THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG NƯỚC GIẢI KHÁT , thuyết minh, động học máy, kết cấu máy, nguyên lý máy, cấu tạo máy, quy trình sản xuất

MỞ ĐẦU

Hiện nay ngành công nghệ thực phẩm là một ngành khoa học đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó đáp ứng nhu cầu của con người về dinh dưỡng ngày càng cao. Mặt khác, nó giải quyết công ăn việc làm cho người lao động. Ở nước ta hiện nay ngành công nghệ thực phẩm là một trong những ngành đang phát triển mạnh và theo dự báo nó sẽ phát triển mạnh trong tương lai. Nó sẽ làm giàu nguồn thực phẩm cho xã hội, đồng thời làm nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp khác.Trong đó công nghiệp sản xuất nước giải khát đang phát triển mạnh tạo sự cạnh tranh lớn trong xã hội.

Trong cơ thể chúng ta nước là thành phần chủ yếu và không thể thiếu được. Chúng ta có thể nhịn đói trong thời gian dài nhưng rất khó và sẽ suy yếu nhanh khi nhịn khát trong thời gian ngắn.

Do dân số và nhu cầu của xã hội ngày càng tăng, con người dùng nước không chỉ đáp ứng nhu cầu về bổ sung nước trong cơ thể mà còn vì dinh dưỡng và giá trị cảm quan mà nước giải khát đáp ứng được tất cả các điều đó cho nên nước giải khát không thể thiếu được trong xã hội hiện nay.

Trong công nghệ sản xuất nước giải khát, bao gồm nhiều sản phẩm khác nhau như: Nước ngọt pha chế, nước khoáng, nước giải khát lên men...Trong đó nước giải khát lên men là loại nước uống mát, bổ dưỡng, có hương vị đặc trưng, là hợp chất chiết từ nguyên liệu, CO₂ và các sản phẩm lên men khác tạo nên. Đặc biệt CO₂ bão hoà trong nước giải khát có tác dụng  làm giảm cơn khát cho người sử dụng. Hiện nay nước ta đang trên đà công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, do đó cần phải có những người lao động với cường độ cao. Chính vì vậy cần phải có những loại nước uống có giá trị dinh dưỡng nhằm đảm bảo cung cấp đủ lượng nước và năng lượng đã tiêu tốn do quá trình làm việc, bên cạnh đó các sản phẩm của nước giải khát pha chế  rất được  người sử dụng ưa chuộng, do tính chất đa dạng của nó và theo nhu cầu sử dụng.

Để đáp ứng các nhu cầu trên ta cần phải xây dựng nhà máy nước giải khát lên men và nước giải khát pha chế để sản xuất ra các loại nước uống có chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu hiện nay.

Chương I

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

 

Trước tình hình nền kinh tế xã hội đang phát triển, đời sống con người ngày càng cao, do đó rất cần một chế độ dinh dưỡng hợp lý. Vì vậy việc xây dựng nhà máy chế biến nước giải khát là vấn đề tất yếu.

    Đà Nẵng nói riêng và các tỉnh khác ở khu vực Miền Trung nói chung hiện nay đang trên đà phát triển. Tại Đà Nẵng cùng với sự phát triển các nghành công nghiệp , thuỷ sản , du lịch  và đặc biệt là khu công nghiệp Hoà Khánh đang phát triển nhanh chóng trở thành một khu công nghiêp trọng điểm của Miền Trung. Thêm vào đó nguồn nhân lực rất dồi dào, do đó việc xây dựng nhà máy nước giải khát tại khu công nghiệp Hoà Khánh là hoàn toàn hợp lý để phục vụ cho người tiêu dùng trong và ngoài thành phố cùng với các tỉnh và thành phố lân cận ,và có thể xuất khẩu sang các nước khác trong khu vực Đông Nam A’ với nguồn nguyên liệu chính là malt và ngô. Năng suất thiết kế của nhà máy là: 18 triệu lít sản phẩm/1năm.(Bao gồm 15 triệu lít nước giải khát lên men và 3 triệu lít nước giải khát pha chế)

1.1. Đặc điểm tự nhiên.

Khí hậu Đà Nẵng chia ra hai mùa , mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, nhiệt độ trung bình khoảng 28⁰C,độ ẩm tương đối trung bình 82%, hướng gió chủ yếu là Đông-Nam. Với điều kiện tự nhiên và khí hậu như vậy việc xây dựng nhà máy nước giải khát là hoàn toàn có cơ sở (không ảnh hưởng đến cuộc sống dân cư tại địa điểm này ). Hơn nữa điều kiện đất đai của các huyện lân cận như: Điện Bàn, Hoà Vang , Đại Lộc, Duy Xuyên, Quế Sơn...rất màu mở nên việc tạo vùng nguyên liệu ( trồng ngô ) rất phù hợp.

1.2. Nguồn nguyên liệu.

Nguồn nguyên liệu chủ yếu là malt và ngô. Malt được nhập về từ nước ngoài, ngô được thu mua ở các huyện và các tỉnh lân cận. Hiện nay với nhiều giống ngô lai cho năng suất cao, nguồn nguyên liệu này trước đây chưa được sử dụng triệt để nên việc xây dựng nhà máy nước giải khát để tận dụng nguồn nguyên liệu này là phù hợp.

1.3. Hợp tác hoá.

Để nhà máy thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu cũng như tiêu thụ sản phẩm và phế phẩm, cần phải hợp tác hoá với các nhà máy lân cận trong và ngoài Thành Phố để sử dụng chung những công trình điện, nước, giao thông, thu mua nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm... nhằm giảm bớt vốn đầu tư xây dựng, rút ngắn thời gian hoàn vốn đồng thời sử dụng tuần hoàn các chất thải chống ô nhiểm môi trường. Mặt khác, nhà máy đặt tại khu công nghiệp Hoà Khánh có cơ sở hạ tầng đảm  bảo là điều kiện thuận lợi để nhà máy phát triển.

 

1.4. Nguồn cung cấp điện.

Nguồn điện nhà máy lấy từ mạng lưới điện Quốc Gia, nhờ có trạm biến áp 110 KV có dòng điện tiêu thụ với điện áp 220/380V. Để đề phòng mất điện,  nhà máy cần có máy phát điện dự phòng.

