Quy trình sản xuất bia và xác định các mối nguy liên quan (hóa, sinh, lý)

Quy trình sản xuất bia bao gồm nguyên liệu, các bước công nghệ, các thông số liên quan mỗi quá trình và xác định, phân tích nguồn gốc các mối nguy liên quan (mối nguy hóa học, mối nguy sinh học, mối nguy vật lý)

Phần 1: Thuyết minh quy trình công nghệ

I Chỉ tiêu nguyên liệu sản xuất

Nguyên liệu chính

Bốn nguyên liệu chính không thể thiếu, cần dùng cho quá trình sản xuất bia là: malt đại mạch,hoa houblon, nước, nấm men Chất lượng của chúng quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm.Hiểu biết đầy đủ về các tính chất của các nguyên liệu và tác dụng của chúng đối với quá trình sản xuất và sản phẩm bia là cơ sở cho quá trình điều hành sản xuất và xử lý các tình huống, từ đó có thểcho ra một quy trình công nghệ hoàn chỉnh và hợp lý, tối ưu nhất

I.1 Malt đại mạch

a) Hạt đại mạch

Căn cứ vào thời vụ người ta chia đại mạch thành hai nhóm:

 Đại mạch mùa đông (gieo vào giữa tháng chín)

 Đại mạch mùa xuân (gieo vào giữa tháng ba và tháng tư)

Đại mạch thuộc họ ngũ cốc vùng ôn đới (xuân, đông), Tương tự như các loại ngũ cốc khác, đại mạch bao gồm hai thành phần chính là glucid và protein nhưng lại có hàm lượng cao vượt trội hơn

và quan trọng nhất là tỷ lệ glucid/protein cân đối thích hợp cho việc sản xuất bia

Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại mạch mà chia thành 2 loại: đại mạch 2 hàng và 6 hàng Loại đại mạch 2 hàng trồng tốt nhất vào mùa xuân, chung có tất cả đặc điểm mong muốn cho sản xuất malt và bia Loại này có hàm lượng có ích tương đối lớn, đồng thời lượng vỏ ít nên chứa không nhiều các hợp chất polyphenol và các hợp chất đắng Các hạt rất đồng đều và hàm lượng chất hòa tan khá cao Vì vậy đại mạch 2 hàng thường được lựa chọn để sản xuất malt phục vụ cho quá trình sản xuất bia Hạt đại mạch 6 hàng kích thước không đồng đều, bởi vì các hạt thiếu không gian để phát triển đầy đủ, các hạt trong các hàng nhánh thì mỏng hơn và đầu hạt nơi mọc râu bị uốn cong vẹo Đại mạch 6 hàng thường được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi

 Cấu tạo hạt đại mạch:

Gồm ba bộ phận chính: vỏ, phôi và nội nhũ

 Vỏ hạt: từ ngoài vào trong chia thành ba lớp: vó trấu, vỏ lụa và vỏ alơron Phần này

thường chiếm 8-15% trọng lượng hạt

 Phôi: là cơ quan sống, hô hấp của hạt Phôi chiếm từ 2,5 – 5% trọng lượng hạt Trongphôi có từ 37-50 % chất khô là thành phần nito, khoảng 7% chất béo, 5 – 6 % đườngsaccaroza, 7 – 7,5% pentoza, 6 – 6,5% chất tro và một số ít thành phần khác Riêng tinhbột hầu như rất ít

Hình 1.1 1: Hạt đại mạch

 Nội nhũ: chiếm 45 – 68% trọng lượng hạt Phần này của hạt đại mạch giữ vai trò quyếtđịnh chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia Thành phần chính của nội nhũ là tinhbột.

Hình 1.1 2: Cấu tạo hạt đại mạch

 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của đại mạch rất phức tạp Các chỉ số về thành phần hóa học là nhân tố quyết định tới chất lượng đại mạch để xe loại đại mạch đó có đủ tiêu chuẩn đề sản xuất malt và bia hay không

Bảng Error! No text of specified style in document 1: Thành phần hóa học của hat đại mạch

Hodrein – protein (prolamin)

hiện quá trình chuyển hóa các chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch đường Nhà máy sử dụng loại malt có nguồn gốc từ đại mạch hai hàng, chủ yếu được nhập từ Úc hoặc một số nước châu Âu như: Đức, Đan Mạch

Có nhiều loại malt, mỗi loại được sử dụng để sản xuất ra từng loại bia khác nhau Malt nền chủ yếu để sản xuất bia vàng, malt đặc biệt chủ yếu để sản xuất bia có màu đậm

Malt đặc biệt có màu sẫm, hương vị ngọt đặc trưng Malt đặc biệt dùng để sản xuất các loại bia đen Bia đen có độ nhớt cao, hương vị mang hương vị của malt và do melanoid quyết định Để tạo được lượng melanoid cần thiết thì điều kiện cần là trong malt tươi phải chứa hàm lượng đường cao, nhiều sản phẩm thủy phân của protein đặc biệt là acid amin Điều kiện đủ là malt tươi phải được sấy

ở 105oC trong một thời gian nhất định để tạo màu và hương vị đặc trưng của malt đen

Malt nền dùng để nấu bia vàng, Bia vàng có màu vàng sáng óng ánh, có vị vàng đắng dịu và chứa nhiều vitamin B2, B6, B9 tốt cho sức khỏe

 Vai trò công nghệ

Malt đại mạch vừa là nguyên liệu đặc trưng vừa là tác nhân đường hóa trong công nghệ sản xuất bia Bia được sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và tính chất công nghệ hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các loại hòa hảo khác

Sử dụng malt chính là nguồn enzyme protease và enzyme amylase là động lực quan trọng thiết yếu để chuyển hóa các hợp chất cao phân tử không hòa tan thành các hợp chất phân tử thấp hòa tan của quá trình thủy phân trong công nghệ sản xuất bia

Các thành phần trong nội nhũ của malt như tinh bột, đường, protein, khoáng, enzyme là nguồn cung cấp chất hòa tan cho dịch đường lên men, hình thành các tính chất đặc trưng cho bia các loại

Vỏ malt chủ yếu là xenlulose và polyphenol (chất chát, chất đắng… ) có vai trò tạo lớp lọc phụ lí tưởng khi lọc bã malt, làm trong dịch thủy phân, góp phần làm tăng độ bền hóa lý cho bia thành phẩm

 Chỉ tiêu kỹ thuật

Bảng: Chỉ tiêu cảm quan của malt

Màu sắc và độ sáng Hạt malt có màu vàng nhạt rơm, sáng đồng nhất

Tạp chất Không có tạp chất như hạt cỏ dại, cát, sỏi, rơm rạ, kim loại, hạt

không phia đại mạch

Bảng: Chỉ tiêu hóa lý của malt

Hoạt lực diastaza Windish Kolbach 200 – 250

Hàm lượng chất chiết quy định % theo chất khô 80 – 82

I.2 Hoa houblon

Houblon là thực vật dạng dây leo (Humulus lupulus), sống lâu năm (30 – 40 năm), có chiều cao trung bình từ 10 – 15 m Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng cho từng cây Trong sản xuấtbia, chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì chúng chiết ra nhựa đắng và các loại tinh dầu chủ yếu tạo nên các chất thơm trong bia, mặt khác, hoa thụ phấn sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng của bia

Do những đặc tính năng cực kỳ đặc biệt như vậy, cho nên qua mấy thập niên tồn tại và phát triển của ngành bia, hoa boublon vẫn giữ được vai trò độc tôn và là loại nguyên liệu “không thể thay thế” trong ngành công nghiệp này

Thành phần của hoa houblon vô cùng quan trọng đối với chất lượng bia Phụ thuộc vào giống, điều kiện khí hậu và kỹ thuật canh tác, thành phần hóa học của hoa có sự khác biệt đáng kể

 Hạt luputin là thành phần quan trọng nhất của hoa trong sản xuất bia vì đây chính lànguồn gốc tạo ra chất đắng và tinh dầu thơm của hoa Trong hạt luputin có chứa thànhphần quan trong đối với sản xuất bia đó là nhựa đắng:

 Nhựa đắng: Là thành phần có giá trị nhất trong công nghệ sản xuất bia vì chúng tạo ra vịđắng dịu rất đặc trưng, tạo ra sức căng bề mặt cho bia có khả năng giữ bọt lâu, với nồng

độ khá thấp ở trong bia, các chất đắng có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật.Nhựa đắng của hoa gồm 2 loại: nhựa mềm (90%) và nhựa cứng (10%) Trong đó thìnhựa mềm gồm chủ yếu 2 loại là anpha và beta – axit đắng đây là thành phần chính quyđịnh độ đắng cho bia Trong sản xuất bia thì anpha – axit đắng được đánh giá cao hơn

 Tinh dầu thơm: Chúng được tạo thành trong đài luputin và cho hoa houblon hương thơmđặc trưng Tinh dầu hoa có hơn 200 hợp chất, chúng được chia thành 3 nhóm:hydrocacbon, các hợp chất chứa lưu huỳnh,…

và giữ chất lượng tốt trong thời gian dài

Số các nhà máy bia sử dụng hoa houblon tươi giảm liên tục khi xuất hiện các chế phẩm hoa houblon nhờ các ưu điểm sau:

 Khi sử dụng chế phẩm hoa houblon, bia có độ đắng ổn định

 Thời gian bảo quản các chế phẩm hoa houblon khá dài do đó điều kiện sử dụng linh hoạthơn, không bị phụ thuộc vào sản lượng cũng như chất lượng hoa trồng hằng năm cũngnhư tranh được các biến động lớn về giá cả thị trường

 Tiết kiệm chi phí vận chuyển

 Độ đắng của chế phẩm hoa houblon cao hơn,

 Có thể định lượng tự động hóa trong sản xuất

Thông thường chế phẩm hoa houblon được chia thành 2 loại: hoa viên và cao hoa

• Hoa viên: hoa houblon được sấy khô, nghiền thành bột, sau đó ép thành viên Ở dạng viênhoa houblon có thể định lượng và bổ sung dễ dàng Có 3 loại hoa viên: hoa viên loại 90, hoaviên loại 45 (nồng độ cao), hoa viên đã được đồng phân hóa

• Cao hoa: Sử dụng nhiều loại dung môi hữu cơ (như hexan, metanol, metylen clorua,tricloetylen, etanol) để trích ly các nhựa đắng và tinh dầu thơm của hoa houblonm sau đólàm bay hơi dung môi Trong quá trình tách dung môi, phần lớn các tinh dầu thơm cũng bịmất theo Cao hoa thu được nhớt và màu xanh da trời, được bảo quản trong các hộp hoặcchai và rất bền trong quá trình bảo quản Nhược điểm chú yếu của cao hoa là hàm lượngtinh dầu thơm thấp, ngoài ra có thể sót lại gốc hữu cơ của dung môi nên có thể mang độc tố

và ảnh hưởng tới môi trường

So với hoa nguyên cánh thì sử dụng chế phẩm của houblon có những ưu điểm sau:

- Giảm được hao phí chất đắng

- Tăng hệ số sử dụng hữu ích của chất đắng và các cấu tử khác

- Lược bớt kho lạnh bảo quản

- Cân đong chính xác hơn liều lượng đem sử dụng

- Lược bỏ hệ thống thiết bị lọc bã hoa

- Giảm bớt được lượng cấu tử bất lợi khác cho chất lượng của bia

 Chỉ tiêu kỹ thuật chế phẩm hoa

Bảng: Chỉ tiêu cảm quan hoa viên

Màu sắc Dạng keo màu vàng hồ phách

Mùi vị Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi Vị đắng rõ rệt

Bảng: Chỉ tiêu hóa học cao hoa

để ngâm đại mạch, sản xuất dịch đường, rửa men, rửa thiết bị, cung cấp cho lò hơi Chất lượng nước có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bia

Tùy theo mục đích sử dụng mà nước dùng trong nhà máy còn có những yêu cầu cụ thể riêng và phải trải qua thêm một số công đoạn xử lý để đảm bảo chất lượng nước Một số yêu cầu cụ thể như:

 Nước sinh hoạt cần phải khử trùng tiêu diệt các vi sinh vật có hại

 Nước lò hơi loại bỏ Clo dư và các ion gây ăn mòn

 Nước nồi nấu nước mềm, được khử trùng, loại bỏ ion không mong muốn và bổ sungthêm ion phi cacbonat

 Nước rửa bã điều chỉnh độ kiềm < 50mg/l và pH = 6,0 - 6,4 để không chiết các hợp chấtkhông mong muốn trong bã vào dịch đường

 Nước pha loãng bia (bia có nồng độ cao) tương tự như nước nấu nhưng yêu cầu khác:

 Ca2+ thấp hơn giảm nguy cơ kết tủa Canxioxalate

 Hàm lượng O2 hòa tan < 0,05 mg/l

 Hàm lượng CO2> hàm lượng CO2 cần pha loãng một chút

 THMs dưới 1 ppb

 Hàm lượng, thành phần khoáng tương đương với bia

 Không có vi sinh vật và mùi lạ Trong nhà máy có hệ thống xử lý nước, tùy vào mức độsạch của nước, quy trình xử lý nước gồm: lắng trong và lọc, làm mềm nước, diệt vi sinhvật và cải thiện thành phần của nước

I.4 Nấm men

Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, kích thước trung bình 6 – 9 m Nấm men sinh sản dưới hình thức nảy chồi và thuộc loại hiếu khí không bắt buộc Trong điều kiện có oxy chúng tiến hành quá trình tăng sinh khối là chính Trong điều kiện không có oxy chúng tham gia vào quá trình lên men để tạo C2H5OH, các sản phẩm lên men khác như: rượu bậc cao, ester, anhehyd, acid hữu cơ,… và CO2

Trong công nghệ sản xuất bia, nấm men được chia thành hai nhóm chính: nấm men lên men nổi

và nấm men lên men chìm

(Saccharomyces carlsbergensis)

Nấm men nổi

(Saccharomyces cerevisae)

Hình thái Sự nảy chồi của tế bào nấm

men xảy ra theo dạng tếbào đơn lẻ hay cặp tế bào

Tế bào con tách khỏi tế bào

mẹ khi sự chia cắt đã hoàntất

Tế bào nấm men mẹ và conthường dính vào nhau trongthời gian dài, kết quả lànhững nhánh chuỗi tế bàocon được hình thành

maltose, galactose,fructose, saccharose,mannoae và đặc biệt có khảnăng sử dụng đườngraffinose

Lên men chủ yếu cácđường đơn (glucose,fructose), đường đôi(saccharose, maltose)không có khả năng lên menhoặc lên men khoảng 1/3lượng đường raffinose

Chuyển hóa chủ yếu Bằng lên men Thông qua hô hấp

Men thu hồi sau quá trình

lên men

Khả năng tạo bào tử Có giới hạn Mức độ cao hơn

Tần suất hình thành bào tử Ít thường xuyên và chậm

hơn men lên men nổi Sau 48hKhả năng kết lắng Khi kết thúc quá trình lên

men, các tế bào kết chùm,chuỗi, rồi lắng xuống đáythùng do đó bia có khảnăng tự trong nhay

Khi kết thúc lên men tế bàokết chùm tạo thành lớp dàynổi lên bề mặt cùng với bọtbia làm khả năng tự trongcủa bia chậm, cần phải lọccẩn thận

 Vai trò công nghệ

Nấm men là một trong những nhân tố quan trọng làm nên sự khác biệt về chất lượng của bia Trong quá trình lên men bia, đường (chủ yếu là đường malto) được nấm men chuyển hóa thànhcồn và CO2 Ngoài ra nấm men còn tạo ra nhiều hợp chất khác có ảnh hưởng tới mùi vị của bia

 Yêu cầu chất lượng nấm men

Trong sản xuất bia, nấm men phải có những đặc tính cơ bản như:

 Tốc độ lên men nhanh

 Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao

 Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ, và nồng độ CO2 phù hợp với nhàmáy

 Có khả năng kết bông hoặc kết lắng tốt

 Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng

 Sản phẩm tạo ra bao gồm các hợp chất hương và vị đặc trưng cho bia, không sinh tổnghợp các hợp chất lạ

 Đặc tính di truyền ổn định cao

Trong nhà máy sản xuất theo dòng bia Larger nên lựa chọn nấm men Saccharomyces

carlsbergensis để sử dụng Dòng nấm men này có những đặc điểm nổi bật như:

 Lên men trong môi trường, khi hết nguồn cacbon trong lòng môi trường, có xu hướng kếtchùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men, làm bia nhanh trong

 Lên men hoàn toàn môi trường, có khả năng lên men triệt để cả đường raffinose

 Khả năng tái sử dụng tốt 6 – 8 đời, tỷ lệ nấm men chết thấp <10%

Nguyên liệu phụ

I.5 Nguyên liệu thay thế

Khoảng 90% lượng bia sản xuất trên thế giới được làm từ malt đại mạch và nguyên liệu tinh bột Người ta sử dụng nguyên liệu tinh bột với nhiều mục đích:

 Tăng giá trị cảm quan cho bia

 Góp phần thúc đẩy ngành nông nghiệp địa phương phát triển và tiết kiệm ngoại tệ

Việc sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia phụ thuộc vào nhiều điều kiện nông nghiệp địa phương Việt Nam là nước nông nghiệp có sản lượng gạo lớn trên thế giới, vì vậy việc sử dụng gạo làm nguyên liệu thay thế tiết kiệm được nhiều chi phí so với các nguyên liệu khác Ngoài ra, gạo có những ưu điểm vượt trội hơn so với những loại khác:

 Protein trong gạo có các đặc tính phù hợp để sản xuất bia như: hàm lượng protein thấp, bền nhiệt hơn và đặc biệt hàm lượng proline thấp hẳn so với các nguyên liệu khác

 Bia sử dụng gạo sẽ có độ bền bọt tốt hơn, độ ổn định cặn protein – polyphenol tốt hơn.

 Hạt tinh bột của gạo nhỏ nên rất dễ hồ hóa và dịch hóa trước khi chuyển vào công đoạn đường hóa cùng malt.

