Giới thiệu khái quát về quy trình công nghệ sản xuất bia

quy trình công nghệ sản xuất bia

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ QUY TRÌNH

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

Ngành công nghệ thực phẩm là ngành khoa học kỹthuật đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dânvà nó đã giải quyết được những nhu cầu cần thiết trongđời sống hàng ngày của con người

Ở nước ta ngành công nghiệp thực phẩm đang có xuhướng phát triển mạnh Đi đôi với việc làm giàu nguồnthực phẩm cho xã hội, nó còn làm giàu nguồn nguyênliệu cho một số ngành công nghiệp khác Trong đó ngànhcông nghiệp sản xuất bia đang phát triển mạnh và tạo rasự canh tranh lớn trong xã hội

Bia là một loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinhdưỡng, được sản xuất từ nguyên liệu chính là Malt đạimạch và các hạt giàu tinh bột, prôtein như : gạo, ngô chưa qua công đoạn ươm mầm cùng với hoa huplông vànước, với một quy trình công nghệ khá đặc biệt cho nênbia có tính chất hấp dẫn đối với con người

Hương vị của bia là do các hợp chất chiết từ nguyênliệu và các sản phẩm lên men khác Đặc biệt CO2 bão hòacó tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống

Trên thế giới, các nước đã nghiên cứu nhiều quy trìnhsản xuất bia tiên tiến đạt hệu quả kinh tế với kỹ thuậtcao Điển hình là phương pháp sử dụng Enzym, sử dụngmen cố định Tuy nhiên quy trình công nghệ sản xuất vàdây chuyền thiết bị lên men ở mỗi nước có những điểmkhác nhau, mang tính chất truyền thống và bí quyết vìvậy chất lượng và hương vị của mỗi loại bia cũng khácnhau

Ở nước ta quy trình công nghệ sản xuất và dâychuyền thiết bị sản xuất bia từ trước đến nay vẫn đangsử dụng phổ biến phương pháp cổ điển Gần đây mộtsố nhà máy bia mới xây dựng đã áp dụng quy trình côngnghệ sản xuất bia hiện đại trên thế giới rất được ngườitiêu dùng ưa chuộng

I QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA :

1.1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA :

Malt lót

Nghiền xay Ngâm (đường

hóa)

Dịch hóa Lọc trong thu

hồi dịch đường

Nấu chín Rửa bã Bã

Nước rửa

dùng chăn nuôi

Đun sôi với hoa huplông

Thải tủa Không khí vô trùng

CO 2

Bốc hơi

CO 2

Chiết

Xuất xưởng

Dán nhãn, xếp thùng, Chai, lon

Rửa khử

trùng

Chiết chai, lon

Bia tươi

Lọc trong bia tươi

Thải cặn

Lên men phụ và tàng

Lên men chính

Làm lạnh

Lắng trong

Xử

lý

Bã men

Nấ

m men

1.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ :

1.2.1 Malt :

Malt đại mạch là hạt đại mạch được nẩy mầmtrong những điều kiện nhân tạo (điều kiện nhiệt độ vàđộ ẩm nhất định) Qua quá trình nẩy mầm, một lượnglớn các Enzym xuất hiện và tích tụ trong hạt đại mạch,trong đó chủ yếu là nhóm Enzym Amylaza, ngoài ra còn cóEnzym prôteaza và các Enzym khác Các Enzym trong malt đạimạch là những nhân tố thực hiện việc chuyển các chấttrong thành phần hạt đại mạch (bột, đạm .) thànhnguyên liệu nấm men có thể sử dụng được để tạothành bia (các loại đường, các axit amin tự do, cácvitamin )

1.2.2 Làm sạch nguyên liệu :

Malt và nguyên liệu thay thế dùng để sản xuất biaphải sạch, nếu không sạch sẽ ảnh hưởng đến chấtlượng của bia Do đó malt trước khi đưa vào sản xuất cầnphải kiểm tra độ sạch, nếu không đảm bảo độ sạch cầncho qua máy làm sạch để loại bỏ tạp chất

1.2.3 Nghiền nguyên liệu :

Mục đích của việc nghiền là nhằm phá vỡ cấu trúccủa tế bào, tạo điều kiện thuận lợi và thúc đẩy quátrình sinh, lý, hóa xảy ra trong nguyên liệu khi nấu nhằm thuđược một dịch đường có nồng độ các chất cao nhất từnguyên liệu ban đầu Khi nghiền cần đảm bảo những yêucầu sau :

Do hạt malt có 2 phần : vỏ celluloza và nội nhủ có tínhchất lý hóa học khác nhau, do đó khi nghiền nát malt điềuquan trọng cần chú ý là phải giữ vỏ celluloza càng nguyênvẹn càng tốt

Phần nội nhủ thì ngược lại càng nghiền nhỏ càngtốt nhưng bột nội nhủ được nghiền nhỏ phải ở trong vỏcelluloza, càng ít bật ra khỏi vỏ bao nhiêu càng tốt bấynhiêu Nếu làm tốt khâu nghiền thì việc lọc dung dịchtrích ly rất dễ dàng

1.2.4 Nước để sản xuất bia :

Trong sản xuất bia nước là một trong các nguyên liệuchính (nước chiếm 80-90% trọng lượng bia thành phẩm)

Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởngtrực tiếp đến toàn bộ quá trình kỹ thuật sản xuất vàđặc biệt ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm, tính chất,chất lượng bia thành phẩm Vì thế chất lượng nướcdùng để sản xuất bia đòi hỏi cao hơn chất lượng nướcdùng để uống Những chỉ tiêu quan trọng của nước là độcứng pH, hàm lượng chất khí.

Độ cứng nước là hàm lượng muối can xi và magiêhòa tan trong đó xử lý nước cứng để sản xuất bia là mộtbiện pháp loại hai ion này ra khỏi nước Nước dùng cho sảnxuất phải là nước mềm, thích hợp nhất là loại nước cóđộ cứng tạm thời khoảng 0,7mg đương lượng/lít và độcứng vĩnh cửu khoảng 0,4 0,7 mg đương lượng/lít Độ pHtốt nhất của nước dùng trong sản xuất bia là khoảng 6,8

7,3

1.2.5 Nấu đường hóa liệu :

Bản chất quá trình nấu bia là chuyển các chất củamalt và gạo từ trạng thái không hòa tan sang trạng tháihòa tan nhờ tác động của hệ Enzym thủy phân

Sau khi nghiền, nguyên liệu phải đem đi nấu ngay vì đểlâu bột sẽ hút ẩm làm tăng độ acid của bột nên không tốt.Nấu bia được tiến hành trong các nồi nấu chuyên dùng,thiết bị bằng thép không rỉ có dạng hình trụ, đáy và nắphình chỏm cầu, giữa hai lớp vỏ của thiết bị có ống dẫnhơi và áo hơi, bên trong nồi có cánh khuấy nằm gần sátđáy có tốc độ quay khoảng 20-30vòng/phút

a Nồi gạo :

Đầu tiên cho nước ấm 35oC vào nồi nấu với lượng5lít/1kg gạo Cho lượng bột malt khoảng 10% nguyên liệuthay thế vào lót nồi rồi cho bột gạo vào, cùng lúc cócánh khuấy hoạt động Dùng acid lactic để hạ pH của dịchbột xuống khoảng 5,5  5,3 Nâng nhiệt độ lên 72oC trongvòng 40 phút, ngừng cánh khuấy để yên trong vòng 30 phútđể dịch hóa sơ bộ đồng thời enzym - amylaza thủy phân tinhbột thành các dextrin và một ít đường maltoza Sau đó nângnhiệt độ khối nấu từ từ đến sôi và giữ trong vòng 30phút để hồ hóa tinh bột

b Nồi malt :

Hòa lượng malt còn lại với một lượng nước ấm theotỷ lệ và nhiệt độ như ở nồi gạo

Dùng acid lactic để đưa pH xuống 5,5 Nâng nhiệt độkhối nấu lên 52oC và giữ yên trong vòng 30phút để enzymprôteaza thủy phân prôtein tạo ra một lượng đạm cho dịchđường sau này

Sau đó bơm nồi gạo sang nồi malt, quá trình kéo dàitrong khoảng 10 phút, lúc này nhiệt độ chung của khối dịchlà 65oC Quá trình này gọi là quá trình hội cháo Giữ nhiệtđộ khối nấu ở nhiệt độ này trong vòng 30 phút để enzym

- amilaza hoạt động Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu lên

72oC trong vòng 10 phút và giữ nhiệt độ này trong vòng 30phút để đường hóa hoàn toàn Trong quá trình nấu nângnhiệt độ phải khống chế tốc độ nâng nhiệt 1oC/phút vàquá trình hội cháo phải tiến hành chậm để enzym khỏi bị

vô hoạt Tổng thời gian quá trình nấu một mẻ là 3,5 giờ

1.2.6 Lọc dịch đường :

Dịch đường hóa bao gồm chất hòa tan và chất khônghòa tan nên cần phải tiến hành lọc Lọc dịch đường baogồm hai giai đoạn : ép dịch và rửa bã

Ép dịch nhằm mục đích tách pha lỏng ra khỏi dungdịch còn rửa bã nhằm mục đích thu hồi hết chất còn sótlại trong bã

Để quá trình rửa bã đạt kết quả tốt thì lớp bã cầnphải khuấy trộn xốp và dùng nước nóng 75oC để rửa,không nên dùng nước nóng quá 78oC vì nó làm vô hoạt cácenzym amylaza và các tinh bột còn sót lại được hồ hóanhưng không đường hóa, kết quả làm cho dịch lên men bịđục và bia thành phẩm cũng đục theo

Yêu cầu dịch lọc và rửa bã phải trong hoàn toàn, quátrình rửa bã kết thúc thì nồng độ chất khô trong nướcrửa còn khoảng 0,5% khối lượng

Quá trình lọc dịch đường có thể sử dụng nhiều loạithiết bị khác nhau

1.2.7 Huplông hoá :

Tất cả các dịch đường được bơm vào nồi nấu hoahuplông Nồi nấu này về cơ bản được chế tạo tương tựnhư nồi malt và nồi gạo Chỉ khác là khả năng cấp nhiệt

cao hơn Ở khâu này dịch đường cần nâng nhiệt độ nhanhvà sôi mạnh, tốc độ bốc hơi có thể đạt 10-12% mỗi giờ.

Mục đích của khâu đun sôi hoa huplông là ổn địnhthành phần dịch đường và làm cho dịch đường có mùithơm của hương chiết từ hoa huplông Đun sôi hoa chín vàtrích ly các chất thơm và các chất đắng từ hoa Đun sôi hoacòn làm mất hoạt lực của enzym, làm đông tụ prôtein,thanh trùng dịch đường và cô đặc dịch đường đến nồngđộ thích hợp đối với từng loại bia Để tăng mùi thơm chobia cần giữ lại một phần hoa huplông để cho vào dịchđường ngay khi kết thúc giai đoạn đun hoa Quá trình đun sôihoa huplông làm cho màu sắc dịch đường chuyển từ nhạtsang đậm vì hiện tượng caramen hóa đường, sự hìnhthành các chất Melanoit và vì các chất có màu của hoahuplông chuyển từ hoa vào dịch Lượng hoa huplông dùngtrong sản xuất bia nhiều hay ít tùy thuộc vào loại bia vàthị hiếu của người tiêu dùng Thời gian đun sôi hoa huplôngtrung bình khoảng 2 giờ

Chỉ tiêu quan trọng để kết thúc đun hoa là nồng độchất hòa tan trong dịch đường

Chỉ tiêu thứ hai là sự tồn tại của những kết tủadạng bông do prôtein đông tụ tạo thành Sau khi đun sôi hoahuplông ta tháo ngay dịch đường vào bộ phận lọc để loạibỏ bã hoa và một kết tủa prôtein Sau đó bơm ngay dịchsang thùng làm lạnh và lắng trong

1.2.8 Làm lạnh và lắng trong :

Trong dịch đường nóng không có Oxy hòa tan mà chỉ cócặn bẩn sinh ra trong quá trình đun sôi hoa Các cặn bẩnnày sẽ ảnh hưởng xấu đến toàn bộ công nghệ tiếp theolà lên men chính, lên men phụ, lọc và bảo quản bia Khi talàm lạnh dịch đường, các loại cặn bẩn kể cả prôtein đôngtụ sẽ lắng xuống và Oxy xuất hiện dần dần trong dịchđường tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển.Như vậy mục đích của quá trình làm lạnh và lắng trong làlàm giảm nhiệt độ dịch đường xuống, đưa oxy từ khôngkhí vào dịch thể và kít lắng chất bẩn

Thông thường làm lạnh và lắng trong nước nha tiếnhành qua hai bước :

Bước thứ nhất : làm giảm nhiệt độ xuống còn

60-70oC và giữ nhiệt độ này khoảng 2 giờ để chất cặn bãlắng xuống hết sau đó bơm phần trong của dịch đường(loại bỏ phần cặn ở đáy) sang thiết bị làm lạnh nhanh

Bước thứ hai : làm giảm nhanh nhiệt độ xuống

tương ứng với nhiệt độ lên men (khoảng 6-7oC đối với menchìm hoặc 14-16oC đối với men nổi) Phải đảm bảo làmlạnh nhanh để tránh sự phát triển của nhóm vi sinh vậtcó hại cho quá trình lên men bia

Sau khi dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ cầnthiết và đã được tách cặn nóng và cặn lạnh, ta bơm vàothùng lên men để chuẩn bị cấy giống nấm men Sau đóthổi không khí đã vô trùng vào thùng lên men để kích thíchsự phát triển của các vi khuẩn lên men

1.2.9 Kỹ thuật lên men bia :

Để quá trình lên men bia hay nói cách khác là quá trìnhsinh học, hóa sinh, lý hoá, hai nhân tố ảnh hưởng quyếtđịnh đến quá trình lên men là chủng giống nấm men vànhiệt độ lên men Dịch đường được hạ xuống nhiệt độ6-7oC tại bộ phận làm lạnh nhanh rồi mới chuyển sangthùng lên men Sau đó cấy giống men phân bố toàn bộtrong khối dịch Nấm men giống cấy vào phải là nấm menthuần khiết, không lẩn tế bào lạ, đạt chất men giống vàđủ số lượng Quá trình lên men được tóm tắt thành bốngiai đoạn chính :

Giai đoạn đầu : tạo bọt trắng và mịn ở xung quanh

bề mặt dịch lên men, nấm men nẩy chồi và phát triển,giai đoạn này kéo dài từ 1-5 ngày

Giai đoạn hai : Giai đoạn bọt thấp có rất nhiều bọt

đặc trắng, chật bồng lên một lớp trên bề mặt dịch trongthời gian 2-3 ngày

Giai đoạn 3 : giai đoạn bọt cao, quá trình lên men

diễn ra mạnh mẽ nhất, bọt xốp và bồng lên rất cao, bềmặt bọt từ trắng chuyển sang màu nâu Giai đoạn nàykéo dài 3-4 ngày

Giai đoạn cuối : Bọt bẹp xuống, bề mặt bọt lên

men phủ lớp màu nâu Tế bào nấm men tạo thành lớp bôngvà lắng xuống đáy thùng Sản phẩm thu được là bia non

Sản phẩm bia non được tiến hành tiếp quá trình ủ bia từ6-10 ngày để nồng độ CO2, hàm lượng cồn diaxetin, độaxit đạt chỉ tiêu yêu cầu.

1.2.10 Làm trong bia :

Để đạt được độ trong cần thiết phải tiến hành làmtrong bia Để làm trong bia người ta phải tiến hành lọc

Để lọc bia có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhauvà nhiều chất trợ lọc khác nhau Lọc làm cho bia có độtrong sáng đúng yêu cầu chất lượng (tách triệt để cácphần tử rắn lắng, khuếch tán trong bia) làm ổn định vàgia tăng độ bền vững sinh học, hóa học cho bia (lọc loạibỏ hầu hết các vi sinh vật, kể cả nấm men, nên bia sau khilọc tinh có thể để một tháng không cần thành trùng)

1.2.11 Bão hòa CO 2 :

Bia sau khi lọc là một chất lỏng bão hòa CO2 Khichuyển bia từ thùng lên men phụ đi lọc và cho vào thùngchứa thì khả năng giữ CO2 của bia bị giảm nên ta phải bãohòa CO2 để đạt yêu cầu Để bão hòa CO2 lại thì sau khilọc giữ một thời gian nhất định dưới áp suất của CO2 Dođó bia sau khi lọc được đưa vào thùng ổn định và giữ ởnhiệt độ 0,5 -1oC, dưới áp suất của CO2 trong thời gian 4-12giờ khí CO2 sử dụng phải lọc để khử mùi Áp suất làmviệc 2-3kgf/cm2

