Đồ án thiết kế nhà máy bia 10 triệu lítnăm

Đồ án thiết kế nhà máy bia 10 triệu lítnăm Đồ án thiết kế nhà máy bia 10 triệu lítnăm Đồ án thiết kế nhà máy bia 10 triệu lítnăm Đồ án thiết kế nhà máy bia 10 triệu lítnăm Đồ án thiết kế nhà máy bia 10 triệu lítnăm Đồ án thiết kế nhà máy bia 10 triệu lítnăm

MỞ ĐẦU

Bia là loại nước giải khát lên men rất bổ dưỡng Bia có nồng độ rượu nhẹ

(hàm lượng rượu khoảng 3% -ỉ- 6%), có ga (hàm lượng C02 khoảng 3 -ỉ- 4

gam/lít), có bọt mịn, xốp & có hương vị thơm ngon rất đặc trưng Ngoài ra, bia

còn chứa một số chất bổ dưỡng

Chất đạm: đặc biệt là đạm hoà tan chiếm (8 -H 10)% chất tan bao gồm

prôtêin, peptit, aminoaxit

Gulucit: glucit tan (70% là dextrin, pentosan - sản phẩm caramen

hoá)

Vitamin: chủ yếu là vitamin nhóm B (vitamin Bls B6)

Ngoài ra trong bia còn chứa một lượng các enzim khác nhau Đặc biệt C02

hoà tan trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát cho người uống bia, giúp

tiêu hoá nhanh thức ăn và ăn uống ngon miệng, giảm mệt mỏi, tăng phần tỉnh táo

nếu người uống sử dụng một liều lượng thích hợp Nhờ những đặc điểm nêu trên,

bia được sản xuất và sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản

lượng ngày càng tăng

Nước ta là một nước gần xích đạo nên nóng và oi bức Vì vậy nhu cầu về

nước giải khát chiếm một vị trí quan trọng trong mùa hè, ngành công nghiệp nước

giải khát nói chung và ngành bia hiện nay nói riêng rất được quan tâm Ngoài các

nhà máy bia có công suất lớn là nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Hà Tây và nhà

máy bia Sài Gòn với tổng công suất khoảng 400 triệu lít/năm, gần đây đã xuất

hiện rất nhiều nhà máy sản xuất bia liên doanh với nước ngoài Các nhà máy này

cùng với những cơ sở sản xuất quy mô nhỏ ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nước

nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng bia ngày càng tăng của mọi người Vào khoảng

những năm 80 của thế kỉ trước bia có thể coi là đồ uống xa xỉ đối với người lao

động, nhưng hiện nay đời sống của người lao động đã dần được cải thiện, mức

sống ngày càng cao hơn nên việc sử dụng bia hàng ngày càng trở nên phổ biến

Để đáp ứng nhu cầu này thì việc xây dựng thêm các nhà máy bia là rất thích hợp

PHẦN 1 LẬP LUẬN KINH TẾ

Bia là một trong những loại nước uống giải khát được ưa chuông nhất hiện

nay Trên thế giới bia được phổ biến rộng rãi và luôn được tiêu thụ với sản lượng

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

lớn Có thể ví dụ cụ thể theo thống kê trước đây thì các nước Đức, Mỹ có sản

lượng bia lớn hơn 10 tỉ líựnăm Còn ở Châu Á thì sản lượng bia của Nhật & Trung

Quốc cũng gần bằng vái sản lượng bia của Đức & Mỹ là khoảng 7-10 tỉ lít/năm

Hiện nay ở Việt Nam đời sống của mọi người đều được nâng cao nên việc

dùng bia làm nước giải khát hàng ngày trở nên thông dụng hơn Tuy nhiều nhà

máy mới mọc lên và đang áp dụng tiến bộ khoa học kĩ thuật, sử dụng dây truyền

thiết bị hiện đại để tăng năng suất, nâng cao chất lượng nhưng vẫn không đáp ứng

đủ nhu cầu tiêu thụ Chính điều này đã thúc đẩy sự phát triển của ngành công

nghiệp sản xuất nước giải khát nói chung và công nghệ sản xuất bia nói riêng

Giữa sự phát triển ngành công nghiệp bia & tăng trưởng kinh tế có sự tác động

tương hỗ lẫn nhau Phát triển công nghiệp bia tạo công ăn việc làm cho rất nhiều

người lao động, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, có doanh thu lớn, góp phần vào tăng

trưởng kinh tế Ngược lại, nền kinh tế phát triển tạo điều kiện cho đầu tư mở rộng

sản xuất, mở rộng thị trường tiêu thụ cả trong nước và nước ngoài

Để thiết kế và xây dựng một nhà máy bia hoạt động có hiệu quả, việc đầu

tiên là phải chọn được một địa điểm xây dựng thích hợp, thuận tiện về giao thông

đường thuỷ, đường bộ để dễ vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu và sản

phẩm Phải gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước họp lí không ảnh

hưởng đến vệ sinh môi trường, đến sức khoẻ của người dân trong vùng Phải gần

nơi đông dân cư để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản phảm thuận lợi Từ

những yêu cầu trên thì Thi Xã Sơn Tây là một nơi có đầy đủ các tiêu chuẩn để có

thể xây dựng một nhà máy bia

Thị Xã Sơn Tây đang dần trở thành khu đô thị tiềm năng của đất nước Thị

Xã Sơn Tây năm bên dòng sông Hồng cách Hà Nội khoảng 40km có đường quốc

lộ đi qua rất thuận tiện cho việc đi lại và vận chuyển Ngoài ra

Thị Xã Sơn Tây còn có khu du lịch Ao Vua - Khoang Xanh và sân gôn Đồng Mô

thu hút một lượng khá lớn khách du lịch vào các ngày nghỉ cuối tuần và lễ tết

Bên cạnh đó khu công nghệ cao Phú Cát đang phát triển với một số lượng lớn lực

lượng lao động, đây là nguồn tiêu thụ bia rất lớn Thị Xã Sơn Tây là nơi có nhiều

cảnh đẹp rất thanh bình nhưng lại mang dáng dấp của một đô thị đầy tiềm năng

phát triển

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt & hoa houblon đều được nhập từ

nước ngoài như úc, Sec và Slovakia, Trung Quốc, Đức, Đan Mạch các nguồn

nguyên liệu này từ các cảng biển theo đường quốc lộ chuyển về nhà máy rất dễ

dàng Nguyên liệu thay thế được thu mua trong tỉnh và các tỉnh lân cận

Thị Xã Sơn Tây có nhiều con sông nhỏ chảy trong thị xã và con sông

Hồng lớn vào bậc nhất nước ta chảy qua, ngoài ra còn có nguồn nước ngầm rất

lớn Và Thị Xã Sơn Tây còn có 2 nhà máy nước nên cung cấp đủ nước sạch cho

sản xuất bia và phục vụ sinh hoạt Tuy nhiên trong sản xuất bia cần thiết phải có

một lượng nước rất lớn và đạt yêu cầu kỹ thuật, để chủ động nhà máy có thể

khoan giếng và lắp đạt hệ thống lắng, lọc, xử lý độ cứng để ổn định sản xuất

Nhà máy sử dụng mạng lưới điện quốc gia thông qua nguồn cung cấp điện

thị xã và qua trạm hạ áp của nhà máy Nhà máy có bộ phận chống cháy nổ, bình

cứu hoả, cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ để khắc phục vụ nhà

máy không bị gián đoạn sản xuất

Nhiệt sử dụng trong nhà máy phát đi từ lò hơi chạy bằng nhiên liệu than

Có hai lò hơi làm việc đồng thời, người vận hành lò hơi phải có trình độ chuyên

môn cao, phải thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị, sửa chữa và thay thế

phụ tùng ngay khi cần thiết

PHẦN 2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA

I.MALT ĐẠI MẠCH

Malt đại mạch là sản phẩm không tồn tại trong tự nhiên, nó là một sản

phẩm nhân tạo: cho hạt đại mạch nảy mầm và sự nảy mầm dừng lại ở sấy khô

• Hạt đại mạch bao gồm:

- Lớp vỏ hạt: có vai trò như một màng bán thăm, chỉ cho nước thấm vào

bên trong hạt đồng thời giữ các chất hoà tan trong hạt không cho thấm ra ngoài

Vỏ hạt chiếm một giá trị khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng Đối với công

nghệ sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt, mặt bất lợi là vì trong vỏ chứa

các chất màu, các chất đắng & chất chát Nếu những chất này hoà tan vào dịch

đường sẽ làm giảm chất lượng của sản phẩm Mặt lợi của vỏ là nó đóng vai trò

xây dựng màng lọc trong quá trình tách bã khỏi khối cháo

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

- Nội nhũ: là phần lớn nhất đổng thời là phần giá tĩị nhất của hạt Cấu trúc

của nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít

protein, xelluloza, chất béo, đường

- Phôi: là phần sống của hạt, trọng lượng cả phôi chỉ chiếm khoảng 2,5-5%

so vói trọng lượng của hạt Vai trò của phôi có tầm quan trọng đăc biệt không

những đối với sự sống lưu truyền của cây mà ngay cả trong công nghệ sản xuất

bia Quá trình chế biến hạt để trở thành malt dựa vào sự nảy mầm của hạt hay sự

phát triển của phôi Trong giai đoạn này quá trình sinh học chủ yếu xảy ra là sự

hoạt hoá và tích luỹ hoạt lực của enzyme trong hạt Phôi là trạm hoạt hoá và là

nhà máy sản xuất enzyme, nếu thiếu nó thì cơ sở lí thuyết của quá trình sản xuất

malt coi như sụp đổ

Malt đại mạch là nguyên liệu chính cho sản xuất bia, Malt được sản xuất

từ đại mạch Quá trình quan trọng nhất để đại mạch chuyển thành malt là quá

trình nảy mầm Mục đích của quá trình này là biến hạt đại mạch thành sản phẩm

giàu các enzim xúc tác sinh học, có hương vị thích hợp, màu sắc mong muốn cho

loại bia sẽ sản xuất Hoạt hoá & nâng cao năng lực của enzim chủ yếu có trong

đại mạch, ứng dụng thuỷ phần hợp chất cao phân tử, chuyển hoá một phần chính

đại mạch (dịch chiết, dịch lên men) khi hoạt lực enzim tăng dễ dàng cho quá trình

sản xuất bia, tạo nhiệt độ, độ ẩm và môi trường thích hợp để phôi phát triển, hệ

enzim thuỷ phân trong hạt đại mạch giải phóng khỏi trạng thái liên kết để trở

thành trạng thái tự do, tăng cường hoạt động tích luỹ các hệ enzim như amylaza,

proteaza và một số enzim khác Nhờ lượng tích tụ trong hạt kết quả là sự thuỷ

phân tinh bột, protit, hemixenllulo, các phốt pho hữu cơ diễn ra triệt để hơn Sau

quá trình nảy mầm đem sấy khô tách rễ và làm sạch

l Thành phần hoá học của đại mạch.

Thành phần hoá học của đại mạch rất phức tạp Các chỉ số về thành phần

hoá học là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch để xem xét loại đại mạch

đó có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt hay không Đối vói cộng nghệ sản xuất bia,

các hợp phần sau quan trọng hơn cả:

a Nước (thuỷ phần).

Thuỷ phần của đại mạch có ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển và bảo

quản hạt Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt Hai

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

quá trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô Thuỷ phần cao quá

mức cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Đặc biệt nguy

hiểm là các loại vi khuẩn hoại sinh gây thối rữa cho hạt

b Gluxỉt.

- Monosaccharit gồm glucoza, fructoza

- Disaccharit chủ yếu là saccharoza & maltoza

- Trisaccharit là đường raphinoza

- Polysaccharit là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của

hạt đại mạch bao gồm: tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentoza & amilan

• Tinh bột

Hơn một nửa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh bột, với chủng

giống có chất lượng cao có thể đạt 70% Với công nghệ sản xuất malt và bia, tinh

bột có 2 chức năng: thứ nhất là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi & thứ hai là nguồn

cung cấp chất hoà tan cho dịch đường trước lúc lên men Tinh bột được phân bố

chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít ở phôi Chúng tồn tại dưới dạng khối lập thể,

có kích thước khá bé gọi là “hạt tinh bột” Tính chất hồ hoá của tinh bột có ý

nghĩa lớn: tinh bột đã được hồ hoá sẽ đường hoá nhanh hơn và triệt để hơn

Tinh bột gồm amylopectin và amyloza Amyloza bao gồm các gốc đường

glucoza liên kết với nhau qua cầu oxy a-1,4 glucozit và tạo mạch thẳng

Amylopectin bao gồm các gốc đường glucoza liên kết vói nhau qua cầu oxy a-1,6

và a-1,4 glucozid và tạo mạch nhánh

Mạch amyloza được xoắn theo vòng và có cấu trúc không gian giống như

chiếc lò xo Khi tiếp xúc với dung dịch I2 thì chúng bị hấp thụ vào khoảng không

của chiếc lò xo và tạo thành phức chất phản quang màu xanh Khi cấu trúc lò xo

bị phá vỡ thì tính chất này cũng không còn Đối với tác dụng của enzyme

amylaza, mạch amyloza bị phân cắt thành các đường đơn giản maltoza và

glucoza Amylopectin là chất vô định hình, nó không tan trong nước nóng mà chỉ

tạo thành hổ, với dung dịch I2 amylopectin chuyển thành màu tím

Trong môi trường giàu nước tinh bột bị thuỷ phân bởi hệ enzyme amylaza

để tạo thành dextrin, đường kép maltoza, một ít glucoza và một số oligosaccharit

Các oligosaccharit này cùng với một ít dextrin thấp phân tử hoà tan bền vững vào

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

nước để tạo thành chất hoà tan của dịch đường trước lúc lên men.

Sự thuỷ phân tinh bột bởi enzyme amylaza đóng vai trò lớn trong công

nghệ sản xuất malt và bia vì đây là phản ứng có tính chất nền tảng để xây dựng cơ

sở lí thuyết của quá trình ngâm, ươm mầm, sấy malt và đường hoá nguyên liệu

• Xelluloza

Xelluloza được phân bố chủ yếu ở vỏ trấu, chiếm khoảng 20% chất khô

của vỏ Phân tử xelluloza gồm 2000-10000 gốc đường glcoza, xelluloza rất dai và

khó bị phân cắt trong môi trường bình thường

Xelluloza không tan trong nước, hầu như không thay đổi về thành phần và

cấu trúc trong suốt tiến trình sản xuất bia Xelluloza đóng vai trò quan trọng trong

quá trình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo lớp màng lọc phụ lý tưởng

• Hemixelluloza

Hemixelluloza là thành phần chủ yếu tạo nên tế bào, là một phức hệ gồm

pentoza, hexozan và axit uronic

Dưới tác dụng xúc tác của nhóm enzyme sitaza, hemixelluloza bị thuỷ

phân thành hexoza và pentoza Tất cả những đường đơn này hoà tan bền vững vào

dịch đường và tạo thành chất chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho

nấm men

• Các hợp chất pectin và hợp chất keo

Nó là dạng keo vì khi chúng hoà tan vào nước nóng thì tạo dung dịch có

độ nhớt cao Sự tồn tại của hợp chất pectin và chất dạng keo trong dịch đường

mang tính 2 mặt Mặt tiêu cực là làm cho dịch đường có độ nhớt cao, khó lọc, còn

mặt tích cức là tạo cho bia có vị đậm đà và làm tăng khả năng tạo và giữ bọt của

sản phẩm

• Saccharit thấp phân tử

Saccharit thấp phân tử chủ yếu là một số đường đơn và đường kép Các

loại đường đơn giản trong hạt đại mạch tuy ít nhưng chúng đóng vai trò quan

trọng đối vói sự phát triển của phôi, đặc biệt là giai đoạn đầu của quá trình ươm

mầm

c Các hợp chất chứa Nitơ

Hàm lượng các hợp chất chứa N2 trong đại mạch khoảng 9-10% chất khô

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

của hạt Tuy chiếm tỷ lệ thấp nhưng chúng đóng vai trò quan trọng đối với sự phát

triển của phôi, đặc biệt là giai đoạn đầu của quá trình ươm mầm

• Protit

Protit là chỉ số quan trọng thứ 2 sau tinh bột để đánh giá xem lô hạt có đủ

tiêu chuẩn để sản xuất bia hay không Nếu hàm lượng cao quá bia dễ bị đục, rất

khó bảo quản, nếu quá thấp quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, vị

kém đâm đà và kéo theo chỉ số non yếu khác Hàm lượng protit tốt nhất cho sản

xuất bia là 8-10%

Khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia cũng như độ bền keo của chúng phụ

thuộc trước hết vào mức độ thuỷ phân của protit Không những thế các thông số

này còn phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các cấu tử sản phẩm tạo thành trong quá trình

thuỷ phân

Protit trong đại mạch gồm 2 nhóm là protein và proteit

- Protein gồm một số như levkozin, edestin, hodein và glutelin Trong quá

trình sản xuất malt và bia thì levkozin, edestin và một phần hodein hoà tan vào

dịch đường và tổn tại trong bia còn các cấu tử khác bị kết lắng và thải ra ngoài

theo bã malt và cặn lắng

- Proteit được tạo thành từ một phân tử có bản chất protein và một phân tử

khác có bản chất phi protein Điểm chung của proteit là kém hoà tan hoặc hoà tan

không bền vững Trong sản xuất bia, proteit gây ảnh hưởng âm tính trực tiếp đến

chất lượng sản phẩm, loại bỏ tối đa cấu tử này khỏi dịch đường là công việc cần

thiết nhưng cũng rất khó khăn

• Các hợp chất chứa N2 phi protit

Albumin và pepton có vai trò lớn trong việc tạo và giữ bọt đồng thời làm

tăng vị đẫm đà của bia Nhưng ở hàm lượng cao chúng làm giảm độ bên keo của

bia vì chúng chính là tác nhân gây đục

Peptit được tạo thành từ những gốc acit amin, chúng dễ dàng hoà tan vào

dịch đường để tạo dung dịch bền vững và tổn tại trong bia như những thành phần

dinh dưỡng

Acit amin chỉ chiếm khoảng 1% chất khô nhưng có vai trò lớn trong sản

xuất bia, là nguồn cung cấp N2 cho nấm men, là tác nhân chính tạo melanoit, tham

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

gia tạo bọt và tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng quan trọng.

d Các hợp chất không chứa Nỉtơ.

Polyphenol: tập trung chủ yếu ở lớp vỏ, dễ dàng kết hợp vói protit cao

phân tử tạo phức chất dễ kết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm Mặt khác sự

ho à tan của polyphenol vào dịch đường lại làm xấu đi hương và vị của bia

Chất chát và chất đắng thuộc nhóm lipoit, là nguyên nhân gây ra vị đắng

khó chịu cho bia

Phitin là muối đồng thời của Canxi và Magiê với axit inozit photphoric,

khi bị thuỷ phân tạo inozit và axit phosphoric Hợp chất này là nguồn cung cấp

photpho cho năm men đồng thời làm tăng độ chua của dịch cháo ở giai đoạn

đường hoá, đây là biện pháp hữu hiệu để nâng cao hiệu suất thuỷ phân

Vitamin: Bj, B2, B6, c, pp 2 , tiền vitamin A, E, acit pantoteic, biotin, acit

pholievic và những dẫn xuất vitamin khác, chúng là nhân tố điều hoà sinh trưởng

của mầm

Chất khoáng: phân tích theo % trọng lượng tro: p205 35%; Si02 26%; K20

21%; MgO 9%; CaO 2,8%; Na20 2,4%; Fe203 1,5%; C1 1% Các chất khoáng

đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất malt và bia: nguyên tố p tham gia

hình thành hệ thống đệm của dịch đường

e.Pherment (enzyme).

Enzyme có vai trò đặc biệt trong công nghệ sản xuất bia Giai đoạn ươm

mầm, hạt hút nước bổ sung đến 43-44% thì hệ enzyme được giải phóng khỏi trạng

thái liên kết, chuyển thành trạng thái tự do Đến giai đoạn ươm mầm hoạt lực

enzyme đạt mức tối đa, nhờ đó đến giai đoạn đường hoá chúng có khả năng thuỷ

phân hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ hạt Các sản phẩm thuỷ

phân được hoà tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường Trong hạt đại

mạch gồm 2 nhóm enzyme chính là hyđrolaza và decmolaza

- Hydrolaza gồm một số enzyme có vai trò thuỷ phân tinh bột:

- Diastaza: phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và dextrin

gồm 2 enzyme: a - amylaza và p - amylaza Enzyme a - amylaza phân cắt tinh bột

thành glucoza và dextrin, là enzyme chịu nhiệt nhưng lại kém chịu chua, nhiệt độ

thích hợp 70°c, pH = 5,7 Enzyme p - amylaza tác động trực tiếp lên mạch

amyloza, mạch nhánh và hai đầu chính của amylopectin, sản phẩm là đường

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

maltoza và dextrin, nhiẹt độ thích hợp là 63°c, pH = 4,7.

- Sitaza gồm 2 enzyme: sitoclactaza và sitolitaza Enzyme đầu thuỷ phân

hemixelluloza thành các sản phảm trung gian, còn enzyme sau thuỷ phân các sản

phẩm trung gian thành sản phẩm cuối cùng là pentoza và hexoza Nhờ có quá

trình phân cắt này, thành tế bào bị phá huỷ, tạo điều kiện cho các enzyme khác

xâm nhập vào và nâng cao hoạt lực

- Proteinaza là enzyme thuỷ phân protein thành albumoza và pepton, sau đó

chúng tiếp tục bị phân cắt thành peptit và polypeptit Độ chua thích hợp cho nhóm

enzyme này hoạt động là pH = 4,6-5,0, nhiệt độ 50°c.

- Peptidaza gồm 2 enzyme: đipeptiaza và polypeptidaza, chúng tác động lên

phân tử của các đipepti và polypeptit để phân cắt chúng thành axit amin

Peptidaza hoạt động manh nhất ở pH = 7,5 và ở nhiệt độ 50-52°C

- Lipaza phá vỡ liên kết este giữa rượu đơn hoặc đa chức với các acid béo

bậc cao Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của lipaza là 35°c, pH = 5.

