Thuyết minh quy trình sản xuất bia

Mục đích Mục đích của quá trình nấu là hồ hoá là tạo điều kiện thích hợp cho hệ enzim trong nguyên liệu và enzim bổ sung từ ngoài vào hoạt động phân cắt mạch tinh bột thành các hợp chất

II.Thuyết minh quy trình sản xuất

Sơ đồ chung về các giai đoạn sản xuất bia.

Nguyên liệu Nấu

Làm lạnh Nấu hoa Lọc bã

Lên men Lọc trong Bão hoà CO2 Hoàn thiện sản phẩm Kho bảo quản Các đại lý Ngời tiêu dùng

A PHÂN XƯỞNG NẤU

1 Nghiền nguyờn liệu

a Malt đại mạch

Mục đớch của quỏ trỡnh nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xỳc với nước làm cho sự xõm nhập của nước vào cỏc thành phần

chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn.Trong quy trình sản xuất này ta tiến hành nghiền malt theo giải pháp nghiền khụ.Thành phần chủ yếu của hạt malt là vỏ và nội nhũ Hai hợp này khác nhau về thành phần, tính chất vật lý, cơ lý, hóa học và cũng khác nhau về chức năng và vai trò trong công nghệ sản xuất dịch đường

Vỏ của hạt có cấu tạo chủ yếu từ xelluloza, linhin, các hợp chất polyphenol, các chất khoáng Ngoài ra còn chứa thêm một ít penoz, các chất màu và chất đắng Xelluloza và linhin là những hợp chất không hoà tan trong nước và không hề bị thay đổi cấu trúc dưới tác dụng của hệ enzim trong malt Điều đó có nghĩa là từ vỏ,

ta không nhận được các chất hoà tan cho dịch đường Chỉ có một lượng không đáng kể pentoza có thể bị thuỷ phân để tạo thành đường đơn giản, hoà tan Tất cả các thành phần còn lại của vỏ ở mức độ ít nhiều chúng có thể hoà tan vào nước và

đi vào thành phần của dịch đường Sự có mặt của các chất hoà tan này trong dịch đường là một dấu hiệu bất lợi sẽ làm cho bia có vị đắng và chát khó chịu Nên vỏ càng nghiền nhỏ, lượng chất đắng và chất chát càng dễ hoà tan vào dịch đường Vì vậy xu thế trong quá trình nghiền là càng bảo toàn nguyên vỏ bao nhiêu thì càng tốt bấy nhiêu

Mức độ nghiền của malt phụ thuộc vào cấu trúc của nó, tức là phụ thuộc vào độ nhuyễn, độ “đồ hoá” của hạt ở giai đoạn ươm mầm Nếu malt kém nhuyễn thì chế độ nghiền mịn đối với nhò là điều kiện cần thiết để thu được hàm lượng chất chiết lớn nhất Còn nếu malt có độ nhuyễn tốt, mức độ nghiền có thể thô hơn, hạt nghiền có kích thước lớn hơn

Mức độ nghiền của malt phụ thuộc vào thiết bị và phương pháp lọc bã Trong dây truyền công nghệ này ta dùng loại máy lọc Ðp khung bản nên malt

phải được nghiền mịn hơn so với thiết bị lọc đáy bằng Để đảm bảo được yêu cầu

ta dùng loại máy nghiền trục

b.Gạo

Gạo là nguyên liệu phụ thay thế một phần malt được nghiền nhỏ trước khi cho vào hồ hoá Gạo có thể được nghiền bằng máy nghiền búa hoặc nghiền trục

Mục đích của việc nghiền gạo là làm nhỏ hạt gạo tăng diện tích tiếp xúc với nước và enzim thuỷ phân trong quá trình nấu làm cho quá trình hồ hoá diễn ra nhanh hơn

2 Nấu và đường hoá nguyên liệu

a Mục đích

Mục đích của quá trình nấu là (hồ hoá) là tạo điều kiện thích hợp cho hệ enzim trong nguyên liệu và enzim bổ sung từ ngoài vào hoạt động phân cắt mạch tinh bột thành các hợp chất thấp phân tử để làm cho quá trình đường hoá sau nay này được dễ dàng hơn Quá trình này không quá chú trọng đến sự đường hoá của gạo vì sau khi hồ hoá gạo được đưa sang nồi đường hoá để tiếp tục quá trình đường hoá Quá trình đường hoá thực chất là quá trình kích thích các enzim trong nguyên liệu hoạt đông để thuy phõn cỏc chất cao phân tử thành các chất đơn giản hơn thành phần chủ yếu của các chất sau thuỷ phân chủ yếu là đường và các dextrin

b Quy trình nấu và đường hoá

* Quy trình nấu (hồ hoá) :

Gạo sau khi đã được nghiền nhỏ đuợc định lượng sau đó cho vào nồi nấu và đồng thời nước được cho vào tỷ lệ Nước : Gạo là 5 : 1 Do gạo đem nấu không

được ươm mầm như malt nên trong nó không có các enzim thuỷ phân nên ta bổ sung nguồn enzim từ bên ngoài vào loại chế phẩm sử dụng ở đây là Termamyl với

tỷ lệ bằng 0,1% khối lượng gạo

Thiết bị nấu là một nồi nấu hình trụ tròn hai vá có cánh khuấy gắn ở trên đỉnh của nồi Nồi được gia nhiệt bằng hơi nước bơm trực tiếp vào nồi Ban đầu ta cho gạo và nước vào đồng thời dựng cánh khuấy để đánh tan bột gạo vào nước Sau đó mở van cấp nhiệt vào nồi với tốc độ 10/phút nâng nhiệt độ của nồi hồ hóa khoảng 860C sau đó giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút để quá trình hồ hoá xảy ra Sau đó nâng nhiệt độ của nồi lên đến nhiệt độ sôi và để khoảng từ 40 - 45 phút để cho chín nốt phần cháo còn lại và tiến hành bơm dịch cháo sang nồi đường hoá

* Quy trình đường hoá :

Ta sử dụng phương pháp đường hoá toàn khối theo phương án tăng dần nhiệt độ Bột malt được trộn đều với nước ở 450C Quay cánh khuấy của nồi đường hoá cho đến khi đánh nhuyễn bột với nước và để yên toàn bộ dịch ở nhiệt

độ này khoảng 60 phút để hệ enzim proteaza hoạt động phân cắt protein thành các albumin, pepton, peptit, dipeptit, axit amin Nâng nhiệt độ lên khoảng : 62-650C

và duy trì ở nhiệt độ này khoảng 30-45 phút để enzim -amylaza hoạt động Dưới -amylaza hoạt động Dưới tác động của - amylaza và các phân tử amylaza làm cho các phân tử amyloza và -amylaza hoạt động Dưới amylopectin thuỷ phân thành đường Nâng lên 700C và sau đó dừng lại ở đây 30 phút, sau đó nâng lên 750C và duy trì ở nhiệt độ này cho đến khi đường hoá kết thúc để cho enzim α -amylazahoạt động phân cắt các dextrin bậc cao thành các dextrin có phân tử lượng thấp và một số glucoza Tất cả các quá trình trên được thực hiện trong thiết bị là nồi nấu hai vỏ làm bằng thép không gỉ được cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nước bơm vào nồi Chú ý trong quá trình đường hoá malt thì

khi nào nhiệt độ của nồi đường hoá bằng nhiệt độ của dịch hồ hoá thì ta tiến hành bơm dịch cháo vào

3 Lọc dịch đường

Kết thúc quá trình nấu thành phần cơ học của cháo gồm hai hợp phần là pha lỏng và pha rắn Mục đích của quá trình lọc là tách pha lỏng ra khỏi pha rắn Quá trình lọc được tiến hành theo hai giai đoạn là Ðp dịch cháo để lấy nước cốt và quá trình rửa bã Cả hai quá trình này đều được tiến hành trong thiết

bị là máy lọc khung bản hoặc thùng lọc đáy bằng.Trong công nghệ này ta chọn máy lọc Ðp khung bản có một số ưu điểm hơn thùng lọc đáy bằng là nhanh và chất lượng hơn Việc lọc bằng máy lọc này sẽ rút ngắn thời gian lọc một mẻ nên một ngày ta có thể tiến hành lọc được từ 5 - 6 mẻ và dịch sau lọc cũng trong hơn

Quá trình lọc được tiến hành như sau : trước khi lọc ta tiến hành vệ sinh thiết bị, hâm nóng máy bằng nước nóng từ 20 - 30 phút sau đó mở van đưa dịch cháo đã đường hoá xong vào máy đầu tiên xả từ từ rồi tăng dần lưu lượng lên Lúc đầu do bã malt chưa kịp tạo thành líp trợ lọc nên dịch thoát ra còn đục ta tiến hành cho hồi lưu lại khi nào dịch đi qua máy đạt yêu cầu thì ta bơm sang nồi nấu hoa (houblon hoá) Khi lọc hết dịch đường ban đầu ta tiến hành rửa bã bằng cách mở van nước nóng 800C vào máy và mở van xả Rửa đến khi lượng chất chiết trong

bã đến một giới hạn nhất định thông thường khoảng 3,5% chất khô của bã thì kết thóc Ta tính toán sao cho nồng độ của dịch đường sau khi lọc đi vào nồi nấu hoa

là 10% khối lượng Nếu còn dịch lọc loãng ta có thể cho vào mẻ sau Sau khi đã lọc xong ta tháo bản lọc ra cạo bã, giặt vải lọc và vệ sinh máy lọc

4 Nấu hoa

Mục đích của việc nấu dịch đường với hoa houblon là để trích ly các thành phần có trong hoa houblon như chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, và một số các chất khác để tạo màu sắc, hương vị và bọt đặc trưng cho bia sau này Mặt khác sẽ làm kết lắng các phần tử nhỏ li ti trong dịch mà quá trình lọc chưa hết, tăng độ chua định phân, tăng độ màu, giảm độ nhít …

Quá trình nấu hoa được tiến hành trong nồi nấu hai vỏ làm bằng thép không

gỉ Trong quá trình lọc thì dịch đường được bơm ngay vào nồi nấu hoa và tiến hành ngay quá trình cấp nhiệt cho nồi nấu hoa không để cho nhiệt độ của dịch đường xuống dưới 700C sẽ ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của dịch đường Sau khi dịch đường sôi được khoảng 15 phút ta cho 50% lượng hoa cần dùng vào nồi lượng hoa này chủ yếu tạo vị đắng cho bia, đun sôi 30 phút và cho nốt 50% hoa còn lại vào và đun sôi 60 phút nữa lượng hoa này tạo mùi hương đặc trưng cho bia sau này Hoa houblon được sử dụng là 100% loại hoa viên Sau khi houblon hoá xong thì toàn bộ lượng dịch này được bơm sang thiết bị lọc bã hoa Trong dây truyền công nghệ này ta dùng thùng lắng Wirlpool để lọc bã hoa và làm nguội sơ bộ dịch đường

5 Lắng trong và làm nguội sơ bộ dịch đường

Mục đích của việc làm trong trong dịch là loại bỏ bã của hoa houblon và các mảng protein kết tủa cựng cỏc hạt nhỏ li ti mà quá trình lọc trước chưa tách ra được

Toàn bộ dịch đường sau khi nấu hoa được bơm vào thiết bị lắng xoáy gọi là thùng lắng Wirlpool Đây là một thiết bị lắng kiểu mới cặn lắng trong dịch đường được tách ra nhờ sức hót của lực hướng tâm Dịch đường được bơm vào thùng theo phương tiếp tuyến với thân thùng với một tốc độ lớn tạo ra mét xung lượng theo phương tiếp tuyến của cột chất lỏng bên trong thùng và làm cho cả cột đó xoay

tròn Nhờ lực hướng tâm lớn, cặn lắng bị hót vào tõm thựng và lắng xuống đáy Khi nhiệt độ của dịch đường hạ xuống 900C thì dịch đường trong được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng được tháo ra ở đáy thùng

6 Lạnh nhanh

Mục đích của quá trình làm lạnh nhanh là hạ nhiệt độ của dịch đường sau khi

lọc xuống nhiệt độ yêu cầu của quá trình lên men bia Trong công nghệ lên men chìm tiên tiến hiện nay thì nhiệt độ của dịch đường trước lên men khoảng từ 8 -90C

là đạt yêu cầu

Thiết bị làm lạnh nhanh dịch đường phổ biến hiện nay là máy làm lạnh kiểu tấm bản hai cấp Dịch đường sau khi ra khỏi thùng lắng sẽ khoảng 900C được đưa qua máy làm lạnh này và hạ nhiệt độ xuống 90C Sau khi làm lạnh nhanh có bộ phận bổ xung O2 cho dịch đường khoảng 8mg/lít Quá trình làm lạnh nhanh tránh được các vi sinh vật trong môi trường nhiễm vào dịch lên men, làm kết tủa các chất hoà ta trong dịch đường nóng tránh cho bia bị đục Trong hai cấp làm lạnh , cấp thứ nhất dùng tác nhân làm lạnh là nước thường ở 200C hạ nhiệt độ dịch đường xuống 40 45 45 0C, cấp thứ hai dùng tác nhân làm lạnh là nước muối (NaCl) hoặc glycol Thường dùng nước muối có nhiệt độ ban đầu là -100C Ưu điểm của phương pháp làm lạnh này là chi phí thấp, năng xuất làm lạnh cao, khả năng vô trùng tốt nên nó được dùng rất phổ biến hiện nay ở các nhà máy sản xuất bia Kết hợp với quá trình làm lạnh là quá trình cấp oxy cho dịch đường để phục vô cho sự phát triển của nấm men trong giai đoạn đầu của quá trình lên men bằng cách thổi không khí đã làm sạch vào đường ống dẫn dịch đường Dịch đường sau quá trình làm lạnh sẽ được bơm thẳng vào các tăng lên men để tiến hành quá trình lên men bia

B PHÂN XƯỞNG LÊN MEN

1 Quá trình chuẩn bị men giống

Để cho phục vụ cho quá trình lên men thì việc chuẩn bị men giống là một công việc hết sức quan trọng vỡ nú quyết định đế chất lượng của sản phẩm sau lên men Chủng nấm men được dùng rộng rãi trong các nhà máy bia hiện nay là chủng

Saccharomyces Carlsbergensis được lấy từ hai nguồn là : nhân giống trong phũng

thí nghiệm và men tái sinh sau khi đã lên men Đây là loại nấm men chìm lên men trong điều kiện nhiệt độ thấp chúng phân bố ở tầng sâu trong dịch đường và khi lên men xong thì chúng kết lắng xuống đáy nên rất dễ tách chúng ra khỏi dịch lên men

a Nhân giống trong phòng thí nghiệm :

Dịch nuôi cấy nấm men trong phòng thí nghiệm ban đầu là dịch chiết malt có bổ xung một số chất dinh dưỡng, sau đó đem gây men và bán sản xuất

là dùng dịch đường trước lên men đã thanh trùng kỹ Mật độ tế bào sau khi nhân giống phải đạt từ 100 120 triệu tế bào /ml Trong quá trình nhân giống 45 này đòi hỏi sự vô trùng tuyệt đối tránh bị nhiễm những tạp khuẩn lạ không có lợi cho quá trình lên men ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm

b Xử lý và tái sử dụng sữa men : Việc tái sử dụng nấm men vào các mẻ sau là một việc làm bất lợi, vì rất dễ bị nhiễm tạp và nấm men sau khi sử dụng nhiều lần sẽ bị thóai hoá nên theo định kỳ ta phải thay toàn bộ nấm men cũ bằng nấm men mới Nấm men sau mỗi lần tái sử dụng phải được rửa sạch và đem hoạt hoá lại, Nếu đã nhiễm tạp thì phải đem sử lý bằng hoá chất sau đó mới đem tái

sử dụng hoặc bỏ đi Theo một số nhà khoa học cho rằng nấm men hoạt động tốt nhất vào khoảng thế hệ thứ ba khi đã thích nghi với môi trường lên men Vậy nên việc dùng toàn bộ nấm men mới không phải là một biện pháp tối ưu Thông thường một thế hệ nấm men chỉ nên sử dụng khoảng từ 10 12 lần lên 45

men, nếu tiếp tục sử dụng thì hoạt tính của nấm men đó kém không đảm bảo chất lượng cho sản phẩm lên men

+ Phương pháp sử lý sữa men

Sau quá trình lên men chính ta hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2 4 45 0C để thu hồi sữa men Khối sữa men kết lắng gồm 3 lớp :

- Lớp dưới cùng là lớp cặn ta cần loại bỏ

- Lớp nấm men trẻ tốt, màu trắng sữa

- Lớp trên cùng là lớp men già chết cần loại bỏ

Sau khi kiểm tra nếu nấm men không nhiễm tạp khuẩn thì ta chỉ cần tiến hành rửa sữa men bằng nước lạnh từ 0 2  45 0C khoảng 3 4 lần mỗi lần cách 45 nhau 3h là có thể đem tái sử dụng được Nếu có nhiễm tạp thì sử dụng hoá chất

là H2SO4 1% hoặc HNO3 1% với lượng 0.3lít/1lít sữa men, pH > 2 trong thời gian 40 phút, sau đó trung hoà bằng NaOH 1,8 N hoặc NaHCO3 1%với lượng 1lít/1lít sữa men, sau 10 phút rửa lại bằng nước lạnh vô trùng ở 0 2 45 0C

Trước khi sử dụng sữa men ta tiến hành hoạt hoá lại men Người ta thường hoạt hoá sữa men bằng dịch đường và không khí vô trùng Khi kiểm tra thấy

độ cồn đạt 0,3% thì có thể sử dụng lại được Tỷ lệ tế bào trong sữa men rất lớn thông thường dùng 1% so với dịch đường

Lượng men giống và sữa men cho vào dịch đường sao cho phải đảm bảo mật độ tế bào nấm men trong dịch lên men là từ 20 30 triệu tế bào/ml dịch 45 lên men

2 Quá trình lên men

Mục đích của quá trình lên men là chuyển hoá các chất trong dịch đường chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp thành rượu etylic, cacbonic và các sản phẩm phụ khác Trong công nghệ lên men mét pha thì quá trình lên men chính và lên men phụ được tiến hành trong một thiết bị là tank lên men Nên hai quá trình này chỉ có danh giới tương đối

Sau khi dịch đường làm lạnh xuống 90C thì được bơm vào tank lên men Men giống cũng được đưa vào với thể tích bằng 1/10 thể tích dịch lên men Quá trình lên men chính bắt đầu diễn ra, trong quá trình này thì lượng cơ chất trong dịch đường tiêu hao mạnh và thải ra một lượng nhiệt lớn cùng khí CO2 do vậy làm cho nhiệt độ của dịch lên tăng lên Sự biến đổi cơ chất của quá trình này chủ yếu theo phương trình sau:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Đồng thời các phản ứng sinh hoá xảy ra do xóc tác sinh học của enzim được hình thành trong quá trình lên men, một số sản phẩm phụ được tạo thành Tất cả các biến đổi này dẫn đến sự thay đổi cả chất và lượng các chất hoà tan có trong dịch lên men để chuyển thành bia Trong 2 ngày lên men đầu tiên nhiệt độ của dịch tăng lên đến 140C và duy trì nhiệt độ này cho đến khi đạt đến nồng độ biểu kiến của độ lên men cuối cùng

Trong thời gian lên men nhiệt độ của thùng lên men được điều chỉnh qua các lớp áo lạnh bao bên ngoài của tank lên men với chất tải lạnh là nước muối Sau khoảng thời gian 5 ngày thì quá trình lên men chính kết thúc, lúc này nồng

độ của chất của chất hoà tan chỉ còn khoảng 2,5 3% Sau đó tiến hành hạ nhiệt 45

độ của bia non xuống khoảng 0 2 45 0C để cho sữa men kết lắng và tháo ra ở đáy tank Duy trì nhiệt độ 0,50C, áp suất trong tank 0,5 0,7kg/cm 45 2 trong thời gian 5

6 ngày, đây chính là quá trình lên men phụ Quá trình này có một ý nghĩa quan

 45