TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ THỰC TẾ SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY BIA BIVA

Trong thời gian thực tập tại nhà máy tôi đã tham gia sản xuất và tiến hành tìm hiểu quy trình sản xuất bia: theo dõi và ghi nhận các chỉ tiêu của quy trình sản xuất, khảo sát từ khâu ngu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ THỰC TẾ SẢN

XUẤT TẠI NHÀ MÁY BIA BIVA

Họ và tên sinh viên: TRẦN PHẠM HÒA HƯNG

Ng ành: Bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm Niên khóa: 2007 – 2011

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 07/2011

TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ THỰC TẾ SẢN

XUẤT TẠI NHÀ MÁY BIA BIVA

Tác giả

TRẦN PHẠM HÒA HƯNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành

Bảo Quản và Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm

Giáo viên hướng dẫn Ths HUỲNH TIẾN ĐẠT

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 7/2011

LỜI CẢM ƠN

Để đạt được những thành quả như ngày hôm nay trước tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Công ơn Cha Mẹ đã sinh thành và nuôi dưỡng con nên người

Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ thực phẩm cùng tất

cả các Thầy Cô trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh đã chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quí báu và giúp đỡ trong suốt thời gian em học tại trường

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Huỳnh Tiến Đạt - cán bộ giảng dạy của khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc nhà máy sản xuất bia BIVA, đặc biệt là chú Vũ Tuấn Châu – giám đốc nhà máy, anh Nguyễn Văn Lý – quản đốc nhà máy, cùng toàn thể anh chị, cô chú làm việc tại nhà máy đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập tại đây

Sau cùng xin cảm ơn tất cả bạn bè đã luôn ở bên tôi động viên và chia sẽ trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn

Tp.HCM, tháng 7 năm 2011 Trần Phạm Hòa Hưng

TÓM TẮT

Được sự đồng ý của Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại Học Nông Lâm

và nhà máy sản xuất bia BIVA, tôi đã thực hiện đề tài “TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ THỰC TẾ SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY BIA BIVA” từ ngày

06/03/2011 đến ngày 30/7/2011 tại nhà máy sản xuất bia BIVA (ấp Bắc 2, xã Hòa Long, thị xã Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu) Trong thời gian thực tập tại nhà máy tôi đã tham gia sản xuất và tiến hành tìm hiểu quy trình sản xuất bia: theo dõi và ghi nhận các chỉ tiêu của quy trình sản xuất, khảo sát từ khâu nguyên liệu đến khâu thành phẩm Qua thời gian đó tôi đã nắm bắt được quy trình sản xuất bia của nhà máy bao gồm:

Các nguyên liệu trong quá trình sản xuất bia gồm nước, malt, gạo, hoa houblon, nấm men, các chất phụ gia và yêu cầu chất lượng của các nguyên liệu để sản xuất bia

Từng công đoạn trong quy trình sản xuất bia vàng gồm:

+ Nghiền gạo, nghiền malt

+ Nấu gạo, nấu malt và hội cháo

+ Lọc bã malt thu dịch đường

+ Đun sôi dịch đường với hoa houblon

+ Lắng cặn và làm lạnh nhanh dịch đường

+ Lên men bia gồm lên men chính và lên men phụ

+ Lọc trong bia và bão hòa CO2 + Bảo quản bia thành phẩm, chiết chai, hoàn thiện sản phẩm + Tìm hiểu hệ thống máy móc thiết bị của nhà máy

+ Tìm hiểu hệ thống CIP thiết bị phục vụ cho quá trình sản xuất Ghi nhận các chỉ tiêu chất lượng của bia thành phẩm

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Danh sách các chữ viết tắt vi

Danh sách các hình vii

Danh sách các bảng viii

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích 1

1.3 Yêu cầu 2

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về nhà máy sản xuất bia BIVA 3

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển 3

2.1.2 Vị trí nhà máy và cơ cấu tổ chức 3

2.2 Cơ sở khoa học của quá trình sản xuất bia 6

2.2.1 Quá trình thủy phân nguyên liệu 6

2.2.2 Quá trình lên men 7

2.3 Nguyên liệu được sử dụng trong sản xuất bia 8

2.3.1 Nước 8

2.3.2 Malt 8

2.3.3 Hoa houblon 9

2.3.4 Nấm men bia 10

2.3.5 Thế liệu 11

2.3.6 Các chất phụ gia được sử dụng trong sản xuất bia 11

2.3.7 Bảo quản nguyên liệu 12

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện 13

3.2 Nội dung khảo sát 13

3.3 Phương pháp khảo sát 13

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14

4.1 Qui trình sản xuất tổng quát tại nhà máy sản xuất bia BIVA 14

4.2 Thuyết minh quy trình 16

4.2.1 Nghiền malt và gạo 16

4.2.2 Nấu malt, nấu gạo 17

4.2.3 Lọc trong thu dịch đường 22

4.2.4 Nấu dịch đường với hoa houblon 23

4.2.5 Lắng cặn 25

4.2.6 Làm lạnh nhanh 25

4.2.7 Nhân giống nấm men 26

4.2.8 Lên men chính 27

4.2.9 Lên men phụ 30

4.2.10 Lọc trong bia 31

4.2.11 Tàng trữ, ổn định và bão hòa CO2 32

4.3 Các chỉ tiêu chất lượng 34

4.4 Các sự cố thường xảy ra và cách khắc phục 36

4.5 Quy trình vệ sinh thiết bị (CIP – Cleaning in place) 39

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 41

5.1 Kết luận 41

5.1 Đề nghị 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC 45

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CIP : Cleaning in place – Quy trình vệ sinh thiết bị, nhà xưởng

TBF : Tank chứa bia bán thành phẩm

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH : Trách nhiệm hữu hạn

TPHCM : Thành phố Hồ Chí Minh

UASB : Upflow anaerobic sludge blanket – Bể lắng bùn và xử lý kỵ khí VSV : Vi sinh vật

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy 4

Hình 2.2 Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy 5

Hình 2.3 Bia chai BIVA 6

Hình 2.4 Malt đại mạch 9

Hình 2.5 Các bao malt được bảo quản trong kho 9

Hình 2.6 Hoa houblon 10

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất bia 16

Hình 4.2 Giản đồ nấu bia của nhà máy 20

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các chất phụ gia sử dụng tại nhà máy bia BIVA 11

Bảng 4.1 Thành phần nguyên liệu và phụ gia cho 1 mẻ nấu 18

Bảng 4.2 Tiêu chuẩn dịch nha lạnh 36

Bảng 4.3 Tiêu chuẩn bia lên men phụ 36

Bảng 4.4 Tiêu chuẩn bia TBF 37

Bảng 4.5 Tiêu chuẩn bia thành phẩm 37

Bảng 4.6 Các sự cố trong quá trình xay nghiền 38

Bảng 4.7 Các sự cố xảy ra trong quy trình nấu 38

Bảng 4.8 Các sự cố xảy ra trong quy trình lên men 39

Bảng 4.9 Các sự cố trong quá trình lọc 40

Bảng 4.10 Các sự cố trong quy trình chiết rót đóng chai 41

để phục vụ nhiều tầng lớp người tiêu dùng Để tạo ra được những sản phẩm bia chất lượng, quy trình sản xuất bia phải hiện đại và không ngừng cải tiến về mặt kỹ thuật Vì vậy khảo sát và nắm vững những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bia sẽ cung cấp cho sinh viên kiến thức thực tế, thỏa mãn yêu cầu thực tập tốt nghiệp

Nhằm tạo điều kiện cho sinh viên vận dụng, củng cố lại những kiến thức đã học sau 4 năm học tập tại trường, khoa Công Nghệ Thực Phẩm – trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã bố trí khoảng thời gian 5 tháng cho sinh viên đi thực tập tốt nghiệp tại các đơn vị sản xuất chế biến lương thực thực phẩm

Từ thực tế trên chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài tốt nghiệp “TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ THỰC TẾ SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY BIA BIVA”, với sự đồng ý của khoa Công Nghệ Thực Phẩm – trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, sự chấp nhận của ban giám đốc nhà máy sản xuất bia BIVA và hướng dẫn của thầy Huỳnh Tiến Đạt

1.2 Mục đích

Khảo sát quy trình công nghệ sản xuất bia tại nhà máy bia BIVA, tham gia vào quy trình sản xuất với vai trò là một kỹ sư nhằm tìm hiểu các vấn đề phát sinh trong thực tế sản xuất có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, từ đó đề ra các biện pháp khắc phục

Chương 2

2.1 Tổng quan về nhà máy sản xuất bia BIVA

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Nhà máy sản xuất bia BIVA được thành lập vào ngày 6/5/1991 Những năm đầu nhà máy được đặt trong nội thị thành phố Vũng Tàu với năng lực sản xuất còn hạn chế chủ yếu phục vụ nhu cầu của người dân Vũng Tàu Đến khoảng năm 1996 – 1997 nhận thấy cần phải mở rộng thị trường tiêu thụ với tiềm năng tiêu thụ sản phẩm của nhà máy rất lớn nên ban giám đốc nhà máy quyết định xây dựng nhà máy và mua thêm, chuyển dần máy móc, dây chuyền sản xuất về địa điểm hiện tại rộng hơn nhằm nâng cao năng lực sản xuất của nhà máy

2.1.2 Vị trí nhà máy và cơ cấu tổ chức

 Vị trí nhà máy:

Địa chỉ: Ấp Bắc 2, xã Hòa Long, thị xã Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

Nhà máy với tổng diện tích mặt bằng khoảng 10.000 m2, diện tích nhà xưởng chiếm 70% diện tích, nằm trên mặt tiền quốc lộ 56 nối liền hai tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu và Đồng Nai, cách trung tâm thành phố Vũng Tàu 30 km, thành phố Hồ Chí Minh 80 km, thành phố Biên Hòa 60 km nên rất thuận tiện trong việc vận chuyển, cung cấp, tiêu thụ sản phẩm của nhà máy đến các khu vực lân cận Mặt khác nhà máy được đặt cách xa khu dân cư nên không làm ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân

Hình 2.1: Sơ đồ mặt bằng nhà máy

 Cơ cấu tổ chức của nhà máy bia BIVA

Hình 2.2: Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy

Nhà máy sản xuất và kinh doanh sản phẩm chính là bia hơi BIVA Ngoài ra vào năm 2010 nhà máy nhập về dây chuyền sản xuất bia chai và bắt đầu đưa vào sản xuất sản phẩm bia chai BIVA nhằm đa dạng hóa sản phẩm kinh doanh với mục tiêu phát triển thành sản phẩm chủ lực của nhà máy Công suất tối đa của nhà máy hiện nay khoảng 10 triệu lít/năm (Nguồn: Nhà máy bia BIVA)

Do sản phẩm chính của nhà máy là bia hơi, thời gian bảo quản ngắn nên không thích hợp vận chuyển đi quá xa Vì vậy sản phẩm của nhà máy được phân phối qua hệ thống nhà hàng và cửa hàng giới thiệu sản phẩm trải khắp tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, khu vực miền Đông Nam Bộ và các tỉnh lân cận

Với năng lực sản xuất hiện tại, nhà máy đủ khả năng cung cấp sản phẩm cho người tiêu dùng tuy nhiên với mục tiêu phát triển sản phẩm bia chai BIVA thành sản phẩm chủ lực nhà máy cần phải mở rộng sản xuất nhằm tăng công suất của nhà máy

Hình 2.3: Bia chai BIVA (Nguồn: Nhà máy bia BIVA)

2.2 Cơ sở khoa học của quá trình sản xuất bia

Sản xuất bia thực chất là một quá trình tương tác chặt chẽ giữa nấm men và môi trường lên men mà kết quả là cho ra một loại sản phẩm rất đặc trưng – đó là bia Có thể khái quát quá trình sản xuất bia thực chất là một quá trình gồm hai quá trình cơ bản (Dương Nữ Thanh Tuyền, 2008)

2.2.1 Quá trình thủy phân nguyên liệu

Quá trình thủy phân nguyên liệu trong sản xuất bia được gọi là quá trình đường hóa Thực chất của các quá trình ở giai đoạn này là sự thủy phân các hợp chất cao phân

tử dưới sự xúc tác của enzyme Đây là một trong những quá trình cơ bản nhất trong sản xuất bia (Hoàng Đình Hòa, 1998)

− Tinh bột bị biến đổi thành các hợp chất glucid hòa tan – chủ yếu là các đường dưới tác dụng của hệ enzyme amylase có trong malt

Tinh bột  Dextrin M cao  Dextrin thấp M  Maltose  Glucose

(C6H10O5)n + nH2O  nC6h12O6

− Các protein có trong nguyên liệu cũng bị thủy phân dưới tác dụng của enzyme protease và peptidase trong malt

Protein  albumose  polypeptid  peptid & acid amin

− Quá trình thủy phân các hợp chất hữu cơ chứa phospho (amylopectin, glucophosphat, phospholypid…) dưới tác dụng của enzyme phytase của malt

Các hợp chất hữu cơ chứa phospho dưới tác dụng của enzyme phytase (to

opt = 45 – 50oC, pH = 5,2 – 5,3)  acid phosphoric và các hợp phần còn lại

− Quá trình thủy phân hemixenlluloza dưới tác dụng của nhóm enzyme sitaza giúp phá vỡ thành tế bào nội nhũ nhằm tạo điều kiện cho các anzyme khác hoạt động

và cung cấp bổ sung chất hòa tan cho dịch đường

Tất cả các sản phẩm tạo thành trong quá trình thủy phân nguyên liệu, nếu ở dạng hòa tan sẽ đi vào trong dịch thủy phân tạo nên một môi trường dinh dưỡng rất phù hợp cho nấm men phát triển Dịch này trong sản xuất bia được gọi là nước nha hay nước moult

2.2.2 Quá trình lên men

Đây là quá trình chuyển dịch đường sau quá trình đường hóa thành rượu, khí CO2

và các sản phẩm phụ dưới tác dụng của nấm men (Hoàng Đình Hòa, 1998) Các phản ứng sinh hóa của quá trình lên men được đề cập trong Phụ lục 1

− Giai đoạn men sinh khối: trong dịch đường có đầy đủ chất dinh dưỡng cho nấm men, đồng thời với lượng O2 vừa đủ xảy ra quá trình hô hấp Nấm men sử dụng đường để trao đổi năng lượng phục vụ cho sinh sản và phát triển

C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + Q (năng lượng)

− Quá trình lên men: khi hết O2 sẽ xảy ra quá trình lên men, nấm men mới thực sự biến đổi thành rượu và khí CO2

C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + Q (năng lượng) Ngoài ra còn có một số quá trình chuyển hóa khác làm cho bia có hương vị đặc trưng, màu sắc đẹp và nhiều chất bổ dưỡng như:

+ Phản ứng thủy phân protid, peptid tạo ra các chất đạm hòa tan

+ Phản ứng tạo acid hữu cơ

+ Quá trình hình thành các loại rượu bậc cao từ các acid amin như tyrosol được tạo

từ tyrosin có vị đắng mạnh, là một trong những thành phần chính sinh ra mùi thơm của bia

+ Phản ứng tạo ester thơm từ andehyd và các acid hữu cơ

2.3 Nguyên liệu được sử dụng trong sản xuất bia

Trong ngành công nghiệp sản xuất bia thì nước, malt, hoa houblon, nấm men là bốn nguyên liệu chính được sử dụng Ngoài ra để hạ giá thành sản phẩm và tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có thì gạo, bắp… được sử dụng như thế liệu nhằm thay thế cho malt

2.3.1 Nước

Nước là nguồn nguyên liệu chính không thể thay thế trong công nghệ sản xuất bia, nước chiếm tỉ lệ rất lớn từ 92% – 95% thành phần bia (Hughes và Baxter, 2001) Nước được sử dụng trong hầu hết các quá trình sản xuất ngoài việc dùng cho nấu, còn dùng cho các công đoạn khác như làm nguội dịch đường, làm mát máy lạnh cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh thiết bị, rửa chai, nhà xưởng…

Nhà máy bia BIVA sử dụng nguồn nước ngầm có tại chỗ đã qua hệ thống xử lý nước công nghệ, đáp ứng theo đúng yêu cầu kĩ thuật như đã trình bày ở Phụ lục 2.1

Hình 2.4: Malt đại mạch (Nguồn: Cty TNHH Malthop Viet Nam, 2011)

Nhà máy sản xuất bia BIVA sử dụng loại malt đại mạch để sản xuất bia là malt pilsen được nhập khẩu từ Hà Lan, malt pilsen được sấy khô ở 80 – 85oC, độ ẩm 4,5%, sử

dụng tốt nhất trong vòng 6 tháng kể từ ngày sản xuất Malt pilsen được dùng để sản xuất bia vàng, giúp cho bia có màu vàng nhẹ và tạo hương vị mạnh cho bia (Nguồn: Briess Malt và Ingredients Company, 2011) Chất lượng malt phải đáp ứng được các yêu cầu được trình bày ở Phụ lục 2.3 và Phụ lục 2.4

Malt được chứa trong các bao 2 lớp, lớp ngoài được làm từ nhựa polypropylene (PP), lớp trong được làm từ nhựa polyethylene (PE) kín trong suốt quá trình vận chuyển

về nhà máy Tại nhà máy, các bao malt được lưu trữ trong nhà kho rộng rãi thoáng mát, đặt trên các palet bằng gỗ cách mặt đất khoảng 10 cm, cách tường 50 cm nhằm tránh bụi bẩn, côn trùng…

Hình 2.5: Các bao malt được bảo quản trong kho của nhà máy

Malt khi nhập vào nhà máy phải được bộ phận quản lý chất lượng của nhà máy kiểm tra các chỉ tiêu như: độ ẩm, cảm quan (các chỉ tiêu như độ hòa tan, hoạt lực của malt nhà máy chưa kiểm tra mà chỉ dựa vào công bố chất lượng của nhà sản xuất) , nếu đạt mới được nhập vào kho bảo quản và đưa đi sản xuất

2.3.3 Hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 sau đại mạch được sử dụng 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 bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa

houblon vẫn giữ một vai trò quan trọng và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia

Hình 2.6: Hoa houblon (Nguồn: Cty TNHH Malthop Viet Nam, 2011)

Nhà máy sử dụng hai loại chế phẩm hoa houblon là cao hoa (hoa houblon được

cô đặc) và hoa viên (hoa houblon dạng viên) được nhập khẩu từ Đức

− Cao hoa (hoa houblon được cô đặc) (lon 1 kg): có hàm lượng α – acid đắng cao

− Hoa viên (hoa houblon dạng viên) (bao 5 kg): có hàm lượng α – acid đắng thấp nhưng hàm lượng β – acid đắng cao

Hoa houblon được bảo quản trong kho ở nhiệt độ 15 – 20o

C

Thành phần hóa học và yêu cầu về chất lượng hoa houblon được trình bày trong

Phụ lục 2.5 và Phụ lục 2.6

2.3.4 Nấm men bia

Nấm men sử dụng để lên men bia thuộc loại đơn bào chủng Saccharomyces

Trong ngành sản xuất bia, sử dụng hai loài nấm men là Saccharomyces cerevisiae (lên men nổi) và Saccharomyces carlsbergensis (lên men chìm) Chất lượng của 2 chủng

nấm men được so sánh trong Phụ lục 2.7

Nhà máy sản xuất bia BIVA sử dụng chủng nấm men Saccharomyces

carlsbergensis được lưu trữ và nuôi cấy, tăng sinh tại phòng thí nghiệm của nhà máy để tiến hành lên men bia Đời men sử dụng nhỏ hơn 8 (<RH8) Nấm men bia phải đáp ứng các chỉ tiêu kĩ thuật được trình bày trong Phụ lục 2.8

2.3.5 Thế liệu

Trong sản xuất bia việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào nhiều điều kiện

có thể nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm, tạo ra các sản phẩm bia có mức chất lượng khác nhau hoặc cải thiện một vài tính chất của sản phẩm theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng Vì vậy các loại ngũ cốc được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia và lượng thế liệu thay đổi từ 20% – 30% ở Châu Âu và lên tới 50% – 70% ở một số nước châu Phi, châu Mỹ, châu Á (Nguyễn Thị Hiền, 2003)

Nhà máy sử dụng thế liệu là gạo tấm được thu mua tại các tỉnh miền Tây Nam bộ Gạo được xử lý theo đúng chỉ tiêu chất lượng gạo dùng để sản xuất bia: hạt phải sạch, không có hạt mốc và sâu mọt, không có mùi lạ, màu sắc phải đồng đều, trắng, đồng nhất,

độ ẩm ≤ 14,5% , tỷ lệ tạp chất ≤ 0,05%

Gạo được để chung kho với malt và có phương pháp lưu trữ giống như malt

2.3.6 Các chất phụ gia được sử dụng trong sản xuất bia

Nhà máy mua các chế phẩm enzyme và các chất phụ gia từ các công ty trên thị thường Việt Nam và sử dụng chúng trong quá trình nấu bia với mục đích theo Bảng 2.1

Bảng 2.1: Các chất phụ gia sử dụng tại nhà máy bia BIVA

Enzyme termamyl Hỗ trợ thủy phân tinh

bột

Bắt đầu quá trình gia nhiệt nồi gạo

400 ml/mẻ nấu

CaCl2 Điều chỉnh pH, tăng khả

năng bền nhiệt cho amylase, tăng độ ổn định sinh học của bia

α-Bắt đầu quá trình gia nhiệt nồi gạo

1,2 kg/mẻ nấu

ZnSO4 Tạo điều kiện cho nấm

men phát triển

15 phút sau khi bắt đầu houblon hóa

4 g/mẻ nấu

Caramel Tạo màu cho bia 15 phút sau khi bắt

đầu houblon hóa

0.5 kg/mẻ nấu

Diatomit Hỗ trợ quá trình lắng

cặn

15 phút sau khi bắt đầu houblon hóa

(Nguồn: Nhà máy bia BIVA)

2.3.7 Bảo quản nguyên liệu

Nguyên liệu sản xuất bia khi nhập vào nhà máy đều phải được bộ phận quản lý chất lượng của nhà máy kiểm tra rồi mới được nhập vào kho và đưa đi sản xuất

Đối với hoa houblon việc bảo quản dễ dàng hơn do hoa houblon thường được nhập về dưới các dạng chế phẩm dạng hoa viên đóng gói chân không và cao đóng lon Nhiệt độ bảo quản trong kho là 15 – 20o

C

Việc tiếp nhận và kiểm tra chất lượng nguyên liệu phải được thực hiện đầy đù, nghiêm túc tất cả các chỉ tiêu đã được nhà máy đề ra nhằm tránh việc nguyên liệu có chất lượng không tốt ảnh hưởng đến chất lượng của quy trình sản xuất

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện

Đề tài được thực hiện từ ngày 6/3/2011 đến ngày 30/7/2011 tại nhà máy sản xuất bia BIVA , Ấp Bắc 2 – xã Hòa Long – thị xã Bà Rịa – tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

3.2 Nội dung khảo sát

Khảo sát quy trình sản xuất bia vàng từ khâu nguyên liệu đến khâu thành phẩm và thực tế quá trình sản xuất tại nhà máy bia BIVA

− Các nguyên liệu dùng để sản xuất bia vàng

− Tỷ lệ phối trộn giữa các nguyên liệu

− Quy trình sản xuất bia

− Phương pháp thực hiện, các thông số kỹ thuật, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

− Ghi nhận các chỉ tiêu chất lượng của bia chai thành phẩm: chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa lý và chỉ tiêu vi sinh

− Tìm hiểu hệ thống máy móc thiết bị của nhà máy

− Tìm hiểu hệ thống CIP thiết bị phục vụ cho quá trình sản xuất

3.3 Phương pháp khảo sát

− Tham khảo các tài liệu về công nghệ sản xuất bia

− Quan sát và trực tiếp tham gia vào quy trình sản xuất bia tại nhà máy sản xuất bia BIVA

− Thu thập và ghi nhận các thông số kỹ thuật

− Tham khảo tài liệu kỹ thuật của nhà máy sản xuất bia BIVA

− Phỏng vấn và trao đổi kinh nghiệm với nhân viên kỹ thuật của nhà máy sản xuất bia BIVA

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Sau thời gian thực tập tìm hiểu quy trình sản xuất bia tại nhà máy sản xuất bia BIVA, chúng tôi đã nắm bắt được những kiến thức về nguyên liệu cũng như quy trình sản xuất bia như sau

4.1 Qui trình sản xuất tổng quát tại nhà máy sản xuất bia BIVA

Hình 4.1: Sơ đồ quy trình sản xuất bia

4.2 Thuyết minh quy trình

4.2.1 Nghiền malt và gạo

Mục đích của việc nghiền nguyên liệu là: đập nhỏ hạt, phá vỡ cấu trúc tế bào của hạt malt và gạo để tăng bề mặt tiếp xúc của nguyên liệu với nước giúp cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ nhanh hơn, tạo điều kiện hồ hóa nhanh, thúc đẩy quá trình đường hóa, tăng khả năng tiếp xúc của enzyme với cơ chất cũng như việc thực hiện quá trình thủy phân nhanh, đồng thời thu được chất hòa tan có nồng độ cao nhất

Nhà máy bia BIVA sử dụng thiết bị nghiền malt là máy nghiền 4 trục 1 sàng có năng suất 2 tấn/giờ, thiết bị nghiền gạo là máy nghiền búa va đập tự do có năng suất 500 kg/giờ

Nguyên tắc chung cho chế độ nghiền:

− Đối với gạo: do gạo chưa qua nảy mầm nên cấu trúc tinh bột còn nguyên vẹn, mặt khác các enzyme amylase và protease có trong gạo rất ít lại không được hoạt hóa nên khó bị thủy phân Do đó gạo phải được nghiền càng mịn càng tốt, khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme càng cao, hiệu quả thủy phân càng triệt để

− Đối với malt: ngoài việc quan tâm đến kích thước của bột nghiền thì độ nguyên của vỏ trấu cũng rất được quan tâm Nếu nghiền thô thì có lợi cho việc lọc bã malt, lúc này lớp vỏ trấu cũng đóng vai trò là lớp vật liệu lọc rất tốt nhưng nếu nghiền quá thô thì quá trình đường hóa sẽ không hoàn toàn Ngược lại nếu nghiền quá mịn thì vỏ trấu sẽ bị nát, không tạo được độ xốp cao, bề mặt lớp lọc dễ bị bịt kín, khả năng lọc kém Ngoài ra khi nghiền quá mịn thì trong quá trình nấu và lọc, các chất trong vỏ trấu sẽ chiết vào dịch nha (tannin, polyphenol, lignin ) ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia thành phẩm (Hoàng Đình Hòa, 1998)

− Yêu cầu của nguyên liệu sau khi nghiền:

+ Vỏ malt càng nguyên vẹn càng tốt

+ Phần nội nhũ sau khi nghiền phải đạt yêu cầu sau: hạt mảnh lớn (20%), hạt mảnh nhỏ (20%), hạt tạo thành bột (60%)

+ Đối với malt tỷ lệ vỏ (15 – 18%), tấm thô (18 – 22%), tấm mịn (30 – 35%), bột (25 – 35%)

+ Gạo sau khi nghiền hạt càng nhỏ mịn càng tốt

+ Đối với gạo tỷ lệ là: bột thô (20 – 30%), bột mịn (70 – 80%)

Nhà máy bia BIVA sử dụng phương pháp nghiền malt ở trạng thái khô sau đó hòa trộn với nước và khuấy đều (bằng thiết bị phối trộn có cánh khuấy) nhằm làm cho bột malt không bị vón cục, sau khi khuấy đều malt được bơm sang nồi nấu Đối với gạo cũng tương tự

Tuy nhiên khâu nghiền malt và gạo còn nhiều tồn tại cần khắc phục như: nền khu vực xay nghiền có nhiều bụi bẩn do nằm trên lối đi vào khu vực nấu bia dễ tạp nhiễm vào nguyên liệu, nguyên liệu khi xay nghiền xong không được tập trung về các cylon mà thường được đựng trong các bao nguyên liệu đã sử dụng nên khi vận chuyển vào bồn phối trộn cần nhiều nhân công, việc để các chất lạ tạp nhiễm vào nguyên liệu sẽ dẫn đến ảnh hưởng xấu, khó kiểm soát đến chất lượng sản phẩm của quá trình nấu

4.2.2 Nấu malt, nấu gạo

Nhà máy chế biến bia BIVA sử dụng thiết bị đường hóa là 3 nồi nấu thể tích 5.500 lít có hình trụ đứng, cao 2,5 m đường kính 2 m, đáy làm bằng thép không gỉ, hai lớp vỏ Vỏ ngoài cùng bằng inox, kế đến là lớp bảo ôn để cách nhiệt, trong cùng là thành nồi, bên trong nồi có trang bị cánh khuấy, vận tốc cánh khuấy là 25 vòng/phút Mỗi nồi

có ống thoát hơi cao khoảng 3 m, tiết diện ống có đường kính là 25 cm và đều có cửa quan sát Bao gồm 1 nồi nấu gạo, 2 nồi nấu malt

Nhà máy sử dụng nguyên liệu cho một mẻ nấu là 1.050 kg malt và 400 kg gạo tấm Thành phần nguyên liệu được sử dụng cho một mẻ nấu được trình bày trong Bảng 4.1

Bảng 4.1: Thành phần nguyên liệu và phụ gia cho 1 mẻ nấu

Tên nguyên liệu Kg/mẻ

Cao viên 10% 1,5 Cao viên 8% 1,5

có sẵn trong nguyên liệu và các chế phẩm enzym được bổ sung từ ngoài các chất có trong nguyên liệu bị phân hủy thành dạng đơn giản, hòa tan, phân tán vào trong dịch

Quy trình nấu gạo, nấu malt và hội cháo được trình bày theo giản đồ nấu bia của nhà máy được thể hiện trong Hình 4.2

Hình 4.2: Giản đồ nấu bia của nhà máy (Nguồn: Nhà máy bia BIVA)

 Nấu gạo

Trước khi nấu bổ sung CaCl2 với hàm lượng là 1,2 kg/mẻ nấu nhằm tạo pH đệm cho quá trình thủy phân và bổ sung enzym Termanyl với lượng 200 ml để phân cắt tinh bột thành các mạch ngắn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa Ngoài ra, để cung cấp hệ enzym amylase cho quá trình thủy phân tinh bột, trong nồi gạo có trộn bổ sung 12,5% malt lót (50 kg) so với khối lượng gạo trong một mẻ nấu trong công đoạn phối trộn nguyên liệu Thêm malt lót để giúp cho sự dịch hóa tinh bột dễ dàng hơn, vì trong malt có hệ enzyme amylase, đặc biệt là ở giai đoạn đầu có enzyme α – amylase, enzyme này cắt phân tử tinh bột thành những mạch ngắn hơn, làm cho nồi gạo không bị vón cục, tránh khê, khét Các hệ enzyme có trong malt được trình bày trong Phụ lục 3

Gạo sau khi xay mịn được cân và vận chuyển đến thiết bị phối trộn để tiến hành trộn với nước 30o

C Việc xác định tỷ lệ giữa bột và nước rất quan trọng vì nó quyết định nồng độ dịch ban đầu Tại nhà máy, bột gạo được phối trộn với nước theo tỉ lệ khối lượng 1:3 (400 kg bột gạo và malt trộn với 1.350 lít nước) Sau đó, hỗn hợp gạo – nước sẽ được bơm sang nồi nấu gạo Bật cánh khuấy của nồi gạo để bột gạo không lắng xuống đáy nhằm tránh hiện tượng cháy khét và chống vón cục Mở van hơi để cấp nhiệt cho nồi gạo để nâng nhiệt nồi gạo lên 72oC trong 30 phút sau đó giữ ở 72o

C trong 20 phút bằng cách điều chỉnh van hơi, lúc này các enzyme α – amylase trong malt lót hoạt động xúc tác cho sự thủy phân liên kết 1 – 4 glucoside ở bất kì đầu không khử của tinh bột và dừng lại khi gặp liên kết 1 – 6 glucoside, sản phẩm chủ yếu là dextrin, một ít glucose và maltose Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 83o

C trong 15 phút và duy trì nhiệt độ này trong 10 phút để hồ hóa tinh bột, kết thúc giai đoạn này phần lớn tinh bột đã được

hồ hóa, tuy nhiên ở nhiệt độ này phần lớn enzyme α – amylase đã bị vô hoạt Sau đó đóng van hơi cấp nhiệt, bổ sung thêm nước nguội để hạ nhiệt độ xuống 72o

C và bổ sung thêm 200 ml lượng enzyme Termanyl còn lại thủy phân lượng tinh bột còn sót lại,

giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút Tiếp theo nâng nhiệt độ lên 100oC trong thời gian 25 phút và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 15 phút để hồ hóa hoàn toàn tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa và quá trình lọc sau này

 Nấu malt

Trước tiên ta hòa trộn đều nước với 1.000 kg malt đã nghiền theo tỷ lệ 1:3 (950

kg malt trộn với 2.850 lít nước) trong bồn trộn nguyên liệu rồi bơm sang nồi nấu malt Đồng thời lúc này cánh khuấy của nồi malt bắt đầu hoạt động để bột malt không lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy, khét và chống vón cục Sau đó bơm dịch từ nồi gạo sang nồi malt để nâng nhiệt độ nồi malt lên 52o

C trong vòng 5 phút và giữ nhiệt độ này trong 18 phút, để thực hiện giai đoạn đạm hóa Lúc này cần điều chỉnh cho hỗn hợp dịch

ở khoảng pH = 5,4 – 5,6 bằng cách bổ sung thêm acid lactic nhằm tạo điều kiện cho enzyme protease hoạt động Trong giai đoạn này xảy ra sự thủy phân protein (đạm hóa)

do tác động của enzyme protease, xúc tác cho sự thủy phân protein là hai thành phần chủ

yếu của protease là enzyme proteinase và enzyme peptidase Tuy nhiên nếu thời gian đạm hóa kéo dài sẽ ảnh hưởng đến độ bền bọt của bia Độ bền bọt của bia có thể bị giảm

do protein bị cắt hết các liên kết peptid, bởi vì để tăng hệ keo, tăng độ bền bọt bia thì cần một lượng protein cao phân tử Muốn vậy thời gian đạm hóa phải vừa đủ Nếu thời gian đạm hóa kéo dài thì protein phân tử nhỏ sẽ kết hợp với polyphenol gây ra hiện tượng kết tủa làm đục bia Sau quá trình đạm hóa sẽ chuyển sang công đoạn hội cháo từ nồi gạo sang nồi malt

 Hội cháo

Bơm dịch từ nồi gạo sang nồi malt để tiến hành đường hóa, nhiệt độ nồi gạo lúc này là 100oC trong khi nhiệt độ nồi malt là 52oC, vì vậy phải vừa bơm vừa nâng nhiệt dung dịch trong nồi malt lên 63oC Thời gian hội cháo khoảng 15 phút, giữ ở nhiệt độ của hỗn hợp này ở 63oC trong thời gian 20 phút, đây là nhiệt độ tối ưu đối với hoạt động của enzyme β – amylase Enzyme này sẽ thủy phân tinh bột tạo một lượng lớn maltose và một lượng không đáng kể dextrin Lượng maltose này ít hay nhiều tùy thuộc vào thời gian dừng lại ở nhiệt độ này Sau điểm dừng này, quá trình đường hóa xem như kết thúc, tuy nhiên vẫn còn một số glucid chịu ảnh hưởng của β – amylase nên ta tiếp tục nâng nhiệt độ

lên nhiệt độ tối ưu của enzyme α – amylase để thủy phân tiếp tinh bột giúp quá trình đường hóa tốt hơn Tiếp tục nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 73oC trong vòng 15 phút và giữ trong 25 phút, đây là nhiệt độ thích hợp cho α – amylase tác dụng lên amylose và amylopeptin của tinh bột tạo thành nhiều gốc glucose và các gốc này sẽ tạo thành những phân tử dextrin khác nhau Sản phẩm chủ yếu của công đoạn này là dextrin (chính các dextrin này sẽ tạo độ keo của bọt, độ bền và độ dày của bọt) Đến đây quá trình đường hóa

kết thúc Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 76oC trong vòng 5 phút với mục đích làm giảm độ nhớt của hồ malt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc Giữ nhiệt độ 76o

C trong 5 phút, sau đó lấy mẫu dịch đường đem thử màu với dung dịch iốt 0,01 N để kiểm tra tinh bột sót, khi hết tinh bột sót tiến hành bơm dịch qua máy lọc khung bản Tinh bột sót trong dịch đường là nguyên nhân làm tăng độ nhớt gây khó khăn cho quá trình lọc

Trong suốt quá trình nấu, ngoài hai quá trình thuỷ phân tinh bột và protein do tác động của hai loại enzyme có nhiều trong malt là amylase và protease, còn có sự hoạt động của các enzyme khác cũng giữ một vai trò không nhỏ trong sự chuyển hóa nguyên liệu là:

− Enzyme phosphatase: enzyme này phân huỷ các hợp chất phosphate tạo thành acid phosphoric rất quan trọng trong sự hình thành tính đệm của môi trường (to

opt = 48oC,

pH 5,2)

− Enzyme sitase: enzyme này thủy phân hemicellulose tạo thành hexose và pentose Ngoài ra còn những biến đổi không liên quan đến các hoạt động enzyme như:

− Phản ứng trao đổi giữa các muối trong nước và các muối trong nguyên liệu

− Sự tạo thành các melanoid (do các acid amin tác dụng với các chất đường ở nhiệt

độ cao) tạo mùi vị cho bia

− Sự tạo tủa lắng protid (do các protid kém chịu nhiệt tủa xuống)

Quy trình nấu gạo và malt được nghiên cứu, xây dựng khoa học vì vậy hiệu suất đường hóa tinh bột của quá trình này rất tốt Việc bơm phối trộn dịch từ nồi nấu gạo sang nồi nấu malt trong giai đạm hóa và trong suốt quá trình hội cháo giúp cho việc gia nhiệt dịch cháo đến nhiệt độ cần thiết nhanh nhất, góp phần tiết kiệm đáng kể lượng nguyên liệu dùng để đốt lò hơi Tuy nhiên việc vận chuyển nguyên liệu vào bồn phối trộn còn được thực hiện thủ công nên không tránh khỏi việc tạp nhiễm thêm những chất lạ khác vào dịch đường thu được, thao tác điều chỉnh nhiệt độ trong suốt quá trình nấu còn thực hiện bằng tay nên không thể tránh khỏi sai sót làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch đường

4.2.3 Lọc trong thu dịch đường

Nhà máy bia BIVA sử dụng 2 máy lọc khung bản, mỗi máy có 25 bản lọc để lọc

Sau khi lọc hết dịch đường từ nồi cháo, quá trình rửa bã được tiến hành Nước nóng 75oC được bơm qua máy lọc cho đến khi nồi nấu hoa houblon đủ 9.000 lít Quá trình lọc bằng máy lọc khung bản mất khoảng 1,5 – 2 giờ phụ thuộc vào độ đục của dịch cháo

Việc sử dụng máy lọc khung bản giúp cho quá trình lọc diễn ra nhanh giúp rút ngắn thời gian cho một mẻ nấu, chất lượng dịch đường sau quá trình lọc trong, được kiểm soát tốt hơn so với thiết bị lọc đáy bằng (Hoàng Đình Hòa, 1998) Năng suất của máy lọc rất

ổn định, ít ảnh hưởng đến độ nhuyễn và mức độ nghiền của malt Tuy nhiên do tính chất của máy lọc khung bản là cần nhiều nhân công nên việc kiểm soát chất lượng của dịch lọc khó khăn hơn do đó cần phải kiểm soát chặt chẽ việc vệ sinh thiết bị, vệ sinh vải lọc

4.2.4 Nấu dịch đường với hoa houblon

Nhà máy sử dụng thiết bị houblon hóa là hệ thống gồm 1 nồi đun sôi chính (nồi cô) có thể tích 13.000 lít được cấp nhiệt từ bên trong (bằng hơi nước) Ngoài ra còn có 1 nồi đun sôi dự phòng sẽ được sử dụng trong trường hợp nồi đun sôi chính gặp sự cố khi vận hành hoặc cần phải vệ sinh, bảo trì

Mục đích của quá trình nấu dịch đường với hoa houblon nhằm: trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa vào dịch đường để tạo cho bia có hương vị đặc trưng Các polyphenol, chất đắng phản ứng với các protein cao phân tử tạo thành phức chất dạng màng nhầy kết lắng kéo theo các phần tử li ti khác của dịch đường kết tủa làm cho dịch đường trong và tăng độ bền keo của bia Quá trình houblon hóa tạo melanoid giúp cải thiện tính chất cảm quan của dịch đường, tăng độ màu của dịch đường Polyphenol, chất đắng là những chất có sức căng

bề mặt lớn, chúng tham gia vào quá trình tạo bọt và giữ bọt cho bia (Hoàng Đình Hòa, 1998) Quá trình đun hoa đưa dịch đường đạt đến nồng độ cần thiết Quá trình đun hoa còn mang lại những khả năng thanh trùng dịch đường tiêu diệt các vi sinh vật tạp nhiễm trong bột malt và trong quy trình đường hóa

Dịch đường sau khi lọc được bơm ngay vào nồi houblon hóa Nhiệt độ lúc này khoảng 60oC, bắt đầu mở van hơi cung cấp nhiệt để nâng nhiệt cho đến khi nồi nấu hoa houblon sôi Sau khi sôi 15 phút cho cao lon (hoa houblon dạng cao), ZnSO4, diatomit,

caramel vào nồi Mục đích cho houblon dạng cao là nhằm chiết tối đa các chất đắng có trong hoa Trong quá trình cấp houblon lần 1 cần kiểm tra pH nếu không đạt trong khoảng 5,4 – 5,6 cần sử dung acid lactic hoặc CaCl2 để điều chỉnh, độ đường nếu như không đạt

12 Plato thì phải tăng thời gian đun sôi hoặc giảm bớt lượng nước rửa trong quá trình lọc

Cho hoa houblon viên vào nồi nấu trước khi bơm chuyển sang lắng 20 phút Mục đích chính của quá trình cấp houblon lần 2 là trích ly tinh dầu trong hoa houblon viên Trong quá trình đun sôi phần lớn tinh dầu (77 – 88%) sẽ bị khuếch tán trong hơi nước và bay ra ngoài, phần còn lại có nhiệt độ bay hơi cao hơn sẽ tồn lại trong dịch đường và sau

đó tiếp tục mất đi trong quá trình lên men (có thể đến 90 – 96%), chỉ tồn tại một lượng rất nhỏ houblon ở dạng khá bền tạo mùi thơm đặc trưng cho bia Tổng thời gian houblon hóa

là 80 phút Dịch đường sau quá trình houblon hóa được gọi là dịch nha.Thể tích dịch nha giảm từ 9.000 lít còn 8.000 lít sau quá trình đun sôi

Trong khi nấu dịch đường trong nồi houblon cần vớt bọt nổi trên mặt do bã malt còn sót lại trong quá trình lọc nhằm tránh việc trích ly các chất có trong vỏ trấu của bã malt còn sót lại sau quá trình lọc làm ảnh hưởng đến chất lượng bia

Trong quá trình houblon hóa có các hiện tượng xảy ra như sau:

− Protein bị biến tính tạo thành các peptid bậc 1 do ảnh hưởng của nhiệt độ cao và

pH dịch đường, các peptid này liên kết với nhau tạo thành các mảng keo tụ

− Dịch nước nha chuyển từ ngọt sang đắng vì khi nâng nhiệt độ lên các chất đắng của hoa được tách ra và hòa vào dịch

− Tinh dầu có trong hoa houblon một phần được giữ lại trong dịch để tạo hương thơm cho bia, một phần bốc ra ngoài theo hơi nước

− Sự tăng cường màu sắc của dịch lên men Màu sắc cơ bản của dịch nha trước và sau khi houblon hóa là do nguyên liệu (chủ yếu là malt) quyết định Tuy nhiên trong quá trình nấu và houblon hóa đã làm tăng thêm màu sắc của dịch nha Độ màu tăng là do các sản phẩm của phản ứng caramel, phản ứng melanoid và các chất màu của hoa houblon tạo ra Mức độ màu của dịch đường phụ thuộc vào cường độ và thời gian đun sôi, nồng độ và pH của dịch đường Dịch đường

càng đặc khi đun sôi, độ màu càng tăng và pH càng cao thì màu của dịch đường càng đậm

− Trong quá trình đun sôi còn bổ sung thêm acid hoặc CaCl2 để điều chỉnh pH khoàng 5,4 – 5,6 tạo điều kiện tốt cho quá trình lên men Sau khi đun sôi kiểm tra

độ đường nếu đạt yêu cầu thì bơm sang lắng cặn Trong sản xuất bia yêu cầu dịch đường khi bơm sang thiết bị lắng phải đạt 12 Plato

Toàn bộ quy trình nấu hoa houblon gần như khép kín tuy nhiên cần phải chú ý hơn nữa đến thao tác vớt bọt bã malt còn sót lại và dụng cụ vớt bọt cần được vệ sinh sạch sẽ Sự xuất hiện của quá nhiều bã malt sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng của dịch nha nên cần kiểm tra lại khâu lọc trong dịch đường Thao tác vận hành điều chỉnh nhiệt

độ cần phải chính xác để không làm ảnh hưởng thời gian nấu và chất lượng dịch nha

từ nồi nấu houblon sang mất khoảng 35 phút, sau đó để yên trong trong thời gian 40 phút

để cặn lắng hết rồi bơm sang thiết bị làm lạnh Sau khi lắng nhiệt độ của dịch nha giảm xuống còn khoảng 85 – 95o

C

4.2.6 Làm lạnh nhanh

Nhà máy bia BIVA sử dụng thiết bị làm lạnh nhanh Alphalaval với môi chất tải lạnh là glycol Dịch nha được làm lạnh theo nguyên tắc đối lưu trao đổi nhiệt giữa dịch đường và môi chất tải lạnh qua các tấm trao đổi nhiệt Nhiệt độ dịch nha sau khi ra khỏi

hệ thống làm lạnh khoảng 7 – 8o

C

Đầu tiên dịch nha được bơm qua hệ thống làm mát giảm nhiệt bằng nước nguội (25 – 30oC) để giảm nhiệt độ xuống còn 40oC Sau đó dịch nha được đi qua làm lạnh nhanh alphalaval để giảm nhiệt độ xuống 7 – 8oC rồi bơm vào tank lên men qua hệ thống ống dẫn Thời gian làm lạnh nhanh 1 mẻ nấu mất khoảng 3 giờ

Ngoài ra sau khi houblon hóa, lượng oxy trong dịch nha đã bị thất thoát nên phải

bổ sung oxy đến khoảng 6,5 – 7 mg O2/lít dịch đường Bằng cách bơm không khí vô trùng qua thiết bị sục khí vào dịch nha nhằm đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men Thời gian sục khí khoảng 30 – 40 phút

Việc sử dụng hệ thống làm mát giúp tăng hiệu quả làm lạnh, tiết kiệm đáng kể nguồn năng lượng để vận hành hệ thống làm lạnh Tuy nhiên trong quá trình bơm chuyển tiếp sang các tank lên men việc kết nối vẫn thực hiện thủ công bằng tay qua các đường ống mềm

4.2.7 Nhân giống nấm men

Men giống sử dụng thuộc chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis

Men giống sử dụng có thể nhân từ chủng thuần khiết hoặc tái sử dụng men sữa

 Nhân giống từ chủng thuần khiết (lưu trữ tại nhà máy)

Quá trình này tiến hành theo hai giai đoạn: giai đoạn nhân giống trong phòng thí nghiệm và giai đoạn nhân giống trong điều kiện sản xuất

− Nhân trong phòng thí nghiệm: cấy chuyển liên tiếp từ ống thạch nghiêng  ống 10ml  bình tam giác 100ml  bình 1 lít  bình 10 lít Môi trường nhân giống thường là dịch chiết từ malt, với môi trường 10 lít có thể lấy từ dịch đường hóa

− Nhân trong điều kiện sản xuất: môi trường nhân giống lấy trực tiếp từ dịch đường hóa Có thể tiến hành sục khí vô trùng trong quá trình nhân giống

 Tái sử dụng men sữa:

Sau khi lên men chính, người ta tiến hành tháo sữa men Thông thường, cứ 1.000 lít dịch đường cho khoảng 20 lít dịch sinh khối nấm men sệt, độ ẩm 85 – 88% Dịch này được chia thành 3 lớp: lớp dưới cùng là lớp cặn bẩn và lớp trên cùng là lớp tế bào chết thường dùng làm thức ăn gia súc, chỉ có lớp giữa có màu trắng ngà là nấm men sạch, có

thể tái sử dụng Số lần tái sử dụng men sữa khoảng 5 – 7 lần, tùy thuộc chất lượng nấm men Việc kiểm tra chất lượng nấm men dựa vào các chỉ tiêu: tốc độ và mức độ lên men, mức độ thoái hóa, tốc độ và khả năng kết lắng, hàm lượng các sản phẩm bậc 2 tạo thành… phương pháp kiểm tra được đề cập tại Phụ lục 4.6 và Phụ lục 4.7

− Rửa men: Dịch bã men thu được sau lên men chính được lọc và rửa nhiều lần bằng nước vô trùng ở 1 – 2oC để loại bỏ cặn bẩn và xác nấm men cho tới khi đạt yêu cầu Sữa men sạch được kiểm tra để xác định chất lượng, hoạt lực, sau đó bảo quản trong nước lạnh ở nhiệt độ 0o

C

− Hoạt hóa: Trước khi sử dụng, để nấm men phát triển tốt cần phải tiến hành hoạt hóa giống bằng cách: nuôi cấy nấm men trong dịch đường mới với tỷ lệ dịch đường:men sữa bằng 4:1, sục không khí vô trùng vào dịch, đồng thời tăng dần nhiệt độ tới gần bằng nhiệt độ lên men Khi có nhiều tế bào phát triển và độ cồn

đạt 0,3% thì kết thúc quá trình hoạt hóa

 Lượng men giống sử dụng ở dạng dung dịch huyền phù được định lượng bằng cân và được tính cho toàn bộ thể tích dịch nha, số lượng nấm men cấp cho mỗi

mẻ được tình theo công thức:

M = k [100 / C] [100 / (100 – a)] V Trong đó: M : khối lượng nấm men cần cấp/1tank (kg)

V: thể tích dịch nha C: Độ đậm đặc của dịch nấm men (%) a: Tỷ lệ nấm men chết (%)

C, pH khoảng 5,4 – 5,6 Dịch đường sau khi lọc được làm lạnh đến nhiệt độ lên men và sục khí oxy vô trùng, tiếp theo được đưa vào thiết bị lên men cùng

với giống nấm men đã được nuôi cấy nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc tốt với môi trường và nhanh bước vào giai đoạn lên men chính Nhà máy sử dụng phương pháp lên

men chìm với chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis Chúng sẽ được hoạt hóa

trong 24 giờ trước khi nạp vào thiết bị lên men nhằm kích hoạt cho nấm men hoạt động tốt

Trong suốt quá trình lên men, dịch lên men luôn được kiểm tra độ đường, độ acid, tổng số tế bào nấm men, % tế bào chết, % tế bào nảy chồi Trong quá trình lên men chính,

CO2 luôn được tạo thành Do đó, phải tiến hành thu hồi thu hồi lượng CO2 dư qua van điều áp để đảm bảo áp suất trong thùng lên men

Quá trình lên men chính có thể chia làm 4 giai đoạn như sau:

 Giai đoạn 1 (khoảng 2 ngày đầu): đây là thời kì bắt đầu phát triển của nấm men, nấm men sử dụng các chất dinh dưỡng trong dịch đường, hấp thụ oxy để phát triển và sinh sản Trong giai đoạn này, dịch lên men xuất hiện nhiều bọt trắng mịn trên bề mặt và hàm lượng các chất hòa tan giảm khoảng 0,2 – 0,5% mỗi ngày đêm, nhiệt độ tăng khoảng 0,5o

C

 Giai đoạn 2 (ngày lên men thứ 3 – 5): quá trình lên men tiếp tục và sự lên men mạnh dần trong các ngày tiếp theo, bọt tạo thành một lớp dày trên bề mặt dịch lên men, lượng cồn tạo ra nhiều, hàm lượng chất khô có trong dịch lên men giảm rất nhanh Đây

là giai đoạn rất quan trọng trong quá trình lên men, lượng cồn và CO2 tạo ra rất nhiều trong giai đoạn này, pH giảm từ khoảng 6,5 xuống còn 4,2 – 4,5 do sự hình thành một số acid hữu cơ trong quá trình lên men

 Giai đoạn 3 (ngày lên men thứ 6 – 8): đạt được sự lên men nhiều nhất, lớp bọt trên bề mặt lên men sẽ xẹp xuống dần, hàm lượng chất khô trong dịch lên men giảm 1,5 – 2 %/ngày với tốc độ chậm hơn Tế bào nấm men sẽ tạo thành khối lớn nhỏ khác nhau và lắng xuống đáy tank lên men

 Giai đoạn 4 (ngày lên men thứ 8 – 14): cường độ lên men giảm, dịch lên men trong dần Lúc này nấm men kết tủa gần như hoàn toàn xuống đáy tank, quá trình lên men chính kết thúc và bia trong dần

Sau khi kết thúc quá trình lên men chính khoảng 7 – 14 ngày, chất chiết trong dịch lên men giảm, nồng độ chất tan trong bia còn khoảng 2,7 – 3,0 Plato, cường độ lên

men khoảng 55 – 70% Sau đó hạ nhiệt độ xuống 2oC, điều chỉnh áp suất khoảng 1 bar

để tiến hành lên men phụ

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men chính:

− Chất lượng của nấm men sản xuất, sử dụng nấm men đời đầu tiên để sản xuất bia vàng là tốt nhất, nấm men có thể tái sử dụng từ 7 – 8 đời Chất lượng của nấm men phải đáp ứng các yêu cầu như đã trình bày ở Phụ lục 2.8

− Lượng nấm men gieo cấy ban đầu: trong sản xuất bia tùy theo từng loại chủng men

và đời men mà lựa chọn tỷ lệ cấy men giống thích hợp Đối với bia vàng tỉ lệ nấm men thích hợp cho quá trình lên men là 15 – 20 x 106 tế bào/ml thể tích nấm men

− Nồng độ chất hòa tan của dịch đường sau khi houblon hóa: có ảnh hưởng rất lớn tới sự phát triển của nấm men, nồng độ chất hòa tan 11 – 12% thì lên men tốt hơn loại dịch đường có nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn

− Nhiệt độ và thời gian lên men: là 2 yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc

độ lên men và từ đó ảnh hưởng tới chất lượng bia thành phẩm Đối với men mới (đời thứ 1) nhiệt độ lên men luôn giữ ở 15oC, qua đời thứ 2 là 12oC, qua đời thứ 3

là 9oC, từ đời thứ 4 tới đời thứ 8 giữ ổn định ở 8oC Thời gian lên men chính còn tùy thuộc vào nhiệt độ và pH dịch lên men, thường từ 7 đến 14 ngày

− pH dịch lên men: pH ảnh hưởng quan trọng đến hệ enzym nấm men, do đó phải

kiểm tra pH thường xuyên để theo dõi hoạt động trao đổi chất của nấm men pH của dịch nha trước khi lên men khoảng 5,4 – 5,6 và kết thúc quá trình lên men chính là 4,3 – 4,5

− Ảnh hưởng bởi oxy: oxy là yếu tố rất cần thiết cho nấm men sinh trưởng và phát triển trong giai đoạn đầu của quá trình lên men Thực chất đây là giai đoạn lên men hiếu khí nhằm tăng sinh khối nấm men, sự sinh tổng hợp một lượng lớn enzym nấm men là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới cường độ lên men

− Áp suất bề mặt của dịch lên men: ảnh hưởng trực tiếp tới mức độ bão hòa CO2

trong bia, tuy nhiên CO2 là yếu tố ức chế quá trình lên men do đó áp suất nên giữ

ổn định ở khoảng 1 bar và có bộ phận giảm áp suất do CO2 sinh ra làm tăng áp suất bề mặt dịch lên men

(Hoàng Đình Hòa, 1998) Nồng độ của sản phẩm lên men: sản phẩm chính của quá trình lên men là ethanol

và khí CO2, đây là những hợp chất ức chế các hoạt động sống của tế bào nấm men Ở nồng độ thấp dưới 2% các hoạt động sống của nấm men vẫn xảy ra bình thường nhưng khi vượt quá 2% thì khả năng nảy chồi của nấm men bắt đầu giảm dần và khi nồng độ ethanol vượt quá 5% thì khả năng nảy chồi của nấm men chấm dứt hoàn toàn nhưng quá trình lên men vẫn tiếp tục xảy ra Còn nếu nồng độ ethanol vượt quá 12% quá trình lên men bị đình chỉ hoàn toàn Phương pháp kiểm tra độ cồn được trình bày ở Phụ lục 4.2

Việc theo dõi, kiểm tra các chỉ tiêu trong quá trình lên men cần phải được tiến hành cẩn thận, nhằm đề ra các phương án điều chỉnh chính xác giúp quá trình lên men xảy ra tốt nhất Ngoài ra tại khu vực lên men chỉ bố trí công nhân lao động vào ban ngày nên ban đêm khó có thể theo dõi kiểm soát các tank lên men liên tục, nếu có sự cố bất thường xảy ra sẽ khó khăn trong công tác xử lý Các thao tác nạp bia vào tank vẫn thực hiện thủ công qua các ống dẫn mềm nên cần phải kiểm soát chặt chẽ để tránh tạp nhiễm

4.2.9 Lên men phụ

Khi quá trình lên men chính kết thúc, chuyển sang giai đoạn lên men phụ, lúc này tiến hành hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2oC bằng cách kích hoạt bộ phận làm lạnh để làm lạnh nửa dưới của tank Khi đó nhiệt độ của bia ở vùng này thấp hơn phần trên của tank, các chất rắn lơ lửng trong dung dịch có xu hướng lắng xuống dưới đáy tank, dùng áp suất của CO2 để thúc đẩy sự lắng của nấm men, đáy tank có thiết kế hình côn sẽ dễ dàng cho việc thu hồi nấm men Trong khi đó các phân tử chất tải lạnh bên dưới sẽ tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa bên dưới và bên trên tank tạo sự tuần hoàn trong môi trường lên men Đồng thời việc hạ nhiệt độ còn giúp hạn chế sự xâm nhập và phá hoại của vi sinh vật

có hại Việc dùng cùng một tank cho cả hai quá trình lên men chính và lên men phụ giúp

ổn định thành phần CO2 trong bia, nấm men không bị lẫn vào trong dịch bia

Thời gian lên men phụ khoảng 10 ngày trở lên Khi lên men phụ tránh việc tiếp xúc với không khí bên ngoài do đó tank được giữ kín nhưng có áp lực của khí CO2 để dằn áp Áp lực để dằn áp tùy thuộc vào tốc độ lắng của men thường được giữ ổn định ở khoảng 1,5 – 2 bar Ở giai đoạn này nấm men không tạo sinh khối, nhiệt độ lên men phụ thấp hơn lên men chính cho nên các chất không tan được lắng xuống và sẽ được xả ra ngoài

Trong quá trình lên men chính cũng như lên men phụ ta đều phải tiến hành kiểm tra nồng độ của đường còn sót lại, độ acid, bia sau khi lên men phụ thì độ đường còn lại khoảng 2,0 – 2,3Plato Khi lên men phụ kết thúc ta xả kết tủa men ra ngoài bằng cách

mở van đáy tank, thể tích men xả ra ngoài khoảng 2.000 – 3.000 lít Trước khi xả men cán bộ kỹ thuật phải kiểm tra chất lượng nấm men, nếu đạt chất lượng sẽ tái xử dụng

Bia sau quá trình lên men phụ được kiểm tra, nếu đạt các chỉ tiêu thì tiến hành bơm bia sang máy lọc trong bia

4.2.10 Lọc trong bia

Bia sau khi lên men đã được làm trong tự nhiên (nhờ quá trình lắng khi lên men phụ) nhưng chưa đạt mức độ cần thiết Do đó, cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa , tăng độ bền của bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định các thành phần cơ học

Quá trình lọc trong bia được thực hiện bằng máy lọc ống sử dụng diatomit làm bột trợ lọc, gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tạo màng lọc và giai đoạn lọc

− Giai đoạn tạo màng lọc: hòa bột diatomit vào cùng một lượng bia (theo tỉ lệ 25 kg bột lọc +150 lít bia) trong thùng khuấy để tạo nên dung dịch huyền phù rồi bơm vào thiết bị lọc để tạo màng lọc Bơm tuần hoàn lượng bia này cho tới khi bia ra

có độ trong cần thiết (khoảng 15 phút) thì khóa van thùng chứa bột trợ lọc

− Giai đoạn lọc: bơm bia vào để tiến hành lọc Bia được bơm vào máy lọc từ dưới lên, khi bia đi qua lỗ lọc các cặn nấm men, hạt keo tụ bị giữ lại Cứ mỗi 25 kg bột lọc diatomit được sử dụng để lọc 9.000 lít bia Bột trợ lọc sau khi lọc xong sẽ được tháo xả bỏ ra cống, không sử dụng lại

Công suất của máy lọc khoảng 3.000 lít/giờ với áp suất lọc là 7 bar