- Amilophosphataza tham gia vào quá trình thuỷ phân tinh bột, chúng cắt

mối liên kết este của axit phosphoric trong phân tử amylopectin Nhờ quá trình

này tinh bột được hổ hoá một cách dễ dàng hơn nhiệt độ tối ưu của enzyme này

là 70°c, pH = 5,6.

- Fitaza phá vỡ mối liên kết este giữa axit phosphoric với inozit, tức chúng

tham gia thuỷ phân fitin Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong sản xuất bia

vì H3PO4 được giải phóng sẽ tăng độ chua tác dụng và tăng cường lực đệm của dịch

đường

- Decmolaza xúc tác phản ứng oxy hoá khử của quá trình hô hấp và phân

giải yếm khí gluxit (thực chất là quá trình lên men rượu) nghĩa là chúng tham gia

trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của tế bào Nhóm enzyme này đóng vai trò

quyết đinh trong việc hoạt hoá và phát triển của phôi ở giai đoạn ươm mầm

2 Chỉ tiêu chất lượng của malt trong sản xuất bia:

• Hình dáng bên ngoài của hạt:

Hạt phải thống nhất về màu sắc: vàng nhạt óng ánh (giống như màu rơm),

hạt có màu xanh là hạt chưa chín, màu đậm là thu hoạch bị ẩm, hạt có chấm màu

nâu hoặc xám (đặc biệt là hai đầu hạt) là dấu hiệu bị mốc, không có khả năng nảy

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

mầm, hạt có mùi thơm đặc trưng (giống màu rạ tươi).

Hạt phải thống nhất về độ thuần khiết của giống lúa: với một loại giống

đại mạch có chế độ xử lý kỹ thuật để đạt chất lượng yêu cầu Trong sản xuất chỉ

chấp nhận 5% các hạt ngoại lai khi dùng số lượng hạt đại mạch lớn

- Trọng lượng đại mạch nhỏ hơn (7 -T- 9)% trọng lượng hạt, không dùng

hạt có chỉ số lớn hơn 9% (10% -H 12%)

- Dung trọng:

Đại mạch loại 1 dung trọng > 680g/l hạt

Đại mạch loại 2 dung trọng (650 -T- 680)g/l hạt

Đại mạch loại 3 dung trọng (630 -n650)g/l hạt

- Trọng lượng tuyệt đối: đại mạch trung bình bằng (35 -T- 45)g/1000 hạt

Đại mạch loại nặng > 44g/1000 hạt

Đại mạch loại trung = (44 -r- 45)g/1000 hạt

Đại mạch loại nhẹ = (35 -T- 40)g/1000 hạt

Trong sản xuất chỉ dùng hai loại trên, loại thứ ba chỉ dùng với một tỷ lệ

nhất định thông thường không quá (15 -T- 20)%

- Hàm lượng ẩm (w): phải đạt trung bình (10 -T- 15)% Khi bảo quản tốt

nhất w = (12 -T- 13)% & không vượt quá 13% khi tàng trữ & w tối thiểu cho phép

là 10% Trên 13% (nhất là > 15% -T-16% hạt dễ bốc nóng, khó bảo quản, nếu độ

ẩm < 10% hạt nhanh chóng mất khả năng nảy mầm

- Hàm lượng protit: di chuyển trong giới hạn (8 -T- 14)% chất khô của

hạt Protit càng nhiều, tinh bột càng giảm & do đó chất hoà tan càng thấp

Đại mạch có nhiều prôtit quá thì khó chế biến Nhung ngược lại protit < 8% thì

không thích hợp cho sản xuất bia vì bia ít bột Đại mạch chất lượng cao nếu protid

chiếm từ (9 -ỉ-11)% chất khô

- Hàm lượng tinh bột: chiếm từ (55 -H 65)% trọng lượng hạt Đại mạch

dùng để sản xuất bia phải có lượng tinh bột không nhỏ quá từ (63 65)%

tính theo chất khố

Ngoài ra malt dùng để sản xuất bia không được lẫn cát, rác cỏ, các loại

thóc khác, tất cả phải thuộc một nhổm đồng nhất Nhìn hạt thóc tốt, khô, vỏ mọng

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

không có vết là loại đại mạch nhiều tinh bột chuyên dùng để sản xuất bia vàng.

II NGUYÊN LIỆU THAY THẾ.

Để hạ giá thành sản xuất, cải tiến mùi vị của bia và nhằm mục đích để

được lâu dài, trong sản xuất bia người ta thường trộn lẫn một số đại mạch chưa

nảy mầm hoặc các loại ngũ cốc khác để thay thế thóc mầm, cũng có khi dùng tinh

bột hoặc các loại đường (gluco, saccaro, malto ) để làm nguyên liệu thay thế

Gạo là nông sản chủ yếu chủ yếu của các nước phương đông như Việt

Nam, Trung Quốc, Nhật, Triều Tiên , thành phần của gạo gồm tinh bột chiếm từ

(70 -T- 75)% chất khô, các loại đường chiếm từ (2 -T- 5)% chất khô, protit từ (7-r-

8)% chất khô, chất béo từ (1 -T- 1,5)% chất khô, chất khoáng từ (1 -T- 1,2)% chất

khô Ta nhận thấy rằng gạo chứa nhiều tinh bột & ít protit do đó trong quá trình

nấu ta thu được một lượng lớn các chất hoà tan (khoảng 90% chất khô)

Qua đó ta thấy gạo là một sản phẩm phụ rất tốt thường được dùng để nấu

kết hợp với malt (tỷ lệ thường là 20%) & thu được những loại bia có chất lượng

cao

Ngoài gạo người ta còn dùng tiểu mạch, ngô làm nguyên liệu thay thế Tuy

nhiên tiểu mạch không có vỏ trấu và khi bột tiểu mạch tiếp xúc với nước thì

protein của chúng dễ tham gia quá trình hydrat hoá để tạo thành phức chất keo tụ

Phức chất này có đặc điểm là rất dai và dẻo, có thể kéo thành sợi được gọi là

gluten Vì tính chất quí giá này mà tiểu mạch chỉ được dùng để sản xuất bánh mỳ,

vạn bất tắc dĩ mới sử dụng chúng trong sản xuất bia Còn với ngô thì trong công

nghệ sản xuất bia, loại ngô được dùng thay thế malt đại mạch chủ yếu là loại trắng

đục (hàm lượng tinh bột cao, protein thấp) và được sử dụng dưới dạng bột đã

nghiền nhỏ Một trở ngại lớn khi đưa ngô vào sản xuất bia là phôi của chúng quá

lớn, hàm lượng chất béo nhiều, khó lọc và giảm độ bền keo cũng như khả năng

tạo bọt của bia Để sử dụng loại cốc này có hiệu quả, trước lúc đưa vào chế biến

dịch đường ngô phải qua một công đoạn tách phôi và vỏ

Hoa houblon là một loại cây sống lâu năm, thuộc họ cây leo, chiều cao

trung bình của cây houblon thường từ (10 -H 15) m, lá cây hình bàn tay Hoa

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

houblon gồm hoa đực và hoa cái Trong ngành sản xuất bia người ta chỉ sử dụng

hoa cái chưa thụ phấn, hoa đực không sử dụng được vì nó rất bé và chứa rất ít

hương lupulin

Cấu tạo của hoa houblon có những thành phần chính sau: cuống hoa, cánh

hoa và những hạt lupulin vàng óng tựa phấn hoa Những hạt phấn hoa này chứa

chất đắng và chất thơm của hoa houblon Lượng hạt này phụ thuộc vào giống và

điều kiện trổng hoa houblon Người ta đã chứng minh rằng ở điều kiện thời tiết

nhiều ánh nắng mặt trời thì hoa sẽ có nhiều hạt lupulin hơn

Hoa houblon có hình dạng quả trứng, dài từ (3 -T- 4) cm, màu hoa khi chín

thường từ vàng đến vàng óng Trọng lượng từng phần của hoa như sau: cánh hoa

(66 -T- 67)%, hạt lupulin (19 -T- 20)%, cuống hoa (7 -T- 8)% và những cuống con

của cánh hoa (5 V 6)% Hiện nay có trên 100 giống hoa houblon trên thế giới

Thành phần chủ yếu trong hoa houblon: trong hoa houblon có chứa đựng

những hợp chất đặc trưng cho loại hoa này như chất thơm, tinh dầu thơm những

hợp chất này có ý nghĩa quan trọng về kỹ thuật trong sản xuất bia Ngoài những

hợp chất đặc trưng trong hoa còn chứa đựng những hợp chất khác tượng tự các

loại thực vật, một vài trong những hợp chất ấy cũng có ý nghĩa quan trọng trong

kỹ thuật Thành phần hoá học của hoa houblon được tính ra % chất khô như sau:

Chất đắng là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon Nó tạo cho bia vị

đắng đặc biệt và dễ chịu, tạo một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia khi hoà

tan vào dịch đường và tồn tại trong bia Các chất đắng là những hợp chất có hoạt

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

tính sinh học cao, tạo sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt rất lâu

Với nồng độ khá thấp, các chất đắng cũng có khả năng ức chế rất nhanh sự phát

triển của vi sinh vật Vì vậy chúng có tính kháng khuẩn rất cao và nhờ đó làm

tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm

Thành phần chất đắng trong hoa houblon gổm nhiều hợp chất (tính theo %

Cấu tử chất đắng quan trọng số một này bao gồm 6 hợp chất: humulon,

cohumulon, adhumulon, prehumulon, posthumulon & 4 - deoxyhumulon

Khả năng hoà tan của a - acit đắng trong nước khoảng 500 mg/l, trong

dịch đường thì ít hon và trong bia thì hầu như không đáng kể Ở giai đoạn đun sôi

dịch đường với hoa houblon các hợp chất humulon không hoà tan trực tiếp vào

mà chúng phai trải qua giai đoạn trung gian là quá trình đồng phân hoá Sau đó

các chất đồng phân này hoà tan và bị thuỷ phân thành các sản phẩm có độ đắng

cao hơn nhiều so với hợp chất nguyên thuỷ

• p - axit đắng

Nhóm axit này gồm: lupulon, colupulon, adlupulon, prelupulon Lupulon

là hợp chất dạng tinh thể, màu trắng dạng lãng kính hoặc que dài, nóng chảy ở

92°c So vái humulon thì lupulon kém đắng hơn nhưng tính kháng khuẩn cao hơn.

Nếu bị oxy hoá p - axit đắng chuyển thành hulupon, nếu phản ứng kéo dài

hulupon sẽ bị polyme hoá trở thành nhựa mềm và sau đó thành nhựa cứng

• Nhựa mềm

Nhựa mềm là polyme của các axit đắng, là chất vô định hình, chưa được

xác định về thành phần hoá học Khả năng hoà tan của nhựa mềm vào dịch đường

cao hơn p - axit đắng vì vậy chúng tạo ra được lực đắng khá lớn cho bia Đây là

hợp phần có giá trị của chất đắng

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

• Nhựa cứng.

Nhựa cứng là polyme của các acit đắng nhưng ở mức độ cao hơn nhiều so

với nhựa mềm Chúng được hình thành trong quá trình sấy và bảo quản Cấu tử

này hầu như không hoà tan vào nước và dịch đường, chúng thải ra ngoài theo cặn

lắng Đây là hợp phần không có giá trị bong công nghệ sản xuất bia

2 Tỉnh dầu thơm.

Tinh dầu của hoa houblon hoà tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và tạo

ra cho nó một mùi thơm đặc trưng, rất nhẹ nhàng, dễ chịu Tinh dầu thơm là chất

lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu, có mùi thơm rất manh Tỷ trọng

của chúng là 0,88, dễ hoà tan trong rượu etylic nồng độ cao Trong nước tỷ lệ hoà

tan của chúng không đáng kể Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ

thường

Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon có đến 98% lượng

tinh dầu bay ra ngoài theo hơi nươc, chỉ còn lại 2% tồn tại ở trong bia Đối với bia

vàng thì lượng tinh dầu 2% này quyết định hương thơm của chúng

3 Chất chát.

Chất chát (tanin) bong hoa houblon có ý nghĩa nhất định trong quá trình

kỹ thuật và ảnh hưởng tới chất lượng bia, giúp cho dịch đường trong nhanh và

làm kết tủa những chất protit không bền vững, làm tăng độ bền vững của bia Với

lượng chất chát vừa phải nó gây bia có vị chát nhẹ, dễ chịu, nếu lượng này nhiều

sẽ gây cho bia chát và đắng Người ta sử dụng tanin của hoa houblon để loại các

cấu tử protein khó biến tính và kết lắng ra khỏi dịch đường vì chúng tồn tại trong

bia sẽ gây đục sau này

4 Chất có chứa Nitơ.

Trong hoa houblon có chứa 1 số chất mà những chất ấy có chứa N: protit,

albumin, pepton, axitamin, muối amon trong số này có khoảng 44% những chất

chứa N có khả năng kết tủa với axit phospho - wolfram Tiếp đến khoảng 20% là

muối amon, amit và 19% amin và những chất khác

IV NƯỚC.

Nước là 1 trong các nguyên liệu chính để sản xuất bia chiếm (80 -T- 90)%

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

trọng lượng bia thành phẩm Thành phần hoá học và chất lượng của nước ảnh

hưởng trực tiếp tới toàn bộ kỹ thuật sản xuất và ảnh hưởng rất lớn tới đặc điểm,

tính chất và chất lượng bia thành phẩm Trong quá trình sản xuất bia cần một

lượng nước rất lớn, một phần dùng để đun sôi, hồ hoá, đường hoá, một phần để

rửa men, rửa thiết bị và nấu hơi Việc sử dụng nước rộng rãi như vậy đòi hỏi nước

phải có thành phần và tính chất thích hợp nhất định

Thành phần của nước phụ thuộc vào nguồn của nó Nước mạch thường

chứa nhiều muối và chất hữu cơ hơn, nước mưa chứa nhiều khí hơn Phụ thuộc

vào thành phần của các lớp đất mà nguồn nước đi qua, những dòng nước mạch có

những lượng muối và chất hữu cơ theo tỷ lệ khác nhau

Đặc biệt acit cacbonat rất thừa thãi trong đất, nó hoà tan cacbonat kiềm thổ và

những cacbonat khác và đưa chúng về các dạng bicacbonat Nước thiên nhiên rất

giàu các muối hoà tan dạng ở dạng ion, trong đó nhiều nhất là các catrion Ca, Mg,

Na, K, Fe, AI và các anion -OH, -HC03, -N02

Trong trường hợp dưới khái niệm nước dùng để nấu bia ta có thể hiểu là

nước dùng để nấu dịch lên men Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến

quá trình hồ hoá, đường hoá Ngoài ra các muối của chúng đi vào thành phần của

dịch đường và hoa, tham gia vào sự hình thành mùi vị và một vài tính chất của

bia

Các muối trong nước tác dụng tương hỗ với các thành phần, tính chất của

dịch đường và bia Các bicacbonat và cacbonat có trong nước sẽ hoà tan những

chất đắng trong vỏ malt, những chất đắng này gây cho dịch đường và bia có vị

đắng khó chịu Đặc biệt Na2C03 và NaHC03 hoà tan cả các chất chát của malt gây

ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia

Nước để rửa men và thiết bị đỏi hỏi phải sạch, không được chứa nhiều các

hợp chất hữu cơ và vi sinh vật Đặc biệt đối với các vi sinh vật và vi trùng có ảnh

hưởng trực tiếp đến những quá trình kỹ thuật sản xuất bia, phải thường xuyên

kiểm tra dưới kính hiển vi để xác định lượng vi sinh vật có trong nước, nếu lượng

này nhiều quá ta phải tiến hành sát trùng Nước dùng để rửa thiết bị không được

chứa NH3 và các nitrit Tốt nhất ta nên dùng nước có độ cứng thấp đến độ cứng

trung bình, về mặt cảm quan nước phải thoả mãn yêu cầu giống như đối với nước

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

- Các kim loại nặng: không có.

- Các vi sinh vật gây bệnh: không có

- Ecoli < 2% (2 tếbào/lít)

V NẤM MEN.

Nấm men dùng để sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống

Saccharomyces Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng của chúng là (25 -H 30)°c,

nhưng một số loài trong giống này vẫn có thể phát triển tốt ở nhiệt độ (2 -H 3)°c

Nấm men bia ngừng hoạt động ở nhiệt độ trên 40°c và có thể chết dần ở nhiệt độ

này nhưng chúng lại chịu được nhiệt độ thấp rất tốt, thậm trí ở nhiệt độ -180°c

chúng vẫn sống Khác với các vi sinh vật khác, nấm men bia có thể phát triển

trong môi trường có oxy lẫn môi trường không có oxy Trong quá trình lên men

bia, lúc đầu môi trường mới có oxy hoà tan, nấm men dùng oxy đó để oxy hoá cơ

chất, tạo năng lượng cho sinh sản và phát triển Khi đã trải qua một giai đoạn lên

men, lượng oxy hoà tan cạn dần thì tế bào năm men lại thu năng lượng nhờ hệ

enzim đặc biệt của mình qua phản ứng oxy hoá khử các cơ chất Nấm men đóng

vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nẩin men

bia chính là quá trình chuyển hoá nguyên liệu thành sản phẩm.

Căn cứ vào tính chất của quá trình lên men bia, người ta chia nấm men ra

làm 2 loại: nấm men nổi và nấm men chìm

Nấm men nổi thuộc loại Saccharomyces cerevisiae, loại này chỉ phát triển

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

và tạo quá trình lên men bia ở nhiệt độ tương đối cao từ (12 -T- 13)°c trở lên Sở

dĩ người ta gọi chúng là nấm men nổi vì trong quá trình lên men, tế bào của chúng

nổi lơ lửng trong dịch lên men và tập chung ở bề mặt dịch Do trải đều trên toàn

khối dịch lên men nên tế bào có điều kiện tiếp xúc rộng lớn với cơ chất trong môi

trường, tác động đều lên cơ chất ở khắp mọi nơi, xúc tiến quá trình lên men nhanh

chóng và manh mẽ Tuy nhiên sử dụng nấm men nổi đòi hỏi phải kem theo biện

pháp lọc cẩn thận mới có sản phẩm trong suốt, vì tế bào nấm men lởn vởn trong

dịch lên men ngay cả ở cuối thời kỳ lên men phụ

Nấm men chìm thuộc loài Saccharomyces carlsbergensis, loài này phát

triển tốt ngay ở nhiệt độ thấp khoảng (6 -H 7)°c Công nghệ sản xuất bia bằng

loài nấm men chìm đang được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các tỉnh & thành phố

của cả nước Nấm men chìm có khả năng đặc biệt là trong quá trình phát triển, tế

bào của chúng dính vào nhau thành chùm rồi lắng xuống đáy thiết bị lên men

thành lớp chặt, thuận tiện cho việc tách lớp tế bào đó làm nấm men giống cho đợt

sản xuất tiếp sau Do tính chất này mà bề mặt tiếp xúc giữa môi trường vái tế bào

năm men bị hạn chế, khả năng tiêu hao nguồn cơ chất để tạo thành các sản phẩm

lên men chậm Đây là lý do để người ta ít sử dụng loại năm men chìm vào mục

đích rút ngắn thời gian lên men bia hay còn gọi là công nghệ sản xuất bia ngắn

ngày trừ trường hợp lên men có khuấy trộn Vì nấm men lắng xuống đáy thiết bị

thành lớp dính chặt nên thông thường đến cuối giai đoạn lên men phụ, bia đã

trong, khâu lọc thành phẩm trở nên đơn giản và dễ dàng

VI.NGUYÊN LIỆU PHỤ.

l Chế phẩm enzyme Termamyl.

Dùng chế phẩm enzyme Termamyl để phá vỡ màng tinh bột biến chúng

thành trạng thái hoà tan của dung dịch và thuỷ phân một phần tinh bột

Chế phẩm enzyme Termamyl có bản chất là enzyme a- amylaza chịu nhiệt,

pH trung tính, ở dạng lỏng, được sản xuất từ dịch nuôi cấy vi khuẩn Bacillus

licheniíòrmiss trong phân tử có Ca2+ Nó có khả năng chịu nhiệt cao hon các chế

phẩm enzyme a- amylaza từ nấm men và nấm mốc, nhiệt độ tối ưu là 90-95°C,

điều này rất thuận lợi cho dịch hoá tinh bột gạo vì nhiệt độ hồ hoá gạo là 86°c

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

Enzyme này thuỷ phân tinh bột ở mối liên kết a-1,4 glucozit trong phân tử

amyloza và amylopectin Vì vậy tinh bột sẽ chóng bị phân giải thành dextrin tan

trong nước Hàm lượng sử dụng enzyme này là 0,1% so với nguyên liệu thay thế

Khi sử dụng enzyme có thể tăng hiệu suát thu hồi chất hoà tan, tăng tỷ lệ nguyên

liệu thay thế, giảm giá thành sản phẩm

2 Chế phẩm enzyme Cereflo.

Đây là tên thương mại của enzyme p - glucanaza, hoạt động tối ưu ở pH =

5,5 - 6,0, nhiệt độ 50 - 60°c, có tác dụng làm giảm độ nhớt dịch đường, tăng hiệu

suất lọc, tăng khả năng trích ly các chất vào dịch đường Vì vậy đưa ngay chế

phẩm này vào đầu quá trình đường hoá, nồng độ 0,06% so với nguyên liệu thay

thế

3 Chế phẩm enzyme Fungamyl.

Đây là enzyme 1,4 a D - glucan glucanohydrolaza, sản phẩm thuỷ phân

chủ yếu là đường maltoza và làm tăng khả năng lên men của dịch đường từ 2-5%

Nó hỗ trợ đắc lực cho Termamyl trong vai trò đường hoá tinh bột đã dịch hoá,

nhất là khi tỷ lệ nguyện liệu thay thế lớn (từ 35-65%)

4 Các nguyên liệu khác.

Axit lactic để điều chỉnh pH đến pH = 5,3 - 5,5 khi đường hoá

Các hoá chất vệ sinh tấy rửa thiết bị, thùng chứa, đường ống: HN03,

NaOH, nước vô trùng, nước p3 chứa trong các thùng CIP

Không khí sạch dùng cho quá trình lên men sơ bộ nên cần qua bộ phận

làm sạch không khí, lọc tách dầu, bụi đất cát, vi sinh vật Đó là thiết bị lọc túi

C02 thu được từ quá trinh lên men cho qua máy nén vào kho thu hồi

C02

Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM

PHẦN 3 CHỌN DÂY CHUYÊN SẢN XUẤT I.NGHIỀN NGUYÊN LIỆU.

Do gạo có cấu trúc hạt tinh bột cứng, chưa bị tác động bởi enzyme, khó bị

hồ hoá nên cần chọn phương pháp nghiền phá vỡ màng tinh bột, phá vỡ một phần cấu trúc hạt tinh bột, bọt nghiền càng mịn càng tốt

Chọn thiết bị là máy nghiền búa Cấu tạo của máy nghiền búa bao gồm một sàng phân loại hình trụ khuyết (có thể hình dạng khác), trong đó có một roto quay, trên rôto lắp nhiều đĩa, trên mỗi đĩa được gắn nhiều lưỡi dao bằng thép Bằng lực cơ học, khi rôto quay (thông thường 2940 vòng/phút) các lưỡi dao sẽ chém hạt nát vụn

Kết quả nghiền gạo:

- Tẩm lớn <25%

- Tăm nhỏ > 35%

- Bột mịn > 75%

Nghiền malt có nhiều phương pháp khác nhau: chia làm 2 dạng lớn

• Nghiền khô với các phương pháp:

+ Nghiền khô thường

+ Nghiền khô có phun ẩm vỏ

+ Nghiền khô mịn

Ưu điểm chung của nghiền khô là nghiền theo ngày, có thể nghiền trước khi nấu một ngày

• Nghiền ướt với các phương pháp:

+ Nghiền ướt có ngâm

+ Nghiền ướt không ngâm

Ưu điểm của nghiền ướt là vỏ malt được giữ nguyên vẹn, hạn chế trích ly các chất gây mùi vị lạ vào trong dịch đường

• Thiết bị nghiền malt:

Chọn thiết bị nghiền malt là máy nghiền bốn trục, một sàng Máy nghiền bốn trục, một sàng được dùng trong trường hợp malt có độ nhuyễn tốt, hoặc sản xuất các loại bia phổ thông Cấu tạo của máy nghiền trục có hai cặp trục phân bố trên và dưới, ở giữa là sàng rung phân loại Malt sau khi được nghiền qua cặp

rulô thứ nhất, bột nghiền được đổ xuống 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 lại trên sàng được đổ vào cặp rulô thứ hai để nghiền lại một lần nữa.

Chiều dài của rulô rất khác nhau, dao động trong khoảng 350 - 1250 mm phụ thuộc vào công suất của máy, còn đường kính từ 200 - 300 mm Rulô nghiền được sắp xếp theo từng cặp Hai rulô trong một cặp chuyển động ngược chiều nhau và chúng quay với tốc độ góc khác nhau (để tạo ra lực xé), thông thường là khoảng 250 - 300 vòng/phút Mức độ nghiền malt được xác định bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hai rulô Khoảng cách này thông thường là khoảng 0,0 - 2,5 mm Máy nghiền phải sử dụng rulô nhẵn vì sau này dùng loại thùng lọc đáy bằng để lọc bã

Thiếu sót lớn nhất của máy nghiền trục kiểu này là ở cặp rulô thứ hai, tấm lớn và vỏ đều được nghiền cùng một chế độ như nhau mà đáng ra nếu chúng được nghiền với lực ma sát khác nhau thì kết quả sẽ tốt hơn

Yêu cầu của malt sau nghiền là:

+ Vỏ trấu: 15-18%

+ Tăm thô: 18-22%

+ Tấm mịn: 30-35%

+Bột: 25-35%

II PHƯƠNG PHÁP NẤU GẠO.

Trong nấu gạo để tăng hiệu suất trích ly thì sử dụng enzyme hoặc sử dụng malt lót Nếu sử dụng malt lót 10% thì enzyme trong malt lót không giữ được hoạt lực (bị vô hoạt) khi ở nhiệt độ hồ hoá của gạo là 86°c Vì vậy, phải sử dụng kết hợp với enzyme có nhiệt độ hoạt động cao hơn 86°c Chế phẩm enzyme trên thị trường thoả mãn điều kiện này là Termamyl

• Thiết bị nấu cháo

Nồi nấu cháo thân hĩnh trụ, đáy cầu và đỉnh cầu, được làm bằng thép không gỉ, cấu tạo hai vỏ có bao hơi bên ngoài để nấu Nồi nấu có cánh khuấy để tăng cường quá trình truyền nhiệt và chống cháy cháo Có nhiệt kế để đo nhiệt

độ, van an toàn áp lực, đồng hồ đo áp suất, một đường nước lạnh vào, một đường

nước nóng vào, một đường cháo sang nồi malt, một đường nước thải, van xả nước ngưng.

Đường hoá có mục đích phân cắt các hợp chất có phân tử lượng lớn thành đường có khả năng lên men Nó trải qua 3 quá trình: hồ hoá, dịch hoá, đường hoá, mỗi quá trình diễn ra ở một nhiệt độ khác nhau trong một thời gian khác nhau

• Có hai phương pháp đường hoá là:

- Phương pháp đường hoá toàn khối: tăng dần hoặc giảm dần nhiệt độ

- Phương pháp nấu từng phần: tam phân đoạn, nhị phân đoạn, nhất phân đoạn

Cả hai phương pháp trên đều có khả năng nâng cao được hiệu suất đường hoá bằng các biện pháp:

- HạpH

- Làm mềm nước

- Bổ sung chế phẩm enzyme

• Phương pháp đường hoá toàn khối:

- Ưu điểm: thời gian ngắn, thao tác đơn giản

- Nhược điểm: cần điểm dừng ở các nhiệt độ trung gian Tuy nhiên, các hạt tinh bột khó hoà tan vẫn không được thuỷ phân triệt để làm giảm hiệu suất đường hoá

• Phương pháp đun sôi từng phần:

- Ưu điểm: tạo bước nhảy nhiệt độ, tránh dừng ở nhiệt độ trung gian Đun sôi một phần dịch đường để dịch hoá hoàn toàn tinh bột khó hoà tan, tăng hiệu suất hoà tan lên một đến hai lần, do đó làm tăng hiệu suất đường hoá

- Nhược điểm: thao tác phức tạp, thời gian kéo dài

Vì sử dụng nguyên liệu thay thế với tỷ lệ 35% nên chọn phương pháp đường hoá đun sôi một lần có bổ sung chế phẩm enzyme Termamyl tỷ lệ 0,075%

so với gạo để dịch hoá, đường hoá nguyên liệu, enzyme Cereflo tỷ lệ 0,06% so với gạo để tăng hiệu suất trích ly các chất vào trong dịch đường

• Thiết bị đường hoá:

Thiết bị đường hoá là một nồi hình trụ, đáy lồi và được chế tạo bằng thép không gỉ Nồi đường hoá được trang bị vỏ áo hơi ở dưới đáy nồi để cung cấp hơi

cho quá trình đường hoá Mỗi mảnh có đường hơi vào và đường hơi ngưng thoát

ra riêng biệt Áp suất hơi trên đường ống trục có áp lực khoảng 4-5 Kg/cm2, còn

áp suất hơi giữa hai lớp vỏ của áo hơi thường phải đạt khoảng 2,5-3 Kg/cm2 Có

hệ thống chuyển động và cánh khuấy của nồi đường hoá được đặt ở dưóri Tất cả các thiết bị phụ kiện như đường ống nước nóng, nước lanh, cửa quan sát, van an toàn, nhiệt kế, áp kế, chuông báo thức đều được trang bị đầy đủ ở nổi đường hoá

IV.CHỌN PHƯƠNG PHÁP LỌC BÃ MALT.

Có hai phương pháp lọc dịch đường là:

• Lọc ép khung bản:

- Ưu điểm:

+ Thời gian lọc nhanh

+ Hiệu suất thu hồi chất hoà tan cao

+ Dịch đường trong hơn

+ Thể tích nước rửa bã ít, diện tích chiếm chỗ nhỏ

+ Năng suất ổn đinh, không phụ thuộc độ nhuyễn của malt

- Nhược điểm:

+ Dùng nhiều lao động thủ công cho tháo, lắp máy, tháo bã, rửa, vệ sinh thiết bị

+ Dễ bị oxy hoá bởi oxy không khí khi tháo dịch lọc

+ Lượng dịch đường phải đủ lớn Phụ thuộc vào mức độ nghiền càng mịn càng tốt

• Lọc bằng thùng lọc đáy bằng:

- ƯU điểm:

+ Có khả năng tự động hoá lọc rửa bã và tháo bã

+ Dung tích làm việc của thùng lọc 220 kg/m3, tốc độ lọcnhanh

+ Dịch lọc không bị oxy hoá bởi oxy không khí

- Nhược điểm:

+ Thời gian lọc dài hơn

Xem xét về những ưu nhược điểm của hai thiết bị lọc thì việc sử dụng phương pháp lọc bằng thùng lọc đáy bằng là tiện lợi hơn

• Thiết bị lọc đáy bằng:

Thiết bị lọc đáy bằng là một thùng hình trụ (chế tạo bằng đồng hoặc thép trắng) có hai đáy: đáy thật và đáy giả Trên độ cao 10-15 cm từ đáy, thùng lọc được ghép một đáy giả thứ hai Đáy giả bao gồm nhiều mảnh kim loại đục lỗ mắt sàng ghép lại Hình dạng của các mảnh ghép thông thường là hình rẻ quạt Trên đáy giả có lỗ hở, đường kính từ 200 - 300 mm dùng để tháo bã malt ra ngoài

V CHỌN PHƯƠNG PHÁP LẮNG TRONG.

Sau quá trình nấu hoa, tách bã hoa, dịch đường vẫn còn nhiều cặn nóng, cặn này gây ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men và tạo sản phẩm, cần phải tách cặn nóng và làm nguội đến nhiệt độ lên men Quá trình tách cặn ở đây

là tách cặn nóng, lượng cặn nóng tạo ra phụ thuộc vào:

- Phương pháp nấu

- Phương pháp đường hoá

- Cường độ đun sôi dịch đường

- Loại và hàm lượng hoa houblon (loại hoa cánh cho cặn nhiều hơn cao hoa)

- Chất lượng lọc dịch hèm

- Độ nhuyễn malt

Mức độ tách cặn nóng càng nhiều càng tốt vì nếu để lâu thì thường rất dễ dàng bị kết lắng, làm đục bia, cặn nóng còn tạo nhiều mùi vị không tốt cho bia nên cần tách triệt để Tuy nhiên, cặn mịn thì dễ dàng bám vào thành thiết bị, loại

bỏ cặn mịn kéo theo một số chất khác nữa làm cho bia rất nhạt Cặn mịn làm cho khả năng đảo trộn bia tốt, góp phần giữ bọt nên ta cần tách một phần cặn mịn

Các phương pháp tách cặn:

• Phương pháp cổ điển: Gồm hai bộ phận thiết bị là bể làm nguội đến 60°c

và máy làm lanh dịch đường đến nhiệt độ lên men

- Ưu điểm: thao tác đơn giản, ở 60°c là nhiệt độ mà hầu hết các cặn thô đã

- Ưu điểm: khắc phục được các nhược điểm của phương pháp cổ điển vì dịch đường được bão hoà oxy trong không khí vô trùng, không bị nhiễm tạp vi sinh vật ở không khí.

- Nhược điểm: thao tác phức tạp, hệ thống thiết bị nhiều hơn và cầu kì

• Lắng trong hiện đại có ba phương pháp:

- Tách cặn toàn bộ dịch đường ở nhiệt độ cao 90°c.

- Tách cặn cục bộ dịch đường ở nhiệt độ cao 60°c.

- Tách cặn toàn bộ dịch đường ở nhiệt độ thấp

Nếu tách cặn toàn bộ, bớt được thao tác chuyển thùng, bớt thiết bị ly tâm

mà hiệu qủa ly tâm vẫn đạt được tương tự

Nếu tách cặn ở nhiệt độ thấp thì máy ly tâm và đường ống có áo lạnh, máy làm lanh dễ bị tắc vì cặn nóng chưa được tách

Nếu tách cặn bằng máy lọc với bột trợ lọc điatomit thì cho chất lượng dịch đường cao nhưng chất trợ lọc đắt, phức tạp khi thao tác

Từ những xem xét ữên thì phương pháp tách cặn toàn bộ dịch đường ở nhiệt độ 96°c sử dụng thùng lắng xoáy

• Thùng lắng xoắy

Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ, chiều cao từ đáy đến vai thùng

bình thường là lớn gấp 1,2 - 1,3 lần đường kính Đáy thùng có độ nghiêng

8-10% Trên thân thùng có cửa vệ sinh, có nhiệt kế, có ống thuỷ báo mức, còn trên

vai thùng có cửa quan sát và đèn báo tín hiệu Nối tiếp cổ thùng là ống thoát hơi, cao từ 4-5m hoặc hơn nữa Bề mặt bay hơi rộng, ống thoát hơi cao sẽ tạo ra sức

hút rất manh Với độ cao như vậy việc hạ nhiệt độ của dịch từ 100°c xuống 90°c chỉ xảy ra trong 15-20 phút.

VI.MÁY LẠNH NHANH TẤM BẢN.

Máy lanh nhanh tăm bản có cấu tạo là những tăm bản gấp sóng, chế tạo từ thép không gỉ Các tăm bản có hình chữ nhật, có bốn tai ở bốn góc Trên mỗi tai đục thủng một lỗ tròn Vái cấu tạo của từng bản như vậy, khi lắp chúng lên khung máy thì sẽ tạo thành bốn mương dẫn: dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, tác nhân lạnh vào máy, tác nhân lạnh ra khỏi máy Thông thường thì dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên, còn lúc đi ra khỏi

máy thì theo mương dẫn dưới ngược phía Tác nhân lanh đi vào mương dẫn kia ở phía trên, ngược chiều với dịch đường và đi ra mương dẫn ở phía dưới Máy lanh nhanh tấm bản có thể là một cấp cũng có thể là hai cấp.

l Lên men cổ điển.

Lên men cổ điển là quá trình mà sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn phân

tử lượng của các chất trong nguyên liệu, thu được bằng các phản ứng dị hoá xảy

ra trong quá trình lên men

• Các phương pháp lên men cổ điển gồm có:

- Lên men chìm, gián đoạn, trong thiết bị hở

- Lên men nổi

- Lên men trong thiết bị kín thu hồi C02

• Ưu điểm: bia có chất lượng cao, mùi vị hài hoà

• Nhược điểm:

- Chu kì lên men kéo dài

- Diện tích chiếm chỗ lớn, chi phí thiết bị và làm lanh lớn

- Năng suất và hiệu quả không phù họp vì tổn thất quá lớn

2 Lên men hiện đại.

Lên men hiện đại là những quá trình lên men mà sản phảm thu được phức tạp hơn, không thể thay thế bằng các phương pháp hoá học, thực chất đó là các quá trình sinh tổng hợp

• Các phương pháp lên men hiện đại ra đời gồm có:

- Lên men gia tốc trong thiết bị thân trụ đáy côn

- Lên men một pha trong thiết bị có kích thước lớn

- Lên men theo phương pháp liên tục và bán liên tục

• Ưu điểm:

- Chu kỳ lên men được rút ngắn 50 - 70%, tăng năng suất.

- Chất lượng bia tiệm cận được với bia cổ điển

- Công nghệ không phức tạp, dễ tự động hoá

- Mặt bằng chiếm chỗ ít.

- An toàn và vệ sinh tốt

• Nhược điểm: chất lượng sản phẩm không bằng chất lượng bia lên men cổ điển từ dịch đường

• Điểm khác nhau giữa lên men một pha và lên men gia tốc:

- Lên men một pha diễn ra trong các thùng kích thước lớn

- Chất lượng sản phảm sẽ tốt hơn

- Chế độ công nghệ khác nhau

Từ các đặc điểm của các phương pháp lên men, cộng với điều kiện sản xuất thực tế thì việc lựa chọn phương pháp lên men một pha là hợp lí Phương thức lên men gián đoạn với chủng Saccharomyces carlsbergensis, nhiệt độ lên men chính là 14°c, lên men phụ l°c, thời gian lên men chính 8 ngày, thời gian lên men phụ 12 ngày

Sau khi lên men, bia non thu được còn cặn lanh là xác tế bào nấm men và một số hợp chất không tan vào dịch đường nhưng chưa được tách triệt để trước khi lên men

Có các phương pháp lọc sau:

• Lọc có chất trợ lọc:

- Ưu điểm: lọc triệt để, hiệu quả

- Nhược điểm: chi phí cao hơn, thiết bị cấu tạo phức tạp

• Lọc không có chất trợ lọc:

- Ưu điểm: chi phí lọc thấp, thiết bị đơn giản

- Nhược điểm: nhanh bị bít, chỉ dùng để lọc hoàn thiện

Máy lọc có chất trợ lọc lại có nhiều loại khác nhau:

• Máy lọc đĩa:

- Ưu điểm: bia lọc bằng thiết bị này có thể đạt đến độ trong tinh thể

- Nhược điểm: chu trình lọc ngắn, vệ sinh khó khăn, luôn phải bổ sung vật liệu lọc sau mỗi lần tái sử dụng vì bị hao phí

• Máy lọc khung bản:

- Ưu điểm: bề mặt lọc lớn, lọc trong và loại bỏ được nấm men, vật liệu lọc

dễ kiếm, dễ thay thế, không yêu cầu trình độ cao

- Nhược điểm: bia dễ bị oxy hoá, khó giữ nhiệt độ lạnh cho bia trong quá trình lọc nên làm giảm tính ổn định các hạt keo tạo độ nhớt Phải thay thế vải lọc nhiều lần, chi phí cao

Từ đặc điểm của các máy lọc trên cộng với thực tế sản xuất thì việc lựa chọn máy lọc khung bản có sử dụng bột trợ lọc (diatomit) là hợp lí hơn cả

• Thiết bị lọc:

Máy lọc bia dùng bột trợ lọc diatomit là máy lọc bản, có tấm lọc là vải lọc công nghiệp Bộ phận chính của máy lọc ép là các khung và bản, chế tạo bằng gang hoặc các kim loại khác

Khung là một hình hộp vuông, rỗng, phía trên mỗ khung có một lỗ tròn, phía trong củ nó có một hoặc hai vách liên thông với khoảng không ở trong khung Các lỗ tròn, hổng của khung sẽ tạo thành một mương kín khi các khung

và bản được xếp khít vào nhau Mương kín này đóng vai trò như một đường ống,

và nười ta sử dụng đường ống này để bơm dịch vào máy lọc Dịch theo các vách liên thông sẽ tràn vào khoảng không của khung Nhờ được che kín bằng bằng hai bản ở hai bên cho nên khoảng không này trở thành một camera chứa dịch

Bản của máy lọc cũng có kích thước tương ứng như khung nhưng bề dày

bé hơn, phía trong lòng của bản không rỗng như khung mà đặc, trên đó được khía rãnh để tạo mương chảy cho dịch Ở hai đỉnh của một đường chéo có hai lỗ tròn

Các lỗ hòn của bản có số thứ tự là lẻ được liên thông với bề mặt của bản, còn bản

có số thứ tự chẵn thì các lỗ tròn không có vách liên thông Khi các bản được lắp khít với khung, các lỗ tròn này sẽ tạo thành hai đường ống kín gọi là đường ống canh trên và dường ống canh dưới Hai đường ống canh này dùng để bơm nước rửa vào máy lọc Phía góc dưới của đười chéo kia có gắn rôbinê để tháo dịch đường Các rãnh trên hai mặt của bản có thể được bố trí rất khác nhau nhưng các dòng chảy này phải được tập trung về phía góc và có vách liên thông với rôbinê dẫn dịch

Toàn bộ khung và bản được xếp liên tục và xen kẽ lên giàn máy nhờ có hai tai treo ở hai canh bên Giàn máy gồm hai vai dọc, thớt thủ và thớt đuôi Thớt thủ được lắp cố định, còn thớt đuôi có thể chuyển động tịnh tiến: tiến - lùi dọc theo hai vai của máy nhờ vitme trung tâm, qua bộ phận tay quay hoặc bơm thuỷ lực Phía dưới gầm máy có hai máng: một để hứng dịch lọc và một hứng bã Dọc theo máng hứng bã có vít tải để đẩy bã ra ngoài Khi tiến hành lọc bã, tất cả các bản được bọc kín hai mặt bằng vải lọc

IX.THIẾT BỊ THU Hổi & LỌC KHÍ CƠ2

Để thu hồi toàn bộ lượng khí C02 dư thừa trong quá trình lên men, sau đó làm sạch khí C02 để đến công đoạn cuối cùng khi đã lọc bia xong thì người ta kiểm tra lượng C02 trong bia cần thiết, nếu thiếu sẽ tiến hành sục khí C02 vào

Nguyên lý hoạt động: C02 sinh ra ở quá trình lên men tự động đi vào balon, khi balon đầy thì bộ phận cảm biến đo báo về trung tâm điều khiển máy hút C02 qua hệ thống lọc C02 được đưa qua một cột nước rửa để giữ lại các tạp chất, sau đó đưa qua hai cột than hoạt tính để lọc sạch khí Sau đó khí sạch được đưa vào téc chứa khí sạch để sử dụng

Sau quá trình lên men ta thu được bia, nhưng nó có nồng độ chưa đạt yêu cầu nên phải lọc để đạt yêu cầu nhất định theo yêu cầu của bia thành phẩm

sa sổ B&Y TRHYỂR CÔRS RSIịỆ

PHẦN 4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA

I NGHIỀN NGUYÊN LIỆU

ít bị nát càng tốt, về phần bột cần phải nhỏ để tăng thu hồi chất chiết Nếu vỏ malt

bị nghiền nát thì khi nấu các chất amin sẽ hoà tan vào nhiều sẽ ảnh hưởng tới chất lượng của bia Mặt khác nếu vỏ chấu nhỏ sẽ khó lọc vì lớp vỏ chấu là màng lọc phụ Tuy nhiên mức độ nghiền còn phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu và dạng thiết bị lọc

Yêu cầu về thành phần bột sau khi nghiền:

Gạo được cân cho từng mẻ nấu sau đó được nghiền bằng máy nghiền búa

Do gạo chứa nhiều hàm lượng tinh bột nên càng được nghiền nhỏ thì diện tích chịu ảnh hưởng của enzim càng lớn và chuyển thành dạng hoà tan trong nước một cách triệt để

Malt và gạo sau khi nghiền được chuyển đến phân xưởng nấu để tiến hành quá trình đường hoá.

II QUÁ TRÌNH HỒ HOÁ

Sau khi đã vệ sinh nồi ta cho nước (38 -T- 40)°c và nồi nấu theo tỷ lệ gạo :

nước = 1:5 Cho cánh khuấy hoạt động, cho toàn bộ lượng gạo vào hoà đều với nước Sau đó cho thêm 5% lượng malt lót, giữ trong 20 phút Việc cho malt lót vào lần một có tác dụng làm giảm bề dày lớp keo, tránh hiện tượng vón cục, làm sống tinh bột

Sau đó nâng nhiệt độ khối dịch lên 86°c, giữ nhiệt độ này trong thời gian

30 phút Đây là nhiệt độ hồ hoá, ở nhiệt độ này hầu hết tinh bột được hồ hoá

Tiếp theo cho thêm chế phẩm termamyl vào dịch trong 30 phút để thực hiện quá trình dịch hoá Chế phẩm enzyme này sẽ phân cắt nốt mạch tinh bột, làm giảm độ nhớt cho dịch

Tinh bột trong giai đoạn này tiếp tục được hoà hoá, độ nhớt giảm để đạt

mục đích đun sôi dễ dàng Sau đó tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 100°c & giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 40 phút với mục đích để bột chín hết, tạo điều

kiện tốt cho quá trình dịch đường hoá ở nồi malt Trong quá trình nấu cánh khuấy luôn hoạt động để tránh hiện tượng sinh nhiệt cục bộ gây cháy khét và tốc độ nâng nhiệt ở các giai đoạn là l°c/phút

l.Sự đường hoá

Mục đích là chuyển các chất không tan có trong thành phần chính của malt

và gạo thành những chất hoà tan Trong hạt malt khô có 10% lượng chất khô là

những hợp chất phân tử dễ hoà tan sau khi đường hoá, ở trong dịch đường có (70

H- 75)% lượng chất khô ở trạng thái hoà tan Có nghĩa là có (50 H- 60)% từ các

hợp chất chuyển thành các chất thấp phân tử dễ hào tan

Vậy quá trình đường hoá là chuyển tất cả các chất cao phân tử ở trong nguyên liệu thành những chất phân tử thấp hơn dễ hoà tan vào trong nước, các chất hoà tan như các loại dịch đường, axit amin Đường hoá là một quá trình sinh hoá phức tạp xảy ra dưới tác dụng của enám Quá trình này phụ thuộc nhiều vào các yếu tố nhiệt độ, pH, độ pha loãng của hỗn hợp thuỷ phân

- Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn, không chỉ đến tốc độ đường hoá, hiệu suất dịch đường hoá mà có ảnh hưởng đến tỷ lệ các thành phần của sản phẩm đường hoá Nếu tăng nhiệt độ thuỷ phân lên một nhiệt độ nhất định thì tốc độ đường hoá tăng lên rất nhanh Nhưng nếu tiếp tục tăng quá giới hạn thì các enzim sẽ bị giảm hoạt lực, quá trình dịch đường hoá sẽ bị chậm lại hoặc ngừng Nhiệt độ tối ưu cho

enzim p - amylaza là ở (63 -T- 65)°c Nhiệt độ tối ưu cho a - amylaza là (72 -ỉ-

75)°c, nhiệt độ giới hạn của a - amilaza là 78°c Vì vậy điều chỉnh nhiệt độ là yếu

tố quan trọng cho quá trình dịch đường hoá để khống chế quá trình lên men về sau

- Sự thuỷ phân tinh bột: tinh bột là nguồn cacbon chủ yếu để thu chất hoà tan trong quá trình dịch đường hoá malt Sự thuỷ phân tinh bột xảy ra dưới tác

dụng của hệ thống men thuỷ phân a, p - amilaza tại khoảng nhiệt độ (60 + 78)°c,

sản phẩm tạo thành là glucoza, maltaza, dextrin

- Các enzim thuỷ phân protit là những enzim chịu nhiệt nếu nhiệt độ lớn

hơn 60°c thì hoạt lực của chúng giảm xuống rất nhanh, pH tối thích của enzim này là 5,8 H- 6,2 Nếu pH < 4,5 thì hoạt lực của chúng giảm đi 80%, nhiệt độ thích hợp cho enzim này là (50 -H 55)°c.

- Độ pH cũng có ảnh hưởng đến hoạt động của enzim, mỗi enzim có

pH tối thích riêng, pH tối ưu đối với amylophosphataza là 5,5 -H 5,7; với a - amylaza thì pH tối ưu là 5,5 -H 5,7; với p - amilaza thì pH tối ưu là 4,8 5,0

Độ pH của dịch đường thấp hơn làm cản trở sự hoạt động của nấm men là giảm hiệu suất hoà tan, dịch đường bị đục, khó lọc, bia sẽ có màu sẫm và vị đắng khó

chịu Vậy phải điều chỉnh pH phù hợp để bia có chất lượng cao.

- Nồng độ các chất: nồng độ các chất trong quá trình dịch đường hoá cũng gây ảnh hưởng không nhỏ tới quá trình đường hoá Nồng độ dịch đường có thể thay đổi nhờ sự tăng giảm giữa khối lượng nước và bột malt

- Những quá trình thuỷ phân khác: ngoài những quá trình trên, trong quá trình đường hoá còn xảy ra sự thuỷ phân các axit béo, các hợp chất phospho và các cao phân tử dưới tác động của nhiệt độ và môi trường còn có sự biến tính, keo

tụ của protein nhờ đó lại được những pha protein có phân tử lượng lớn ra ngoài, tránh được sự kết tủa sau này làm đục bia

Trong quá trình đường hoá có sự tạo thành melanoid do đó làm tăng cường độ màu của dịch, tính cảm quan tăng, mùi thơm đặc trưng

2 Tiến hành:

Khi cháo sắp chúi 30 phút trước khi quá trình hồ hoá kết thúc, ta tiến hành ngâm malt Bột malt được hoà với nước theo tỷ lệ maltmước = 1:5 ở nhiệt độ (38

-7- 40)°c Khuấy đều trong 20 phút nhằm chiết các enzim trong malt khuyếch tán

vào nước và hoà đều trong nguyên liệu Sau đó bơm 1/2 khối cháo đã nấu chín, lúc này cánh khuấy làm việc với tốc độ lớn, đồng thời bơm từ từ để hạ nhiệt độ cháo malt xuống và các men không bị phá huỷ

Sau khi trộn phần cháo đã đun sôi với toàn bộ lượng malt, ta được hỗn

hợp dịch có nhiệt độ (50 -ỉ- 52)°c giữ ở nhiệt độ này thời gian 30 phút Đây là

nhiệt độ tối ưu cho men proteaza hoạt động manh mẽ và sẽ tạo ra nhiều sản phẩm của protit phân tử lượng thấp, peptit, aminoaxit

Sau đó bơm nốt 1/2 khối cháo còn lại từ nồi hồ hoá sang nồi đường hoá

nhiệt độ sẽ đạt (60 -H 65)°c, duy trì ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút để thực

hiện quá trình đường hoá lần 1 Đây là nhiệt độ tối ưu cho enzim p - amylaza hoạt động phân cắt amylopectin và amyloza thành đường maltoza và một ít dextrin

Tiếp theo tăng nhiệt độ lên 75 °c và giữ trong thời gian 30 phút, đây là quá trình đường hoá lần 2 Tại 75°c là nhiệt độ tối thích cho enzim a - amylaza hoạt động

phân cắt amylopectin dextrin là chủ yếu Sau đó nâng nhiệt độ dịch đường hoá lên

76°c và duy trì đén khi nào đường hoá hết Dùng iod để thử đến khi thấy iod đổi

sang màu cánh dán thì kết thúc quá trình đường hoá và đưa dịch đường đi lọc.

IV LỌC DỊCH ĐƯỜNG

1 Mục đích

Quá trình này nhằm tách dịch đường ra khỏi bã malt và các tạp chất không tan khác Đặc trưng của dịch đường hoà tan trong đó có chứa rất nhiều phân tử rắn nhỏ trong quá trình lọc các phân tử này sẽ tạo ra một lớp nguyên liệu lọc phụ làm cho dịch đường trong hơn

2 Tỉến hành

Quá trình lọc được tiến hành theo 2 giai đoạn:

- Tách lọc dịch trong (chứa các chất hoà tan của malt) khỏi bã malt

- Dùng nước nóng (75 -T- 78)°c để thu hồi những phần tử hoà tan chủ yếu

còn bám ở phần bã malt

Trước khi lọc ta tiến hành bơm nước lọc, nhiệt độ của nước từ (75 -T-

78)°c vào dưới đáy sao cho chiều cao của nước cách mặt sàng là 1 -ỉ- l,5cm Nước

vào từ dưới chiếm đầy các ống dẫn và khoảng không gian giữa đáy chính và lưới nên đẩy được không khí ra ngoài Sự có mặt của không khí trong đường ống gây khó khăn cho quá trình lọc Sau khi đường hoá song dịch đường được nâng lên

nhiệt độ 76°c và được bơm sang thùng lọc, vừa bơm dịch đường đồng thời bật hệ

thống cánh khuấy để cào và đảo trộn lớp bã lọc, phân bố đều bã trong thùng Sau

đó ngừng khuấy và để thời gian lắng khoảng 20 H- 30 phút, ta mở van dẫn dịch xuống bình trung gian Lúc đầu dịch vẫn còn đục được hồi lưu về thùng lọc Khi dịch lọc song thì đóng van hồi lưu và mở van dẫn dịch sang nồi hoa

Sau khi lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã theo khối lượng dịch cần phải đạt

tới Mở van đáy và van xả cấp rửa bã, bơm nước nóng nhiệt độ (75 -H 78)°c vào

thùng lọc theo 2 đường cấp nước (đường CIP & sục đáy), cho hệ thống dao cào hoạt động 10 phút, ngừng hệ thống dao cào 7 để lắng rửa tương tự như lọc dịch ban đầu

Dùng nước cứng để rửa bã vì vỏ malt có tanin mà tanin thì tan nhiều trong nước mềm sẽ làm cho bia bị đắng Nếu dùng nước có nhiệt độ thấp thì dẫn đến hiệu suất chiết đường thấp Nếu nhiệt độ của nước quá cao sẽ dẫn đến vô hoạt

enzim amylaza và các tinh bột sót được hồ hoá nhưng không được đường hoá và khó lọc Kết quả làm cho dịch lọc bị đục dẫn đến bia bị đục.

Trong quá trình rửa bã nhiệt độ của nước rửa là (75 -T- 78)°c để hạn chế

sự xâm nhập của vi sinh vật, chú ý không để bã khô mới cấp tiếp nước lọc, để bã khô sẽ gây chát bia và nhiều phản ứng phụ khác và để tránh hiện tượng oxy hoá chất tanin của vỏ malt tạo màu sẫm cho bia Thuỷ phân và thu hồi nốt lượng chất tan còn sót lại trong bã, đây là nhiệt độ mà độ nhớt của dịch đường thấp nhất không gây cản trở quá trình lọc

Tiến hành rửa bã đến khi nào đủ lượng dịch sang nồi hoa theo yêu cầu,

đồng thời kiểm tra độ đường sót ở bã đạt mức thấp nhất là (1 -ỉ- l,5)°s thì sẽ kết

thúc quá trình lọc

V.ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI HOA HOUBLON

1 Mục đích

Để trích ly các thành phàn chính của hoa houblon vào dịch đường chủ yếu

là chất đắng, tinh dầu thơm và polyphenol Trong những sản phẩm thuỷ phân của protein có những chất cao phân tử, những chất này sớm hay muộn cũng sẽ bị thuỷ phân và gây đục cho bia

- Polyphenol trong hoa houblon có khả năng kết lắng vói các cấu tử này

để tạo ra kết tủa, để loại chúng ra ngoài làm tăng độ bền keo cho sản phẩm sau này, lượng protein cao phân tử trong dịch đường được loại trừ tốt thì chất lượng bia càng cao

- Trong quá trình nấu hoa có một vài sự biến đổi về thành phần và tính chất của dịch đường

- Nồng độ dịch đường: do bay hơi nước khi đun sôi dịch đường mà nồng

độ dịch đường tăng lên thích hợp với từng loại bia

- Độ màu của dịch đường: làm cho màu sắc nước thay đổi từ nhạt sang đậm vì hiện tượng caramen hoá các sự hình thành melanol và các chất màu của hoa houblon chuyển từ hoa vào dịch

- Do tanin và chất đắng hoà tan vào dịch đường nên khi đun sôi các chất này kết hợp vói protid tạo thành kết tủa lắng xuống dưới và kéo theo các chất khác làm cho dịch đường trong hơn

2 Tỉến hành

Khi dịch đường được bơm từ thùng lọc sang thùng đun hoa thì lập tức gia nhiệt độ, nâng nhiệt độ của dịch đường lên (70 -T- 75)°c cho amylaza kịp thuỷ phân hết các tinh bột còn sót lại đến khi kết thúc rửa bã thì dịch đường ở trong mỗi nồi đun hoa cùng vừa sôi, khi dịch đường sôi ta phải tăng cường hơi sao cho khối lượng dịch đường sôi ở cường độ manh nhất đảm bảo lượng nước bay hơi trong quá trình đun nấu từ (4 -T- 8)% Nồng độ dịch đường sau khi rửa bã thường

thấp hơn nồng độ dịch đường yêu cầu cho men từ (1,5 + 2)% thời gian đun hoa

còn phụ thuộc vào nồng độ dịch đường đã đạt chưa

Toàn bộ quá trình kết thúc là lúc nhiệt độ phải đạt (100 -ỉ- 106)°c một số

protein sẽ bị kết tủa ở nhiệt độ này do đó làm tăng độ trong và độ bền của bia Hoa được cho vào dưới dạng hoa viên tuỳ theo yêu cầu mà lượng hoa khác nhau,

vì hoa này rất quý hiếm nên phải tiết kiệm khi sử dụng Thời gian nấu trung bình

từ 1- 2 tiếng, gia nhiệt nhanh nhằm đạt hiệu suất kết tủa protein không đông tụ cao nhất và nhằm cô đặc giảm thể tích dịch đường

Kết thúc quá trình nấu hoa dịch đường trong hơn, sẫm màu hơn, có hương đặc trưng và có vị đắng pha ngọt Dịch này sẽ được bơm vào thùng lắng xoáy nhằm loại bỏ bã hoa

xuống 85 °c trong thời gian ngắn Kết thúc quá trình lắng, dịch đường được đưa

đi làm lạnh nhanh

VII QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH NHANH

l Mục đích

Quá trình làm lanh nhanh là đưa nhiệt độ dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men bia theo yêu cầu kỹ thuật, làm lạnh nhanh để tránh các vi sinh vật trong môi trường nhiễm vào dịch đường lên men

Mặt khác tạo điều kiện cho việc kết lắng các hợp chất hữu cơ kém chịu nhiệt và tạo điều kiện cho việc bão hoà oxy cần thiết cho quá trình lên men

2 Tiến hành

Phần làm lanh sơ bộ dùng nước làm lạnh giảm nhiệt độ dịch đường từ (65

+ 73)°c xuống còn (25 -ỉ- 30)°c (nước làm lanh ở đây là 2°C).

Phần làm lanh thứ 2 lanh nhanh dùng dung dịch glycol làm chất tải lanh,

hạ nhiệt độ từ (25 -T- 30)°c xuống còn (15 -T- 16)°c Nhiệt độ dịch đường sau khi

qua thiết bị làm lạnh nhanh đạt đến nhiệt độ tối ưu cho nấm men phát triển rồi trộn với men giống (tỷ lệ men giống là 10% tổng lượng dịch lên men) rồi bơm vào tank lên men Trước khi bơm vào tank lên men người ta bão hoà dịch đường bằng oxy đã khử trùng

Vin QUÁ TRÌNH LÊN MEN

l Lên men chính

a Mục đích

Quá trình lên men chính là biến đường thành rượu etylic, CƠ2 và một số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo đúng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm

b Tỉến hành

Quá trình lên men chính được diễn ra trong 5 v7 ngày ở điều kiện nhiệt độ

14°c Trong 3 ngày đầu (không tính ngày chuyển dịch đường sang) lượng đường

giảm nhanh, tốc độ lên men trung bình giảm (1,5 -ỉ- 2)°Bx một ngày Nhiệt độ do

đó phải thường xuyên kiểm tra và khống chế ở nhiệt độ 14°c Sau đó tốc độ lên

men giảm dần đến độ đường còn (2 -T- 3)% ta hạ nhiệt độ chuyển sang lên men

phụ

Men giống được đưa vào yêu cầu phải là nấm men thuần khiết, không lẫn

tế bào lạ Truyền men giống vào nước nha là cho giống men vào đường để cho men cùng chảy vào thùng lên men, để cho tế bào nấm men phân bố đều trong toàn

bộ khối dịch đường ban đầu tạo điều kiện cho men sinh trưởng và phát triển

Một điều kiện cần lưu ý là trong quá trình lên men nhiệt độ của dịch đường tăng lên do đó phải thường xuyên làm lanh thùng lên men Nếu nhiệt độ tăng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia vì vậy phải khống chế nhiệt độ trong một thời hạn nhất định

Trong quá trình lên men người ta thường xuyên kiểm tra độ đường, độ màu, sự tạo bọt, khi lên men chính được một ngày thì tiến hành thu hồi CƠ2, khi lên men được 24h thì kiểm tra độ đường

Để kiểm tra xem quá trình lên men kết thúc hay chưa người ta sử dụng phưong pháp:

- Quan sát độ bọt: khi quá trình lên men chính kết thúc thì trên bề mặt bia

- Ổn định thành phần chất lượng của bia, tạo ra hương vị bia và giữ bọt

- Khử rượu bậc cao và aldehyt đến mức cho phép

- Một số este đặc trưng được tạo thành do axit tác dụng với rượu làm cho bia thơm

- Nhiệt độ và áp suất tương đối cao làm cho bọt bia được tạo ra ở dạng liên kết bền vững hơn, lâu tan và mịn

- Do tiến hành ở nhiệt độ thấp, thời gian kéo dài dẫn đến các chất hữu cơ,

xác men, bã men lắng xuống làm cho bia trong, thuận tiện cho quá trình lọc bia.

b Tiến hành

Quá trình lên men phụ được thực hiện ngay trong cùng một thiết bị lên men chính Sau khi kết thúc quá trình lên men chính tiến hành hạ nhiệt độvà thu

hồi nấm men Sau thu hồi năm men tiến hành hạ nhiệt độ xuống 1 - 2°c và quá

trình lên men phụ bắt đầu Toàn bộ quá trình lên men phụ được tiến hành khoảng

12 ngày, mỗi ngày đều xả cặn men do còn trong dịch bia non lắng xuống Với điều kiện nhiệt độ thấp, nồng độ chất hoà tan nhỏ đảm bảo cho C02 hoà tan tốt trong bia Trong toàn bộ quá trình lượng chất hoà tan giảm (2 -ỉ- 2,5)°Bx

IX QUÁ RÌNH LỌC TRONG BIA

1 Mục đích

Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ, bia đã được làm trong một cách

tự nhiên nhưng chưa đạt đến mức độ cần thiết Nguyên nhân là trong bia còn có nấm men, các hạt phân tán cơ học, các hạt dạng keo, phức chất protein - polyphenol, nhựa đắng và nhiều hạt ly ty khác Vì vậy làm trong bia để tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học và độ bền keo của bia

Nguyên tắc lọc trong bia được xây dựng trên hai quá trình:

- Giữ chặt bằng lực cơ học tất cả các hạt có kích thước lớn hơn kích thước

lỗ hổng của vật liệu

- Hấp phụ các hạt có kích thước bé hơn, thậm chí các hạt hoà tan dạng keo

và các hạt hoà tan dạng phân tử Hiệu quả của quá trình hấp phụ phụ thuộc trước hết vào bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, sau đó là thời điểm của quá trình lọc

2 Tỉến hành lọc

Trước khi lọc phải tiến hành vệ sinh máy lọc và chuẩn bị bằng cách: giấy lọc được giặt sạch bằng nước lã và luộc bằng nước sôi, sấy khô, lắp vào máy ép

chặt, lúc này cho nước 95°c chạy trong 1 giờ để thử độ kín và khử trùng, sau đó

cho nước lanh vô trung để làm giảm nhiệt độ của máy lọc xuống

Khi lọc thì hoà trộn bia và bột diatomit vào thùng hoà trộn và được khuấy thành huyền phù, sau đó bơm quay vòng vào máy lọc nhiều lần để tạo màng trên

lưới lọc Sau khi tạo được màng rồi thì bắt đầu tiến hành lọc.

X BÃO HOÀ C02.

Trong quá trình lên men một lượng lớn C02 thoát ra nhưng vẫn còn nhiều C02 hoà tan trong bia Quá trình lọc, C02 thoát đi nhiều, để bia thành phẩm có lượng C02 theo yêu cầu cần thiết thì phải nạp thêm C02 vào bia

Sau khi lọc xong nhiệt độ bia lên đến 7 - 8°c, cho nên thùng nạp C02 phải

có hệ thống nước muối bao quanh nhằm hạ nhiệt độ bia non xuống 1 - 3°c Bia

được bơm vào theo đường ống từ dưới lên để tránh sủi bọt, chiếm 80% thể tích thùng Khi đã bơm xong, đóng các van lại, mở van nạp C02 vào thùng C02 trước khi đưa vào thùng đã được xử ly qua bình chứa KMn04 0,1%, bình chứa bông và than hoạt tính, áp suất nạp C02 là 4 - 5kG/cm3 Thời gian tăng áp lực là 15 - 30 phút, giữ ở áp suất này trong khoảng 12 giờ Để lượng C02 hoà tan tối đa tiến hành nạp 2-3 lần, sau khi nạp lượng C02 đạt 3,5 g/1

XI.CHIẾT BOCK.

Thùng bock là dụng cụ để chứa bia thành phẩm, có hình tang trống, được chế tạo bằng gỗ hoặc kim loại Mục đích của việc đóng bia vào thùng bock là để vận chuyển đến các cơ sở tiêu thụ ngay trong ngày Trong chiết bock thì bia không cần bổ sung C02 mà phải đảm bảo 3 yêu cầu: