tìm hiểu quy trình sản xuất bia và các biện pháp kiểm soát tốc độ lên men thông qua độ lên men triệt để tại nhà máy bia sài gòn – miền tây

TÓM TẮT Nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây sử dụng công nghệ và thiết bị hiện đại, toàn bộ quy trình công nghệ sản xuất đều được tự động hóa nhằm ngăn ngừa tối thiểu các yếu tố bên ngoài tác

VỎ THỊ DIỄM THI

MSSV: C1200658

TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ CÁC BIỆN

PHÁP KIỂM SOÁT TỐC ĐỘ LÊN MEN THÔNG QUA

ĐỘ LÊN MEN TRIỆT ĐỂ TẠI NHÀ MÁY

BIA SÀI GÒN – MIỀN TÂY

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành: 08

Người hướng dẫn

Ths NGUYỄN THỊ THU THỦY

Cần Thơ, 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

Tên đề tài:

TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ CÁC BIỆN

PHÁP KIỂM SOÁT TỐC ĐỘ LÊN MEN THÔNG QUA

ĐỘ LÊN MEN TRIỆT ĐỂ TẠI NHÀ MÁY

BIA SÀI GÒN – MIỀN TÂY

MSSV: C1200658 Lớp: CNTP_LT K38

Cần Thơ, 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính bẩn thân với sự hướng dẫn của cô Nguyễn Thị Thu Thủy Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước

đây Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Tìm hiểu quy trình sản xuất bia và các biện pháp kiểm soát tốc độ lên men thông qua độ lên men triệt để tại nhà máy bia Sài Gòn-Miền Tây” đã được hội đồng chấm luận thông qua

Cần thơ, ngày … tháng … năm 2014

em nâng cao kiến thức và có nhiều kinh nghiệm cho tương lại sau này

Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn toàn thể quý lãnh đạo, anh Vương Ngọc Thảo cùng các anh, chị công nhân viên nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây đã tạo mọi điều kiện tốt giúp em học hỏi những kinh nghiệm quý báu về chuyên ngành trong suốt quá trình thực tập tại nhà máy

Cuối cùng, em xin gữi lời kính chúc đến toàn thể thầy cô trường Đại học Cần Thơ, các anh chị cán bộ công nhân viên của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây, Giáo viên hướng dẫn được dồi dào sức khỏe, đạt được nhiều thắng lợi trong công việc cũng như trong cuộc sống Do thời gian thực tập có hạn nên không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự thông cảm của quý thầy cô

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014

Sinh viên thực hiện

VỎ THỊ DIỄM THI

TÓM TẮT

Nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây sử dụng công nghệ và thiết bị hiện đại, toàn bộ quy trình công nghệ sản xuất đều được tự động hóa nhằm ngăn ngừa tối thiểu các yếu tố bên ngoài tác động ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Trong phạm vi khảo sát, hoạt lực của malt trong nguyên liệu (298,99 – 327,40 o wk)

có ảnh hưởng đến quá trình thủy phân tinh bột trong quá trình nấu, hoạt lực malt cao tạo ra các thành phần chất hòa tan có trong nước nha cao sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng lên men Khi lên men bia với nấm men từ đời F3 đến F8, sự sinh trưởng và phát triển của tế bào nấm men đều xảy ra theo quy luật, đời nấm men càng trẻ, mật số nấm men càng cao làm quá trình lên men diễn ra nhanh Ngoài ra, dựa vào độ lên men triệt để nhằm kiểm soát quá trình lên men thông qua nhiệt độ,

áp suất để quá trình lên men đạt kết quả tốt nhất

Từ khóa: hoạt lực malt, mật số nấm men, độ lên men triệt để, tốc độ lên men, độ hòa tan nguyên thủy, độ hòa tan triệt để

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

PHẦN 2 SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TY 2

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2

2.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN 2

2.3 QUY MÔ DOANH NGHIỆP 4

2.4 SƠ ĐỒ TỔ CHỨC NHÀ MÁY 4

2.5 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG NHÀ MÁY 5

PHẦN 3 NỘI DUNG 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BIA 6

1.1 KHÁI NIỆM 6

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH BIA 6

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT BIA 7

2.1 MALT ĐẠI MẠCH 7

2.1.2 Khái niệm 7

2.1.3 Vai trò của malt 7

2.1.4 Một số enzyme hoạt động có trong malt 8

2.1.5 Các chỉ tiêu đánh giá malt 10

2.2 NƯỚC 10

2.2.1 Ảnh hưởng của một số ion trong nước đến chất lượng bia 12

2.2.2 Phương pháp xử lý nước 13

2.3 NẤM MEN (Yeast) 15

2.3.1 Cấu tạo nấm men 15

2.3.2 Nguồn gốc và chủng nấm men 15

2.3.3 Thu hồi và bảo quản nấm men 17

2.4 HOUBLON (Humulus lupulus) 17

2.4.1 Thành phần hóa học và vai trò của hoa houblon 18

2.4.1.1 Một số thành phần trong hoa houblon 18

2.4.1.2 Vai trò của hoa houblon trong sản xuất 20

2.4.2 Chế phẩm của hoa houblon 20

2.5 THẾ LIỆU 21

2.6 PHỤ GIA SỬ DỤNG 22

2.7 HÓA CHẤT SỬ DỤNG VỆ SINH THIẾT BỊ 23

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 25

3.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA TỔNG QUÁT 25

3.2 CÔNG ĐOẠN NẤU NƯỚC NHA 26

3.2.1 Sơ đồ quy trình nấu nước nha 26

3.2.2 Thuyết minh quy trình 27

3.2.2.1 Tiếp nhận và xử lý nguyên liệu 27

3.2.2.2 Nghiền nguyên liệu 27

3.2.2.3 Cân gạo và malt 29

3.2.2.4 Quá trình hồ hóa 30

3.2.2.5 Quá trình đường hóa 31

3.2.2.6 Lọc lauter 33

3.2.2.7 Quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon 34

3.2.2.8 Quá trình đun sôi 35

3.2.2.9 Lắng xoáy 35

3.2.2.10 Làm lạnh nhanh, sục khí O 2 36

3.3 CÔNG ĐOẠN LÊN MEN 37

3.3.1 Sơ đồ quy trình lên men 37

3.3.2 Thuyết minh quy trình 38

3.3.4 Quá trình lọc trong và pha bia 40

3.3.5 Bão hòa CO2 và tàng trữ bia 41

3.4 QUÁ TRÌNH CHIẾT BIA 42

3.4.1 Sơ đồ quy trình chiết bia thành phẩm 42

3.4.2 Thuyết minh quy trình 43

3.4.2.1 Rửa chai 43

3.4.2.2 Kiểm tra chai sau khi rửa 43

3.4.2.3 Chiết chai 43

3.4.2.4 Thanh trùng 44

3.4.2.5 Dán nhãn chai và in date 44

3.4.2.6 Vô két và lưu kho 45

CHƯƠNG 4 KIỂM SOÁT TỐC ĐỘ LÊN MEN THÔNG QUA ĐỘ LÊN MEN TRIỆT ĐỂ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ LÊN MEN TRIỆT ĐỂ 46

4.1 KHÁI NIỆM 46

4.1.1 Mục đích của việc xác định độ lên men triệt để 46

4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ lên men triệt để 46

4.1.3 Phương pháp xác định độ lên men triệt để 47

4.1.4 Các chỉ tiêu theo dõi 48

4.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT 49

4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất hòa tan đến tốc độ lên men ở cùng đời nấm men 49

4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng mật độ nấm men và đời nấm men đến quá trình lên men 50

4.2.3 Kiểm soát tốc độ lên men thông qua độ lên men triệt để 52

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

5.1 KẾT LUẬN 56

5.2 KIẾN NGHỊ 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC ix

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của malt 8

Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng malt của nhà máy 10

Bảng 2.3 Phân loại nước cứng 11

Bảng 2.4 Chỉ tiêu của nước nấu bia 14

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của hoa houblon 19

Bảng 2.6 Yêu cầu kỹ thuật của hoa houblon cao và houblon viên 21

Bảng 2.7 Các thành phần chính của gạo 22

Bảng 2.8 Các chỉ tiêu đánh giá gạo dùng trong sản xuất 22

Bảng 3.1 So sánh các phương pháp nghiền 28

Bảng 3.2 Thành phần bột nghiền, dùng tiêu chuẩn EBC (European Brewery Convention) 29

Bảng 3.3 Khối lượng mẻ nấu và thành phần phụ gia bổ sung trong quá trình nấu 29

Bảng 3.4 Một số tiêu chuẩn nước nha của nhà máy 37

Bảng 3.5 Một số tiêu chuẩn bia sau khi lên men phụ của nhà máy 39

Bảng 3.6 Một số tiêu chuẩn bia TBF 41

Bảng 3.7 Một số chỉ tiêu bia thành phẩm 42

Bảng 3.8 Nhiệt độ của các khoang thanh trùng bia 44

Bảng 4.1 Tỷ lệ phối trộn và hoạt lực malt ảnh hưởng đến hàm lượng chất hòa tan trong dịch lên men 49

Bảng 4.2 Mật số nấm men và tỷ lệ nấm men chết ảnh hưởng đến độ lên men triệt để 50

Bảng 4.3 Giá trị limit của một số tank lên men 52

Phụ lục 1 Theo dõi hàm lượng chất hòa tan của các tank khảo sát ix

Phụ lục 2 Theo dõi hàm lượng chất hòa tan của các tank khảo sát x

Phụ lục 3 Theo dõi hàm lượng chất hòa tan của các tank khảo sát xi

Phụ lục 4 Theo dõi hàm lượng chất hòa tan của các tank khảo sát xii

Phụ lục 5 Biến đổi mật số nấm men (triệu tế bào/ml) ở các đời nấm men khác nhau xiii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây 4

Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng nhà máy 5

Hình 2.1 Malt đại mạch dùng trong sản xuất bia 7

Hình 2.2 Malt sấy dùng trong sản xuất bia 7

Hình 2.3 Saccharomyces cerevisia và Saccharomyces carlsbergensis 15

Hình 2.4 Hoa houblon 18

Hình 2.5 Chế phẩm hoa houblon dạng cao và viên 20

Hình 2.6 Thế liệu dùng trong sản xuất bia 21

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất bia Sài Gòn đóng chai 25

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình nấu nước nha 26

Hình 3.3 Sơ đồ nghiền malt và gạo của nhà máy Bia Sài Gòn – Miền Tây 27

Hình 3.4 Nồi nấu malt và gạo 30

Hình 3.5 Sơ đồ đường hóa nguyên liệu của nhà máy Bia Sài Gòn – Miền Tây 32

Hình 3.6 Hệ thống lọc lauter 33

Hình 3.7 Dịch đường được đun sôi 34

Hình 3.8 Quá trình lắng và làm lạnh nhanh 36

Hình 3.9 Sơ đồ quy trình lên men của nhà Bia Sài Gòn – Miền Tây 37

Hình 3.10 Hệ thống lọc bia 40

Hình 3.11 Sơ đồ quy trình chiết bia thành phẩm 42

Hình 3.12 Hệ thống rửa chai tự động 43

Hình 3.13 Máy chiết bia 43

Hình 3.14 Hệ thống thanh trùng bia 44

Hình 3.15 Hệ thống dán nhãn, in date và vô két 45

Hình 4.1 Đo độ Plato của mẫu sau khi lên men 48 giờ 48

Hình 4.2 Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ lên men triệt để ứng với các lô khảo sát khác nhau 50

Hình 4.3 Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ lên men triệt để theo từng đời nấm men 51

Hình 4.4 Đồ thị thể hiện mật số nấm men theo thời gian lên men ở các đời men F3 – F8 51

Hình 4.5 Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng chất hòa tan theo thời gian lên men 53

Hình 4.6 Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian lên men ở các tank khảo sát 54

Hình 4.7 Đồ thị thể hiện sự thay đổi áp suất theo thời gian lên men ở các tank khảo sát 54

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Thực phẩm là nhu cầu thiết yếu không thể thiếu trong đời sống hằng ngày của con người Trong đó, đồ uống là một loại thực phẩm đặc biệt Hiện nay do điều kiện kinh tế xã hội phát triển không ngừng đã kéo theo nhu cầu về thức uống của con người ngày càng tăng cao Vì vậy, Rượu – Bia – Nước giải khát đã chiếm một vị trí đáng kể trong ngành Công Nghệ Thực Phẩm, trong đó bia là một loại đồ uống giải khát khá là thông dụng Trên thế giới, trong ngành công nghiệp sản xuất nước giải khát thì bia chiếm một vị trí hàng đầu và đem lại nguồn lợi to lớn cho nhiều quốc gia và các vùng lãnh thổ

Bia là một loại nước giải khát lên men truyền thống có từ rất lâu là sản phẩm của quá trình lên men, có độ cồn thấp nhưng giá trị dinh dưỡng cao và được nhiều người trên thế giới rất ưa chuộng Bia được sản xuất từ bốn nguyên liệu chính: malt, hoa houblon, nước và nấm men So với nhiều loại nước giải khát khác, bia có độ cồn thấp

Quá trình lên men bia diễn ra rất phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố tác động đến quá trình lên men Có thể làm ảnh hưởng đến tốc độ lên men nhanh hay chậm, khả năng sử dụng hoàn toàn triệt để các chất hòa tan có sẳn trong dịch lên men Hàm lượng chất khô hòa tan ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ lên men, bên cạnh đó đời nấm men, số lượng nấm men cấy, nhiệt độ và áp suất cũng ảnh hưởng rất lớn đến khả năng sử dụng triệt để các chất cần thiết cho quá trình lên men

Việc nghiên cứu và tìm ra một giới hạn tối ưu cho quá trình lên men mà nấm men

có thể sử dụng triệt để các chất có khả năng cho lên men hoàn toàn là vấn đề công

ty quan tâm Nhằm tìm hiểu sâu hơn về vấn đề trên, đề tài: “Tìm hiểu quy trình sản xuất bia và các biện pháp kiểm soát tốc độ lên men thông qua độ lên men triệt để tại nhà máy bia Sài Gòn-Miền Tây” được thực hiện

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Đề tài được tiến hành nhằm tìm hiểu quy trình sản xuất và các biện pháp kiểm soát tốc độ lên men thông qua độ lên men triệt để

PHẦN 2 SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TY 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Tây là công ty trực thuộc Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn

Tên giao dịch: Western – Sài Gòn Beer Joint Stock Company

SACABECO là công ty liên doanh Bia Sài Gòn tại Cần Thơ được thành lập từ hợp

đồng liên doanh ký ngày 20/11/1996 giữa công ty Bia Sài Gòn và công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hậu Giang

Đến ngày 30/08/2000, công ty liên doanh bia Sài Gòn tại Cần Thơ được giao lại cho

công ty bia Sài Gòn thống nhất quản lý theo chủ trương của Bộ Nông Nghiệp (công

văn số: 3005/CV-KHĐT ngày 03/08/2000) và UBND tỉnh Cần Thơ (công văn số:

2615/UB ngày 09/08/2001)

Sau ngày tiếp giao, công ty bia Sài Gòn khẩn trương tiến hành xây dựng nhà xưởng

sản xuất, đưa thiết bị đã được nhập khẩu từ trước và lắp đặt thiết bị trên diện tích 2

ha Sau đó, chủ tịch Hội đồng quản trị Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát

Việt Nam đã ký quyết định số: 39/QĐ-HĐQT ngày 31/08/2001 về việc thành lập

nhà máy bia Cần Thơ trực thuộc Công ty Bia Sài Gòn Ngày 04/12/2001 nhà máy

nấu thử mẻ nấu đầu tiên

Ngày 01/01/2001, nhà máy bia Cần Thơ đi vào sản xuất chính thức theo kế hoạch

do công ty bia Sài Gòn giao

Ngày 06/05/2003, Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp ban hành quyết định số