1.5. Nguồn cung cấp nhiệt.

Nhiên liệu chủ yếu là dầu FO dùng đốt nóng lò hơi riêng của nhà máy, NH₃ làm tác nhân lạnh, dầu bôi trơn ... Nhập từ các nơi vào để đảm bảo cho nhà máy hoạt động.

1.6. Giao thông.

Nhà máy cần có một lượng phương tiện vận chuyển lớn để vận chuyển nguyên liệu và thành phẩm. Việc nhà máy xây dựng ở một thành phố lớn như Đà Nẵng có hệ thống giao thông phát triển cộng với việc nhà máy nằm trong khu công nghiệp ở gần quốc lộ , đường sắt và cảng Biển  nên  rất thuận tiện cho việc tập trung nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm.

1.7. Nguồn nước.

Nước là nhu cầu không  thể thiếu được, nước được sử dụng do công ty cấp nước Đà Nẵng cung cấp. Ngoài ra cần đào thêm giếng để ổn định nguồn nước và phải qua xử lý trước khi đưa vào sử dụng. Lượng nước dùng trong sinh hoạt nhà máy rất lớn tuỳ theo từng công đoạn sản xuất mà sử dụng lượng nước và chất lượng nước khác nhau, cần đảm bảo được các chỉ tiêu nhất định: Hoá học, hoá lý và tiêu chuẩn vi sinh.

1.8.Thoát nước của nhà máy.

 Nước thải ảnh hưởng đến môi trường bên ngoài và bên trong nhà máy .Vì vậy nước thải phải qua hệ thống xử lý đến tiêu chuẩn cho phép trước khi thoát theo mạng lưới thoát nước của thành phố để tránh ô nhiễm môi trường nước.

1.9. Nguồn nhân lực .

Đà Nẵng là một trong những thành phố lớn cho nên nguồn nhân lực rất dồi dào, có nhiều nhân tài được đào tạo nhiều nơi trên đất nước,bên cạnh đó nhà máy còn cộng tác với cán bộ khoa học kỹ thuật của trường Đại Học Kỹ Thuật Đà Nẵng có thể giải quyết được các vấn đề xảy ra khi nhà máy hoạt động.

* Tóm lại:

Việc xây dựng nhà máy nước giải khát tại địa bàn Khu công nghiệp Hoà Khánh là rất hợp lý đáp ứng nhu cầu của nhân dân, giải quyết một lượng công ăn việc làm cho con em địa phương và các tỉnh lân cận ,nâng cao trình độ văn hoá kỹ thuật cho nhiều người. Những vấn đề kinh tế kỹ thụât, nguyên liệu, tiêu thụ sản phẩm luôn đảm bảo cho nhà máy hoạt động liên tục (với năng suất thiết kế là 18 triệu lít sản phẩm / 1 năm).

 

 

 

Chương II

                 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

 

Để sản xuất nước giải khát, nhà máy sử dụng nguyên liệu: Ngô, malt, đường, nước và một số chất phụ gia khác.

2.1. Malt.

Malt là những hạt hoà thảo nẩy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo thích hợp.Trong malt rất giàu chất dinh dưỡng, khoảng 18% chất dễ hoà tan, các chất dễ hoà tan gồm đường đơn giản, dextrin, vitamin. Đặc biệt malt chứa hệ enzim thuỷ phân phong phú: amylaza, proteaza, xitaza và nhiều enzim khác.

Malt dùng chế biến các loại nước uống có độ cồn thấp và có chất lượng cao như bia, các loại nước uống tổng hợp cho người gìà, trẻ em, và phụ nữ mang thai.

Malt dùng để sản xuất nước giải khát lên men là malt đại mạch (malt vàng ). Độ ẩm của malt sau khi sấy và trong thời kỳ bảo quản không vượt quá 6%, đảm bảo sạch,  không có mùi vị lạ, không mốc, không hôi khói ,có mùi đặc trưng của malt, yêu cầu kích thước đồng đều (khoảng 2,5 ¸ 2,8 mm) để dễ dàng cho quá trình nghiền. Khối lượng dao động trong khoảng 520 ¸ 600 g/l, độ chiết khoảng 75% ¸ 82%. Thành phần hoá học trung bình của malt tính theo phần trăm chất khô: tinh bột 58%, đường khử 4%, sacaroza 5%, pentozan hoà tan 1 %, pentozan không hoà tan và hexozan: 9%, xenluloza 6%, chất chứa nitơ 10%, chất béo 2,5%, chất khoáng 2,5%. Ngoài ra còn chứa chất màu , các tanin và chất đắng.

Trong malt chứa hệ enzim thuỷ phân: a amylaza, b amylaza, proteaza , peptidaza, fitaza, xitaza, amylophotphataza. Trong đó enzim peptidaza, xitaza và fitaza nhạy với nhiệt độ hơn cả. Do đó các enzim này chỉ tồn tại ở các malt sấy nhẹ.

Enzim a amylaza, b amylaza và proteaza thực hiện việc chuyển các chất trong nguyên liệu thành các loại đường và các axit amin.

Enzim a amylaza tác dụng lên liên kết a 1-4 glucozit của mạch amyloza và amylopectin nhờ đó tinh bột nhanh chóng phân cắt thành những dextrin có phân tử lượng thấp và một lượng rất ít disacarit và glucoza, khi đó có sự giảm nhanh chóng độ nhớt của dịch tinh bột.

Enzim b amylaza tác dụng lên amyloza và amylopectin bắt đầu từ các đầu tận cùng không có tính khử của các chuỗi và giải phóng lần lượt các gốc maltoza nên b amylaza phân cắt hoàn toàn mạch amyloza thành maltoza, còn mạch amylopectin chỉ cắt được 60% để chuyển thành maltoza và một phần nhỏ dextrin.

Proteaza: Enzim này có tác dụng làm cho protein thủy phân thành các polypeptit phức tạp và không đông tụ. Tiếp theo dưới tác dụng của enzim polypeptidaza các polypeptit chuyển thành các axit amin chuyển vào dịch lên men.

Protein có trong dịch lên men ít so với các chất chiết được nhưng ảnh hưởng rất lớn đến sự tạo bọt và độ bền của sản phẩm. Các sản phẩm thuỷ phân của protein:

( albumoza, polypeptit, và các axitamin ) không tách khỏi dung dịch khi đun sôi

 ( không đông tụ ), nhưng nó có tính keo, albumoza, pepton và các polypeptit tham gia vào việc tạo bọt và tăng vị cho sản phẩm, còn axitamin cần thiết cho dinh dưỡng nấm men.

* Bảo quản malt:

Nhà máy nhập malt từ nước ngoài và được dự trữ trong kho để bảo đảm sản xuất liên tục, thời gian dự trữ là một tháng.

2.2. Ngô.

Ngô là cây lương thực trồng rất nhiều trên thế giới và phát triển tốt ở vùng nhiệt đới.

Ơ nước ta ngô trồng rất nhiều ở các miền trung du và miền núi với năng suất cao. Ngô có nhiều giống, khác nhau về kích thước, hình dạng và thành phần hoá học. Dựa vào sự khác nhau đó người ta phân ngô thành nhiều loại: Ngô bột, ngô răng ngựa, ngô đá, ngô sáp, ngô đường, ngô nổ. Thành phần hoá học chủ yếu của ngô là tinh bột, protit, ngoài ra còn có chất béo, đường, tro, xenlulo...

Bảng 1 . Thành phần hoá học trung bình của các loại ngô:(%).

Theo bảng 27[ III - 32].

Loại ngô	Protit	Tinh bột	Chất béo	Tro
Ngô	11,3	64,2	7,2	1,05
Ngô răng ngựa	12,2	61,5	7,7	1,16
Ngô đá	12,3	60,0	7,9	1,28
Ngô sáp	12,9	61,6	7,8	1,10
Ngô đường	13,8	31,2	14,4	1,37
Ngô nổ	14,3	59,9	6,3	1,33

Protit:

Nitơ trong thành phần của ngô gồm gồm nitơ thuộc protit là chủ yếu, nitơ phi protit chỉ chiếm khoảng 1,5¸3,7% lượng nitơ chung.

Protit của ngô gồm cả 4 nhóm:albumin, globunin, glutelin, prolamin, trong đó prolamin là nhiều nhất.Về giá trị sinh hoá của protit ngô đối với cơ thể người và động vật được đánh giá bởi hàm lượng axit amin không thay thế được trong thành phần protit.

Qua nghiên cứu người ta đã xác định được hàm lượng amino axit trong ngô như sau: Acginin 4%,histidin 2,4%, lizin 2,5%, tirozin 6,1%, triptophan 0,6%, phenylalanin 4,5%, xistin 1,1%, lơxin 21,5%, izolơxin 3,6%, valin 4,6%.

 

Gluxit:

     Hàm lượng gluxit trong thành phần của ngô vào khoảng 85¸93%, trong đó tinh bột vào khoảng 60 ¸ 70%,đường 1,5 ¸ 5% và dextrin 1¸6%.

Hạt tinh bột ngô có cấu tạo đơn giản, hình dạng khác nhau, kích thước hạt tinh bột dao động trong khoảng 20¸40mm. Khối lượng riêng cuả tinh bột ngô khoảng 1,5765 -1,6398, trung bình:1,16.

Nhiệt độ hồ hoá tinh bột:80 -100^oC, tỉ số chiết suất:1,522 và hệ số quay cực riêng của dung dịch tinh bột thuỷ phân: 201,5.

Thành phần tinh bột ngô gồm 2 phần: amyloza và amylopectin.

*Bảo quản ngô:

Ngô mua về được cho vào bao tải và xếp vào kho theo khối hẹp, chạy dài chiều rộng 3-4 bao, chiều cao không quá 10 bao. Để đảm bảo sản xuất liên tục nhà máy xây dựng kho đủ chứa lượng ngô trong một tháng.

2.3. Nước.

Trong quá trình sản xuất nước giải khát nước có tầm quan trọng rất lớn. Chủ yếu đảm bảo các chí tiêu chất lượng : Lý, hoá, sinh học để không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Nước dùng để sản xuất nước giải khát trước hết phải trong suốt, không màu có vị dễ chịu, không có mùi vị lạ và không có vi sinh vật gây bệnh. Nước cần có độ cứng trung bình 5 -6 mg đương lượng / l, có pH = 6,8 -7,3 ; Độ oxi hoá không vượt quá 1-2 mg/l, hàm lượng cặn không vượt quá 600mg/l; Các chỉ tiêu sinh học: Chuẩn độ côli không quá 300ml, chỉ số côli không lớn hơn 3. Hàm lượng kim loại:

Sắt                                                 không quá                               0,3    mg/l

Mangan                                        không quá                               0,05  mg/l

Magiê                                           không quá                               125   mg/l

Chì                                                không quá                               0,1    mg/l

Đồng                                             không quá                               3       mg/l

Kẽm                                              không quá                               5       mg/l

Flo                                                không quá                               1       mg/l

Selen                                            không quá                               0,05  mg/l

Asen                                             không quá                               0,05  mg/l

Nitrat                                            không quá                               35     mg/l

Sunfat 60-80 mg/l                      không quá                               250   mg/l

Trong nước không được có xianit, thuỷ ngân, bari, crom, amoniac, photphat, sunfuahydro, nitric.

* Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng sản phẩm:

Nước làm thay đôi pH của dịch lên men và do đó ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân, kết quả sẽ làm thay đổi đến tính chất của sản phẩm.

Theo nghiên cứu của một số tác giả các cation và anion ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm.

Ion Ca²⁺ hàm lượng dao động rất rộng từ 5- 6 mg/l đến 200-250 mg/l, canxi tồn tại nhiều nhât ở các dạng muối Ca(HCO3 )₂ và CaSO₄. Muối Ca(HCO₃ )₂  gây ảnh hưởng bất lợi vì làm giảm độ chua định phân của dịch lên men khi chúng tác dụng với muối photphat của malt:

2KH₂PO₄ +  2NaHCO₃   =   K₂HPO₄ + Na₂HPO₄ +2H₂O + 2CO_2.

Nếu pH của khối cháo tăng thì khả năng hoạt động của enzym thuỷ phân sẽ giảm.

Muối CaSO₄ lại làm tăng độ chua định phân của dịch cháo. Tác động này rất có lợi cho quá trình đường hoá:

4K₂HPO₄  +  3CaSO₄  =  Ca₃ (PO₄)₂  +  2KH₂PO₄ +K₂SO₄ .

Tương tự  Ion Mg²⁺ cũng giống như Ion Ca²⁺.

Ion Na⁺ tồn tại trong nước chủ yếu ở các dạng muối Na₂CO₃, NaHCO₃ , Na₂SO₄ và NaCl. Na₂SO₄ nếu hàm lượng cao sẽ làm cho sản phẩm có vị đắng khó chịu. Muối NaCl nếu hàm lượng lớn thì không tốt nhưng trong phạm vi đến 200 mg/l làm cho sản phẩm có vị đậm đà thích thú.

2.4. Đường.

Nhà máy sử dụng đường RE.

Đa số các loại nước giải khát đều chưá khoảng 8 I 10% đường .

Đường được sản xuất ở các nhà máy đường ở các tỉnh lân cận (Quãng Nam,Quãng Ngãi...). Nhà máy dùng đường để nấu xirô bổ sung vào dịch lên men, chất lượng của đường dùng để sản xuất được ghi trong bảng 2.

Bảng 2: Chất lượng của đường dùng trong nhà máy.

Theo bảng 1 - [VI-15]

Chỉ tiêu	Đường kính loại 1(%)	Đường kính loại 2 (%)
Hàm lượng sacaroza	99,65	99,45
Độ ẩm	< 0,07	< 0,12
Hàm lượng chất khử	< 0,15	< 0,17
Hàm lượng tro	< 0,1	< 0,15

*Bảo quản đường:

Đường được chứa trong bao PE dán kín, được bảo quản trong kho có bệ cách nền 0,2m.

2.5. Khí CO₂ :

Khí cacbonic có thể bảo hoà trong nước nhằm tạo cảm giác và giải khát khi uống. Khí cacbonic rất phổ biến trong tự nhiên ở trạng thái tự do lẫn kết hợp. Tuỳ theo áp suất và nhiệt độ, khí CO₂ có thể tồn tại ở 3 dạng: Rắn, lỏng, khí.

Để bảo hoà khí CO₂ nhà máy phải sử dụng khí cacbonic ở dạng lỏng, đựng trong bình thép dưới áp suất cao khoảng 70at.

       Ơ điều kiện bình thường CO₂ là một chất khí không cháy và cũng không duy trì sự cháy, không màu, hầu như không mùi, khi hoà tan trong nước CO₂ trở thành axit cacbonic có vị chua dễ chịu. Do đó cacbonic được sử dụng rộng rãi trong san xuất nhiều loại nước giải khát. Sau khi uống nước giải khát CO₂ vào cơ thể sẽ thu nhiệt và bay hơi do đó ta có cảm giác mát và dễ chịu hơn.

CO₂ được nhận từ nhiều nguồn khác nhau, nhà máy sử dụng khí cacbonic từ quá trình lên men dịch đường ở các nhà máy bia, rượu và của nhà máy, sau đó được nén trong một cái bình thép ở áp suất 70at để làm lỏng CO₂ .

2.6. Axitcitric.(C₆H₈O₇).

Người ta thường chiết axit citric từ quả chanh, là 1 tinh thể không màu ngậm 1 phân tử nước. Hàm lượng axit citric trong chanh chiết được thường lên đến 99%, các tạp chất cho phép: Độ tro không quá 0,5%, lượng axit tự do không quá 0,05%, hàm lượng asen không quá 0,00015%, khi hoà tan axit citric trong nước cất dung dịch phải trong suốt, có vị chua tinh khiết và không có mùi vị lạ.

Nhà máy thường sử dụng axit citric để chuyển hoá sacaroza trong quá trình nấu xirô thành đường nghịch đảo nhằm tăng độ ngọt chung cho dịch xirô. Đồng thời axit citric cũng dùng trong sản xuất nước ngọt pha chế nhằm tạo vị cho sản phẩm.

Chương III.

         DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất nước giải khát lên men từ tinh bột:

3.3.Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất nước giải khát lên men:

3.3.1. Nghiền:

3.3.1.1. Mục đích:

Phá vỡ cấu trúc của tế bào malt và ngô tạo điều kiện thuận lợi và thúc đẩy các quá trình: Sinh, lý, hoá xảy ra trong nguyên liệu khi nấu nhằm thu được dịnh đường có nồng độ cao các chất có trong nguyên liệu ban đầu.

3.3.1.2. Nghiền Malt:

Thành phần cấu tạo chủ yếu malt là vỏ và nội nhủ, hai hợp phần này khác nhau về thành phần, tính chất vật lý, cơ lý, hoá học và cũng khác nhau về vai trò và chức năng trong sản xuất dịch đường.

Mức độ nghiền đóng vai trò quan trọng trong quá trình nấu cho nên khi nghiền malt cần đảm bảo các quá trình sau:

+ Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt.

Trong vỏ malt được cấu tạo chủ yếu từ xenluloza, ngoài ra còn có một số chất khác như licnin, tanin và các chất khoáng. Xenluloza không tan trong nước và khi nấu nó không biến đổi, còn các chất tanin, chất đắng và các chất hoà tan trong nước, trong khi nấu chúng chuyển thành các dịch đường làm thay đổi vị và màu của các thành phẩm, kết quả làm giảm chất lượng của các sản phẩm.

+ Trong nội nhủ chứa chủ yếu là tinh bột, một số hiđratcacbon khác và protein, chính những chất này đã được chiết vào dung dịch khi nấu, do đó để chiết được những chất có trong nội nhủ ta phải nghiền nhỏ. Tuy nhiên nếu nghiền quá mịn thì lọc dịch đường sẽ khó khăn và làm giảm hiệu suất thu hồi do các chất hoà tan còn sót lại trong bã nghiền.

*  Tiến hành nghiền malt.