Hình Error! No text of specified style in document 1: Gạo

 Chỉ tiêu kỹ thuật

Bảng: Chỉ tiêu cảm quan của gạo

Mùi Thơm mùi gạo, không có mùi ôi mốc, mùi lạ

Màu và độ sáng Hạt gạo trong, bóng, không vón cục, không sâu mọt, tay

sờ vào sạch, không dính cám, bụi

Tạp chất Gạo không được lẫn những vật lạ như cát, đá, rơm, rác,

trấu, cám, thóc, kim loại và hạt ngũ cốc khác

Kích thước và hình dạng Gạo có thể lẫn tấm nhưng không được lẫn các hạt gạo

(lúa) non Hạt gạo phải tách bỏ phần phôi

Bảng: Chỉ tiêu hóa lý của gạo

I.6 Nguyên liệu phụ khác

Ngoài các nguyên liệu chính trong sản xuất bia, còn phải kể đến nhiều nguyên liệu phụ khác

có vai trò không kém phần quan trọng, đặc biệt là trong công nghiệp sản xuất bia ngày nay

Các nguyên liệu phụ này có thể kể đến là các hóa chất sử dụng trong các công đoạn tẩy rửa hay

sử dụng để tăng hiệu quả của các công đoạn sản xuất như các loại bột trợ lọc, các chất ổn định và đặc biệt là các enzyme sử dụng trong công đoạn sản xuất dịch đường lên men và len men

a) Chế phẩm enzyme

Chế phẩm enzyme được bổ sung vào nhiều giai đoạn trong quy trình công nghệ sản xuấ bia nhưđường hóa, lọc bia,… nhằm rút ngắn thời gian sản xuất, nâng cao hiệu suất đường hóa, tăng độ bền sinh học cho bia thành phẩm Ưu điểm của việc sử dụng enzyme: - Tiết kiệm chi phí, dùng gạo thaythế nhiều hơn với chất lượng tốt hơn - Giảm độ nhớt, tránh lão hóa tinh bột - Tăng hiệu suất thu hồi chất chiết Trong nhà máy sản xuất sử dụng enzyme Termamyl 120L, để bổ sung vào quá trình dịchhóa tinh bột Termamyl 120L có dạng lỏng, chịu nhiệt độ cao, được sản xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenfomis Termamyl là một endo-amylaza có tác dụng thủy phân liên kết α-1,4 glucozit, dưới tácdụng của enzyme này tinh bột nhanh chóng tạo thành dextrin và oligosaccarit tan trong nước Enzyme Maturex L được sử dụng trong thời kỳ lên men bia Maturex là enzyme α-axetolactac decarboxylaza tinh thể thu nhận từ vi khuẩn Bacillus subtillis, có dạng lỏng màu xám, tỷ trọng 1,2 g/l Maturex giúp ngăn ngừa sự tạo thành Diaxetyl bằng cách xúc tác phản ứng decacboxyl hóa của α-axetolactat tạo thành axetoin, bởi thế quá trình lên men phụ có thể loại trừ hoặc giảm ngắn thời gian Lượng maturex thường được dùng là 1-2 kg/100 hl dịch lên men

mà vẫn giữ được cấu trúc thiết yếu phục vụ cho mục đích lọc

Bảng: Thành phần hóa lý của diatomite

Mục đích: Dùng để trung hòa và vệ sinh, tẩy rửa (CIP)

Yêu cầu kỹ thuật:

 Axit

Bảng: Một số acid thường dùng trong sản xuất bia

Tên axit Yêu cầu kỹ thuật Mục đích sử dụng

Fe < 0,01%

Điều chỉnh pH nước và xử lý lên men sữa

SO42- < 0,077%

95 – 98 %

Điều chỉnh pH nước và xử lý lên men sữa

Axit lactic Điều chỉnh pH dịch hèm trong quá trình nấu và

đường hóaHNO3 hoặc HNO2 Vệ sinh, tẩy rửa và sát trùng

 Muối

Bảng: Một số muối thường dùng trong sản xuất bia

CaCl2 Tinh khiết Bổ sung vào dịch đường hóa để

bảo vệ enzyme khỏi tác động nhiệtđộ

II Quy trình công nghệ

II.1 Nghiền

 Nghiền malt

Mục đích: Nghiền nhỏ malt thành nhiều mảnh để tăng diện tích tiếp xúc với nước và enzyme, làm

cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, để khi đường hóa thu được nhiều chát hòa tan nhất có lợi cho sản xuất và chất lượng thành phẩm, hạn chế những chất không có lợi tan vào dịch đường và sử dụng tốt nhất các thành phần malt (chất hòa tan, vỏ,…)

Sơ đồ quy trình Công nghệ

Yêu cầu sau quá trình nghiền:

Vỏ tách ra khỏi nội nhũ, tránh vỏ bị dập nát, để tránh cho các chất không mong muốn trong

vỏ trấu hòa tan vào dịch đường, đồng thời làm chất trợ lọc cho quá trình lọc

Phần nội nhũ nghiền theo từng mức độ kỹ thuật

Cách tiến hành:

Hạt malt sau khi làm sạch được đổ vào cân, sau đó đổ malt vào phễu chứa Phun nước vào khối lượng hạt theo tỷ lệ 0,7 hl cho 100kg malt Nhiệt độ nước là 30 – 37oC Sau khi phun đủ lượngnước thì khối malt được ngâm trong 20 phút Và thời gian đó lượng nước phun như vậy, hàm ẩm của malt đạt đến 25 – 35 % (nước phun malt không giữ lại trong phễu chứa mà theo đường ống thoát ra ngoài) Sau khi malt ngâm đủ thời gian, tiến hành nghiền maly bằng thiết bị nghiền trục, đồng thừi bột nghiền malt sẽ được phối trộn ngay với nước để tạo ra sữa mlat Việc phối trộn được thực hiện trong khoang nghiền của thiết bị Trong quá trình nghiền, khoảng cách giữ hai rulo trong một cặp không chế trong phạm vi 1mm

Hình 1.1 5: Thiết bị nghiền trục

 Nghiền gạo

Mục đích: Gạo có đặc điểm cấu trúc hạt tinh bột còn rất cứng Ở trạng thái như vậy, chúng rất khó

bị thủy phân Để đạt đến mục tiêu cuối cùng là trích ly được nhiều thành phần chất hòa tan từ gạo, chúng cần phải đường nghiền để phá vỡ cấu trúc tinh bột, tạo điều kiện cho quá trình hút nước và trương nở hạt tinh bột, hạt tinh bột tiếp xúc với enzyme, quá trình thủy phân mới triệt để

theo lỗ lưới ra ngoài hoặc chúng quạt hút ra khỏi máy Còn các hạt vật liệu to chưa lọt qua lưới lại được các búa tiếp tục nghiền nhỏ Bột gạo sau nghiền được đưa qua thiết bị phối trộn với nước ấm rồi đổ vào nồi hồ hóa

Hình 1.1 6: Thiết bị nghiền búa

II.2 Hồ hóa và dịch hóa

Trong gạo, hạt tinh bột luôn nằm trong các màng tế bào Khi nghiền chỉ một phần các màng

đó bị phá vỡ, phần lớn màng tế bào còn lại sẽ ngăn cản sự tiếp xúc enzyme amylase với tinh bột Mặt khác ở trạng thái không hòa tan, amylase tác dụng lên hạt tinh bột rất chậm và kém hiệu quả

Vì vậy cần phải thực hiện quá trình hồ hóa và dịch hóa

Mục đích quá trình hồ hóa: Tinh bột hút nước trương nở, tăng thể tích đến cực đại rồi vỡ tung,

các phân tử tinh bột được giải phóng, hòa tan trong dịch

Mục đích quá trình dịch hóa: -amylase cắt các phân tử tinh bột đã hồ hóa thành các dextrin (chủ

yếu) và -amylase cắt phân tử tinh bột từ đầu không khử tạo maltose (ít hơn) nhờ đó làm loãng dịch, giảm độ nhớt, tránh cháy khét

II.3 Đường hóa

Là quá trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất dịch lên men Trong suốt quá trình đường hóa, bột malt và nước trộn với nhau, các thành phần của malt hòa tan vào nước và thu được dịch đường

Mục đích: Thủy phân các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp phân tử dễ hòa tan tạo

thành chất chiết của dịch đường

Yêu cầu:

 Quá trình đường hóa tạo ra được nhiều chất chiết và chất lượng dịch càng cao càng tốt

 Dịch đường có màu vàng nhạt, hương thơm đặc trưng, vị ngọt đậm Dịch đường thu đượcchứa hàm lượng chất chiết tối đa và tỉ lệ giữa các thành phần là 80% đường có khả nănglên men

Cách tiến hành:

Khi khối cháo bắt đầu sôi được 15 phút, tiến hành vệ sinh nồi đường hóa Bơm dịch sữa malt vừa nghiền đã được phối trộn với nước sang nồi đường hóa Bật cánh khuấy đảo trộn đều sữa malt Sự đảo trộn đảm bảo tiếp xúc tốt enzyme với cơ chất, đảm bảo sự truyền nhiệt trong toàn bộ khối dịch Tuy nhiên, nếu đảo trộn mạnh tạo lực kéo làm tăng khả năng tạo gel của các hợp chất caophân tử như β-glucan sẽ gây khó khăn cho quá trình lọc Hơn nữa đảo trộn tốc độ lớn có thể tăng khả năng tiếp xúc oxy với dịch đường làm sẫm màu dịch đường và bia, do đó cần duy trì tốc độ cánh khuấy < 3m/s Bổ sung CaCl2 với nồng độ 20mg/l và axit lactic để đưa pH của khối dịch về pH=5,4-5,6 để tạo điều kiện cho sự hoạt động của các enzyme Kết thúc giai đoạn sôi cháo, bơm từ

từ cháo sang nồi malt nâng nhiệt độ khối sữa malt lên 52oC và giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút để

hệ enzyme protease và β-glucanase hoạt động Sản phẩm chủ yếu của giai đoạn này là các hợp chất thấp phân tử như peptit, axit amin Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ trong thành phần chất hòa tancủa dịch đường chỉ chiếm khoảng 5-7% nhưng chúng đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo tiến trình lên men được bình thường Axit amin, peptid là nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men,pepton, polypeptid góp phần không nhỏ cho việc tạo vị đậm đà tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia Tiến hành bơm từ từ nốt dịch cháo còn lại sang nồi malt để nhiệt độ cháo malt đạt 62-

63oC Nếu hết cháo mà nhiệt độ chưa đạt thì mở van cấp nhiệt để khối dịch đạt nhiệt độ này Giữ khối cháo malt ở nhiệt độ 62-63oC trong 30 phút để enzyme β-amylase hoạt động phân cắt hai gốc glucoside tên toàn mạch amylose và amylopectin để tạo thành đường maltose, đường lên men được cho nấm men sử dụng Sau 30 phút giữ nhiệt thì cấp nhiệt để nâng nhiệt độ khối dịch lên 75oC và giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút Tại đây tinh bột sẽ được đường hóa hoàn toàn Đây là nhiệt độ tối

ưu cho enzyme α- amylase hoạt động, phân cắt tinh bột thành các phân tử đường, các dextrin Sau

đó, tiến hành kiểm tra tinh bột sót bằng phép thử với iod 0,02N Phép thử này luôn được thử với mẫu dịch đã được làm nguội Khi thử thấy dịch đường mẫu không làm mất màu iod nữa thì kết thúcđường hóa Nếu dịch đường mẫu vẫn làm mất màu iod thì tiếp tục duy trì ở nhiệt độ này và 5 phút sau tiến hành phép thử lại Kết thúc quá trình đường hóa, nâng nhiệt độ khối dịch lên 78 , để độ ℃, để độ nhớt giảm, lọc nhanh và tránh vi sinh vật hoạt động và giữ trong khoảng 10 phút, rồi bơm sang thùng lọc

II.4 Lọc

Mục đích: Tách dịch đường hay dịch hèm với vỏ và những phần nội nhũ của hạt không tan Ngoài

ra người ta mong muốn giữ lại cùng với bã những chất không mong muốn như kim loại nặng, tanin,lipit,…

Quá trình lọc chia thành 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1 – Lọc dịch đầu: giai đoạn tách dịch ra khỏi bã Trong suốt quá trình lọc bã đóng vai trò như một lớp vật liệu lọc

Giai đoạn 2 – Rửa bã: sau khi tách dịch ra khỏi bã, trong bã còn giữ lại một lượng các chất hòa tan đặc biệt là đường… Mục đích của rữa bả là để thu hồi những chất chiết này

Yêu cầu: Dịch lọc trong, nồng độ đường trong nước rửa cuối còn 1,2%

Cách tiến hành:

Quá trình lọc chia thành 7 bước:

 Điền đầy nước nóng phần đáy giả

 Cấp dịch nấu

 Lắng

 Tuần hoàn dịch nha đục – tạo màng lọc

 Thu hồi dịch nha đầu (dịch cốt)

 Rửa bã và thu hồi nước rửa bã

 Xả bã

Điền đầy nước nóng phần đáy giả

Để việc lắng lọc được nhanh, lưới lọc phải sạch bã hàm của mẻ trước đó đồng thời nước nóng

78 – 80oC được cấp vào từ phía dưới vừa đủ phủ qua lưới lọc nhằm đuổi hết không khí bên dưới lưới lọc cũng như làm nóng đáy nồi Mục tiêu chủ yếu là không để dịch nấu tự do ngập vào phần dưới của lưới lọc cũng như không còn bọt không khí làm kéo dài thời gian tuần hoàn

Dịch nấu được bơm từ đáy nồi lên để tránh oxy xâm nhập kết hợp với sự hoạt động của hệ thống cày cắt (lúc này làm nhiệm vụ như là bộ cánh khuấy) kéo dàn đều trên bề mặt lưới lọc chuẩn

bị tốt cho các bước lắng tạo màng tiếp theo Tốc độ quay của hệ thống cày cắt được điều chỉnh

khoảng 16 vòng/phút Nếu cày quay quá nhanh làm cho dịch nấu chuyển động quay trong nồi sẽ làm bã hèm dạt ra vòng ngoài nhiều hơn và làm cho chiều cao của khối hèm không đồng nhất, ảnh hưởng đến quá trình vận hành tiếp theo Trong quá trình bơm dịch cháo vào nồi, cày cắt vẫn quay

và được nâng lên dần, khi vào cuối công đoạn được nâng lên tối đa và ngừng quay chở bã nguyên liệu lắng

Lắng

Sau khi toàn bộ dịch nấu đã được bơm vào, hệ thống cày dừng lại, bã hèm bắt đầy lắng xuống tạo thành lớp bã với chiều dày 35 ÷ 55cm còn dịch lỏng tập trung ở phần trên Vì bã hèm có tác dụng như một lớp trọ lọc tự nhiên nên cần phải có thời gian lắng 5 – 30 phút Vào cuối quá trình này, bã hèm lắng phân lớp thành ba lớp:

 Lớp dưới cùng: lớp mỏng bao gồm các hạt to, nặng, phần này có thể có còn chứa tinh bộtchưa chuyển hóa hết

 Lớp giữa: lớp dày nhất bao gồm các hạt to, nhẹ hơn các hạt lớp dưới cùng

 Lớp trên cùng: là một lớp mỏng gồm các mảnh nhẹ nhất của dịch nấu, chủ yếu là protein

và những mảnh nhỏ

Lớp trên cùng gồm hai tầng, tầng dưới chủ yếu là bã nguyên liệu Lớp này thường có tác dụng bất lợi vì tính thẩm thấu thấp hơn các lớp còn lại Để đám bảo sự trích ly đồng nhất của bã phải làm sau đê phân bố lớp này đồng đều trên toàn bề mặt lớp bã hèm

Nhiệt độ dịch nấu càng cao thì bã hèm càng tơi xốp và quá trình lọc/rửa bã càng nhanh Vì vậy, cần tránh làm nguội hỗn hợp dịch nấu trong khi lắng

Trong thời gian chuyển dịch hèm vào, cánh khuấy được nâng lên cao khoảng 20cm và đến khi dịch hèm chuyển vào gần hết thì nâng cánh khuấy lên cao hẳn và ngừng hoạt động

Tuần hoàn dịch nha đục – tạo màng lọc

Sau quá trình lắng, bơm dịch nha bắt đầu hoạt động để bơm dịch nha đục quay trở lại nồi lọc

Để hút hết lớp bã lắng ở đáy nồi lọc (lớp đáy) người ta cho bơm chạy hết cỡ rồi đột ngột dừng lại trong 5-10 giây và lặp lại như vậy vài, ba lần Sau đó, quá trình bơm tuần hoàn tiếp tục và kéo dài 5 – 10 phút, khi độ đục của nước nha bé hơn 40EBC thì bắt đầu thu hồi dịch nha

Thu hồi dịch nha đầu (dịch cốt)

Việc thu hồi được thực hiện càng sớm càng tốt Dịch cốt được tách ra từ bã hèm, đây là phần chứa nhiều chất hòa tan nhất của dịch nha trong quá trình lọc

Dịch nha được lọc qua lớp bã Lớp bã gây một trở lực, tạo ra sự chênh lệch áp lực trên và dưới màng lọc Trong quá trình lọc, trở lục này ngày càng tăng do các thành phần mịn bị giữ lại trên lớp lọc càng nhiều Điều này đã cản trở dòng chảy của dịch nha, dẫn đến càng lúc càng ít dịch nha cháyqua, khiến cho quá trình lọc kéo dài Do vậy, cần giữ chênh lệch áp lực trên và dưới màng lọc càng thấp càng tốt bằng việc cày cắt làm cho một phần trên của lớp bã hèm tơi ra, lớp bã làm màng lọc mỏng đi Trong các nồi lọc hiện đại, hoạt động của hệ thống cày cắt được kiểm soát bởi chênh lệch

áp lực này để đảm bảo lưu lượng lọc không bị giảm nhiều ở giai đoạn lọc cũng như rửa bã

Đối với các nồi lọc không có đầu dò áp suất thì việc điều khiển chuyển động lên xuống của hệ thống cày phụ thuộc vào kiểm soát các thông số: tốc độ bơm dịch nha, lưu lượng dịch và chiều cao mức dịch trong bình gom

Các máy lọc thông thường sẽ cố định chiều cao mức dịch nha trong bình gom và tốc độ giảm lưu lượng nước nha là tham số để điều khiển mức hạ của cày Khi đó, nếu lưu lượng của bơm bị giảm xuống nhanh thì hệ thống cày sẽ được điều chỉnh hạ xuống theo để giảm chênh áp và tăng lưu lượng trở lại

Rửa bã và thu hồi nước rửa bã.

Trong bã malt còn có chứa một khối lượng đáng kể chất hòa tan, lượng này phụ thuộc vào mức

độ nghiền, nồng độ của dịch đường ban đầu, nhiệt độ lọc,…

Việc thu dịch đầu tiến hành đến khi bề mặt bã trên cùng lộ ra Lúc này cho ngay nước rửa bã vàophía trên Nước rửa bã có nhiệt độ 75 – 78oC, nhiệt độ này rất thích hợp cho sự đường hóa phần tinhbột còn sốt trong bã malt cuối cùng Nếu nhiệt độ thấp hơn sẽ làm cản trở đến tốc độ rửa, nhưng nếu nhiệt độ cao hơn thì sẽ gây hồ hóa tinh bột làm cho bia bị đục Nhiệt độ nước nóng cao nhất là

79 – 80oC Chất chiết trong bã tiếp tục được hòa tan ra, nhưng cần giới hạn thời gian rửa bã Sau khi

tách dịch đường, đóng các vòi lấy dịch lại, tiến hành rửa bã lần thứ nhất bằng nước nóng 75 – 76oC,tưới nước vào cho đến khi mực nước trên lớp bã malt 2cm, bật cánh khuấy với tốc độ 4 – 5

vòng/phút thì dừng lại, để lắng 10 phút bắt đầu tách nước rửa lần thứ nhất, tiến hành tương tự như tách dịch đường; sau đó lại tiếp tục rửa 2 – 3 lần như vậy, nhiệt độ nước nóng của các lần sau cao hơn (78 – 79 oC hay 79 – 80o C)

 Gia nhiệt nhanh, đun sôi mạnh mẽ

 Kết thúc nấu hoa dịch trong, màu sẩm hơn, hương thơm đặc trưng, vị đắng pha ngọt

 Quan sát dịch đường có các cặn lắng nhanh

 Phần 1: bổ sung toàn bộ cao hoa khi dịch sôi được 5 phút Phần cao hoa này có hàmlượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân tử trong dịchđường

 Phần 2: bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 45 phút Các polyphenol cótrong hoa viên kết hợp các chất keo, protid tạo thành phức chất dễ lắng

 Phần 3: bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút để trích lytinh dầu, tạo hương vị đặc trưng cho bia

Cuối giai đoạn sôi hoa bổ sung ZnCl2 theo tỷ lệ 0,1 mg/l vào dịch lên men và chuyển dịch nha vào thiết bị lắng xoáy Zn2+ cần một lượng nhỏ nhưng có vai trò rất quan trọng cho sự phát triển của nấm men Trong malt có sẵn Zn2+ nhưng do có sử dụng 20-30% nguyên liệu thay thế là gạo nên sử dụng thêm ZnCl2 để đảm bảo sự sinh trưởng và phát triển của nấm men là tốt nhất Nồng độ dịch đường sau khi rửa bã thường thấp hơn nồng độ dịch đường cần thiết trước khi lên men là 1,5– 2% nên thời gian đun sôi hoa phụ thuộc vào nồng độ dịch đường đã đạt yêu cầu chưa Trung bình thời gian đun sôi hoa là khoảng 75 phút Quá trình đun sôi phải đảm bảo gia nhiệt nhanh và dịch sôi mạnh mẽ để đảm bảo hiệu suất kết tủa protein giúp tăng độ trong và độ bền của bia và bay hơi nướclàm tăng nồng độ dịch đường

II.6 Lắng trong

Mục đích: Sau quá trình nấu hoa, dịch đường có chứa các cặn ở dạng huyển phù và cặn từ hoa

houblon Để không ảnh hưởng đến quá trình lên men và xử lý nấm men sau khi lên men thì cần phải làm trong dịch, tách bỏ cặn

Cách tiến hành:

Dịch đường được bơm sang thùng lắng xoáy với tốc độ 12 – 14 m/s theo phương tiếp tuyến với thành thùng Thông thường dịch sẽ vào ở 1/3 chiều cao từ thùng tính từ đáy lên Khối dịch sẽ quay bên trong không gian thùng, dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực cặn và bã hoa sẽ được tách ra và tập trung ở giữ thùng và lắng dần xuống đáy Để lắng 30 phút sau đó rút dịch theo các đường ở chiều cao khác nhau của thùng, bã được xả ở đáy thùng Dịch đường sau khi ra khỏi thùng lắng xoáy có nhiệt độ 90oC và đưa đi làm lạnh nhanh

II.7 Làm lạnh dịch đường

Mục đích: Làm lạnh dịch đường xuống nhiệt độ lên men phù hợp với chủng nấm men sử dụng,

đồng thời hạn chế tối đa sự nhiễm tạp vi sinh vật, tránh ảnh hưởng tới nấm men và chất lượng bia thành phẩm

Yêu cầu: Tiến hành nhanh và vô trùng

Cách tiến hành:

Sau khi ra khỏi thùng lắng xoáy, dịch đường có nhiệt độ 90oC, được dẫn vào máy làm lạnh nhanh kiểu tấm bản cấu tạo từ những tấm bản gấp sóng Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc, trên mỗi tai có đục lỗ tròn Với cấu tạo như vậy, khi lắp chúng lên khung sẽ tạo thành 4 mương dẫn:dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, chất tải lạnh vào máy, chất tải lạnh ra khỏi máy Dịch đường được bơm vào thiết bị thông qua các mương dẫn vào phía trên đối diện Nước lạnh qua trao đổi nhiệt với dịch đường trở thành nước nóng 70 – 80oC được thu hồi về thùng nước nóng đưa

đi phục vụ cho quá trình nấu hoặc rửa bã Còn dịch đường ra đạt 12oC thích hợp đưa đi lên men Giai đoạn đầu của quá trình lên men, nấm men cần hoạt động bình thường Hàm lượng oxy cung cấp tối ưu là 6 – 8 mg/l dịch đường Nếu nhiều oxy quá, sẽ làm oxy hóa dịch đường làm độ bền keo của bia bị giảm nhanh chóng Nếu ít quá sẽ khiến nấm men kém phát triển, ảnh hưởng đến quá trình lên men bia Do đó dịch đường lạnh ra được bổ sung O2 với hàm lượng 6 mg/l dịch đường, dưới dạng khí nén sục vào đường ống cấp dịch đường đi lên men Không khí được đi qua hấp thụ bằng than hoạt tính, chiếu tia UV để vô trùng, sau đó được bổ sung xuôi theo chiều đường ống dẫn dịch vào thùng lên men

II.8 Chuẩn bị nấm men cho lên men

Nhà máy lấy nấm men từ 2 nguồn: mua nấm men trong ống thạch nghiêng rồi đem về nhân giống, thu hồi và tái sử dụng men sữa

Quá trình nhân giống được thực hiện qua 2 giai đoạn: trong phòng thí nghiệm và trong sản xuất.Trình tự các bước tiến hành của một quá trình nhân giống nấm men điển hình, chi tiết từng bước phụ thuộc vào kích thước nhà máy và các trang thiết bị sẵn có của từng cơ sở:

 Chọn khuẩn lạc thuần khiết điển hình

 Nhân giống vào môi trường tối ưu ở quy mô phòng thí nghiệm

 Chuyển giống sang thiết bị nhân giống trung gian cấp 1 có sục khí nhẹ

 Nhân giống sang thiết bị thùng nhân giống trung gian cấp 2 và có cung cấp oxy thíchhợp.

 Tiếp tục chuyển sang thiết bị nhân giống trung gian cấp 3 cùng với việc cung cấp oxy

và giảm nhiệt độ

 Tiếp giống sang thiết bị lên men trong điều kiện vô trùng

 Thu hồi nấm men tốt ở cuối giai đoạn lên men chính

 Trong phòng thí nghiệm

Dùng que cấy vô trùng cấy chuyển vào ống thạch nghiêng sang môi trường dịch đường đã vô trùng đựng trong bình 10ml, tiếp tục cấy chuyển sang bình 100ml, 1 lít, 10 lít Môi cấp cấy chuyển nuôi trong 24h ở các nhiệt độ khác nhau Môi trường nhân giống thông thường là các dịch chiết từ malt, với môi trường trên 10 lít lấy dịch từ thùng đường hóa trong quá trình sản xuất

Thể tích dịch Môi trường nuôi

cấy pH Nhiệt độ nuôicấy (oC) nuôi cấy (h)Thời gian

 Nhân giống ở trong sản xuất

Sau giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, mẫu cuối cùng được đem đi cho sinh sản ở điềukiện sản xuất

Nhân giống ngoài sản xuất có thể tuân theo nguyên tắc 1:10 hoặc 1: 5 tùy theo chất lượng của nấm men Môi trường nhân giống được lấy trực tiếp từ thùng đường hóa, trong quá trình nhân giống có sục khí vô trùng

Sau khi nhân giống nhiều lần đến 25 lít ta chuyển sang thùng nhân men cấp I Môi trường nuôi cấy là dịch đường hóa đã nấu hoa, hạ xuống nhiệt độ nuôi cấy là 15 – 20oC, dịch đường được sục không khí vô trùng 3h/lần, mỗi lần 115 phút, áp suất thiết bị 0,8 – 1 atm Sau thời gian nuôi cấy khoảng 36 – 72 h kiểm tra nồng độ tế bào nếu đạt 100 – 120.106 tế bào/ml dịch thì chuyển sang thùng nhân men giống cấp II Lúc này dịch được thanh trùng làm nguội đến 10 – 15oC gần với nhiệt

độ lên men, các điều kiện nuôi cấy khác cũng giồng nhân giống cấp I Sau 36 – 72 h kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh

Yêu cầu nầm men sau nhân giống

 Lượng tế bào nấm men phải đạt 100 – 120.106 TB/ml dịch

 Tỷ lệ tế bảo chết <5%

 Tỷ lệ tế bào nảy chồi >60%

 Đồng đều về kích thước

 Mức độ nhiễm khuẩn: không quá 1 con trên kính trường có độ phóng đại 400 lần

 Tái sử dụng men sữa

 Rút men

Sau khi kết thúc quá trình lên men chính, hạ nhiệt độ xuống 4oC, sau 24 – 48 giờ, tiến hành

mở van đáy để tháo cặn men để lấy men sữa Dịch này được chí thành 3 lớp: lớp dưới cùng là lớp cặn bẩn, lớp giữ là lớp giày nhất, dính, màu trắng ngà, thường là nấm men sạch, có thể tái sử dụng Lớp trên cùng là tế bào chết thường được sử dụng làm thức ăn gia súc Men sữa được tái sử dụng ở đời thứ 3 đến đời thứ 7

Ban đầu, ta mở van xả đáy tăng lên men để thải hết lượng men già, xác men và cặn lạnh kết lắng ở đáy, phần này có màu từ vàng sẫm đến nâu nhạt Khi quan sát thấy men sữa màu trắng đục thì mới thu vào tank bảo quản men Ta không thu hết lượng sinh khối nấm men mà chỉ chọn phần

tốt nhất là lớp giữa Thông thường 1000l dịch đường cho 20l dịch sinh khối nấm men sệt, độ ẩm 85 – 88 % Men sữa sau khi lấy ra đem đi sản xuất hoặc bảo quản ở nhiệt độ 0 – 4oC trong nước sạch nếu đạt tiêu chuẩn.

 Rửa men

Sau khi rút men sữa chúng ta cần phải xử lý nó bằng cách rửa men Quá trình rửa men nhằmloại bỏ các vi khuẩn sinh ra thành phần N-nitroso (ATNC) là những hợp chất có thể gây ung thư cho người sử dụng hoặc khi biết chắc có sự nhiễm tạp của vi khuẩn

Men sữa được bơm vào thiết bị rửa men sau quá trình rút men Tại đây nước lạnh vô trùng ở nhiệt dộ 0 – 4oC được trộn đều với nấm men thu hồi được, sau đó để cho nấm men tự kết lắng xuống dưới đáy thiết bị, rồi gạn bỏ phần phía trên Vi khuẩn và các tế bào vỡ bị loại bỏ trong khi rửa Quá trình này có thể lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi thu được nấm men sữa đạt yêu cầu vệ sinh các hợp chất trong nấm men sẽ khuếch tán vào trong nước và khi ở trong nước thì nấm men bị thoái hóa rất nhanh so với ở trong bia

Chỉ tiêu đối với men sữa tái sử dụng:

Tỷ lệ tế bào sống > 95%

Tỷ lệ nhiễm tạp < 3%

II.9 Lên men chính

Mục đích: Lên men chính là giai đoạn nấm men chuyển hóa các chất đường thành rượu etylic,

cacbonic, và một số sản phẩm phụ tạo nên hương vị đặc trưng cho bia sau này

Cách tiến hành:

Dịch đường houblon hóa làm lạnh nhanh xuống nhiệt độ 12-14 , được bơm cùng với dịch nấm ℃, để độ men từ thùng nhân giống cấp 2 vào thùng lên men Thùng lên men có 3 khoang áo lạnh và sử dụng glycol làm chất tải lạnh Bổ sung chế phẩm enzyme Maturex vào đầu quá trình lên men để giảm sự hình thành diaxetyl và giảm thời gian ủ chín bia

Khi bắt đầu lên men chính, ta mở hết cỡ van lạnh khoang trên cùng để tạo sự chênh lệch nhiệt độ giữa các khoang, giúp nấm men được đảo trộn đều, tránh hiện tượng kết lắng, đảm bảo quá trình lênmen tốt hơn Đồng thời, trong quá trình lên men CO2 tạo ra bám vào bề mặt nấm men dưới dạng khíkéo theo nấm men nổi lên trên, khi bọt khí vỡ, nấm men rơi xuống, tạo sự đảo trộn giúp quá trình lên men diễn ra nhanh, ổn định và đều hơn Trong quá trình lên men, nhiệt độ của dịch lên men sẽ tăng lên, tiến hành mở van các khoang lạnh của tank lên men để điều chỉnh nhiệt độ Nhiệt độ thùnglên men được khống chế ở 12-14 Trong hai ngày đầu lên men, CO℃, để độ 2 thoát ra nhiều, ta mở van thuhồi CO2 nhằm mục đích giảm áp lực tác dụng lên nấm men Trong các ngày còn lại áp suất trong tank lên men khống chế trong khoảng 0,3-0,5 kg/𝑐𝑚2 Áp suất lên men được duy trì nhờ hệ thống điều chỉnh áp suất thông qua van thu hồi CO2 Trong quá trình lên men chính, ngày nào công nhân cũng tiến hành xả cặn 1 lần, cặn ở đây chủ yếu là xác nấm men, các 48 protein không tan, keo của hoa… lắng xuống đáy tank, các cặn thường có màu vàng xám

Quá trình lên men chính được chia làm 4 giai đoạn trong 8 ngày:

 Giai đoạn đầu (2 ngày đầu): Nấm men bắt đầu phát triển, tạo sinh khối, xuất hiệncác bọt li ti bám trên thành thùng và dần phủ kín bề mặt thùng lên men Hàmlượng chất hòa tan trong giai đoạn này giảm 0,3-0,5% Nhiệt độ tăng khoảng0,5°C

 Giai đoạn 2 (2 ngày tiếp theo): Lên men mạnh dần, bọt nhiều, màu sẫm hơn.Nhiệt độ tăng 1-1,5 Hàm lượng chất hòa tan giảm 2-2,5%, trung bình 0,7 – 1%℃, để độ / 24h

 Giai đoạn 3 (2 ngày tiếp theo): Là giai đoạn lên men mạnh nhất Bọt nhiều, dày,sẫm màu, dâng cao đến mức cực đại, tạo thành những mảng lớn Thời gian cuốicủa giai đoạn này thì bọt bắt đầu xẹp xuống Hàm lượng chất hòa tan giảm 2,5-3% (trung bình: 0,7-1%/24h) Nhiệt độ trong giai đoạn này tăng nhanh nên cầntheo dõi chặt chẽ và khống chế nhiệt độ Tiến hành làm lạnh cục bộ để dịch lênmen hạ về nhiệt độ ban đầu

 Giai đoạn cuối (2 ngày cuối cùng): Cường độ lên men yếu dần Bọt giảm, tạo mộtlớp màu vàng sẫm trên bề mặt, chất hòa tan giảm 0,8 -1% Nhiệt độ giảm 3-4 ℃, để độ Nấm men bắt đầu lắng xuống Đến đây quá trình lên men chính kết thúc.

Trong quá trình lên men, theo nguyên tắc mỗi ngày phải lấy mẫu một lần để kiểm tra các yếu tố sau: pH, độ đường và soi tế bào nấm men xem quá trình lên men có diễn ra bình thường hay không.Nếu pH của dịch lên men tăng nghĩa là dịch lên men có thể bị nhiễm vi khuẩn lactic hoặc axetic Soi tế bào nấm men để biết mật độ tế bào nấm men, tỉ lệ nảy chồi và đặc điểm hình thái của tế bào Kết thúc lên men chính khi độ đường đạt khoảng 2,5-3ºBx Khi kết thúc quá trình lên men chính,

mở khoang lạnh cuối cùng để hạ nhiệt độ khối dịch xuống 4-5 cho nấm men lắng xuống đáy và ℃, để độ tiến hành tháo cặn, thu hồi men sữa Bia non sẽ tiếp tục trải qua quá trình lên men phụ

II.10 Thu hồi và tàng trữ CO2

Mục đích: CO2 là sản phẩm tạo ra trong quá trình lên men, thu hồi và xử lý CO2 tinh khiết để phục

vụ cho quá trình bão hòa CO2 sau này cho bia thành phẩm Nguyên tắc thu hồi CO2: Loại bỏ các tạp chất sau:

 Không khí: làm oxy hóa bia nếu người ta dùng CO2 để làm bão hòa và không khí lúc nàyrất có hại cho các đồ uống có gas vì nó làm sủi bọt quá nhiều

 Nước: có thể bị đọng lại ở van giảm áp khi xả hơi

 Chất dễ bay hơi được tạo thành trong quá trình lên men

Cách tiến hành: CO2 được thu hồi từ các tank lên men trong giai đoạn lên men chính theo các

đường ống dẫn CO2 về túi chứa khí Đầu tiên, CO2 được đưa đi lọc bớt bụi bẩn, 49 sau đó đi vào máy nén CO2 CO2 đã được nén sẽ đem qua các tháp sấy lọc than hoạt tính và lọc silicagel Khí CO2

ra khỏi hệ thống sấy là khí nén, tinh khiết và sau đó được hóa lỏng nhờ trao đổi nhiệt với hệ thống lạnh qua thiết bị ngưng tụ CO2 và được chứa ở bình chứa CO2 lỏng Khi cần bán CO2 hoặc đem vào

sử dụng, CO2 từ bình chứa CO2 lỏng sẽ được hóa hơi nhờ giàn hóa hơi CO2

II.11 Lên men phụ

Mục đích:

 Là giai đoạn tiếp tục của quá trình lên men chính nhằm lên men hết đường còn lại trongbia non thành rượu etylic và CO2

 Tạo điều kiện tốt cho quá trình hòa tan CO2 vào trong bia tăng khả năng giữ bọt, tăng vị

và góp phần ức chế sự hoạt động của vi sinh vật - Tiếp tục tạo ra một số sản phẩm phụ,các axit hữu cơ tác dụng với rượu tạo ra este hoàn thiện hương vị cho bia

 Tạo sự kết lắng các cặn làm trong bia (khi quá trình lên men phụ giảm dần, nhiệt độ bêntrong và bên ngoài thiết bị trở nên cân bằng thì các hạt phân tán kích thước bé bắt đầu kếtlắng)

 Làm chín bia, tạo độ bền keo, độ bền bọt và hương vị cho bia

 Khử diaxetyl (sản phẩm không có lợi cho bia) thành axetoin (sản phẩm không độc) làmchín bia, hàm lượng diaxetyl giảm xuống hàm lượng cho phép ≤ 0,2 mg/l (bia hơi: 0,15mg/l; bia chai/lon: 0,1 mg/l)

Cách tiến hành: Khi kết thúc quá trình lên men chính ta chuyển sang quá trình lên men phụ.

Nhiệt độ của quá trình lên men phụ là 0-2 Thời gian tiến hành lên men phụ là 12 ngày ℃, để độ

Sau khi thu hồi men sữa, ta tiếp tục hạ nhiệt độ khối dịch xuống 0-2 và giữ tank lên men ở áp ℃, để độ suất từ 1,1-1,3 kg/𝑐𝑚2 Ở giai đoạn này tốc độ lên men chậm hơn, nấm men tiếp tục sử dụng phần đường còn lại trong dịch lên men tạo thành CO2 và các sản phẩm bậc 2 làm hương vị của bia được hoàn thiện hơn (làm trong bia, khử diaxetyl, làm chín và ổn định bia) Lượng CO2 tạo ra dưới tác dụng của nhiệt độ thấp sẽ hoà tan vào dịch lên men Kết thúc quá trình lên men phụ khi độ đường đạt 2-2,5oBx Sau quá trình lên men phụ, dịch được chuyển sang bộ phận lọc

II.12 Lọc bia

Mục đích:

 Tạo độ lóng lánh cho bia

 Loại bỏ đáng kể số lượng các vi sinh vật bao gồm nấm men vẫn còn tồn tại sau quá trìnhtàng trữ có khả năng làm đục bia

 Loại bỏ phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit và protein ít tan,những chất này rất nhanh đục, nhờ vậy làm bia trở lên ổn định hơn

Cách tiến hành: 50 Nhà máy sử dụng 3 thiết bị lọc gồm: lọc nến với bột trợ lọc diatomit, lọc đĩa

với nhựa PVPP và thiết bị lọc tinh Trước khi vào thiết bị lọc, bia được đưa qua thùng trung gian để

ổn định áp suất tránh bơm làm việc quá tải

 Lọc cặn

Tại thùng hòa bột trợ lọc bơm nước khử khí để đuổi hết không khí ra, sau đó bơm nước khử khí và bột trợ lọc diatomit với tỉ lệ bột: nước = 1:6, bổ sung thêm Silicagel để giúp liên kết và hấp phụ protein có trong bia

Bơm tuần hoàn nước đã pha bột trợ lọc vào thùng lọc khoảng 10 – 15 phút, áp suất 2 – 3 bar để tạo màng lọc Tiến hành tạo màng lọc 2 lần, lần đầu là bột thô Hyflo Super Cel (chiếm 70% tổng lượng bột trợ lọc), lần sau là bột tinh Standard Super Cel

Mở van cho bia vào cùng dòng với nước hòa bột trợ lọc từ dưới đáy thiết bị lọc nến Bia vào trong thùng lọc đi ở bên ngoài ống, thấm qua màng lọc rồi được gom lại phía trên đi ra ngoài Trong quá trình lọc thường xuyên bổ sung bột trợ lọc với lưu lượng giảm dần để đảm bảo bề mặt lọc luôn thông thoáng Áp suất lọc tăng dần 0,2 – 0,3 bar/h Quá trình lọc tuần hoàn cho đến khi quan sát thấy bia trong thì mở van để bia đi sang thiết bị tiếp theo

Đối với bia hơi sử dụng trong thời gian ngắn chỉ cần lọc với bột trợ lọc diatomit Còn đối với bia chai bảo quản và sử dụng trong thời gian dài cần phải loại bỏ polyphenol để hạn chế khả năng tạo cặn, do đó cần phải tiếp tục lọc với nhựa PVPP và lọc tinh để loại bỏ hạt nhựa còn sót lại

 Lọc làm bền keo

Tại thùng chứa nhựa lọc bơm nước 80oC để vô trùng hạt nhựa, sau đó bơm nước khử khí hòa với hạt nhựa và bơm vào máy lọc đĩa Màng lọc được tạo từ nhựa PVPP sẽ liên kết và giữ polyphenol

có trong bia lại Hạt nhựa sau khi lọc được thu hồi và tái sử dụng

Nhựa PVPP tạo thành lớp màng lọc trên các đĩa Bia được bơm từ trên xuống, nhờ áp lực 2 – 3 bar

mà bia thấm qua lớp màng này, đi qua lớp lưới và vào trong các đĩa, sau đó được gom vào trục rỗng

ở giữa rồi đi ra ngoài

Sau khi lọc xong bia, cho nước ấm 45°C vào rửa sơ bộ các lớp PVPP, rồi bơm NaOH 1%, 85°C để tái tạo lại PVPP vào máy lọc, tuần hoàn NaOH Dùng nước nóng để đẩy NaOH, trung hòa xút bằng axit nitric 0,2%, nhiệt độ 40°C Kết thúc, ta rửa toàn bộ hệ thống lọc bằng nước và tuần hoàn nước nóng để vô trùng, trước khi tiếp tục quy trình mới

PVPP khi sử dụng sẽ được hòa vào nước theo tỷ lệ 1 kg/ 9 lít nước Lượng PVPP yêu cầu khoảng

200 g/m2 bề mặt lọc

 Lọc tinh

Sử dụng thiết bị securox có dạng hình trụ bên trong là các cột lọc được quấn chỉ lọc Lớp chỉ lọc được chế tạo bằng polyester sẽ giữ lại các hạt nhựa còn sót lại trong quá trình lọc PVPP và các cặn còn sót mà quá trình lọc với bột trợ lọc không loại bỏ được

Bia được bơm vào thiết bị đi qua lớp chỉ lọc và đi vào bên trong cột lọc là các ống rồi được tập trung lại và đi ra ngoài

II.13 Bão hòa CO2 và tàng trữ

Mục đích: Do trong quá trình sản xuất, CO2 sẽ thất thoát ra ngoài nên cần bổ sung CO2 để đạt chỉ

tiêu đã đề ra làm tăng giá trị cảm quan, chống oxy hóa, chống kết lắng và tạo môi trường tốt để bảo quản bia

Yêu cầu:

CO2 đảm bảo không chưa O2 và vi sinh vật nhiễm tạp

Lượng CO2 hòa tan trong bia chai/lon đạt 5±0,2 g/l

Lượng CO2 hòa tan trong bia hơi đạt 4 ± 0,2 g/l

Cách tiến hành: Bia đi trong đường ống, CO2 được nạp vào đường ống qua ống venturi dưới áp

suất 3 – 3,5 bar để tăng khả năng hòa tan Phun ngay trên đường ống, ngược chiều với dòng chảy của bia Sau khi đủ lượng CO2 bia được chuyển đến tank thành phẩm để ổn định rồi sang công đoạnchiết do ban đầu CO2 còn liên kết với các thành phần của bia một cách lỏng lẻo, cần phải có một thời gian để các liên kết này trở nên bền vững Các thùng được bố trí hệ thống làm lạnh sao cho hạ nhiệt độ bia xuống 0 - 2°C Đây là công đoạn bảo quản bia trước khi chiết, vì vậy, thùng chứa cần phải đảm bảo vệ sinh toàn bộ, quá trình vệ sinh phải được kiểm tra và bề mặt bên trong thùng chứa phải nhẵn

II.14 Hoàn thiện sản phẩm

Mục đích: Đóng gói sản phẩm trong bao bì nhằm mục đích bảo quản và đưa sản phẩm hoàn thiện

 Rửa bên trong keg và chiết: Quy trình gồm 4 bước rửa

 Giai đoạn rửa keg: keg đặt úp vào máy chiết và được rửa sạch bằng nước nóng Rồi rửatiếp bằng xút 2% ở 80ºC Tráng lại bằng nước để loại xút dư Sau đó rửa lại bằng axitH3PO4 1.5% ở 60ºC Cuối cùng rửa lại bằng nước nóng 80 52 + Giai đoạn vô trùng:℃, để độ sau khi rửa xong, hơi được sục vào bốc để khử trùng, nước ngưng sẽ được tháo ra ngoài

 Giai đoạn tạo áp suất đối kháng: ở tư thế úp, CO2 được đưa vào bên trong, một phần đẩytriệt để nước ngưng còn sót lại, một phần để tạo áp suất bằng với áp suất CO2 trong bìnhchứa bia

 Giai đoạn rót bia: bia tự chảy vào bock theo đường thoát CO2, đẩy CO2 từ bên trong rangoài theo đường dẫn tác nhân tẩy rửa

 Kiểm tra mức bia trong bock: Kiểm tra lượng bia đã rót vào bock có đủ số lượng haykhông, đồng thời kiểm tra độ kín của bốc Việc kiểm tra được tiến hành thông qua cânkhối lượng của bốc khi chúng được dẫn trên dây chuyền ra ngoài Sau khi chiết, bốcđược đưa đi xoáy nút, in hạn sử dụng và kiểm tra mức bia trong bock để trở thành bockbia thành phẩm

đó, cần phải tiến hành rửa chai trước khi đem chiết chai Một lượng chai mới mua từ nhà sản xuất

về cũng vẫn phải qua rửa sạch sẽ

Mục đích: Loại bỏ toàn bộ cặn bẩn, nhãn mác, trong chai đồng thời đảm bảo được sự vô trùng

trước khi cho chai vào chiết

Cách tiến hành: Quy trình rửa chai được tiến hành trong máy rửa chai, gồm các công đoạn sau:

 Ngâm sơ bộ trong các bể chứa nước làm cho các lớp cặn bẩn và nhãn mác được mềm ra.Nhiệt độ nước ngâm sơ bộ lần 1: 35 - 40oC Bể ngâm lần 2 là: 55 - 60oC

 Ngâm xút nóng: 75 – 85 loại bỏ hoàn toàn cặn bẩn và tách rời các nhãn mác ra khỏi℃, để độ chai Thời gian ngâm: 4 - 5 phút

 Phun rửa bằng xút nóng có áp lực 5 bar để tăng hiệu quả rửa và tách mác Nhiệt độ củaxút là 85oC tăng hiệu quả rửa và tiêu diệt vi sinh vật

 Phun rửa bằng nước ấm 45 - 50oC: loại bỏ toàn bộ chất tẩy rửa

 Phun rửa bằng nước thường 20 - 25oC: để chuẩn bị tráng vô trùng

 Cuối cùng phun nước sạch vô trùng 10 - 15oC

 Sau khi chai được rửa sạch được đi ra và qua thiết bị kiểm tra chai, máy soi chai bằngphương pháp chiếu tia laze, chụp hình vào các vị trí: thành chai, đáy chai, bên trong chai,miệng chai để đảm bảo chai sạch hoàn toàn trước khi vào chiết

 Tái sử dụng xút rửa: xút sau khi rửa chứa nhiều cặn bẩn, nhãn mác, các chất cặnbẩn cần được xử lý bằng cách để lắng trong nhiều giờ rồi loại bỏ cặn lắng, thu hồi xút ởphía trên Xút đã xử lý và tái sử dụng nhiều lần, khoảng một năm mới thay xút một lần.Ngoài ra để làm sạch xút, ta bổ sung thêm phụ gia Stabilon ACP vào xút rửa

 Chiết chai

Bia được chiết vào chai theo nguyên tắc chiết đẳng áp Chai bia sau khi được kiểm tra chạy theo băng chuyền tới máy chiết Khi vào máy chiết, chai được nâng lên sát với đầu chiết, không khí trong chai được hút ra và CO2 được đưa vào chai nhằm tạo áp suất đối kháng Khi có sự cân bằng

áp suất, bia tự chảy vào chai cho tới khi đạt mức chiều cao quy định của bia trong chai Chai được

hạ xuống và đi ra khỏi máy chiết

 Dập nắp

Bia sau khi được chiết cần phải dập nút càng sớm càng tốt Vì vậy máy dập nút được bố trí ngay bên cạnh máy chiết và hoạt động đồng bộ với nhau Nắp được đặt trên miệng chai, trong quá trình dập các răng của nút sẽ bị nén xuống bao lấy miệng chai, lớp đệm bên trong nút ép xuống làm kín miệng chai

 Thanh trùng

Mục đích: Diệt vi sinh vật, nấm men còn sót để nâng cao độ bền sinh học của bia giúp cho quá

trình bảo quản đựơc lâu dài

Cách tiến hành: Thiết bị thanh trùng thường có nhiều khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một

nhiệt độ khác nhau Nhiệt độ tối đa để thanh trùng khoảng 65oC Quá trình thanh trùng cần đảm bảo nhiệt độ của chai đi vào và đi ra khỏi thiết bị là bằng nhau, đồng thời không quá chênh lệch so với nhiệt độ môi trường

Nhà máy sử dụng thiết bị thanh trùng Tunel, gồm 8 khoang chia làm 3 khu vực:

 Vùng nâng nhiệt: khoang 1, 2, 3 với nhiệt độ được cài đặt lần lượt là 32°C, 38°C, 52°C

 Vùng thanh trùng: khoang 4,5 nhiệt độ được cài đặt lần lượt 62°C, 62°C

 Vùng hạ nhiệt: khoang 6, 7,8 nhiệt độ được cài đặt lần lượt 52°C, 38°C, 32°C

Nhờ băng tải, các chai bia sau khi chiết được vận chuyển chậm vào máy thanh trùng Các chai bia

sẽ lần lượt đi qua 8 khoang thanh trùng với vận tốc không đổi nhờ hệ băng tải chính Nhiệt độ thanhtrùng 62oC Thời gian thanh trùng là 15 phút, thời gian nâng nhiệt và hạ nhiêt bằng nhau và bằng 22,5 phút Tổng thời gian chai đi từ đầu đến cuối là 60 phút Bia sau thanh trùng có độ PU đạt 20,5

Chai ra khỏi máy thanh trên băng tải, qua các máy xì khô làm khô chai sau đó qua bộ phận dán nhãn, in date, cuối cùng đi vào xếp két và xếp vào pallet Sản phẩm cuối cùng được đem đi lưu kho

và vận chuyển đến nơi tiêu thụ

 Bia lon

Lon sạch đóng gói trên Pallet được đưa vào băng chuyền chuyển đến bộ phận rửa lon Các lon đượclật úp lại cho miệng lon nằm phía dưới trước khi cho vào bộ phận rửa Tại đây các tia nước được phun vào trong lon từ dưới lên Sau khi rửa sạch, lon được lật ngược lại để vào máy chiết Kết thúc công đoạn chiết bia vào lon, các lon đi qua hệ thống phun khí CO2 trực tiếp, các tia này được phun theo hướng nằm ngang so với bề mặt lon để đuổi hết O2 ra khỏi lon Tiếp đến lon được chuyển đến máy ghép mí và đến máy thanh trùng Trước khi vào máy thanh trùng, lon bia được đi qua cơ cấu đảo ngược để đảm bảo quá trình thanh trùng được an toàn, tránh hiện tượng dãn nở vì nhiệt khi thanh trùng làm hở mí ghép Thời gian thanh trùng bia lon ngắn hơn so với bia chai cho vỏ nhôm truyền nhiệt tốt hơn với cấu trúc mỏng hơn Sau khi ra khỏi máy thanh trùng lon bia được phun khí nén để làm ráo nước ở đáy lon trước khi đi qua máy in phun, đồng thời trước khi đi vào máy in, lon bia còn đi qua bộ phận kiểm tra mức độ chứa đầy của bia trong lon Những lon không đạt yêu cầu

sẽ bị bắn ra ngoài Lon bia sau khi đi qua máy in để in mã số sản xuất sẽ được đóng gói vào thùng

giấy và đem nhập kho