Quy trình công nghệ sản xuất beer

công nghệ sản xuất bia

MỤC LỤC

Phần 1: PHÂN XƯỞNG NẤU 1

1.1 NHIỆM VỤ 1

1.2 TỔ CHỨC SẢN XUẤT 1

1.3 BỐ TRÍ MẶT BẰNG 1

1.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2

1.4.1 Nguyên liệu 3

1.4.2 Lọc bụi 3

1.4.3 Sàng phân loại theo kích thước và khí động 3

1.4.4 Sàng phân loại theo tính chất bề mặt 4

1.4.5 Nghiền 5

1.4.6 Nấu 8

1.4.7 Lọc 18

1.4.8 Đun sôi dịch đường với hoa houblon 22

Phần 2: PHÂN XƯỞNG LÊN MEN 27

2.1 NHIỆM VỤ 27

2.2 BỐ TRÍ NHÂN SỰ 27

2.3 CÁC KHU VỰC SẢN XUẤT CHÍNH 27

2.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 28

2.4.1 Lắng 29

2.4.2 Làm lạnh nhanh 30

2.4.3 Sục không khí vô trùng 41

2.4.4 Cấy men 41

2.4.5 Lên men chính 45

2.4.6 Lên men phụ 52

2.4.7 Pha bia 54

2.4.8 Làm lạnh 55

2.4.9 Lọc ống 55

2.4.10 Lọc đĩa 57

2.4.11 Lọc chỉ 60

2.4.12 Bão hòa CO2 62

2.4.13 Khu vực TBF 62

Phần 3: PHÒNG HÓA LÝ 64

3.1 NƯỚC 64

3.1.1 pH 65

3.1.2 Độ kiềm TOH 65

3.1.3 Độ kiềm TA (Total alkaline) 66

3.1.6 Độ cứng TH (Total hardness) 68

3.1.7 Độ đục 68

3.1.8 Hàm lượng Clo 69

3.2 MALT và GẠO 69

3.2.1 Mức độ nghiền 69

3.2.2 Độ ẩm 70

3.2.3 Thời gian đường hóa 71

3.2.4 Balling 72

3.2.5 Độ màu 72

3.2.6 Độ chua 73

3.3 DỊCH NHA HOUBLON HÓA 73

3.3.1 Lượng tinh bột sót 73

3.3.2 Độ đục 74

3.3.3 Độ màu 74

3.3.4 pH 74

3.3.5 Balling 75

3.4 BIA LÊN MEN PHỤ 75

3.4.1 Độ hòa tan biểu kiến 76

3.4.2 Độ cồn 76

3.4.3 Độ hòa tan ban đầu 77

3.4.4 Độ màu 77

3.4.5 Độ trong 77

3.4.6 pH 78

3.5 BIA TBF (BIA TRƯỚC KHI CHIẾT) 78

3.5.1 Độ hòa tan biểu kiến, độ cồn, hàm lượng đường sót, độ hòa tan ban đầu 78 3.5.2 Hàm lượng CO2 79

3.6 BIA THÀNH PHẨM 79

3.6.1 Hàm lượng CO2 81

3.6.2 Độ hấp 82

3.6.3 Hàm lượng diacetyl 84

3.6.4 Độ đắng 85

3.7 LƯU MẪU 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

Phần 1: PHÂN XƯỞNG NẤU

− Đây là một trong 3 phân xưởng chính (gồm phân xưởng nấu, phân xưởng lên

men và phân xưởng chiết rót) thường có đối với một nhà máy sản xuất bia

1.1 NHIỆM VỤ

− Phân xưởng nấu có nhiệm vụ chính là sản xuất ra dịch đường houblon hoá để

chuẩn bị cho quá trình lên men tiếp theo Nói cách khác, phân xưởng cần thực hiện quá trình đường hoá các nguyên liệu chính ban đầu (gồm malt và gạo), sau đó houblon dịch đường vừa thu

1.2 TỔ CHỨC SẢN XUẤT

− Tổng số công nhân viên: 47 người

− Số ngày sản xuất: 6 ngày/tuần

− Tổng vệ sinh phân xưởng: Thứ 2 hàng tuần

1.3 BỐ TRÍ MẶT BẰNG

Phân xưởng nấu là một toà nhà gồm 7 tầng với bố trí như sau:

− Tầng 1: nồi nấu gạo, nồi nấu malt, nồi dự trữ, máy lọc khung bản, nồi đun sôi

với hoa, phòng máy vi tính điều khiển, bộ phận văn phòng

− Tầng 2: hệ thống cân xuất, vít tải, thùng chứa bột sau khi xay

− Tầng 3: máy tách sạn, bộ phận thu hồi bụi malt, bồn chứa trung gian, bảng

điều khiển quy trình xử lý nguyên liệu

− Tầng 4: bồn chứa trung gian, máy nghiền búa, máy sàng rác, cyclon lắng bụi

− Tầng 5: bồn nước, quạt xuất xay, điều hòa lưu lượng, vít tải

− Tầng 6: cân nhập, bộ phận phân phối vào silô

− Tầng 7: quạt hút, điều hòa lưu lượng nhập

1.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Hồ hoá Pha bột gạo

Gạo

Nghiền

Sàng tách tạp chất lớn Lọc bụi

Sàng tách sạn

Cân và phân phối vào silô

Sàng tách sạn

Cân và phân phối vào silô

Đường hoá Đạm hoá

Lọc hèm

Đun sôi với hoa houblon

Dịch đường houblon hoá

Caramel và acid lactic

1.4.1 Nguyên liệu

− Các nguyên liệu chính (gồm malt và gạo) sẽ được vận chuyển từ kho chứa

lên tầng 5 của phân xưởng nhờ vào hệ thống khí động (năng suất 10 tấn/giờ) Tại đây, nguyên liệu sẽ qua hệ thống cân định lượng để nhập vào các silô chứa

− Phân xưởng nấu có tổng cộng 9 silô chứa với lượng chứa là 80 tấn/hầm Các

silô này thông từ tầng 5 xuống đến tầng 1 Trong đó có 3 silô dùng chứa gạo và 6 silô dùng chứa malt

− Khi cần sản xuất, nguyên liệu sẽ được lấy từ các silô này để đưa đi xuống

phễu nhập liệu tập trung nằm ở tầng trệt

− Trong nguyên liệu có thể lẫn các tạp chất như rễ còn sót (đối với malt), các

tạp chất lớn như rác, mảnh vụn xác lá, đất, đá , sạn… Mặt khác, trong quá trình vận chuyển và đảo trộn, do có sự ma sát giữa các hạt nên sẽ làm phát sinh ra nhiều bụi bẩn trong nguyên liệu Chính vì vậy, nguyên cần phải trải qua các quá trình làm sạch làm sạch liệu trước khi được đưa vào nồi nấu

1.4.2 Lọc bụi

1.4.2.1 Mục đích

− Nhằm loại bỏ các bụi bẩn trong nguyên liệu đã phát sinh trong vận chuyển

1.4.2.2 Nguyên tắc

− Nhờ tác dụng của lực ly tâm và trọng lực, khi đi qua cyclon, các hạt bụi sẽ

được tách ra khỏi nguyên liệu

1.4.2.3 Cách tiến hành

− Nguyên liệu từ phễu nhập liệu tập trung sẽ được hệ thống quạt hút lên tầng 5

của phân xưởng vào cyclon Khi đi qua cyclon, các bụi bẩn còn lẫn trong nguyên liệu sẽ được quạt hút hút ra ngoài theo cửa ở phía trên đỉnh Còn phần nguyên liệu đã được loại bụi bẩn sẽ được vận chuyển xuống bồn chứa trung gian nằm ở tầng 4

1.4.3 Sàng phân loại theo kích thước và khí động

1.4.3.1 Mục đích

− Tách các tạp chất có kích thước khác với kích thước của nguyên liệu:

• Lớn hơn: vỏ bao, rác, rơm rạ,…

• Nhỏ hơn: cát, bột mịn,…

− Tách các tạp chất nhẹ

1.4.3.2 Cấu tạo thiết bị và nguyên tắc hoạt động

− Bồn chứa trung gian ở tầng 4 được nối trực tiếp với máy sàng Máy được đặt

nghiêng khoảng 100 so với phương ngang nhằm tạo độ dốc cho nguyên liệu và rác dễ trượt xuống

− Máy có 2 lớp lưới:

• Lớp trên có lỗ lưới hình tròn, đường kính khoảng 5mm (với gạo), 8mm (với malt)

• Lớp dưới có lỗ lưới hình vuông nhỏ hơn

− Giữa 2 lớp lưới này có các viên bi cao su chạy nhằm tránh cho rác và nguyên

liệu bị kẹt giữa 2 lớp lưới Máy hoạt động nhờ 2 môtơ điện, khi hoạt động, lưới rung mạnh theo phương ngang:

• Nguyên liệu vào ở đầu cao, do lực rung, nguyên liệu sẽ lọt qua lớp lưới trên, còn tạp chất lớn thì bị giữ lại

• Khi xuống lớp lưới phía dưới, các tạp chất như cát, bột mịn sẽ lọt qua lớp lưới này còn nguyên liệu tốt (vẫn còn sạn) sẽ nằm phía trên lớp lưới

• Sau đóù nhờ hệ thống quạt hút, các tạp chất nhẹ lẫn trong nguyên liệu sẽ được hút ra ngoài

• Từ đây, nguyên liệu được chuyển xuống máy sàng tách sạn ở tầng 3

1.4.3.3 Thông số kỹ thuật

− Năng suất: 6 tấn/h

− Động cơ: 0,25 KW

− Tốc độ: 950 vòng/phút

1.4.3.4 Sự cố và cách khắc phục

− Do quy trình hoạt động bằng điều khiển tự động nên khi có sự cố, hệ thống tự

động ngắt, công nhân tiến hành kiểm tra, khắc phục

1.4.3.5 Vệ sinh

− Tháo lưới khỏi máy và vệ sinh sạch lưới mỗi khi lưới dơ

1.4.4 Sàng phân loại theo tính chất bề mặt

1.4.4.1 Mục đích

− Tách các tạp chất có tỷ trọng lớn và ma sát lớn như sạn, đá, sỏi,…

− Máy tách sạn này hiện nay công ty chỉ dùng đối với gạo Còn malt do khá

sạch nên không cần qua máy tách sạn nữa Máy tách sạn cho malt hiện đang được tận dụng để hút bụi khỏi malt

1.4.4.2 Cấu tạo thiết bị và nguyên tắc hoạt động

− Máy tách sạn hoạt động theo nguyên tắc khí động và lắc phẳng Máy bố trí

nghiêng so với mặt đất 8 – 90, có môtơ điện gắn ở một đầu tạo độ rung theo chiều dọc

− Nguyên liệu được đưa vào đầu cao hơn Khí thổi vào vừa đủ nâng hạt lên,

còn sạn nặng hơn nằm dưới Khi sàng rung, hạt theo hướng gió di chuyển về đầu thấp đổ xuống dưới, còn sạn đi về hướng ngược lại vào thùng chứa Máy cũng được nối với quạt hút bụi như đối với máy tách rác

1.4.4.3 Thông số kỹ thuật

− Năng suất: 5 tấn/h

− Động cơ: 0,25 KW

− Tốc độ: 950 vòng/phút

1.4.4.4 Sự cố và cách khắc phục

− Đường ống dẫn và malt đến các máy sàng hoặc gàu tải bị nghẹt do lượng bụi

trấu trong hạt nhiều (đặc biệt là malt) → phải dừng hệ thống để thống để thông nghẹt

1.4.5 Nghiền

1.4.5.1 Mục đích

− Đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự

xâm nhập của nước vào trong thành phần chất nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn

− Tùy vào loại nguyên liệu là malt hay thế liệu (gạo) mà có yêu cầu về mức độ

nghiền khác nhau:

• Đặc điểm của thế liệu (nguyên liệu hạt chưa ươm mầm) là hạt của chúng chưa được hồ hóa, chưa được tác động bởi các quá trình enzyme Cấu trúc tinh bột của chúng 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 chất hòa tan từ nguyên liệu chưa ươm mầm, biện pháp hữu hiệu nhất là chúng phải được nghiền thật nhỏ, sau đó phải qua khâu hồ hóa ở nhiệt độ cao

• Còn đối với malt, mức độ nghiền phải thỏa mãn yêu cầu thu nhiều chất hòa tan nhất mà không làm dịch đường bị đắng chát khó chịu do các thành phần của vỏ, tức là phải nghiền nhỏ nội nhũ mà không nghiền nát vỏ malt

1.4.5.2 Cách tiến hành

− Nguyên liệu sau khi qua máy sàng tách sạn sẽ được chuyển đến hệ thống cân

định lượng rồi đến bồn chứa trung gian ở tầng 2 Đối với gạo thì mỗi lần cân là 14kg còn malt là 30kg Từ bồn chứa trung gian, nguyên liệu sẽ theo hệ thống gàu tải ở tầng 2 chuyển lên tầng 5 và được vis tải nạp vào thùng chứa rồi vào máy nghiền búa

ở tầng 4

1.4.5.3 Cấu tạo thiết bị và nguyên tắc hoạt động

Hình 1.1: Thiết bị nghiền búa

− Nguyên liệu đi qua máy nghiền nhờ động lực của quạt hút dưới máy nghiền

Nguyên liệu được hút qua cửa vào, qua phần gờ hình tam giác Ở đây gió được thổi vuông góc với dòng nguyên liệu, những hạt nguyên liệu nhẹ sẽ thay đổi góc rơi, rơi vào máy nghiền; còn những hạt sạn và tạp chất nặng sẽ được giữ lại, rơi vào vùng chứa tạp chất của máy Trước khi vào máy nghiền nguyên liệu còn được đi qua nam châm mạnh để hút hết những mảnh sắt vụn còn lại trong nguyên liệu

Hình 1.2: Nguyên lý nghiền búa

− Nguyên liệu xuống phía dưới, bị dập nát bởi các búa đập quay với tốc độ

3000 vòng/phút Máy có hộp đổi chiều, dùng thay đổi chiều quay của búa đập, hạn chế trường hợp búa bị dập một phía Máy nghiền có tất cả 72 búa, được xếp thành 8 dãy, mõi dãy 9 búa

Hình 1.3: Búa nghiền

− Trong phần thân, nguyên liệu được nghiền do ma sát của nguyên liệu, lưới

nghiền và búa nghiền Nguyên liệu được truyền động năng nhờ lực ly tâm do búa nghiền tạo nên

− Kích thước hạt sau khi nghiền phụ thuộc vào tốc độ quay của roto và đường

kính lỗ lưới nghiền Đường kính lỗ lưới nghiền gạo là 2mm, đường kính lỗ lưới nghiền malt là 2,5mm

− Bột sau khi nghiền được quạt hút qua lưới nghiền và vào bộ phận tách bụi

chuyển xuống đồng thời trộn luôn với nước trên đường ống rồi đi vào nồi nấu ở tầng

1

1.4.5.4 Thông số kỹ thuật

− Năng suất: 4 tấn/h

− Động cơ: 37 KW

− Tốc độ: 3000 vòng/phút

1.4.5.5 Sự cố và cách khắc phục

Nguyên liệu không vào

máy nghiền

Quạt hút yếu Xem lại quạt, thiết bị rũ

bụi của thiết bị lọc bụi có làm việc không?

Năng suất nghiền giảm Nghẹt lưới nghiền, mòn

búa hay mòn lưới nghiền

Xem lại lưới và búa nghiền

Sản phẩm nghiền có kích

thước lớn Lưới nghiền mòn hoặc bị rách lưới nghiền Kiểm tra lại lưới nghiền

1.4.5.6 Vệ sinh

− Máy nghiền được định kỳ một tuần vệ sinh một lần Khi vệ sinh, tháo máy ra

và lau chùi nam châm, dùng khí nén thổi sạch bụi trên lưới nghiền cũng như bên trong thân máy

1.4.6 Nấu

1.4.6.1 Nồi nấu gạo

− Thiết bị làm bằng thép không rỉ có dạng hình trụ đáy cong, nắp hình nón đặt

trên chân đỡ cách sàn khoảng 1 m Thiết bị được bọc cách nhiệt thân và đáy, có lớp áo hơi gia nhiệt xung quanh thân và đáy

− Hơi gia nhiệt được cấp vào và lấy nước ngưng ra ở đáy và cả ở thành Thiết

bị có đường ống dẫn nước ngưng trong đường ống thoát hơi trên nắp và có đường ống dẫn dung dịch vệ sinh vào bên trong

− Khối cháo sản phẩm của nồi nấu gạo được bơm ra ở cửa thoát ở đáy Bột gạo

và nước sử dụng để nấu trước khi đưa vào trong nồi nấu được đưa qua bộ phận phối trộn để tránh hiện tượng vón cục

− Aùp suất làm việc của áo hơi thường đạt khoảng 2,5 – 3 kg/cm2

Cách tiến hành

− Nhà máy nấu dịch nha với tỷ lệ thế liệu gạo là 25% Do gạo là nguyên liệu

chưa ươm mầm nên cần được nấu trước malt khoảng 80 phút Lượng bột gạo dùng cho mỗi mẻ nấu là 2500kg Tổng thể tích nồi gạo khoảng 120hl và thời gian nấu khoảng 110 phút

− Gạo từ thùng chứa ở tầng 2 được vít tải lùa theo đường ống xuống nồi nấu ở

tầng 1 Nước sẽ đi theo một đường ống khác hòa 2trộn với nguyên liệu trước khi đi vào nồi nấu Lượng nước sử dụng khoảng 60 ± 10hl

− Để tăng hiệu suất thủy phân tinh bột, ở đây nhà máy tiến hành trộn malt lót 2

lần với lượng khoảng 10 – 20% lượng gạo thế liệu, để tận dụng hoạt tính của enzyme α - amylase Lần thứ nhất, 140 kg malt lót trộn với 9hl nước rồi cho vào nồi nấu ngay từ đầu Ngoài ra, H2SO4 đậm đặc (khoảng 0,3 kg/mẻ) cũng được cho vào nấu để xúc tác thủy phân tinh bột tốt hơn và điều chỉnh pH về khoảng hơi acid 5,4 – 5,6 để hoạt hóa hệ enzyme amylase có trong malt lót

− Ban đầu dịch nấu được gia nhiệt từ 32oC đến khoảng 72oC trong 20 phút, sau đó giữ nhiệt trong 10 phút Trong giai đoạn này, enzyme α - amylase có trong malt lót sẽ xúc tác dịch hóa sơ bộ tinh bột

− Kế đến, nhiệt độ được nâng lên khoảng 83oC trong vòng 5 phút và giữ nhiệt trong 10 phút để thực hiện quá trình hồ hóa tinh bột Trong nồi nấu, cánh khuấy hoạt động liên tục sẽ giúp giảm độ nhớt của dịch nấu, giảm sức căng bề mặt của dịch hồ, tránh hiện tượng vón cục và sự tích tụ nhiệt gây cháy khét, từ đó giúp cho quá trình hồ hóa diễn ra tốt hơn

− Sau khi hồ hóa gần hết tinh bột gạo, ta xả nước vào nồi nấu để hạ nhiệt độ về

72oC trong 5’ và giữ nhiệt trong 20’ Trong quá trình hạ nhiệt thì malt lót lần 2 được bổ sung vào nồi (khi nhiệt độ giảm xuống 78oC) với lượng khoảng 120 kg/mẻ Trong thời gian gác nhiệt ở 72oC thì enzyme α - amylase trong malt lót lần 2 sẽ tiếp tục cắt mạch tinh bột đã được hồ hóa, dung dịch giảm độ nhớt dần

− Sau khi thực hiện bước gác nhiệt ở 72oC lần thứ 2 này, ta đun sôi nồi lên đến

100oC trong 25’ và giữ nhiệt trong 15’ để diệt VSV, làm giảm độ nhớt của hỗn dịch giúp bơm qua nồi nấu malt dễ dàng, đồng thời cũng để dịch hóa khối cháo Nếu cao quá sẽ tạo phản ứng caramel, gây mùi vị xấu cho sản phẩm, đồng thời cũng làm tốn

Sự cố và cách khắc phục

Nước bột gạo bơm vào nồi

bị loãng Lưu lượng nước quá nhiều hoặc bột xuống bị

nghẹt

Thông nghẹt cho bột xuống, đồng thời ngưng cung cấp nước

Nồi gạo có sự cố ảnh

hưởng đến việc kết thúc

nồi nấu gạo

Giữ nồi gạo ở nhiệt độ 72 ±

2oC chờ giải quyết sự cố

Hệ thống van tự động

không dùng được

Van tự động bị hỏng Chuyển sang điều khiển

bằng thủ công, đóng mở van hơi và van đáy bằng tay

Phương pháp vệ sinh

− Thiết bị được vệ sinh bằng các dung dịch vệ sinh gồm

• Dung dịch NaOH 4% , 76 – 77oC

• Dung dịch H3PO4 1%, 76 – 77oC

• Nước nóng 76 – 77oC

− Sau mỗi mẻ nấu, nước nóng được phun vào trong nồi để rửa sạch dịch hồ

cháo dính trên thành Kết thúc mẻ cuối trong ngày thì bơm soude vào ngâm để diệt khuẩn và cho cánh khuấy chạy để đánh tan mảng bám ở đáy nồi, sau khi xả soude

ra thì lại tiếp tục bơm acid vào thực hiện như soude Sau đó ta xả acid ra và dùng nước nóng để rửa lại một lần cuối cho sạch acid

1.4.6.2 Nồi nấu malt

Mục đích

− Thực hiện quá trình đường hóa toàn bộ dịch cháo trong nồi malt, nhờ sự có

mặt của hệ enzym có sẵn trong nguyên liệu, tạo ra dịch đường phục vụ cho quá trình lên men bia

Cấu tạo thiết bị

− Giống với nồi nấu gạo nhưng lớn hơn về thể tích

Cách tiến hành

− Lượng malt dùng cho mỗi mẻ nấu là 7500kg (chiếm 75%), được phối trộn với

130 hl nước Tổng thời gian nấu khoảng 100 phút

− Bột malt và nước cũng được phối trộn trong bộ phận phối trộn sau đó mới cho

vào nồi nấu để tránh vón cục

− Khi nhiệt độ nồi malt khoảng 40oC, ta bổ sung CaCl2 vào với lượng khoảng 5

kg, nhằm bổ sung ion Ca2+ vào khối cháo

• Ca2+ sẽ tác dụng với muối phosphat trong malt làm tăng độ acid của hồ malt giúp cho quá trình thủy phân tạo dịch đường diễn ra thuận lợi hơn, tăng hiệu suất chất hòa tan

4HPO42- + 3Ca2+ = Ca3(PO4)2↓ + 2H2PO4

-• Đặc biệt là tăng tính bền cho α - amylase vì Ca tham gia vào quá trình hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của amylase, duy trì sự tồn tại và hoạt động của enzyme khi bị tác động bởi các tác nhân gây biến tính và tác động của các enzyme gây phân giải protein

• Cải thiện quá trình kết lắng của nấm men khi tồn trữ, lắng trong

− Hỗn hợp được nâng lên 50oC trong 20’ và giữ trong vòng 0 – 10’ tùy vào chất lượng của nguyên liệu Ơû đây nhà máy thường giữ trong 1’ Đây là điểm dừng đạm hóa tạo điều kiện cho protease hoạt động thủy phân protein thành các polypeptide, peptide và acid amin dùng làm nguồn cung cấp nitơ cho nấm men trong quá trình lên men Thời gian đạm hóa không nên kéo dài vì nếu protein bị thủy phân triệt để tạo thành các sản phẩm bậc thấp thì sẽ làm giảm độ bền bọt của bia thành phẩm; đồng thời hương vị của bia cũng kém đậm đà

− Kết thúc giai đoạn đạm hóa, dịch gạo từ nồi gạo được bơm vào nồi malt, nước

cũng được thêm vào với lượng là 24hl, cánh khuấy hoạt động liên tục giúp trộn đều dịch malt và dịch gạo, thời gian hòa trộn khoảng 10 – 15’ Lúc này nhiệt độ hỗn hợp khoảng 65oC và được giữ ổn định trong 20 phút Đây là điểm dừng đường hóa, enzyme β- amylase sẽ hoạt động mạnh để thủy phân tinh bột thành đường maltose, dextrin Nhờ cánh khuấy và việc bơm hồ cháo từ nồi gạo từ từ qua nồi malt nên không bị xảy ra hiện tượng tăng cao nhiệt độ cục bộ trong nồi malt (> 78oC) làm vô hoạt enzyme trong malt

− Tiếp theo, hỗn hợp được nâng lên 75oC trong 15’ gác nhiệt trong 20’ Lúc này α- amylase tiếp tục thủy phân tinh bột sót trong hỗn hợp, làm giảm độ nhớt của dịch nấu

− Kế đến nhiệt độ của dịch nha lại được nâng lên khoảng 76oC chủ yếu là để bù trừ lượng tổn thất nhiệt trong quá trình lọc duy trì nhiệt độ cao, không nhỏ hơn

75oC để α - amylase tiếp tục thủy phân tinh bột sót, đồng thời làm giảm thêm độ nhớt của dịch nha giúp lọc dễ dàng hơn

1.4.6.3 Các quá trình diễn ra trong giai đoạn nấu

Quá trình enzym

Quá trình Đặc điểm

- Quá trình thủy phân tinh bột bắt đầu từ giai đoạn ươm mầm; sang giai đoạn đường hóa, do có điều kiện thích hợp, quá trình thủy phân tinh bột xảy ra với cường độ rất lớn, dẫn tới chỗ thủy phân gần như hoàn toàn tinh bột của malt

Tinh bột → Destrin → Maltoza

F Đối với toàn bộ hệ thống amilaza thì: top = 65 ÷ 70oC, pHop = 5,4 ÷ 5,6

Sau một thời gian ngắn, toàn bộ mạch amyloza và mạch chính của amylopectin sẽ bị cắt nhỏ thành những mảnh có 5 hoặc 6 gốc glucozid, tập hợp thành những dạng dextrin khác nhau

Kết quả: phân tử lượng giảm nhanh à độ nhớt của cháo malt giảm xuống và nếu thử với iod màu xanh sẽ biến màu trong một thời gian ngắn

Giai đoạn 2:

α - amylaza phân cắt cục bộ các mảng dextrin để tạo thành sản phẩm cuối cùng: glucoza, maltoza, dextrin bậc thấp

Tinh bột à dextrin + 1 ít glucoza và maltoza

F top = 70 ÷ 75oC, pHop = 5,6 ÷ 5,8

β - amilaza

¯ Tác động độc lập của β - amilaza :

β - amylaza cắt 2 gốc glucozid trên toàn mạch của amyloza và mạch nhánh của amylopectin để tạo đường maltoza

β - amylaza sẽ tác động cho đến những chỗ bắt đầu rẽ nhánh của amylopectin thì dừng lại (tức không được tác động vượt qua liên kết α - 1,6 glucozid)

Tác động của β - amylaza:

+ Trên mạch amyloza: bắt đầu từ phía cực kín

+ Trên mạch amylopectin: bắt đầu từ tận cùng mạch nhánh (tức liên kết thứ 2 của α - 1,4 glucozid)

Kết quả: khi thử với iod sẽ cho màu xanh và không biến màu trong thời gian khá lâu, sau đó sẽ chuyển sang màu tím và cuối cùng là màu cà phê

Phân tử amiloza à maltoza Phân tử amilopectin à maltoza + dextrin bậc cao

F top = 60 ÷ 63oC, pHop = 4,8 ÷ 5,0

¯ Tác động đồng thời của α - amilaza và β - amilaza :

Hai enzyme cùng phân cắt một mảnh cơ chất nhưng ở những vị trí liên kết khác nhau

Sản phẩm phân cắt của enzyme này là cơ chất của enzyme kia, nên sự đồng tác động sẽ đem lại hiệu quả cao so với tác động riêng rẽ

Nguyên tắc:

+ Dextrin thu được do tác động của α - amylaza sẽ được β - amylaza tiếp tục phân cắt từng 2 gốc glucoza một à trọng lượng dextrin giảm dần

+ Dextrin tạo thành từ amyloza sẽ chuyển dần thành maltoza

+ Dextrin bậc cao tạo thành do tác động của β - amylaza lên amylopectin, sau đó nhờ α - amylaza tác động sẽ cho ra dextrin bậc thấp hơn

+ Phần còn lại của tinh bột (gồm các liên kết α - 1,6 glucozid không bị tác động) gọi là dextrin tận cùng, có từ 5 – 6 gốc glucoza và nấm men không lên men được những dextrin này

Kết luận: Dưới tác động đồng thời của α và β - amylaza:

Tinh bột à tỉ lệ nhất định giữa dextrin và maltoza

Amilo phosphataza

Cắt phân tử axit phosphoric khỏi mạch amylopectin, làm cho quá trình hồ hoá tinh bột dễ dàng hơn

F top = 70oC, pHop = 5,5 ÷ 5,7

Protein → albumoza → polypeptid → pepton + acid amin

Mặc dù sản phẩm thuỷ phân protein chỉ chiếm một hàm lượng nhỏ trong chất hoà tan của dịch đường (khoảng 5 ÷ 6%) nhưng chúng đóng vai trò khá quan trọng trong quá trình công nghệ, trực tiếp tham gia vào sự hình thành chất lượng của bia:

• Các sản phẩm thủy phân của protein có phân tử lượng thấp (peptit, axit amin): là nguồn cung cấp nitơ chủ yếu cho nấm men

• Các sản phẩm có phân tử lượng trung bình (albumoza, pepton, polypeptit):

tham gia vào việc tạo vị, tạo bọt và giúp bia có khả năng giữ bền bọt Tuy nhiên các sản phẩm có phân tử lượng cao thường là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng đục bia

Proteinaza

Protein → albumoza + pepton + polypeptid

- Ở nhiệt độ 50oC: tạo nên nhiều sản phẩm bậc thấp hơn như pepton, polypeptit (còn gọi là nhiệt độ pepton hoá)

- Ở nhiệt độ 60oC: thích hợp cho sự hình thành những sản phẩm bậc trung hòa tan được và thường ở dạng albumoza

Peptit → acid amin

- Vì enzym này kém chịu nhiệt nên trong khi sấy malt hầu hết chúng bị phá hủy

- Thể hiện tính đặc hiệu rất cao đối với cơ chất:

+ Enzym dipeptidaza chỉ phân cắt dipeptit

+ Enzym polypeptidaza chỉ phân cắt mạch polypeptit có từ 3 acid amin trở lên

F top = 45 ÷ 48oC, pHop = 7,5 ÷ 8,0

Như vậy, nếu yêu cầu kỹ thuật cần nhiều sản phẩm thủy phân protein bậc thấp thì ta cần tiến hành những khoảng thời gian dừng ở 48÷50oC Nếu yêu cầu kỹ thuật cần nhiều albumoza thì khoảng dừng tiến hành ở 58÷60oC Trong trường hợp này, bia sẽ sánh hơn, khả năng tạo bọt tốt hơn nhưng do một số protein bậc cao đi theo nên thường gây cho bia bị đục keo

3 Thủy phân các

hợp chất phospho

Quá trình phi enzyme

− Sự kết lắng và biến tính protein: ở nhiệt độ nấu cao, protein bị biến tính và

kết lắng một phần, vì thế chúng được loại ra khỏi dịch đường, làm tăng độ bền keo của bia, giảm khả năng gây đục Chỉ có khoảng 30÷ 40% protein được thủy phân và chuyển về dạng hoà tan trong dịch đường

− Sự tạo thành melanoid: do phản ứng giữa đường khử và acid amin Tuy nhiên,

nhiệt độ, pH và các yếu tố khác chưa thích hợp cho phản ứng này xảy ra Lượng melanoidine này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo màu, tạo vị và tạo bọt cho

bia, nhất là trong sản xuất bia đen Nhưng đối với bia vàng, nếu melanoidine quá nhiều sẽ gây ảnh hưởng xấu đến màu và vị của bia

− Sự trích ly các chất có phân tử lượng thấp vào nước (đường, acid amin, một số

vitamin, khoáng…)

− Sự hòa tan các thành phần của malt: trong vỏ malt chứa nhiều hợp chất gây

cho bia mùi vị lạ Nhiệt độ, pH và thời gian nấu càng cao thì khả năng hòa tan các chất đó càng nhiều Đặc biệt khi sử dụng nước có độ cứng carbonate cao Vì thế phải sử dụng nước mềm để đường hóa nguyên liệu và tăng cường độ chua dịch cháo

1.4.6.4 Phương pháp nấu

− Phương pháp nấu sử dụng trong nhà máy là phương pháp phân đoạn, đun sôi

1 lần

Phương pháp Phân đoạn (đun sôi từng phần) Toàn khối (ngâm)

