GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM
‒Bia cam thảo là loại sản phẩm được sản xuất thủ công trong một nhà máy sản xuất bia với số lượng sản xuất tối đa là 1000 lít/ lần.
Bia cam thảo ngoài việc được sản xuất từ 4 nguyên liệu chính là nước, hoa bia, mạch nha và men bia, còn được bổ sung thêm bột cam thảo, mang đến hương vị thanh mát và thơm ngon cho người thưởng thức.
‒Công dụng của bia khi bổ sung cam thảo:
Giúp bồi bổ, tăng sức đề kháng cho cơ thể
Ức chế sự phát triển của tế bào ung thư
NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT SẢN PHẨM
Nước
Nước chiếm từ 85% đến 90% trong thành phẩm bia, tùy thuộc vào từng loại bia cụ thể Bên cạnh vai trò chính trong thành phần, nước còn là môi trường quan trọng cho các phản ứng sinh hóa trong quá trình nấu, cũng như trong quá trình lên men và các quá trình trao đổi nhiệt trong sản xuất bia.
Để giảm thiểu lượng Clo tự do trong bia cam thảo, quá trình sản xuất thường yêu cầu nước máy được lưu trữ trong thùng từ vài ngày Clo tự do, thường xuất hiện do quá trình khử trùng nước, có thể phản ứng với các hợp chất hữu cơ trong bia, dẫn đến hương vị không mong muốn.
‒ Nước để sản xuất bia cam thảo phải đạt một vài tiêu chí như:
Nước để nấu bia là nước sạch và bắt buộc phải đạt tiêu chuẩn là nước uống được.
Không sử dụng nước cứng (hàm lượng Ca2+, Mg2+ cao) để nấu bia, thường sử dụng nước rất mềm.
Mạch nha( Malt)
Malt là nguyên liệu chính cung cấp dinh dưỡng cho nấm men trong quá trình chuyển hóa đường thành bia, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra màu sắc và hương vị đặc trưng cho từng loại bia khác nhau.
Malt là sản phẩm được tạo ra từ quá trình ngâm ủ các hạt lúa như lúa mạch, lúa mì và lúa gạo Quy trình này bao gồm ba giai đoạn chính: ngâm ủ, nảy mầm và sấy khô Trong giai đoạn ngâm ủ, các hạt được ngâm trong nước để kích hoạt enzyme, giúp chuyển đổi tinh bột và protein thành đường và acid amin Sau khi đạt đến mức độ nảy mầm nhất định, hạt sẽ được cắt mầm và sấy khô để bảo quản.
‒ Bia cam thảo sử dụng Malt đại mạch( 75%) kết hợp với gạo( 25%).
Malt đại mạch (barley malt) là loại malt chủ yếu được sử dụng trong sản xuất bia, nhờ vào khả năng nảy mầm dễ dàng và cung cấp lượng enzyme Hydrolase tự nhiên phong phú Với thành phần hóa học hợp lý, malt đại mạch có hàm lượng tinh bột và protein cân đối, tạo điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của nấm men và hương vị bia.
Gạo, với cấu trúc gần tương đương với đại mạch, có thể thay thế một phần nguyên liệu trong sản xuất bia Tại Việt Nam, gạo là nguyên liệu quan trọng trong quy trình sản xuất bia nhờ vào nhiều ưu điểm nổi bật.
Gạo có chứa hàm lượng tinh bột cao và protein vừa phải, đồng thời có ít chất béo và xenlulose Nhờ đó, gạo mang lại hương vị trung tính cho bia, màu sắc sáng và trong, đồng thời tăng khả năng giữ bọt và giảm hàm lượng nitơ hòa tan.
• Gạo là nguyên liệu sẵn có, dồi dào do Việt Nam nước xuất khẩu gạo đứng thứ 3 thế giới.
• Giảm giá thành sản phẩm
Công ty chúng tôi sử dụng cả malt đại mạch và gạo từ nhà phân phối VinaBeco, một công ty hàng đầu trong lĩnh vực công nghệ bia, rượu và nước giải khát tại Việt Nam.
Hoa bia( Hoa houblon)
‒ Hoa houblon giúp tạo độ đắng dịu, tạo hương thơm đặc trưng, hỗ trợ tạo bọt, tăng sự kết dính và độ cân bằng trong bia.
Công ty sử dụng hoa bia từ Vinabeco, nơi hoa houblon được sơ chế và tinh chế thành chế phẩm Houblon viên (hop pellets) Quá trình này bao gồm sấy, xay nghiền, loại bỏ tạp chất và ép thành viên để dễ dàng sử dụng.
‒ Houblon viên được tinh chế từ hoa bia Noble sẽ mang lại một trải nghiệm thưởng thức bia tuyệt vời bởi chỉ số IBU (độ đắng) cao.
Nấm men
‒ Sử dụng nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae được sử dụng ở nhiệt độ tương đối cao
Nhiệt độ lý tưởng cho quá trình lên men là từ 15 đến 28°C, trong đó tất cả các tế bào men thường nổi lên bề mặt bể khi quá trình này kết thúc Sự lơ lửng của men giúp tăng cường hiệu quả lên men, mang lại hương vị phong phú hơn so với các loại men chìm.
Hiện nay, trên thị trường có ba loại chế phẩm nấm men bia: men tươi, men ướt và men khô Đối với các công ty, men khô là lựa chọn tối ưu và dễ dàng nhất, vì chỉ cần mua và cho trực tiếp vào quá trình lên men Vinabeco sẽ cung cấp hướng dẫn về liều lượng và thời gian lên men khi bán sản phẩm.
Bột cam thảo
Sử dụng bột cam thảo từ các hộ dân tại xã Gia Hòa, huyện Gia Viễn, tỉnh Ninh Bình, nơi sản xuất cam thảo đất và cam thảo dây theo hướng GACP-WHO, nhằm tăng thu nhập cho người dân địa phương và phát triển kinh tế xã hội Đồng thời, việc này còn thúc đẩy việc sử dụng thảo dược Việt Nam trong sản xuất bia và đồ uống nói chung.
QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA CAM THẢO
Sơ đồ công nghệ
Lọc dịch đường và rửa
Bão hòa CO2 Tank BBT
Chiết lon, thanh trùngRửa
Thuyết minh quy trình
Trước khi sản xuất bia, malt và gạo cần được làm sạch để loại bỏ tạp chất Sau khi đạt tiêu chuẩn sạch sẽ, nguyên liệu sẽ được nghiền để chuẩn bị cho quá trình sản xuất.
Mục đích của việc nghiền Malt là để làm nhỏ hạt thành nhiều mảnh, từ đó tăng bề mặt tiếp xúc với nước Điều này giúp nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy các quá trình sinh lý và sinh hóa trong nguyên liệu khi nấu, tạo ra dịch đường với nồng độ cao các chất hòa tan.
Sản phẩm nghiền bao gồm vỏ trấu, tấm lớn, tấm bé và bột mịn Vỏ trấu cần phải lớn và không được nghiền mịn, vì nếu nghiền mịn sẽ cản trở quá trình lọc và tạo ra vị chát cho bia Vỏ hạt chứa Cellulza Linhin, các hợp chất Polyphenol, khoáng chất, cùng với một lượng nhỏ Pentoza, chất màu và các chất đắng, có thể gây ra vị đắng không mong muốn, ảnh hưởng đến chất lượng bia.
‒ Tại công ty tiêu chuẩn khi nghiền là: vỏ trấu 15-25% (sàng 3mm), vỏ trấu nhỏ và bột thô 15-25% (sàng 2mm), tấm nhỏ 10-20% (sàng 0.5mm), bột mịn 45-60%.
Để đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả, hãy đổ Malt vào phễu nạp liệu và điều chỉnh tấm chắn liệu phía dưới gàu tải theo vạch đã định Cần lưu ý không cho Malt vào gàu tải quá nhiều để tránh tắc nghẽn máy, cũng như không nên cho quá ít để đảm bảo đủ công suất hoạt động của máy.
Để đảm bảo chất lượng bột Malt, cần mở cửa vít tải và lấy mẫu kiểm tra bằng mắt Bột Malt đạt tiêu chuẩn sẽ có vỏ malt tách ra không bị nát, với phần bột nhỏ, mịn đều và không còn hạt nguyên so với mẫu đối chứng Nếu bột Malt không đạt yêu cầu, cần đưa trở lại phễu cùng với lượng malt ban đầu để xay lại, không cho lên thùng chứa bột malt.
Theo dõi quá trình nghiền Malt là rất quan trọng; vì vậy, mỗi 15 phút cần lấy mẫu bột Malt để kiểm tra, nhằm phát hiện kịp thời những sai sót về thông số kỹ thuật.
Mục đích của việc nghiền gạo là do gạo chưa nảy mầm nên cấu trúc tinh bột vẫn còn nguyên vẹn, khiến enzyme amylase và protease trong gạo không được hoạt hóa và khó bị thủy phân Để tăng cường khả năng tiếp xúc giữa các cơ chất và enzyme, gạo cần được nghiền càng mịn càng tốt.
Gạo phải được nghiền nhỏ hơn Malt và xay mịn hơn, nhưng nếu quá mịn sẽ gây đục và khó lọc.
‒ Tiêu chuẩn tại công ty: Tấm lớn, tấm nhỏ:85-95%, bột mịn 5-15%.
Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền qua phễu nạp liệu Gạo được nghiền nát nhờ vào lực và đập của búa vào thành trong của máy nghiền, tạo ra sự va chạm giữa các hạt với nhau Gạo sau khi đạt kích thước yêu cầu sẽ được chuyển qua silo nhờ gầu tải, trong khi các hạt chưa đạt yêu cầu sẽ tiếp tục được nghiền cho đến khi đạt kích thước đúng và được đưa ra ngoài Gạo sau khi nghiền sẽ được đưa qua thiết bị chứa tạm thời và bổ sung nước, trước khi chuyển sang nồi nấu với tỷ lệ (gạo:nước = 1:5).
‒ Không nên xay Malt trước khi nấu quá lâu, chỉ nên xay trước một ngày vì nếu để lâu Malt sẽ hút ẩm dẫn đến giảm chất lượng.
‒ Thời gian nghiền xong 2500kg gạo khoảng 45 phút, thời gian nghền xong 7500kg malt trong khoảng 105 phút
Gạo sau khi nghiền nhỏ sẽ được xử lý hồ hóa trước khi đưa vào quá trình đường hóa Mục đích của bước này là sử dụng nhiệt độ cao để nấu chín tinh bột, kết hợp với enzyme thủy phân có trong 10% malt lót, nhằm chống cháy nồi trong quá trình nấu Quá trình này còn giúp phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong gạo, phá vỡ màng tế bào tinh bột, làm đứt các liên kết giữa chúng, tạo ra các cấu tử có phân tử thấp, từ đó trở thành chất chiết của dịch đường.
Bật cánh khuấy nồi gạo và máy hòa trộn bột gạo, sau đó cho nước vào máy hòa trộn sao cho vừa ngập trục Khóa bột và van nước lại, mở cho gạo xuống từ từ và liên tục Bật bơm nạp dịch vào nồi và thực hiện cho đến khi hết số gạo trong mẻ nấu Thêm 7-10% Malt lót vào nồi gạo và tiếp tục bơm thêm nước Sau khi tắt bơm, nạp nguyên liệu là gạo vào Tại nhiệt độ 32°C, gạo được hòa với nước và bổ sung Malt lót cùng với phụ gia CaCl2 nhằm phá hủy liên kết gluten và hạn chế sự khê cháy trong nồi.
Trong quá trình dịch hoá lần 1, nhiệt độ được nâng dần lên khoảng 72°C trong khoảng 11 phút, giúp các hạt tinh bột hấp thụ nước và trương nở Đồng thời, enzyme amilaza có trong Malt sẽ tiến hành thủy phân, làm tăng độ nhớt của dịch bột.
Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 83°C trong 13 phút và giữ trong 5 phút để hoàn thành quá trình hồ hóa tinh bột, giúp tinh bột phần lớn được hồ hóa.
Trong quá trình dịch hóa lần 2, cần thêm nước để hạ nhiệt độ xuống 72°C trong khoảng 4 phút Khi thời gian hạ nhiệt đạt khoảng 2 phút, hãy thêm malt lót lần thứ 2 để cung cấp enzyme α-Amylase, giúp quá trình hồ hóa diễn ra triệt để hơn Nhiệt độ tối ưu cho enzyme này là từ 72-75°C, dưới tác dụng của amylase, các chuỗi amilopeptit sẽ tiếp tục bị phân cắt nhỏ, làm giảm độ nhớt của nồi cháo.
Hồ hoá triệt để là quá trình nâng nhiệt độ từ 72°C lên 100°C trong 30 phút, sau đó giữ nhiệt độ này trong 15 phút Điều này giúp hồ hóa hoàn toàn tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa và lọc sau này.
Mục đích của quá trình này là tạo ra môi trường lý tưởng về nhiệt độ và pH để hệ enzyme thủy phân trong malt có thể chuyển hóa các hợp chất cao phân tử, chủ yếu là hydrocacbon và protein, thành các chất đơn giản và hòa tan bền vững, từ đó tạo ra dịch đường.
CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
Máy nghiền malt
4 Đôi trục nghiền lại vỏ
7 Hỗn hợp bột sau nghiền thô
8 Bột mịn b Nguyên lý hoạt động:
Máy có cấu tạo gồm 2 cặp trục rulo, trong đó cặp trục đầu tiên nghiền bột thành dạng tấm thô Hỗn hợp bột sau khi nghiền được phân loại qua sàng, các hạt lớn và vỏ không qua được lỗ sàng sẽ được chuyển đến cặp rulo thứ hai để tiếp tục nghiền.
Malt từ trục cấp liệu xuống đôi trục nghiền (3) thành phần hỗn hợp sau khi nghiền lần một gồm: vỏ 30%, tấm 50%, bột mịn 20%.
Bột mịn được tách ra qua lỗ sàng (5) và đi ra ngoài theo lối (8) Sau khi trải qua quá trình nghiền lần hai, bột và vỏ được phân loại ở cặp trục thứ hai, với tỷ lệ thành phần bột nghiền là 20% vỏ, 50% tấm và 30% bột mịn.
Máy nghiền 4 trục 1 sàng thường được sử dụng cho malt có độ nhuyễn cao Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của loại máy này là cả cặp trục thứ hai, tấm lớn và vỏ đều được nghiền với chế độ giống nhau.
Máy nghiền gạo
Máy nghiền búa va đập tự do a Cấu tạo:
2 Trục phân phối nguyên liệu
8 Búa nghiền b Nguyên tắc hoạt động:
Búa nghiền là bộ phận quan trọng của thiết bị nghiền gạo, được lắp trên chốt búa và gắn trên các đĩa chắc chắn trên trục, tạo thành roto nghiền Lưới nghiền được lắp một phần hoặc xung quanh roto, hình thành buồng nghiền Để máy hoạt động hiệu quả, cần đảm bảo vận tốc va đập của búa nghiền trong khoảng 30-80 m/s.
Vật liệu từ máng rơi vào buồng nghiền qua cửa điều chỉnh, ở trạng thái lơ lửng sẽ bị các búa nghiền va đập, làm vỡ các hạt Những hạt này có thể bám vào bề mặt nhám xung quanh buồng nghiền và tiếp tục vỡ ra Các hạt bột sau đó sẽ lọt qua lưới sàng và được thu hồi nhờ các bộ phận như vít tải và cyclon.
Máy nghiền malt Máy nghiền gạo
Hệ thống phối trộn
‒ Dùng để hòa trộn bột malt với nước và sau đó thì dùng để đường hóa toàn bộ dịch cháo
5- phễu trộn bột (bột nghiền+ nước);
Thiết bị phối trộn đáy bằng không cấp nhiệt
1 - bột nghiền; 2 – nước; 3- hỗn hợp nghiền+nước.
Nồi nấu đường hoá
1 - ống thoát hơi; 2 - cánh khuấy; 3 - hộp giảm tốc; 4 - van tháo dịch; 5 - bơm dịch; 6 - van hơi; 7 - van giảm áp; 8 - phân phối hơi; 9 - hơi ngưng;
Trước khi kết thúc quá trình hồ hóa, nồi Đường hóa được vận hành sau khi kiểm tra an toàn và vệ sinh thiết bị Nước được cấp vào nồi từ tank chứa ở nhiệt độ 32°C, sau đó cánh khuấy được bật với tốc độ 30 vòng/phút Malt bột từ các Xilo được đưa vào nồi phối trộn với nước theo tỷ lệ 1:5, và hỗn hợp này được duy trì ở nhiệt độ 30°C trong 15 phút để giải phóng Enzim Sau khi hoà trộn, hỗn hợp được bơm vào nồi qua ống dẫn dịch, đồng thời mở van cấp hơi Hơi nước sau khi làm nóng sẽ ngưng tụ và được tái sử dụng cho khu lò hơi.
Thiết bị lọc khung bản
3 vải lọc4,5 các đường ống dẫn nước rửa bã b Nguyên lý hoạt động
Bộ phận chính của máy lọc ép bao gồm các khung và các bản, với khung có lỗ tròn và rãnh liên thông tạo thành mương kín khi xếp khít vào nhau Mương kín này dẫn dịch mout vào máy lọc, cho phép dịch mout tràn vào khoảng không của khung qua các vách liên thông Các bản có kích thước tương tự như khung, được thiết kế với các khía rãnh để dẫn dịch đường Ở hai đỉnh đường chéo, các lỗ tròn có số thứ tự lẻ (bản 1,3,5,7…) liên thông với bản, tạo thành hai đường ống kín gọi là đường ống cạnh dưới khi các bản được lắp kín vào khung.
Hai đường này để bơm nước rửa bã vào máy lọc Phía góc dưới của đường chéo kia có gắn robine để tháo dịch đường.
Khi lọc bã, các bản được bọc kín bằng vải lọc và xếp xen kẽ với khung, tạo ra khoảng không chứa dịch cháo và khoảng không chứa dịch lọc Hai khoảng không này được ngăn cách bởi lớp vải lọc Dưới áp lực bơm, sự chênh lệch áp suất giữa hai khoảng không khiến dịch lọc di chuyển từ khoảng không thứ nhất sang khoảng không thứ hai, trong khi bã được giữ lại.
Nồi nấu houblon hoá
Ống hơi và nắp là các thành phần quan trọng trong hệ thống, kết hợp với đèn chiếu và cửa quan sát để đảm bảo hoạt động hiệu quả Lớp trong thùng và lớp cách nhiệt giữ cho nhiệt độ ổn định, trong khi vỏ ngoài bảo vệ các bộ phận bên trong Nước ngưng và dịch cháo ra là những yếu tố cần thiết cho quá trình vận hành Motơ và đường hơi vào cung cấp năng lượng cho cánh khuấy hoạt động, trong khi nước vệ sinh và cửa nguyên liệu vào đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra liên tục và sạch sẽ.
Thiết bị nấu có thiết kế hình tru và đáy côn, bao gồm hai vỏ: vỏ trong và vỏ ngoài, cùng với nắp được làm từ thép không gỉ Hơi được gia nhiệt gián tiếp qua cửa và di chuyển qua hệ thống ống xoắn ruột gà, tiếp xúc với thành và đáy nồi Thân nồi được bảo ôn bằng lớp cách nhiệt, giúp duy trì hiệu suất Sau khi hơi được cấp nhiệt, nó sẽ ngưng tụ thành lỏng và được dẫn ra ngoài qua cửa.
Nguyên liệu được đưa vào nồi qua cửa (14), hơi cấp nhiệt qua hệ thống đường ống
Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra qua thành thiết bị, với moto truyền động cho cánh khuấy quay nhanh rồi giảm dần, giúp nguyên liệu tiếp xúc đồng đều với nhiệt và enzym, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng vón cục, tăng hiệu suất nấu Hơi nóng tạo ra nước ngưng được thoát ra ngoài qua cửa số (8) để đưa sang lò hơi Sau khi nấu xong, dịch được xả ra qua cửa (9) Thiết bị được vệ sinh qua đường ống dẫn nước vệ sinh (13) để chuẩn bị cho mẻ nấu mới.
Thùng lắng trong WHIRL POOL
1-Ống hơi, 2-Cửa quan sát, 3-Vệ sinh CIP, 4-Dụng cụ phá bọt, 5-Đường dịch vào, 6-Đường dịch ra, 7-Đường tháo cặn b Nguyên lý hoạt động:
Huyền phự được bơm vào thùng và khi cách thùng khoảng 0.4-0.5m, đường ống thắt lại, khiến vận tốc dòng chảy tăng mạnh Dòng chảy này tạo ra chuyển động xoáy trong thùng, giúp các hạt lơ lửng và bã hoa chịu tác động của lực ly tâm và ma sát, lắng tụ vào tâm đáy thùng Sau khoảng 90 phút phân ly ở nhiệt độ cao, nhiệt độ khối dịch giảm từ 100°C xuống còn 90°C, thu được dịch đường đã đun hoa, trong khi cặn lắng được tháo ra ngoài qua ống hơi Cuối cùng, tiến hành bơm CIP vào cửa số (2) để vệ sinh thùng.
Hệ thống làm lạnh dịch đường
Hệ thống làm nguội dịch đường theo kiểu hở bao gồm hai bộ phận chính: bể làm nguội dịch đến 60°C và hệ thống làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men Quá trình làm nguội kéo dài 2 giờ, sau đó dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ lên men từ 6 - 10°C Hệ thống làm lạnh có hai phương án: dạng phun và dạng "ống lồng ống", hay còn gọi là "thiết bị trao đổi nhiệt đồng trục".
Cấu tạo của mái che gồm nhiều tâm ban gấp sóng, làm bằng thép không gỉ Các bạn có hình chữ nhật, có bốn tai ở bốn góc Trên mỗi tai đục thủng một lỗ Khi lắp lên khung sẽ tạo thành một cấu trúc vững chắc.
4 mương dân: dân dich vao, dich đương ra, tac nhân lanh vao may, tac nhân lanh ra khoi may. Tac nhân lanh đo la glycol.
Công suât: W = 50 hl/h vơi dich đương tư 98°C xuông 15°C. b Nguyên lý hoạt động:
Quá trình trao đổi nhiệt giữa nước lạnh 3°C và dung dịch đường nóng khoảng 98°C diễn ra qua các tấm trao đổi nhiệt, giúp hạ nhiệt dịch đường xuống khoảng 6°C trước khi chuyển vào tank lên men bia Đồng thời, nước lạnh sẽ được làm nóng lên khoảng 85°C và được chứa trong tank nước nóng Phương pháp này thường được thực hiện bằng cách sử dụng bộ trao đổi nhiệt để làm lạnh dịch nấu hiệu quả.
Chất tai lạnh và dịch đường sẽ di chuyển ngược chiều nhau và trao đổi nhiệt với nhau Dịch đường vào một trong hai mương dân phía trên, còn lúc ra khỏi mạch theo mương dân ngược chiều Tác nhân lạnh cũng diễn ra tương tự.
Thiết bị lên men
9.1 Tank lên men a Cấu tạo b Nguyên tắc hoạt động
Quá trình lên men chính và phụ diễn ra trong một tank, được trang bị ba áo lạnh Áo lạnh ở đáy tank hỗ trợ trong việc lắng đọng tế bào nấm men, trong khi hiện tượng đối lưu cũng diễn ra trong quá trình lên men.
Dịch nha lạnh sau khi được cấp O2 và nấm men theo đường ống dẫn vào tank lên men, dịch đi từ dưới lên.
9.2 Tank tàng trữ Đầu dò báo đầy bia 1.
2 Đầu dò báo hết bia
3 Áo lạnh b, Nguyên lý hoạt độngCho CO2 vào tank tàng trữ tạo áp lực par để cân bằng áp lực nhằm đưa bia sau khi phối trộn vào tank Trên thân có gắn 2 áo lạnh để tàng trữ bia ở nhiệt độ t