1.2.12 Chiết bia vào chai :

Bia được chiết vào chai để vận chuyển đến ngườitiêu dùng và dễ bảo quản Chai dùng để chiết rót có màunâu để tránh tác dụng của tia nắng mặt trời làm xảy racác phản ứng quang hóa, khi đó một số hợp chất của lưuhuỳnh từ chỗ không có mùi sẽ khử thành mecaptan hoặcnhững chất tương tự gây mùi khó chịu cho bia Trước khirót, chai phải được rửa sát trùng kỹ bằng nước nóng vàdung dịch NaOH 2%

Bia được rót trong điều kiện đẳng áp, nếu không sẽtạo nhiều bọt làm bia mất CO2 và khó rót đều theo yêucầu

1.2.13 Thanh trùng bia :

Bia sau khí chiết rót vào chai được đóng nắp và đưa

đi thanh trùng với mục đích tiêu diệt các vi sinh vật có trong

bia, đồng thời ức chế vi sinh vật chịu nhiệt để ổn địnhthành phần sinh học của bia và tăng thời gian bảo quản.

1.2.14 Kiểm tra - dán nhãn :

Bia sau khi ra khỏi máy thanh trùng phải được kiểm trađể loại bỏ những chai không đạt yêu cầu như : Chai bẩn,bia đục hoặc không đủ dung lượng bia sau khi ra khỏi máythanh trùng được làm nguội tự nhiên sau đó qua máy dánnhãn, cuối cùng bia được cho vào két và chuyển kho thànhphẩm

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ DÂY CHUYỀN THIẾT

BỊ SẢN XUẤT BIA CHAI

Công nghệ sản xuất bia cơ bản dựa theo các quy trìnhnhất định tùy theo tính chất, quy mô sản xuất mà sẽ cónhững thay đổi về tính tự động hóa, hiện đại hóa Ởđây chỉ giới thiệu các thiết bị chính trong dây chuyền sảnxuất bia của Nhà máy bia Quảng Ngãi

2.1 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BIA :

Hình 2.1 Sơ đồ dây chuyền thiết bị sản xuất bia

1 Máy nghiền malt 7 Thùng lắng xoáy tâm 13 Máy chiết bia

2 Gàu tải 8 Thiết bị làm lạnh nhanh 14 Máy thanh trùng

3 Vít tải 9 Thiết bị lên men 15 Bơm

4 Nồi nấu malt, thế liệu 10 Máy bổ sung O 2 16 Máy dán nhãn

5 Thùng lọc bả malt 11 Thiết bị lọc bia 17 Băng tải vận chuyển bia

6 Thùng đun sôi với hoa 12 Thùng tàn trữ bia

11 12

13 14

3

6

10 2

Giải thích dây chuyền thiết bị :

Malt được đưa vào máy nghiền nguyên liệu theo yêucầu kỹ thuật, sản phẩm nghiền được gàu tải đưa lên caovà nhờ vít vận tải chuyển đến nồi nấu, tại nồi nấu maltđược cho nước ở nhiệt độ thích hợp và dùng hơi nấuchín, biến tinh bột thành đường Sau đó toàn bộ bã maltvà dịch đường qua thiết bị lọc tách bã ra còn dịch đườngđưa vào thiết bị đun sôi với hoa, rồi đưa sang thiết bị lạnhnhanh phù hợp với quy trình lên men Sau đó lại bơm vàothiết bị lên men và bổ sung thêm O2 và cho ra sản phẩm bia.Sau đó cho qua thiết bị lọc bia rồi đưa sang thùng tàn trữvà đưa sang thiết bị chiết, rồi qua thiết bị thanh trùng vàthiết bị dán nhãn

2.2 THIẾT BỊ NGHIỀN MALT :

2.2.1 Công dụng :

Để nghiền nhỏ malt (theo từng mức độ kỹ thuậtkhác nhau) để khi đường hóa thu được nhiều nhất chấthòa tan (chất chiết) có lợi cho sản xuất và chất lượngsản phẩm Góp phần hạn chế các chất không có lợi tanvào dịch đường và sử dụng tốt nhất các thành phần củamalt (chất hòa tan, vỏ, )

2.2.2 Sơ đồ cấu tạo :

Hình 2.2 Thiết bị nghiền malt

1 Bộ phận điều chỉnh trường nghiền 4 Trục nghiền

2 Phểu nạp nguyên liệu 5 Cửa ra sản phẩm

3 Bộ phận điều chỉnh lượng nguyên liệu

Đường kính trục nghiền từ 250 300(mm)

Chiều dài trục nghiền từ 350  1250(mm)

5