Lịch sử phát triển
Bia là một trong những đồ uống lâu đời nhất của nhân loại, có niên đại từ thiên niên kỷ 5 TCN và được ghi chép trong các tài liệu cổ của Ai Cập và Lưỡng Hà Các nghiên cứu cho thấy bia có thể đã được phát minh độc lập ở nhiều nền văn minh khác nhau trên thế giới Hóa học của các bình gốm cổ cho thấy bia đã được sản xuất cách đây khoảng 7.000 năm tại khu vực Iran ngày nay, đánh dấu sự phát triển của công nghệ sinh học thông qua quy trình lên men.
Bia có nguồn gốc lâu đời tại Lưỡng Hà, với bức vẽ 6.000 năm tuổi của người Sumeria mô tả cảnh uống bia bằng cần hút từ thùng công cộng Thiên sử thi Gilgamesh, bản trường ca 3.900 năm tuổi, cũng nhắc đến bia để tôn vinh nữ thần Ninkasi, vị thần bảo trợ cho bia, chứa công thức làm bia cổ nhất và quy trình sản xuất từ lúa mạch qua bánh mì Bia đã trở thành phần thiết yếu của các nền văn minh trồng ngũ cốc ở thế giới phương Tây cổ đại, đặc biệt là ở Ai Cập và Lưỡng Hà.
Trong thời kỳ đầu của người La Mã, bia đóng vai trò quan trọng, nhưng đến thời kỳ Cộng hòa La Mã, rượu vang đã trở thành đồ uống ưa chuộng hơn Bia bị xem là đồ uống của những người man rợ; Tacitus đã chỉ trích bia do người Đức sản xuất Người Thracia cũng nổi tiếng với việc sản xuất bia từ lúa mạch đen, thậm chí từ thế kỷ trước.
5 TCN, như Hellanicos đã viết trong vở các opêra Tên gọi cho bia của họ là brutos hay brytos.
Việc bổ sung hoa bia vào bia để tạo vị đắng, bảo quản và hương vị là một phát kiến tương đối mới, vì trong thời Trung cổ, các loại thảo mộc khác thường được sử dụng thay vì hoa bia, gọi là gruit Hoa bia đã được trồng tại Pháp từ khoảng thế kỷ 9, và tài liệu cổ nhất ghi nhận việc sử dụng hoa bia trong sản xuất bia có niên đại từ năm 1067, do nữ tu viện trưởng Hildegard viết: "Nếu người ta định làm bia từ yến mạch, nó được chuẩn bị cùng hoa bia."
Trong thời Trung cổ ở châu Âu, bia chủ yếu được sản xuất trong các hộ gia đình Tuy nhiên, vào thế kỷ 14 và 15, quy trình sản xuất bia đã chuyển mình từ hoạt động gia đình sang hoạt động thủ công, với các quán bia và tu viện bắt đầu sản xuất bia hàng loạt để phục vụ nhu cầu tiêu thụ.
Vào thế kỷ 15, tại Anh, bia không có hoa bia được gọi là ale, trong khi bia có hoa bia được gọi đơn giản là bia Hoa bia đầu tiên được nhập khẩu vào Anh từ Hà Lan vào khoảng năm 1400 tại Winchester, và việc trồng hoa bia trên quốc đảo này đã bắt đầu từ thời điểm đó.
Vào thế kỷ 16, hoa bia trở nên phổ biến trong sản xuất bia, với Công ty bia rượu London tuyên bố rằng chỉ sử dụng nước, mạch nha và men bia, không thêm hoa bia hay thảo mộc nào khác Thuật ngữ "ale" đã được dùng để chỉ các loại bia mạnh, và từ đó, hoa bia trở thành thành phần không thể thiếu trong mọi loại bia và ale.
Sản xuất bia thế kỷ 16:
Vào năm 1516, William IV, Công tước xứ Bavaria, đã ban hành Reinheitsgebot (Luật tinh khiết), quy định thành phần bia chỉ gồm nước, lúa mạch và hoa bia, với men bia được thêm vào sau này vào năm 1857 nhờ phát kiến của Louis Pasteur Luật này đã được áp dụng trên toàn nước Đức kể từ khi thành lập Đế chế Đức vào năm 1871 dưới thời Otto von Bismarck, và đã được cập nhật để phù hợp với xu hướng hiện đại trong sản xuất bia Đến nay, Reinheitsgebot vẫn được xem là tiêu chuẩn về độ tinh khiết của bia, mặc dù điều này có thể gây tranh cãi.
Hầu hết các loại bia trước đây đều thuộc dạng ale, nhưng bia lager đã được phát hiện tình cờ vào thế kỷ 16 khi được lưu trữ trong các hầm lạnh lâu dài Kể từ đó, sản lượng bia lager đã vượt trội hơn so với ale.
Với sự phát minh ra động cơ hơi nước vào năm 1765, công nghiệp hóa sản xuất bia đã trở thành hiện thực, mở ra kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp này Các cải tiến công nghệ, bao gồm nhiệt kế và tỷ trọng kế vào thế kỷ 19, đã giúp các nhà sản xuất bia nâng cao hiệu quả và kiểm soát nồng độ cồn Trước cuối thế kỷ 18, mạch nha chủ yếu được làm khô bằng các nguồn nhiên liệu như gỗ, than củi, và than cốc, dẫn đến việc bia có hương vị hơi khói Các nhà sản xuất đã nỗ lực giảm thiểu sự ám khói trong bia thành phẩm Sự phát minh ra lò nướng hình trống của Daniel Wheeler vào năm 1817 đã tạo điều kiện cho việc sản xuất mạch nha nướng chín kỹ, từ đó mở đường cho các loại bia đen như porter và stout.
Vào năm 1857, Louis Pasteur đã phát minh ra vai trò của men bia trong quá trình lên men, giúp các nhà sản xuất bia kiểm soát và ngăn chặn vị chua do các vi sinh vật không mong muốn gây ra.
Năm 1953, Morton W Coutts, một người New Zealand, đã phát triển kỹ thuật lên men liên tục, tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp bia Công nghệ này đã giảm thời gian ủ bia từ 4 tháng xuống còn chưa đầy 24 giờ Đến nay, kỹ thuật của ông vẫn được áp dụng bởi nhiều nhà sản xuất bia lớn trên thế giới, bao gồm cả Guinness.
Ngày nay, công nghiệp bia đã trở thành một lĩnh vực kinh doanh toàn cầu lớn, chủ yếu bao gồm các tổ hợp được hình thành từ những nhà sản xuất nhỏ Mặc dù bia chủ yếu là một loại đồ uống có cồn, nhưng cũng có những biến thể như bia không cồn, được sản xuất từ các quy trình xử lý nhằm giảm hàm lượng cồn, xuất phát từ các nước phương Tây.
Các hãng sản xuất bia lớn trên thế giới (2003)
Một số hãng bia có mặt ở Việt Nam
Nguyên liệu sản xuất bia
Nước
Nước chiếm đến 95% thành phần của bia, vì vậy các đặc tính hóa học như độ cứng, độ mềm và khoáng chất trong nước đóng vai trò quan trọng trong việc xác định đặc tính và phong cách riêng biệt của từng loại bia Cụ thể, nước có độ cứng cao thường được sử dụng để sản xuất các loại bia sẫm màu như Amber Stout, trong khi nước có độ cứng thấp lại phù hợp cho các loại bia sáng màu như Heineken, Tiger và Larue.
Malt và thế liệu
Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt ngũ cốc như đại mạch, tiểu mạch, thóc và ngô Quá trình sản xuất malt bao gồm việc cho hạt nảy mầm trong điều kiện nhân tạo và sau đó sấy khô đến độ ẩm nhất định.
Malt là một nguyên liệu bán thành phẩm giàu dinh dưỡng, chứa từ 16% đến 18% chất thấp phân tử dễ hòa tan, với hệ enzym phong phú, chủ yếu là amylaza và proteaza.
Mạch nha từ lúa đại mạch (Hordeum vulgare) là loại mạch nha phổ biến nhất nhờ chứa nhiều amylaza, enzym quan trọng giúp phá vỡ tinh bột thành đường Tuy nhiên, tùy thuộc vào từng khu vực, các loại ngũ cốc khác như lúa mì, lúa gạo, yến mạch (Avena sativa), lúa mạch đen (Secale cereale), cùng với ngô và lúa miến (Sorghum chinensis) cũng có thể được sử dụng để sản xuất mạch nha.
Mạch nha được sản xuất từ hạt ngũ cốc qua quá trình ngâm nước, cho phép hạt nảy mầm và sau đó làm khô trong lò sấy Quá trình này tạo ra các enzym giúp chuyển hóa tinh bột thành đường có thể lên men Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau tạo ra nhiều màu sắc mạch nha khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc, trong đó mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất bia sẫm màu hơn Hiện nay, thường xuyên có sự kết hợp giữa hai hoặc nhiều loại mạch nha để sản xuất bia.
Malt cung cấp glucid chủ yếu dưới dạng tinh bột để chuyển hóa thành đường, từ đó tạo ra cồn và các sản phẩm khác Để tiết kiệm chi phí, có thể sử dụng ngũ cốc làm nguyên liệu thay thế, tuy nhiên, lượng ngũ cốc không được vượt quá 50% so với malt.
Malt chứa enzym amilaza cần thiết để thủy phân tinh bột Tuy nhiên, khi sử dụng nguyên liệu nhiều, lượng enzym này có thể không đủ, do đó cần bổ sung enzym từ bên ngoài, chủ yếu là enzym từ vi sinh vật.
Malt cung cấp lượng protein dồi dào và chứa enzym proteaza, giúp thủy phân protein trong quá trình ươm mầm Enzym này được kích hoạt mạnh mẽ trong giai đoạn này và khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng tạo ra các phức chất có khả năng giữ CO2 tốt, góp phần tạo nên hương vị đặc trưng của bia.
STT Chỉ tiêu kiểm tra Tiêu chuẩn
1 Ngoại quan Màu vàng rơm, không có mốc, không sâu mọt
3 Độ hòa tan trên chất khô xay
8 Thời gian đường hoá < 15phút
9 Tốc độ lọc Bình thường
Malt chứa nhiều loại enzym quan trọng, bao gồm alpha-amylase, beta-amylase và amilophosphatase Hầu hết các enzym này tập trung ở phôi mầm, trong khi một lượng nhỏ phân bố ở phần dưới của nội nhũ và trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ.
Hệ thống enzym thủy phân tinh bột
Alpha-amylase enzyme acts on starch and dextrin, producing maltose and short-chain dextrins This enzyme operates optimally at a pH of 5.8 and a temperature range of 72 to 76 degrees Celsius.
Enzyme beta-amylase có mặt trong hạt đại mạch dưới dạng liên kết và tự do, nhưng hoạt tính của nó sẽ tăng lên trong quá trình ươm mầm Enzyme này giúp phân cắt tinh bột đại mạch thành đường maltose Hoạt động tối ưu của enzyme diễn ra ở pH 5.5 – 5.8 và nhiệt độ 62 – 65 độ C.
Trong hạt đại mạch, hệ thống enzyme tồn tại trong trạng thái liên kết và gần như không hoạt động Tuy nhiên, khi bước vào giai đoạn ươm mầm, hoạt tính của enzyme protease tăng nhanh chóng.
Proteinase tấn công các phân tử protein nguyên thủy, tạo ra các sản phẩm trung gian như pepton, peptit và polypeptit, với pH tối ưu là 5.1 và nhiệt độ tối ưu từ 50 đến 55 độ C Trong khi đó, peptidase phân cắt các peptit có sẵn trong hạt đại mạch và peptit từ malt do proteinase phân giải, dẫn đến sự hình thành các acid amin trong hạt malt, với pH tối ưu từ 7.3 đến 7.9 và nhiệt độ tối ưu từ 40 đến 45 độ C.
Amidase là enzyme có khả năng tấn công các muối amit để tạo ra NH3 và acid amin, từ đó làm thay đổi tính chất và hàm lượng protein trong hạt malt Enzyme amidase hoạt động hiệu quả nhất ở pH khoảng 7.3 – 8.0 và nhiệt độ tối ưu từ 45 đến 50 độ C.
Hệ thống enzyme esterase (phosphatase):
Hệ thống enzyme esterase (phosphatase) gồm có: saccharophosphatase, phytase, glyxerophosphatase, nucleotidase… tham gia thúc đẩy và xúc tác cho các quá trình ester hoá trong quá trình nảy mầm.
Phytase: phá mối liên kết este của phytin và giải phóng ra rượu inozit và axit phosphoric tự do Phytase có pHopt =5.0 – 5.5, topt @ – 50 0 C.
Các enzyme như saccharophosphatase, glyxerophosphatase và nucleotidase có khả năng phá vỡ các liên kết ester của hợp chất hữu cơ chứa phosphate, từ đó giải phóng acid phosphoric tự do.
Theo luật độ thuần khiết của Đức, phụ liệu được định nghĩa là những nguyên liệu ngoài Malt, Houblon, Nước và Nấm men Tuy nhiên, trong văn bản chính thức của luật độ tinh khiết bia Đức năm 1516, Nấm men không được xem là nguyên liệu chính trong sản xuất bia Theo Ủy ban tiêu chuẩn thực phẩm của Anh, phụ liệu là bất kỳ nguồn carbon hydrat ngoài Malt đại mạch, góp phần vào chất lượng đường của dịch nha Phụ liệu được sử dụng trong ba lĩnh vực chính.
- Những phụ liệu thô phi Malt dạng rắn sử dụng trong quá trình sản xuất bia (Gạo; ngũ cốc chưa nảy mầm).
- Những phụ liệu dạng lỏng đưa vào tạo nên tính chất đặc trưng (chế phẩm Sirop)
- Những loại Malt ngũ cốc khác Malt đại mạch góp phần vào chất lượng dịch nha (Malt thóc; Malt lúa miến…)
Men bia ( Nấm men sử dụng trong sản xuất bia)
Men bia là vi sinh vật có khả năng lên men đường, chủ yếu gồm hai loại: men ale (Saccharomyces cerevisiae) và men lager (Saccharomyces uvarum), cùng với nhiều giống khác tùy thuộc vào loại bia sản xuất Nấm men phát triển nhanh, chứa nhiều vitamin và axit amin thiết yếu, với hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, do đó, nhiều loại nấm men còn được ứng dụng trong sản xuất protein.
Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào.
Nấm men trong công nghệ sản xuất bia thường là chủng thuộc giống Sacchromyces
Nấm men dùng lên men bia gồm nấm men chìm và nấm men nổi:
+ Nấm men chìm(lager ): hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi Hình dạng chủ yếu là hình cầu.
Nấm men nổi (ale) là loại nấm men có đặc điểm là các tế bào mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau, tạo thành chuỗi tế bào nấm men Hình dạng của chúng chủ yếu là hình cầu hoặc oval, với kích thước khoảng 7-
10 micromet b Chỉ tiêu lựa chọn giống men bia
+ Khả năng và tốc độ lên men trong điều kiện nhiệt độ thấp với dịch đường malt.
+ Khả năng kết lắng đối với những lờai lên men chìm.
+ Hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo thành trong lên men.
+ Tính ổn định trong sản xuất.
+ Tạo ra hương vị và chất lượng sản phẩm đặc trưng. c Quy trình sản xuất giống men bia
Quá trình sản xuất men bắt đầu từ nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, sau đó chuyển sang nuôi cấy men giống trong nhà máy Tiếp theo, men giống được ly tâm để tách biệt Sau khi có men thương mại, quá trình ly tâm tiếp tục diễn ra, tiếp theo là lọc men để đảm bảo chất lượng Cuối cùng, sản phẩm men được đóng gói dưới dạng men tươi hoặc sấy khô để tạo ra sản phẩm men khô.
Quy trình sản xuất bia
Nghiền malt và thế liệu
Quá trình nghiền nguyên liệu nhằm mục đích giảm và kiểm soát kích thước hạt, phụ thuộc vào loại nguyên liệu như malt và gạo, thiết bị sử dụng như lọc khung bản hay lọc thùng, và quy trình công nghệ liên quan đến tỉ lệ và chủng loại thế liệu Đối với nguyên liệu có chứa vỏ trấu, máy nghiền trục được sử dụng để duy trì kích thước vỏ trấu, giúp quá trình lọc diễn ra thuận lợi hơn Trong trường hợp nguyên liệu gạo hoặc khi sử dụng thiết bị lọc thùng, máy nghiền búa là lựa chọn thích hợp để giảm kích thước hạt, từ đó cải thiện khả năng hồ hóa.
Máy nghiền trục hoạt động bằng cách kết hợp lực ép và lực xé lên nguyên liệu, giúp đạt được kích thước vật liệu tối ưu cho quá trình lọc Khi nghiền Malt, máy sẽ tách vỏ trấu thành hai phần và tạo ra kích thước nhân nhỏ phù hợp Để đạt hiệu quả tốt nhất, nguyên liệu cần có độ ẩm từ 2,5-4%.
Máy nghiền trục có từ 2 đến 6 cặp trục quay ngược chiều nhau với tốc độ khác nhau, tạo ra lực ép và lực xé Khoảng cách giữa hai trục trên là từ 1,3 đến 1,5mm, trong khi khoảng cách của cặp trục phía dưới là từ 0,25 đến 0,4mm Thiết bị này chỉ thích hợp cho việc nghiền vật liệu khô và không được sử dụng cho nghiền vật liệu ướt.
Để giảm tỉ lệ nát của vỏ trấu trong quá trình nghiền khô, kỹ thuật nghiền trong điều kiện hơi nước áp suất thấp đã được phát triển Máy nghiền trục vít được sử dụng với hệ thống cung cấp hơi nước ở phía dưới và một số điểm bơm hơi nước ở phía trên Trong quá trình di chuyển, vật liệu được bơm hơi nước với áp suất 0,5-1 bar (112-121°C), và thời gian vật liệu đi qua toàn bộ chiều dài thiết bị là từ 50-60 giây Trong khoảng thời gian này, hàm ẩm của vật liệu tăng từ 0,5-1%, chủ yếu tập trung vào vỏ trấu, dẫn đến hàm ẩm của vỏ trấu tăng lên khoảng 23%.
Phương pháp cũ đã không còn được áp dụng do nhiệt độ cao làm bất hoạt enzym Thay vào đó, kỹ thuật mới sử dụng nước nóng với nhiệt độ từ 30-40oC, phun trực tiếp vào vật liệu thay vì bơm hơi nước trong thiết bị.
Kỹ thuật nghiền ướt, phát triển từ phương pháp nghiền khô, yêu cầu làm ẩm vật liệu lên đến 30% trong khoảng thời gian 15-30 phút Quá trình này giúp vật liệu trở nên mềm dẻo hơn, đồng thời ngăn chặn tình trạng vỏ trấu bị vỡ nát khi đi qua trục nghiền.
Trong kỹ thuật nghiền ướt, khoảng cách giữa hai trục được điều chỉnh gần nhau (0,35-0,45mm) và thiết bị thường có hai cặp trục Kỹ thuật này mang lại lợi ích là vỏ trấu không bị vỡ, trong khi tinh bột nội nhũ bị vỡ vụn, giúp tăng tốc độ đường hóa và rút ngắn thời gian lọc Bên cạnh đó, một kỹ thuật khác đang được phát triển là nghiền ướt kết hợp với đường hóa bằng cách làm ẩm vật liệu bằng nước nóng ở nhiệt độ từ 60-70oC, tuy nhiên vẫn còn nhiều bất lợi.
Máy lọc khung bản phù hợp cho quy trình nghiền vật liệu khô, nơi vật liệu được giảm kích thước từ 2-4mm dưới tác dụng của búa quay với tốc độ 1500 vòng/phút Tuy nhiên, thiết bị nghiền búa có nhược điểm là gây ra tiếng ồn lớn và yêu cầu các biện pháp an toàn cho người sử dụng do tốc độ quay cao.
Cấu tạo máy nghiền búa
Quá trình đường hóa
Nấu - đường hoá nguyên liệu
Quá trình đường hoá nhằm chuyển đổi các thành phần chính của Malt và thế liệu thành các chất hoà tan trong nước, đồng thời loại bỏ những chất không hoà tan Các chất hoà tan trong Malt thường bao gồm đường, dextrine, các chất vô cơ và một phần protein.
Các chất không hòa tan trong malt cần được chuyển hóa chủ yếu bao gồm tinh bột, vỏ trấu, một số protein có phân tử lượng cao và các chất hỗn hợp khác, và sau khi nấu xong, chúng sẽ được giữ lại trong bã hèm.
Trong bột Malt tồn tại 3 loại enzyme rất quan trọng là: protease, a-amylase, b-amylase và một số enzyme khác chiếm số lượng không đáng kể.
Việc điều chỉnh nhiệt độ để 3 loại enzyme này phát huy được khả năng xúc tác của chúng là công việc quan trọng nhất trong quá trình nấu bia.
Thực tế nghiên cứu và sản xuất cho thấy nhiệt độ thích hợp cho từng loại enzyme có trong Malt như sau :
Protease hoạt động mạnh ở 47 – 520C a-amylase hoạt động mạnh ở 70 –750C b-amylase hoạt động mạnh ở 60 – 650C
Bột gạo không qua nảy mầm giữ cấu trúc cơ chất gần như nguyên vẹn, với hàm lượng enzyme (amylase và protease) rất thấp và không được hoạt hóa Do đó, tính chất hồ hóa của tinh bột rất mạnh Khi bột gạo được nấu sôi, tinh bột sẽ chín, tạo điều kiện thuận lợi cho sự xâm nhập và tác dụng phân cắt của enzyme amylase.
Trong quá trình nấu bia, các hợp chất hòa tan trong Malt và thế liệu dễ dàng chuyển vào nước mà không cần enzym Tuy nhiên, phần lớn Malt và thế liệu là tinh bột, hợp chất không hòa tan trong nước, do đó cần enzym để chuyển đổi chúng thành chất hòa tan Quá trình này phức tạp và đòi hỏi điều chỉnh tỷ lệ hợp lý giữa enzym và nguyên liệu để đảm bảo chất lượng bia.
Những biến đổi chính trong quá trình nấu
Quá trình đường hóa tinh bột diễn ra nhờ sự tác động của enzym amylase, bao gồm α-amylase, β-amylase và amilophosphatase Ở giai đoạn đầu, α-amylase sẽ tác động ngẫu nhiên lên các mạch polyme của amylopectin, dẫn đến việc cắt nhỏ các phân tử tinh bột thành những phân tử có số gốc glucozit thấp hơn Điều này làm giảm đáng kể độ nhớt của dịch cháo và tạo ra các dạng dextrin khác nhau.
Quá trình thủy phân sẽ giảm dần và ở giai đoạn cuối, sẽ tạo ra một lượng nhỏ Maltose và glucose Enzyme β-amylase cắt liên kết 1,4 glucozit theo từng đôi từ các gốc glucose tận cùng của mạch nhánh, tạo thành đường Maltose với tỷ lệ lý thuyết là 42% Phần còn lại của amylopectin sẽ chuyển hóa thành dextrin bậc cao, trong khi phân tử amyloza sẽ phản ứng dễ dàng và hoàn toàn để tạo ra đường Maltose.
Sự kết hợp tác động của α-amylase và β-amylase lên tinh bột tạo ra tỷ lệ nhất định giữa dextrin và maltose, tỷ lệ này phụ thuộc vào hoạt tính của từng enzym Khi β-amylase hoạt động, lượng dextrin do α-amylase phân giải tinh bột sẽ giảm dần.
Amylophosphatase là enzyme tham gia vào quá trình thủy phân tinh bột bằng cách phá vỡ các liên kết ester giữa acid phosphoric và phân tử amylopectin, từ đó tạo ra các dextrin với số lượng gốc glucose và các tính chất hóa lý khác nhau.
Trong quá trình đường hóa, tinh bột không chỉ bị thủy phân mà còn bị phosphoryl hóa Enzym phosphorylase chuyển hóa tinh bột thành glucoza-1-phosphat, từ đó trải qua nhiều biến đổi để tạo ra các loại đường như fructose và saccharose.
Sau quá trình đường hóa, sản phẩm chính thu được là đường Maltose, chiếm khoảng 50% chất hòa tan trong dịch đường Ngoài Maltose, còn có các sản phẩm khác như dextrin bậc cao, dextrin bậc thấp, đường fructose, glucose và saccharose Tỷ lệ giữa các loại đường này thay đổi tùy thuộc vào chất lượng nguyên liệu và chế độ thủy phân.
Trong quá trình nấu nguyên liệu, các protein sẽ bị phân giải dưới tác dụng của enzym protease:
Hai thành phần chính của protease, bao gồm: Proteinase và peptidase là hai thành phần chủ yếu tham gia xúc tác cho quá trình phân giải protein
Bảng Thành phần chủ yếu tham gia xúc tác cho quá trình phân giải protein
Loại Enzyme t otp ( o C) pHotp Cơ chất Sản phẩm
Protease 50 -60 4,6- 5,0 Protein Albumoza, pepton, polypetit
Thành phần và tỷ lệ sản phẩm thủy phân của protein chịu ảnh hưởng lớn từ nhiệt độ nấu Để đạt được các sản phẩm thủy phân protein bậc thấp như pepton và polypeptit, cần nấu ở nhiệt độ 48-50ºC trong khoảng thời gian phù hợp Ngược lại, để thu được sản phẩm thủy phân protein bậc trung bình như albumoza, nhiệt độ nấu nên được duy trì ở mức 58-60ºC.
Quá trình đạm hóa sản xuất các sản phẩm chiếm khoảng 5-6% trong dịch đường, nhưng chúng rất quan trọng cho chất lượng bia Các sản phẩm thủy phân protein có phân tử lượng thấp như peptit và acid amin cung cấp nitơ cho nấm men Những sản phẩm có phân tử lượng trung bình như Albumoza và pepton góp phần tạo vị và bọt, giúp bia giữ bọt tốt hơn Tuy nhiên, sản phẩm có phân tử lượng cao thường gây hiện tượng đục trong bia.
Khi đường hóa, ngoài hai quá trình enzym thủy phân tinh bột và protein, còn diễn ra các quá trình thủy phân khác.
Quá trình enzym thủy phân các hợp chất phospho hữu cơ, đặc biệt là sự thủy phân phytin dưới tác dụng của phytase, giải phóng inozit và acid phosphoric, làm tăng độ chua và tính đệm của dịch cháo Điều này rất quan trọng trong công nghệ sản xuất dịch đường, vì tính đệm của môi trường là cần thiết cho hoạt động bình thường của các enzym Sự gia tăng độ chua của dịch cháo không chỉ nâng cao hiệu suất đường hóa mà còn có nhiều ảnh hưởng tích cực đến chất lượng dịch đường thu được.
Quá trình thủy phân hemicellulose đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp và bổ sung chất hòa tan cho dịch đường, đồng thời phá vỡ các rào cản để các enzym khác hoạt động hiệu quả Một trong những enzym tham gia vào quá trình này là nhóm enzym Sitase Bên cạnh đó, quá trình thủy phân pentose cũng diễn ra, góp phần vào việc tối ưu hóa quá trình chuyển hóa.
Các yếu tố ảnh hưởng Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng mạnh mẽ đến tốc độ và hiệu suất của quá trình đường hóa, đồng thời cũng tác động đến tỷ lệ các thành phần trong sản phẩm đường hóa.
Quá trình lọc
Quá trình lọc có mục đích tách các thành phần đã trích ly từ Malt và các phụ liệu dạng rắn, phục vụ cho quá trình chuyển hóa của vi sinh vật nhằm tạo ra sản phẩm mong muốn Cụ thể, quá trình này tách dịch trích ly từ Malt và loại bỏ bã ra khỏi hỗn hợp lỏng rắn Cần lưu ý rằng, quá trình lọc nước đầu nên được thực hiện nhanh chóng, trong khi việc rửa bã cần diễn ra chậm để đảm bảo đủ thời gian cho đường được trích ly vào dịch Quá trình rửa bã sẽ kết thúc khi nồng độ đường trong nước rửa bã còn khoảng 1 độ.
Thùng đường hóa kết hợp với lọc thùng là thiết bị phổ biến tại Anh và nhiều quốc gia khác Thiết bị này có đường kính 10m và chiều sâu 2m, giúp tối ưu hóa quá trình lọc.
Kích thước thùng lọc có thể thay đổi tùy theo điều kiện của nhà máy, với cấu tạo bao gồm đáy giả có rãnh 1mm và ống thu nhận dịch nha Nước được phun vào với nhiệt độ cao từ 75-78oC để tạo áp lực, giúp chất lỏng bên dưới xuyên qua lớp bã lọc Lưu lượng dịch nha cao ở đầu quá trình lọc nhưng giảm dần ở cuối, tuy nhiên, việc duy trì lượng nước vào vẫn đảm bảo lưu lượng Dịch nha được thu nhận cho đến khi nồng độ đường thấp hoặc đủ lượng Thiết bị này phù hợp cho nhà máy quy mô nhỏ do không thể tự động hóa, với chu kỳ lọc khoảng 4-6 giờ và khả năng thu hồi khoảng 96-97%.
Thiết bị này có cấu tạo tương tự như lọc Tun nhưng với chiều sâu nhỏ và diện tích lớn, mang lại năng suất cao Xuất xứ từ Trung Âu và Nam Mỹ, nơi có tỉ lệ thế liệu cao, thiết kế của nó bao gồm các răng cào giúp tách lỏng khỏi hỗn hợp dễ dàng Mật độ cào thường dao động từ 1 đến 1,5 cánh trên mỗi mét vuông.
Lauter tun hoạt động hiệu quả khi tỉ lệ chất lỏng và rắn đạt 7,5 l/kg, cho phép lọc dung dịch 100% Malt và vẫn duy trì năng suất yêu cầu với tỉ lệ thế liệu lên đến 50% Tuy nhiên, nếu tỉ lệ thế liệu vượt quá 50%, cần chú ý đến kích thước của vỏ trấu để cải thiện lớp vật liệu lọc.
Lọc Strainmaster Đây là một kỹ thuật phát triển dựa trên lọc Lauter Tun được cải tiến khả năng lọc bằng các ống đặt ở nhiều vùng.
Quá trình đun sôi dịch nha với hoa houblon
Dịch nha sau khi lọc cần được đun sôi với hoa houblon Bạn có thể đưa dịch nha trực tiếp vào nồi nấu hoa hoặc sử dụng nồi trung gian nếu cần thiết Lưu ý rằng trong quá trình lọc và chuyển dịch nha vào nồi, cần tránh tăng lượng oxy hòa tan để giảm thiểu các phản ứng oxy hóa.
Nồi nấu có hệ thống cấp nhiệt điều chỉnh từ 65-78 độ C đến trên 100 độ C, với thời gian đun sôi dao động từ 30-120 phút, thường khoảng 90 phút Trong quá trình này, các phụ liệu và hoa Houblon được thêm vào, giúp trích ly hương vị và loại bỏ các chất rắn kết tủa Đồng thời, quy trình cũng giúp loại bỏ những mùi không mong muốn và cô đặc dung dịch, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Nguyên tắc đun sôi dịch nha
Quá trình đun sôi trong sản xuất bia bao gồm các giai đoạn như nhập liệu, gia nhiệt, sôi và chuyển sang nồi lắng Đây là giai đoạn tiêu tốn nhiều năng lượng nhất, với mức tiêu thụ từ 24 đến 54 mJ/Hl, chiếm 18% tổng năng lượng sử dụng Tổng năng lượng cho toàn bộ quy trình sản xuất bia dao động từ 145 đến 285 mJ/Hl.
Trong quá trình đun sôi, lượng nước bốc hơi cần thiết để đạt nồng độ chất khô đã giảm đáng kể từ 12-20% cách đây 30 năm xuống chỉ còn 4-8% hiện nay Quá trình sôi tiêu tốn đến 99% năng lượng, trong khi chỉ 1% năng lượng bị mất do nước bốc hơi.
Mục đích của quá trình đun sôi
-Bốc hơi, cô đặc; loại bỏ những chất dễ bay hơi (DMS)
-Thúc đẩy phản ứng giữa protein và thành phần của hoa -Tạo các muốiư
-Tạo phản ứng màu (Caramen; Melanoidin)
-Xử lý nhiệt đường không lên men.
Hoa houblon được thêm vào trong quá trình đun sôi, với thời gian trích ly tối ưu là 30 phút Hàm lượng acid đắng đạt cao nhất sau 60-70 phút, trong khi một lượng tinh dầu sẽ bị mất trong quá trình này Lượng Nitrogen trong dịch nha liên quan đến pH và độ trong của dung dịch, chủ yếu bị thất thoát 6% sau mỗi giờ đun sôi Polyphenol có trong hoa houblon sẽ oxy hóa các hợp chất hữu cơ, dẫn đến sự hình thành kết tủa pH của dịch nha giảm từ 0,2-0,3, đạt chỉ số 5,2-5,3 vào cuối quá trình nấu, do ion Ca2+ bị thất thoát khi liên kết với phosphate và polyphenol (phóng thích ion H+) trong quá trình đun sôi.
Hoa được cho vào nồi sau khi nước sôi khoảng 20 phút, thường chia thành hai lần cho hoa vào Khoảng 70-80% hoa sẽ được thêm vào nồi sau 20-30 phút sôi, trong khi lượng còn lại được cho vào trước khi kết thúc quá trình đun sôi 20-30 phút Đối với hoa viên, do hàm ẩm thấp, cần ngâm trong dịch nha để làm ẩm trước khi cho vào nồi, nhằm tránh hiện tượng trào bọt do khí nở Còn với hoa dạng cao, cần gia nhiệt sơ bộ ở nhiệt độ 45-50 độ C trước khi cho vào nồi hoặc sử dụng hơi nước trực tiếp để gia nhiệt.
Quá trình lắng trong
Sau khi đun sôi, dịch nha cần được lắng nhanh chóng trước khi làm lạnh để loại bỏ cặn rắn hình thành trong quá trình này Hàm lượng cặn lắng trong dịch nha dao động từ 2-8 gam/lít tùy thuộc vào nguyên liệu sử dụng Để đảm bảo chất lượng, lượng cặn trong dung dịch trước khi làm lạnh phải nhỏ hơn 0,1 g/l.
Các thiết bị lắng cặn: Lắng thùng; Ly tâm lắng; Thùng lắng xoáy tâm
Lượng căn lắng chứa từ 10-20% chất rắn có thể được thu hồi bằng cách bơm ngược để lấy dịch, trong khi chất rắn này có thể được sử dụng cùng với hèm làm thức ăn cho gia súc Tại một số nhà máy, cặn này được chuyển vào nồi nấu hoa để thu hồi acid đắng chưa được trích ly hoàn toàn.
Quá trình làm lạnh và bão hòa 02
Cuối quá trình lắng, nhiệt độ của dịch nha khoảng 95 oC cần được làm lạnh xuống 8-22 oC, tùy thuộc vào công nghệ và giống nấm men Đồng thời, quá trình này cũng kết hợp với sục khí để thúc đẩy sự tăng trưởng khối lượng của vi sinh vật.
Quá trình làm lạnh nhanh và an toàn là rất quan trọng để tránh nhiễm trùng Thiết bị lạnh nhanh thường có một hoặc hai ngăn, với chất tải lạnh và nước di chuyển ngược chiều nhau qua hệ thống truyền nhiệt dạng tấm, có hệ số truyền nhiệt cao từ 3000 đến 6000 W/m°C Đối với thiết bị một ngăn, nước lạnh được sử dụng để làm nguội dịch nha đến nhiệt độ không quá thấp Trong khi đó, thiết bị hai ngăn có ngăn đầu làm lạnh dịch nha xuống khoảng 16°C bằng nước, và ngăn thứ hai sử dụng chất tải lạnh như nước lạnh hoặc glyco-nước để hạ nhiệt độ xuống khoảng 8°C, giúp giảm nhiệt độ dịch nha xuống mức thấp hơn.
Nấm men cần được tăng sinh khối, do đó dịch nha cần được sục khí trước khi vào thiết bị lên men Việc cho khí vào dịch nóng thuận lợi cho quá trình thanh trùng, nhưng cũng có thể gây phản ứng oxy hóa polyphenol, dẫn đến việc sẫm màu dịch nha Do đó, các nhà sản xuất thường nạp oxy vào dịch nha ở nhiệt độ lạnh, khoảng 10-15 độ C, và một số nhà máy còn cho oxy vào giữa hai ngăn của thiết bị có hai ngăn.
Lượng oxy cung cấp cho quá trình tăng sinh khối của nấm men rất quan trọng, với hàm lượng đạt 70-90% nồng độ bão hòa (4-14 mg/l) Ở nhiệt độ 15°C, dịch nha bão hòa không khí chỉ chứa 8 mg/l oxy, trong khi nồng độ bão hòa thực tế là 38 mg/l Do đó, việc lựa chọn nguồn khí sục vào dịch nha ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men Để tối ưu hóa khả năng hòa tan, khí cung cấp cần ở trạng thái bọt nhỏ Thiết bị phun khí có nhiều dạng khác nhau để phục vụ cho mục đích này.
Lõi sứ; ống Venturi; Trộn tĩnh học (Static mixers); Trộn ly tâm
Quá trình lên men bia
Dịch nha khi vào thiết bị lên men có những đặc điểm như sau:
Để đạt được hiệu quả tối ưu trong quá trình lên men, môi trường cần duy trì pH từ 5,0 đến 5,4 và tổng chất rắn hòa tan (độ Plato) từ 10 đến 12 độ, tính theo đường Saccharose Ngoài ra, cần đảm bảo nồng độ oxy đủ để nấm men phát triển, với mức oxy từ 8 đến 10 mg/l Mật độ nấm men lý tưởng trong dịch lên men nên nằm trong khoảng 10 đến 20 triệu tế bào/ml.
Biến dưỡng và phát triển của nấm men
Trong quá trình lên men, nấm men chuyển hóa cơ chất trong dịch nha để đáp ứng nhu cầu tăng sinh khối và sản xuất cồn.
Quá trình chuyển hóa hydrocarbon theo thứ tự ưu tiên: Fructose và Glucose; Maltose; Maltotriose Đường dextrin không được chuyển hóa bởi nấm men.
Acid amin rất cần thiết để nấm men tổng hợp tế bào vì thế cần phải có một lượng nitơ amin tự do (FAN) trong dịch nha
Bên cạnh ethanol, nấm men còn sản xuất nhiều hợp chất khác góp phần tạo nên hương vị đặc trưng của bia Lên men chính là quá trình quan trọng trong việc hình thành các hợp chất này.
Phát triển nấm men trong quá trình lên men chính: Có 3 giai đoạn trong suốt quá trình lên men
Trong giai đoạn thích nghi từ 12 đến 24 giờ, nấm men làm quen với môi trường dinh dưỡng mới bằng cách sử dụng nhiều oxy để hô hấp Trong quá trình này, Glycogen được hình thành trong tế bào nấm men, đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt quá trình sử dụng glucose để tổng hợp sản phẩm.
Pha sinh trưởng là giai đoạn nấm men phát triển mạnh mẽ nhất, đạt mật độ tối đa và bắt đầu quá trình lên men Trong giai đoạn này, Glycogen được tổng hợp để hỗ trợ tế bào ứng phó với tình trạng cạn kiệt dưỡng chất Một số tài liệu còn chia giai đoạn này thành hai pha riêng biệt.
Trong quá trình lên men, khi dưỡng chất trong môi trường bắt đầu cạn kiệt, nấm men sẽ chuyển sang pha chậm Lúc này, các tế bào nấm men kết cụm lại và chìm xuống đáy thiết bị, tương tự như nấm men chìm, dẫn đến tốc độ phát triển chậm lại Mặc dù nấm men vẫn tăng sinh khối trong suốt quá trình lên men, nhưng sự tăng trưởng này chỉ chậm lại ở giai đoạn cuối của quá trình lên men chính.
Trong quá trình lên men, nhiệt độ đóng vai trò quan trọng, với khoảng nhiệt độ lý tưởng từ 7-14oC để tạo ra sản phẩm mong muốn Nhiệt độ này có thể thay đổi vài độ do hoạt động sinh trưởng của nấm men, trong đó nấm men sản sinh ra khoảng 140 Kcal/kg cơ chất.
Để đảm bảo chất lượng bia, thiết bị lên men cần được trang bị hệ thống ổn nhiệt nhằm duy trì nhiệt độ tối ưu Trong sản xuất bia truyền thống, thời gian lên men chính thường kéo dài từ 8 đến 20 ngày, nhưng với sự áp dụng kỹ thuật hiện đại, thời gian này có thể rút ngắn còn chỉ 7 ngày.
Trong 6- 10 giờ đầu tiên nấm men sử dụng hết lượng oxy hòa tan trong dịch nha (không có dấu hiệu sử dụng Glucose), sau 8- 16 giờ dấu hiệu lên men bắt đầu được phát hiện bởi các bọt khí CO2 tạo thành lớp bọt mỏng trên bề mặt.
Nấm men nảy chồi trong 24 giờ đầu, với nhiệt độ tăng nếu không được kiểm soát Từ 24 đến 48 giờ, tốc độ sinh sản và đồng hóa đường đạt cực đại, đồng thời CO2 cũng được sản xuất nhiều pH của dịch lên men giảm xuống mức tối thiểu 3,8-4,4 do hình thành các acid hữu cơ và mật độ nấm men tăng Sự giảm pH này có tác động tích cực đến khả năng bảo quản, vì nó tạo ra điều kiện không thuận lợi cho vi sinh vật khác xâm nhập vào sản phẩm.
Một hợp chất quan trọng được tạo ra trong quá trình lên men là Glycogen (một dạng dữ trữ của tế bào nấm men).
Kẽm ở dạng Ion Kẽm II đóng vai trò là co-enzym quan trọng trong tế bào nấm men, hỗ trợ quá trình tăng trưởng Tuy nhiên, hàm lượng Zn2+ trong dịch nha thường không đủ cho nhu cầu của nấm men, do đó cần bổ sung với mức 0,3 ppm Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ 1 ppm Zn2+ có thể ức chế sự phát triển của nấm men.
Quá trình chuyển hóa hydrocarbon bắt đầu với việc chuyển hóa đường Glucose và Fructose, khi hàm lượng glucose giảm, nấm men sẽ tổng hợp enzym để sử dụng đường Maltose và Maltotriose Sản phẩm ester xuất hiện sau khi có mặt rượu bậc cao, và khi tốc độ lên men giảm, nhiệt độ cũng sẽ giảm theo Trong quá trình lên men, sản phẩm α-acid acetohydroxyl được tạo ra và chuyển đổi thành Diacetyl và 2,3-pentanedione, gây ra mùi khó chịu nếu vượt ngưỡng cho phép Các hợp chất này sẽ tiếp tục được chuyển hóa trong quá trình lên men phụ và trong quá trình bảo quản bia.
Kẽm II, một kim loại nặng, đóng vai trò quan trọng như co-enzym trong tế bào nấm men, hỗ trợ quá trình tăng trưởng của chúng Tuy nhiên, hàm lượng Zn2+ trong dịch nha thường không đủ để đáp ứng nhu cầu của nấm men, do đó cần bổ sung với lượng 0,3 ppm Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ 1 ppm Zn2+ có thể ức chế sự phát triển của nấm men.
Quá trình chuyển hóa hydrocarbon bắt đầu với việc nấm men chuyển hóa glucose và fructose khi hàm lượng glucose giảm, sau đó sử dụng maltose và maltotriose Sản phẩm ester xuất hiện sau khi có mặt của rượu bậc cao, trong khi tốc độ lên men giảm đi cùng với sự giảm nhiệt độ Trong quá trình này, α-acid acetohydroxyl được tạo ra và chuyển đổi thành Diacetyl và 2,3-pentanedione, gây ra mùi khó chịu nếu vượt quá ngưỡng cho phép Các hợp chất này tiếp tục được chuyển hóa trong quá trình lên men phụ và lưu trữ trong bia.
Quá trình làm trong bia
Làm dịch bia giúp tăng giá trị cảm quan và ổn định thành cơ học, đồng thời lọc trong bia để đạt tiêu chuẩn chất lượng và bảo quản lâu hơn Việc tách bỏ các hạt nhỏ từ tế bào nấm men, protein và hoa Houblon giúp bia có màu sắc sáng và trong hơn.
Lọc bia diễn ra qua hai quá trình chính: cơ học và hấp thụ Quá trình cơ học sử dụng nguyên liệu lọc với kích thước lỗ nhỏ hơn các phần tử cần tách, trong khi quá trình hấp thụ áp dụng các chất hấp thụ để loại bỏ các chất rắn có kích thước nhỏ hơn lỗ lọc.
Nguyên liệu lọc: bông xellulose, giấy lọc, vải lọc, bột diatomid.
Lọc bia cần được thực hiện trong một hệ thống kín với nhiệt độ từ 0 – 10 o C để bảo vệ CO2 và ngăn chặn sự xâm nhập của oxy cùng vi sinh vật Quá trình lọc làm giảm chất hoà tan, độ nhớt, áp suất bề mặt, cũng như khả năng tạo bọt và CO2 của bia Do đó, việc lọc cần được thực hiện cẩn thận để đạt độ trong cần thiết nhưng cũng phải nhanh chóng Cần thường xuyên kiểm tra độ trong của bia ở đầu ra máy lọc để kịp thời xử lý, nếu bia bị đục thì nên hồi lưu lại trên máy để hạn chế việc lọc lại toàn bộ thùng dự trữ.
Thiết bị lọc trong bia
Cấu tạo máy lọc khung bản
Máy lọc bia bao gồm 30 bản lọc hình vuông với kích thước cạnh 510mm, mỗi bản được thiết kế với rãnh và 2 lỗ F 30mm Khi tiến hành lọc, người dùng sẽ lót vải lọc trên các bản lọc và sử dụng tay quay trục vis để ép các bản lọc lại với nhau, tạo thành ống dẫn từ đầu đến cuối máy Hệ thống này bao gồm một ống dẫn bia để lọc và một ống dẫn nước vào để rửa lớp bột trên vải lọc.
Bia được trộn đều với bột lọc trong thùng nhờ hệ thống cánh khuấy, sau đó được bơm sang máy lọc ép Hỗn hợp này được dẫn qua các bản lọc trong khoảng 1 – 2 phút để tạo thành lớp nguyên liệu trợ lọc Dưới áp suất lọc 2 – 3 kg/cm2, chất lỏng sẽ đi qua vải lọc và chảy vào rãnh của bản, rồi theo ống dẫn chảy vào thiết bị bão hòa CO2 (absort).
Khi rửa vải lọc, ta cần cho ống nước rửa vào ống và chuyển bia đã lọc sang absort theo chiều ngược với chiều bia vào Nước rửa sẽ mang theo bột trợ bám ra ngoài qua vỉa lọc Nếu trong quá trình lọc, áp suất giảm xuống 1,5 kg/cm2, cần phải rửa vải lọc vì cặn bã đã làm tắc lỗ màng lọc, gây ra tình trạng bia bị đục Việc rửa này cần được thực hiện cho đến khi quá trình lọc bia hoàn tất.
Các bước tiến hành lọc bia
Đầu tiên, trộn bột trợ lọc diatomid vào thùng lọc và bơm ra các thiết bị lọc Khi bia chảy ra từ thiết bị chưa trong, cần hồi lưu khoảng 15 phút để bột trợ lọc hình thành lớp màng trên các tấm vải lọc Nhờ lớp màng này, bia sẽ trở nên trong hơn khi được chuyển vào absort Trong quá trình lọc, cần bơm thêm hỗn hợp bia và bột diatomid vào thiết bị để đảm bảo độ xốp cần thiết, giúp giữ lại xác tế bào nấm men và nâng cao hiệu suất lọc.
Trong quá trình lọc, cần theo dõi đồng hồ áp lực trên máy lọc để tránh áp lực bơm quá lớn khiến dịch bị phun ra ngoài Khi lớp bã bên trong quá dày, áp suất bơm lọc sẽ tăng cao, dẫn đến nguy cơ phá vỡ lớp màng lọc Nếu xảy ra tình trạng này, có thể xả bột và thực hiện lọc lại với lượng bột mới trong lần sau.
Sau khi hoàn tất quá trình lọc, cần tiến hành xả bã và vệ sinh thiết bị trước khi chuẩn bị cho mẻ lọc tiếp theo Việc lắp lại vải sạch là bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả cho quá trình lọc sau.
Sau khi hoàn tất quá trình lọc, cần tháo bản ra để vệ sinh, giặt vải và thay vải mới nhằm duy trì quy trình sản xuất liên tục Nếu thay vải mới, thực hiện theo quy trình ban đầu Khi bắt đầu xả bột, cần loại bỏ lượng nước dư còn lại trong máy qua đường hồi lưu, sau đó chuyển nước hồi lưu vào thùng chứa bột trợ lọc.
Bão hòa C02
Nhằm làm tăng chất lượng cảm quan, chống kết tủa và là môi trường tốt để bảo quản bia.
Bổ sung lượng CO 2 bị thất thoát trong quá trình lọc bia.Tạo mọi điều kiện thích hợp về nhiệt độ, áp suất, để tiến hành bão hoà CO2.
Phương pháp bão hoà CO2
Để hạ nhiệt độ trong absort xuống 20°C, mở van tác nhân lạnh Dịch bia sau khi lọc cần được bơm vào absort không vượt quá vạch quy định để tránh trào ra ngoài do áp suất cao Mở van CO2 từ bình chứa và dẫn vào absort qua thiết bị phân tán, giúp CO2 khuếch tán đều trong bia Ngừng nạp CO2 khi áp suất đạt gần 5 kg/cm².
Trước khi nạp CO2, cần xả áp suất trong bình hấp thụ xuống gần 0 kg/cm² và sau đó đóng lại Sau 30 phút mở van xả áp suất, loại bỏ bớt CO2 không được hấp thụ hoàn toàn trong bia Khi áp suất trong bình còn 1-2 kg/cm², tiến hành nạp CO2 lại từ 2 đến 3 lần trong thời gian nhất định.
Các chỉ tiêu chất lượng của bia sau khi lọc và bão hoà CO2
Người tiêu dùng đánh giá qua các chỉ tiêu chất lượng chủ yếu như: mùi, vị, màu sắc, độ trong, bọt và độ bền của bọt.
Mùi vị của bia được hình thành từ nguyên liệu và quá trình lên men, trong đó hoa Houblon và dịch nha thủy phân từ Malt đại mạch đóng vai trò quan trọng Nấm men bia chuyển hóa các thành phần này thành những sản phẩm có hương vị đặc trưng Mỗi loại bia có thể khác nhau về vị, độ cồn và màu sắc, tạo nên sự đa dạng trong thế giới bia.
Vị chủ yếu của bia đến từ các sản phẩm lên men từ houblon và malt đại mạch, mang lại cảm giác dễ chịu cho người uống Vị đắng trong bia hòa quyện với một tập hợp phức tạp các chất như dextrin, melanoit, hợp chất chứa nitơ, các chất từ houblon, rượu etylic, este thơm và rượu bậc cao.
Nhiệt độ thích hợp để duy trì vị của bia khoảng 8– 12 0 C vì vậy người uống bia có cảm giác dễ chịu nhất là khi bia lạnh ở nhiệt độ này.
Bọt bia dày, mịn và lâu tan là dấu hiệu cho thấy chất lượng bia tốt Bia có lớp bọt như vậy thường mang lại hương vị ngon và không bị nhạt khi rót ra lâu Chất lượng bọt phụ thuộc vào sự bão hoà CO2, albumine, pepton và các chất đắng từ hoa Houblon Khi những yếu tố này được cân bằng, bia sẽ tạo ra lớp bọt dày, mịn và bền lâu.
Chiết chai, chiết lon
Mục đích: Đảm bảo cho chai trước khi chiết rót hợp vệ sinh, đảm bảo yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm.
Chai sạch yêu cầu không còn bụi bẩn, nhãn mác hay keo dán, và đặc biệt không bị nhiễm NaOH Để kiểm tra mức độ nhiễm NaOH, bộ phận KCS thường xuyên kiểm tra pH bằng cách đổ nước còn trong chai ra đĩa sứ và nhỏ một giọt Phenolphtalein (PP) vào Nếu nước chuyển sang màu hồng hoặc hồng nhạt, chai đó bị nhiễm NaOH; nếu không có màu, chai được coi là sạch và không nhiễm NaOH.
Quá trình rửa chai cần tuân thủ yêu cầu về thời gian và năng suất Thời gian rửa cho mỗi chai dao động từ 25 đến 40 phút, trong khi năng suất của máy rửa chai có thể đạt từ 8.000 đến 20.000 chai mỗi giờ.
Quy trình rửa chai bắt đầu khi chai được đưa vào rãnh của hệ thống băng tải Tại đây, gạt sẽ đưa chai vào máy rửa, nơi chúng được ngâm sơ bộ trước khi vào bồn NaOH đặc Chai sẽ lật ngược và sau khi qua bồn NaOH đặc, chúng sẽ chuyển sang bồn NaOH loãng, tiếp theo là bồn nước nóng và nước lạnh Cuối cùng, chai được đưa đến bồn rửa tinh ở nhiệt độ 26°C trước khi ra ngoài, đảm bảo nước bên trong chai được xả ra hoàn toàn.
Bia TBF Đóng nắp Thanh trùng Soi chai
Bia TBF là sản phẩm bia đã qua lọc, được chứa trong các Tank trước khi chuyển đến Ringbowl của máy chiết để đóng chai Để đảm bảo chất lượng, bia TBF phải đáp ứng các tiêu chuẩn về màu sắc, nồng độ cồn, độ đường và hàm lượng CO2, tất cả đều được kiểm tra bởi KCS sau quá trình lọc.
Chai sạch sẽ được chiết bia với yêu cầu về thể tích từng loại bia Sau khi chiết, một tia nước đã qua xử lý sẽ được phun vào chai để tạo bọt, giúp đuổi O2 ra ngoài trước khi đóng nắp Nắp chai phải được nhập khẩu và đóng kín, đẹp, không méo mó Quá trình đóng nắp sử dụng các cặp vòng trên trục dập nắp; vòng nhỏ sẽ lọt vào cổ chai nếu đạt yêu cầu kín, trong khi vòng lớn không lọt được Nếu chai không đạt độ kín, hai vòng sẽ không lọt xuống cổ chai, dẫn đến việc bia bị nhiễm O2 và phải loại bỏ.
Thanh trùng là quá trình quan trọng trong sản xuất bia, khi bia đã được chiết rót và đóng nắp, nó sẽ ngay lập tức được chuyển đến máy thanh trùng Mục đích của quá trình này là ngăn chặn hoạt động của nấm men và tiêu diệt các vi sinh vật còn sót lại, từ đó giúp ổn định chất lượng bia và kéo dài thời gian bảo quản.
Nguyên lý là dùng nhiệt để thực hiện quá trình thanh trùng, nhiệt độ thanh trùng luôn £
Nhiệt độ thanh trùng lý tưởng là 62 độ C; nếu nhiệt độ quá cao, có thể gây sốc nhiệt và làm bể chai Ngược lại, nếu nhiệt độ quá thấp, quá trình thanh trùng sẽ không đạt tiêu chuẩn, dẫn đến vi sinh vật không bị tiêu diệt hoàn toàn, gây hư hỏng cho bia.
Thời gian thanh trùng lý tưởng cho một chai bia là khoảng 40 phút, từ khi vào máy thanh trùng cho đến khi ra khỏi máy Sau khi hoàn tất quá trình thanh trùng, chai bia sẽ được chuyển tiếp qua băng tải đến đèn soi để kiểm tra chất lượng.
Soi chai là quy trình sử dụng đèn Neon để kiểm tra chất lượng bia Công nhân ngồi trước ánh sáng đèn, quan sát những chai bia chạy qua để dễ dàng phát hiện và loại bỏ những chai bị đục, nổi bọt, hoặc có nắp méo mó Những chai không đạt tiêu chuẩn này sẽ được loại bỏ và bia bên trong sẽ được đổ bỏ.
Quá trình dán nhãn và đóng code sử dụng keo dán Herkel K490, trong đó chai bia được đưa vào máy để dán Máy sẽ sử dụng chổi quét để áp keo lên hai vị trí của chai: thân chai và cổ chai Sau khi keo được dán, nhãn sẽ được gắn vào hai vị trí tương ứng: nhãn thân chai và nhãn cổ chai (nhãn foil).
Nhãn dán cần phải được sắp xếp cân đối, đẹp mắt và không bị nhăn hay dán ngược, nhằm đảm bảo tính thẩm mỹ cho sản phẩm Sau khi hoàn tất việc dán nhãn và đóng code, chai bia sẽ được đưa qua máy In Date để in thông tin.
Máy in sẽ ghi rõ ngày giờ sản xuất và hạn sử dụng trên nhãn chai bia Sau khi hoàn tất việc in, quá trình sản xuất sẽ kết thúc, mang đến một chai bia hoàn hảo Đây chính là thành phẩm cuối cùng của quy trình sản xuất bia, được đóng chai sẵn sàng cho người tiêu dùng.
Mục đích, yêu cầu của chiết rót và năng suất chiết
Mục đích: Chiết chai để dễ dàng vận chuyển đến nhiều nơi với số lượng lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng, đảm bảo thời gian bảo quản.
Yêu cầu: Nhiệt độ chiết bia khoảng 2 4 o C.
Bia chiết phải đúng mức quy định ( ví dụ như bia 355 thì rót khoảng 355ml) hay khoảng cách từ mực bia trong chai đến miệng chai là 5mm.
Bia phải được chiết trong hệ thống kín và không còn O2 trong chai sau khi chiết.
Năng suất: Trung bình: 15.000 chai / h Ngoài ra năng suất chiết còn phụ thuộc vào quy mô và thiết bị của nhà máy
Nguyên tắc: bia được chiết trong hệ thống kín theo nguyên tắc đẳng áp.
Nâng chai Hút chân không Thổi CO2
Hút chân không giúp cân bằng áp suất trong quá trình chiết rót Để loại bỏ oxy (O2) trong chai, phương pháp chiết chai sử dụng tia nhỏ nước để tạo bọt khí, từ đó đuổi O2 ra khỏi chai bia sau khi chiết.
Bia được bơm từ TBF vào Ringbowl, nơi chai được dẫn vào qua băng tải và tiếp xúc với ty chiết rót Sau khi tạo áp suất chân không, bia sẽ được rót vào chai theo thể tích quy định, ví dụ như 355ml cho bia 355 Chai sau đó di chuyển qua sao dẫn hướng đầu ra Ringbowl và đến cối dập nắp Trước khi đóng nắp, một tia phun nước sẽ được xịt vào trong chai để loại bỏ O2 Cuối cùng, chai được đóng nắp và tiếp tục di chuyển ra ngoài qua sao dẫn hướng đầu ra của máy chiết.
Trong quá trình chiết rót, cần chú ý đến nhiệt độ chiết rót, yêu cầu tối thiểu là 2°C và tối đa không vượt quá 16°C Ngoài ra, cần quan tâm đến áp suất CO2 và áp suất chiết b để đảm bảo an toàn trong quá trình này.