74/2003/QĐ-BCN về thành lập tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn và tổng công

ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn ban hành quyết định số: 138/TCT/HC ngày

21/07/2003 đổi tên nhà máy Bia Cần thơ thành nhà máy Bia Sài Gòn – Cần Thơ

trực thuộc tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn

Ngày 12/05/2004, Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp ban hành quyết định số

1035/QĐ-BCN về việc cổ phần hóa nhà máy Bia Sài Gòn – Cần Thơ, trong đó nhà nước nắm

giữ trên 50% cổ phần Ngày 24/11/2004 Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp ban hành

quyết định số 147/2004/QĐ-BCN về việc chuyển nhà máy Bia Sài Gòn – Cần Thơ

thành Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Cần Thơ Tiếp theo Bộ Công Nghiệp có công

văn số 1282/CV/TCCB ngày 16/03/2005 cho phép tổ chức đại hội cổ đông

Đại hội cổ đông thành lập SACABECO được tổ chức vào ngày 04/04/2005 đã bầu

ra HĐQT, ban kiểm soát, giám đốc, kế toán trưởng của Công ty cổ phần bia Sài

Gòn – Cần Thơ và thông qua phương án sản xuất kinh doanh năm 2005, phương án

đầu tư mở rộng sản xuất 2005 – 2007, SACABECO chính thức đi vào hoạt động

ngày 01/05/2005 Thực hiện Nghị quyết ngày 27/05/2006 của Đại hội cổ đông hợp

nhất Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Cần Thơ và Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Sóc

Trăng thành Công ty bia Sài Gòn – Miền Tây

Nhà máy Bia Sài Gòn – Cần Thơ là đơn vị trực thuộc Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Miền tây với tổng mức đầu tư khoảng 450 tỷ đồng Nhà máy được thiết

kế với công suất ban đầu là 10 triệu lít bia/năm, khả năng mở rộng 15 triệu lít

bia/năm, thiết bị chế tạo từ năm 1999 Sau nhiều lần đầu tư bổ sung và mở rộng cho

đến 2011 thì nhà máy đạt công suất 24 triệu lít/năm Do đầu tư và bổ sung nhiều lần

nên hệ thống thiết bị không đồng bộ, không thuận lợi trong việc vận hành

và quản lý

Năm 2012, được sự chấp thuận của Tổng Công ty và HĐQT, Công ty cổ phần Bia

Sài Gòn – Miền Tây đã triển khai đầu tư thay thế nhà nấu, đồng thời nâng cấp hệ

thống điều khiển tự động trung tâm cho khu lên men và CIP

Ngày 14/05/2013 nhà nấu mới đã hoàn thành và được đưa vào hoạt động vào tháng

06/2013 Tuy nhiên, chưa khai thác được tối ưu công suất Nhà nấu do công suất các

khâu chưa đồng bộ Trong khi đó, nhu cầu tiêu thụ bia tại thị trường Đồng bằng

sông Cửu Long hàng năm lại càng tăng Công suất của các nhà máy trong khu vực

hiện nay không đủ đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ Để phục vụ thị trường trong các

năm vừa qua Tổng công ty phải vận chuyển sản phẩm bia các loại từ các nhà máy ở

Thành phố Hồ Chí Minh xuống khu vực các tỉnh ĐBSCL, dẫn đến tốn thêm chi phí

cho việc vận chuyển

Do vậy, để đảm bảo cho hoạt động và phát triển bền vững của nhà máy, việc đầu tư

đồng bộ thiết bị tại nhà máy Bia Sài Gòn – Cần Thơ là cần thiết, nhằm mang lại

hiệu quả không chỉ cho Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Tây mà còn cho Tổng

Công ty, giảm chi phí vận chuyển, phù hợp với chiến lược của Công ty Cổ phần

Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn Tận dụng được ưu thế về vị trí địa lý và

thuận lợi trong việc điều phối thị trường mà Tổng Công ty chấp thuận cho việc nâng

cấp công suất hoạt động lên 50 triệu lít/năm

2.3 QUY MÔ DOANH NGHIỆP

Được chia làm 4 giai đoạn:

Giai đoạn 1: công suất thiết kế là sản xuất 10 triệu lít/ năm

Giai đoạn 2: công suất được nâng công suất lên 15 triệu lít/ năm đã được hoàn thiện

và đưa vào hoạt động cuối tháng 12/2003

Giai đoạn 3: tiếp tục nâng công suất sản xuất lên 25 triệu lít/ năm đã được hoàn thiện và đi vào hoạt động vào 2011

Giai đoạn 4: để đáp ứng khả năng tiêu thụ của thị trường, nhà máy tiếp tục cải thiện

và nâng cấp công suất của nhà máy lên đạt được 50 triệu lít/ năm Hiện tại, nhà máy

đã hoàn thành được tổ nấu đang thực hiện nâng cấp tổ lên men, lọc, tổ thành phẩm

và tổ động lực bảo trì

2.4 SƠ ĐỒ TỔ CHỨC NHÀ MÁY

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây

(Nguồn: Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Tây)

2.5 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG NHÀ MÁY

1 Nhà xe 8,10 Nhà bảo vệ 19 Xưởng bảo trì 29 Khu lên men

2 Nhà vệ sinh 9 - 13 Công viên 20 Máy phát điện 30 Khu trữ men

3 Nhà ăn 14 Nhà nấu 21 CO2 thu hồi 31 Phòng CIP

4 Trạm biến áp 15 Silo malt, gạo 22 Máy lạnh 32 Phòng BBT

5 Xử lý nước thải 16 Khu xay xát 23 Khu xử lý nước 33 Phòng lọc bia

6 Kho thành phẩm 17 Kho malt, gạo 24-27 Kho vật tư 34 Khu chai rỗng

7 Xử lý nước cấp 18 Lò hơi 28 Trạm phân phối điện

35 Khu chiết bia

Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng nhà máy

(Nguồn: Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Tây)

PHẦN 3 NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BIA 1.1 KHÁI NIỆM

Bia (từ tiếng Pháp là: bière; Anh: beer hoặc Đức: bier): là một loại nước uống chứa

cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của dịch đường có được từ các hạt ngũ cốc nảy mầm, thêm vào đó là hương vị của hoa houblon và không chưng cất sau khi lên men Nói một cách khác, bia là loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp

và có hương vị đặc trưng của hoa houblon

Bia khác với rượu ở chỗ nó có hàm lượng cồn thấp nhưng có hàm lượng các chất không lên men khá cao Bia được phân biệt với các thức uống giải khát khác ở chổ bọt bia được giữ lâu hơn và CO2 là của bản thân của quá trình lên men tạo thành

So với rượu và các nước giải khát khác thì bia có giá trị dinh dưỡng cao hơn do có chứa một lượng vitamin phong phú như B1, B2, B5, B6, PP…, một số chất khoáng và nguyên tố vi lượng Ngoài ra, bia còn kích thích quá trình tiêu hóa và chứa CO2, houblon…

Bia đã có từ xa xưa nhưng chỉ sản xuất thủ công và làm theo thói quen kinh nghiệm chứ không ai hiểu về tính chất hay cơ chế của sự lên men Đến giữa thế kỷ XIX vào năm 1857, Louis Pasteur bắt đầu nghiên cứu về vi sinh Ông đã khám phá lý thuyết của sự lên men Sau đó, Hansen tiếp tục tìm ra phương pháp phân lập các tế bào nấm men được tuyển chọn và nhân giống đưa vào sản xuất

Nhờ vào những phát kiến trên mà các nhà sản xuất bắt đầu chế tạo thiết bị và đầu tư chiều sâu Công nghệ sản xuất bia đã từng bước phát triển nhanh trong sản xuất và tạo nên một ngành công nghiệp lớn mạnh ngày càng phát triển với số lượng ngày càng tăng

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT BIA

2.1 MALT ĐẠI MẠCH

Đại mạch (Hordeum – vulgare) thuộc họ lúa mì, cung cấp tinh bột cần thiết cho sản

xuất bia Đại mạch được chia làm hai nhóm chính: đại mạch hai hàng

(H distichum) và đại mạch đa hàng (H polytichum, H vulgare) Tuy nhiên người ta

sử dụng đại mạch hai hàng để sản xuất bia

Hình 2.1 Malt đại mạch dùng trong sản xuất bia

(Nguồn: http://www.news.go.vn)

2.1.2 Khái niệm

Malt là sản phẩm được chế biến từ các hạt ngũ cốc như đại mạch, tiểu mạch, thóc

tẻ, lúa mì, ngô,… được cho nảy mầm trong điều kiện nhân tạo có kiểm soát và sấy

đến độ ẩm nhất định Là nguyên liệu chính cung cấp tinh bột cho quá trình đường

hóa tạo đường cho sự lên men sau này

Hình 2.2 Malt sấy dùng trong sản xuất bia

(Nguồn: http://www.themaltmiller.co.uk)

2.1.3 Vai trò của malt

Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid chủ yếu là dưới dạng tinh bột để chuyển hóa

thành đường và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác Ngoài ra, malt

còn cung cấp khá đầy đủ lượng protein và chứa hệ enzyme protease để thủy phân

chúng Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzyme này được hoạt hóa mạnh mẽ Khi

chuyển sang giai đoạn nấu chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả năng giữ bọt tốt hơn, tạo vị đậm đà đặc trưng cho bia

Độ ẩm trung bình của đại mạch khoảng 14 – 15%, hàm lượng ẩm có thể thay đổi từ 12% đến 20% tùy theo điều kiện thu hoạch Đại mạch có độ ẩm cao cần được sấy khô để bảo quản được lâu hơn và không làm mất khả năng nảy mầm, để bảo quản được lâu đại mạch phải có độ ẩm dưới 15%

Thành phần hóa học của malt được trình bày qua Bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của malt

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007)

2.1.4 Một số enzyme hoạt động có trong malt

Trong đại mạch nảy mầm có các nhóm enzyme quan trọng là xitase, amylase, protease và fitase,… Đặc biệt là hai nhóm amylase và protease là enzyme vô cùng quan trọng trong nghề làm bia

Xitase: nhóm này gồm hai enzyme là xitolactase và xitolase Chúng xúc tác thủy

phân hemicellulose và các chất dạng keo thành các hợp chất trung gian, sau đó thành các loại đường đơn hexose, pentose và các sản phẩm khác

Amylase: nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là đại mạch và một số hạt ngũ cốc

khác Hàm lượng tinh bột trong các loại hạt này là khá lớn Để có dịch đường lên men bia chứa maltose, dextrin và glucose thì phải thủy phân tinh bột nhờ enzyme amylase

Amylase trong malt là một nhóm gồm ba enzyme: α – amylase, β – amylase và amylo – photphatase Phần lớn chúng có mặt ở 1/3 nội nhũ gần phía cuống hạt ở gần phôi hoặc trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ

α – amylase: tác động lên mạch amylose và amylopectin của tinh bột và có khả

năng phân cắt các liên kết α – 1,4 – glucoside nằm ở phía bên trong phân tử của tinh bột hoặc glycogen một cách ngẫu nhiên tạo nên các chuỗi ngắn mạch hơn, các

dextrin chứa 7 – 12 gốc glucoside Các chuỗi này lại được β – amylase tiếp tục phân

cắt ra chuỗi có hai gốc (maltose) từ đầu không khử

Nhờ có quá trình này độ nhớt của dịch cháo giảm đi một cách nhanh chóng,

α – amylase không chỉ có khả năng phân hủy hồ tinh bột mà còn có khả năng phân

hủy cả hạt tinh bột nguyên vẹn nhưng với tốc độ rất chậm

Như vậy, dưới tác dụng của α – amylase tinh bột bị phân cắt từ mạch dài thành các

mạch dextrin ngắn hơn, một ít glucose, maltose và dextrin phân tử thấp

Khoảng nhiệt độ tối thích là 72 – 76ºC, bị vô hoạt nhanh ở 80oC, pH tối thích từ 5,3 – 5,8

β – amylase: có khả năng dịch hóa kém hơn α – amylase, nhưng khả năng đường

hóa lại cao hơn (chúng phân cắt tinh bột thành đường đôi là maltose và có thể có

một ít là glucose) Phân giải bắt đầu từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng

của cơ chất, β – amylase phân cắt liên kết α – 1,4 – glucoside nhưng khi gặp liên kết

α – 1,4 – glucoside đứng kế cận liên kết α – 1,6 – glucoside thì nó sẽ ngừng tác

dụng Sản phẩm tạo thành dưới sự tham gia của β – amylase là đường maltose và

phần dextrin còn lại

Tác dụng của β – amylase vào các mạch amylose và amylopectin của tinh bột

thường cho sản phẩm là đường đôi maltose Nhiệt độ tối thích của enzyme

β – amylase là 63 – 65oC và rất nhạy với nhiệt độ cao hơn, mất hoạt tính nhanh ở

70oC, pH = 5,4 – 5,6 Hai enzyme α – và β – amylase có chung đối tượng phân cắt

là tinh bột Chúng tác động đồng thời cùng điều kiện có chung sản phẩm tạo thành

Hoạt động tối thích ở 63 – 65ºC và pH tối thích 5,4 – 5,6

Amylophotphatase: chỉ hoạt động trong thời gian nảy mầm Trong hạt ngũ cốc nảy

mầm nói chung không có γ – amylase (glucoamylase hay α – 1,4 – glucan –

glucohydrolase)

Protease: enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân protein Trong hạt nảy mầm,

enzyme này thực chất gồm hai enzyme là protease và peptidase tác dụng kế tiếp

nhau Dưới tác dụng của chúng protein sẽ biến đổi như sau:

Albumose là polypeptit phức tạp nhưng không có tính đông tụ Nhiêt độ tối thích

của protease là 56 – 58oC và peptidase 48 – 52oC Chung cho protease là 48 – 52oC

(vì ở 56 – 58oC enzyme peptidase giảm hoạt tính rất nhiều)

pH thích hợp cho protease là 4,5 – 5, cho peptidase 7,8 – 8 Tổng giá trị thích hợp

cho cả hai enzyme là 4,8 – 5,5

Phitase: enzyme này xuất hiện trong thời gian hạt nảy mầm và khi nấu mới hoạt

động mạnh, xúc tác quá trình thủy phân hợp chất photpho hữu cơ, trước hết là hợp chất phitin có nhiều trong cám, thành axit photphoric Axit vô cơ này giữ vai trò hình thành tính đệm của môi trường Phitase có hoạt lực tối đa ở pH = 5,2 và nhiệt

độ tối ưu là 48oC

2.1.5 Các chỉ tiêu đánh giá malt

Malt được chia thành 2 loại: malt vàng hoặc malt sáng màu và malt đen Malt vàng được sản xuất các loại bia vàng sáng màu, malt đen được sản xuất các loại bia đen thẩm màu

Malt vàng có vị ngọt thoảng nhẹ và hương thơm dịu Từ malt vàng cho bia có vị đắng dịu, hương thơm ngát nhẹ nhàng Hai chỉ tiêu cảm quan này của bia vàng do houblon và hương thơm của malt sấy quyết định

Malt có màu nâu đến màu đen thẫm, hương vị ngọt đậm Bia đen có độ nhớt cao, hương vị mang từ malt sấy cháy trong đó melanoit quyết định

Chỉ tiêu chất lượng malt của nhà máy được trình bày qua Bảng 2.2

Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng malt của nhà máy

Ngoại quan Màu vàng rơm, không có mốc, không sâu mọt

lượng của bia và đặc biệt là hương vị của bia thành phẩm Vì vậy, trước khi đưa vào sản xuất nước luôn được kiểm tra về chất lượng và thành phần hóa học Nước dùng trong sản xuất bia phải là nước mềm, nếu nước cứng cần phải xử lý, nước có sắt và mặn không dùng cho nấu bia Tùy vào mục đích sử dụng mà có các chỉ tiêu về chất lượng của nước khác nhau

Các chỉ tiêu quan trọng của nước là: độ cứng, độ oxy hóa và vi sinh vật

Nước dùng trong lên men nói chung là phải đạt tiêu chuẩn nước uống được, không

có mùi, vị, không màu, trong suốt, đặc biệt không cho phép có mùi ammoniac, vết của kim loại nặng (thủy ngân, bari, )

Độ cứng của nước chia ra làm hai loại:

Độ cứng tạm thời hay còn gọi là độ cứng cacbonat (có thể loại bỏ được) tạo nên bởi các muối bicacbonat và cacbonat của Ca2+ và Mg2+

Độ cứng vĩnh cữu là độ cứng không có cacbonat (hay độ cứng sunfat), hình thành

do các sản phẩm của phản ứng giữa các axit sunfuric, clohydric, nitric với một số muối khoáng

Tổng của hai độ cứng trên là độ cứng chung cho nước, độ cứng tạm thời gây ra bởi các muối bicacbonat canxi và magie sẽ kết tủa khi bị đun nóng theo phương trình:

Ca(HCO3)2 ⇌ CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2 ⇌ MgCO3 + H2O + CO2

Khi đun sôi CaCO3 sẽ kết tủa hoàn toàn, còn MgCO3 sẽ kết tủa chậm hơn vì khi ngâm sẽ hòa tan một phần vào dung dịch Ngược lại, độ cứng vĩnh cữu gây nên các muối như CaSO4, MgSO4, CaCl2, Ca(NO3)2… khi đun sôi những muối này không biến đổi

Một số nước được phân loại được trình bày qua Bảng 2.3

Bảng 2.3 Phân loại nước cứng

Độ cứng của nước được quyết định bởi hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước Hàm lượng hai ion này có nhiều trong nước thường gọi là nước cứng, khi đun sôi tạo cặn bám trên thành và lắng xuống đáy thiết bị làm giảm hiệu số trao đổi nhiệt, ảnh hưởng xấu đến mùi, vị, độ trong của sản phẩm và đặc biệt làm cho dịch bia thành phẩm khó ngậm CO2 Nước cứng cần xử lý làm giảm Ca2+ và Mg2+ để nước trở thành nước mềm

Một chỉ số quan trọng của nước nữa là pH của nó Độ chua tác dụng của nước dao động trong khoảng 6,5 – 7, tính axit của nước là do sự tồn tại của axit cacbonic và trong nước cùng tồn tại muối cacbonate tạo thể cân bằng Độ chua của nước có ảnh hưởng rất mạnh đến hiệu suất đường hóa của malt

Trong sản xuất bia không được có NaHCO3, NH3, HNO2, cho phép có NO3- không quá 25mg/l Đặc biệt là sắt sẽ xảy ra phản ứng giữa sắt và tannin của hoa houblon làm xấu màu và vị của bia

2.2.1 Ảnh hưởng của một số ion trong nước đến chất lượng bia

Ca 2+: tìm thấy trong nước với số lượng lớn, nó tạo độ cứng của nước Muối của

Ca2+ với H2CO3, đặc biệt là Ca(HCO3)2 gây ảnh hưởng đến quá trình đường hóa, nó làm giảm độ acid của dịch hồ hóa và dịch đường Những ảnh hưởng của ion canxi:

Trong quá trình nấu bia có tác dụng bảo vệ enzyme amylase khỏi bị ức chế do nhiệt

độ Nhằm đảm bảo quá trình dịch hóa Kích thích hoạt động của enzyme protease và amylase hoạt động trong quá trình nấu làm tăng năng suất cho mẻ nấu Hỗ trợ kết lắng các protein trong quá trình đun sôi

Phản ứng với một ít bicacbonat canxi làm giảm tính axit theo phản ứng:

4KH2PO4 + 3Ca(HCO3)2 + Ca3(PO4)2 ⇌ 2K2HPO4 + 6H2O + 6CO2

Phản ứng với CaSO4 làm tăng độ axit theo phản ứng:

4KH2PO4 + 3CaSO4 ⇌ Ca3(PO4)2 +2KH2PO4 + 3K2SO4

K2HPO4 + CaSO4 ⇌ CaHPO4 + K2SO4

Trong quá trình lọc dịch đường, canxi làm giảm pH, tăng tốc độ lọc và ngăn cản các quá trình chiết các hợp chất màu, các hợp chất silic và các hợp chất làm tế bào

co lại

Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, canxi trợ giúp quá trình đông

tụ các hợp chất protein, làm giảm màu dịch đường và khả năng đồng phân các

α – axit đắng của hoa houblon

Trong quá trình lên men, canxi giúp tăng khả năng kết lắng của nấm men tốt, các chất oxalate trong malt bị kết tủa thành canxi oxalate và khi tồn trữ, giúp tăng quá trình làm trong bia

Mg 2+: không vượt quá 30 mg/lít nên ít gây ảnh hưởng xấu đến pH dịch đường, mùi

vị và chất lượng của bia, vì Mg2+ bị hòa tan một phần Tuy nhiên, MgSO4 sẽ cho bia

có mùi vị khó chịu Nếu ở nồng độ cao chúng thường gây vị đắng khó chịu, làm đóng cặn lòng ống, làm suy yếu nấm men, tạo sự oxy hóa với tanin trong bia là nguyên nhân gây đục bia

Na +: có trong nước thường dưới dạng như Na2CO3, Na2SO4 hay NaCl, hàm lượng của sunfat natri quá cao làm cho bia có vị đắng chát Với NaCl trong phạm vi 200mg/l sẽ ảnh xấu đến vị cho bia

Nếu hàm lượng natri quá cao làm cho bia có vị mặn và chua

Na+ liên kết với Cl- tạo vị ngon hơn so với liên kết với SO42-

Đối với bia vàng có thể chấp nhận nồng độ NaCl 75 – 150 mg/l và tạo vị êm

Fe + , Fe 2+: nếu hàm lượng cao trong dịch đường sẽ rút ngắn chu kỳ sinh trưởng của nấm men làm sự cân bằng trong quá trính lên men bị phá vỡ, ngoài ra còn gây cho bia có mùi vị lạ, xúc tác quá trình oxy hóa làm đục bia

Sắt ở dạng Fe2+ khi có oxy hóa sẽ chuyển thành Fe3+ tạo kết tủa không tan

Fe2+ sẽ ức chế một số loại enzyme Nếu nồng độ Fe2+ trong bia > 0,3 mg/l sẽ làm cho bọt bia chuyển màu xám nhạt, làm cho bia đậm màu hơn, độ bền giảm

Zn 2+: Zn2+ có tác dụng tốt trong quá trình lên men đặc biệt đối với sự tổng hợp protein, sự tăng trưởng của nấm men, thúc đẩy quá trình lên men và giảm lượng

H2S tạo thành

Nồng độ Zn2+ trong dịch đường từ 0,08 – 0,2 mg/l

Nồng độ Zn2+ > 0,6 mg/l ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình lên men và tính bền keo

SO 4 2-: nhiều hơn 250mg/l sẽ làm giảm vị đắng của hoa houblon, ức chế hoạt động của vi sinh vật, các ion sunfat phản ứng với MgCO3 tạo ra MgSO4 gây vi đắng nhẹ cho bia (đắng khan)

Các muối sunfat ảnh hưởng tới sự phân hủy protein, phân hủy tinh bột, hỗ trợ giúp quá trình đường hóa tăng cường việc làm trong dịch đường

2.2.2 Phương pháp xử lý nước

Xử lý nước qua ba bước cơ bản:

- Lọc cát để loại cặn bẩn còn sót lại

- Lọc qua than hoạt tính để loại bớt Cl2, tạp chất hữu cơ có trong nước gây mùi khó chịu

- Trao đổi ion để khử độ cứng của nước, các hạt nhựa trao đổi ion được tái sinh bằng NaOH, HCl Dùng đèn cực tím để tiêu diệt vi sinh vật trong nước Một số chỉ tiêu của nước nấu bia được trình bày qua Bảng 2.4

Bảng 2.4 Chỉ tiêu của nước nấu bia

Tổng vi sinh vật hiếu khí Khuẩn lạc/ml ≤ 100

(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2009)

Các yêu cầu đối với nước sử dụng trong sản xuất

Độ cứng: từ mềm đến trung bình

Hàm lượng muối cacbonat: không quá 50 mg/l

Hàm lượng muối Mg+: không quá 100 mg/l

Hàm lượng muối clorua: 75 – 150 mg/l

NH3 và muối NO2: không có

Hàm lượng Fe2+: không quá 0,3 mg/l

Vi sinh vật: không quá 100 tế bào/ml

2.3 NẤM MEN (Yeast)

2.3.1 Cấu tạo nấm men

Hiện nay nấm men sản xuất bia được chia thành hai loại chính: nấm men chìm

Saccharomyces carlsbergensis và nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae

Đặc điểm của nấm men Saccharomyces carlsbergensis: hình oval, có kích thước

6 – 12 μm Sinh sản bằng cách nảy chồi, rất khó tạo ra bào tử Thích nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp (khoảng 2 – 8oC), phát triển ở tầng sâu của thiết bị Trong qúa trình lên men chúng có xu hướng chìm sâu và kết lắng xuống đáy tank do đó dễ thu hồi men để tái sử dụng và làm cho bia tự trong nhanh hơn

Đặc điểm của nấm nem Saccharomyces cerevisiae: sinh sản bằng cách tạo ra bào

tử, thích nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao từ 12oC trở lên, thích hợp cho lên men ở nhiệt độ 14 – 25oC Khi lên men tế bào của chúng lơ lửng

và tập trung trên bề mặt dịch Với đặc tính như vậy nên tốc độ lên men nhanh và mạnh mẽ

Hình 2.3 Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces carlsbergensis

(Nguồn: http://www.iaszoology.com)

2.3.2 Nguồn gốc và chủng nấm men

Việc lựa chọn chủng nấm men thích hợp là yếu tố vô cùng quan trọng để sản xuất bia có chất lượng cao Trong sản xuất bia người ta thường sử dụng nấm men thuộc

giống Saccharomyces để chuyển hóa đường thu được từ malt và gạo để tạo thành

rượu ethanol và CO2, đó là các nòi thuần chủng được tách lập hay phân lập từ một

tế bào

Hiện tại công ty sử dụng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis được

chuyển từ tổng công ty bia Sài Gòn với đầy đủ các đặc tính của chủng nấm men chìm và nhiều ưu điểm vượt trội:

- Phát triển và lên men ở nhiệt độ thấp (7 – 9oC), là loại men được dùng phổ biến trên toàn thế giới để sản xuất các loại bia vàng sáng màu Lên men mạnh trong lòng môi trường, các tế bào nấm men khi lên men thường kết dính vào nhau ở dạng bụi hoặc dạng bông và kết lắng nhanh xuống đáy tank, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc nhanh hơn, làm cho bia có màu vàng óng và trong suốt hơn

- Nấm men chìm có thể thủy phân trisaccharide thành fructose melibiose, sau

đó dưới tác dụng của enzyme melibiase, các đường glucose và galactose được tạo thành

- Nấm men chìm còn lên men được các loại đường như: glucose, fructose và maltose, nhưng không lên men được tinh bột và các dextrin

- Không lên men được các loại đường như: lactose, inulin, xilose, arabinose, cellobiose, manit, socbit,… Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt trong 6 – 8 đời, tỷ lệ men chết phải < 10%

Quá trình sinh trưởng của nấm men gồm có 4 pha:

- Pha tiềm phát: là giai đoạn nấm men mới được cấy vào môi trường còn chưa sinh sản Nấm men thích nghi với môi trường mới trong đó một số tế bào bị

ức chế, thậm chí có thể bị chết, số lượng tế bào nấm men không tăng hoặc tăng lên nhưng không đáng kể Trong môi trường đầy đủ chất dinh dưỡng giống nấm men cấy vào càng khỏe, pha tiềm phát càng ngắn

- Pha chỉ số: số lượng tế bào nấm men phát triển theo cấp số nhân với tốc độ sinh trưởng cực đại Trong pha này nấm men nảy chồi rất mạnh, số tế bào phát triển ồ ạt, chất dinh dưỡng bắt đầu cạn dần, các sản phẩm sinh ra làm mất đi điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng và chuyển sang pha ổn định

- Pha cân bằng: sinh trưởng của nấm men ổn định và lên men mạnh

- Pha suy vong: sự sinh sản hầu như ngừng lại, các tế bào sống trở nên già đi

và bắt đầu kết lắng

Tốc độ sinh sản của nấm men phụ thuộc vào nhiệt độ, các thành phần các chất dinh dưỡng, các chất độc, các hợp chất nitơ, cacbon có trong môi trường Đối với lên men chìm, nhiệt độ tối ưu cho quá trình tăng sinh khối là 25 – 30oC, ở 40oC nấm men ngừng hoạt động và bắt đầu chết, nhưng ở 2 – 3oC thì vẫn còn hoạt động và ở nhiệt độ thấp làm ức chế quá trình tăng sinh khối của nấm men Trong môi trường giàu hợp chất nitơ và nghèo hợp chất hydratcacbon thì nấm men phát triển chậm lại

Ở nồng độ dịch đường ≥ 20%, quá trình phát triển nấm men và lên men ngừng hoạt động Vì các tế bào huyết tương hóa do áp lực thẩm thấu cao

Hàm lượng CO2 cao làm giảm sự tăng trưởng sinh khối, trong khi O2 cao làm tăng tốc độ phát triển nấm men

Hàm lượng cồn ≥ 0,5% có ảnh hưởng độc hại cho nấm men và ảnh hưởng này tăng khi nhiệt độ tăng

Chọn men bia cần chú ý đến các chỉ tiêu sau:

- Men giống phải thuần chủng

- Khả năng sinh trưởng, khả năng kết lắng và hoạt lực của nấm men

- Nhiệt độ bảo quản  10oC

- Thời gian trữ  48 giờ

- Khi đưa vào sản xuất tỉ lệ men chết  10%, số lần sử dụng  8 lần

- Tỉ lệ nảy chồi  10%

- Mật độ tế bào nấm men 15 – 30 triệu tế bào/ml

2.3.3 Thu hồi và bảo quản nấm men

Sau khi cấy men vào nước nha để tiến hành công đoạn lên men, các nấm men được lên men trong điều kiện thích hợp để tăng tốc độ sinh sản của nấm men, men được lưu lại trong tank trong suốt quá trình lên men chính Tuy nhiên, để đảm bảo cho quá trình lên men triệt để thì lượng nấm men có thể còn lại trong tank lên men trong giai đoạn lên men phu, tùy thuộc vào tốc độ lên men nhanh hay chậm mà việc thu hồi men về các tank chứa sớm hay là trễ Quá trình lưu giữ men tại các tank chứa phải đảm bảo đúng yêu cầu về nhiệt độ (bảo quản ở 4 – 5oC), không thông gió, men sau khi thu hồi về tốt nhất phải cấy trở lại cho các tank lên men tiếp theo không được lưu giữ quá 48 giờ Vì trong quá trình lưu giữ men trong thời gian dài sẽ làm cho hoạt lực của nấm men yếu dần, dẫn đến nấm men không đạt chất lượng để cung cấp cho quá trình lên men

2.4 HOUBLON (Humulus lupulus)

Đây là loài thực vật loại cây leo phân tính, thuộc họ Gai dầu, được trồng ở các vùng

ôn đới, hoa của nó được dùng để sản xuất bia, tạo hương vị đặc biệt Hoa được sử dụng cho sản xuất bia phải là hoa cái chưa thụ phấn còn những hoa đã thụ phấn thì không sử dụng

Là nguyên liệu quan trọng thứ hai trong công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Khi hoa bắt đầu chín, bên trong các cánh hoa, đặc biệt ở nhị hoa xuất hiện các hạt màu vàng óng và nhờn dính, đó gọi là hạt lupulin Chính những hạt lupulin nầy là nguồn gốc chính sinh ra chất đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon

Hình 2.4 Hoa houblon

(Nguồn: http://www.news.go.vn)

2.4.1 Thành phần hóa học và vai trò của hoa houblon

2.4.1.1 Một số thành phần trong hoa houblon

Chất đắng: là thành phần quan trọng nhất trong houblon, nó tập trung chủ yếu là những hạt lupulin dưới dạng nhựa hay axit đắng kết tinh Những hạt này có chứa những chất thơm, các chất có vị đắng đặc trưng, nhờ đó bia có vị đắng dễ chịu, có hương thơm, bọt lâu tan, làm tăng độ bền sinh học cho bia, có tác dụng kháng khuẩn và giữ được phẩm chất khi thời gian kéo dài

α – axit đắng: gồm 6 hợp chất humulon, cohumulon, prehumulon, adhumulon, posthumulon, 4 – deoxuhumulon

Trong các hợp chất trên thì humulon là thành phần quý nhất trong hoa houblon, vì

nó là nguồn cung cấp chính các chất đắng và khả năng kháng sinh Humulon và các đồng phân tạo ra từ 85 – 95% chất đắng trong bia, nó có vị đắng mạnh, độ hoạt động bề mặt lớn Khả năng hòa tan của α – axit đắng trong nước khoảng 500 mg/l, trong dịch đường thì ít hơn, trong bia thì không đáng kể (10 – 30 mg/l) Độ kiềm của dung môi càng cao thì khả năng hòa tan của chúng càng nhiều

Trong giai đoạn đun sôi dịch đường với hoa houblon, các hợp chất humulon không trực tiếp hòa tan mà chúng trải qua một giai đoạn trung gian là quá trình đồng phân hóa α – axit đắng thành iso α – axit đắng Sau quá trình đồng phân này sẽ tạo ra các sản phẩm có độ đắng cao hơn nhiều

β – axit đắng: gồm 4 hợp chất hupulon, colupulon, adlupulon và prelupulon Chủ

yếu là lupulon có khả năng gây đắng và sự hoạt động bề mặt hay khả năng tạo bọt

cũng yếu hơn humulon, nhưng khả năng kháng sinh lại mạnh hơn

β – axit đắng dễ tan trong các ester, hexan, rượu methylic Khả năng hòa tan trong nước, trong dịch đường kém hơn rất nhiều so với α – axit đắng Khi đun sôi trong dịch đường, nó cũng bị đồng phân hóa sau đó mới bị phân cắt nhưng tốc độ rất

chậm Nếu bị oxy hóa, β – axit đắng sẽ chuyển thành hupulon, khả năng hòa tan kém

Nhựa mềm, nhựa cứng

Nhựa mềm là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa và polyme hóa Ở giai đoạn này thì chất đắng và khả năng kháng sinh chỉ còn một phần Tuy nhiên khả năng hòa tan cao nên độ đắng được tạo ra lớn hơn

Nhựa cứng là sản phẩm cuối của quá trình Ở giai đoạn này thì chúng không thể hòa tan vào dịch đường và thải theo cặn lắng, chính vì vậy hợp phần này không có giá trị trong sản xuất

Tinh dầu thơm

Tạo mùi thơm đặc trưng nhẹ nhàng và dễ chịu cho sản phẩm Là chất lỏng trong suốt, không màu hoặc màu vàng nhạt Tinh dầu thơm có mùi rất mạnh, tỷ trọng khoảng 0,88, dễ dàng hòa tan trong rượu etylic ở nồng độ cao Trong nước tỷ lệ hòa tan của chúng là không đáng kể, khoảng 1 : 20000 Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường

Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có tới 98% lượng tinh dầu thơm bay ra theo hơi nước, chỉ còn tồn tại 2% trong bia

Một số thành phần hóa học của hoa houblon được trình bày qua Bảng 2.5

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của hoa houblon

2.4.1.2 Vai trò của hoa houblon trong sản xuất

Hoa houblon có vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất bia Nó có tác dụng làm ngưng kết albumin (làm cho dịch bia trở nên trong hơn), ức chế sự phát triển của vi sinh vật, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, nhất là tạo nên mùi thơm, vị đắng dịu đặc trưng cho bia, đồng thời làm tăng độ bền keo và ổn định cho sản phẩm

2.4.2 Chế phẩm của hoa houblon

Có hai loại chế phẩm được sử dụng phổ biến tại các nhà máy bia hiện nay là: houblon cao, houblon viên được nhập khẩu từ Đức và được trữ ở nhiệt độ 5 – 7oC Houblon cao (CO2 extract) hàm lượng α – axit đắng 52,5%, tạo vị đắng cho sản phẩm, dạng sệt màu vàng sậm hoặc xanh olive Sử dụng dạng houblon cao sẽ tách được các chất đắng trong hoa ở dạng đậm đặc, chất lượng của chất đắng được bảo toàn tốt hơn, sử dụng tiện lợi và hiệu quả hơn nhiều Houblon cao được đóng trong hộp sắt tây và bảo quản trong điều kiện lạnh (10 – 15oC)

Dạng sản phẩm này sẽ giảm được hao phí chất đắng trong quá trình bảo quản, tăng

hệ số sử dụng hữu ích của houblon, giảm lượng bã, chất màu

Houblon viên hàm lượng α – axit đắng 8,1% tạo mùi hương đặc trưng cho sản phẩm, dạnh houblon này có các thành phần tinh dầu nhiều, chủ yếu là dùng để trích

ly hương Houblon viên được đóng gói trong bao giấy nhôm và cũng được bảo quản trong điều kiện lạnh Nhà máy sử dụng cả ba loại houblon là SI-Au 14,929%, Batch 10,3% và HPE 10,1% cho mỗi mẻ nấu

Hình 2.5 Chế phẩm hoa houblon dạng cao và viên

(Nguồn: http://www.bieremaisonartisanaleblogspot.com)

Những ưu điểm khi sử dụng chế phẩm:

Làm cho bia có độ đắng ổn định và có thể bảo quản trong thời gian dài và chủ động được nguồn nguyên liệu

Dạng viên: thơm và ít đắng, là chế phẩm giàu lupulin, có vai trò quan trọng là cung cấp tinh dầu thơm cho bia, sử dụng dạng viên sẽ giảm lượng bã thải ra

Dạng cao: thường đắng và ít thơm

Một số yêu cầu kỹ thuật của hoa houblon cao và houblon viên được trình bày qua Bảng 2.6

Bảng 2.6 Yêu cầu kỹ thuật của hoa houblon cao và houblon viên

Màu sắc Vàng sậm hoặc xanh olive Màu xanh lá mạ hơi vàng Mùi vị Mùi thơm đặc biệt, dễ bay

Mục đích: hạ giá thành sản phẩm, cải thiện một số tính chất của sản phẩm, tạo ra chủng loại bia có phẩm cấp chất lượng khác nhau Tuy nhiên, sử dụng thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia (mùi, vị, màu…)

Công ty cổ phần Bia – Sài Gòn – Miền Tây sử dụng thế liệu là gạo với tỉ lệ thêm vào là 75% malt – 25% gạo

Hình 2.6 Thế liệu dùng trong sản xuất bia

(Nguồn: http://www.dc166.4shared.com)

Thành phần hóa học của gạo và các chỉ tiêu đánh giá gạo dùng trong sản xuất được

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007)

Bảng 2.8 Các chỉ tiêu đánh giá gạo dùng trong sản xuất

Màu sắc Đồng nhất, không hạt mốc, sạn, rác, hôi

Nhóm phụ gia trực tiếp: gồm tất cả những nguyên liệu phụ và hóa chất có mặt

trong thành phần của sản phẩm nhưng có sự kiểm soát chặt chẽ về hàm lượng cho phép

- Axit lactic: điều chỉnh pH của khối cháo ở nồi malt, tạo môi trường thuận lợi

để các enzyme amylase hoạt động đồng thời điều chỉnh pH của nước nha

- Canxi clorua (CaCl2): hoạt hóa enzyme, cung cấp ion Ca2+ hỗ trợ cho việc kết lắng các protein trong quá trình đun sôi, làm tăng độ bền nhiệt cho enzyme α – amylase giúp cho quá trình dịch hóa mẻ nấu triệt để hơn, tăng khả năng trao đổi chất của nấm men trong giai đoạn tổng hợp protein làm tăng hiệu suất mẻ nấu Ion Cl- cho bia có vị đậm đà, ổn định thành phần sinh học của bia

- Caramel: điều chỉnh màu của nước nha theo yêu cầu Được bổ sung vào khi đun sôi với hoa houblon

- Kẽm sunfat (ZnSO4): cung cấp ion Zn2+ kích thích sự phát triển sinh khối cho nấm men Nếu thiếu kẽm nấm men lên men chậm nhưng nếu quá nhiều

sẽ gây độc đối với nấm men Trong quá trình đun sôi và lắng trong nước nha thì một phần kẽm mất đi do bị hấp thu trong các bã kết tủa

- Enzyme Ultraflo Max: giúp hệ enzyme amylase bền nhiệt hơn để quá trình đường hóa tốt hơn

- Enzyme Termamyl SC: hỗ trợ cho quá trình thủy phân triệt để tinh bột còn sót lại trong quá trình thủy phân, được bổ sung khi bắt đầu rửa bã Liều lượng sử dụng là 45 g/1 tấn nguyên liệu

- Malturex – L (enzyme α – acetolactate decarboxylase): enzyme xúc tác, có tác dụng rút ngắn thời gian lên men, hạn chế sự tạo thành diacetyl trong quá trình lên men

- Vicant: có thành phần cấu tạo là erythobate và sodium metabisulphite, được

sử dụng như là chất chống oxy hóa giúp cho bia ổn định mùi vị và màu sắc

Nhóm phụ gia gián tiếp: gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong

quy trình công nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm

- Harborlite, Hyflo, Standard, PVPP: là các bột trợ lọc được bổ sung vào trong quá trình lọc giúp cho quá trình lọc nhanh hơn

- Harborlite được cho vào tạo màng lọc thứ nhất sử dụng 2kg cho mẻ lọc, dạng bột, hạt to có màu trắng

- Hyflo được cho vào tạo màng lọc thứ hai có kích thước nhỏ hơn bột Harborlite cũng có màu trắng Liều lượng sử dụng là 8kg cho mẻ lọc bổ sung sau khi cho bột Harborlite vào

- Standard: dạng bột mịn, có màu vàng được dùng để tạo màng lần thứ 3 trong quá trình lọc ống, được cho vào bia làm cho bia trong hơn khi lọc

- PVPP (poly vinylpolypyrrolidone): dùng làm bột trợ lọc trong máy lọc đĩa nhằm hấp phụ polyphenol làm tăng độ trong cho bia Đây là hợp chất hữu cơ dạng bột không tan trong tất cả các dung môi và trương nở trong nước Bột PVPP có thể tái sử dụng sau khi lọc

2.7 HÓA CHẤT SỬ DỤNG VỆ SINH THIẾT BỊ

Trong quá trình sản xuất bia, việc vệ sinh các thiết bị như: các tank lên men, đường ống, thiết bị nấu, thiết bị lọc và nền xưởng là rất quan trọng Tránh sản phẩm lên men bị nhiễm vi sinh Tùy vào yêu cầu kỹ thuật mà sử dụng các hóa chất vệ sinh cho đúng theo qui định và an toàn trong sản xuất

- Xút: gồm có xút nóng và xút lạnh Đối với xút nóng chỉ dùng riêng cho việc

vệ sinh đường ống, xút lạnh dùng riêng cho vệ sinh các tank lên men

- Acid trimeta: là hóa chất tẩy rửa, có tính acid vệ sinh cho các tank lên men

và các tank chứa bia Là chất lỏng, trong suốt, có tác dụng loại bỏ cặn của houblon, tẩy sạch và ngăn ngừa sự hình thành cặn và bã bia và ức chế sự phát triển của các men dại trong hệ thống CIP Dùng để vệ sinh bơm tuần hoàn CIP cho các tank lên men, tank cấy men, đường ống dẫn bia, bơm tuần hoàn ở nồng độ 1,5%

- P3 Oxonia: là chất khử trùng gốc peracetic acid Là chất lỏng, trong suốt không màu, có mùi hăng, dễ tan trong nước nóng và nước lạnh Có tác dụng diệt khuẩn đặc biệt hiệu quả trong mọi điều kiện kể cả trong điều kiện nước lạnh Không nhất thiết phải tráng rửa lại thiết bị sau khi khử trùng Sau khi khử trùng có thể xã bỏ hoặc thu hồi về tái sử dụng cho các tank sau

- HNO3: là một acid mạnh, có tính tẩy rửa mạnh loại trừ được các cặn trong các tank lên men và các tank chứa bia

- Xà phòng: dùng làm vệ sinh nền xưởng và bên ngoài các đường ống thiết bị

- Nước dùng để rửa và vệ sinh thiết bị: Nước dùng để rửa men và thiết bị đòi

hỏi phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu cơ và vi sinh vật Nước dùng

để rửa thiết bị không được chứa NH3và các nitrit, nên dùng nước có độ cứng thấp đến độ cứng trung bình Các nồi thanh trùng Pasteur nên được sử dụng nước ít tạp chất khoáng và muối, không có vi sinh vật

Quy trình vệ sinh các tank chứa và các tank sau khi kết thúc quá trình lên men

Quy trình vệ sinh đường ống

Quy trình vệ sinh các tank chứa TBF

Quá trình vệ sinh các tank lên men phải đúng theo qui định, đối với hóa chất sử dụng như xút sau khi tuần hoàn 45 phút nồng độ của xút < 2% thì xả bỏ, nếu cao hơn tiến hành thu hồi lại, acid trimeta có nồng độ < 0,5% thì không thu hồi và P3

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 3.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA TỔNG QUÁT

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất bia Sài Gòn đóng chai

Tồn trữ Tồn trữ

Nghiền Nghiền

Lọc Lauter

Bã Nồi chờ

Đun với hops Lắng xoáy Làm lạnh nhanh Sục khí Lên men chính Lên men phụ Lọc bia Pha bia Chiết bia Thanh trùng Kiểm tra

Thành phẩm

Nấm men

Bã

Nước pha bia

Hosp, caramel acid lactic, ZnSO4

Cấp lạnh

3.2 CÔNG ĐOẠN NẤU NƯỚC NHA

Mục đích: làm cho các chất có trong malt và các nguyên liệu khác hòa tan tối đa vào dịch Phần lớn các chất hòa tan vào dịch wort tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men

Quá trình nấu được qua dần các mức nhiệt độ thích hợp khác nhau, nhằm đáp ứng cho các enzyme amylase và protease hoạt động Thực chất quá trình này là quá trình thủy phân tinh bột và protein Sản phẩm thu được là đường maltose và các axit amin cùng với các sản phẩm trung gian của quá trình thủy phân:

Tinh bột → Dextrin → Maltose Protein → Các sản phẩm trung gian → Axit amin

(abumose, peptit, peptone)

3.2.1 Sơ đồ quy trình nấu nước nha

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình nấu nước nha

Làm sạch Làm sạch

Nghiền Nghiền

Cân Cân

Nấu malt Nấu gạo

Lọc Lauter

Nước 30oC Acid lactic

Nồi chờ

Nước 50oC CaCl2

Acid lactic

E Ultraflo Max

Houblon hóa

Houblon cao Houblon viên Acid lactic Carmen ZnSO4