men: 8% × 140,8 = 11,3(m3)
Lượng hoá chất cần để vệ sinh hệ thống lên men một ngày là:
NaOH: 2% × 11300 = 226(kg NaOH)
Trimeta HC: 2% × 11300 = 226(kg Trimeta HC)
P3 oxonia: 0,5% × 11300 = 56,5(kg P3 oxonia)
Một năm tương ứng với 300 ngày sản xuất cần lượng hoá chất vệ sinh là:
NaOH: 300 × 226 = 67800(kg NaOH)
Trimeta HC: 300 × 226 = 67800(kg Trimeta HC)
P3 oxonia: 300 × 56,5 = 16950(kg P3 oxonia)
► Tổng lượng NaOH cần để vệ sinh cho cả nhà máy một năm là:
2430 + 67800 = 70230(kg NaOH)
Bảng tổng kết các hoá chất tẩy rửa, sát trùng cần dùng:
-
TT
|
Tên hoá chất
|
1 năm
|
1
|
NaOH
|
70230 kg
|
2
|
HNO3 63%
|
193 kg
|
3
|
Cloramin
|
12150 kg
|
4
|
Trimeta HC
|
67800 kg
|
5
|
P3 oxonia
|
16950 kg
|
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |