Tìm hiểu về bia,

Tìm hiểu về bia,

Muïc luïc

Chương 1: Tổng quan

1.1 Giới thiệu về lịch sử ra đời của bia

1.2 Cơ sở thiết kế phân xưởng sản xuất

Chương 2: Kĩ thuật - công nghệ:

1 Sơ đồ quy trình công nghệ:

2 Thuyết minh quy trình công nghệ

2.1 Phân xưởng nấu

2.1.1 Mục đích quá trình nấu và nhiệm vụ phân xưởng nấu

2.1.2 Thuyết minh quá trình nấu bia

a, Nguyên liệu cho quá trình nấu

b, Phương pháp nấu – đường hóa

b.1 Chọn phương pháp nấu – đường hóa ( Đun sôi từng phần)

b.2 Nồi malt

b.3 Nồi gạo

b.4 Nấu – đường hóa

b.5 Lọc bã malt

b.6 Đun sôi với hoa Houblon

b.7 Hạ nhiệt độ nhanh và lắng trong dịch đường

2.2 Phân xưởng lên men - ủ chín bia

2.2.1 Cơ sở lí thuyết của quá trình lên men

2.2.2 Thuyết minh quá trình trong phân xưởng lên men

a, Lên men chính:

a.1 Nấm men

a.2 Chọn phương pháp lên men

a.3 Các giai đoạn trong lên men chính

b, Lên men phụ

2.3 Phân xưởng chiết rót

2.3.1 Lọc bia – trữ trong bia

2.3.2 Chiết rót bia vào bao bì

a, Hệ thống chiết bia tươi

b, Hệ thống chiết bia chai

2.3.3 Thanh trùng bia

• Sản phẩm

2.2.2 Kiểm tra, đánh giá chất lượng bia

2.2.3 Các chỉ tiêu cho sản phẩm bia

Chương 3 : Tính cân bằng vật chất:

3.1 Tính cân bằng vật chất theo 100kg nguyên liệu

3.1.2 Tính CBVC cho phân xưởng lên men

3.1.3 Tính CBVC cho phân xưởng chiết

3.2 Tính cân bằng vật chất cho 100 lit bia:

3.2.1 Tính tiêu hao nguyên liệu cho 100 l bia

3.2.2 Tính số chai cần dùng cho 100l bia

3.3 Tính cân bằng vật chất theo năng suất nhà máy

3.3.1 Tính số mẻ nấu trong năm, lượng nguyên liệu cho mỗi mẻ

3.3.2 Thể tích dịch đường đun sôi

3.3.3 Thể tích dịch đường lên men

3.3.4 Lượng bia sau lên men

3.3.15 Tính tiêu hao diatomid trong quá trình lọc bia

3.3.16 Tính tiêu hao phụ liệu trong quá trình vệ sinh thiết bị

3.3.17 Tính tiêu hao phụ liệu trong rửa chai

4.2.10.1Bơm cháo từ nồi gạo sang nồi malt

4.2.10.2 Bơm dịch đường từ nồi malt sang nồi lọc

4.2.10.3 Bơm dịch đường từ nồi lọc sang nồi đun sôi

4.2.11 Nồi đun sôi với hoa Houblon

4.2.12 Bơm dịch đường từ nồi đun sôi sang thùng lắng

4.2.13 Thiết bị lắng

4.2.14 Bơm dịch đường từ thùng lắng sang thiết bị làm lạnh nhanh

4.2.15 Thùng chứa nước rửa bã

4.2.16 Thùng chứa nước cho phân xưởng nấu

4.3 Phân xưởng lên men:

4.3.1 Thiết bị làm lạnh

4.3.2 TB bão hòa oxy cho dịch nha

4.3.3 Bơm dịch đường từ TB làm lạnh nhanh đến tank lên men

4.3.4 Tank lên men

4.3.5 Thiết bị vô trùng không khí

4.3.6 Hệ thống gây men

4.3.7 Thùng chứa men thu hồi

4.3.8 Bơm men thu hồi về thùng chứa

4.3.9 Bơm bia từ thùng lên men đến TB lọc

4.3.10 Máy lọc ép

4.3.11 Máy làm lạnh bia nhanh

4.3.12 Máy bão hòa CO2

4.3.13 Thùng tàng trữ bia

4.4 Phân xưởng chiết

4.4.1 Bơm bia từ thùng tàng trữ đến hệ thống chiết

5.1 Nguyên tắc bố trí thiết bị trong phân xưởng

5.2 Thiết kế mặt bằng phân xưởng

Chương 6: Phuï luïc

Chöông 7: Toång keát

Lời mở đầu

Theo báo điện tử Việt Nam Net số ra ngày 21/6/2005 cho biết: Công suất bia của cả nước năm 2003 đạt 1,29 tỷ lít, đến năm 2004 đã vượt lên 1,37 tỷ lít Dự kiến năm 2005 sản lượng bia cả nước vượt xa mức 1,5 tỷ lít Cũng theo thời báo này thì khả năng tiêu thụ bia tại nước ta trung bình tăng từ 10% đến 15% mỗi năm

Bộ Công nghiệp cho biết công suất của các nhà máy bia đã đạt trên 1,5 tỷ lít/ năm Riêng các tỉnh miền Trung trên 500 triệu lít/ năm Công ty bia Huế có kế hoạch nâng công suất trên 100 triệu lít/ năm Tại Nghệ An, một dự án nâng công suất bia lên trên 100 triệu lít/năm đã đi vào hoạt động Tổâng công ty Rượu Bia và Nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) cũng đạt sản lượng hơn 403 triệu lít/ năm Nhà máy Bia Cần Thơ cũng tiếp tục nâng công suất lên 50 triệu lít/ năm Bia Hà Tĩnh cũng mới nâng công suất từ 15 triệu lít lên 30 triệu lít/ năm Nhà máy bia Củ Chi cũng đang được đầu tư mới lên 200 triệu lít/ năm… Và mới đây công ty Cổ phần Sữa Việt Nam Vinamilk cũng chính thức thông báo sẽ đầu tư gần 300 tỷ đồng để xây dựng nhà máy bia Vậy nhưng, hàng loạt dự án đầu tư mới , đầu tư mở rộng nhà máy bia vẫn đang triển khai, dự báo thị trường bia sẽ đạt 2,5 tỷ lít vào năm

2010 Việc các doanh nghiệp trong nước thi nhau nâng công suất các nhà máy bia, chứng tỏ nhu cầu tiêu dùng bia của người dân Việt Nam ngày càng tăng

Tham gia với cuộc chạy đua đầu tư bia với các doanh nghiệp trong nước còn có các doanh nghiệp nước ngoài Ngoài việc công ty bia Việt Nam chuyển nhượng 8,5

% cổ phần cho tập đoàn nước giải khát Thái Bình Dương (Asia Pacific Breweries- APBB) thành doanh nghiệp 100% vốn nước ngoài chuyên sản xuất bia Tiger và Heineken thì mới đây Công ty Bia Đan Mạch Carlsberg đã mua thêm 25% cổ phần trong Nhà máy bia Đông Nam Á – Halida và 15% cổ phần Nhà máy Bia Huế ( Huda)

Từ các thông tin trên, ta thấy nhu cầu tiêu thụ bia trong cả nước là rất lớn Đây là một thị trường rất giàu tiềm năng và cần tiếp tục khai thác Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Thiết kế nhà máy bia 100S với năng suất 30 triệu lít/ năm”

Chương I : TỔNG QUAN

1.Giới thiệu về bia:

Bia là một loại nước giải khát có gas, có độ cồn rất thấp, giàu chất dinh dưỡng, vị đắng và hương thơm rất đặc trưng So với các loại thức uống khác bia có nhiều ưu điểm như: So với các loại rượu uống thì bia có nồng độ cồn rất thấp (2 – 6%) Do đó nếu sử dụng bia đúng mức sẽ giúp cơ thể cảm thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể So với trà, cà phê thì bia không có chứa các kim loại có hại Bia là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể, 1 lít bia có thể cung cấp 400 – 800Kcal Với hàm lượng CO2 khá cao (4 – 5g/l), bia giúp cơ thể giảm nhanh cơn khát, kích thích quá trình tiêu hóa tốt hơn Khoảng 80% chất hòa tan trong bia là glucid,

8 – 10% là các hợp chất chứa nitơ, 3 – 4% là các chất khoáng Ngoài ra trong bia còn có chất chát, chất đắng, glycerin, acid hữu cơ, một số vitamin như B1, B2, PP.Nhờ có những ưu điểm này mà bia được sản xuất ở khắp nơi trên thế giới với sản lượng và chất lượng ngày càng được nâng cao

2 Lịch sử ra đời của bia:

Theo các nhà khoa học, bia đã xuất hiện khoảng 7000 năm trước công nguyên, được tìm thấy bởi người Sumaria Họ đã khám phá ra quá trình mên men một cách ngẫu nhiên, có thể từ một mẩu bánh mì ẩm ướt bị bỏ quên Và sau một thời gian ngắn nó bắt đầu lên men Họ lặp lại điềàu đó và dường như họ chính là tổ tiên của việc lên men bia Người Sumaria coi đó là thứ nước thánh để dâng lên Chúa trời.Đế chế của người Sumaria sụp đổ, người Babilon thừa kế văn hóa của người Sumaria và còn giỏi hơn trong việc làm bia Ngày nay chúng ta biết đến người Babylon với 20 loại bia khác nhau Trong đó có 8 loại được làm từ cây emmer (một loại ngũ cốc thời tiền sử, tương tự lúa mì spenta) 8 loại được làm từ lúa mạch, 4 loại được làm từ hỗn hợp nhiều loại ngũ cốc Bia của người Babylon không lắng , lọc nên đục

3000 năm trước công nguyên, người Ai-cập cổ đại dùng bánh mì sống để làm bia, họ thêm vào quả chà là để cải thiện vị bia

500 - 400 năm trước công nguyên, việc làm bia được kế tục bởi người Hy Lạp và La Mã cổ đại Bia được dùng phổ biến ở Địa Trung Hải trước khi người ta biết dùng nho để làm rượu

Đến thời kì Trung đại, các tu viện bắt đầu việc sản xuất bia có chất lượng cao hơn Người Đức dùng thảo mộc để tạo hương bia Sau đó việc tìm ra hoa Houblon

(Hops) đã thay thế hoàn toàn các loại thảo mộc Bia bắt đầu có tính chất gần giống

với bia ngày nay về cả hương vị và vẻ bề ngoài Việc dùng nấm men chưa biết đến vào thời gian này Quá trình lên men được thực hiện một cách ngẫu nhiên, người làm bia không hề biết đến sự tồn tại của nấm men trong không khí

Để tạo ra chất lượng và uy tín với sản phẩm, Wilhelm IV, đã công bố luật về

sản xuất bia (“German Beer Purity Law”) vào năm 1516 Theo bộ luật này, chỉ đại

mạch (và sau đó là malt đại mạch), hoa Houblon và nước tinh khiết được dùng để sản xuất bia Ngày nay luật sản xuất bia này vẫn còn giá trị trên thế giới Bộ luật này có giá trị làm tăng tính cạnh tranh cho bia Đức trong thị trường nội địa Những người làm bia Đức vẫn còn giữ cách làm truyền thống Vào thế kỉ 14, bia đã được đưa sang các nước Netherlands, England, Ấn Độ Bia đen lần đầu tiên được làm ở Einbeck và sớm được ưa chuộng

Đến thế kỉ 19, hai phát minh cực kì quan trọng dẫn đến cuộc cách mạng trong sản xuất bia Đầu tiên đó là phát minh ra động cơ hơi nước James Watt vào năm

1765 (bia lúc này có tên là “Steam Beer Breweries”) và thứ hai là phát minh ra chất

làm mát nhân tạo bởi Carl von Linde Vào thời gian này người ta đã rút ra được

rằng việc làm bia đòi hỏi một chế độ nhiệt độ thích hợp Sau phát minh của Von Linde, việc làm bia chủ động hơn

Năm 1871, louis Pasteur bắt đầu tiến hành nghiên cứu vế các quá trình lên men ethanol, thanh trùng bia Oâng có những hiều biết về vi sinh vật từ những nghiên cứu này

Nhà khoa học Đan Mạch, Christian Hansen, đã đề nghị phương pháp nhân giống nấm men từ một tế bào thuần khiết ban đầu trong canh trường Đến năm 1881 –

1883, nấm men đã được đưa vào sử dụng sản xuất bia lần đầu tiên ở Đan Mạch Từ đó đến nay ngành công nghiệp bia ngày càng được hoàn thiện, phát triển và đã đạt được nhiều thành tựu rực rỡ

3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia:

Hiện nay trên thế giới có đến 25 nước sản xuất bia với sản lượng hơn 1 tỷ lít/năm Trong đó các nước Đức, Trung Quốc có sản lượng trên 10 tỷ lít/năm Mức tiêu thụ bình quân trên đầu người cao nhất thế giới là Cộng hòa Séc 160 lít/người/năm, đứng thứ hai là Cộng hòa Liên bang Đức 127 lít/người/năm

Ngành công nghiệp bia ở nước ta có một quá trình phát triển lâu dài, từ cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX với việc người Pháp xây dựng hai nhà máy bia đầu tiên

ở Việt Nam là nhà máy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế nước nhà, ngành công nghệ Thực Phẩm nói chung và ngành Công nghệ sản xuất bia nói riêngcủa nước ta đang phát triển mạnh mẽ và không ngừng đi lên Chỉ trong một thời gian ngắn đã có những bước phát triển quan trọng thông qua việc đầu tư khôi phục các nhà máy cũ và xây dựng nhà máy mới nhưng vẫn chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu người tiêu dùng

Năm 2003, công suất bia của cả nước đạt 1,29 tỷ lít, đến năm 2004 đã vượt lên 1,37 tỷ lít Đến năm 2005 sản lượng bia cả nước vượt mức 1,5 tỷ lít Hàng loạt dự án đầu tư mới, đầu tư mở rộng nhà máy bia đang được triển khai, dự báo thị trường bia sẽ đạt 2,5 tỉ lít vào năm 2010 Ngoài những nhà máy bia nổi tiếng có sẵn trong nước như Công ty Rượu bia & Nước giải khát Sài Gòn (Sabeco), Công ty Rượu bia

& Nước giải khát Hà Nội ( Sabeco), Công ty Bia Huế (Huda), Bia Cần Thơ… thì mới đây, các tập đoàn Nước giải khát nước ngoài ồ ạt đầu tư vào Việät Nam như tập đoàn giải khát Thái Bình Dương(Asia Pacific Breweries-APBB) - sản xuất bia Tiger và Heineken, Công ty bia Đan Mạch Carlsberg… chính điều này đã làm cho thị trường bia Việt nam đa dạng và phong phú về nhãn hiệu cũng như các loại bia

4 Cơ sở thiết kế phân xưởng sản xuất:

Mặt bằng nhà máy phải được xây dựng một cách khoa học sao cho việc di chuyển thuận lợi, tiết kiệm, tận dụng được không gian nhiều nhất, đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm Kho xưởng được bố trí phù hợp và thuận tiện trong quá trình sản xuất, chế biến dễ áp dụng các biện pháp xử lý vệ sinh…

Chương 2: KĨ THUẬT SẢN XUẤT

 Nước phi công nghệ: không trực tiếp có mặt trong thành phần của sản phẩm nhưng rất cần thiết trong quá trình sản xuất và cũng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng Nước này được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như nước nồi hơi, nước vệ sinh thiết bị, nước vệ sinh nhà xưởng, thanh trùng Yêu cầu nước có độ cứng thấp đến trung bình, đặc biệt không chứa NH3 và các muối Nitrit

• Các chỉ tiêu chất lượng nước:

Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia [2] (p 43):

− Hàm lượng muối cacbonat không quá : 50 mg/l

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

− Hàm lượng muối Clorua : 75 – 150 mg/l

− Hàm lượng muối CaSO4 : 130 – 200 mg/l

− Hàm lượng Fe2+ không quá : 0,3 mg/l

− Khí NH3 và các muối NO3-, NO2- : không có

− Vi sinh vật không quá : 100 tế bào/ml

− Chất khô < 1500mg/L (tối ưu 500mg/l)

Để xây dựng một nhà máy bia, việc đầu tiên là phải khảo sát nguồn nước Công việc này đăïc biệt quan trọng nếu nhà máy đăït xa thành phố Dù lấy ở nguồn nước sinh hoạt của thành phố hay nguồn nước ngầm từ các giếng khoan thì thành phần và tính chất của chúng ít khi đáp ứng được yêu cầu của nước để sản xuất bia Trong trường hợp phải xửa lý nước, bao gồm: lắng trong và lọc trong; làm mềm nước; bổ sung các thành phần cần thiết cho nước và cải tạo thành phần sinh học của nước Làm mềm và cải tạo thành phần sinh học của nước là quan trọng nhất.

1.2 Malt

• Định nghĩa : Tất cả các hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm dưới sự kiểm

soát chặt chẽ của các điều kiện kĩ thuật (độ ẩm, nhiệt độ, mức độ thông gió), sử

dụng trong công nghệ sản xuất bia đều được gọi là Malt ( malt thóc, malt bắp, malt

lúa mì)

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia Sau quá trình ươm mầm nhân tạo hạt đại mạch, hạt malt đã được chuẩn bị sẵn hệ enzymquan trọng ( amyloza và proteaza) nhằm tới các thành phần cơ chất chủ yếu của hạt đại mạch (tinh bột và protein) ở giai đoạn đầu tiên của quá trình chế biến bia Quá trình nấu và đường đường hóa cũng nhờ ươm mầm, thông qua con đường sinh hóa hình thành các chất hữu cơ mới trong hạt malt, từ đó tác động lên màu, mùi, vị của hạt malt và cuối cùng tham gia định hình mùi vị, màu sắc của bia

Malt được nhập từ nước ngoài, bảo quản ở 20oC, độ ẩm ≤ 7% Thời gian bảo quản tối đa là 2 năm

Hình 2.1 Malt đại mạch

• Chỉ tiêu chất lượng của malt khô:

 Chỉ tiêu cảm quan: [1]

− Malt vàng có màu vàng rơm, kích thước hình dáng gần giống hạt đại mạch khô Vỏ malt óng ánh.

− Không có mùi chua, mốc hay có mùi vị lạ

− Malt có vị ngọt dịu

− Sạch không có lẫn tạp chất, lượng hạt vỡ tối đa là 0,5%, lượng hạt không nẩy mầm tối đa là 5% Lượng hạt bệnh tối đa là 1%

 Chỉ tiêu hóa học:

−Độ hòa tan 70 – 80%

−Thời gian đường hóa ở 70oC là 10 – 20 phút

−Chất hòa tan trung bình: 65-82% chất khô Loại được xếp có chất lượng cao là ≥78%

−Khối lượng riêng 480 – 600 kg/m3

−pH đường hóa 5,5 – 6,5

Thành phần hóa học của malt khô tính theo % chất khô [2]:

− Hexozan và pentozan không tan : 9,0

− Giảm giá thành sản phẩm

− Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm

− Tạo ra các sản phẩm bia có các mức chất lượng khác nhau

− Theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng

• Yêu cầu kỹ thuật của thế liệu:

− Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid Vì vậy các loại ngũ cốc thường được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia

− Khi sử dụng thế liệu, chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc, mùi vị của bia Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu

 Chọn thế liệu là gạo do có những ưu điểm sau:

− Có sẵn ở thị trường trong nước với giá rẻ, chất lượng cao

− Với hàm lượng tinh bột khá cao, protein ở mức vừa phải còn chất béo và xelluloza ở mức thấp, khả năng hòa tan tốt có thể đến 90% chất khô

− Thực tế nếu dùng gạo thay thế cho malt đến 50%( nếu malt có hoạt tính enzym tốt) Quá trình đường hóa, lọc vẫn diễn ra bình thường

− Với lượng gạo thay thế đến 20% hoàn toàn có thể sản xuất loại bia có chất lượng hảo hạng dùng để xuất khẩu

− Trong nguyên liệu thay thế không có các enzyme thủy phân hoặc có rất

ít và không hoàn chỉnh Do đó khi sử dụng tỉ lệ nguyên liệu thay thế lớn thì phải bổ sung thêm chế phẩm enzyme nhằm nâng cao hiệu suất thủy phân trong khi nấu

 Chỉ tiêu chất lượng gạo dùng sản xuất bia:

− Không có hạt mốc, mùi hôi

− Màu sắc đồng nhất

− Sạn rác ≤ 2%, không có lẫn tạp chất kim loại

− Độ ẩm ≤ 12%

 Thành phần hóa học của gạo [2]:

− Hàm lượng tinh bột : 77,8

− Hợp chất nitơ : 7,9

− Hàm lượng chất béo : 0,5

− Hàm lượng xelluloza : 0,5

1.4 Hoa Houblon (hops)

Houblon là dạng cây leo (tên khoa học là Humulus Iupulus), cao 5-7 m,

thường chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn trong sản xuất bia

Là nguyên liệu cơ bản trong công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của bia Do có những tính chất đặc biệt như vậy nên cho đến nay hoa houblon là loại nguyên liệu không thể thay thế được

• Thành phần hóa học của hoa houblon tính theo % chất khô [1]:

− Các hợp chất khác : 26 – 28

Trong các cấu tử trên thì có giá trị nhất đối với công nghệ sản xuất bia là chất đắng, tinh dầu thơm và thứ ba là polyphenol

a) Chất đắng: là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon

Vai trò của chất đắng trong công nghệ sản xuất bia là vô cùng to lớn Chúng làm cho bia có vị đắng dịu, có hoạt tính sinh học cao, tạo sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu, có tính kháng khuẩn nhờ đó làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm Thành phần các hợp phần chất đắng tính theo phần trăm chất khô của hoa:

α - axit đắng: 6 – 9% ; nhựa mềm: 5 – 6%

β - axit đắng: 3 – 4% ; nhựa cứng: 1 – 2%Trong đó cấu tử quan trọng nhất là α - axit đắng, hàm lượng phải ≥ 7%

b) Tinh dầu thơm: hơn 200 chất (terpen, eater, hợp chất chứa lưu huỳnh…) tạo

cho bia có một mùi thơm đặc trưng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu

c) Polyphenol: dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protid cao phân tử ra

khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia thành phẩm

• Các dạng chế phẩm của hoa houblon:

 Hoa tươi: W= 75-80%

 Hoa cánh khô: Hoa được sấy khô ở nhiệt độ nhỏ hơn 550C, đến độ ẩm 10%, được ép chặt thành bánh, bảo quản trong một loại giấy đặc biệt mà không khí không thẩm tích qua được

8-Hình 2.2: Hoa Houblon

Hoa viên: để thuận tiện trong bảo quản và vận chuyển người ta nghiền nát hoa khô thành bột và ép thành viên được gói trong các bọc giấy đặc biệt giống hoa cánh Có thể sử dụng bentonite 20% Chất lượng hoa viên như hoa cánh nhưng hoa viên hiệu quả sử dụng cao hơn nên sẽ tiết kiệm hoa hơn

 Hoa cao trích ly: người ta dùng một số dung môi hữu cơ thích hợp để trích ly chất đắng trong hoa ra Sau đó dùng biện pháp thích hợp tách dung môi ra thu được dung dịch đậm đặc chất đắng đem cô đặc ta được hoa cao Hàm lượng chất đắng trong hoa cao nhiều hơn, sử dụng thuận tiện hơn và hiệu quả hơn Giá trị chất đắng trong 1 kg hoa cao bằng 5 – 6 kg hoa cánh hay hoa viên Nhưng hàm lượng tinh dầu thơm trong hoa cao kém do đó thường sử dụng phối hợp hoa cao với hoa viên hoặc hoa cánh

1.5 Nấm men (Yeast)

• Nấm men:

− Là vi sinh vật đơn bào, có thể sinh sản bằng cách nảy chồi hay phân đôi

Sử dụng nấm men chìm Saccharomyces cerevisiae có đặc điểm:

− Lên men mạnh, lên men được meliboza

− Quá trình lên men xảy ra trong lòng môi trường

− Sau khi hoàn tất quá trình lên men có xu hướng lắng xuống đáy, giúp cho quá trình tự trong của bia xảy ra nhanh hơn, tốt hơn

− Lên men được glucoza, mannoza, galactoza, fructoza, sacaroza, maltoza.

− Lên men ôn hòa nhưng triệt để Có khả năng lên men 100% đường rafinoza Từ giống thuần chủng, nấm men sẽ được cho qua hệ thống nhân giống rồi đưa vào sản xuất Nấm men được thu hồi có thể tái sử dụng đến đời thứ 7, thứ 8

Mật độ nấm men gieo cấy vào dịch đường phải đạt từ 10 – 20 triệu tế bào/ml dịch đường

Hình 2.3: Nấm men Saccharomyces cerevisiae

1.6 Các phụ gia

Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ mà các nguyên liệu phụ hay hóa chất này được sử dụng với hàm lượng khác nhau

1.6.1 Nhóm phụ gia trực tiếp:

Gồm những nguyên liệu và hóa chất được phép có mặt trong thành phần sản phẩm với một hàm lượng cho phép nhất định

− Các hóa chất xử lý độ cứng nước: Al2(SO4)3.16H2O, CaSO4…

− Các hóa chất sát trùng nước và điều chỉnh pH: HCl, Na2SO4, acid lactic, CaCl2, formol…

− Chất tạo màu cho bia: caramel

Các hóa chất cần thiết cho việc nhân giống, xử lý và thu hồi nấm men

1.6.2 Nhóm phụ gia gián tiếp:

Gồm tất cả các nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ nhưng không được phép có trong thành phần sản phẩm

− Các loại bột trợ lọc: PVPP, diatomit…

− Các hóa chất dùng để vệ sinh thiết bị, vệ sinh phân xưởng sản xuất như H2SO4, KMnO4, NaOH…

− Các chất được dùng như tác nhân lạnh như NH3, glycol, nước muối…

2.Quy trình cơng nghệ:

2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ:

Không khí Vô trùng

Làm sạchBã men

Men thu hồi

Bã men

Đường hóaLọc hèmĐun sôi với hoa Houblon

Lắng cặn

Rửa bãNước nóng

Houblon

Caramen

ZnCl2Cặn

Hội cháo

Gạo

Mal tSàngCânXayPha bột maltĐạm hóaNước

Xử lýNước

CaCl2

SàngCânXayPha bột gạoHồ hóa

NướcXử lý

H2SO4

NướcSạn,rácSạn,rác

2.2Thuyết minh quy trình cơng nghệ

Tại nhà máy sản xuất bia, quy trình công nghệ được chia làm 3 giai đoạn chính:

• Giai đoạn 1: Sản xuất dịch đường Houblon hóa bao gồm khâu chuẩn bị nguyên liệu,đường hóa nguyên liệu, lọc bã, nấu dịch đường với hoa Houblon và làm lạnh, tách cặn dịch đường

• Giai đoạn 2: Lên men và ủ chín bia bao gồm các khâu quan trọng: Lên men chính, lên men phụ và tàng trữ bia

• Giai đoạn 3: Hoàn thiện sản phẩm bia Bao gồm các bước: làm trong bia, bão hòa CO2, rót bia vào thùng bock, chiết bia vào chai và thanh trùng bia

Ba quá trình trên được thức hiện trong 3 phân xưởng khác nhau

2.2.1 Phân xưởng nấu

2.2.1.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ trong phân xưởng nấu:

Dán nhãnNhãn, keo

Bia thành phẩm

In HSD

Ổn định biaBão hòa CO2ChiếtĐóng nắpThanh trùng

ChaiNắp

Lọc trong Bã lọc

Mal t Cân nhập vào silo

Phân phối vào silo

Nước

Lọc bụi bằng cyclon

Cân nhập liệu cho mỗi mẻ xay

Chứa trong thùng chứa trung gianTách tạp chất

Đạm hóa 5-10 phút 50±20C

Pha bột maltXay bột malt

Gạ o Cân nhập vào silo

Phân phối vào siloLọc bụi bằng cyclon

Cân nhập liệu cho mỗi mẻ xay

Chứa trong thùng chứa trung gian

Hồ hóa 5-10 phút

Đường hóa 65±20C, 20-30 phút;

Đường hóa 75±20C,10-30phút

Hội cháo

Đun sôi Houblon1.5-2h,100-1100C

Rửa bãLọc hèm

Nước nóng76 0 C

Bã lọc

Làm lạnh ,tách cặn

Tách tạp chất

Caramen

Dịch đường Houblon hóa

2.2.1.2 Mục đích quá trình nấu và nhiệm vụ phân xưởng nấu

Trong malt đại mạch và các loại nguyên liệu hạt chưa ươm mầm như gạo, ngô, đại mạch, tiểu mạch… chứa các hợp chất thấp phân tử (đường, axit amin, các chất khoáng, axit hữu cơ,…) dễ hòa tan vào nước và các hợp chất cao phân tư û(tinh bột, protein, hemixelluloza,…) không hòa tan Cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất dịch đường là phân cắt các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp phân

tử, để cùng với những chất hòa tan có sẵn trong malt tạo thành extract (chất hòa tan

chung hay còn gọi là chất chiết; chứa khoảng 93% chất hữu cơ, 7% chất vô cơ) Hỗn hợp gồm nước và các cấu tử hòa tan trong đó gọi là dịch đường (hay còn gọi là dịch nha hoặc nước mu)

Sơ đồ công nghệ sản xuất dịch đường Houblon hóa gồm các bước sau đây: làm bóng, cân, nghiền malt và các loại nguyên liệu hạt chưa qua khâu ươm mầm, phối trộn bột nghiền với nước, đường hóa nguyên liệu, lọc bã malt, đun sôi dịch đường với hoa Houblon, lọc bã hoa, lắng trong và làm nguội dịch đường houblon hóa đến nhiệt độ lên men Ngoài ra phân xưởng nấu còn góp phần kiểm tra, điều chỉnh sơ bộ các thông số kĩ thuật của dịch đường sau nấu cho phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng trước khi chuyển sang phân xưởng lên men

2.3 Thuyết minh quá trình nấu bia

a.1 Làm sạch và đánh bĩng malt:

Chuẩn bị: Tách tạp chất như bụi bẩn, hạt gãy dập hoặc một phần rễ sót lại trong quá trình tách rễ…

 Phương pháp thực hiện: DuØng thiết bị tách bụi và thiết bị tách từ.

a.2 Nghiền malt

 Chuẩn bị cho quá trình nấu dịch nha tiếp theo Giảm kích thước nguyên liệu, phá vỡ cấu trúc tinh bột của hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, giúp cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn

 Do cấu tạo của hạt malt không đồng nhất gồm:

− Vỏ : gồm cellulose, lignin, các hợp chất polyphenol, các chất đắng

Cellulose và lignin không tan trong nước, không bị biến đổi dưới tác dụng của enzyme trong malt Các hợp chất còn lại thì có thể hòa tan vào nước đi vào thành phần dịch đường sẽ làm cho bia có vị đắng chát, khó chịu Đây là những thành phần không mong muốn trong bia nên không cần phải nghiền mịn malt để tận thu

các chất này Ngoài ra, khi vỏ trấu không bị nát nhiều nó sẽ tạo thành một lớp lọc

rất hiệu quả, hỗ trợ tốt cho quá trình lọc Vì vậy phần vỏ không nên nghiền mịn.[1]

− Nội nhũ: gồm tinh bột, dextrin, đường, protein và nhiều hợp chất khác

Các thành phần này cung cấp chất hòa tan chủ yếu cho dịch đường nên phần nội nhũ cần được nghiền mịn nhưng nếu quá mịn lại dễ làm tắt lớp lọc về sau Mặt khác cấu trúc nội nhũ lại không đồng nhất Trong quá trình ươm mầm, enzyme

chưa thủy phân hết nên ở đầu hạt sẽ cứng hơn giữa hạt [2]

− Mầm: Chứa nhiều protein với cấu trúc cứng Như vậy trên cùng 1 hạt

malt, 3 vùng khác nhau yêu cầu 3 mức độ nghiền khác nhau Không thể đồng thời cùng lúc thỏa mãn cả 3 yêu cầu Do đó, phải chấp nhận 1 phương án thỏa thuận có xét đến tổng thể cả 3 đối tượng

− Mức độ nghiền: Sản phẩm nghiền gồm vỏ trấu, tấm lớn, tấm nhỏ, bột

Để đánh giá bột nghiền cĩ chất lượng tốt, trong thành phần cơ học của

nĩ khối lượng pha tấm bé và bột chiếm ưu thế, tấm lớn ít hơn, cịn vỏ phải đáp ứng yêu cầu thiết bị lọc

- Chọn phương pháp nghiền malt là nghiền ướt Do phương pháp này rút ngắn được thới gian lọc bã khoảng 10-20% Tuy nhiên một phần nội nhũ dính vào vỏ không thể tách ra hết được

a.3 Nghiền nguyên liệu chưa ươm mầm:

• Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình hồ hóa, dịch hóa Đặc điểm của gạo

là rất cứng Ở trạng thái như vậy chúng rất khó bị thủy phân Để đạt được mục đích cuối cùng là chiết ly được nhiều chất hoà tan từ nguyên liệu chưa được ươm mầm, biện pháp hữu hiệu nhất là nguyên liệu phải được nghiền thật nhỏ, sau đó qua giai đoạn hồ hóa ở nhiệt độ cao, làm chín tinh bột Thiết bị là máy nghiền trục hoặc máy nghiền búa

b.1.Chọn phương pháp nấu – đường hĩa ( Đun sơi từng phần):

b.1.1, Giản đồ nấu:

Hình 2.4: Giản đồ nấu bia

b.1.2 Phương pháp nấu

Hiện nay trong sản xuất bia, tồn tại hai phương pháp chính là phương pháp ngâm và phương pháp đun sôi từng phần

Tùy thuộc vào điều kiện công nghệ mà có thể chọn một trong các phương án đun sôi sau:

− Đun sôi 1 lần

− Đun sôi 2 lần

− Đun sôi 3 lần

Tuy phương pháp đun sôi từng phần phức tạp, tốn nhiều thiết bị và năng lượng hơn phương pháp ngâm nhưng cho hiệu suất đường hóa cao, giúp nhà máy dễ thích nghi với những biến động khách quan như chất lượng nguyên liệu không ổn định, thời gian sử dụng thiết bị

Do có sử dụng thế liệu với tỉ lệ thay thế là 25%, tỉ lệ này cũng khá cao do đó trong đường hóa gặp những vấn đề sau:

 Lượng tinh bột sống quá nhiều, thành phần của chúng chưa bị phá vỡ, rất khó đường hóa

 Hoạt lượng enzym ít, không đủ sức bao phần tinh bột ăn theo

Giản đồ nấu

Bổ sung CaCl2Formol

Để giải quyết vấn đề này, cần:

 Malt đại mạch phải nghiền thô, bột nghiền có kích thước to hơn bình thường;

 Phần nguyên liệu gạo phải nghiền thật mịn;

 Dùng nước mềm và hạ pH xuống 3-5.4 bằng cách acid hóa;

 Dùng các loại chế phẩm enzym tăng cường hoạt lực thủy phân

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm và dễ dàng kiểm soát quá trình nấu, nâng cao hiệu suất nên em chọn phương pháp đun sôi từng phần Mặt khác để quá trình được đơn giản, ít tốn thời gian phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta, em chọn phương pháp nhất phân đoạn ( tham khảo phương pháp nấu tại nhà máy bia Sài Gòn) Thao tác công nghệ được tiến hành như sau:

b.2 Nồi gạo

 Chuẩn bị cho quá trình đường hóa

 Gạo sau khi nghiền mịn được cho vào nồi cùng với nước, malt lót bằng 10% khối lượng gạo Lượng nước cho vào phải được tính toán trước để cho dịch đường có nồng độ đúng yêu cầu Mục đích của việc

cho malt lót là để sử dụng enzym α - amylaza có trong malt lót để phân

cắt sơ bộ tinh bột làm giảm độ nhớt của tinh bột tránh cho tinh bột bị vón cục hay khê khét lại khi nấu

Bột gạo và nước sau khi phối trộn có nhiệt độ khoảng 32oC Lúc này cho cánh khuấy bắt đầu hoạt động Do trong công thức nấu tỉ lệ thế liệu nhiều nên pH dịch bột tăng do đó phải bổ sung H2SO4 để điều chỉnh pH dịch bột về khoảng 5,2 – 5,6 là pH tối ưu cho các enzym hoạt động, rút ngắn thời gian lọc, nâng cao hiệu suất đường hóa, đồng thời làm cho quá trình kết lắng protein sau này triệt để hơn

Sau đó nâng nhiệt dịch bột từ từ lên 72oC trong vòng 20 phút Trong khoảng thời gian này hạt tinh bột sẽ bắt đầu hút nước và trương nở lên làm tăng độ nhớt của dịch bột Giữ ở 72oC trong vòng 20 phút để enzym α - amylaza dịch hóa tinh

bột Lúc này tinh bột đã được dịch hóa một phần

Tiếp theo nâng nhiệt lên 83oC trong 5 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 5 phút để tiếp tục hồ hóa tinh bột Ở nhiệt độ này phần lớn tinh bột đã được hồ hóa

Sau đó hạ nhiệt độ xuống 72oC trong 5 phút và giữ trong 20 phút Trong lúc hạ nhiệt thì bổ sung thêm 10% malt lót vào lần hai, do ở 83oC phần lớn enzym α - amylaza đã bị vô hoạt, để enzym α - amylaza tiếp tục phân cắt tinh bột thành

dextrin làm cho nồi cháo giảm độ nhớt giúp quá trình đun sôi dễ dàng

Sau cùng nâng nhiệt độ lên 100oC, thời gian nâng nhiệt 30 phút, đun sôi trong 15 phút để thực hiện hồ hóa hoàn toàn tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa sau này Không để nhiệt độ vượt quá 100oC vì lúc đó sẽ xảy ra phản ứng caramel hóa làm ảnh hưởng đến vị của bia thành phẩm

Sau đó bơm cháo sang nồi malt để thực hiện quá trình đường hóa, vừa bơm vừa thực hiện khuấy trộn, khống chế nồi malt ở nhiệt độ 65oC bằng cách bổ sung thêm nước vào nồi malt

b.3 Nồi malt

Khoảng 80 phút sau khi nồi thế liệu hoạt động thì nồi malt bắt đầu hoạt động Bột malt sau khi nghiền được đưa vào nồi malt cùng với nước Ở nồi malt bổ sung thêm formol, CaCl2 với lượng thích hợp:

− Formol cho vào nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật và làm trong bia

− Bổ sung CaCl2 nhằm mục đích làm mềm nước và hạ độ kiềm của nước Ngoài ra ion Ca2+ có tác dụng làm tăng tính bền và tính hoạt động của enzym α - amylaza, cải thiện sự kết lắng của nấm men và cặn dẫn đến sự ổn định chắc chắn

màu và độ trong của dịch đường Ion Cl- làm cho khẩu vị của bia trở nên êm dịu, đậm đà, ổn định tính chất keo của sản phẩm

Nhập liệu vào nồi trong vòng 10 phút Cánh khuấy bắt đầu hoạt động Nhiệt độ dịch bột sau khi nhập liệu là 32oC Nâng nhiệt dịch bột lên 52oC, thời gian nâng nhiệt 20 phút, giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút thực hiện quá trình đạm hóa Enzym

proteinaza sẽ phân cắt protein thành những chất thấp phân tử hơn như pepton,

polypeptid và axit amin Pepton, polypeptid góp phần làm cho bia có vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia Axit amin, dipeptid là nguồn dinh dưỡng nitơ rất quan trọng cho nấm men sinh trưởng và phát triển Tỷ lệ giữa pha có phân tử lượng thấp và pha có phân tử lượng trung bình đối với mỗi loại bia phải nằm trong một phạm vi xác định

Kết thúc thời gian đạm hóa sẽ tiến hành hội cháo từ nồi gạo sang Nồi gạo đã được hồ hóa và đun sôi ở 100oC sẽ được bơm sang nồi malt Thời gian bơm khoảng 10 phút Trong lúc hội cháo sẽ bổ sung thêm nước để khống chế nồi malt ở nhiệt độ 65oC Tại đây giữ ở nhiệt độ này trong 20 – 30 phút để thực hiện quá trình đường hóa Ở nhiệt độ này, hai enzym α - amylaza và β - amylaza sẽ cùng tiến

hành phân cắt tinh bột thành maltoza và dextrin

b.4 Nấu – đường hĩa:

 Khai thác: Trích ly các chất chiết từ malt đại mạch và thế liệu vào nước

 Chuẩn bị: Thủy phân một số chất phân tử lượng lớn thành những chất có phân tử lượng nhỏ, chất dinh dưỡng cho nấm men

• Các biến đổi quan trọng:

 Hóa lý: Sự hòa tan và trích ly các chất có phân tử lượng thấp vào nước (đường, acid amin, một số vitamin, khoáng…) Sự kết lắng và biến tính protein;

 Hóa sinh và hóa học:

− Thủy phân protein: sản phẩm polypeptide và peptide (endoenzyme), acid amin (exo-enzyme)

− Thủy phân tinh bột: sản phẩm dextrin, oligosaccharide (α-amylasa) và maltose (β-amylasa)

− Thủy phân hemicellulose: sản phẩm β-glucan mạch ngắn

− Sự tạo thành melanoid

− Thủy phân một số hợp chất hữu cơ có chứa acid phosphoric: giải phóng acid phosphoric

• Các yếu tố ảnh hưởng:

 Nồng độ enzym

 Nhiệt độ:quyết định cường độ và chiều hướng tiến triển của các quá trình enzym Trong khoảng có ý nghĩa công nghệ, nhiệt độ thủy phân tăng thì khả năng phản ứng tăng

 Aûnh hưởng của pH: Aûnh hưởng rõ rệt đến phản ứng enzym Độ chua tác dụng của môi trường thấp ảnh hưởng bất lọi đến tiến trình phản ứng enzym

 Nồng độ cơ chất: Nhìn chung, tỉ lệ cháo càng loãng, lượng đường tạo ra theo tỉ lệ cơ chất càng nhiều, đặc biệt là nhóm đường thấp phân tử, có khả năng lên men được Khi dịch cháo đặc, lượng đường maltoza thu được nhiều hơn so với dịch cháo loãng

Bảng 2.1: Một số enzym tham gia xúc tác

chuyển hóa cơ chất trong quá trình nấu dịch nha.

Ở chế độ công nghệ bình thường thì dịch đường thu được có thành phần chất hòa tan là 93% glucid, còn lại 7% là protein và nhiều cấu tử khác Trong 93% glucid thì 50% là maltoza và 20% là các loại dextrin bậc thấp lên men được, 20% dextrin không lên men được và 3% là các loại hydratcacbon khác

b.5 Lọc bã malt

 Chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo:

− Tách bỏ bã malt

− Rữa bã malt để chiết rút tất cả những chất dinh dưỡng còn sót lại

• Các yếu tố ảnh hưởng:

 Mức độ nghiền malt:

− Nếu nguyên liệu nghiền thô, phần bã tạo ra một lớp lọc phụ xốp

− Nếu nguyên liệu nghiền mịn quá dẫn đến sự tắc các mao dẫn, giảm tốc độ lọc

 Độ nhuyễn của malt:

Malt có độ nhuyễn kém ( mức độ đường hóa không triệt để) chứa nhiều hạt dạng bột và nhiều hạt dạng keotạo lớp bùn dính trên tấm lọc, giảm tốc độ lọc

 Nhiệt độ

 Aùp suất

 Độ nhớt

• Nguyên tắc

Khối dịch sau khi đường hóa bao gồm hai hợp phần là pha rắn và pha lỏng:

− Pha rắn bao gồm các cấu tử không hòa tan của bột nghiền

− Pha lỏng bao gồm nước và toàn bộ những chất hòa tan

Lọc là quá trình tách pha lỏng ra khỏi pha rắn Để nâng cao hiệu suất lọc, tận thu chất hòa tan, quá trình lọc được tiến hành theo hai bước:

− Lọc dịch đường ra khỏi bã malt

− Rửa bã để chiết rút những chất hòa tan còn sót trong bã

Yêu cầu dịch đường thu được sau khi lọc và rửa bã phải trong hoàn toàn, nếu không về sau bia sẽ có mùi vị khó chịu và kém trong

Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lọc là 75oC Do đó dịch đường sau khi đường hóa xong phải bơm ngay sang thiết bị lọc Nếu để nhiệt độ dịch đường giảm thì độ nhớt sẽ tăng làm cho các quá trình bơm, lọc sẽ khó khăn và kéo dài

Bã malt được rửa bằng nước nóng 75 – 78oC, pH 6,5 Ở nhiệt độ này có thể đường hóa bổ sung lượng tinh bột đã hồ hóa nhưng chưa được đường hóa Nếu nhiệt độ nước rửa thấp thì tốc độ chảy của dịch rửa bã sẽ chậm do đó thời gian lọc sẽ kéo dài Nếu nhiệt độ của nước rửa cao hơn thì sẽ xảy ra hiện tượng hồ hóa tinh

bột còn sót Mặt khác, nhiệt độ cao dễ làm hệ enzym amylaza bị vô hoạt, tinh bột

đã bị hồ hóa sẽ không được đường hóa dẫn đến dịch đường bị đục và sau này bia khó trong, dễ bị chua

Kết thúc quá trình rửa bã khi nồng độ nước rửa đạt khoảng 1 - 1,5oS Tổng thời gian lọc và rửa bã khoảng 2 giờ

b.6 Đun sơi với hoa Houblon

 Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường

 Tạo cho dịch đường có nồng độ thích hợp với yêu cầu của từng loại bia

 Làm keo tụ và kết tủa các protein và các chất không hòa tan của dịch đường, làm tăng độ bền keo và thành phần sinh học của bia được ổn định

 Ngoài ra, đun sôi ở 100oC trong thời gian dài sẽ xảy ra phản ứng melanoid làm tăng cường độ màu của bia

 Vô hoạt toàn bộ các hệ thống enzym amylaza và proteaza

 Tiêu diệt các vi sinh vật vô trùng dịch đường

• Các biến đổi quan trọng:

Trích ly các hợp chất đắng (α-acid đắng), tinh dầu thơm; polyphenol; các hợp chất chứa nito trong hoa houblon

 Biến tính protein

 Sự thay đổi thế oxy hóa khử

 Đồng phân hóa α-acid

 Phản ứng Maillard

 Tạo phức giữa protein và polyphenol

 Thay đổi pH: pH giảm nhẹ

• Thực hiện :

Sau khi lọc xong, dịch đường được bơm vào nồi đun sôi, giữ ở 75oC trong khoảng 10 phút để enzym amylaza thủy phân tiếp lượng tinh bột còn sót Sau đó bắt đầu nâng nhiệt độ dịch đường lên 100oC, tiến hành đun sôi dịch đường, thời gian nâng nhiệt khoảng 30 – 40 phút

Khi dịch đường vừa đạt 100oC thì cho hoa houblon cao ( chứa 30% α - axit đắng) vào chủ yếu là để trích ly α - axit đắng, đồng thời cho acid lactic vào cùng lúc với hoa cao để điều chỉnh pH dịch đường về 5,2 – 5,6

Sau đó 30 phút thì cho caramel vào để tăng cường độ màu cho bia

Đun tiếp trong 40 phút rồi cho hoa houblon viên vào chủ yếu là để trích ly lấy tinh dầu thơm (cho vào sớm tinh dầu sẽ bay hơi) Đồng thời lúc này cho thêm ZnCl2 vào có tác dụng kích thích nấm men sinh trưởng Tiếp tục đun sôi thêm 20 phút nữa thì dừng, bơm dịch đường sang thùng lắng trong

Tổng thời gian đun sôi dịch đường là khoảng 1,5 giờ

b.7 Tách bã hoa Houblon:

 Chuẩn bị cho quá trình lên men

 Khai thác: Bã hoa Houblon được rửa, nước rửa được dùng vào việc đường hóa mẻ sau hoặc bổ sung vào dịch đước ở phân đoạn nấu hoa.

• Nguyên tắc thực hiện:

 Dịch đường sau khi đun với hoa Houblon cho chảy vào thiết bị lọc để tách dịch đường ra ngoài còn bã hoa thì được giữ lại ở bên trong.

 Trong thời gian đường và bã hoa chảy vào thiết bị lọc thì cánh khuấy hoạt động liên tục để thành phần trong hoa tiếp tục được hòa tan vào dịch đường.

 Sau khi lọc, bã được đẩy ra ngoài nhờ áp suất hơi thổi vào

1.2 Phân xưởng lên men - ủ chín bia

2.3.1 Cơ sở lí thuyết của quá trình lên men

• Đây là giai đoạn quyết định để chuyển hóa chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động của nấm menthông qua hoạt động sống của chúng

• Quan trọng nhất là quá trình lên men rượu, đồng thời với quá trình này còn có nhiều quá trình hóa học, hóa sinh, sinh lý, sinh hóa, lý học, hóa học phức tạp khác

• Lên men dịch đường trong công nghệ sản xuất bia mang các nét đặc thù:

 Là quá trình lên men đa mục tiêu: Sản phẩm chính là C2H5OH và

CO2, ngoàira còn phải thu được một dịch lên men với nhiều cấu tử, tỉ lệ giữa chúng phải hài hòa, cân đối

 Việc tìm kiếm điều kiện len men để tất cả các chỉ số chất lượng đạt giá trị tối ưu là không thể được

− Phương pháp lên men cổ điển

− Phương pháp lên men hiện đại

• Trong phương pháp lên men hiện đại lại có nhiều giải pháp công nghệkhác nhau:

− Phương pháp gia tốc lên men trong các thiết bị thân trụ – đáy côn

− Phương pháp lên men liên tục

− Phương pháp lên men bán liên tục

Sản xuất bia theo phương pháp lên men cổ điển thì quá trình lên men được thực hiện trong hai tank lên men chính và phụ riêng biệt Hai tank này được đặt trong hai phòng lên men chính và phụ tương ứng Phương pháp này có ưu điểm là cho bia có chất lượng cao nhưng nhược điểm lớn nhất là chu kỳ lên men chính và phụ kéo dài từ 30 – 45 ngày

2.3.2 Sơ đồ khối quá trình lên men:

2.3.3 Thuyết minh quá trình trong phân xưởng lên men

a, Hạ nhiệt độ nhanh và lắng trong dịch đường Houblon hĩa:

Dịch đường sau khi houblon hóa xong, được bơm sang thiết bị lắng xoáy tâm theo phương tiếp tuyến với thành thùng lợi dụng lực ly tâm để tập trung các tủa nóng vào tâm thùng và để yên các tủa nóng sẽ lắng xuống đáy thùng Thành phần hóa học của tủa nóng chủ yếu là protein, các hợp chất polyphenol, các hợp chất đắng, các chất khoáng, bã hoa houblon và các hợp chất khác

Dịch đường Houblon hóa

Lắng cặn

90 0 C, 20 phút

Nấm men

Cấy men

Làm lạnh nhanh 8 0 C

Sục không khí vô trùng với hàm

lượng oxy 6mg/l

Len men phụ và ủ bia

2 0 C, 18-20 ngày

Lên men chính,

8 0 C,2 – 1,5kg/cm 2

Xử lý làm trong bia Bão hòa CO2(0.5%) Chứa vào tank

Bã

Xử lý kiểm tra hoạt lực

Bia chờ chiết

Gây men

Thu hồi men Rây mịn

mịn Thu hồi CO2

Làm sạch

Dịch đường sau khi bơm vào thùng thì giữ yên trong 20 phút để tủa nóng kết lắng xuống đáy thùng Sau 20 phút thì dịch đường hạ nhiệt độ xuống còn khoảng

90oC thì bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng ở đáy thùng thì được xả cho ra ngoài

 Hạ nhiệt độ của dịch đường từ 90oC xuống 8oC là nhiệt độ thích hợp cho nấm men chìm hoạt động

 Tránh cho dịch đường bị lây nhiễm các vi sinh vật như vi khuẩn lactic, axetic làm chua dịch đường

 Đảm bảo lượng oxi hòa tan cần thiết cho sự phát triển của nấm men ở giai đoạn đầu của quá trình lên men

Công đoạn lắng cặn và làm lạnh nhanh phải thực hiện càng nhanh càng tốt để tránh bị các vi sinh vật ưa nhiệt xâm nhập vào dịch đường gây chua dịch đường Tổng thời gian ở công đoạn này là khoảng 2 giờ

b.2 Chọn phương pháp lên men:

Trong điều kiện hiện nay của nước ta thì các phương pháp lên men bán liên tục và lên men liên tục là không phù hợp Do các phương pháp này đòi hỏi những điều kiện sản xuất hết sức nghiêm ngặt và chặt chẽ Do đó em chọn lên men theo

phương pháp gia tốc trong thiết bị thân trụ – đáy côn Thực hiện lên men chính và phụ trong cùng một thiết bị do đó rút ngắn được chu kỳ sản xuất, công nghệ đơn giản dễ thực hiện, chất lượng men thu hồi tốt Thiết bị này có ưu điểm là ít chiếm diện tích nên tiết kiệm được mặt bằng xây dựng, có thể đặt ngoài trời do đó không cần phòng lên men chính và phụ, do đó giảm được chi phí lạnh, đảm bảo điều kiện

lao động cho công nhân, dễ dàng tự động hóa

b.3 Các giai đoạn trong lên men chính:

 Chế biến: Chuyển hóa đường thành ethanol, carbon dioxyde cùng các sản phẩm phụ trung gian Làm thay đổi cơ bản lượng và chất của chất hòa tan trong dịch đường.

• Các biến đổi trong quá trình lên men chính:

 Sinh học: sự phát triển sinh khối và tăng về khối lượng nấm men

 Hóa sinh: Sự trao đổi chất của nấm men

− Trao đổi gluxide

− Trao đổi các hợp chất nitơ

− Trao đổi lipit

− Sự kết mảng của tế bào nấm men

− Sự tạo bọt: Do lượng CO2 tạo ra nhiều sau lên men

− Dịch nha: Nồng độ chất khô, pH, nhiệt độ dịch lên men, áp suất bề mặt,thành phần hóa học

− Nấm men: chủng sử dụng, lượng giống cấy

− Điều kiện lên men

Nhiệt độ lên men được giữ ổn định ở 8oC, thời gian lên men kéo dài từ 7 – 8 ngày Áp lực trong thùng lên men được giữ ở 1,2 – 1,5kg/cm2 Cuối quá trình lên men chính nồng độ chất hòa tan còn khoảng 3oS Trong quá trình lên men chính có tiến hành thu hồi CO2

Khi quá trình lên men chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng, áo lạnh

ở phần côn của thùng lên men sẽ làm việc, nhiệt độ ở vùng này giảm cùng với áp suất trong thùng được giữ ở 1,2 – 1,5kg/cm2 sẽ thúc đẩy quá trình kết lắng của nấm men nhanh và chặt hơn Mở van ở đáy côn, sinh khối nấm men sẽ được bơm đến khu vực xử lý và bảo quản ở 0 – 1oC để tái sử dụng Nấm men có thể tái sử dụng đến đời thứ 7 Sau khi thu hồi nấm men thì sẽ chuyển sang quá trình lên men phụ

c, Lên men phụ

• Mục đích: Chế biến, hoàn thiện Lên men lượng đường còn lại, bão hòa

carbon dioxyde cho bia tươi, ổn định hương vị, độ trong sản phẩm.Ở giai đoạn lên men phụ các quá trình xảy ra hoàn toàn giống giai đoạn lên men chính nhưng với

tốc độ chậm hơn do hầu hết nấm men đã kết lắng và nhiệt độ thấp khoảng 0 – 20C Lên men phụ là tiếp tục quá trình lên men chính, nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả năng lên men còn sót lại trong bia non Ở giai đoạn này xảy ra các quá trình nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm như hàm lượng diacetyl giảm, các axit hữu cơ tác dụng với rượu tạo thành este Nhiệt độ và thời gian lên men phụ là 2 yếu tố quan trọng nhất ở giai đoạn này Nhiệt độ thấp và thời gian dài là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận được bia có độ bền keo và chất lượng cao.

Thời gian lên men phụ kéo dài 4 – 5 ngày khi nồng độ chất hòa tan còn khoảng 1 – 2oS thì kết thúc quá trình lên men phụ

 Hóa học:

− Trong quá trình lên men phụ xảy ra quá trình oxy hóa khử một số thành phần của bia như: andehyt, acid, các loại rượu, các chất màu, diaxetyl,… đồng thời giữa chúng có sự tương hỗ về mặt hoá học, góp phần tạo nên thành phần và hương vị của bia

− Trong quá trình này một số tế bào nấm men bị chết và tự phân bởi

các enzyme protease có sẵn trong bản thân các tế bào nấm men Sản

phẩm tự phân là các peptid, acidamin, và một vài thành phần của acid

nucleid Các enzyme chủ yếu là nhóm enzyme peptidase và protease

Chính các sản phẩm tự phân này có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của bia

− Quá trình thủy phân protein (Protelolysis)

 Hóa lý:

− Sự kết tủa protein

− Sự lắng trong bia

− Bão hòa CO2 cho bia

- Quá trình lên men phụ thực hiện từ 18 – 20 ngày, nhiệt độ lên men:

20C

2.1.3 Phân xưởng chiết rĩt

2.3.1 Lọc bia – trữ trong bia

 Hoàn thiện, bảo quản: Nhằm loại bỏ các tạp chất, nấm men còn sót, các hạt dạng keo, các phức chất của protein và polyphenol, làm trong bia tăng giá trị

cảm quan, ổn định thành phần cơ học và tăng độ bền keo và độ bền sinh học cho bia.

Lọc bia dựa trên cơ sở hai quá trình:

− Quá trình cơ học: giữ những phân tử rắn có kích thước lớn hơn kích thước chiều

rộng của vật liệu lọc

− Quá trình hấp phụ: hấp phụ các hạt có kích thước nhỏ, thậm chí các hạt hòa tan

dạng keo và các hạt hòa tan dạng phân tử Bia sau khi lọc có độ trong tốt chủ yếu là nhờ quá trình này

Bia sau khi lên men phụ, hạ nhiệt độ xuống 0oC và đem đi lọc trong Sử dụng thiết bị lọc khung bản, bột trợ lọc diatomit Bia sau khi lọc được bơm vào thùng tàng trữ chờ chuyển sang phân xưởng chiết

2.3.2 Bão hòa CO 2

 Bảo quản: bão hòa CO2 ức chế hoạt động vi sinh vật

 Hoàn thiện: Chuẩn hóa hàm lượng CO2 cho sản phẩm bia chai ( hàm lượng 0,5%)

Trong thực tế CO2 bão hòa theo phương pháp tự nhiên lại đạt đến nồng độ cần thiết ( đặc biệt bia đóng chai chất lượng cao) Do đó việc bão hòa CO2 cho bia là việc không thể bỏ qua Bia được cacbonic hóa ở nhiều thời điểm khác nhau: sau lên men chính, trong thời kì lên men phụ và tàng trữ Nhưng gấp rút nhất là ở giai đoạn sau khi lọc và trước khi chiết chai

Sau khi lên men chính, bia được bơm sang máy làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 00 C, đi qua thiết bị cacbonic hóa rồi đổ vào tank lên men phụ và tàng

trữ.

Trong giai đoạn lên men phụ và tàng trữ, bia được cacbonic hóa bằng bugi

• Mục đích: hoàn thiện Giúp quá trình vận hành dễ dàng , thuận tiện hơn.

• Nguyên tắc chiết rót: Khác với sản phẩm dạng nước, trong thành phần bia

có nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ hòa tan khác nhau, nhiều hợp chất keo, và khí

CO2 tồn tại dưới dạng liên kết không chặt chẽ Các mối liên kết này phải được giữ ổn định tránh gây trào bia và tổn thất CO2 Bia không bao giờ được rót ở áp suất bão hòa CO2 mà chiết rót theo nguyên tắc đẳng áp (phải đạt được trạng thái cân bằng áp suất giữa bồn chiết bia và bao bì chiết rót), để bia có thể chảy vào bao bì

• Hệï thống chiết rót:

− Máy súc rửa chai

− Bộ phận kiểm tra chai sạch

− Máy chiết bia vào chai

− Máy đóng nắp

− Máy thanh trùng

− Máy dán nhãn

− Máy kiểm tra mực in

− Máy đóng két

− Hệ thống băng tải nối liền giữa các máy

 Chai đựng bia: Bia được chiết vào chai thủy tinh 500ml, màu caphê hoặc xanh nhạt ( không dùng chai thủy tinh trắng vị tia bức xạ mặt trời có tểh gây cho bia vị lạ, nguyên nhân là tạo ra khí CO và các hợp chất chứa nhóm sunfohydrin) Thành chai nhẵn, độ dày vỏ đồng đều Yêu cầu phải chịu được áp suất cao, cực đại là 10 kG/cm2 ở nhiệt độ 1000C

 Máy rót bia vào chai: được chế tạo theo nguyên tắc đẳûng áp, hoạt động hoàn toàn tự động

•Thực hiện: Vỏ chai được bốc ra khỏi két theo băng chuyền đến máy súc rửa

chai Sau đó được kiểm tra lại bằng máy soi chai Các chai bẩn không làm sạch được hay bị khuyết tật đều được loại bỏ đi Các chai đạt tiêu chuẩn theo băng chuyền đến máy chiết bia và đóng nắp chai Sau khi đóng nắp chai sẽ đi qua máy kiểm tra mực bia trong chai Tiếp theo chai sẽ qua máy thanh trùng, rồi đến máy dán nhãn Sau cùng chai được máy bốc chai xếp vào két

 Rửa chai: Tráng chai bằng nước ấm → Phun dung dịch kiềm loãng

→ Ngâm rửa bằng dung dịch kiềm nóng(1-2% NaOH, 60-650C) → Rửa nước lần 1

→ Rửa nước lần 2 → Rửa bằng nước sạch → Kiểm tra

• Mục đích : Kéo dài thời gian bảo quản.

• Nguyên tắc: Hấp ở nhiệt độ 60-800C để tiêu diệt và ngăn chặn tác động gây hại của vi sinh vật trong bia thành phẩm Hiệu quả thanh trùng bia phụ thuộc chế độ thanh trùng thông qua hai yếu tố: thời gian và nhiệt độ

• Thực hiện:

- Thiết bị thanh trùng được sử dụng là thiết bị tunnel phun tự động

- Chế độ thanh trùng: 62 – 650C trong thời gian khoảng: 40 – 60 phút

Bảng 2.2:Nhiệt độ của nước phun vào các vùng trong quá trình thanh trùng [1] STT Nhiệt độ của các vùng

Vùng 1 Nâng nhiệt độ của chai từ 50C lên khoảng 200C, với tác nhân là nước ở 350C.Vùng 2 Tiếp tục nâng nhiệt độ của chai lên khoảng 340C nhờ nước nóng 420C

Vùng 3 Chai tiếp tục được nâng lên đến nhiệt độ khoảng 46

0C nhờ tác dụng của nước nóng ở 490C

Vùng 4 Chai được đưa đến nhiệt độ thanh trùng 620C

Vùng 5 Chai bia đạt đến nhiệt độ 62

0C và đi trong vùng thanh trùng trong thời gian khoảng 8 – 10 phút, nước được duy trì ở 620C và được tuần hoàn liên tục.Vùng 6 Hạ nhiệt độ của chai bia xuống 450C

Vùng 7

Tiếp tục hạ nhiệt độ của chai bia xuống 450C nhờ dùng lượng nước bơm qua từ vùng 2 Nước sau khi trao đổi nhiệt với bia và được cấp nhiệt đến 420C lại được bơm lại qua vùng 2 để gia nhiệt sơ bộ cho bia

Vùng 8 Tại đây bia tiếp tục được hạ nhiệt độ xuống còn 35

0C và ra khỏi máy thanh trùng để đến máy dán nhãn

2.3.5 Sản phẩm

2.3.5.1 Kiểm tra đánh giá chất lượng bia thành phẩm

Bia là một sản phẩm được hình thành qua các công đoạn khá phức tạp: nấu – đường hóa, lên men – ủ chín và cuối cùng là hoàn thiện sản phẩm Chất lượng của bia phụ thuộc rất nhiều vào các giai đoạn công nghệ, vào chất lượng các nguyên liệu đầu vào như nước, malt, thế liệu, hoa houblon, nấm men… Do đó để đảm bảo việc kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm an toàn và hiệu quả phải nhìn thấy được tính xuyên suốt và hệ thống của quy trình công nghệ Mô hình kiểm soát bia:

Hình 2.5: Mô hình kiểm soát bia

Mô hình trên cho thấy KCS là khâu khá quan trọng trong toàn bộ quá trình sản xuất KCS can thiệp vào toàn bộ quá trình sản xuất từ nguyên liệu đầu vào cho đến khi ra bia thành phẩm KCS làm việc dựa vào ba phương pháp chính là:

− Phân tích hóa lý

− Phân tích vi hóa sinh

− Phân tích cảm quan

2.3.5.2 Các chỉ tiêu cho sản phẩm bia

BẢO ĐẢM CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM BIA

-Phương pháp phân tích hóa lý -Phương pháp vi hóa sinh

- Phương pháp cảm quan

Nấu - đường hóa CÔNG NGHỆ

SẢN PHẨM

Sản phẩm bia của nhà máy có các chỉ tiêu sau:

• Chỉ tiêu hóa lý: [1]

− Hàm lượng chất hòa tan ban đầu (%) : ≥ 10,8oS

− Độ cồn ở 20oC (%) : ≥ 4,4

− Hàm lượng CO2 hòa tan (g/l) : ≥ 4,5

− Độ chua (ml NaOH 0,1N/10ml bia) : 1,2 – 1,6

− Hàm lượng diacetyl (mg/l) : ≤ 0,2

− Màu sắc : vàng rơm sáng

− Độ trong : trong suốt không có tạp chất

− Độ bọt : bọt trắng, đặc, dày, mịn

− Mùi : thơm đặc trưng của bia sản xuất từ malt và houblon

− Vị : đắng dịu đặc trưng của malt và hoa houblon

− Nấm mốc (tế bào/ml bia) : ≤ 100

− Vi khuẩn hiếu khí (tế bào/ml bia) : ≤ 1000

Chương 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

3.4 Tính cân bằng vật chất theo 100kg nguyên liệu

3.4.1 Tính CBVC cho phân xưởng nấu

• Ý nghĩa của việc tính cân bằng vật chất:

 Tính được lượng đầu vào, đầu ra cho từng công đoạn hay quá trình giúp cho việc chọn thiết bị có công suất phù hợp

 Xác định được lượng nguyên liệu cần cho sản xuất từ đó giúp nhà máy lập được kế hoạch sản xuất đảm bảo cho quá trình sản xuất liên tục, ổn định

 Xác định được tổn thất, phế liệu, phụ liệu cho quá trình sản xuất

 Xác định được diện tích kho bãi chứa hợp lý

3.4.1.1 Nguyên liệu và phương án thiết kế

Thiết kế nhà máy bia chai 100S năng suất 30.000.000 l/năm

- Công thức nấu bia 100S:

Bảng 3.1: Công thức nấu bia 10 0 S

Cao houblon ( 30%α-acid đắng) 50% hoa Houblon

Houblon dạng viên (8%α-acid đắng) 50% hoa Houblon

- Thông số kỹ thuật của malt và gạo:

Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật của malt và gạo.

Độ ẩm Độ trích ly Khối lượng riêng

Bảng 3.3: Tổn thất trong sản xuất bia

Quá trình làm sạch malt (% khối lượng nguyên liệu) 0.5

Quá trình nấu dịch nha(% khối lượng chất khô) 2.8Quá trình lọc bã malt, lắng bả Houblon, làm lạnh dịchnha(% thể tích

dịch nha nóng)

6.0

Quá trình lên men chính(% thể tích dịch nha lạnh) 2.3

Quá trình thanh trùng(% thể tích bia được thanh trùng) 2.0

ta khống chế dịch đường có nồng độ khoảng 9,50S để đảm bảo dịch đường sau làm lạnh, trước khi lên men dịch đường có nồng độ 100S

• Khối lượng riêng tương ứng của dịch đường ở 200C là:

ρ (dịch nha ở 9,50S) ở 200C = 1,031 (kg/l)

• Khối lượng dịch nha là:

G6 = 5 0

100

G S

ρ

= =731.89/1.031 = 710L

• Tính hệ số giãn nở của nước từ 200C → 1000C Ta có: