Thiết kế nhà máy bia

Bia là loại nước uống có ga,mát bổ có độ cồn thấp,có bọt mịn xốp,có hương vị đặc trưng và giàu dinh dưỡng. Bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm,hoa houblon và nước với một quy trình công nghệ dặc biệt cho nên bia có các tính chất cảm quang rất hấp dẫn đối với con người. Hương và vị của bia là do hợp chất chết từ nguyên liệu, cồn, CO2, và các sản phẩm khác tạo nên.Với hàm lượng CO2 trong bia khá cao (45g/l)giúp cơ thể con người giải khát một cách triệt để khi ta uống. Bia còn là loại đồ uống giàu dinh dưỡng, giá trị dinh dưỡng của bia dược xác định(tính theo 1/2 lít bia): tương đương với 100 gam bánh mì,300 gam khoai tây, 25 gam dầu,35 gam bơ,300 ml rượu 12. NgoàI việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, dặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hoá amilaza. Lịch sử của ngành sản xuất bia đã có từ rất lâu đời. Từ 7000 năm trước công nguyên người dân Babilon đã biết sản xuất bia từ đại mạch.Công nghệ này được lan truyền đến các nước Ai Cập, Batư và các nuớc lân cận rồi tràn xuống phía Nam. Cùng với sự phát triển của khoa hoc kĩ thuật, công nghệ sản xuất bia cũng ngày càng được hoàn thiện và có những bước nhảy vọt về kĩ thuật công nghệ cũng như sản lượng và chất lượng ngày càng cao đáp ứng yêu cầu của xã hội. Hiện nay trên thế giới có trên 30 nước sản xuất bia với sản lương hơn 1 tỷ lít/năm.Các nước có sản lượng bia cao nhất Mĩ (25 tỉ), Trung Quốc (17 tỉ), Đức (13 tỉ), Braxin (9 tỉ), Nhật (7 tỉ), Anh (6,6 tỉ)...Sản lượng bình quân ở một số nước như Đức 154 lít/năm, Bỉ 124 lít/năm, Niuzilân 121 lít/năm…từ những con số trên cho chúng ta thấy nhu cầu sử dụng loại dồ uống này rất cao. Trong khoảng 10 năm trở lại đây ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và công nghệ sản xuất bia noi riêng ở nước ta đã có một diên mạo mới,lượng bia sản xuất được ngày càng tăng. ở Việt Nam ngoài 2 cơ sở tương đối lớn là nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội còn có các nhà máy vừa và nhỏ ở các địa phương song sản lượng bình quân theo đầu người còn thấp 5 10 lít/năm. Trong thời gian tới một số nhà máy lớn cũng đang mở rộng (nhà máy bia Hà Nội đang mở rộng với mục tiêu đến năm 2005 sản xuất được 100 triệu lít/năm) ngoài ra các cơ sở sản xuất bia cỡ vừa và nhỏ đang và sẽ đáp ứng một phần nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng do vậy những mô hình nhà máy 45 triêụ lít/năm rất phù hợp với yêu cầu thực tế cho việc phát triển ngành sản xuất bia ở nước ta.

Lời nói đầu

Bia là loại nớc uống có ga,mát bổ có độ cồn thấp,có bọt mịn xốp,có hơng

vị đặc trng và giàu dinh dỡng

Bia đợc sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch ơm mầm,hoahoublon và nớc với một quy trình công nghệ dặc biệt cho nên bia có các tínhchất cảm quang rất hấp dẫn đối với con ngời Hơng và vị của bia là do hợpchất chết từ nguyên liệu, cồn, CO2, và các sản phẩm khác tạo nên.Với hàm l-ợng CO2 trong bia khá cao (4ữ5g/l)giúp cơ thể con ngời giải khát một cáchtriệt để khi ta uống

Bia còn là loại đồ uống giàu dinh dỡng, giá trị dinh dỡng của bia dợc xác

định(tính theo 1/2 lít bia): tơng đơng với 100 gam bánh mì,300 gam khoaitây, 25 gam dầu,35 gam bơ,300 ml rợu 12°

NgoàI việc cung cấp một lợng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệenzim khá phong phú, dặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hoá amilaza.Lịch sử của ngành sản xuất bia đã có từ rất lâu đời Từ 7000 năm trớccông nguyên ngời dân Babilon đã biết sản xuất bia từ đại mạch.Công nghệ này

đợc lan truyền đến các nớc Ai Cập, Bat và các nuớc lân cận rồi tràn xuốngphía Nam

Cùng với sự phát triển của khoa hoc kĩ thuật, công nghệ sản xuất biacũng ngày càng đợc hoàn thiện và có những bớc nhảy vọt về kĩ thuật côngnghệ cũng nh sản lợng và chất lợng ngày càng cao đáp ứng yêu cầu của xãhội

Hiện nay trên thế giới có trên 30 nớc sản xuất bia với sản lơng hơn 1 tỷlít/năm.Các nớc có sản lợng bia cao nhất Mĩ (25 tỉ), Trung Quốc (17 tỉ),

Đức (13 tỉ), Braxin (9 tỉ), Nhật (7 tỉ), Anh (6,6 tỉ) Sản lợng bình quân ởmột số nớc nh Đức 154 lít/năm, Bỉ 124 lít/năm, Niuzilân 121 lít/năm…từ

những con số trên cho chúng ta thấy nhu cầu sử dụng loại dồ uống này rấtcao.

Trong khoảng 10 năm trở lại đây ngành công nghiệp thực phẩm nóichung và công nghệ sản xuất bia noi riêng ở nớc ta đã có một diên mạo mới,l-ợng bia sản xuất đợc ngày càng tăng ở Việt Nam ngoài 2 cơ sở tơng đối lớn

là nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội còn có các nhà máy vừa vànhỏ ở các địa phơng song sản lợng bình quân theo đầu ngời còn thấp 5 ữ 10lít/năm Trong thời gian tới một số nhà máy lớn cũng đang mở rộng (nhà máybia Hà Nội đang mở rộng với mục tiêu đến năm 2005 sản xuất đợc 100 triệulít/năm) ngoài ra các cơ sở sản xuất bia cỡ vừa và nhỏ đang và sẽ đáp ứng mộtphần nhu cầu ngày càng tăng của ngời tiêu dùng do vậy những mô hình nhàmáy 45 triêụ lít/năm rất phù hợp với yêu cầu thực tế cho việc phát triển ngànhsản xuất bia ở nớc ta

Phần I: Lập luận để chọn địa điểm xây dựng nhà máy

sản xuất bia

Để thiết kế một nhà máy bia với công suất 45 triệu lít/năm tại thị trấn Văn Giang – Hng Yên,ta tiến hành khảo sát và thu thập các số liệu liên quan Có những đặc điểm chính cần chú ý sau đây:

1 Khả năng tiêu thụ sản phẩm

Thị trấn Văn Giang nằm ngay cạnh đờng 5 là đờng nối Hà nội, Hải phòng Ngoài ra còn có thể đi Quảng Ninh, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải Dơng đều rất thuận tiện về đờng sá và phơng tiện Vì vậy, việc bố trí một nhà máy bia với công suất 45 triệu lít/năm ở vị trí này hoàn toàn có khả năng phân phối sản phẩm đi các tỉnh lân cận Vì vậy, nhà máy có một vùng tiêu thụ sản phẩm rất rộng, với số dân đông

đúc, tốc độ đô thị hóa rất nhanh.

2 Địa điểm.

Nh đã trình bày ở trên, địa điểm đặt nhà máy là rất thuận tiện về giao thông,

có cả đờng bộ, đờng sắt, đờng thủy Điều này là điều kiện tốt cho việc chuyên chở nguyên vật liệu, thành phẩm đi tiêu thụ, đảm bảo cho quá trình hoạt động của nhà máy luôn luôn thông suốt Thị trấn Văn Giang với một quỹ đất phong phú lại đang trên đà phát triển tơng lai sẽ có môt cơ sở hạ tầng rất tốt Bố trí nhà máy ở địa

điểm này có lợi là đợc gần trạm điện, đủ công suất để cung cấp cho nhà máy, không phải mất chi phí đầu t và tổn hao cho quá trình kéo điện từ xa về nhà máy Tình trạng mặt bằng địa điểm xây dựng là bằng phẳng, nền đất rắn chắc, điều này

có lợi là giảm đợc chi phí san lấp mặt bằng và gia cố móng Hoa gió ở khu vực này

có hớng gió chủ đạo là hớng Đông Nam Đây là hớng gió mát, vì vậy rất thuận tiện

để bố trí thông gió tự nhiên cho nhà sản xuất và các công trình khác Nhiệt độ, độ

ẩm đặc trng của đồng bằng Bắc Bộ, với mùa hè nóng, độ ẩm cao

5 Khả năng cung cấp điện.

Nh đã trình bày ở trên, cơ sở hạ tầng rất thuận tiện cho việc đặt nhà máy.

Điện lới quốc gia và khu vực có thể đợc sử dụng cho nhà máy thông qua trạm biến

áp riêng Tuy nhiên ta vẫn bố trí hệ thống phát điện riêng để đề phòng sự cố.

6 Cấp nớc.

Nớc cấp đợc sử dụng là nớc máy của địa phơng Tuy nhiên nhà máy bia đòi hỏi hết sức khắt khe về chất lợng nớc Đối với từng công đoạn và mục đích ta cần phải bố trí hệ thống xử lý thích hợp Trong đó quan trọng nhất là nớc dùng cho nấu bia, phải tuân thủ xử lý nghiêm ngặt.

Để sử dụng nớc ngầm ta bố trí giếng khoan và hệ thống xử lý nớc.

7 Thoát nớc: Nớc thải của nhà máy bia có chứa hàm lợng chất hữu cơ trung bình Vì vậy để bảo vệ môi trờng nhà máy cần phải có phân xởng xử lý nớc thải Tại

đây, nớc thải đợc xử lý bằng phơng pháp sinh học thông qua bể yếm khí và bể hiếu khí Các chất hữu cơ trong nớc thải đợc biến đổi thành các sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật Nớc thải sau khi đợc xử lý đạt tiêu chuẩn đợc thải ra ngoài.

8 Nhiên liệu.

Sử dụng dầu làm nhiên liệu cho nồi hơi 1 tấn dầu tơng đơng với 11 ữ 12 tấn hơi nớc.

9 Cung cấp hơi nớc

Trong nhà máy bia cần sử dụng một lợng hơi nớc lớn để nấu dịch đờng, đun nớc nóng để vệ sinh thiết bị Trong nồi hơi, nớc đợc gia công nhiệt bằng cách nhận nhiệt tỏa ra khi đốt cháy nguyên liệu và nớc hóa hơi để trở thành hơi nớc bão hòa.

10 Giao thông vận chuyển.

Vấn để giao thông vận chuyển rất quan trọng đối với hoạt động của nhà máy Nó đảm bảo cho nhà máy đợc hoạt động liên tục và ổn định Hàng ngày nhà máy cần nhập lợng nguyên liệu rất lớn và chở sản phẩm đến các cơ sở Ta cần bố trí giao thông trong nhà máy, tại đó phân biệt đợc luồng ngời, luồng hàng, tránh sự giao cắt nhau giữa các luồng giao thông Giao thông vận chuyển ở ngoài nhà máy

nh đã phân tích ở trên là tơng đối thuận tiện.

11 Lực lợng lao động

Nhà máy đợc xây dựng tại khu vực có nguồn lao động dồi dào Đó là những lao động tại địa bàn Hng Yên và các vùng lân cận Đồng thời, nhà máy cũng ở gần

Hà nội nên cũng có điều kiện tốt để tiếp xúc với đội ngũ cán bộ kỹ thuật có chuyên môn và thu hút họ về làm việc cho nhà máy

Phần II: Nguyên liệu để sản xuất bia

Nguyên liệu chính: malt đại mạch, nớc, hoa houblon

Nguyên liệu thay thế: gạo.

Nguyên liệu phụ: enzyme.

2.1 Nguyên liệu chính

2.1.1.Malt đại mạch

Nguyên liệu để sản xuất malt là đại mạch

• Cấu tạo hạt đại mạch

Hạt đại mạch bao gồm:

Lớp vỏ hạt: có vai trò nh một màng bán thấm, chỉ cho nớc thấm vào bêntrong hạt, đồng thời giữ các chất hoà tan bên trong hạt không cho thấm rangoài

Vỏ hạt chiếm một giá trị khá lớn nhng không có giá trị dinh dỡng Đốicông nghệ sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hởng hai mặt: mặt bất lợi vì trong vỏhạt chứa các chất màu, các chất đắng và các chất chát Nếu những chất nàyhoà tan vào dịch đờng sẽ làm giảm chất lợng sản phẩm Mặt lợi của lớp vỏ hạt

là nó đóng vai trò màng lọc trong quá trình tách bã ra khỏi khối cháo

Nội nhũ: là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt Hầu hếtchất dinh dỡng tập trung tại đây: protein, chất béo, đờng, xelulloza, vitamin,chất tro, pentozan

Phôi: là phần sống của, có vai trò quan trọng trong sản xuất bia Phôi

đ-ợc coi là trạm hoạt hoá và là nhà máy sản xuất enzyme, mà nếu thiếu nó thì cơ

sở lý thuyết của quá trình sản xuất malt coi nh sụp đổ

• Thành phần hoá học

Thành phần hoá học rất phức tạp, bao gồm các thành phần sau:

Cấu trúc gluxit bao gồm:

Tinh bột: là thành phần quan trọng, hàm lợng tinh bột có thể lên đến70% khối lợng chất khô Tinh bột là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi, là nguồncung cấp chất hoà tan cho dịch đờng trớc lúc lên men Hạt tinh bột có hai loại:hạt bé kích thớc 2 - 10àm, hạt lớn 20 - 30àm Trong hạt tinh bột có amyloza

60 - 600 gốc glucoza, amylopectin vô định hình có 2000 gốc glucoza, khôngtan trông nớc nóng mà chỉ tạo thành hồ Khi tinh bột đã hồ hoá thì đờng hoánhanh và triệt để hơn

Xeluloza: chiếm khoảng 20% chất khô của vỏ, có khoảng 2000-10000gốc glucoza, rất dai và là lớp lọc phụ lý tởng

Hemixeluloza: là thành phần chủ yếu tạo lên thành tế bào

Các hợp chất pectin và chất dạng keo: làm cho bia có độ nhớt cao, tạocho bia có vị đậm đà, tăng khả năng tạo và giữ bọt cho bia

Saccarid thấp phân tử: đờng đơn, đờng kép

3.Các hợp chất chứa Nitơ: protit, hợp chất chứa nitơ phi protit

Hàm lợng protit tối u 8 - 10%, nếu cao quá bia dễ bị đục, khó bảo quản.Còn thấp quá thì lên men không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà Đây làtác nhân gây đục cho bia

4.Các hợp chất không chứa Nitơ: polyphenol, chất đắng, fitin, vitamin,chất khoáng

5.Chất béo và lipid

6.Pherment(enzyme): có vai trò đặc biệt trong công nghệ sản xuất bia.Giai đoạn ngâm, hạt hút nớc bổ sung đến 43 - 44% thì hệ enzyme đợc giảiphóng khỏi trạng thái liên kết, chuyển thành trạng thái tự do Đến giai đoạn -

ơm mầm hoạt lực enzyme đạt mức tối đa, nhờ đó đến giai đoạn đờng hoáchúng có khả năng thuỷ phân gần nh hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trongnội nhũ hạt Các sản phẩm thuỷ phân đợc hoà tan vào nớc và trở thành chấtchiết của dịch đờng

Trong hạt đại chứa một lợng enzyme phong phú và chia thành:

Hydrolaza: nhóm enzyme thuỷ phân có vai trò quan trọng trong quá

trình thuỷ phân tinh bột Phụ thuộc vào cơ chất bị thuỷ phân, các enzyme đựơcchia thành: cacbohydraza, proteaza, esteraza.

+ cacbohydraza: thuỷ phân gluxit cao phân tử thành các sản phẩm thấp

phân tử hơn Nhóm enzyme này bao gồm amylaza và sitaza.

enzyme α - amylaza: phân cắt tinh bột thành glucoza và dextrin Nhờ

quá trình này mà độ nhớt của dịch cháo nhanh chóng giảm xuống, enzymenày chỉ đợc hoạt hoá ở giai đoạn ơm mầm

enzyme β - amylaza: tác động trực tiếp lên mạch amyloza, mạch nhánh

và hai đầu mạch chính của amylopectin Sản phẩm của quá trình này là đờngmaltoza và dextrin

sitaza: thuỷ phân hemixelluloza thành pentoza và hexoza Nhờ có quá

trình phân cắt này mà thành tế bào bị phá huỷ, tạo điều kiện thuận lợi cho cácenzyme khác xâm nhập vào và nâng cao hoạt lực

+ enzyme proteaza: thuỷ phân protein thành các sản phẩm trung gian

và sau đó một số trong các hợp chất này tiếp tục bị phân cắt đến sản phẩmcuối cùng là axitamin, amoniăc

+ enzyme esteraza: phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ

khác nhau, hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ

Decmolaza: enzyme oxy hoá khử: xúc tác phản ứng oxy – hoá khử

của quá trình hô hấp và phân giải yếm khí gluxit, protein, polyphenol và cáchợp chất khác

• Yêu cầu đại mạch trong sản xuất bia

Đại mạch dùng trong sản xuất bia là đại mạch hai hàng và có hìnhdáng rất cân đối Chất lợng của hạt: phải đạt độ đồng đều, độ chắc Hạt càngtròn, càng nhẵn bề mặt thì dung trọng lớn Yêu cầu khối lợng hạt đại mạch: 20

- 55g/1000 hạt không lựa chọn

• Bảo quản malt đại mạch

Mục đích: trong thời gian bảo quản, hạt sẽ hút nớc đến hàm ẩm 5 ữ 6%,vì vậy vỏ của hạt sẽ mềm và dẻo, lúc nghiền không bị nát, tạo lớp màng lọc lýtởng cho quá trình lọc bã malt và còn làm tăng hoạt lực enzyme

Cách bảo quản: malt đại mạch đợc đóng trong các bao tải gai, đay hoặcsợi tổng hợp và đợc đặt trong kho bảo quản Kho bảo quản phải đợc cách ẩm,cách nhiệt tốt, phải đợc vệ sinh sạch sẽ, sát trùng bằng cách đốt lu huỳnh trớckhi nhập malt vào kho Các bao đợc xếp lên bục sàn cách ít nhất là 0,2m vàcách tờng hơn 0,5m Khoảng cách giữa các chồng bao với lối đi phụ rộng hơn0,5m, lối đi chính rộng trên 1,5m Các bao đợc xếp thành hàng, có thể xếp sátnhau hoặc xếp so le nhau

Trớc lúc bảo quản nhiệt độ của malt cần hạ xuống 200C

Thời gian bảo quản = 3 - 4tuần - 2năm

Độ ẩm bảo quản = 6 – 8%

Nhiệt độ bảo quản = 200C

• Chất lợng của malt trong sản xuất bia

Malt vàng phải là màu vàng sáng, vỏ của lô malt có chất lợng cao phải

ánh Hình dáng và kích thớc của các hạt phải tơng ứng với hạt đại mạch

nguyên thuỷ Vị và hơng của malt phải đặc trng cho từng loại Hạt mảy đều,khi nhấm có vị ngọt.

Tỷ lệ hạt gãy cho cho phép 0,5%, các tạp chất khác 1%

Gạo có hàm lợng tinh bột khá cao, protein ở mức vừa phải còn chất béo

và xelluloza thì ở giới hạn thấp nên gạo là nguyên liệu thay thế khá tốt cho sảnxuất bia để giảm giá thành sản phẩm mà chất lợng bia không kém so với sửdụng toàn bộ malt đại mạch

Yêu cầu chất lợng gạo: gạo phải đồng đều, chắc, hạt căng tròn, bề mặtcàng nhẵn thì dung trọng càng lớn

Nớc là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia, hàm lợng

n-ớc trong bia chiếm 77 - 90% Vì vậy chất lợng nn-ớc là một trong những yếu tốquyết định chất lợng của bia

Nớc thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion.Nhóm cation thì chiếm nhiều nhất là Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+ và

Al3+, còn nhóm anion chủ yếu là OH-, HCO3-, CO32-, SO42-…Hàm lợng cácmuối trong nớc khác nhau nên ảnh hởng của chúng đối với tiến trình côngnghệ là khác nhau Trong nớc có Fe: bia tanh, Mn:bia đắng, Ca2+, Na+, Mg2+

làm cho bia có vị chát, phi tiêu chuẩn

Các loại muối hoà tan trong nớc tạo cho nớc có độ cứng Trong nớc nếu

có muối bicacbonat thì ảnh hởng bất lợi cho bia vì chúng làm giảm độ chua

định phân của dịch cháo khi chúng tác dụng với các muối phosphat của malt:

2KH2PO4 + 2NaHCO3 → K2HPO4 + Na2HPO4 + H2O + 2CO2

Khi pH của dịch cháo tăng, khả năng hoạt động của enzyme sẽ bị giảm

và do đó hiệu suất thuỷ phân cũng giảm theo

Muối sunphat của canxi lại làm tăng độ chua định phân của dịch cháo,tác động này rất có lợi cho quá trình đờng hoá

Yêu cầu của nớc trong sản xuất bia:

+ chỉ số coli: 3

Khi nớc không đạt tiêu chuẩn để làm bia thì phải xử lý Xử lý nớc baogồm: lắng trong và lọc, làm mềm nớc, bổ sung các thành phần cần thiết cho n-

ớc và cải tạo thành phần sinh học của nớc

+ làm mềm nớc: loại bỏ các muối bicacbonat và cacbonat ra khỏi nớchoặc chuyển chúng sang một dạng khác không nguy hại đến tiến trình côngnghệ sau này Làm mềm nớc bằng phơng pháp trao đổi ion và phơng pháptrung hoà

+ cải tạo thành phần sinh học của nớc: diệt vi sinh vật có trong nớc đểlàm cho nớc sạch về phơng diện sinh học

Các biện pháp xử lý: phơng pháp vật lý, phơng pháp hoá lý, phơng pháphoá học

Nớc dùng cho sản xuất bia là nớc ngầm, ở đây trình bày phơng pháp xử

lý nớc theo phơng pháp trao đổi ion

Hệ thống xử lý nớc bao gồm:

+ Tháp lọc thô: có các vật liệu lọc là cát, sỏi

+ Tháp lọc tinh: có các vật liệu lọc là nhựa trao đổi ion: Mg2+, Ca2+.+ Tháp nớc muối để rửa các vật liệu lọc sau 1 chu kỳ lọc nhất định.Nớc đợc bơm từ giếng khoan lên, sau đó cháy qua tháp lọc thô, ở đómột phần cặn bẩn đợc giữ lại Sau khi qua tháp lọc thô nớc sẽ đợc bơm sangtháp lọc tinh, tại đó các cặn sẽ đợc giữ lại gần nh hoàn toàn Tháp lọc tinh cóvan để lấy mẫu nớc đi kiểm tra, nếu đạt yêu cầu 0,5mg/l thì bơm lên bể≤chứa nớc sạch Nếu cha đạt yêu cầu thì đợc bơm trở lại tháp lọc tinh để lọctiếp

Sau một thời gian sử dụng, ở các tháp lọc sẽ có rất nhiều cặn và sẽ cảntrở quá trình lọc Vì vậy phải rửa sạch tháp lọc để thúc đẩy quá trình lọc.Dùng nớc muối để rửa tháp: muối đợc ngâm vào tháp chứa với tỷ lệ 50 kgmuối/180 kg cột nhựa Bơm nớc vào tháp và ngâm muối trong khoảng 2h,trong tháp có sàng lọc để lọc cặn bẩn Sau đó bơm nớc muối sang tháp lọc tinh

và ngâm nớc muối ở đó khoảng 2 – 4h Sau đó xả hết nớc muối đi và rửa tháplại bằng nớc sạch.

2.1.4 Hoa houblon

Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hơng thơm rất đặc trng, làmtăng khả năng để tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phầncủa sản phẩm

Trong công nghệ sản xuất bia, chỉ sử dụng loại hoa cái cha thụ phấn.Khi hoa bắt đầu chín thì ở bên trong cánh hoa, và đặc biệt ở nhị hoa xuất hiệncác hạt vàng óng, rất dẻo gọi là lupulin Hạt lupulin này là nguồn gốc chínhsinh ra chất đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon Hoa houblon sau khi háithì sấy để dễ bảo quản

Bảo quản hoa houblon: hoa sau khi sấy đợc phân loại lại, sau đó xôngbằng SO2 trong buồng kín Lu huỳnh đợc quét lên giấy, ta đốt cháy giấy thì sẽgiải phóng SO2 Liều lợng lu huỳnh 0,5 - 1kg/100kg hoa Hoa houblon đợcbảo quản ở chỗ khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánh sáng mặt trời Hoahoublon đợc bảo quản ở hàm ẩm w = 13%, nhiệt độ 0,5 - 20C

Thành phần của hoa houblon:

2.2 Nguyên liệu phụ

2.2.1.Enzyme

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

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

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

trung tính ở dạng lỏng đợc sản xuất từ dịch nuôi cấy vi khuẩn Baccillus licheniformis trong phân tử có ion Ca2+ Enzyme này thuỷ phân tinh bột ở mối

α - 1,4 glucozit trong phân tử amyloza và amylopectin Nhờ vậy, tinh bột sẽchóng bị phân giải thành dextrin tan trong nớc

Dùng trong nấu bia ở khâu dịch hoá các loại bột không phải là malt ởnhiệt độ 95 - 1050C với liều lợng enzyme là 0,05 - 0,1% so với lợng bột Chếphẩm enzyme này hoạt động ổn định ở nhiệt độ trên nếu trong dịch chế phẩm

Nớc sạch để vệ sinh để thực hiện quá trình công nghệ, hơi nớc để thựchiện quá trình công nghệ và vệ sinh.

Phần III: Thuyết minh dây chuyền sản xuất bia

Bia là loại đồ uống có cồn, có giá trị dinh dỡng cao và đợc sản xuất theo các bớc chính sau:

1.Chuẩn bị dịch đờng hoá

2.Lên men dịch đờng

3.Hoàn thiện sản phẩm

3.1.Chuẩn bị dịch đờng houblon hoá

Công nghệ sản xuất dịch đờng houblon hoá bao gồm các bớc sau: + Chuẩn bị nguyên liệu

+ Hồ hoá nguyên liệu thay thế

+ Đờng hoá nguyên liệu

+ Lọc bã malt

+ Nấu hoa

+ Làm nguội và lắng cặn dịch đờng houblon hoá

+ Làm lạnh nhanh dịch đờng đến nhiệt độ lên men

Bia đợc sản xuất theo quy trình sau:

Đường hóa

Hồ hóa

Xử lý

Lắng trong Lạnh nhanh

3.1.1.Chuẩn bị nguyên liệu

• Nghiền malt

Mục đích: quá trình nghiền malt nhằm mục đích đập nhỏ hạt thànhnhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nớc, làm cho sự xâm nhập của nớc vàonội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đờng hoá và các quá trình khác nhanh

và triệt để hơn

Malt đại mạch trong quá trình ơm mầm, enzyme lan toả và 1/4 ở trên

đầu của hạt enzyme không thể đến đợc Vùng nội nhũ của hạt mà có mặtenzyme thuỷ phân, thì tinh bột ở đó đã trải qua một quá trình đồ sinh học.Tinh bột đã đợc đồ thì trở thành trắng đục, mềm và xốp hơn và dễ thuỷ phân.Tinh bột cha đồ thì trắng trong, hạt cứng chặt và không xốp, khó thuỷ phân

Vỏ có giá trị trong quá trình lọc

Vì vậy trong quá trình nghiền phải tuân theo nguyên tắc: vỏ phải nghiền

to, nếu nghiền nhỏ tạo lớp lọc chất lợng kém Khu vực đã đồ sinh học thì dễthuỷ phân, không cần nghiền nhỏ, nếu nhỏ dễ bị tắc do thể tích nhỏ Khu vựctrắng trong phải nghiền thật nhỏ Trong thành phần bột nghiền chia làm: vỏ vàtấm lớn, tấm bé và bột, bột mịn Tuỳ thuộc vào chất lợng malt và thiết bị lọcbã mà nghiền malt theo yêu cầu

Thiết bị nghiền: dùng máy nghiền trục(rulô) và nghiền malt khô Chiềudài rulô rất khác nhau, dao động trong khoảng 350 - 1250mm phụ thuộc vàocông suất, đờng kính từ 200 - 300 mm Rulô đợc xắp xếp theo từng cặp Hairulô trong một cặp chuyển động ngợc chiều nhau và chúng quay với tốc độkhác nhau để tạo ra lực xé, khoảng 250 - 300 vòng/phút Mức độ nghiền malt

đợc xác định bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hai trục, khoảng cách 2trục 0 - 2,5mm

•Nghiền gạo

Mục đích: phá vỡ cấu trúc màng tế bào, tạo điều kiện giải phóng các hạttinh bột ra khỏi mô

Yêu cầu: gạo phải đợc nghiền mịn

Thiết bị nghiền: dùng máy nghiền búa mỏng có chiều dày 2 - 3mm, tốc

độ quay của búa 75 - 80m/s tơng đơng 2750vòng/phút Khi nghiền, các phầnnhỏ lọt qua rây đợc quạt hút và đẩy ra ngoài, phần lớn cha lọt qua rây đợc tiếptục nghiền nhỏ

3.1.2.Hồ hoá nguyên liệu gạo (nấu cháo)

•Mục đích

Vì khi dùng gạo thay thế, lợng enzyme trong malt không đủ để thuỷphân tinh bột gạo Vì vậy phải hồ hoá nguyên liệu, có bổ sung enzyme để tăngcờng hoạt lực thuỷ phân

• Những biến đổi xảy ra khi hồ hoá nguyên liệu

Trong khi nấu tinh bột sẽ trơng nở và hoà tan và khi đó dới tác dụng củaenzyme amylaza trong nguyên liệu, trong chế phẩm Termamyl, tinh bột sẽ

biến thành đờng và dextrin Khi ở nhiệt độ cao các đờng sẽ bị thuỷ phân vàmất nớc để tạo thnàh caramen, furfurol, oxymetyl furfurol, melanoidin.Xelluloza hầu nh không bị thuỷ phân, hemixelluloza bị thuỷ phân ít nhiềuthành dextrin, đờng 5C và các hợp chất có phân tử lợng thấp Protit hầu nhkhông bị thay đổi khi nấu

•Thiết bị nấu cháo

Nồi nấu cháo thân trụ, đáy cầu và đỉnh cầu Đợc làm bằng thép không

gỉ, cấu tạo 2 vỏ có bao hơi bên ngoài để nấu

Nồi nấu có cánh khuấy để tăng cờng quá trình truyền nhiệt và chốngcháy cháo Có nhiệt kế để đo nhiệt độ, và có các đờng ống nớc vào ra để vệsinh thùng

Thể tích của khối cháo nấu chỉ bằng 80 - 90% thể tích nồi nấu cháo

•Cách tiến hành

Gạo đợc nghiền mịn bằng máy nghiền búa, sau đó cho vào nấu cháo và

bổ sung 5% malt lót để tăng cờng màu cho bia sau này

Toàn bộ lợng bột gạo và malt lót đợc trộn đều với nớc sau đó bổ sungchế phẩm enzyme Termamyl và nấu nh sau:

Nguyên liệu sau khi đã nghiền nhỏ sẽ đợc hoà trộn với nớc ở trong hệthống thiết bị đờng hoá Các hợp chất thấp phân tử có sẵn trong nguyên liệu sẽhoà tan vào nớc và trở thành chất chiết của dịch đờng Các hợp chất cao phân

tử của cơ chất nh tinh bột, protein, các hợp chất chứa phospho…, sẽ bị tác

động bởi các nhóm enzyme tơng ứng là amylaza, proteaza, phosphataza…khi

nhiệt của khối dich đợc nâng lên đến các điểm thích hợp cho các enzyme nàyhoạt động Dới sự xúc tác của hệ enzyme thuỷ phân, các hợp chất cao phân tử

bị phân cắt thành sản phẩm thấp phân tử và hoà tan vào nớc để trở thành chấtchiết của dịch đờng

Bản chất của quá trình đờng hoá:

enzyme

hợp chất cao phân tử hợp chất thấp phân tử

Những quá trình quan trọng nhất là sự thuỷ phân tinh bột, protein vàcác hợp chất chứa phospho

Thuỷ phân tinh bột

Mục đích: phân cắt amyloza, amylopectin và dextrin bậc cao thành ờng đơn giản, dextrin bậc thấp dễ hoà tan vào nớc trở thành chất hoà tan củadịch đờng dới sự xúc tác của nhóm enzyme có trong malt

đ-Dới sự xúc tác của enzyme amylaza trong malt, amyloza và

amylopectin sẽ đợc chuyển hoá:

amylopectin maltoza + dextrin

Trong malt còn có enzyme amylophosphataza tác dụng lên tinh bột

làm cho quá trình hồ hoá dễ dàng hơn Enzyme này cắt phân tử axitphosphoric ra khỏi mạch amylopectin

Nh vậy sau quá trình thuỷ phân, tinh bột dới tác dụng của enzyme α +

β - amylaza chuyển hoá thành 50% maltoza+ 50% dextrin cao phân tử, thấp

phân tử và một số đờng

Dextrin tạo thành đặc biệt là thấp phân tử sau quá trình thuỷ phân tinhbột là thành phần quan trọng cho bia sau này: vì khi lên men phụ và tàng trữbia chúng bị nấm men hấp thụ một phần, phần còn lại gọi là đờng sót tồn tạitrong bia làm tăng thêm vị đậm đà của bia

Quá trình thuỷ phân tinh bột chịu ảnh hởng của nồng độ và hoạt độ củaenzyme, nhiệt độ thuỷ phân, pH của dịch cháo và nồng độ tinh bột.

+ ảnh hởng của nồng độ enzyme: điều chỉnh khối lợng của chúng phùhợp ta có thể tạo ra u thế cho chúng hoạt động và tạo ra sự thuỷ phân đến cùng

và có thể điều chỉnh đợc tỷ lệ sản phẩm

+ ảnh hởng của nhiệt độ: mỗi một enzyme có nhiệt độ tối u mà tại đó sẽxúc tác phản ứng với mức độ nhanh nhất – thể hiện hoạt lực tối đa Vì vậytrong quá trình đờng hoá phải điều chỉnh nhiệt độ thích hợp cho từng enzyme:

60 - 630C: nhiệt độ tối u của β - amylaza, tạo ra nhiều maltoza

70 - 750C: nhiệt độ tối u của α - amylaza, tạo nhiều dextrin

+ ảnh hởng của pH: mỗi enzyme có một pH tối u Khi độ chua tác dụngthấp thì đờng hoá không triệt để , hiệu suất thu hồi chất hoà tan thấp pH tối ucòn phụ thuộc vào nhiệt độ, vì vậy phải điều chỉnh hai yếu tố này sao cho phùhợp

+ ảnh hởng của nồng độ cơ chất: khi nồn độ cơ chất càng cao thì tốc độthuỷ phân càng lớn nhng đến mức độ nào đó khi nồng độ cơ chất tăng thì tốc

độ phản ứng không tăng nhiều và dần trở thành đại lợng không đổi Nồng độcơ chất tối u = 10,5 - 12%

Thuỷ phân prtein và các hợp chất khác

Protein dới tác dụng của proteinaza sẽ thuỷ phân thành albumoza,

pepton, polypeptit, các chất này dới sự thuỷ phân của peptidaza sẽ tạo thành

axitamin, dipeptid, oligopeptid và polypeptid

Quá trình thuỷ phân này sẽ tạo thành hai loại sản phẩm:

+1 phần hoà tan vào dịch đờng, sẽ biến tính và kết tủa ngay ở giai đoạn

đờng hoá

+1 phần nữa còn lại sẽ bị biến tính và kết tủa ở giai đoạn nấu hoa

+1 phần còn lại trong dịch đờng sau hai quá trình trên gọi là sản phẩmbền nhiệt của protein Phần này bao gồm hai loại: một loại không bao giờ kếtlắng, loại thứ hai ở điều kiện nào đó nó sẽ kết lắng và là nguyên nhân gây đụccho bia

Các yếu tố ảnh hởng đén quá trình thuỷ phân protein: nhiệt độ, pH củamôi trờng, thời gian đờng hoá.

Ngoài ra còn có sự thuỷ phân của chất béo và hemixellulozza

Các quá trình phi enzyme

Sự biến tính và kết tủa protein có ý nghĩa loại bỏ đợc một phần proteincao phân tử Sự kết tủa này xảy ra khi thay đổi nhiệt độ, pH… các phân tửprotein sẽ kết tụ lại với nhau thành mảng lớn

Sự tạo thành melanoid: khi nhiệt độ lớn hơn 700C thì quá trình tạomelanoid diễn ra mạnh mẽ

•Thiết bị đờng hoá

Thiết bị đờng hoá là một nồi hình trụ, đáy lồi và đợc chế tạo bằng thépkhông gỉ Nồi đờng hoá đợc trang bị vỏ áo hơi ở dới đáy nồi để cung cấp hơicho quá trình đờng hoá

Thân nồi đợc bảo ôn bằng lớp vật liệu cách nhiệt Cánh khuấy, động cơ,hộp giảm tốc đợc lắp đặt phía dới thiết bị Xung quanh thiết bị lắp đặt hệthống đờng ống dẫn nớc nóng, lạnh… và các công cụ đo lờng nh nhiệt kế, ápkế

Dịch đờng đợc bơm đi lọc bã bằng đờng ống và bơm đặt ở phía dới.Còn dịch cháo bơm từ nồi nấu cháo về đi theo đờng ống ở phía trên

•Tiến hành đờng hoá

Do đờng hoá có nguyên liệu thay thế nên khi hồ hoá nguyên liệu thaythế xong ta mới bơm vào nồi đờng hoá

Sau khi cho đủ malt và nớc nào, bật cánh khuấy và cánh khuấy hoạt

động liên tục trong quá trình đờng hoá, sau đó bơm cháo sang và tiến hành ờng hoá theo phơng pháp toàn khối tăng dần nhiệt độ Khi cháo phối trộn vớimalt thì nhiệt độ ở nồi đờng hoá là 520C, ở nhiệt độ này proteaza hoạt động,

đ-thời gian ở nhiệt độ này khoảng 30ph Sau đó nâng lên 630C và duy trì ở nhiệt

độ này trong 30 phút để cho enzyme β - amylaza hoạt động Sau đó nâng lên

700C và dừng lại 30 phút để cho α - amylaza hoạt động và nâng tiếp lên 750C

và duy trì nhiệt độ này cho đến khi đờng hoá kết thúc, thời gian này khoảng30phút Đờng hoá kết thúc là khi ta thử dịch đờng với iod và dịch đờng khônglàm mất màu iod Sau khi đờng hoá kết thúc ta tiến hành lọc bã malt vàhoublon hoá dịch đờng

Pha lỏng: nớc và các chất hoà tan trong đó ( các loại đờng đơn giản,axit amin, các sản phẩm thuỷ phân của protit hoà tan ở dạng keo, các loạidextrin bậc thấp và bậc cao) Pha lỏng sẽ đi tiếp tiến trình công nghệ để loại

bỏ các thành phần keo và thực hiện quá trình lên men để thành bia

Mục đích của quá trình lọc: tách riêng hai pha rắn và pha lỏng

•Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình lọc

+ nhiệt độ lọc: nhiệt độ tối u cho quá trình lọc là 750C Nếu nhiệt độ lọctăng, tốc độ lọc cũng tăng nhng khi nhiệt độ quá cao sẽ xảy ra hện tợng biếntính và kết tủa protein, chúng sẽ bám lên màng lọc tạo thành một lớp dẻo vàcản trở rất nhiều đến tốc độ lọc Mặt khác khi nhiệt độ cao tinh bột bị hồ hoá,enzyme không đủ hoạt lực để thuỷ phân thì chúng sẽ đi vào dịch đờng và lànguyên nhân gây đục cho bia sau này

+ độ nhớt của dịch đờng: độ nhớt cao thì tốc độ lọc chậm

+ độ chua tác dụng của dịch đờng: pH tối u khoảng 5,5, nếu giảm pHthì tốc độ lọc cũng giảm

•Thiết bị lọc bã malt

Thiết bị lọc bã malt là thùng hình trụ chế tạo bằng thép trắng có hai

đáy: đáy thật và đáy giả Trên độ cao 10 – 15 cm từ đáy, thùng đợc ghép một

đáy giả thứ hai Đáy giả bao gồm nhiều mảnh kim loại đục lỗ mắt sàng ghéplại Hình dạng của mảnh ghép thông thờng là hình rẻ quạt Trên đáy giả có lỗ

hở, đờng kính từ 200 – 300mm dùng để tháo bã malt ra ngoài Đáy thật phíadới đợc làm nghiêng 1 góc 1,50 Thùng có cấu tạo hệ thống lỡi dao để cào, đảobã malt, trong quá trình lọc mỗi lỡi dao cơ thể tự quay xung quanh mình mộtgóc xác định Cả hệ thống này đợc nâng lên hoặc hạ xuống theo yêu cầu nhờxilanh thuỷ lực và có thể quay đợc nhờ hộp số đặt ở dới gầm

•Tiến trình công nghệ

Sử dụng sự chênh lệch áp suất ở phía trên và phía dới màng lọc, dịch ờng sẽ tự cháy qua lớp lọc và giải thoát ra ngoài Để trích ly các thành phầndinh dỡng trong bã malt, quá trình lọc bã malt đợc chia thành 2 giai đoạn:

đ-giai đoạn 1: lọc dịch đờng ban đầu Khi lọc 10 - 15 phút đầu dịch đờngcòn đục lên phải bơm hồi lu về nồi đờng hoá, sau khi dịch đờng đã trong thìbơm vào nồi nấu hoa Sau khi lọc hết dịch đờng ban đầu thì quá trình rửa bã đ-

ợc tiến hành ngay

giai đoạn 2: rửa bã malt, khi nồng độ chất hoà tan trong dịch rửa bãgiảm đến mức độ cần thiết thì kết thúc quá trình rửa bã Lợng nớc rửa bãchiếm 40 - 50% tổng lợng dịch đờng cần thiết ( cần thu hồi) Thời gian rửa bãchiếm khoảng 1 - 1,5h

Trong quá trình lọc có lớp lọc phụ trợ là bã malt, bã malt lắng xuốngphần đáy giả tạo thành màng lọc, nhiệt độ quá trình lọc 70 - 750C

3.1.5 Nấu hoa ( houblon hoá dịch đờng)

•Mục đích

Hoà tan các chất hoà tan của hoa vào dịch đờng tạo cho bia sau này có

vị đắng đặc trng và hơng thơm dịu của hoa Để polyphenol của hoa tác dụngvới protit cao phân tử của dịch đờng tạo thành phức chất màng nhầy kết lắngkéo theo các phần tử ly ty khác, làm cho dịch đờng trong hơn và tăng độ bềnkeo của bia sau này Do đun ở nhiệt độ cao nên giết chết các vi sinh vật xâmnhập vào dịch đờng kể cả một số nha bào của vi khuẩn Tạo điệu kiện để phảnứng melanoid xảy ra nhanh nhất và ở mức cao nhất Nhờ đó làm tăng tính chấtcảm quan của bia và điều chỉnh nồng độ của dịch đờng

+ cờng độ đun nấu: cờng độ sôi càng mạnh thì khả năng hoà tan cácthành phần của hoa vào dịch đờng càng cao Trong thời gian đun hoa dịch đ-ờng phải sôi bùng

+ trờng độ đun nấu: thời gian đun nấu càng dài thì lợng chất hoà tanvào dịch đờng càng lớn, thời gian đun tối u 1,5 - 2h

+ nồng độ dịch đờng: nồng độ dịch đờng càng cao thì khả năng hoà tandịch đờng vào càng thấp và ngợc lại

+ chủng giống hoa houblon

•Thiết bị đun hoa

Thiết bị đun hoa là một nồi hình trụ, đợc chế tạo từ thép không gỉ, đáylõm Nồi có nắp hình bán cầu, gần cổ nồi có cửa mở, có ống hơi Nồi đun hoa

có cấu tạo hai vỏ, áo hơi bên ngoài và ở dới đáy nồi, bộ phận cung cấp hơi nàyphải đảm bảo cờng độ sôi của dịch đờng đồng thời đảm bảo tốc độ bay hơi củadịch.

•Tiến hành đun hoa

Ngay từ đầu những lít dịch đờng đầu tiên bơm vào nồi nấu hoa ta phảicấp hơi, gia nhiệt, không để dịch đờng hạ xuống 700C Vì nếu để dịch đờngnguội trong thời gian dài là không tốt vì sẽ tạo điều kiện cho oxy không khítiếp xúc với dịch đờng, phản ứng oxy hoá sẽ không tránh khỏi và gây ra chất l-ợng bia kém

Lợng hơi cấp vào nồi đun hoa phải khống chế sao cho quá trình rửa bãvừa kết thúc thì dịch đờng trong nồi đun hoa cũng vừa sôi Trờng độ đun sôivới hoa phụ thuộc vào chất lợng của nguyên liệu, cờng độ đun, nồng độ chấthoà tan của dịch đờng và nhiều yếu tố khác

Lợng hoa houblon dùng để nấu với dịch đờng dao động trong mộtkhoảng rất rộng Lợng này phụ thuộc vào độ đắng của loại bia cần sản xuất,chất lợng của hoa, thành phần của nớc và nhiều yếu tố khác, thờng dao

động từ 100 - 700g hoa cánh/hl Hoa đợc cho vào trong rọ lớn để dễ tách bãhoa

Dịch đờng sau khi nấu hoa xong phải đạt độ đờng từ 120, và đợc bơmvào thiết bị lắng và tách cặn dịch đờng

3.1.6 Lắng và tách cặn dịch đờng

Sau quá trình houblon hoá kết thúc thì toàn bộ lợng oxy đã bay ra ngoàitheo hơi nớc và trong dịch đờng chứa rất nhiều cặn Các cặn này chỉ gây xáotrộn ở giai đoạn đầu của quá trình lên men và khi kết lắng thì làm cho nấmmen rất bẩn và tái sử dụng lợng sinh khối này phải xử lý tốn nhiều công sức

Thiết bị lắng và tách cặn dịch đờng – thiết bị lắng xoáy thân trụ đáybằng và đợc làm bằng thép không gỉ Bên trong ống ruột gà để làm nguội sơ

bộ dịch đờng đến 60 - 700C, tại nhiệt độ này cặn lắng nhiều nhất Trên thùng

có các van để lấy dịch đi làm lạnh, dịch đợc lấy ở hai vị trí: một vị trí ở trên vàmột vị trí ở dới Dới đáy thùng có van xả cặn lắng và van xả nớc làm nguội.Sau khi lắng cặn xong ta chuyển sang làm lạnh nhanh.

Vệ sinh nồi hồ hoá, đờng hoá, nồi nấu hoa, thùng lắng cặn hoa và làmnguội dịch đờng Dùng dung dịch xút 8%, tỷ lệ 5l dung dịch này/ 1m3 thiết bị

Ta hoà xút trong thùng chứa đạt nồng độ 8%, sau đó bơm xút vào thanh trùngcác thùng, thời gian thanh trùng khoảng 1h, sau đó dùng nớc rửa sạch Lợnghoá chất sau khi thanh trùng xong thì bơm trở lại thùng chứa ban đầu Số lầndùng lại dung dịch xút có thể 8 lần

Vệ sinh thùng lọc: dùng xút và rửa sạch bằng nớc

3.1.7 Xử lý không khí

Không khí đợc nén qua máy nén khí, sau đó đợc làm sạch qua màngsiêu lọc có kích thớc lỗ lọc < 1àm Không khí sạch đợc sục vào dịch đờng saukhi đã làm lạnh đến nhiệt độ lên men

3.1.8.Làm lạnh nhanh dịch đờng đến nhiệt độ lên men

Dịch đờng đợc làm lạnh đến nhiệt độ 140C và đợc làm lạnh bằng máylàm lạnh nhanh

Máy làm lạnh nhanh là thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản, có cấu tạo lànhững tấm bản gấp sóng, chế tạo từ thép không gỉ Các tấm bản có hình trữnhật, có bốn tai ở góc, trên mỗi tai đục một lỗ tròn Với cấu tạo nh vậy khi lắpcác bản lên khung máy thì sẽ tạo thành bốn mơng dẫn: dịch đờng vào máy,dịch đờng ra khỏi máy, tác nhân lạnh vào máy, tác nhân lạnh ra khỏi máy.Dịch đờng nóng đợc bơm vào một trong hai mơng dẫn ở phía trên, còn lúc rakhỏi máy thì theo mơng dẫn ngợc phía dới Tác nhân lạnh đi vào mơng dẫn ởphía trên, ngợc chiều dịch đờng và đi ra ở mơng dẫn phía dới Trên máy làmlạnh có nhiệt kế để đo nhiệt độ của dịch đờng sau khi làm lạnh

Tác nhân làm lạnh: glycol

Khi làm lạnh xong thì dịch đờng đợc cung cấp oxy đã khử trùng để chonấm men sử dụng trong quá trình lên men sau này

Xử lý oxy: oxy đợc nén qua máy nén khí, sau đó cho qua màng siêu lọc

và dùng máy làm lạnh làm lạnh oxy đến nhiệt độ lên men

Mục tiêu của quá trình lên men không phải tạo rợu và CO2 tối đa mà tạo

ra một lợng rợu vừa phải, tồn tại một lợng đờng sót, các sản phẩm phụ tạothành (glyxerin, rợu bậc cao, axit hữu cơ, ester và alđehid, axetoin, diaxetyl)phải nằm trong tơng quan thích hợp để tạo ra sự đặc thù về hơng, vị và nhiềutính chất cảm quan khác của bia thành phẩm

Lên men dịch đờng houblon hoá diễn ra qua hai giai đoạn: lên menchính và lên men phụ

3.2.1.Lên men chính

Khi lên men chính dịch đờng houblon hoá, một lợng lớn cơ chất chủyếu là đờng và dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rợu etylic,khí cacbonic và các sản phẩm phụ, các thành phần khác cũng bị thay đổi lớn.Chính vì vậy hàm lợng chất hoà tan trong bia thấp hơn so với dịch đờnghoublon hoá

•Quá trình chuyển hoá đờng thành rợu

Quá trình này đợc trải qua nhiều giai đoạn và nhiều chuỗi phản ứngphức tạp liên quan mật thiết đến quá trình phosphoryl hoá các hợp chất hữucơ Giai đoạn đầu các hợp chất đờng – phosphat đợc tạo thành Hợp chất cuốicùng đợc tạo thành ở giai đoạn này là fructoza – 1,6 – diphosphat Tiếp tụcquá trình chuyển hoá hợp chất này bị phân cắt thành hai phân tửtriozaphosphat, đó là dioxyaxetonphospat và alđei – 3 – phospho glyxerinicsau khi bị dehydro và đợc phosphoryl hoá sẽ trở thành axit 1,3 – diphosphatglyxerinic Axit này sau quá trình dehydro và phosphoryl hoá tiếp theo sẽchuyển thành axit piruvic Hợp chất cuối cùng này sau khi bị decacboxyl sẽtạo thành axit cacbonic và axtaldehid Tiếp tục quá trình chuyển hoá đến giai

đoạn cuối cùng là sự tạo thành rợu

Thời điểm lên men chính dừng khi hàm lợng chất chiết trong dịch lênmen giảm xuống còn khoảng 30 - 35% so với lợng chất chiết ban đầu

•Sự tạo thành các sản phẩm bậc hai ( sản phẩm phụ)

Những sản phẩm này đều có vai trò quan trọng trong việc hình thành

h-ơng và vị của bia, mặc dù vai trò có thể là tiêu cực hay tích cực Một số trongnhững sản phẩm này là sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hoá đờngthành rợu, còn một số khác là kết quả của những biến đổi hoá sinh phức tạpcủa những cấu tử khác trong dịch đờng khi chúng tham gia vào trao đổi nănglợng trong tế bào nấm men

Những sản phẩm bậc hai chủ yếu tạo thành trong quá trính lên men:+ glyxerin: lợng glyxerin có thể tích tụ đến 3g/l Glyxerin là mộtcấu tử quý đối với bia, vì nó làm mềm vị và làm tăng thêm độ đậm đà chosản phẩm

+ rợu bậc cao: khối lợng dao động trong khoảng 20 - 95mg/l Từng loạirợu bậc cao đều tạo cho bia hơng vị riêng biệt nhng hơng vị đó không phải là

đặc trng cho bia mà còn tạo ra cảm giác khó chịu khi cảm quan bia Hàm lợngrợu bậc cao đợc tạo thành chủ yếu trong giai đoạn lên men chính, sang giai

đoạn lên men phụ thì lợng tăng không đáng kể Lợng rợu bậc cao tích tụ trongbia non, một mặt đợc quyết định bởi sự sinh sản và phát triển của nấm men,mặt khác cò đợc quyết định bởi sự trao đổi chất của các tế bào hình thànhnên, nhng không sinh sản.

+ Axit hữu cơ: axit lactic, axit xitric, axit succinic, axit axetic, axitfocmic Các axit hữu cơ là sản phẩm bậc hai thờng trục của quá trình lên menrợu và quá trình trao đổi dinh dỡng nitơ trong tế bào nấm men Chúng cũng làsản phẩm của sự đồng lên men do vi khuẩn gây ra khi dịch đờng houblon hoá

bị nhiễm

+ Ester và Aldehid

Ester là sản phẩm bậc hai không thờng trực của quá trình lên menchính Nó là kết quả của sự tơng tác giữa các sản phẩm bậc hai: ester hoá cácaxit hữu cơ bay hơi và không bay hơi với các loại rợu Ester có ý nghĩa quantrọng trong việc hình thành vòng thơm của bia

Aldehid là sản phẩm bậc hai thờng trực của quá trình trao đổi chất ởnấm men, và cũng có thể đợc tạo thành qua con đờng oxy hoá các loại rợu ởmức độ vừa phải ( 10 - 15mg/l), aldehid làm tăng thêm hơng cho bia, nhngnếu cao quá thì vai trò của chúng lại trở thành tiêu cực

+ axetoin, diaxetyl và 2,3 – butadiol: đựơc thu nhận chủ yếu ởgiaiđoạn lên men cính vàlà do kết quả của các quá trình hoạt động sống của tếbào nấm men Diaxetyl là chất lỏng không màu đến vàng nhạt, có mùi hôi cựcmạnh và vị đắng gắt rất khó chịu, tác động rất mạnh đến hệ thần kinh con ng-ời

• Các quá trình và những biến đổi khác

+ sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: ở giai đoạn lên men chính củadịch đờng houblon hoá có sự thay đổi lớn về độ chua tác dụng Độ chua địnhphân tăng 0,4 - 0,5ml NaOH 1N/100ml vì sự tạo thành CO2 và một số axit hữucơ trong quá trình lên men

pH của dịch đờng trớc lúc lên men là 5,5 - 5,6, còn sau khi lên men nógiảm xuống chỉ còn 4,4 - 4,5, hiện tợng này là do sự phá vỡ hệ thống đệm ởtrong dịch đờng.

+ sự thay đổi thế oxy hoá - khử và cờng độ màu

+ sự kết mảng của tế bào nấm men: xảy ra trong suốt giai đoạn lên menchính, nhng đặc biệt nhất ở những ngày cuối cùng khi lợng CO2 tạo ra đã ít đi

và một phần khá lớn các loại cặn lắng đã kết tủa xuống đáy thùng lên men.Khi nấm men đã bị kết mảng thì năng lực lên men của chúng bị giảm tốithiểu, đến khi các mảng đó bị kết lắng thì khả năng lên men của chúng bị triệttiêu Sự kết mảng này còn phụ thuộc vào thành phần và tính chất của môi tr-ờng nơi mà chúng sinh sống

+ sự tạo bọt: là một trong những tính chất quan trọng nhất của bia Bọt

đợc tạo thành ở trong giai đoạn lên men chính và ở tất cả các công đoạn kháctrong dây chuyền sản xuất bia Giai đoạn đầu của quá trình lên men lớp bọtnày rất nhỏ, mịn trắng bông, sau đó thì kích thớc thớc của bong bóng bọt bắt

đầu to dần lên và thành đám lớn Màu sắc của lớp bọt cũng bị biến đổi dần từmàu trắng bông sang màu hơi xám và cuối cùng là màu nâu - xám, nguyênnhân là do các chất hoạt động bề mặt bị oxy hoá

Khi quá trình lên men chính kết thúc khối bọt đã bị xẹp hết, trên bề mặtbia non phủ một lớp bột màu xám – nâu, có độ đắng rất mạnh

•Các yếu tố ảnh hởng đến tiến trình lên men

+ chất lợng của nấm men: chủng nấm men tốt thì tốc độ lên men nhanh

và triệt để, sản phẩm bậc hai tạo ra thích hợp Một chủng nấm men phù hợp và

có chất lợng tốt có thể tái sử dụng từ 7 - 8 lần

+ lợng nấm men gieo cấy ban đầu: lợng nấm men gieo cấy ban đầu ítthì quá trình lên men sẽ bị “ỳ”, khi mật độ gieo cấy ban đàu cao thì quá trìnhlên men nhanh

+ nồng độ các chất hoà tan trong dịch đờng houblon hoá: nồng độ tối u

từ 11 - 120

+ nhiệt độ của dịch lên men: phải thích hợp cho từng loại nấm men Khinhiệt độ cao thì thời gian lên men nhanh, mật độ tối đa đạt cao hơn và chất l-ợng bia giảm.

+ áp suất bề mặt: áp suất bề mặt tối u cho từng giai đoạn là khác nhau

Ptối u giai đoạn đầu = 0,2 - 0,5kg/cm2

Ptơi u giai đoạn sau = 1,2 - 1,3 kg/cm2

áp suất bề mặt ảnh hởng đến lợng sinh khối tạo thành, trong một giớihạn áp suất bề mawtj càng cao thì sinh khối tạo thành càng ít áp suất bề mặtcòn ảnh hởng đến trạng thái sinh lý của nấm men, nếu nấm men chịu áp suấtcao trong giai đoạn lên men thì nấm men cóng già hơn

+ hàm lợng thế oxy hoá khử: hàm lợng oxy hoà tan trong dịch đờnghoublon hoá chỉ khống chế ở nồng độ 6,7 - 7mg/l Nếu trong dịch lên men cóquá ít oxy thì tốc độ singh sản bị hạn chế, tốc độ lên men bị chậm lại, hơng và

không có áo lạnh hoặc có áo lạnh Thiết bị đợc ốp các vật liệu cách nhiệt: xốphoặc thuỷ tinh, ngoài cùng đợc bọc bằng các lá kim loại Góc của đáy côn 700.Trên thiết bị có cửa quan sát ở phần đáy côn và cửa này đồng thời là cửa chomen vào Dới đáy côn có đờng ống xả nấm men, đờng ống lấy dịch ra.

Nhiệt độ lên men chính bằng 140C và nhiệt độ này giảm dần trong quátrình lên men Nấm men sử dụng là nấm men chìm, nấm men đợc nhân giống

từ chủng thuần khiết hoặc đợc hoạt hoá lại, Nấm men từ thùng hoạt hoá đợc

đẩy vào bằng khí nén CO2 hoặc không khí vô trùng định mức nấm men 2lnấmmen/hl dịch đờng, tơng đơng mật độ 25 - 30.106 tế bào/cm3

Trong 24h, kể từ lúc nạp nấm men vào thiết bị, van xả CO2 của nó phải

mở để CO2 tạo thành đẩy hết không khí ra ngoài Đờng ống dẫn CO2 đợc nốimạng để qua bộ phận thu hồi

Lên men dịch đờng 12% kéo dài 8 - 10 ngày đêm Khi quá trình lênmen chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng, lúc đó cho áo lạnh ở phầncôn làm việc Nhiệt độ của bia non ở vùng này đợc hạ xuống sẽ thúc đẩy quátrình kết lắng của nấm men nhanh hơn và triệt để hơn áp suất d trong thiết bịlên men luôn luôn khống chế ở 1,5kg/cm2, ở áp suất này nấm men sẽ đợc kếtlắng rất chặt ở phần đáy thiết bị Thu hoạch nấm men bằng cách: mở van phầncôn, sinh khối sẽ bị đẩy ra và chúng theo đờng ống mềm đến khu vực xử lý vàbảo quản Sau đó bia non đợc làm lạnh xuống 20C và chuyển sang lên menphụ

3.2.2 Lên men phụ

Trong thời gian lên men phụ, nấm men trong bia non tiếp tục lên men ợng đờng còn lại để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác Đồng thời trong lúcnày lợng diaxetyl tạo thành ở giai đoạn lên men chính đợc nấm men khử vàchuyển thành axetoin, các axit hữu cơ tác dụng với rợu để tạo thành các chấteste Quá trình lên men phụ nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quancủa sản phẩm

l-ở giai đoạn lên men phụ, các quá trình sinh lý, hoá sinh và hoá lý xảy rahoàn toàn giống nh ở giai đoạn lên men chính nhng với tốc độ chậm hơn vìnhiệt độ thấp hơn.Trong quá trình lên men phụ một phần CO2 bị giải thoátkhỏi bia để bay ra ngoài và hao phí theo bọt vì bị va đập cơ học Quá trình lênmen phụ và tàng trữ bia tiến hành ở nhiệt độ thấp, thời gian kéo dài dẫn đếncác chất hữu co, xác men, bã men lắng xuống đáy làm cho bia trong, thuậntiện cho quá trình lọc bia sau này

Quá trình này đợc thực hiện ngay trong cùng một thiết bị với lên menchính Sau khi kết thúc quá trình lên men chính ta tiến hành hạ nhiệt độ xuống

đáy, và thu hồi nấm men Sau khi thu hồi nấm men tiến hành hạ nhiệt độxuống 1 - 20C và quá trình lên men phụ bắt đầu Toàn bộ quá trình lên menphụ đợc thực hiện trong 9 – 10 ngày, mỗi ngày ta đều xả cặn men (do còncặn trong dịch bia non), cặn men sẽ lắng xuống đáy thùng Việc kiểm tra kếtthúc quá trình lên men phụ thuộc vào quan sát lợng CO2 thoát ra, đo độ giảmcủa chất hoà tan tiếp đó là đến độ trong của bia Trong toàn bộ quá trình lênmen phụ chất hoà tan giảm khoảng 1%

3.2.3 Nấm men giống trong sản xuất bia, xử lý sinh khối sau khi lên men

•Nấm men trong sản xuất bia

Thờng là nấm men chìm: nấm men chìm Saccharomyces carlbergensis

Nấm men này thích nghi với điều kiện sinh trởng và phát triển ở nhiệt độ thấphơn nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae Chúng phân bố chủ yếu ở lớp

tầng sâu của dịch đờng trong thiết bị lên men Trong quá trình lên men, chúng

có thiên hớng là chìm sâu và kết lắng ở đáy thùng Khi quá trình lên men kếtthúc thì phần lớn hàm lợng sinh khối đã bị kết lắng ở nhiệt độ 00C, nấm menchìm vẫn có khả năng lên men Nấm men chìm có khả năng sinh tổng hợp đợcenzyme mebilaza nên chúng có khả năng hấp thụ toàn bộ phân tử đờng

rafinoza

Tế bào nấm men Saccharomyces carlbergensis hình ôvan, kích thớc 6

ữ 12àm Sinh sản bằng nẩy chồi Rất khó tạo thành bào tử, ở nhiệt độ 500C ữ

600C nấm men bị chết

Các chuẩn cơ bản để đánh giá chất lợng của một chủng nấm men bia làtốc độ lên men, mức độ lên men, khả năng và mức độ kết lắng, vị và hơng củabia thành phẩm

Nhân men giống trong sản xuất bia:

+ Thiết bị nhân men giống: hai bình tam giác lên men nhỏ 28l, thùnglên men vừa 650l, thùng lên men lớn 6500l, thùng thanh trùng

+ Dịch đờng houblon hoá từ phân xởng nấu - đờng hoá đợc đa vàothùng thanh trùng Sau khi thanh trùng thì dịch đờng đợc làm lạnh đến nhiệt

độ cần thiết, kết hợp sục khí vô trùng để bão hoà oxy Từ đây dịch đờng đợcchuyển đến các thiết bị trong hệ thống

+ Nấm men sau thời kỳ sinh sản nhỏ ở phòng thí nghiệm đợc đa xuốngbình tam giác lên men nhỏ, lợng dịch đờng cần thiết ở đây là 18 - 21l Tại đâykhông khí vô trùng đợc thổi theo quy định Thời gian lên men ở đây là 36h,sau đó đợc chuyển sang thùng lên men vừa Lợng dịch đờng cần thiết ở đây là

350 - 400l Thời gian lên men ở đây là 48h Trong thời gian này phải đảm bảo

đúng chế độ sục khí vô trùng Sau thời gian nảy chồi ồ ạt ở thùng lên men vừathì toàn bộ canh trờng đợc chuyển sang thùng lên men lớn Lợng dịch đờngcần thiết ở đây là 4000 - 5500l Sau 72h lên men kết hợp sục khí vô trùng ởchế độ tối u, mật độ nấm men ở thùng lên men lớn đạt 100 ữ 120.106tếbào/cm3

+ Sau khi lên men đợc lợng men sữa này ta đa toàn bộ lợng men sữanày vào điều kiện sản xuất để lên men 54,8m3 dịch đờng houblon hoá.

•Xử lý sinh khối sau khi lên men

Lợng sinh khối thu đợc sau khi lên men chính nhiều gấp 5 - 8 lần lợngnấm men giống gieo cấy ban đầu Hầu hết lợng sinh khối này còn rất bẩn vìtrong đó có nhiều tạp chất kết lắng cùng

3 3.Hoàn thiện sản xuất

3.3.1.Làm trong bia

•Mục đích

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

tự nhiên nhng cha đạt đến mức độ cần thiết Nuyên nhân là do trong bia còn

có nấm men, các hạt phân tán cơ học, các hạt dạng keo, phức chất protein –polyphenol, nhựa đắng và nhiều loại hạt ly ty khác Vì vậy làm trong bia đểtăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học và

độ bền keo của bia

•Nguyên tắc lọc bia đợc xây dựng trên hai quá trình:

+ giữ chặt bằng lực cơ học tất cả các hạt có kích thớc lớn hơn kích thớc

lỗ hổng của vật liệu

+ hấp phụ các hạt có kích thớc bé hơn, thậm chí các hạt hoà tan dạngkeo và các hạt hoà tan dạng phân tử Hiệu quả của quá trình hấp phụ, phụthuộc trớc hết vào bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, sau đó là htời

điểm trong quá trình lọc

Trong quá trình lọc có thể xảy ra hiên tợng giảm nồng độ chất hoà tancủa bia Do một phần các hạt keo bị loại ra ngoài cho nên độ nhớt của bia saukhi lọc sẽ bị giảm và khả năng tạo bọt của nó cũng bị giảm Lọc bia luôn luôn

dẫn đến sự hao phí về khối lợng và hao phí CO2, mặc dầu quá trình đó đợcthực hiện trong một hệ thống hoàn toàn kín.

•Tiến hành lọc bia bằng diatomit

+ Diatomit là hỗn hợp chất khoáng nhiều cấu tử, trong đó chiếm nhiềunhất và giá trị nhất là hợp phần hydrosilicat Kích thớc của hạt diatomit vàokhoảng 2 - 10àm, bột diatomit có bề mặt lớn và lại rất nhẹ Khối lợng riêngcủa chúng là 500 - 600kg/m3 còn tỷ trọng thực là 2000 - 2200kg/m3 Độ phântán của nó có khi đạt đến 92%, còn khả năng tiếp nhận nớc là gấp 5 lần thểtích của chúng Khả năng tạo bề mặt lớn chính là nguyên nhân tạo ra khả nănghấp phụ mạnh của bột diatomit Khả năng này phụ thuộc vào nhiều yếu tố và

3.3.3.Chiết bia vào chai

Yêu cầu của chai: thành của chai phải nhẵn và phẳng, còn độ dày của

vỏ phải đồng đều, không đợc phép có các vết bọt của bọt khí Đáy của chaiphải phẳng hoặc hơi lõm Chai thuỷ tinh mà đựng bia độ trong giữ đợc lâuhơn Chai phải chịu đợc áp suất cao (10kg/cm2) ở 1000C Đồng thời chai phảicùng một kích thớc và không bị sứt mẻ

Rửa chai: chai đợc ngâm trong nớc nóng, sau đó là dung dịch xút 1,5%với nhiệt độ 650C, tiếp đến là chai đợc phun nớc nóng 650C để tẩy sạch dungdịch xxút bám trong chai và cuối cùng là tráng bằng nớc lạnh 250C vô trùng.Chai đợc rửa trong máy rửa chai Sau khi rửa chai xong, chai đợc kiểm tra lạibằng cách dùng đèn huỳnh quang rọi vào và kiểm tra bằng mắt thờng Nếuthấy chai bẩn bên trong và nồng độ xút lớn hơn 0,01% thì phải rửa lại, cònchai bị sứt miệng thì loại bỏ.

Chiết chai: máy chiết chai cấu tạo theo nguyên lý chiết chai đẳng áp.Chai chạy theo dây chuyền đến máy chiết và sau khi đợc chiết đầy thì lại theodây chuyền đến máy dập nút Trong quá trình chiết chai hạn chế sự tiếp xúcbia với không khí, áp suất chiết chai 1,5 – 2kg/cm2 Tránh rót bia quá đầy sẽgây ra vỡ chai hoặc bị bật nút chai khi thanh trùng

Máy dùng để chiết chai có bộ phận quan trọng nhất là vòi chiết Vòichiết có cấu tạo hai bộ phận chính: xilanh ở phía ngoài và pittông ở phía trong.Phần xilanh đợc kết thúc ở phía dới bằng một miệng lọc bằng cao su, khi chai

đẩy lên thì núm cao su sẽ ôm chặt lấy cổ chai Pittông là một ống rỗng, dàiphía cuối và đợc kết thúc bằng một suppe Pittông chuyển động dọc lên xuốngtheo xilanh là nhờ lực lên khí, khi máy làm việc pittông đợc đẩy xuống ômvào miệng chai dựa theo cân bằng áp suất giữa chai và thùng chứa bia Trớckhi chiết bia cần thông với khoảng không CO2 trên bề mặt chứa bia, nhờ đó có

sự cân bằng về áp suất giữa chai và thùng chứa bia Sau khi chiết bia đợc đasang máy dập nút rồi đa đi thanh trùng

3.3.4.Thanh trùng bia

Mục đích: nhằm diệt nấm men, nâng cao độ bền sinh học cho bia.Thanh trùng bia sau khi đã đóng chai và dập nút Dùng máy để thanh trùngbia

Chế độ thanh trùng: dùng hơi gia tăng nhiệt độ cho nớc, dùng nớcthanh trùng cho bia

Nhiệt độ thanh trùng 650C

Sau khi thanh trùng thì làm nguội chai đến nhiệt độ thờng và đợc xì khôbằng khí nén và tiến hành hoàn tất sản phẩm.

Chai sau khi hoàn tất công việc dán nhãn thì đa sang hoàn thiện sảnphẩm Chai đợc xếp vào két và đợc xuất xởng, đem sản phẩm đến nơi tiêu thụ

Đến đây là kết thúc quá trình sản xuất bia

3.3.6 Các tiêu chuẩn về bia thành phẩm

•Các chỉ tiêu về cảm quan

+ độ bọt: khi rót bia từ chai vào cốc bia phải có bọt đáy trắng mịn, ở dới

đáy cốc luôn có những bong bóng nhỏ ly ty đợc tách dần lên bề mặt