Báo cáo thực tập tại Công ty Bia Hải Phòng

hương vị độc đáo cho bia. Tại nhà máy bia Hải Phòng sử dụng chủng giống men nhập từ Đức. Yêu cầu chất lượng của nấm men trong sản xuất bia: Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men chính là quá trình chuyển hoá nguyên liệu thành sản phẩm. Nấm men dùng trong công nghệ sản xuất bia phải thuần chủng trước khi đưa nấm men vào sản xuất đại trà phải qua quá trình nhân giống trung gian nhằm tăng sinh khối, mật độ tế bào nấm men. Trong canh trường nấm men giống phải đảm bảo 18 – 20 triệu tế bào trên ml canh trường. Tỷ lệ tế bào nảy chồi ít nhất phải chiếm từ 18 – 20 tổng số nấm men và tỷ lệ chết không quá 4%. Đường trắng Ở công ty bia Hải Phòng còn sử dụng đường kính trắng để bổ xung nồng độ chất hoà tan cho dịch đường. Yêu cầu của đường kính trắng Màu trắng đặc trưng Không chứa tạp chất Độ tinh khiết 99,9%. malt Nghiền, xay Ngâm Đường hoá Lọc trong Nấu hoa Lắng trong Làm lạnh Lên men chính Men phụ Lọc bia Bia hơi thành phẩm Bột gạo Hồ hoá Bã Hoa Hublon Men giống Nhân giống Bổ xung O2 Bổ xung CO2 Chất trợ lọc Bã dùng chăn nuôi Malt lót Rửa bã CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA TẠI CÔNG TY BIA HẢI PHÒNG THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Bột gạo mua sẵn, malt được nghiền ở máy nghiền trục. Sau đó, bột nghiền được vận chuyển băng vít tải vào nồi hồ hoá.Bột gạo và 50% bột malt lót được hoà với nước theo tỷ lệ 1/5. Trong quá trình hồ hoá nhà máy bổ sung chế phẩm Enzim Tecmamyl.Song song với quá trình hồ hoá, toàn bộ lượng bột malt còn lại của một mẻ nấu được ngâm trong nước theo tỷ lệ 1/5 và được giữ ở nhiệt độ 45 – 480C cho đến khi bơm nước dịch cháo ở nồi hồ hoá sang. Tại đây, người ta bổ sung chế phẩm enzim khác như Furamin, Newtrase, Ultray. Sau khi đường hoá xong thì dịch đường được bơm vào thùng lọc ở thùng lọc nếu dịch đường lọc chưa trong thì dich được quay trở lại thùng đường hoá, khi trong ta cho dịch đường chảy vào nồi đun hoa. Tiếp đó ta dùng nước nóng 75 - 780C đễ rữa bã cho đến khi nồng độ đường trong dung dịch nước còn lại rất ít thì dừng. Sau khi lọc và rửa xong bã dịch đường được đưa về thùng đun hoa. Lượng hoa houblon cho vào phụ thuộc vào thị yếu người tiêu dùng, phụ thuộc vào % lượng acid. Trong quá trình nấu hoa ta bổ sung thêm đường kính trắng vào dịch. Sau khi đun sôi dịch đường với hoa houblon thì dịch đường houblon hoá được bơm sang thùng lắng xoáy và tách cặn. Thời gian dịch đường nằm ở thiết bị lắng xoáy khoảng 20 phút sau đó dịch đường trong được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh tới nhiệt độ lên men 10 – 120C. Tiếp theo dịch đường gây men giống được bơm vào dịch đường gây men giống cấp một, sau khi men giống được gây xong ta dùng bơm bơm men giống vào thùng lên men. Lên men được thực hiện ở thùng lên men trong thời gian 4 – 7 ngày, lên men chính xong thì ta mở chất tải lạnh rồi làm lạnh đến nhiệt độ 4 – 50C rồi tách men và cặn qua bơm và thiết bị rửa. Sau đó tiến hành lên men phụ ở nhiệt độ 20C trong thời gian 6 – 7 ngày vào mùa hè, 9 - 10 ngày vào mùa đông thu được dịch bia, cho qua bộ phận lọc thu được bia hơi thành phẩm. PHẦN II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA CHƯƠNG I. Sản xuất dịch đường Huoblon hoá Mục đích Mục đích chính của công đoạn sản xuất dịch đường Houblon hoá là chuyển các hợp chất cao phân tử (tinh bột, protein, hemexelluloza...) không hoà tan có trong malt, gạo thành các sản phẩm thấp phân tử, để cùng với các chất thấp phân tử đã có sẵn trong nguyên liệu hoà tan vào nước. Ngoài ra một lượng lớn chất tan trong hoa houblon cũng được hoà tan vào dịch đường như: Chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol...nhằm tạo hương vị đặc trưng cho bia sau này. Nghiền nguyên liệu Nghiền malt đại mạch Mục đích: Mục đích của quá trình nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân khác nhanh và triệt để hơn. Tiến hành: Malt được cân cho từng mẻ nấu, 1 mẻ nấu bia hơi ở nhà máy bia Hải Phòng có 1100kg malt + 3kg malt màu. Thiết bị nghiền malt là máy nghiền trục 4 trục 1 sàng. Máy được cấu tạo bởi hai cặp trục phân bố trên và dưới, ở giữa 2 cặp trục là sàng rung phân loại mức độ nghiền nhỏ hoặc to được điều chỉnh bởi khoảng cách gần hoặc xa giữa 2 trục. Mức độ nghiền nhỏ của Malt có vai trò quan trọng và hạt malt được nghiền nhỏ thì diện tích chịu ảnh hưởng của các Enzim là lớn, tạo điều kiện cho các enzim thuỷ phân hoạt động nhanh, rút ngắn thời gian đường hoá Nghiền gạo: Gạo là nguyên liệu được hồ hoá, chưa được tác động bởi các quá trình Enzim. Cấu trúc tinh bột của chúng còn rất cứng, ở trạng thái như vậy chúng rất khó bị thuỷ phân do đó gạo phải được nghiền thật nhỏ nhằm chiết được nhiều chất tan từ gạo Gạo cũng được cân định lượng cho từng mẻ nấu, sau đó ta đem nghiền gạo bằng máy nghiền búa. Trước đây, tại nhà máy bia Hải Phòng sử dụng máy xay gạo công suất 50 kg/h, nhưng do hiện nay lượng bột gạo dùng để nấu quá lớn, công suất của máy không đáp ứng kịp nên nhà máy đã mua gạo nghiền sẵn. Hồ hoá nguyên liệu Mục đích: Mục đích chính của quá trình hồ hoá là dùng nhiệt độ cao để nấu chín tinh bột gạo. Khi đó những thành phần tinh bột không tan sẽ chuyển thành dạng hoà tan, mặt khác sự hoạt động của hệ Enzim thuỷ phân trong Malt đại mạch sẽ phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong gạo để tạo thành các cấu tử thấp phân tử dễ hoà tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường. Đồng thời với lượng Malt lót cho vào sẽ làm cho cháo lỏng ra mà không bị vón cục Thiết bị nồi hồ hoá Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Gạo đã được nghiền cho vào thùng qua nắp nồi, trộn với nước theo tỷ lệ nhất định (Tỉ lê: 1/5). Hơi được cấp vào nồi qua hệ thống ống cấp hơi ở dưới đáy thiết bị. Hơi nước ngưng tụ đi ra ngoài qua ống hơi ngưng. Hơi nước bốc lên trong nồi cháo đi ra ngoài qua ống khói. Trong quá trình làm việc động cơ quay làm cánh khuấy quay để làm cho nồi cháo được đều. Sau khi quá trình nấu đến đúng yêu cầu công nghệ, cháo đựơc bơm sang nồi đường hoá thông qua đương ống ở phía dưới đáy thiết bị. Tiến hành vệ sinh nồi thông qua sip vệ sinh và ống xả nước vệ sinh. Cách tiến hành Ở nồi hồ hoá toàn bộ lượng gạo và 50% bột Malt lót được trộn đều với nước theo tỷ lệ : Nguyên liệu / nước = 1/5 ở nhiệt độ 45oC. Bất cánh khuấy hoạt động để khuấy đều dịch bột và giữ ở nhiệt độ này khoảng 10 ph. Giai đoạn ngâm bột nhằm làm cho các hạt tinh bột hút nước đồng đều, sau này cho các hạt tinh bột chín đều trong nhân. Sau đó cho chế phẩm Tecmamyl vào tuỳ theo từng loại bia ở nhà máy mà lượng Enzim được cho vào khác nhau ở khoảng nhiệt độ 45 - 50oC. Tăng nhiệt độ của dịch cháo lên đến 72oC và giữ trong 20 ph, mục đích để cho Enzim a-amylaza của malt lót hoạt động thuỷ phân tinh bột thành đường maltoza, glucoza và izomaltoza. Nâng nhiệt độ khối dịch lên 83oC, giữ nhiệt độ này trong thời gian 10 ph. Đây là nhiệt độ hồ hoá, ở nhiệt độ này hầu hết tinh bột được hồ hoá. Tiến hành nâng nhiệt của dịch bột lên 90 – 95oC chủ yếu là để hồ hoá nốt tinh bột thì dừng gia nhiệt và giữ ở nhiệt độ này trong 30 ph để Enzim a- amlaza của Termamyl hoạt động thuỷ phân mạch tinh bột thành đường đơn giản như maltoza, glucoza, izomaltoza và dextrin không cho phản ứng màu với iod làm loãng cháo giảm độ nhớt dịch cháo. Tinh bột trong giai đoạn này, tiếp tục được hồ hoá tiếp, độ nhớt của dịch giảm để đun sôi dễ dàng. Sau đó dịch bột nâng lên 100oC, giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 30 ph để làm chín nguyên liệu và hoà tan nốt tinh bột, rồi hạ nhiệt độ khối cháo xuống 70 – 72oC và chuyển sang thùng đường hoá. Đường hoá nguyên liệu Mục đích Mục đích chính của quá trình đường hoá nguyên liệu là chuyển hoá các thành phần chính của Malt và gạo thành những chất hoà tan trong nước. Cơ sở khoa học cho mục đích trên là do sự xúc tác của hệ Enzim thuỷ phân như amylaza, proteaza, phosphataza... Các hợp chất cao phân tử (tinh bột, protein, các hợp chất chứa phospho...) để chuyển thành các sản phẩm thấp phân tử dễ hoà tan vào nước khi nhiệt độ của khối dịch được nâng lên đến các điểm thích hợp cho các Enzim này hoạt động Trong hạt Malt khô có khoảng 16% lượng chất khô là những chất thấp phân tử dễ hoà tan. Nhưng sau khi được đường hoá thì ở trong dung dịch đường có tới 70 – 76% lượng chất khô ở trạng thái hoà tan, có nghĩa là 54 – 60% các hợp chất cao phân tử đã chuyển thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan như đường, axit amin, dextrin bậc thấp, peptid... Những biến đổi cơ bản trong quá trình đường hoá nguyên liệu Đường hoá là một quá trình sinh hoá phức tạp xảy ra dưới tác dụng của hệ Enzim có sẵn trong nguyên liệu Malt và một phần của chế phẩm Enzim. Quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nhiệt độ, độ pH của dịch cháo, nồng độ tinh bột, nồng độ và hoạt độ của Enzim. Nhiệt độ ảnh hưởng lớn không chỉ đến tốc độ đường hoá, hiệu suất đường hoá mà còn ảnh hưởng đến tỷ lệ các thành phần của sản phẩm đường hoá. Khi tăng nhiệt độ thuỷ phân (nhiệt độ đường hoá) lên một giới hạn nhất định tốc độ đường hoá tăng nhanh, nhưng nếu tiếp tục tăng quá giới hạn thì các Enzim bị giảm hoạt lực, quá trình đường hoá sẽ chậm lại hoặc ngừng hẳn lại. Nhiệt độ tối ưu cho proteaza hoạt động là 48 – 52oC. Nhiệt độ tối ưu cho Enzim b-amylaza hoạt động là 63oC. Còn nhiệt độ tối ưu cho Enzim a-amylaza hoạt động là 70 – 73oC. Vì vậy, việc điều chỉnh nhiệt độ trong quá trình đường hoá là một yếu tố rất quan trọng. Độ pH của dịch cháo cũng có ảnh hưởng đến quá trình đường hoá, mỗi một Enzim có một độ pH tối ưu riêng pH tối ưu đối với a-amylaza là : 5,5 – 5,8 pH tối ưu đối với b- amylaza là : 4,8 – 5,0 pH tối ưu đối với amylophosphataza là : 5,5 – 5,7 Khi đó pH của dịch cháo mà tương ứng với độ pH tối thích của các Enzim thuỷ phân thì quá trình đường hoá sẽ diễn ra rất nhanh, giảm thời gian đường hoá do đó công việc theo dõi độ pH của dịch cháo là công việc quan trọng Nồng độ dịch cháo ảnh hưởng khá mạnh tới khối lượng và chất lượng của các sản phẩm thuỷ phân do sự phân cắt của hệ Enzim thuỷ phân trong quá trình đường hoá Nếu dịch cháo càng loãng, lượng đường tạo ra càng nhiều, đặc biệt là nhóm đường thấp phân tử có khả năng lên men được. Khi đường hoá dịch cháo đặc thì lượng đường Maltoza sẽ thu được nhiều hơn so với dịch cháo loãng, bởi vì ở dịch cháo đặc thì độ bền nhiệt của b-amylaza cao hơn. Còn khi dịch cháo bị loãng thì hoạt động của proteaza lại kém đi bởi vì trong cháo loãng chứa Nitơ hoà tan bền vững ít hơn so với ở dịch cháo đặc Nồng độ Enzim có ảnh hưởng tới sản phẩm của quá trình đường hoá. Bằng cách điều chỉnh khối lượng hoạt tính của Enzim và các điều kiện về nhiệt, pH... có thể tạo ra ưu thế cho sự hoạt động của các Enzim này hoặc Enzim khác Những quá trình biến đổi khác: Ngoài những quá trình Enzim trên trong quá trình đường hoá còn xảy ra sự thuỷ phân các axit béo, các hợp chất phospho, sự biến tính, keo tụ và kết lắng của protein. Quá trình này xảy ra nhằm loại được những pha protein có phân tử lượng lớn ra ngoài tránh làm đục cho bia sau này. Đặc biệt, trong quá trình đường hoá diễn ra sự kết hợp của protein (axit amin) với đường khử tạo ra mùi thơm đặc trưng, làm tăng cường độ màu của dịch đường sau này. Thiết bị nồi đường hoá Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm viêc Về mặt cơ bản nồi đường hoá có cấu tạo giống với nồi hồ hoá, chỉ khác ở chỗ nồi đường hoá có thêm ống dịch vào để bơm đưa dịch từ nồi hồ hoá sang. Do đó, nguyên lý làm việc của nồi đường hoá cũng giống như nồi hồ hóa. Thùng sau khi rửa sạch, đầu tiên mở van xả nước ngưng và đóng van lại chỉ cho phép một độ hở nhất định để cho nước ngưng được tháo ra trong quá trình làm việc. Khi kiểm tra xong cho nước cần đun nóng vào và đồng thời nở van hơi để cấp nhiệt. Mở van hơi càng to thì cấp nhiệt càng nhiều, khi muốn hạ nhiệt độ thì đóng van nhỏ dần thì nhiệt độ sẽ giảm. Khi quá trình kết thúc thì đóng van hơi hoàn toàn. Cánh khuấy hoạt động nhờ động cơ điện, khi cho nước vào thì mở động cơ điện cho cánh khuấy hoạt động Cách tiến hành đường hoá nguyên liệu Khi cháo sắp chín 30 ph trước khi quá trình hồ hoá kết thúc, ta tiến hành ngâm malt.Ở trong nồi đường hoá toàn bộ phần bột Malt còn lại của một mẻ nấu được vít tải đưa vào ngâm trong nước theo tỷ lệ nguyên liệu / nước là 1/5 ở 40oC trong thời gian 40 ph nhằm chiết các Enzim trong malt khuyếch tán vào nước. Tại cuối nhiệt độ này ta bổ sung chế phẩm Newtrase để thực hiện quá trình đường hoá. Sau đó ta bơm hết lượng dịch cháo ở nồi hồ hoá sang nồi đường hoá, lúc này nhiệt độ chung của khối dịch đường hoá là 50 – 52oC. Cánh khuấy làm việc liên tục và duy trì ở nhiệt độ này trong 30 ph. Trong thời gian này Enzim proteaza hoạt động mạnh mẽ và sẽ tạo ra nhiều sản phẩm của protit phân tử lượng thấp, pepti aminoaxit. Nâng nhiệt độ dịch đường hoá lên tới 63 – 65oC thì cho một lượng chế phẩm Furamin vào và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 30 ph để thực hiện quá trình đường hoá lần một. Ở nhiệt độ này Enzim đường hoá b-amylaza hoạt động với cường độ mạnh nhất, phân cắt amolopectin và amilopectin thành đường maltoza và một ít dextrin. Tiếp tục cấp hơi để nhiệt độ dịch đường hoá tăng lên tới 75 - 78oC và duy trì ở nhiệt độ này trong khoảng 15 – 30 ph, đây là quá trình đường hoá lần hai. Tại nhiệt độ này, enzim a-amylaza hoạt động phân cắt amilopectin dextrin là chủ yếu. Duy trì nhiệt độ này cho đến khi nào đường hoá hết. Sau đó, trước khi bơm dịch đường sang thùng lọc ta bổ sung nốt một lượng Ultral có tác dụng làm loãng dịch đường, thuận lợi cho quá trình lọc sau này. Phòng KCS kiểm tra những chỉ tiêu sau để đánh giá quá trình đường hoá Xác định dải nhiệt độ nấu Nhiệt độ đường hoá Xác định hàm lượng đường Độ đường sót. Lọc dịch đường Mục đích Tách pha lỏng chứa chất hoà tan ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiến trình công nghệ còn pha rắn loại bỏ ra ngoài. Cơ sở lý thuyết của quá trình lọc trong dịch đường. Thành phần khoa học của cháo sau khi đường hoá kết thúc bao gồm 2 phần: pha rắn và pha lỏng. Pha rắn được gọi là bã malt, pha lỏng được gọi là dịch đường (nước nha). Về khối lượng thì pha rắn chiếm khối lượng nhỏ hơn rất nhiều so với pha lỏng, nhưng chúng có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình lọc Phương thức thông thường để tách 2 pha ra khỏi hỗn hợp là ta nén chúng lên những vật có cấu trúc lưới để phân tử pha rắn được giữ lại, còn pha lỏng được đi qua. Các phân tử của pha rắn bị giữ lại tạo thành một màng lọc đóng vai trò quyết định đến chất lượng và quá trình lọc. Quá trình lọc bã Malt được tiến hành theo 2 bước: Bước đầu tiên là ép và tách dịch cốt, bước tiếp theo ta rửa bã để chiết hết tất cả các chất dinh dưỡng còn bám lại trên đó. Dịch đường sẽ tự chảy qua lớp lọc để ra ngoài do sự chênh lệch áp suất. Thiết bị lọc Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Đây là thiết bị lọc đáy bằng có răng cào. Nồi lọc gồm có một đáy thật và một đáy giả, đáy giả dạng lưới, khoảng trống giữa hai đáy là dịch lọc. Đáy giả giữ vỏ trấu lại để đảm bảo lớp màng lọc được tốt. Thùng sau khi vệ sinh, ta hạ cánh khuấy đến độ cao thấp nhất và mở động cơ cho cánh khuấy hoạt động đồng thời bơm nước nóng 75 – 78oC vào theo đường ống tháo dịch cho đến khi mức nước có chiều cao 1 – 1,5 cm thì dừng lại. Mục đích là để đuổi hết không khí ở trong ống. Dùng bơm li tâm bơm khối dịch cháo sang thùng lọc theo phương vào thành thùng. Sau khi bơm khối cháo sang thùng lọc xong ta cho cánh khuấy ngừng hoạt động và nâng cánh khuấy lên độ cao cao nhất. Ta để khối cháo yên trong 20 – 30 ph để cho các chất không hoà tan có khối lượng lớn lắng xuống thành một lớp màng đóng vai trò là lớp lọc phụ. Sau 20 – 30 ph ta mở van của bơm li tâm bơm dịch lọc (nước nha). Nước nha đầu tiên đục nên thường hồi lưu chúng về thùng lọc và phải nhẹ nhàng để tránh sự xáo trộn làm hỏng cấu trúc của lớp bã lọc ở phía dưới. Quá trình hồi lưu thường mất 15 ph sau đóng van hồi lưu và mở van dịch cho vào nồi nấu hoa Houblon. Sau khi hết dịch ta thường rửa bã 3 lần bằng nước nóng và nước rửa này cũng được bơm vào nồi nấu hoa đến nồng độ dịch đường đạt khoảng 12% hay nồng độ chất hoà tan trong nước rửa chỉ còn 0,3 – 0,5% thì quá trình rửa bã kết thúc. Sau khi rửa bã xong thì hạ cánh khuấy xuống và cho cánh khuấy hoạt động để cào bã sang cửa tháo bã ra ngoài. Cách tiến hành Dịch đường sau khi đường hoá xong, gồm 2 phần bã và dịch. Phần bã bao gồm tất cả những phần tử nhỏ không tan, vỏ trấu. Phần loãng là dịch chứa chất hoà tan của malt và gạo. Quá trình lọc được tiến hành theo hai giai đoạn Tách lọc nước nha, chứa các chất hoà tan của malt và gạo. Rửa bã để thu hồi những phần tử hòa tan chủ yếu còn bám ở phần bã. Trước khi lọc ta tiến hành bơm nước lọc, nhiệt độ của nước từ (75 – 78oC), vào dưới đáy sao cho chiều cao của nước cách mặt sàng là 1 – 1,5cm. Nước vào từ dưới chiếm đầy các ống dẫn và khoảng không gian giữa đáy chính và lưới nên đẩy được không khí ra ngoài. Sự có mặt của không khí gây khó khăn cho quá trình lọc. Dịch đường sau khi đường hoá xong được bơm sang thùng lọc, vừa bơm dịch đường vừa động thời bật cánh khuấy để cào và đảo trộn lớp bã lọc, phân bố đều bã trong thùng. Sau đó ngừng khuấy và để thời gian lắng khoảng 20 – 30 ph, ta mở van dẫn dịch xuống bình trung gian. Lúc đầu dịch vẫn còn đục được hồi lưu về thùng lọc, khi dịch lọc trong thì đóng van hồi lưu và mở van dẫn dịch sang nồi nấu hoa. Thời gian lọc nước nha tại nhà máy khoảng 1h 35ph Sau khi lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã theo khối lượng dịch cần phải đạt tới. Mở van đáy và van xả cấp rửa bã, bơm nước nóng nhiệt độ 75 – 78oC vào thùng lọc theo hai đường cấp nước (đường CIP và sục đáy). Tại nhà máy bia Hải Phòng tiến hành rửa bã 3 lần: Rửa bã lần 1: cho máy khuấy 15 ph, để lắng rửa khoảng 45 ph Rửa bã lần 2: cho máy khuấy 15 ph, để lắng rửa khoảng 45 ph Rửa bã lần 3: cho máy khuấy 10 ph, để lắng rửa khoảng 20 ph Trong quá trình rửa bã nhiệt độ của nước rửa là 75 – 78oC để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật, chú ý không để bã khô mới cấp tiếp nước lọc. Tiến hành rửa bã đến khi nào đủ lượng dịch sang nồi nấu hoa theo yêu cầu, đồng thời kiểm tra độ đường sót ở bã đạt mức thấp nhất 1- 1,5oS thì sẽ kết thúc quá trình lọc. Nấu dịch đường với hoa Houblon Mục đích Trích ly chất đắng tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa Nitơ và các thành phần khác của hoa Houblon vào dịch đường ngọt để biến đổi nó thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa, đặc trưng cơ bản về tính chất của Bia sau này. Polyphenol của hoa Houblon khi hoà 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, dễ kết lắng và sẽ kéo các phân tử cặn nhỏ 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. Polyphenol, chất đắng, các chất chứa Nitơ trong hoa Houblon là những chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính cao, nhờ có màng căng này, bọt khí CO2 trong bia không dễ dàng 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. Khi nấu còn xảy ra nhiều quá trình khác, những quá trình này ít nhiều tác động theo chiều hướng tích cực đến việc hình thành chất lượng sản phẩm Bia sau này như: Quá trình tạo Melanoid, tăng độ chua định phân, tăng cường độ màu, giảm bớt độ nhớt... Thiết bị nấu hoa Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Thiết bị nấu hoa được chế tạo giống như nồi thuỷ phân tinh bột nhưng có khả năng cấp nhiệt cao hơn. Thể tích nồi nấu hoa tính theo tỷ lệ 650 – 700 lit/100kg nguyên liệu. Thiết bị này được chế tạo bằng thép không rỉ hoặc hợp kim khác. Thiết bị có thân hình trụ, có bộ phận gia nhiệt dùng hơi nước bão hoà để đun nóng. Nồi có nắp hình bán cầu, ở tâm là ống thoát hơi. Gần cổ, trên vai nồi có của mở. Trên cổ một đoạn phía trong nồi thoát hơi có bộ phận hướng hơi và có gắn đường ống để dẫn ra khỏi nồi. Đầu tiên mở van nước ngưng tháo nước ngưng và đóng van lại, chỉ cho phép van được hở ở một mức độ nhất định để nước ngưng trong quá trình đun nóng thoát ra. Dịch cháo sau khi lọc được bơm sang nồi, ta từ từ cấp nhiệt bằng cách mở van hơi bão hoà sao cho khi kết thúc quá trình lọc thì dịch đường ở trong nồi cũng bắt đầu sôi. Khi kết thúc quá trình đun nóng thì đóng van hơi nước bão hoà và mở van tháo dịch đường và được bơm li tâm bơm sang thùng lắng xoáy. Lượng hoa Houblon cần dùng và phương pháp nạp hoa vào dịch đường Lượng hoa Houblon: 1,2 – 1,5 g/lit dịch đường. Cách nạp hoa: Hoa được nạp vào cùng một lúc với dịch trong từ thùng lọc đưa sang. Kỹ thuật đun sôi: Ngay từ lúc đầu tiên khi dịch đường được bơm vào thùng đun hoa ta phải lập tức gia nhiệt để nâng nhiệt độ của dịch đường lên. Ở nhiệt độ 70 – 75oC hệ Enzim amylaza kịp thuỷ phân hết các tinh bột còn sót lại. Trong quá trình đun sôi này ta phải đảm bảo những yêu cầu sau: Khi quá trình rửa bã kết thúc thì dung dịch đường ở nồi đun hoa cũng vừa sôi. Sau khi bơm nốt dịch bã đã rửa vào nồi đun hoa cấp tiếp hơi để dịch đường sôi ở cường độ thật mạnh. Với cường độ sôi thật mạnh như thế này các chất trong hoa Houblon sẽ hoà tan một lượng lớn vào dịch đường. Thời gian đun hoa khoảng 20 ph, ở nhiệt độ 102oC, ta bổ sung một lượng đường kính trắng RS cần thiết. Toàn bộ quá trình kết thúc là lúc nhiệt độ phải đạt 102 – 106oC. Một số protein sẽ kết tủa ở nhiệt độ này do đó làm tăng độ trong và độ bền của bia. Thời gian nấu trung bình 1 – 2h, gia nhiệt nhanh nhằm đạt hiệu suất kết protein không đông tụ cao nhất. Sau khi kết thúc quá trình đun hoa, ta tiến hành lọc bã hoa Houblon. Kiểm tra quá trình đun hoa Chỉ tiêu quan trọng để kết thúc quá trình đun hoa là nồng độ chất hoà tan của dịch đường. Lọc bã hoa Houblon Mục đích Tách cặn bã malt, cặn hoa và các chất kết tủa ra khỏi dịch đường nhờ lực hướng tâm tránh cho bia khỏi bị đục. Thiết bị lẵng xoáy Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Thiết bị sau khi rửa sạch, ta mở van của ông cho dịch đường vào và dùng bơm li tâm để bơm dịch từ thùng đun hoa vào thùng lắng theo phương tiếp tuyến. Khi dịch đường đã trong ta mở van của ống cho dịch đường ra và cho bơm li tâm bơm dịch đường vào máy làm lạnh nhanh. Còn bã được tháo ra theo đường ống tháo bã ra ngoài. Cách tiến hành Thiết bị là thùng inox lớn. Đây là thiết bị lắng cặn kiểu mới được chế tạo bằng thép không rỉ, thường có dung tích phù hợp với dung tích của nồi nấu hoa.Trên thân có cửa vệ sinh, có cửa quan sát và đèn báo tín hiệu, nối tiếp cổ thùng là ống thoát hơi cao sẽ tạo ra sức hút rất mạnh. Với cấu tạo như vậy việc hạ nhiệt độ của dịch đường từ 102oC xuống 90oC chỉ diễn ra trong 15 – 20 ph. Ở độ cao 1/4 thân thiết bị (từ đáy lên) là đường ống để bơm dịch vào thùng. Hướng đi của ống là theo phương tiếp tuyến của thân thùng, khoảng đường ống bơm dịch đường vào bị thắt lại. Bằng cách đó tốc độ của dịch đường phóng vào thùng rất lớn tạo lên một sức đẩy rất mạnh. Lực này tạo ra một xung lượng theo phương tiếp tuyến của cột chất lỏng xoay tròn. Nhờ có lực hướng tâm lớn, cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Khi nhiệt độ của dịch đường hạ xuống 90oC thì dịch đường trong được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng dịch đường. Dịch đường sau khi tách ra khỏi bã và các chất kết tủa được bơm li tâm bơm vào máy làm lạnh nhanh và trước máy làm lạnh nhanh, dịch đường cũng đi qua một thiết bị lọc để tách các bã và các chất kết tủa không lắng xuống. Quá trình làm lạnh nhanh Mục đích Mục đích của quá trình làm lạnh và tách cặn dịch đường là loại cặn (cặn thô là chủ yếu) Protein đông tụ, các hợp chất Polyphenol, hợp chất đắng... đưa nhiệt độ của dịch đường về nhiệt độ lên men (10 – 12oC), đồng thời bổ sung một lượng O2 cần thiết để tạo điều kiện cho nấm men sinh trưởng và phát triển. Thiết bị làm lạnh và tách cặn Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Dịch chạy vào máy làm lạnh nhanh qua đường dịch vào và đi ra qua đường dịch ra. Máy làm lạnh nhanh hoạt động theo nguyên tắc truyền nhiệt cho chất có nhiệt độ thấp hơn (khuyếch tán nhiệt) Tác nhân làm lạnh của thiết bị này là nước lạnh 1oC được dẫn vào thiết bị theo ống dẫn nước lạnh vào. Chất được làm lạnh lúc này là dịch đường được bơm li tâm bơm từ thùng lắng xoáy sang. Dịch được đưa vào theo một ống dẫn, chiều dòng nước lạnh và dòng dịch đường ngược nhau. Dịch đường và nước lạnh đi giữa tấm cách nhau bằng tấm, dịch đường sau khi làm lạnh được đưa ra qua ống dẫn dịch ra và lúc này được trộn với oxy trong một bình nhỏ. Đường ống nén oxy có nối với một áp kế để đo áp suất của khí oxy. Cách tiến hành Quá trình làm lạnh nhanh diễn ra hai bước: Bước 1: Giảm nhiệt độ của dịch đường xuống còn 60 – 70oC Bước 2: Giảm nhiệt độ dịch đường xuống nhiệt độ lên men (10 – 12oC) Thiết bị làm lạnh nhanh ở đây ta chọn là thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản. Thiết bị này làm lạnh dịch đường trong thời gian rất ngắn ta quen gọi là máy làm lạnh nhanh, máy lạnh nhanh tấm bản có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng chế tạo từ thép không rỉ. Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc, mỗi tai có một lỗ tròn. Với cấu tạo từng bản như vậy khi lắp chúng lên khung máy thì sẽ tạo thành 4 mương dẫn: Dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, tác nhân lạnh ra khỏi máy. Thông thường dịch đường nóng được bám vào một trong hai mương dẫn phía trên (ngược với chiều dịch đường bơm vào) và đi ra ở mương dẫn dưới ngược phía. Phần làm lạnh sơ bộ của dịch đường trong thùng lắng xoáy giảm nhiệt độ dịch đường xuống còn 60 – 70oC Phần làm lạnh thứ hai lạnh nhanh, dùng nước 1oC làm chất tải lạnh, hạ nhiệt độ xuống còn 10 – 12oC. Nhiệt độ đường sau khi qua thiết bị làm lạnh nhanh đạt đến nhiệt độ tối ưu cho nấm men phát triển. Dịch đường ban đầu được trộn với men giống ( tỉ lệ men giống là 10% tổng lượng dịch lên men) rồi bơm vào tăng lên men. Trước khi bơm vào tank lên men người ta bão hoà dịch đường bằng oxy đã khử trùng. Kiểm tra quá trình làm lạnh nhanh Kiểm tra thể tích thu hồi mẻ nấu Nhiệt độ chuyển dịch CHƯƠNG II. LÊN MEN Mục đích Quá trình lên men chính là quá trình chuyển các glucid thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo đúng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm. Cơ sở lý thuyết Nấm men Trong điều kiện sống, nấm men thông qua con đường trao đổi chất và năng lượng trong điều kiện thích hợp để chuyển các glucid phân tử lượng thấp thành C2H5OH, CO2, theo sơ đồ phản ứng sau C6H12O6 C2H5OH + CO2 + H2O + Q Đồng thời các quá trình sinh hoá cũng diễn ra do sự xúc tác sinh học của các enzim được hình thành trong quá trình lên men, tạo ra một số sản phẩm phụ như axit hữu cơ, este, rượu bậc cao, andehyt, glyxerin... Tất cả những biến đổi này đã dẫn đến sự thay đổi về lượng và chất của các chất hoà tan có trong dịch đường nhằm biến dịch đường thành bia. Mục đích của quá trình lên men không phải là tạo ra được lượng rượu và CO2 tối đa mà các thành phần trong đó phải có sự tương quan thích hợp để tạo ra sự đặc thù về hương, vị và nhiều tính chất cảm quan khác mà các sản phẩm khác không có được. Lên men dịch đường diễn ra qua 2 giai đoạn: Len men chính và lên men phụ. Lên men chính Quá trình chuyển hoá đường thành rượu Thời gian lên men chính dừng lại khi hàm lượng chất Etanol chiết còn khoảng 30 -35% so với lượng ban đầu. Trong quá trình len men, nấm men phát triển và sử dụng các glucid có trong dịch men. Đối với các đường đơn giản thì nấm men để hấp thụ nhưng với dextrin cao phân tử chúng phải tiết ra Enzim thuỷ phân để phân giải thành các đường đơn giản Lượng dextrin không được nấm men hấp thụ hết, còn lại trong bia được gọi là lượng đường sót còn lại trong bia cũng góp phần không nhỏ vào việc tạo vị đặc trưng của bia. Một số quá trình biến đổi khác Sau quá trình lên men chính tạo ra sản phẩm là bia non có tính chất khác xa về mọi mặt so với dịch đường ban đầu. Đúng như vây, ngoài quá trình biến đổi đường thanh rượu còn có các biến đổi sinh hoá phức tạp khác tạo ra một số sản phẩm phụ. Trong số các sản phẩm phụ đó còn có cả những sản phẩm trung gian trong quá trình chuyển hoá rượu thành đường. Những sản phẩm phụ này đều đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị đặc trưng của bia dù có thể tích cực hoặc tiêu cực. Glyxerin: Lượng glyxerin có thể tích tụ đến 3g/l. Nó có tác dụng làm mềm vị và tăng thêm độ đậm đà đối với bia. Rượu bậc cao: dao động trong khoảng 20 – 95g/l Từng loại rượu đều tạo cho bia hương vị riêng biệt nhưng bên cạnh đó còn tạo cảm giác khó chịu khi cảm quan bia. Hàm lượng rượu bậc cao được tạo ra chủ yếu trong giai đoạn lên men chính, phụ thuộc vào sự sinh sản và phát triển của nấm men và còn phụ thuộc vào sự trao đổi chất của các tế bào hình thành nên nhưng không sinh sản. Axit hữu cơ: hidric, xitric, suncinic, axetic, focmic Là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình lên men rượu và quá trình trao đổi dinh dưỡng trong tế bào nấm men. Chúng là sản phẩm của sự đồng lên men do vi khuẩn gây ra khi dịch đường bị nhiễm vi sinh vật. Sự tạo thành axit hữu cơ cũng làm cho bia có vị đặc trưng nhưng chỉ với chừng mực nào đó, nếu vượt quá giới hạn cho phép Bia sẽ bị chua. Chúng làm thay đổi pH của dịch lên men từ 5,7 – 5,5 xuống 4,6 – 4,1 Điaxetyl: Là chỉ tiêu quan trọng hàng đầu để đánh giá chất lượng bia. Chúng được tạo ra rất nhiều trong quá trình lên men chính nhưng lại giảm rất nhiều trong quá trình lên men phụ Là kết quả các hoạt động sống của nấm men, không màu đến vàng nhạt, có mùi hôi cực mạnh và vị đắng ngắt khó chịu, tác động mạnh lên thần kinh của con người. Chỉ tiêu < 0,2mg/l. Ester: là kết quả của sự tương tác giữa các sản phẩm phụ axit hữu cơ và rượu Ester có ý nghĩa quan trọng trong việc hình thành các hợp chất có chứa vòng thơm Aldehyt: Được tạo ra trong quá trình trao đổi chất ở nấm men và do rượu bị oxy hoá. Ở mức độ vừa phải (10 – 15 mg/l) aldehyt làm cho hương vị bia tăng thêm nhưng quá cao thì chúng có thể tác động đến hệ thần kinh của người, gây đau đầu, chóng mặt. Bên cạnh sự hình thành các sản phẩm, còn kéo theo một số biến đổi lý hoá khác như: Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: Độ chua định phân tăng Độ chua định phân 0,4 – 0,5ml NaOH 1N/100ml vì sự tạo thành CO2 và một số axit hữu cơ trong quá trình lên men. pH của dịch đường cũng thay đổi từ 5,5 – 5,6 – 4,4 – 4,5 do sự phá vỡ hệ thống đệm ở trong dịch đường. Sự thay đổi thế oxy hoá khử và cường độ màu Trong giai đoạn này thế oxy hoá khử của hệ thống bị biến đổi đáng kể. Nguyên nhân là do sự tương tác kết hợp giữa oxy với các cấu tử trong dịch lên men và sự tạo thành các chất khử ở thời điểm này. Cường độ màu của dịch đường do đó cũng bị giảm đáng kể do các hợp chất polyphenol dễ oxy hoá bị khử và kết lắng Sự kết mảng của tế bào nấm men xảy ra trong suốt thời kỳ lên men chính mà mắt thường có thể nhìn thấy được. Sự kết dính đó là một tính chất đặc hiệu của nấm men, đó là khả năng lên men của từng loại Sự tạo bọt: Là một trong những tính chất quan trọng nhất của bia, nhất là giá trị về cảm quan Bọt được tạo thành ở giai đoạn lên men chính và ở tất cả các công đoạn của bia. Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, lượng CO2 tạo ra chưa nhiều, lại ở nhiệt độ thấp nên chúng hoà tan hết vào dịch lên men. Ở giai đoạn sau, lượng CO2 tạo thành nhiều hơn, nhiệt độ của môi trường tăng, trong dịch men đã có 1 lượng đáng kể nên CO2 lúc này có xu hướng muốn thoát ra ngoài dưới dạng những bọt khí Trên bề mặt của bia non có một lớp sức căng bề mặt do các chất hoạt động bề mặt tạo ra như protein, chất đắng, polyphenol...nên bong bóng khí không thể thoát khỏi bề mặt, chúng bị liên kết với nhau để tạo thành bọt. Màu sắc của lớp bọt bị biến đổi, từ màu trắng-xám-nâu xám, do các chất hoạt động bề mặt bị oxy hoá. Khi quá trình lên men chính kết thúc, khối bọt đã xẹp hết, trên bề mặt bia non phủ một lớp bột màu nâu xám-nâu, có độ đắng rất mạnh Tóm lại, các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men được hoà tan bền vững còn các phần không hoà tan được sẽ lắng xuống trong quá trình lên men phụ. Lên men phụ Mục đích Là lên men tiếp lượng đường sót và ổn định thành phần các cấu tử trong bia, tạo hương vị hài hoà và đặc trưng cho sản phẩm. Đặc điểm của quá trình lên men phụ Là các quá trình sinh lý, hoá sinh và hóa lý xảy ra hoàn toàn giống như giai đoạn lên men chính nhưng tốc độ chậm hơn rất nhiều, vì nhiệt độ thấp hơn (0 – 1oC) và lượng nấm men cũng ít hơn (2 – 5.106 tế bào/cm3). Lên men phụ là tiếp tục của quá trình lên men chính nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non. Còn quá trình khử diaxetyl, làm giảm hàm lượng aldehit, hàm lượng rượu bậc cao, phản ứng tạo ester..., thực chất là quá trình lão hoá bia non để tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm. Lên men phụ và lão hoá bia non là 2 quá trình có bản chất khác nhau nhưng lại liên quan chặt chẽ với nhau. Thời gian tàng trữ và nhiệt độ của môi trường (nhiệt độ của bia và mặt bằng tàng trữ) là 2 yếu tố đặc biệt quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền keo của sản phẩm. Thời gian dài và nhiệt độ thấp là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận được bia có độ bền keo và chất lượng cao. Khi đình chỉ quá trình lên men ở công đoạn lên men chính, hàm lượng CO2 hoà tan trong bia non khoảng 2,2% ( cỡ 2g/l). Trong quá trình chuyển dịch chúng sang công đoạn tàng trữ, một phần CO2 bị giải thoát khỏi bia để bay ra ngoài và hao phí theo bọt vì bị va đập cơ học. Lượng CO2 hao phí này là khoảng 0,02%. Như vậy hàm lượng CO2 còn lại trong bia non ở thời điểm bắt đầu lên men phụ là khoảng 1,8%, trong khi đó bia thành phẩm ít nhất là 0,38%, với bia hơi có thể thấp hơn. Để có đủ lượng CO2 hoà tan bổ sung, theo lý thuyết cần phải lên men khoảng 0,4% đường. Trong thực tế sản xuất, lượng đường cần phải lên men là 1%. Thiết bị lên men Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Thiết bị lên men có thân hình trụ, đáy hình côn được chế tạo từ thép không rỉ. Nắp trên đỉnh là chỏm cầu. Có hệ thống làm lạnh bên ngoài. Trên thiết bị có áp kế đo áp lực trong thùng, có bộ phận cảm biến đo nhiệt độ trong thùng. Hệ thống vệ sinh trong thùng và thu hồi CO2. Dưới đáy còn có đường ống xả nấm men và cặn. Dịch được đưa vào tank lên men qua 3 khoang khác nhau, khoang dưới, khoang giữa và khoang trên. Tại đây, men được cấp vào và xẩy ra các quá trình lên men chính và lên men phụ trong nhiều ngày. Tank lên men luôn luôn được giữ lạnh ở nhiệt độ thích hợp (hơi lạnh được cung cấp từ máy làm lạnh) để quá trình lên men xảy ra tôt nhất. Trong quá trình lên men thường thải ra khí CO2 nên thường mở van thu hồi khí này. Thường xuyên kiểm tra nhiệt độ, áp suất, ghi nhật ký hàng ngày...trong quá trình lên men. Cách tiến hành Trước khi bơm dịch đường đã làm lạnh vào, thiết bị lên men phải được thành trùng đảm bảo được vệ sinh an toàn, không nhiễm vi sinh vật, hoá chất còn lại trong thiết bị theo đúng quy trình CIP. Nấm men được sử dụng ở đây là nấm men chìm S.carbergensis, được nhân giống từ chủng thuần khiết (nhà máy nhập ở Đức) hoặc hoạt hoá lại trước lúc nạp vào thiết bị lên men Nấm men từ thùng hoạt hoá được đẩy vào tank lên men theo dịch đường hoá. Định mức nấm men giống cho quá trình lên men là 2l/hl dịch đường. Trong 24h từ lúc nạp nấm men vào tank, van xả CO2 phải mở để CO2 đẩy hết không khí ra ngoài, sau đó nối với đường ống để đi qua bộ phận thu hồi CO2. Thời gian lên men chính kéo dài 4 – 5 ngày tuỳ theo mức độ lên men. Trong quá trình lên men chia thành các giai đoạn sau: Giai đoạn đầu diễn ra trong 1 – 2 ngày đêm, lúc đầu nhiệt độ khối dịch 10 – 12oC. Giai đoạn này là sự phát triển tế bào nấm men, tức là quá trình sinh khối. Ở giai đoạn này nhiệt độ tăng lên 0,5oC, hàm lượng chất hoà tan giảm 0,3 – 0,5% Giai đoạn thư hai bao gồm 2 – 3 ngày tiếp theo. Đặc điểm của giai đoạn này là nấm men phát triển đến mức độ cực đại, tốc độ lên men đã mạnh lên. Hàm lượng chất hoà tan giảm 2 – 2,5%. Nhiệt độ tăng lên 1 – 1,5oC. Giai đoạn thư ba là giai đoạn lên men mạnh nhất, kéo dài trong ngày tiếp theo. Chất hoà tan giảm 2,5 – 3%, còn nhiệt độ tăng lên rất mạnh. Nhiệt độ khối dịch tăng lên 14oC, trong thời gian này độ dường của dịch lên men giảm từ 1 – 1,5 bx/ngày. Giai đoạn cuối gồm 1 – 2 ngày cuối cùng. Đến đây tốc độ lên men giảm. Hàm lượng chất khô giảm 0,8 – 1% Việc khống chế nhiệt độ của khối dịch lên men bằng cách điều chỉnh hệ thống tác nhân lạnh bao ở ngoài thùng. Quá trình lên men có toả nhiệt nên ta phải duy trì nhiệt độ cho thích hợp. Nếu nhiệt độ lên men quá cao ( > 14oC) thì quá trình lên men diễn ra nhanh chóng nhưng chất lượng bia không đảm bảo ( nhạt, xốc) Nếu nhiệt độ lên men quá thấp, quá trình lên men châm, men không phát triển được, thời gian kéo dài, không đảm bảo quay vòng sản xuất. Sau ngày lên men chính thứ tư, khi độ đường của dịch lên men giảm xuống còn 3,2bx thì hạ nhiệt độ xuống 4oC và duy trì nhiệt độ này một ngày để nấm men lắng xuống đáy thùng. Tháo cặn men đưa sang thùng thu hồi và tái sinh. Tiến hành lên men phụ. Chú ý: Trong quá trình lên men sinh ra CO2 thoát lên nên áp suất của thùng tăng lên. Khí này thường được thu hồi để sử dụng trong quá trình bão hoà CO2. Trong quá trình lên men chính CO2 thường thoát nhiều hơn quá trình lên men phụ. Quá trình lên men phụ được thực hiện trong thùng lên men chính. Ta hạ nhiệt độ của dịch xuống 2oC. Toàn bộ quá trình lên men phụ được tiến hành khoảng 6 – 7 ngày vào mùa hè, 9 – 10 ngày vào mùa đông. Lên men phụ là tiếp tục quá trình lên men chính nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non. Còn quá trình khử diaxetyl, làm giảm lượng andehit, hàm lượng rượu bậc cao, phản ứng tạo este... thực chất là quá trình lão hoá bia non để tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm. Trong giai đoạn quá trình lên men phụ hàm lượng chất hoà tan giảm xuống 1%, trong đó chủ yếu là dextrin bậc thấp. Ngoại trừ protein, hàm lượng của tất cả các axit amin còn lại đều giảm và hợp chất protein – polyphenol cũng được kết lắng. Trong lên men phụ do cấp nhiệt chủ yếu ở đáy thùng nên quá trình đảo trộn giảm xuống và lượng CO2 ít nên nấm men được lắng xuống. Nếu quá trình lên men phụ ở áp suất cao thường được bão hoà một phần CO2. Kết thúc quá trình lên men phụ ta xả lượng nấm men ở đáy để tái sử dụng. Lượng nấm men chia làm 3 lớp: lớp chủ yếu là tạp chất ( chất kết tủa trong quá trình lên men), lớp giữa thường là tế bào nấm men sống thường thu hồi để tái sử dụng, phần trên thường là tế bào nấm men chết nên được loại bỏ. Men giống sau khi thu hồi thường mang đi xử lí loại bỏ tạp chất và tế bào chết. Men giống sau khi thu hồi được bảo quản trong thùng có hệ thống tác nhân lạnh bao quanh. Trước khi đưa men tái sinh vào sản xuất cần phải hoạt hoá để tăng khả năng hoạt động của chúng và quá trình lên men đạt hiệu quả cao. Khi hoạt hoá men tái sinh được đưa vào thùng nhân giống với 10% lượng dịch đường của mọi mẻ nấu trong 24h, sau đó mới chuyển vào thùng lên men Việc rửa men được tiến hành tuần hoàn trong 3 thùng bảo quản men tái sử dụng. Nước rửa men có pha thêm một số hoá chất như Cloramin B hoặc H3PO4 với tỉ lệ thích hợp đủ sát trùng. Quá trình lên men sử dụng nấm men tái sinh có chất lượng tốt hơn sử dụng nấm men nhân giống từ ống nghiệm. Vì men nhân giống từ ống thạch nghiêng mặc dù đã làm quen với môi trường đúng như điều kiện sản xuất trong quá trình nuôi cấy nhưng chưa được thuần thục. Vì vậy trong quá trình lên men chúng phải tiết ra những chất cần thiết cho hoạt động sống, nên gây cho bia có mùi vị lạ, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Tại nhà máy bia Hải Phòng, men giống thu hồi thường được sử dụng 3 – 5 đời, nếu dùng đi dùng lại quá nhiều men sẽ bị thoái hoá ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. KCS kiểm tra quá trình lên men Thời gian lên men Áp suất lên men phụ Độ đường sót của bia trước khi lọc Nhiệt độ trước khi lọc Hàm lượng CO2 Kiểm tra vi sinh tank lên men. Vệ sinh thùng lên men Mục đích là để loại bỏ các mốc, các vi khuẩn, các chất đắng và tinh dầu của hoa Houblon để giảm sự ảnh hưởng của chất lượng bia sau này Cách tiến hành Sau khi thu hồi hết CO2, xả áp lực tăng về 0 Phun rửa xả tank bằng nước trong thời gian 10 ph Tuần hoàn dung dịch Trimeta 2% trong thời gian 50 ph đối với tank lên men, 30 ph đối với tank chứa bia thành phẩm Phun rửa, xả tank bằng nước với thời gian 15 ph Tuần hoàn dung dịch Ocxonia 0,3 – 0,5% trong 15 ph Thu hồi dung dịch về bồn chứa, xả hết nước ở tank đã được vệ sinh. Quy trình vệ sinh đã được hoàn thành để chuẩn bị cho những lần lên men tiếp theo. Chú ý: Thời gian Cip tank lên men : 90 ph Thời gian Cíp tank thành phẩm : 70 ph Nồng độ dung dịch Trimeta và Ocxonia phải được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo đúng tỉ lệ và hiệu quả của việc Cip. CHƯƠNG III: QUÁ TRÌNH LỌC TRONG BIA. Mục đích Mục đích chính của quá trình lọc trong Bia là loại bỏ nấm men, các hạt phân tán cơ học, chất Protein – polyphenol, nhựa đắng và nhiều loại hạt nhỏ li ti khác vẫn còn lại trong bia sau quá trình lên men phụ nhằm làm tăng độ bền của Bia, tăng thời gian bảo quản và tính chất cảm quan của chúng khi lưu hành trên thị trường. Cơ sở lý thuyết Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ, bia đã được làm trong một cách tự nhiên nhưng chưa đạt tới mức độ cần thiết. Màu đục của bia được lý giải bằng sự hiện diện của nấm men, của các hạt phân tán cơ bản, của các hạt dạng keo, của phức chất protein – polyphenol, của nhựa đắng và của nhiều loại hạt li ti khác. Tất cả các cấu tử này sẽ góp phần làm giảm độ bền của bia nếu chúng cứ tồn tại trong đó. Vì vậy, muốn làm tăng độ bền của bia, với mục đích là làm tăng thời gian bảo quản khi chúng lưu hành trên thị trường, cần phải loại bỏ những cấu tử gây đục cho bia, bằng phương pháp nhân tạo. Có hai giải pháp để làm trong bia: lọc và li tâm Nguyên tắc lọc bia được xây dựng trên hai quá trình Giữ chặt bằng lực cơ học tất cả các hạt có kích thước lớn hơn kích thước lỗ hổng của vật liệu lọc. Hấp phụ các hạt có kích thước bé hơn, thậm chí các hạt hoà tan dạng keo và các hạt hoà tan phân tử. Độ trong lấp lánh của bia đạt được là nhờ có quá trình thứ hai này. Hiệu quả của quá trình hấp phụ, phụ thuộc trước hết vào bản chất của chất hấp phụ, sau đó là thời điểm trong quá trình lọc Lọc bia luôn luôn dẫn đến sự hao phí về khối lượng và hao phí về CO2, mặc dầu quá trình đó được thực hiện trong hệ thống hoàn toàn kín. Sự hao phí CO2 có thể giảm bớt được bằng cách trước lúc lọc, bia được làm lạnh đến 0oC. Giải pháp này có một điểm rất hay là tạo trước cho bia điều kiện gây đục ở nhiệt độ thấp, có như vậy sau này hiện tượng này sẽ không lặp lại. Ly tâm là phương pháp thứ hai thường được sử dụng trong sản xuất để làm trong bia. Việc tách các hạt phân tán ra khỏi pha lỏng, hoàn toàn mang tính chất cơ học. Chính vì vậy mà sự thay đổi về thành phần và tính chất của bia sau khi ly tâm là hầu như không đáng kể. Ngoài ra, giải pháp ly tâm còn có một ưu điểm nữa là sự thuận tiện về mặt cơ khí khi làm việc. Để làm trong bia, người ta tiến hành lọc để loại bỏ tạp chất và men để bia được trong suốt và vẫn giữ được lượng CO2, các chất hoà tan cần thiết. Quá trình lọc bia được tiến hành trong các thiết bị lọc và đều có chung nguyên lý là tạo áp suất để đẩy bia qua màng lọc để màng lọc giữ lại những tạp chất và men ở trên màng còn bia đi qua màng trở thành bia trong. Thiết bị lọc Bia Hiện có nhiều giải pháp thực hiện máy lọc chia ra theo cấp, có loại 1 cấp và loại 2 cấp. Ở loại máy 1 cấp thì bia đi qua màng lọc 1 lần và thường máy lọc có bột trợ lọc để quá trình lọc được dễ dàng và năng suất cao. Trong quá trình lọc có bổ sung bột trợ lọc cùng với men tạo độ xốp cần thiết để quá trình lọc kéo dài. Ở máy lọc hai cấp, bia sau khi qua cấp 1 đi qua màng lọc thứ hai để làm trong thêm và thường sử dụng cho dây chuyền bia chai và bia tươi cao cấp. Một trong những loại máy đang sử dụng ngày càng nhiều trên thế giới là loại máy lọc bia trong dạng đĩa nằm ngang do có ưu điểm nổi bật mà loại lọc thẳng đứng tấm bản không có được là tốc độ lọc cao hơn ở cùng diện tích, tính ổn định cao hơn do bột nằm ngang trên mặt lưới theo trọng lượng và áp suất nên nếu có sự cố đột ngột hoặc thao tác sai ít ảnh hưởng tới kết cấu màng lọc hơn Máy lọc bia tại công ty là sự kết hợp chế tạo giữa Công ty Bia Hải Phòng và Công ty Ngọc Phan cung cấp van, lưới lọc, bơm định lượng và thiết kế tổng thể, chuyển giao công nghệ. Công ty Bia Hải Phòng cung cấp thùng lọc, thùng khuấy bột, kính quan sát, bơm lọc cùng thiết bị phụ trợ khác. Tại cơ sở 2 (bên Kiến An) sử dụng hai thiết bị lọc là: Máy lọc đĩa và máy lọc khung bản. Sản phẩm bia hơi chủ yếu sử dụng máy lọc đĩa. Thiết bị lọc đĩa Cấu tạo thiết bị Thùng lọc bia: Có đường kính Æ = 920, chiều cao phần trụ 1200mm được chế tạo từ Inox dầy 8mm có đáy côn, nắp elip và có bu lông bắt bích nắp, thùng lọc có hai kính quan sát Æ = 160 để kiểm tra dịch bia và quá trình vệ sinh. Trục thùng lọc là ống đỡ tấm lưới lọc và là đường dẫn sản phẩm ra. Đỉnh thùng lọc chứa bộ phận phun xoáy bằng động cơ điện qua cặp bánh răng nón Trong thùng lắp 38 đĩa lọc Æ = 610 trong đó 35 đĩa lọc chính với diện tích lọc 10m3 và 3 đĩa lọc vét với diện tích lọc 0,85 m2 để lọc phần dịch còn lại. Thùng lọc có van xả cặn. Thùng khuấy bột trợ lọc Do công ty Bia Hải Phòng trang bị của Đức chế tạo đồng bộ bằng thép Inox 304 với thông số sau: V = 3501 h = 1400 Đáy côn 90o Khuấy P = 1,5 KW n = 600 v/ph Có chân và nắp Thùng khuấy trộn bột có nhiệm vụ trộn bột trợ lọc với dung dịch lọc để tạo màng lọc và bổ sung bột trợ lọc trong quá trình lọc. Bơm lọc là loại bơm ly tâm của Ý với thông số P = 9 KW n = 2980 vòng/ ph Vật liệu bơm : Inox 304 và 316 Bơm lọc có tác dụng tạo áp suất để đẩy bia qua màng lọc và tạo màng ban đầu, vệ sinh lúc cuối Bơm định lượng: có 2 chiếc để tăng độ tin cậy Loại bơm B175 N – 40 – 96 của DOSATRON Ý. Năm sản xuất:1999. Điều chỉnh Qra vô cấp 0 – 100%. Bơm định lượng kết cấu là loại phức hợp Piston – Màng để đảm bảo hiệu suất cao mà vẫn tránh tiếp xúc gây mòn Piston của bột trợ lọc. Bơm định lượng có nhiệm vụ bổ sung bột trợ lọc trong quá trình lọc và tạo màng khi cần, lượng bột bổ sung điều chỉnh theo yêu cầu công nghệ. Mọi việc kiểm tra điều chỉnh lượng glixerin của màng chỉ được tiến hành khi núm điều chỉnh lưu lượng ở số 0. Các van công nghệ là loại van bướm chất lượng cao của hãng SUDMO để đóng mở các ống theo yêu cầu. Cửa quan sát: Có 2 chiếc. 1 chiếc để quan sát độ trong dịch vào trước khi lọc và lượng bột thêm vào. Một kính đầu ra để quan sát độ trong dịch ra. Hệ thống điều khiển và bảo vệ: Để trong tủ bằng Inox có nut bấm đèn báo rơ le nhiệt bảo vệ động cơ. Nguyên lý làm việc Trước khi lọc Bia ta phủ sơ bộ phần tử lọc: Nối nước lạnh hoặc bia trong vào đầu máy lọc và mở van vào, mở van điều chỉnh lưu lượng hết cỡ để chạy ở năng suất 10000 l/h, đóng van ra trên, mở van lọc chính, đóng van ra, mở van hồi lưu, mở van xả không khí rồi bật bơm cho đến khi chất lỏng thoát ra nhìn thấy trên kính quan sát trên thùng bột, chờ được 1/2 thùng thì đóng van xả không khí lại và cho bột vào thùng bột với số lượng: 5 – 7 Kg bột trợ lọc thô (BECOGUR 3500 hoặc 4500) Sau đó bật khuấy bột và mở van hút bột vào bơm mở van tuần hoàn bột chạy khoảng 7 ph để phủ bột và 8 ph tuần hoàn cho ổn định nhìn kính đầu vào lọc trong là được. Phủ sơ bộ lần 2: 5 – 6 Kg bột trợ lọc (BECOGUR 1500 hoặc 2000), tuần hoàn 7 ph và chạy ổn định trong 8 ph khi thấy kính vào lọc trong là được. Lọc bia: Đặt lại van điều chỉnh lưu lượng nhỏ hơn lúc tuần hoàn (1/2 năng suất tuần hoàn) Bổ sung bột trợ lọc trong một giờ đầu khoảng 170 g/hl sau đó trung bình 80 g/hl bột cho 1/2 thùng đến khi hết lại bổ sung thêm lượng bổ sung tuỳ thuộc vào độ tăng áp trong quá trình lọc. Nếu áp suất tăng nhanh thì cần bổ sung bột thô nhiều hơn, trong một số trường hợp bia quá đục bổ sung tới 200 g/hl hoặc lớn hơn. Bắt đầu lọc trong giới hạn áp suất chênh lệch từ 0,3 bar lúc đầu và tăng lên > 0,4 bar. Quá trình lọc hầu như không bị ảnh hưởng lớn bởi chất lượng bia (khả năng lọc). Khi áp suất lọc đầu vào đến 6 bar thì dừng quá trình lọc. Lúc đó lấy hết bột trong thùng bột bởi van đáy rồi tuần hoàn cho trong. Sau đó mở lưới lọc dư đóng van lọc chính lọc phần cuối bởi khí nén. Khi đã đẩy hết bia cho nước sạch vào thùng bột mở van xả bột, mở van hút nước bơm theo chiều lọc 10 – 20 giây, bơm theo chiều ngược 10 – 20 giây có thể tăng tác dụng xối ngược bằng cách cho một lượng khí vào sau đó đóng đường xối ngược mở đường phun rửa và bật động cơ quay phun rửa trong 3 – 5 ph khi thấy nước chảy ra trong và quan sát trên kính quan sát mặt lưới sạch thì dừng. Sau đó đóng van xả bột lại tiếp tục cho nước nóng vào làm đầy máy và tuần hoàn trong 10 ph theo hướng lọc. Vệ sinh thiết bị lọc Luôn đảm bảo thiết bị lọc ở điều kiện vận hành tốt nhất Bảo đảm vệ sinh sạch sẽ mặt lưới, các chỗ ghép nối ống và van kín, bơm đảm bảo hoạt động tốt, áp suất cực đại đủ. Cứ mỗi tuần 1 lần hoặc 2 tuần một lần làm sạch sẽ hệ thống tuần hoàn với việc tại sinh các phần tử lọc với quy trình như sau: Xút ăn da NaOH 1 – 2 % ở 60oC. Sau đó chuyển qua tráng nước lạnh cho tới khi pH < 8. Dung dịch axit HNO3 0,3 – 0,5 % sau đó chuyển qua tráng nước lạnh tới khi pH > 6. Sau khi làm xong tiếp tục tuần hoàn nước sạch và ngâm toàn bộ để chuẩn bị cho lọc tiếp theo. * Các tiêu chuẩn về Bia thành phẩm Các chỉ tiêu cảm quan: Độ bọt: Chiều cao lớp bọt (cm) của bia hơi là ³ 1cm. Bọt trắng mịn, dưới đáy cốc thường xuyên có lớp bọt nhỏ li ti tách ra và thoát lên trên bề mặt. Thời gian giữ bọt từ 5 – 15 ph. Màu sắc: Màu vàng sáng, tưới. Độ trong: Trong suốt không có cặn, qua cốc thuỷ tinh khi ta cầm cốc phải nhìn thấy rõ các vân tay (cảm quan). Hương vị: Đặc trưng của bia vị đắng dịu của hoa Houblon, thơm ngon, không có vị lạ (cảm quan). Các chỉ tiêu hoá học: Hàm lượng cồn (%): 3 – 4,5 Độ đường cuối: 2 – 3o BX. KẾT LUẬN Qua 3 tuần thực tập, tìm hiểu quy trình sản xuất Bia, em đã rút ra được một số kết quả sau: Tìm hiểu được cơ bản quy trình công nghệ sản xuất Bia Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của các thiết bị trong hai phân xưởng sản xuất bia ở Lạch Tray và ở Quán Trữ Tìm hiểu cách bố trí dây chuyền sản xuất trên mặt bằng. Em xin chân thành cảm ơn Công ty, nhà trường đã tạo điều kiện cho sinh viên chúng em có thời gian đi thực tập ở công ty. Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Thành đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong đợt thực tập vừa qua tại Hải Phòng. Sinh viên Hoàng Thị Ngọc Hoa.