Điểm đặc trưng

- Từng phần nhỏ riêng rẽ của khối cháo được đường hoá và đun chín một cách thứ tự, sau đó mới hoà chung vào khối chính

- Toàn bộ khối cháo malt được đường hoá cùng một lúc, từ điểm bắt đầu đến điểm cuối, ở nhiệt độ

75°C, không có giai đoạn đun sôi

- Không nâng nhiệt toàn bộ khối nấu mà giữ nhiệt tuỳ theo yêu cầu cụ thể của công nghệ thông qua các điểm dừng: đạm hoá (50÷52°C); đường hoá (63÷65°C) và dịch hoá (70÷75°C) với những khoảng thời gian tối ưu

Ưu điểm

- Hiệu suất đường hoá cao

- Giúp nhà sản xuất dễ thích nghi với biến động khách quan như chất lượng nguyên liệu, thời gian sử dụng thiết bị…

- Chế độ công nghệ đơn giản

- Dễ cơ giới hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất

Nhược điểm

- Vốn đầu tư thiết bị nhiều

- Thời gian đường hoá một mẻ kéo dài

- Năng lượng tiêu tốn nhiều hơn

- Phương pháp cổ điển nên hiệu suất đường hoá thấp

Phạm

vi ứng

dụng

- Sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản

xuất bia theo phương pháp lên men chìm

- Rất phổ biến, thường được áp dụng trong

các nhà máy bia của nước ta cũng như

trên thế giới

- Áp dụng rộng rãi trên thế giới

- Dùng cho hầu hết các dây chuyền sản xuất bia liên tục hoặc các tổ hợp liên đoàn hiện đại sản xuất dịch đường

- Chỉ áp dụng đối với các sản phẩm bia sử dụng 100% nguyên liệu là Malt

- Ở điều kiện nước ta, PP này chưa được áp dụng)

− Tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình công

nghệ, còn pha rắn – phế liệu, phải loại bỏ ra ngoài

1.4.7.2 Phương pháp thực hiện

− Để tận thu tối đa lượng chất hòa tan từ bã sang dịch đường, quá trình lọc được

tiến hành theo 2 bước:

• Bước đầu tiên là ép để tách dịch cốt

• Bước thứ hai là rửa bã để chiết rút hết tất cả những thành phần dinh dưỡng còn bám lại ở trong đó Quá trình chiết rút chất hòa tan ở giai đoạn rửa bã dựa trên cơ sở của sự khuếch tán, nghĩa là sự chuyển động phân tử của chúng từ nơi có nồng độ cao đến chỗ có nồng độ thấp

− Yêu cầu: dịch đường sau khi lọc và rửa bã phải trong hoàn toàn, nếu không

thì sau này bia sẽ có mùi vị khó chịu và kém trong

1.4.7.3 Cấu tạo thiết bị

Hình 1.5: Thiết bị lọc khung bản

− Công ty sử dụng máy lọc khung bản MEURA 2001, sản xuất tại Bỉ Đặc điểm

của máy lọc này là có thể lọc được những dịch bã mịn Điều này rất hợp lý vì bột nguyên liệu được nghiền bằng máy nghiền búa có kích thước hạt khá nhỏ Máy lọc này được tự động hoá hoàn toàn, được điều khiển bằng hệ thống máy vi tính

Hình 1.6: Piston của thiết bị lọc khung bản

− Bộ phận chính của máy lọc ép khung bản là các khung và các bản Khung và

bản đều được chế tạo bằng những hợp chất cao phân tử Ở 4 góc của khung và bản có các lỗ tròn lớn mà khi ráp các khung và bản lại với nhau, ta được 4 đường ống dẫn dịch cháo vào và dẫn dịch nước nha ra

− Khung là hình hộp vuông, rỗng, có bề dày khoảng 7cm, được bọc bằng hai

lớp cao su Ở một cạnh có các ống dẫn khí giúp làm phồng khung lên để ép chặt khối cháo lại

− Bản được xếp xen kẽ với khung, có kích thước tương tự như khung nhưng

mỏng hơn, khoảng 6cm Phía trong lòng bản đặc, trên đó có khía rãnh để tạo hướng chảy cho dịch nha Hai bên là hai tấm lưới lọc

− Dịch cháo theo lỗ liên thông tràn vào các khoảng trống giữa khung và bản

(gọi là camera) Toàn bộ khung và bản được xếp liên tục, xen kẽ trên giàn máy nhờ có hai tay treo ở hai cạnh bên Giàn máy bao gồm bộ phận ép thuỷ lực và hai đai dọc, tấm đầu lắp cố định, tấm đuôi có thể chuyển động tịnh tiến Phía dưới có một máng hứng bã có vít tải để đẩy bã ra ngoài

1.4.7.4 Cách tiến hành

− Trước khi lọc cho chạy nước nóng khoảng 800C nhằm mục đích:

• Đảm bảo máy lọc không nhiễm vi sinh và các tạp chất lạ

• Thử độ kín và nâng nhiệt cho máy, tránh mất nhiệt khi bơm dịch cháo, làm giảm tốc độ lọc vì độ nhớt tăng

− Chạy nước nóng cho máy 20–30 phút, sau đó bơm dịch cháo vào Aùp lực lọc

được tăng dần đến 20–30 KN/m2

− Khi hỗn hợp huyền phù đầy khung lọc, khí sẽ thổi vào tấm cao su làm chúng

phồng ra tạo áp lực nén chặt khối cháo, khi đó khối cháo trong camera sẽ được lọc qua lớp vải lọc rồi theo các đường rãnh tập trung về van xả dịchDịch cốt được lọc trong khung khoảng 25 phút, thu khoảng 185 ± 10hl/mẻ, độ đường khoảng 25 ± 2 Balling

− Dịch sau khi lọc được dẫn vào bồn trung gian Phía dưới gầm máy có máng

hứng bã malt Dọc theo máng có vis tải để đẩy chúng ra ngoài

− Nhiệt độ của dịch nha trong suốt quá trình lọc được giữ ổn định ở khoảng

76oC để giảm độ nhớt và tạo điều kiện cho enzyme thủy phân tiếp tục lượng tinh bột còn sót, nếu lọc ở nhiệt độ thấp hơn thì độ nhớt của dịch lọc cao, khó lọc

− Sau khi lọc hết dịch đường ban đầu, quá trình rửa bã được tiến hành ngay

bằng nước nóng ở 760C Quá trình diễn ra tương tự như giai đoạn lọc dịch cốt Nước rửa bã vào cùng với đường dịch cháo đi vào Không nên dùng nước nóng hơn vì sẽ làm vô hoạt hệ enzyme amylase, tinh bột sót đã được hồ hóa nhưng không được đường hóa sẽ làm đục dịch đường và sản phẩm bia sau cùng sẽ khó trong Lượng nước rửa bã được tính toán tùy thuộc độ đường của dịch cốt thu được

− Khi nồng độ chất hòa tan trong dịch bã giảm xuống mức 0,2 – 0,3% thì quá

trình rửa bã kết thúc Thời gian rửa bã khoảng 20–25 phút Nước rửa bã được nhập chung với dịch cốt ban đầu

− Sau khi lọc thì dịch nha được bơm vào bồn trung gian giữ nhiệt ở khoảng

75oC để chờ bơm qua nồi nấu với hoa houblon, trong thời gian khoảng 10 phút Thể

tích bồn chứa là 450hl Việc giữ dịch nha ở bồn trung gian và duy trì ở nhiệt độ này giúp tạo cơ hội cho enzyme tiếp tục thủy phân tinh bột sót đồng thời ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật vào dịch nha Nếu nhiệt độ dịch đường không được để nguội quá 70oC sẽ tạo điều kiện cho oxy không khí tiếp xúc với dịch đường, xảy ra phản ứng oxy hóa, làm chất lượng dịch đường bị giảm

1.4.7.5 Thông số kỹ thuật

− Năng suất: 9500 kg/mẻ

− Số bộ khung bản: 51

− Kích thước khung: dài 2m và rộng 1,8m

− Đông cơ kéo vỉ: công suất 0.55kw, tốc độ 1400 vòng/phút

− Động cơ bơm dầu: công suất 3kw, tốc độ 1415 vòng/phút

− Động cơ vis đuổi hèm: công suất 11kw, tốc độ 1440 vòng/phút

− Bồn hèm có thể tích: 28m3

1.4.7.6 Sự cố và cách khắc phục

Thiếu gió Tạm dùng hệ thống thổi hèm, thông báo cho phân

xưởng động lực để cung cấp gió

Thiếu nước giải nhiệt bơm

lên lọc

Báo phân xưởng động lực bơm nước, súc và rửa van ống nước giải nhiệt tại bơm

Bơm cháo từ nồi malt sang

máy lọc bị trục trặc Sửa chữa bơm

Cúp nước Do nhà máy sử dụng nước cấp thành phố nấu nên

nếu cúp nước, nhà máy chỉ còn đủ nước để hoạt động thêm nửa ngày, toàn bộ hệ thống phải dừng lại

1.4.7.7 Phương pháp vệ sinh

− Sau mỗi mẻ, các khung và bản được kéo ra từng tấm rồi được rửa bằng vòi

nước lạnh để tiếp tục cho mẻ lọc sau, còn bã hèm rơi xuống phía dưới

− Sau một tuần, máy được chạy vệ sinh (CIP) một lần Ban đầu chạy xút, sau

đó chạy acid để trung hòa xút còn bám lại Cuối cùng máy được rửa lại bằng nước nóng

1.4.8 Đun sôi dịch đường với hoa houblon

1.4.8.1 Mục đích

Trích ly các thành phần hữu ích của hoa houblon vào dịch đướng ngọt:

chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon để biến đổi dịch đường ngọt thành dịch đường có vị đắng và

hương thơm dịu của hoa – đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này

- Chất đắng:

Hòa tan rất yếu trong nước, trong dịch đường càng yếu hơn Gồm:

+ α-nhựa đắng: hầu như không hòa tan

+ β-nhựa mềm: hòa tan tốt hơn axit tương ứng của nó (β-axit đắng)

+ α-axit đắng (humulông và các đồng phân): hòa tan tương đối tốt

+ β-axit đắng (lupulông và các đồng phân): hòa tan ở mức độ không đáng kể Mục đích của đun sôi: Thay đổi cấu trúc của chất đắng, làm tăng khả năng hòa tan

phân hóa như: izohumulông, izocohumulông, izoadhumulông Các đồng phân này

hòa tan tốt hơn và gây vị đắng mạnh, khó bị oxi hóa và khó trở về dạng nhựa cứng hơn

gây nên Khả năng tạo bọt và độ bền sinh học của bia tùy thuộc nhiều vào α-axit đắng

- Tinh dầu: giúp cho bia có mùi thơm dễ chịu

Khi đun sôi, phần lớn (77 ÷ 88%) tinh dầu sẽ bị khuếch tán trong hơi nước và bay hơi ra ngoài, phần còn lại sau đó bị mất trong quá trình lên men (90 ÷ 96%), tồn tại một lượng rất nhỏ ở dạng khá bền và tạo mùi thơm đặc trưng cho bia

Keo tụ và kết tủa protein vô định hình

− Các chất keo trong dịch đường gồm: destrin, protein, pectin, pentozan, chất

chát,

− Khi đun sôi, chúng ở dạng keo hòa tan Khi nhiệt độ tăng lên thì các phần tử

keo dính lại với nhau và xảy ra hiện tượng keo tụ, đặc biệt là protein

− Mức độ kết tủa protein có ý nghĩa quan trọng đối với chất lượng bia Những

phần tử protein không ổn định còn tồn tại lại trong dịch đường là một trong những nguyên nhân chính gây đục bia

− Các yếu tố ảnh hưởng: pH (tối ưu ở 5,2 ÷ 5,5), thời gian đun sôi (tối ưu ở 90 ÷ 120ph), nồng độ chất hòa tan càng thấp thì protein keo tụ càng hoàn toàn Đối với malt có hoạt tính enzym yếu thì sự keo tụ gặp khó khăn

Tăng độ bền keo của dung dịch đường

− Polyphenol của hoa houblon khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác

dụng với các hợp chất protein cao phân tử để tạo thành các phức chất dạng màng nhầy Các phức chất màng nhầy tạo thành mảng, dễ kết lắng và sẽ kéo theo các phần tử cặn ly ty trong dịch đường kết lắng theo Với quá trình này, độ bền keo của dịch đường tăng lên và thành phần sinh học của nó được ổn định

Tạo bọt và giữ bọt

− Polyphenol, chất đắng, chất chứa nitơ là chất tạo sức căng bề mặt có hoạt

tính rất cao Nhờ màng căng này, bọt khí CO2 trong bia khó thoát khỏi bề mặt của nó Những hợp chất này tham gia vào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho bia

Cô đặc dịch đường đến % chất khô theo yêu cầu

− Quá trình đun sôi giúp chúng ta điều chỉnh sự chênh lệch về khối lượng nước

đã sử dụng

− Thông thường khả năng bay hơi của nồi đun sôi từ 8 ÷10%

− Ta nên tăng khả năng bốc hơi cho nồi đun hơn là kéo dài thời gian đun sôi vì

nếu kéo dài thời gian đun sôi với cường độ yếu sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia, đặc biệt đến độ bền keo của bia

Gia tăng cường độ màu, vô trùng dịch đường, chấm dứt hoạt động của enzym

− Gia tăng cường độ màu: do hình thành melanoidine, sự hòa tan các chất màu

của hoa houblon và sự oxi hóa các chất tanin hòa tan trong malt và hoa houblon

− Sự gia tăng cường độ màu phụ thuộc: thời gian đun sôi, nồng độ dịch đường,

khối lượng và chất lượng của hoa houblon, lượng oxi thâm nhập vào dịch đường, pH,

− Chấm dứt hoạt động của enzym: ở điều kiện nhiệt độ cao (>100oC) với thời gian kéo dài (90 ÷ 120 ph), toàn bộ hệ thống enzym (amylaza, proteaza) sẽ bị phá hủy, chấm dứt vai trò công nghệ của chúng

− Vô trùng: ở điều kiện như trên nếu có những vi sinh vật ngoài ý muốn trong

dịch đường thì hầu như chúng cũng bị vô hiệu

Chuẩn bị cho quá trình lên men

− Do điều chỉnh đến độ đường và pH thích hợp cho nấm men phát triển; đồng

thời còn bổ sung thêm ZnCl2 cần thiết cho nấm men

1.4.8.2 Các nguyên phụ liệu

Houblon

− Dạng viên nén: 20 kg/mẻ, chứa 8% α-acid đắng, nhập từ Đức

− Dạng cao hoa: 4,5 kg/mẻ, chứa 30% α-acid đắng

Caramel

− Bổ sung để tạo màu thích hợp cho bia sau này, tùy theo cường độ màu đo

được lúc đầu mà quyết định lượng thêm vào

− Màu caramel sản xuất tại Pháp, nhập từ công ty TNHH Thành Đạt

− Các chỉ tiêu:

• Dạng: lỏng – sệt

• Màu: nâu

• Mùi vị: đường thắng đặc trưng

• Trọng lượng: 30 kg/cal?

Muối kẽm clorua (ZnCl 2 )

− Muối ZnCl2 có tác dụng cung cấp ion Zn2+ để:

• Nếu hàm lượng cao → là yếu tố đầu độc nấm men → kìm hãm một số enzym có trong nấm men

• Nếu sử dụng 0,1 ÷ 0,2 mg/l → kích thích sự tăng trưởng của nấm men

− Không sử dụng muối ZnSO4 là do gốc SO42-:

• Gây kết tủa một số ion kim loại có trong nước, gây khó khăn cho quá trình lắng dịch nha và lọc bia thành phẩm lúc sau

• Tạo thêm các muối MgSO4, K2SO4 gây vị đắng khó chịu cho bia

− Lượng bổ sung: 16 g/mẻ

Acid lactic

− Dùng để điều chỉnh pH của dịch đường, lượng sử dụng tùy thuộc vào giá trị

pH ban đầu của dịch đường trước khi đun

− Đây là acid hữu cơ, là sản phẩm vi sinh ăn được, không ảnh hưởng sức khỏe

Tuy nhiên nó cũng bất lợi là tạo tủa với protein dưới ánh sáng mặt trời

1.4.8.3 Cách tiến hành

− Dịch đường khi được bơm xuống nồi đun sôi, sẽ gia nhiệt lên 100oC trong khoảng 20 ÷ 25 phút, trong thời gian này tiến hành thêm acid lactic để hiệu chỉnh

pH về giá trị mong muốn, từ khoảng 5,6 về khoảng 5,3 ± 1 (do pH tối ưu của quá trình này là 5,2 ÷ 5,5 đồng thời còn nhằm mục đích chỉnh pH về phù hợp với giá trị

pH để lên men) Ngoài ra còn tiến hành đo cả nồng độ đường để có những điều chỉnh thích hợp nhằm đạt nồng độ đường mong muốn

− Houblon được cho vào 2 bồn chứa bên ngoài (một bồn chứa cao hoa, một bồn

chứa viên nén) trước khi đun khoảng 20 phút để hoa houblon có một khoảng thời gian ngâm, giúp cho quá trình trích ly các chất tốt hơn Khi nhiệt độ dịch đường đạt

94oC, dịch đường sẽ được bơm tuần hoàn vào bồn chứa houblon dạng cao khoảng 10 phút để đẩy toàn bộ dịch cao vào nồi đun sôi, sau đó sẽ bơm nước lạnh vào tráng bồn chứa houblon, nước lạnh này cũng sẽ được đẩy qua nồi đun sôi (do dạng cao đậm đặc hơn nên cần thời gian dài để trích ly hết chất tan, còn dạng viên nén thì thơm hơn nên bổ sung lúc gần cuối quá trình chủ yếu để lấy tinh dầu)

− Trong suốt quá trình đun sôi với houblon nhiệt độ được giữ ở 100oC, thời gian là 70 phút (tính từ lúc sôi) Khoảng 20 phút trước khi kết thúc quá trình đun, bổ sung houblon dạng viên nén tương tự như cách bổ sung houblon dạng cao, bổ sung caramel và ZnCl2

− Trước khi quá trình đun kết thúc, dịch nha sẽ được kiểm tra lại nồng độ

đường, nếu đạt, khi kết thúc quá trình này dịch nha sẽ được bơm qua APV Nồng độ dịch đường trước khi đun thường khoảng 12 balling, sau khi đun phải khoảng 13 ± 0,1 balling

− Như vậy các thông số cần kiểm soát trong toàn bộ quá trình là nhiệt độ đun,

thời gian đun, pH của dịch đường, nồng độ dịch đường

1.4.8.4 Thiết bị đun sôi

Hình 1.7: Thiết bị đun sôi

− Hệ thống nồi là dạng nồi có buồng đốt ngoài Khi dịch bơm từ bồn trung gian

xuống sẽ đi qua buồng đốt ngoài trước rồi mới vào nồi Trong suốt quá trình đun, dịch đường sẽ được bơm tuần hoàn từ trong nồi qua buồng đốt ngoài lại trở lại nồi,

− Houblon được chứa trong hai bình chứa riêng ở ngoài, khi lấy houblon sẽ có

thêm một đường van khác để dịch đường tuần hoàn qua cả bình houblon Bình này chỉ là một bình chứa, trên thành gần miệng bình và ở đáy có đường ống để dẫn dịch đường tuần hoàn và một đường ống khác ở phía trên để xả nước lạnh tráng rửa

− Buồng đốt ngoài gia nhiệt bằng hơi nước (1,16 bar), dạng ống chùm, dịch

đường đi trong ống, hơi đi ngoài ống Trước đây sử dụng buồng đốt trong, nhưng loại này có ưu điểm là thời gian đun nhanh hơn, nhưng phần ở đáy tiếp xúc trực tiếp với bộ phận gia nhiệt lâu nên dễ bị khét

− Thiết bị có gắn hệ thống cảm biến báo mực chất lỏng trong nồi đun, nhiệt độ

trong nồi, kiểm soát nhiệt độ thông qua độ mở của van cấp hơi Toàn bộ hệ thống thiết bị được điều khiển tự động

− Nồi đun có thể tích 650 hl, khi đun dịch đường thường chiếm 630 hl, sau khi

kết thúc quá trình đun, dịch nha còn khoảng 600 ÷ 610 lh

1.4.8.5 Chế độ vệ sinh

− Thiết bị được vệ sinh kỹ lưỡng một tuần một lần Sử dụng soude ở khoảng

70oC Soude sẽ được ngâm rửa, tuần hoàn qua thiết bị vài lần, sau đó sẽ tráng rửa lại bằng nước (thiếunồng độ soude, thời gian ngâm rửa, số lần ngâm rửa soude)

1.4.8.6 Sự cố và cách khắc phục

Bơm ở bộ phận bơm dịch đường tuần

hoàn qua bình houblon không hoạt động

Bơm nước tráng rửa vào để đẩy houblon vào nồi đun

Nồi nấu không đủ nhiệt Cấp thêm hơi cho buồng đốt ngoài

Phần 2: PHÂN XƯỞNG LÊN MEN 2.1 NHIỆM VỤ

− Tiếp nhận nước nha từ phân xưởng nấu và tiến hàng các quá trình xử lý, lên

men và hoàn thiện sản phẩm Sản phẩm của phân xưởng lên men là bia TBF dự trữ trong các tank và chuẩn bị chuyển cho phân xưởng chiết rót

2.2 BỐ TRÍ NHÂN SỰ

2.3 CÁC KHU VỰC SẢN XUẤT CHÍNH

− Khu vực APV: lắng trong và làm lạnh nhanh

− Khu vực lên men chính: nhân giống, lên men

− Khu vực lên men phụ

− Khu vực lọc: pha bia, lọc và bão hòa CO2

− Khu vực TBF: trữ bia chờ chiết

soát lên men

Tổ lọc TBF Tổ vệ sinh Tổ

công nghiệp

2.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Dịch đường houblon hóa

Làm lạnh nhanh

Sục không khí vô trùng

Cấy men Lên men chính

Thu hồi men

Chứa vào tank TBF Bia chờ chiết

Maturex,

antifoam

Maturex, antifoam

Diatomit

PVPP

Vicant

Làm lạnh

2.4.1 Lắng

2.4.1.1 Mục đích

− Nước nha thu được sau quá trình houblon hoá chứa các chất cặn như: tủa

protein với tannin, polyphenol, chất đắng…Các chất cặn này không gây ảnh hưởng đáng kể đến vị và độ bền keo của bia mà chỉ gây xáo trộn ở giai đoạn đầu của quá trình lên men và khi kết lắng thì làm cho nấm men rất bẩn Do đó, ta cần loại chúng

ra khỏi dịch đường

− Quá trình kết lắng làm trong dịch nha, làm tăng giá trị cảm quan của bia

2.4.1.2 Cấu tạo thiết bị

− Thùng lắng cặn bao gồm các bộ phận sau:

• Thùng bằng inox hình trụ đứng

• Gờ chắn cặn gắn dưới đáy thùng

• Cửa sửa chữa

• Đèn

• Kính quan sát

• Ống thoát hơi ra ngoài trời

• Ống dẫn nước nha từ phân xưởng nấu

• Ống dẫn nước nha sau khi lắng

• Ống xả cặn lắng

• Ống đo mực chất lỏng trong thùng

• Vòi xịt nước vệ sinh

− Dung tích thiết kế: 600hl

− Dung tích sử dụng: 550 – 555hl

2.4.1.3 Cách tiến hành

− Nước nha được bơm từ phân xưởng nấu vào thùng lắng cặn (trong thời gian

khoảng 20 phút) theo phương tiếp tuyến và chảy theo hình xoắn ốc dọc theo thành thiết bị

− Sau thời gian khoảng 20 – 30 phút, cặn sẽ lắng hoàn toàn xuống đáy thùng

Khi đó, người ta sẽ mở van tháo dịch nha ở đáy→ dịch nha chảy tràn qua gờ và thoát ra ngoài theo đường này

2.4.2 Làm lạnh nhanh

2.4.2.1 Mục đích

− Đưa nước nước nha từ nhiệt độ 96 - 98oC (sau khi ra khỏi thùng lắng cặn) về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men:

• Sử dụng men mới: 15oC

• Sử dụng men thu hồi: 8oC

− Cần phải hạ nhanh nhiệt độ dịch đường vì:

• Ở vùng nhiệt độ từ 40÷50oC rất dễ tạo cơ hội cho vi sinh vật ưa nhiệt xâm nhập vào dịch đường, gây chua cho dịch đường (như các loại vi khuẩn lactic, acetic )

• Tăng hiệu quả kinh tế

2.4.2.2 Cấu tạo thiết bị và nguyên tắc hoạt động

− Thiết bị do nhà cung cấp Alfa Laval, Đức sản xuất

− Đây là loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (plate heat exchanger), được ứng

dụng rộng rãi để thanh trùng hay gia nhiệt / làm lạnh các loại chất lỏng trong công nghệ sữa, thức uống, thực phẩm dạng lỏng hay nhớt

− Thiết bị này cũng như hầu hết tất cả các thiết bị trong dây chuyền đều được

điều khiển tự động tại bảng điều khiển chung với cả hệ thống trong khu vực APV Các van được điều chỉnh bằng tay

Hình 2.1: Thiết bị trao đổi nhiệt

− Thiết bị trao đổi nhiệt gồm nhiều tấm kim loại gợn sóng (corrugated metal

plate) ghép chặt với nhau tạo thành 4 khu vực trao đổi nhiệt riêng biệt, gọi là 4 vỉ trao đổi nhiệt

− Hai vỉ liên tiếp ngăn cách với nhau bằng 1 tấm kim loại dày gọi là tấm nối

(connection plate) Ngoài cùng của thiết bị có 2 tấm kim loại dày hơn, to hơn tấm nối gồm thứ nhất là tấm khung (frame plate) được hàn chặt và bắt ốc vào bộ khung, thứ hai là tấm chịu áp (pressure plate) Người ta bố trí các thanh kim loại (tightening bolt) ở 2 bên thiết bị, có đai ốc ép chặt tấm khung và tấm chịu áp để giữ cho các tấm trao đổi nhiệt ép kín lại với nhau

− Các tấm truyền nhiệt được bố trí sao cho phân phối các dòng chảy vào giữa

các khe song song ngược chiều

Hình 2.3: Sự phân phối dòng chảy trong một vỉ

− Quá trình xảy ra trong thiết bị là truyền nhiệt gián tiếp qua tấm kim loại

mỏng giữa 2 dòng lưu chất chuyển động ngược chiều theo 2 cơ chế

• Truyền nhiệt đối lưu trong lòng mỗi dòng lưu chất

• Truyền nhiệt do dẫn nhiệt qua tấm kim loại

− Các tấm được chế tạo có dạng lượn sóng để tạo dòng chảy rối, làm tăng hiệu

quả truyền nhiệt

Hình 2.4: Cơ chế truyền nhiệt giữa dịch nha và nước

Tấm trao đổi nhiệt

− Tấm trao đổi nhiệt là chi tiết quan trọng nhất trong thiết bị, đóng vai trò

quyết định khả năng và hiệu quả truyền nhiệt của dòng chảy

− Tấm trao đổi nhiệt được làm bằng thép không rỉ, vật liệu thường sử dụng là

thép không rỉ AISI 316 có pha titan hay SMO Tấm này không chỉ cứng, chắc và tránh được ăn mòn mà còn có khả năng truyền nhiệt tốt từ môi trường ấm hơn qua bề mặt kim loại đến môi trường kia

− Các tấm trao đổi nhiệt có 4 lỗ tròn ở 4 góc tạo đường dẫn cho lưu chất chảy

qua Phần còn lại được gia công dạng lượn sóng để :

• Viền ngoài tấm trao đổi nhiệt có các rãnh để ghép vòng đệm cao su (dzoăng cao su) vào, khi ép chặt hai tấm (một tấm có miếng đệm và một tấm không có miếng đệm) thì đệm này vừa có tác dụng bít kín vừa có tác dụng định hướng dòng chảy vào những kênh xen kẽ nhau

• Tăng khả năng chảy rối khi dòng chảy chuyển động qua các gờ và khe nhất là các gờ hình chữ V đặt ngược chiều nhau (nếu để dạng tấm phẳng thì dòng lưu chất dễ chảy màng), làm tăng khả năng truyền nhiệt

• Giúp tăng cứng (nhất là kết cấu gờ hình chữ V), nâng cao độ bền của tấm kim loại dưới áp suất cao của dòng chảy

• Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc để tăng hiệu quả truyền nhiệt

• Giảm hiệu ứng thành

Tuy nhiên nó có nhược điểm là khó loại bỏ cặn bẩn

− Nhà máy sử dụng tấm trao đổi nhiệt có dạng như hình A Theo hình vẽ, ta

thấy phần lượn sóng của tấm được chia làm 2 vùng :

• Vùng 1 : với các nếp gấp gần như hình caro có tác dụng phân phối dòng chảy từ lỗ vào hay tập trung dòng chảy trở lại lỗ ra

• Vùng 2 : với các nếp gấp hình chữ V, đây là khu vực trao đổi nhiệt chủ yếu giữa hai dòng lưu chất

− Do cấu tạo của hai tấm A và B là hoàn toàn giống nhau nên khi đảo ngược

tấm A ta sẽ được tấm B và ngược lại Khi lắp ghép, người ta ghép tấm A và tấm B xen kẽ

− Số lượng tấm trong mỗi khu vực trao đổi nhiệt được quyết định bởi diện tích

bề mặt truyền nhiệt cần thiết, tốc độ dòng chảy, tính chất vật lý của lưu chất, độ giảm áp và chế độ nhiệt độ của quy trình công nghệ

Hình 2.6: Phân biệt giữa tấm A và B

Hình 2.7: Đảo ngược giữa 2 tấm A và B

Hình 2.8: Sơ đồ lắp đặt 2 tấm A – B và dòng chảy giữa các tấm

Miếng đệm (gasket)

− Miếng đệm được đổ khuôn thành một miếng liền Vật liệu sử dụng thường là

chất dẻo, được lựa chọn để thích hợp hoạt động trong điều kiện nhiệt độ, áp suất và ăn mòn hóa học của thiết bị Các vật liệu thường sử dụng là Nitrile-FDA, Nitrile-FDA chịu nhiệt hay EPDM-FDA

− Miếng đệm gồm có 3 phần :

• Phần 1 : giới hạn vùng trao đổi nhiệt và 2 góc nối liền với vùng này

• Phần 2 : 2 vòng đệm hình tròn bịt kín 2 góc còn lại, tạo một đường dẫn cho lưu chất chảy ngang qua tấm đệm mà không chảy xuống vùng rãnh hình chữ V

• Phần 3 : Nối giữa phần 1 và phần 2, không có tác dụng bít kín

− Miếng đệm này được đặt vào rãnh, giữ lại bằng cách móc ra mặt sau của tấm

trao đổi nhiệt rồi dùng áp lực của thanh tightening bolt ép chặt lại Phương pháp này có ưu điểm là có thể dễ dàng tháo lắp miếng đệm khi tấm trao đổi nhiệt vẫn còn treo trên khung

Khung đỡ

− Bộ khung bên ngoài gồm :

• Hai chân đế hai bên (2 và 20)

• Trụ chống (support column 19)

• Hai thanh ngang (carrying bar 11 và guiding bar 12)

• Tấm khung (frame plate 1) được bắt ốc vào chân đế

• Tấm chịu áp (pressure plate 6) là tấm ngoài cùng để gắn tightening bolt

• Các tấm nối (connection plate 36)

− Trong đó 5 bộ phận đầu được làm bằng thép không rỉ cứng, còn các tấm nối

được làm bằng thép mềm có phủ thép không rỉ bên ngoài Các bề mặt có thể bị ẩm ướt được phủ thép không rỉ chống acid, chống ăn mòn; còn các bề mặt còn lại được làm từ thép không rỉ với chất lượng khác nhau

Hình 2.10: Các bộ phận của thiết bị trao đổi nhiệt

Hình 2.11: Tấm nối (connection plate) và các bộ phận nối

− Trên các tấm nối có đặt các bộ phận nối (connections) có dạng trụ tròn Bộ

phận này có tác dụng tạo lỗ cho dòng chảy đi từ vỉ này qua vỉ khác Tùy theo thiết

bị cụ thể mà có thêm vòng đệm tròn bằng kim loại hay cao su để tránh rò rỉ tại rìa các lỗ

Thanh chốt (tightening bolt)

− Để ép chặt các tấm trao đổi nhiệt mỏng lại với nhau thành một dãy và tạo áp

mạnh lên các miếng đệm đủ để tạo dòng chảy mà không rò rỉ, người ta sử dụng nhiều thanh chốt (tightening bolt 23) bắt ốc cứng giữa tấm khung (frame plate) và tấm chịu áp (pressure plate)