Nhà máy tiến hành nghiền malt bằng máy nghiền khô, bốn trục, một sàng. Hai cặp trục phân bố phía trên sàng và hai cặp trục phân bố phía dưới sàng. Lọt qua lỗ sàng là bột và tấm bé, hai pha này được thu gom vào thùng chứa tạm, còn vỏ và tấm lớn nằm trên sàng được đưa qua cặp rulô thứ hai để nghiền một lần nửa.

3.3.1.3. Nghiền ngô.

Cấu trúc của tinh bột ngô rất cứng nên khó bị thuỷ phân, để chiết ly được nhiều nhất chất hoà tan ta phải tiến hành nghiền mịn ngô, sau đó qua khâu xử lý và hồ hoá ở nhiệt độ cao để làm yếu các liên kết trong mạch tinh bột.

*Tiến hành nghiền ngô:

Ngô cũng được ngiền bằng thiết bị nghiền khô, bốn trục, một sàng. Tiến hành nghiền ngô như nghiền malt, song trong quá trình nghiền có thể điều chỉnh khoảng cách giữa hai rulô trong một cặp trục để có được độ nhỏ mong muốn.

3.3.2. Hồ hoá:

   *  Mục đích: Làm yếu các liên kết trong mạch tinh bột để tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tiếp theo, nhiệt độ hồ hoá: 80⁰C

3.3.3. Thơm hoá:

3.3.3.1. Mục đích:

Tạo màu, tạo mùi cho nước giải khát nhờ các sản phẩm của phản ứng melanoidin và caramen.

3.3.3.2. Các quá trình xảy ra:

Quá trình thơm hoá được thực hiện ở áp suất và nhiệt độ cao, ngoài melanoidin một lượng caramen cũng được hình thành, hai sản phẩm này góp phần quan trọng cho việc tạo màu nhưng quá nhiều ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men.

3.3.3.2.1 . Tạo màu do phản ứng melanoidin:  

Phản ứng melanoidin hay phản ứng ozamin, cacbonylamin-amiloza là phản ứng có vai trò quan trọng trong chế biến thực phẩm. Các hợp phần tham gia phản ứng là protein ( hoặc các sản phẩm phân giải của chúng ) và gluxit.

Điều kiện tham gia phản ứng: Phải có nhóm cacbonyl và nhóm amin, phản ứng melanoidin đòi hỏi năng lượng hoạt hoá lớn.

Theo Hodge phản ứng melanoidin gồm 3 giai đoạn:

* Giai đoạn 1: Giai đoạn này ngưng tụ đường với axit amin.

...............................................................................................

Lọc dịch đường và rửa bã:

Sau khi đường hoá dung dịch có chất tan và chất không hoà tan, cần phải lọc để bỏ chất không hoà tan.Quá trình lọc chia làm 2 giai đoạn: Lọc dịch đường và rửa bã để thu lượng chất hoà tan còn sót trong bã.

Nhiệt độ lọc khống chế ở 75 ÷ 78⁰C, nhiệt độ lọc không được thấp quá vì độ nhớt của dịch đường giảm khi nhiệt độ tăng, do đó lọc ở nhiệt độ thấp các chất có trong bã khó khuếch tán vào dịch đường. Còn nếu lọc ở nhiệt độ cao hơn 78⁰C sẽ làm vô hoạt hệ enzym amylaza và các tinh bột sót được hồ hoá nhưng không được đường hoá, kết quả làm dịch lên men bị đục và sản phẩm cũng bị đục theo.

Lọc có thể tiến hành trong các thiết bị khác nhau, nhà máy tiến hành lọc bằng lọc ép khung bản.

* Cách tiến hành lọc: Trước khi lọc tiến hành bơm nước nóng 78⁰C vào các khung để hâm nóng 20÷30 phút, mở các van tháo nước nóng sau đó khối dịch cháo được bơm vào máy ngay . Khi dịch cháo vào đầy trong các khung thì áp lực lọc được nâng dần lên đến 20 ÷ 30 KN/m² (0,2 ÷ 0,3 at ), mở van của các tấm bản để dịch đường chảy ra. Khi lọc xong quá trình rửa bã được tiến hành ngay bằng nước nóng 78⁰C . Rửa cho đến khi nồng độ chất khô trong nước rửa còn 0,3% khối lượng là được. Quá trình rửa bã được kết thúc bã được tháo ra, các tấm vải lọc được đưa đi giặt, sấy khô để chuẩn bị cho mẽ sau. Thời gian rửa bã kéo dài 1 giờ,  toàn bộ quá trình lọc là 4 giờ.

Nồng độ chung của dung dịch sau khi lọc và rửa bã: 6% khối lượng.

3.3.7. Chuẩn bị xirô:

3.3.7.1. Nấu xirô:

Đường là một trong những thành phần chủ yếu nhất của nước giải khát, điều chỉnh và hài hoà vị cho sản phẩm. Đường trước khi pha chế vào nước giải khát cần nấu thành xirô có nồng độ 60%. Xirô nhất thiết phải được đun sôi, lọc và làm lạnh.

Xirô đường có thể chuẩn bị theo 2 phương pháp: Phương pháp nóng và phương pháp lạnh. Phương pháp nóng bằng cách hoà đường với lượng nước xác định rồi đun tới sôi, sau đó đem lọc và làm lạnh. Phương pháp lạnh là hoà tan đường ở nhiệt độ phòng rồi đem đi lọc.

Trong công nghiệp thường sử dụng phương pháp nóng vì đun sôi sẽ tiêu diệt được các vi sinh vật có trong đường và có trong nước, mặt khác tạo điều kiện để đường sacaroza chuyển thành glucoza và fructoza.

Muốn nhận được xirô có chất lượng cao và bảo quản được lâu ta chuyển sacaroza thành đường chuyển hoá gluco và fructoza. Sau khi nấu làm nguội xuống nhiệt độ 80 ÷ 90⁰C ta cho axit citric vào với số lượng 120 ÷ 130g  axit citric /100kg đường để cho phản ứng tạo glucoza và fructoza xảy ra hoàn toàn.

Quá trình nấu xirô gồm 2 giai đoạn: Hoà tan đường trong nước sôi và chuyển hoá đường thành xirô.

Để hoà tan cho đường vào nồi nấu 2 vỏ, chứa nước 50 ÷ 60⁰C đun tới sôi, khuấy liên tục bằng cánh khuấy. Sau khi hòa tan hết đường, ngừng khuấy và tách bọt cùng các tạp chất trên bề mặt dung dịch.Tiếp đó đun sôi khoảng 20 ÷ 30 phút để diệt hết các tạp khuẩn. Không nên đun lâu vì làm cho đường bị caramen hoá.

Giai đoạn chuyển hoá đường được thực hiện bằng cách làm nguội đến 80 ÷ 90⁰C sau đó cho axit thực phẩm vào, khuấy điều và giữ ở nhiệt độ này 1,5 ÷  2 giờ.

3.3.7.2. Lọc xirô đường:

Lọc xirô phải thực hiện ở trạng thái nóng. Lọc nhằm mục đích tách hết các tạp chất cơ học như: Rác, đất, cát lẫn vào đường trong quá trình vận chuyển và bảo quản.

3.3.8.  Pha chế dịch lên men:

Dịch lên men có nồng độ 9% được pha chế từ dịch đường hoá có nồng độ 6% và xirô đường có nồng độ 60%.

Khi pha chế xong dịch đường được thanh trùng ở nhiệt độ 60⁰C trong thời gian 10 phút và làm nguội ở nhiệt độ 28 ÷ 30⁰C cho phù hợp với hoạt động của vi khuẩn nấm men, sau đó đưa sang phân xưởng lên men.

3.3.9. Lên men:

3.3.9.1. Mục đích:

Lên men nhằm biến một phần đường thành rượu và CO₂, đồng thời tạo hương vị cho nước giải khát.

Khi lên men đường glucoza và fructoza được lên men trước, sacaroza không lên men trực tiếp mà dưới tác dụng của enzim b fructofuranozidaza có trong nguyên sinh chất của tế bào nấm men chuyển thành glucoza và fructoza mới được sử dụng, dưới tác dụng của enzim a glucozidaza chuyển maltoza thành glucoza để lên men.

3.3.9.2. Chủng nấm men và vi khuẩn trong nước giải khát:

Để lên men nước giải khát ta có thể dùng các chủng nấm men khác nhau. Yêu cầu chung là nấm men phải tạo cho sản phẩm hương vị dễ chịu. Nhà máy chọn chủng M thuộc sacharomyces minor để tiến hành lên men. Chủng M có khả năng sống cộng sinh với vi khuẩn lactic tạo ra 0,04% axetat etyl và dietyl, nhờ đó làm tăng mui vị của sản phẩm. Điều kiện tối ưu của chủng M là ở nhiệt độ 25 ¸ 30⁰C và pH bằng 5 ¸ 5,5.

Một trong những yêu cầu của nước giải khát lên men là phải có độ chua xác định nên phải có vi khuẩn lactic, thường dùng là chủng vi khuẩn 11, 13. Hai chủng này thuộc loại lên men không điển hình.

Khi sử dụng vi khuẩn lactic chủng 13 lên men dịch đường 8% trong thời gian 4 ngày sẽ tạo được 1% axit lactit, 0,1% axit dễ bay hơi và 0,28% rượu . Lên men phối hợp giữa vi khuẩn và nấm men ta nhận được độ chua ổn định và hương thơm của nước giải khát.

3.3.9.3. Nuôi cấy nấm men giống:

Men giống dùng cho sản phẩm chiếm 3 ¸ 5% so với thể tích dịch lên men. Số tế bào trong 1ml men giống phải đạt khoảng 100 ¸ 120 tr.

Môi trường gây men giống cũng tương tự môi trường sản xuất, phải có nồng độ chất khô từ 8 ¸ 10%, nhiệt độ nuôi cấy khoảng 30⁰C. Thời gian thay đổi tuỳ thuộc tỷ lệ men đưa vào. Thường người ta nuôi men giống theo tỷ lệ 10% thì thời gian lên men là  khoảng 15 giờ. Sau khoảng thời gian này nồng độ dịch đường gây men giống giảm 50% so với ban đầu.

Quá trình nuôi men được thực hiện: Chuẩn bị dịch đường 9% chất khô, hàm lượng đạm hoà tan 30 ¸ 40 % cho vào bình với số lượng như sau:

Bảng 3:

Các giai đoạn	Số ml dd	Nồng độ (%)	Thời gian (h)	Nhiệt độ (0C)
Ông nghiệm 10ml	10	9	20 ¸ 24	30
Bình cầu     200ml	90	9	12 ¸ 15	30
Bình cầu   2000ml	900	9	12 ¸ 15	30
Bình cầu       12l	9000	9	12 ¸ 15	30

 

Đậy nút bông kín lại rồi đem tiệt trùng ở áp suất 0,5 at trong thời gian 30 phút hay có thể tiệt trùng theo phương pháp Pasteur .Đậy ống và bình chứa môi trường gây men vào nồi cách thủy đun 1 giờ . Bình 12l phải đun 2 giờ sau đó đặt ống và bình vào phòng có nhiệt độ 30⁰C trong thời gian 24 ¸ 30 giờ, có thể đun thêm 1 lần nữa để được môi trường vô trùng.

Để chuẩn bị men giống cho sản xuất, ta cấy vào ống nghiệm 10ml một ít men giống từ ống thạch nghiêng rồi đặt vào tủ ấm có nhiệt 30⁰C, sau 24h chuyển sang bình cầu 90ml và tiếp tục nhân giống cho đến khi đủ sản xuất.

              3.3.9.4. Tiến hành lên men:

Dịch lên men sau khi chuẩn bị có nồng độ 9% được làm lạnh đến 30⁰C  rồi bơm vào thùng lên men, sau đó cho cả nấm men và vi khuẩn vào, tỷ lệ vi sinh vật giống 3%. Trong đó tỷ lệ vi khuẩn chiếm 25% tổng lượng vi sinh vật. Tiến hành sục CO₂ vào và cho lên men ở 30⁰C trong 11 giơ . Do lên men kín nên áp suất lên khoảng 1 ¸ 1,2 at. Sau thời gian này nồng độ chất khô giảm 1,2 ¸ 1,5%, lên men xong tiến hành làm lạnh nhanh đến nhiệt độ 10 ¸ 12⁰C để nấm men lắng xuống, áp suất lúc đó còn 0,4 ¸ 0,5 at.

Để tăng năng suất lên men và tiết kiệm thời gian gây men giống ta lấy 3/4 sản phẩm ra và còn lại 1/4 sản phẩm trong thiết bị, tiếp tục cho dịch lên men vào và lên men cho mẽ sau. Phương pháp này không được lặp lại quá 3 lần vì tránh làm giảm chất lượng sản phẩm.

      3.3.10. Làm lạnh và lọc trong: Lên men xong sản phẩm được đưa qua thiết bị lọc trong. Trong qúa trình bơm sản phẩm sang thiết bị lọc, CO₂ trong dịch bị tổn thất. Để giữ CO₂, trong quá trình lên men cần phải bão hoà và ổn định CO₂ trong dịch trước khi chiết rót.

Theo định luật Henry thì khả năng hoà tan của các chất khí vào chất lỏng càng tăng khi nhiệt độ càng giảm và áp suất càng tăng. Vậy trước khi lọc dịch được bơm qua thiết bị làm lạnh nhanh xuống 1⁰C sau đó tiến hành lọc bằng lọc khung bản có chất trợ lọc diatomit.

Thiết bị lọc bao gồm bơm định lượng, thùng phối liệu và máy lọc ép. Bộ lọc khung bản bao gồm các khung và bản bằng thép không gỉ, kẹp giữa là vải lọc.

Dịch đường được bơm theo một đường ống phân bố vào các khung rồi xuyên qua vải lọc vào các bản và được các bản này gom vào một đường ra chung. Để tránh sự cố vải lọc nhanh bị tắc người ta thường tráng lên nó một lớp bột trợ lọc diatomit.

Bột trợ lọc thường dùng là diatomit là chất có tính xốp và trên đó có những lổnhỏ có thể giữ các tạp chất và tránh sự tắc nhanh vải lọc. Bột trợ lọc được hoà với nước rồi bơm luân chuyển hỗn hợp tạo thành vòng kín, do đó bột trợ lọc được giữ lại thành một lớp trên vải lọc. tiếp theo dịch lên men được bơm vào khung và lọc qua lớp lọc diatomit, sản phẩm ban đầu còn đục nên đưa trở lại thùng phối liệu khi nào sản phẩm trong thì cho vào thùng chứa. Nếu định lượng đúng lượng diatomit thì áp suất trong khi lọc tăng khoảng 1,2 ¸ 1,3 at /giờ. Nếu độ chênh lệch áp suất trong thiết bị lọc quá 3 at thì phải ngừng lọc vì lúc đó lớp lọc có thể bị nứt.

Sản phẩm lọc bằng chất trợ lọc diatomit có độ trong cao. Năng suất của thiết bị 300 ¸ 500 l/m² bề mặt lọc trong một giờ.

.3.11. Ôn  định nước giải khát sau khi lọc:

Nước giải khát sau khi lọc là một chất lỏng bão hoà CO₂, khi lọc xong nước giải khát được chuyển vào thùng chứa thì khả năng giữ CO₂ của nước bị giảm. Để khôi phục lại sự bão hoà CO₂ ban đầu cho nước giải khát. phải giữ một thời gian nhất định 4 ¸ 12h dưới áp suất của CO₂.

Trong quá trình đưa nước giải khát vào hoặc giải phóng ra khỏi thùng chứa thường dùng CO₂ đẩy để tránh sự xâm nhập của không khí.

3.3.12. Chiết rót và hoàn thiện sản phẩm:

Chiết rót và hoàn thiện sản phẩm là giai đoạn cuối cùng của sản xuất nước giải khát, giúp cho việc giữ gìn và bảo quản tốt các tính chất của nước giải khát.

Nhà máy chiết rót sản phẩm vào chai thuỷ tinh có màu xanh tối, dung tích 330ml cho nước giải khát lên men và 330ml cho nước ngọt pha chế, đậy nút chai bằng nút sắt tây lót cao su có khả năng chịu được áp suất thuỷ tỉnh 10 ¸ 12 at và chịu được chênh lệch nhiệt độ 33⁰C.

Chai được rửa bằng thiết bị rửa bán tự động, chai được rửa bằng nước nóng chứa NaOH 2% ở nhiệt độ 65⁰C trong thời gian 10 phút rồi đưa qua vòi phun nước lạnh để rửa sạch NaOH. Sau đó chai được kiểm tra độ sạch và độ nguyên vẹn rồi được băng chuyền chuyển đến máy rót và máy đóng nắp .

Chiết vào chai được tiến hành bằng máy rót đẳng áp để giảm tổn thất CO₂ trong nước giải khát. Thùng chứa nước giải khát phải đặt cao hơn so với máy chiết rót, phải kín và chiu được áp lực 1 at, có áo lạnh để đảm bảo cho nước giải khát trong thùng ở 1⁰C để không tổn thất CO₂ và không nhiễm khuẩn.

Máy đóng nắp được đặt gần máy chiết rót để thuận tiện cho công việc và giảm thời gian tiếp xúc với không khí và tổn thất CO₂.

Sau khi đóng nắp xong chai chạy trên băng chuyền vào bộ phận thanh trùng, tiếp đó đưa vào maý dán nhãn và cho vào két để phân phối vào mạng lưới tiêu dùng.

3.4. Thuyết minh dây chuyền sản xuất nước ngọt pha chế:

3.4.1. Nước và xử lý nước:

Nước nhà máy sử dụng được lấy từ công ty cấp thoát nước Đà Nẵng và có thể bơm từ giếng lên, sau đó được đưa qua khâu xử lý.

Đầu tiên cho vào thiết bị lọc cơ học có nhiều tầng nhằm mục đích tách các tạp chất cơ học lơ lửng trong nước. Quá trình tiệt trùng nước và oxy hoá các vết hữu cơ, các Ion sắt có trong nước được thực hiện trên đường vào thiết bị và ngay trong thiết bị. Tại đây các nấm mốc , các vết hữu cơ bị oxy hoá , Fe và các kim loại khác bị oxy hoá và giữ lại.

Sau đó đưa qua thiết bị lọc hấp thụ bằng than hoạt tính để loại bỏ các tạp chất nhỏ hơn và khử mùi, sau đó được đưa qua thiết bị lọc 1mm để lọc tinh, rồi qua thiết bị tiệt trùng lần 2 bằng tia cực tím trước khi cho vào thiết bị lọc 0,2mm , rồi cho vào thùng chứa.

3.4.2. Làm lạnh nước:

Nước sau khi xử lý được đưa qua thiết bị làm lạnh với môi chất NH₃, để làm lạnh đến khoảng 1¸ 2⁰C  thuận tiện cho việc bão hoà CO₂ sau này.

3.4.3. Nấu xirô đường:

Nhà máy sử dựng xirô có nồng độ 60% để pha chế nước ngọt, ( phần nấu xirô được giới thiệu trong phần thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất nước giải khát lên men).

3.4.4. Lọc xirô đường:

Nhà máy tiến hành lọc xirô bằng lọc khung bản cùng với bột trợ lọc diatomit (bộ lọc khung bản và quá trình lọc giống như lọc dịch đường trong sản xuất nước giải khát lên men), ở đây xirô đường được bơm theo vòng kín:

Nồi nâu đường      bơm lọc xirô       bộ lọc khung bã      nồi nấu đường. Quá trình lọc kết thúc khi xirô đường trở nên trong vắt, cuối cùng xirô đường được gom vào thùng chứa, thùng chứa là nồi 2 vỏ để hạ nhiệt độ xirô xuống nhiệt độ môi trường.

3.4.5. Làm lạnh xirô đường: Để hạn chế việc tổn thất hương liệu cũng như việc bão hoà CO₂ đạt kết quả cao thì xirô đường cần phải được làm lạnh bằng hệ thống làm lạnh với môi chất là NH₃, nhằm hạ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ 15 ¸ 20⁰C.

3.4.6. Phối hương:Hương liệu được mua dưới dạng chế biến sẵn từ các nhà máy chế biến hương liệu. Nhà máy sử dụng chất màu, chất bảo quản (natri benzoat), axit citric.

Nhà máy pha chê xirô bán thành phẩm với axit citric có nồng độ 400g/l ; Hương liệu ở dạng dung dịch nguyên. Sau khi pha hương xong xirô đường được đưa đi lọc để chuẩn bị pha chế nước giải khát.

3.4.7. Phối trộn (pha chế nước giải khát):

Nước sau khi xử lý cho đi làm lạnh đến 1¸ 2⁰C rồi bão hoà CO₂ . CO₂ đóng vai trò quan trọng trong nước ngọt pha chế, giúp cho nước uống có cảm giác giải khát.

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến bão hoà CO₂:

Yếu tố quan trọng nhất đến sự bão hoà CO₂ vào nước là áp suất và nhiệt độ. Ngoài ra độ hoà tan của khí CO₂ còn chiu ảnh hưởng của nồng độ và tính chất của chất hoà tan trong dung dịch , mức độ khuếch tán và kích thước của chất keo , bề mặt tiếp xúc của dung dịch với CO₂ .

Theo định luật Henry nhiệt độ càng thấp thì hệ số hấp phụ của chất khí và chất lỏng càng cao , nhưng khi sản xuất không nên hạ nhiệt độ xuống 0⁰C vì nước bắt đầu đong băng .

+ Ap suất CO₂  trên bề mặt chất lỏng có ảnh hưởng lớn đến mức độ bão hoà CO₂. Mặc dù ở áp suất cao, độ hoà tan của CO₂ lớn, nhưng thực tế nhà máy chỉ bão hoà CO₂ ở áp suất < 2 at. Vì áp suất cao có thể làm vở chai trong quá trình chiết rót.

+ Sự có mặt của không khí trong nước sẽ làm giảm rất nhiều lượng CO₂ hoà tan, đồng thời làm yếu liên kết CO₂ trong nước.

*Quá trình bão hoà CO₂ được tiến hành trong thiết bị bão hoà CO₂ . Nước được chuyển từ trên xuống bằng vòi phun thành những tia nhỏ chảy xuống dưới qua các lổ đệm nhằm tăng bề mặt tiếp xúc của nước với CO₂ từ dưới lên, từ đó nước bão hoà CO₂ được bơm vào thùng pha chế nước giải khát với xirô bán thành phẩm.

Thùng pha chế nước giải khát thường là hình trụ kín bên trên có cửa vệ sinh. Ngoài ra còn có ống dẫn dịch xirô bán thành phẩm và nước bão hoà CO₂. Thùng phải làm bằng thép không gỉ.

Đầu tiên cho lượng xirô bán thành phẩm vào, sau đó cho nước bão hoà CO₂ từ dưới lên nhằm đuổi bớt không khí, áp suất trong thùng được điều chỉnh bằng van xả. Để yên một giờ để ổn định nước giải khát rồi mở van dùng CO₂ đẩy nước giải khát vào bộ phận chiết rót.

3.4.8. Chiết rót, đóng nắp và dán nhãn: Nhà máy chiết rót nước ngọt pha chế vào chai có dung tích 330ml, quá trình chiết rót, đóng nắp, dán nhãn, vệ sinh được thực hiện trên một dây chuyền tự  động, từ công đoạn rửa chai đến giai đoạn cuối cùng giống như đã nêu trong nước giải khát lên men.

................................................................................

Chương IV:

                           TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

A . Tính cân bằng sản phẩm cho nước giải khát lên men:

      4.1. Tiêu hao qua các công đoạn:

     - Nghiền   1% so với nồng độ chất khô

     - Thơm hoá và đường hoá                          3% so với nồng độ chất khô

     - Lọc và rữa bã                                            2% so với nồng độ chất khô

     - Nấu và lọc xirô đường ( cả tạp chất)     2% so với nồng độ chất khô              - Thanh trùng và làm nguội dịch đường  1% so với thể tích

   - Lên men                                                      1% so với thể tích

   - Làm sạch và lọc trong                               1% so với thể tích

   - Chiết rót và đóng nắp                                3% so với thể tích

   - Thanh trùng                                                2% so với thể tích