Khảo sát quy trình sản xuất bi hơi tại nhà máy Lida

Khảo sát quy trình sản xuất bi hơi tại nhà máy Lida

PHẦN 1: TỔNG QUAN

1.1 Sự hình thành và phát triển của công nghệ sản xuất bia

Theo nguồn sử liệu Trung Quốc, Hy Lạp cũng như của Babylon nghề làm bia là những sinh hoạt gia đình bình thường từ 6000 năm trước Công Nguyên được làm từ quá trình lên men bánh mì

Khoảng 4000 năm sau, người Ai Cập cổ đại đầu tiên phát minh các loại nước giải khát có cồn và vị chua được lên men từ hạt Đại Mạch và biến chúng thành thức uống truyền thống

Khoảng thế kỷ IX cây Houblon được phát hiện ở Xiberi – Đông Nam nước Nga, Pháp và một số vùng khác rồi từ đó được dùng trong công nghệ sản xuất bia bởi sự tạo mùi và vị đặc trưng Cho đến nay, không có nguyên liệu nào có thể thay thế hoa Houblon để tạo ra mùi và hương vị đặc trưng cho bia

Năm 1857, nhà bác học Pháp LOUIS PASTEUR khám phá ra điều bí mật: “ nhân tố nào đã chuyển hóa nguyên liệu thành một loại thức uống tuyệt vời? “ và ông khẳng định: “ nấm men là một loài vi sinh vật duy nhất mà hoạt động sống của chúng đã làm nên quá trình lên men bia “ nhưng ông chưa làm chứng tỏ được thực chất hiện tượng lên men bia

Ngày nay kỹ thuật sản xuất bia được cải tiến không ngừng, rút ngắn thời gian lên men, các thiết bị lên men được cải tiến và hiện nay bia là loại nước giải khát mát, bổ, có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và rất phổ biến

1.2 Giá trị của bia:

Giá triï dinh dưỡng: Bia là một loại nước uống có giá trị dinh dưỡng, có độ

cồn thấp, chứa nhiều thành phần dinh dưỡng Do trong bia có sẵn chất men, giúp cho con người khi uống dễ tiêu hoá thức ăn Đặc biệt trong bia có mùi vị và hương thơm đặc trưng của hoa houblon Giá trị dinh dưỡng của bia phụ thuộc vào các chất hoà tan và nhiều thành phần hoá học khác nhau

¾ Hàm lượng CO2(tự do) : 2,8 ÷ 3,1 g/l (theo TCVN số 5563:91)

¾ Hàm lượng chất hoà tan : 5,5 ÷ 10,75%

Trong bia có cả các thành phần dinh dưỡng như vitamin PP, vitamin B, các axit amin, phosphat và các chất khoáng… hầu hết chúng đều có lợi cho sức khoẻ cơ thể con người

Giá trị đối với đời sống: Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại

mạch được ươm mầm, hoa houblon Bên cạnh đó bia có tính chất cảm quan rất cao đối với người uống về: hương thơm, vị đắng, lớp bọt trắng mịn Cùng với hàm lượng CO2 khá cao, làm cho người uống cảm thấy sản khoái và đã khát khi dùng

Bia là loại nước uống giải khát thông dụng, nếu sử dụng đúng mức thì nó sẽ mang lại lợi ích rất lớn đối với cơ thể con người: làm cho cơ thể con người khoẻ mạnh, ăn ngon, dễ tiêu hoá do trong bia có chứa các enzym kích thích tiêu hoá, lợi tiểu… bởi vì trong bia có sẵn chất men Một lít bia có thể cung cấp cho cơ thể con người khoảng 400 ÷ 450 kcal

Giá trị kinh tế: Bia là một loại nuớc uống được sử dụng rộng rãi trên thế giới

và được ưa chuộng nhiều nhất, dành cho mọi tầng lớp khác nhau Cho nên giá trị và lợi nhuận kinh tế mang lại rất lớn

1.3 Tình hình sản xuất bia hiện nay

Hiện nay trên thế giới có khoảng 125 nước sản xuất bia với sản lượng trên 1 tỷ lit/ năm Trong đó các nước Mỹ, CHLB Đức, mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/ năm Sản lượng bình quân tính theo đầu người ở một số nước là 160 lit/năm như ở CH Sec, CHLB Đức

Ở nước ta, ngoài hai cơ sở tương đối lớn là nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội với tổng công suất hơn 500 triệu lít/ năm, gần đây xuất hiện nhiều cơ sở sản xuất với quy mô trung bình và nhỏ ở khắp đất nước Đặc biệt trong những năm gần đây mức tiêu thụ bia tăng đáng kể, hiện nay tính bình quân mức tiêu thụ bia của người Việt Nam là 18 lít bia/ người/ năm, trong khi những năm trước con số đó chỉ là 4 -5 lít/ người/ năm Chính vì thế mà sự ra đời của các nhà máy bia vừa và nhỏ ở các tỉnh thành trong cả nước là một vấn đè cấp thiết nhằm tăng khả năng cung cấp bia cũng như giá thành sản phẩm Bên cạnh đó, nhu cầu người tiêu dùng ngày càng cao, vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm luôn đặt hàng đầu cho nên nhà máy bia được hình thành phải kèm theo cải tiến kỹ thuật cũng như những trang thiết bị

Tóm lại, ngành sản xuất bia cần được đầu thư đúng mức, không những đáp ứng nhu cầu thị trường mà còn đảm bảo oan toàn vệ sinh cho người tiêu dùng Chính vì lý do này chính phủ cũng như các bộ ngành có liên quan cần có các biện pháp thúc đẩy ngành sản xuất bia phát triển để đủ sức cạnh tranh với các loại bia ngoại ở thị trường trong nước cũng như thế giới

1.4 Tổng quan về công ty

1.4.1 Sơ lược về nhà máy

Tên giao dịch : Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Kỹ Nghệ Đại Bách Khoa

Văn phòng : 64 Phổ Quang, Phường 2, Quận: Tân Bình

GPKD : 070133 Sở kế hoạch đầu tư Vốn điều lệ : 1.000.000.000 VND

Tên nhà máy : nhà máy bia LiDa

Địa điểm sản xuất : 405/3 Trường Chinh, Phường 14, Quận Tân Bình Nhà máy bia LiDa được xây dựng và hoạt động vào năm 2000 theo giấy phép kinh doanh số 070133 Sở kế hoạch đầu tư cấp với mục đích chủ yếu là sản xuất bia

Trước kia, nhà máy là một công ty chuyên sản xuất về mặt hàng cơ khí điện tử, nhưng do nắm bắt được nhu cầu cuộc sống, sau quá trình điều tra và nghiên cứu ban giám đốc đã chuyển sang kinh doanh nước giải khát đó là bia

Lúc đầu, sản phẩm nhà máy sản xuất đó là bia tươi và bia hơi, nhưng chủ yếu là bia hơi Sau một thời gian sản xuất, đến năm 2003 do nhu cầu thị trường người tiêu dùng nhà máy đã cho ra một loại bia mới có tên là bia Seagame

Hiện nay, Ban Giám Đốc nhà máy xây dựng thêm nhà máy với quy mô lớn liên kết với Công Ty Bia-Rượu-NGK Sài Gòn để gia công các loại bia như: Bia Lon 333, Bia Sài Gòn Xanh, Sài Gòn Đỏ… Tuy nhà máy hoạt động chưa lâu nhưng thị trường phân phối và tiêu thụ tương đối rộâng như ở TP HCM, các tỉnh miền Tây và Đông Nam Bộ

Sau gần 7 năm phát triển và hoạt động dưới sự lãnh đạo của giám đốc công ty là ông Võ Đăng Linh thì sự tăng trưởng của nhà máy ngày càng đi lên, được nhiều người tiêu dùng biết đến, số lượng bán ra ngày càng nhiều, mỗi năm trung

bình khoảng 7.300.000 lít bia được tiêu thụ, nên doanh thu của nhà máy ngày mỗi tăng

1.4 2 Sơ lược về cơ cấu tổ chức của công ty bia LiDa

Ban giám đốc

doanh Quản đốc sản

xuất

Phòng tài chính- kế toán

Phòng thí

nghiệm Tổ sản xuất Tổ QC Bảo trì

Chiết, vận chuyển

Hình 1.1 : Sơ đồ tổ chức của công ty bia Lida

Nhiệm vụ của từng bộ phận:

ƒ Ban giám đốc: (1 người) là ban quản lý, chỉ đạo toàn bộ mọi hoạt động của công ty

ƒ Quản đốc sản xuất:(1 người) giám sát điều hành sản xuất, bố trí công nhân thực hiện công việc trên từng công đoạn, đôn đốc kiểm tra qúa trình làm việc của công nhân, quản lý máy móc thiết bị sản xuất, tổ chức đời sống sinh hoạt của công nhân

ƒ Bộ phận kinh doanh: (2 người) có nhiệm vụ tìm hiểu nhu cầu thị trường, phân phối sản phẩm, đề xuất sản xuất các mặt hàng chính theo từng thời gian cụ thể, tìm hiểu và mở rộng thị trường

ƒ Phòng tài chính kế toán: (3 người) có trách nhiệm quản lý toàn bộ hoạt động tài chính của công ty, ghi chép các nguồn thu và chi phí của công ty, lập các bảngï báo cáo tình hình tài chính của công ty, chịu trách nhiệm báo cáo thu nhập của công ty và báo cáo cơ quan thuế

ƒ Bảo vệ: ( 1 người) đảm bảo an ninh trật tự cho công ty ƒ Tổ QC (2 người) thanh tra giám sát trên từng công đoạn

Kiểm tra nguyên liệu và theo dõi trong suốt quá trình nấu (1 người) Giám sát quá trình lên men và hoàn thiện sản phẩm (1người)

ƒ Phòng thí nghiệm: ( 2người)

Nhân giống và bảo quản nấm men (1 người)

KCS: kiểm tra các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý (1 người)

Đối với chỉ tiêu vi sinh vật đem đến trung tâm kiểm nghiệm kiểm tra định kỳ 6 tháng một lần

ƒ Tổ sản xuất: (12 người) điều hành sản xuất và tạo ra sản phẩm của công ty ƒ Bảo trì: ( 1 người)) theo dõi hoạt động của máy móc thiết bị

ƒ Chiết, vận chuyển:(10 người) chiết bia vào các dụng cụ chứa và phân phối đến tay người tiêu dùng Tuy nhiên phải đảm bảo để tránh nhiễm bẩn thực phẩm bởi các tác nhân vật lý, hóa học, vi sinh và không làm phân hủy thực phẩm

1.4.3 Sơ đồ mặt bằng

Hình 1.2: Sơ đồ mặt bằng

1.4.4 Định hướng phát triển của công ty

Mặc dù, với qui mô sản xuất nhỏ và thời gian hoạt động của nhà nhà máy chưa lâu, nhưng do chất lượng của bia và giá thành của sản phẩm phù hợp nên bia LiDa sớm chiếm lĩnh được thị trường người tiêu dùng Nếu điều kiện vốn và thiết bị kỹ thuật cho phép cùng với nhu cầu thực tế của người tiêu dùng như hiện nay, nhà máy sẽ mở rộng qui mô sản xuất lớn hơn nữa để đa dạng hóa sản phẩm như bia đóng chai thủy tinh, bia lon…

Hoà nhập với xu thế đổi mới công ty đang cố gắng chuyển từ công ty TNHH sang công ty cổ phần

Kế hoạch tương lai của công ty là: nổ lực mở thị trường của xí nghiệp, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm, xây dựng dự án mở rộng qui mô xưởng và mỗi ngày đạt năng xuất 8000-10000 lit/ngày (hiện nay là 7000 lit/ngày)

Bên cạnh đó công ty cũng phấn đấu xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm đạt tiêu chuẩn ISO

1.5 An toàn lao động, phòng cháy chữa cháy, xử lý phế liệu và vệ sinh công nghiệp

a) An toàn lao động:

Công ty đã thực hiện theo đúng thông tư 14/ 1998 về vấn đề bảo hộ lao động

Ban bảo hộ lao động thường xuyên kiểm tra định kỳ, nhắc nhở công nhân viên của công ty thực hiệncho đúng các quy định đã đề ra

b) Phòng cháy chữa cháy (PCCC):

Công ty trang bị bình CO2 để sẳn sàng ứng phó với các tình huống nhằm hạn chế tới mức thấp nhất thiệt hại cho công ty nếu xảy ra sự cố

c) Vệ sinh công nghiệp, xử lý phế liệu

Trong nhà máy vấn đề vệ sinh công nghiệp nhất là vệ sinh khâu lên men có ý nghĩa hết sức quan trọng vì nếu vệ sinh không đảm bảo sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật lạ phát triển ảnh hưởng đến chất lượng của bia

- Vệ sinh nhà xưởng

Trong phân xưởng sản xuất sau mỗi buổi làm việc, từng tổ cần phải vệ sinh nhà xưởng, sàn nhà bằng dung dịch xà boong

Thường xuyên vệ sinh trong và ngoài nhà xưởng - Vệ sinh thiết bị lên men

Đối với các tank lên men sau mỗi lần xả cần làm vệ sinh sạch se các van xả Các tank lên men cần làm vệ sinh định kỳ Quá trình vệ sinh tank như sau:

Xả khí CO2 trong tank ra ngoài Xả nước sạch, để làm sạch sơ bộ

Xả NaOH nồng độ 2% lần 1 trong 30 phút., dừng 10 phút sau, sau đó với nồng độ NaOhH như trên xả lần 2 trong 30 phút, rồi ngưng 10 phút Tiếp tục với nồng độ NaOH như vậy tiếp tục xả lần 3 và ngưng phút

Sau đó xả nước sạch từ 1-2 giờ và chạy tuần hoàn NaOH trong vòng 30 phút, rồi xả nước sạch từ 10-20 phút Tiếp tục chạy tuần hoàn acid 3 lần:

Lần 1: 10 phút ngưng từ 1-2 phút Lần 2: 10 phút ngưng từ 1-2 phút Lần 3: 10 phút nhưng không ngưng

Cuối cùng xả nước từ 3-10 phút chạy tuần hoàn trong 30 phút, đóng van xả, cấp lạnh chuẩn bị cho quá trình lên men mẽ sau

- Xử lý phế liệu

Phế liệu trong quá trình sản xuất nhà máy là bã hèm, là loại dễ nhiễm bẩn dễ gây men sau mỗi mẽ thải ra ngoài và nhà máy bán cho cho các nhà máy, trại chăn nuôi gia súc

PHẦN 2: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA TẠI NHÀ MÁY BIA LIDA

2.1 Nguyên liệu sản xuất bia

2.1.1 Nước

a Vai trò trong công nghệ

Nước trong sản xuất bia là một yếu tố rất quan trọng Trong thành phần bia đạt tiêu chuẩn thì có đến 77-90% là nước, còn lại cồn, đường, các thành phần khác như protein, lipit, các chất khoáng hầu như không đáng kể

Nước được sử dụng trong suốt quá trình sản xuất như nấu dịch nha, lọc bã, rửa bã, làm nguội, vệ sinh thiết bị… Thành phần chất lượng nước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm, do đó nước dùng trong khâu nấu rất quan trọng Do đó, nước dùng cho sản xuất bia luôn được kiểm tra trước khi đưa vào sử dụng và phải thoả mãn các chỉ tiêu chất lượng theo yêu cầu công nghệ

Nước mà nhà máy sử dụng đã qua hệ thống xử lý nước từ công ty nước Sài Gòn

Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến kỹ thuật sản xuất và chất lượng bia chẳng hạn như muối hòa tan trong nước làm ảnh hưởng lên pH của dịch malt và bia pH cao không thuận lợi cho một số phản ứng quan trọng trong quá trình nấu như:

ƒ Làm qua trình đường hóa xảy ra chậm và khó khăn ƒ Hiệu suất trích ly các chất hòa tan giảm

ƒ Sự keo tụ protein không triệt để ƒ Màu của bia sậm đi

ƒ Aûnh hưởng quá trình lên men

b Một số yêu cầu kỹ thuật của H2O dùng trong sản xuất

Hàm lượng Clorua :75-150mg/lit

Hàm lượng Fe2+ :<0.3mg/lit

Vi sinh vật :<100tế bào/1cm3 nước Chỉ số E.Coli ( trực khuẩn) :<3 tế bào/lit

2.1.2 Malt đại mạch:

Trong ngành thực vật học thì đại mạch thuộc họ Hordeum, thuộc nhóm thực vật có hạt (Spermophyta), lớp một lá mầm (monocotydonae), họ lúa mì

(Gramineae) Đại mạch là loại thực vật một năm Trong công nghệ sản xuất bia

dùng đại mạch hai hàng Malt nhà máy sử dụng là malt được nhập từ Úc Malt mua về và được bảo quản ở nhiệt độ thường 24-28oC

Quạt sạch

NgâmTách tạp chất

Thành phẩmPhân loại

b Vai trò trong công nghệ

Là một nguyên liệu chính để sản xuất bia, sử dụng malt chính là sử dụng nguồn enzim proteaza và enzym amylaza nhằm phục vụ cho quá trình thuỷ phân tinh bột, protein… Các sản phẩm thuỷ phân tinh bột là cơ chất cơ bản cho quá trình lên men, tạo cho bia có màu sắc và hương vị đặc trưng

Các thành phần trong nội nhủ của malt như tinh bột, đường, protein, khoáng, enzym là nguồn cung cấp chất hoà tan cho dịch đường lên men, hình thành các tính chất đặc trưng cho bia các loại

Bên cạnh đó, các enzym amylaza, enzym proteaza… lại là động lực quan

trọng thiết yếu để chuyển hoá các hợp chất cao phân tử không hoà tan thành các hợp chất phân tử thấp hoà tan của quá trình thuỷ phân trong công nghệ sản xuất bia

Vỏ malt chủ yếu là xenlulose và polyphenol( chất chát, chất đắng…) không có vai trò cung cấp chất chiết, nhưng nó tạo lớp lọc phụ lý tưởng khi lọc bã malt, làm trong dịch thủy phân, góp phần làm tăng độ bền hoá lý cho bia thành phẩm

c Đặc tính kỹ thuật

Thành phần hóa học của giống đại mạch hai hàng trồng ở Châu Aâu trình bày

trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Tính theo % trọng lượng chất khô

mạch

Malt

Tinh bột

Đường sacaroza Đường khử

Những đường khác Chất dạng gom Hemixenlulo Xenlulo Lipit

Protein thô (N x 6.25)

Dạng hoà tan thể muối: albumin, globulin Hordein – protein (prolamin)

Glutein – protein Axit amin và peptit Axit nucleit

Tro

Những chất còn lại

63 ÷ 65 1 ÷ 2 0.1 ÷ 0.2

1 1 ÷ 1.5

8 ÷ 10 4 ÷ 5 2 ÷ 3 8 ÷11

0.5 3 3 ÷ 4 3 ÷ 4 0.5 0.2 ÷ 0.3

2 5 ÷ 6

58 ÷ 60 3 ÷ 5

3 ÷ 4 2 2 ÷ 4 6 ÷ 8

5 2 ÷ 3 8 ÷ 11

2 - 2 3 ÷ 4 1 ÷ 2 0.2 ÷ 0.3

2.2 6 ÷ 7

d Yêu cầu kỹ thuật của malt dùng trong sản xuất

Mùi : có mùi thơm đặc trưng của malt Màu : phải có màu vàng rơm, tươi sáng

Trọng lượng vỏ :<7-9% hạt

Hàm lượng protit :8-14% chất khô của hạt Hàm lượng gluxit : trọng lượng hạt 55-62% Tỷ lệ trấu bụi :<1%

Hàm lượng amilo : chiếm 17-24% Hàm lượng amilopectin :chiếm 76-83%

2.1.3 Gạo(thế liệu)

Trong công nghệ sản xuất bia gạo được coi là nguyên liệu hàng đầu dùng để thay thế cho malt Vì hàm lượng protein và gluxit trong gạo khá cao và có khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt

Nhà máy sử dụng gạo từ các tỉnh miền Tây Nam Bộ Gạo mua về bảo quản ở điều kiện nhiệt độ, độ ẩm thường

Tỷ lệ mà nhà máy sử dụng trong quá trình nấu giữa gạo và malt là 1:1

a Mục đích:

Giảm giá thành sản phẩm Cải thiện chất lượng bia Bảo quản được lâu hơn

Tỷ lệ mà nhà máy sử dụng trong quá trình nấu giữa gao và malt là1:1

b Thành phần của gạo

c Yêu cầu kỹ thuật của gạo dùng trong sản xuất

Màu sắc : đồng nhất, không có hạt mốc Mùi : không có mùi lạ

Cấu trúc : không bị quá nát, sạch không lẫn tạp chất Hợp chất N : 7,9%

2.1.4 Hoa houblon

a Vai trò trong công nghệ

Hoa Houblon là một nguyên liệu cơ bản góp phần quan trọng trong việc tạo ra mùi vị đặc trưng của bia, đồng thời hoa Houblon sử dụng như một tác nhân bảo quản cho bia như làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Hình 2.3: Hoa houblon

Nhà máy sử dụng hoa houblon được nhập từ Đông Nam nước Nga Chủ yếu là sử dụng hai dạng: hoa houblon dạng hạt viên và dạng cao hoa trích ly Hoa mua về đã qua xử lý đóng trong hộp có nắp kín và đánh vecni, đến khi dùng mở nắp hộp lấy một lượng vừa đủ, lượng còn lại giữ ở nhiệt độ lạnh nhỏ hơn 5oC, độ ẩm 8 -10% và giữ khô ráo

b Đặc tính thực vật

Bảng 2.2: Thành phần hoá học của hoa houblon tính theo % chất khô:

Thành phần Hàm lượng (%)

Polyphenol 2.5-6 Protein 15-21 Cellulose 12-14

Trong hoa houblon có 3 thành phần cơ bản đó là chất đắng, tinh dầu thơm và polyphenol

• Chất đắng: làm cho bia có vị đắng dịu, tạo nên vị cảm quan đặc trưng cho bia Khi hòa tan vào dung dịch và tồn tại trong bia, chất đắng có hoạt tính sinh hoạt cao, tạo sức căng bề mặt, giúp bia có khả năng giữ bọt lâu Ngoài ra, ở nồng độ thấp chất đắng còn có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật, do đó làm tăng độ bền của bia, giúp bia bảo quản được lâu hơn

• Tinh dầu thơm: tạo mùi thơm nhẹ, dễ chịu, đặc trưng cho bia Tinh dầu có thành phần hóa học là hổn hợp phức tạp của các hydrat cacbon và nhiều hợp chất chứa oxy dạng terpen, dễ hòa tan nhưng cũng rất dễ bay hơi theo hơi nước ở nhiệt độ cao Hơn 90% lượng tinh dầu bị mất đi trong quá trình houblon hóa

• Polyphenol là hợp chất dễ hòa tan trong nước ở nhiệt độ cao, là hợp chất không bền, dễ bị oxy hóa và dễ tạo khả năng lắng kết với protein cao phân tử , tạo thành các chất không hòa tan, làm tăng độ bền keo, ổn định thành phần của bia

c Yêu cầu kỹ thuật của hoa houblon dùng trong sản xuất

Houblon dạng cao:

Hàm lượng acid :30%

Houblon dạng viên:

Hàm lượng acid :8%

2.1.5 Nấm men

Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, sinh sản nhanh chủ yếu theo kiểu nảy chồi hay sinh bào tử Tế bào của chúng không có diệp lục tố, không sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời nên môi trường dinh dưỡng của chúng cần nhiều hydorat cacbon, nhất là đường Trong tế bào cuả chúng chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế và khoáng chất Loại nấm men sử dụng trong sản xuất bia thuộc

chủng Saccharomyces

a Vai trò của nấm men

Nấm men có vai trò rất quan trọng trong sản xuất bia vì nó tham gia trực tiếp vào quá trình chuyển hóa dịch đường thành rượu và CO2 và là thành phần chính của bia Ngoài ra nấm men còn có khả năng chuyển hóa các chất phụ khác như protein, chất khoáng, chất béo… để hình thành các sản phâm phụ như là rượu bậc cao, glyxerin, các acid hữu cơ, este, andehyt…

Trong điều kiện môi trường có O2, nấm men sinh trưởng và phát triển tạo sinh khối, đến khi môi trường cạn dần O2 thì nấm men thực hiện quá trình trao đổi chất tạo sản phẩm

Hai loại nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia là:

• Nhóm nấm men nổi:

Nhiệt độ lên men: 10-25oC

Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường

Thuộc nhóm độc lập: Saccharomyces cerevisiae

Khả năng lên men đường tam (rafinaza) kém (chỉ đạt 33%), không lên men được melibioza

Lên men được các đường: glucoza, fructoza, sacaroza, maltoza, 1/3

rafinaza, và các destrin đơn giản

Tế bào nấm men mẹ và con sau nảy chồi thuờng dính lại với nhau tạo thành như chuỗi các tế bào nấm men

Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan với kích thuớc 7-10 μm

Hình 2.4 : Hình ảnh của nấm men Saccharomyces cerevisiae • Nhóm nấm men chìm:

Nhiệt độ lên men: 0-10oC

Lên men mạnh nhưng đằm, quá trình lên men xảy ra trong lòng môi trường môi trường

Thuộc nhóm độc lập: Saccharomyces carlsbergensis

Khả năng lên men đường tam khá tốt và lên men được melibioza

Lên men được các đường: glucoza, fructoza, mannoza, maltoza, galactoza,

Nấm men thu hồi Tách nấm men (men sữa)

Xử lý làm sạch

Nấm men Lên men mẻ sau Hình 2.6: Sơ đồ xử lý nấm men

b Đặc điểm nấm men

Quá trình sinh trưởng: là sự tăng kích thước của tế bào trong quá trình nuôi cấy

Quá trình này chia thành 4 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Vi sinh vật mới thích nghi với môi trường, thời gian phát triển đoạn này tùy trong giai thuộc vào môi trường lên men và giống của vi sinh vật • Giai đoạn 2: tốc độ sinh sản cực đại, kích thước, sinh khôi của tế bào tăng nhanh, chất dinh dưỡng giảm dần Lúc này vi sinh vật tổng hợp enzyme cực đại, ở giai đoạn tiến hành thu nhận enzyme

• Giai đoạn 3: giai đoạn bảo hòa về số lượng, sinh khối tăng lên cực đại Nếu với mục đích thu hồi sinh khối thì giai đoạn này dừng lại để thu hồi sinh khối

• Giai đoạn 4: môi trường chất dinh dưỡng cạn dần, số lượng tế bào chết tănglên, giai đoạn này dừng lại để thu hồi sản phẩm là tốt nhất

Môi trường dinh dưỡng:

Môi trường dinh dưỡng cần cho quá trình lên men tùy thuộc vào nhu cầu dinh dưỡng của từng loại men Nhìn chung môi trường vi sinh vật không thể thiếu các nguyên tố: cacbon, oxi, hidro, nito và một số nguyên tố khác như là: S, P, Fe, Ca, Mg…

Sự sinh sản của nấm men:

• Sinh sản bằng cách nảy chồi: đây là hình thức sinh sản đặc trưng của nấm men Khi nấm men phát triển sinh ra 1 chồi nhỏ và sẽ chồi lớn lên, nhân của tế bào me nhân đôi và phân chia ïmột nửa cho tế bào con Chồi con phát triển dần, đến khi bằng tế bào mẹ tách ra độc lập hình thành tế bào mới riêng biệt

• Sinh sản bằng cách nhân đôi: từ một tế bào mẹ ban đầu nhân đôi thành 2 tế bào con, 2 tế bào con phát triển và tiếp tục nhân đôi thành 4 tế bào mới Quá trình như vậy cứ thế tiếp tục phân chia và phát triển theo cấp số nhân 2n

Thành phần hóa học của nấm men:

Trong nấm men có chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng như: vitamin, protein, các vitamin nhóm B

Sinh khối của nấm men chứa khoảng 75-80%là nước, chất khô khoảng 25% trong đó:

Hàm lượng protein của tế bào nấm men dao động trong khoảng 40-60% Khoảng 20% acid amin có trong protein của nấm men, trong đó có đầy đủ các acid amin không thể thay thế

c Yêu cầu của nấm men trong sản xuất bia

Nấm men trong sản xuất bia có vai trò rất quan trọng vì quá trình trao đổi cơ chất của nấm men chính là quá trình chuyển hoá nguyên liệu thành sản phẩm

Nấm men sử dụng phải thuần chủng, nấm men tái sử dụng từ mẽ trước phải qua xử lý mới dùng cho mẻ sau

Tỷ lệ nảy chồi phải đạt từ 10-20% trở lên Tỷ lệ nấm men chết: 4%

Nấm men sử dụng phải có hoạt lực tốt trong môi trường dịch nha với hoa houblon tạo mùi vị dễ chịu, có khả năng lắng kết tốt

Ngoài giống men và thành phần của dịch lên men còn có các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men như là: nhiệt độ, pH, áp suất … Mỗi loại nấm men có một nhiệt độ hoạt động khác nhau, và áp suất khác nhau, trong môi trường pH khác nhau

2.1.6 Các chất phụ gia

Là tất cả các chất được sử dụng dưới dạng các nguyên liệu phụ để nhằm đạt được các yêu cầu kỹ thuật cần thiết trong các quá trình của công nghệ sản xuất bia như các nhóm sau:

a Nhóm các chất phụ gia dùng để xử lý nước

Dùng làm mềm nước (sử dụng sản xuất, phục vụ nồi hơi…) bao gồm các chất như: muối sulfat của Na, Sunfit của Na

b Sát trùng nước và điều chỉnh pH ( nước, dịch đường) Axit lactic, H2SO4, CaSO4, CaCl2

c Sát trùng, tẩy rửa (vệ sinh đường ống, thiết bị, tank lên men, rửa chai…) Axit, xút, chất diệt khuẩn (vi sinh vật)

d Sử dụng cho quá trình thu hồi CO2

Than hoạt tính, H2SO4, KmnO4, CaCl2 khan… e Chống oxi hóa cho bia

Axit ascorbic, H2SO4, Colopulin, vicant,…

f Các enzyme và chế phẩm enzyme dùng cho đường hóa và lên men

Caramel: cho vào dung dịch sau giai đoạn nấu với hoa houblon, tạo màu, làm tăng giá trị cảm cho bia Màu được cho vào trong quá trình nấu, để tăng khả năng chịu nhiệt của enzyme Kích thích sự hoạt động của amylase và protease, tăng cường khả năng lắng kết của của protein trong nồi Lượng canxi thích hợp là yếu tố quan trọng để ổn định và tạo vị tốt cho bia

Acid lactic: bổ sung trong trường hợp môi trường pH cao, tạo môi trường thuận lợi cho nấm men phát triển tốt hơn

ZnCl2: giảm nguyên nhân thoái hóa của nấm men, tăng sinh khối nấm men Termamyl: là chế phẩm enzyme dạng nuớc chịu được nhiệt độ cao và được sản xuất bởi chủng men Bacillus licheniformis Termamyl cho vào trong quá trình nấu cháo gạo giúp cho quá trình dịch hóa xảy ra dễ dàng Nó ổn định nhiệt độ của enzyme, giúp quá trình nấu xảy ra dễ dàng

Neutrase: là protease trung tính được sản xuất từ chủng vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens Neutrase làm tăng hàm lượng ezyme thủy phân protein thành các aminotrogen tự do và các peptide hòa tan Các peptide hòa tan giúp ổn định hàm lượng bọt của bia

Fungamyl: là enzyme α -amylase thủy phân liên kết glucoside 1-4 α -trong amylose và amylopeptin Trong công nghệ sản xuất bia fungamyl được bổ sung vào dung dịch nồi malt để thủy phân tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình kiểm soát dịch lên men, ngoài ra fungamyl tăng độ lên men của dung dịch

g Các chất trợ lọc :

Bột trợ lọc diatomite: cho vào theo đường ống của bia, đi vào thiết bị lọc, sau khi lên men phụ, có tác dụng thành lớp màng dày hỗ trợ cho quá trình lọc, làm trong bia

h Các hóa chất ở phòng thí nghiệm: HCl, H2SO4, Agar,KMnO4

2.2 Quy trình công nghệ

Phụ gia

Gạo Malt

Bia hơiNướcNghiền

Đạm hóa

Nghiền

Hồ hóa Đường hóa

Lọc, rửa tách bã

Malt lót

Nước nóng

Caramel, phụ gia Bã

Hoa houblon

Cặn

O2 vô trùngMen giống

Nhân giống

nạp chai Thu hồi CO2CO2

CO2 tinh khiết Bột lọc

Bão hòa CO2Bã men

Nấm men tươiXử lý

Chăn nuôi

Xuất xưởng

Hình 2.4 : Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất bia hơi

2.2.1 Thuyết minh qui trình a Nghiền nguyên liệu

ƒ Mục đích

Malt và gạo trước khi đưa vào nấu cần phải được xay nhỏ để phá vỡ cấu trúc tinh bột, giúp cho quá trình đường hóa được thuận lợi, thúc đẩy quá trình sinh hóa trong nguyên liệu nấu xảy ra nhanh hơn, thu dược dung dịch đường có nồng độ cao hơn, triệt để hơn

ƒ Yêu cầu kỹ thuật

Quá trình nghiền ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, do đó cần chú ý mức độ nghiền của từng sản phẩm Nhà máy đã nghiền gạo và malt bằng phương pháp nghiền khô

Gạo: có cấu trúc chưa nảy mầm nên rất cứng, do đó yêu cầu mức độ nghiền càng mịn càng tốt để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự tiếp xúc của nước với nội nhủ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn

Thiết bị dùng để xay gạo là máy nghiền búa

Malt: Có lớp vỏ ngoài tương đối cứng, nên cấn phải nghiền nhỏ thành nhiều mảnh để tăng diện tích tiếp xúc của enzym Tuy nhiên, khi nghiền cần giữ cho lớp vỏ cellulose càng nguyên vẹn càng tốt, vì như vậy sẽ hạn chế sự hòa tan các chất tanin, lignin, chất đắng có trong vỏ malt sẽ hòa tan vào dịch nấu gây ảnh hưởng xấu cho chất lượng bia sau này Ngoài ra, vỏ malt giúp cho quá trình lọc diễn ra dễ dàng hơn

Thiết bị nghiền malt là máy nghiền trục

Malt sau khi nghiền xong có thành phần tỷ lệ như sau : Vỏ trấu :9 -12 %

Tấm lớn :12 -15 % Tấm bé ù: 30 -35 % Bột : 40 -45 %

b Quá trình đường hóa

Mục đích: chuyển hóa các polysaccarit, protit thành các đường đơn monosaccarit, thành các amin và peptit nhờ hệ enzym thủy phân amylaza

Thuyết minh qui trình nấu

ƒ Nấu cháo gạo

Gạo sau khi được xay thành bột được nấu ở một nồi riêng biệt

Khi nước trong nồi ở nhiệt độ 28-30oC, ta cho cho gạo trong thời gian 10 phút, rồi nâng nhiệt lên 60oC Để quá trình dịch hóa xảy ra dễ dàng thì cho termamyl vào, giữ trong 30 phút Để dịch hóa sơ bộ tinh bột, cùng vớiø enzym amylase có trong malt lót, enzyme sẽ phá vỡ màng ngoài của tinh bột, giúp gạo trương nở

Tiếp theo nâng nhiệt lên 83oC, dừng lại10 phút để tinh bột trương nở hoàn toàn, đây là nhiệt độ hồ hóa tốt nhất giúp tinh bột hồ hóa thành dextrin, sau đó hạ nhiệt độ xuống 72oC và dừng lại 25 phút, để tinh bột thủy phân phần tinh bột còn lại

Sau đó đưa lên 100oC gữi trong vòng 20 phút để phá vỡ hoàn toàn mạch tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa xảy ra tối đa

Khi nấu mở cánh khuấy và sục khí CO2 vào đáy nồi, để khí CO2 truyền nhiệt đều khắp nồi cháo, tránh hiện tượng cháy khét dưới đáy nồi Với tốc độ cánh khuấy từ 50-60 vòng/ phút.malt lót vào, rồi

ƒ Nấu malt

Khi nước trong nồi malt ở nhiệt độ 28oC, ta cho malt vào, CaCl2, và acid lactic giữ trong vòng 30 phút để thực hiện quá trình đạm hóa, nhờ enzyme protease có trong malt Enzyme này thủy phân protein tạo thành acid amin, polypeptit, peptit…

Tiếp theo, nâng nhiệt độ lên 50oC rồi cho Fungamyl và Neutrase vào, giữ trong thời gian 30 phút, để tăng hàm lượng enzyme thủy phân protein thành các amino nitrogen tự do và các peptit tự do

Sau đó, bơm cháo gạo sang nồi malt, do nhiệt độ của nồi thế liệu cao nên nhiệt độ của hổn hợp cháo gạo lúc này là 65oC, gữi nhiệt độ này tối thiểu 30 phút Vì ở nhiệt độ này phù hợp để enzyme α -amylase thực hiện quá trình đường hóa tạo thành một lượng lớn maltose

Nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme α -amylase hoạt động, nâng nhiệt độ lên 75oC giữ trong vòng 20 phút để thủy phân tinh bột còn lại Xong giai đoạn này tinh bột đã chuyển hoàn toàn thành đường

Để quá trình lọc tiếp theo được thuận lợi ta nâng nhiệt độ lên 76oC, ở nhiệt độ này độ nhớt của huyền phù giảm xuống, giúp cho quá trình lọc được dễ dàng

Trong quá trình nấu cần mở cánh khuấy để truyền nhiệt khắp nồi malt, các quá trình sinh hóa cũng diễn ra đồng đều hơn Tốc độ cánh khuấy khoảng 50-60 vòng/phút

Bảng 2.3 : Tóm tắt chế độ nấu dịch lên men

Công việc Nhiệt độ (oC) Thời gian (phút) Hóa chất phụ gia

Gạo Pha bột

gạo Nước

Malt lót H2SO4

Nâng nhiệt 100

Malt Pha bột

Hỗn hợp cháo

Nâng nhiệt 75

Hình 2.5: Sơ đồ nấu

c Lọc trong nước nha (malt)

Mục đích của quá trình lọc: là tách các chất không hòa tan, chất kết tủa như: vỏ trấu, cặn đạm… trong quá nấu ra khỏi dịch đường

Quá trình lọc được tiến hành trong thùng lọc, và được tiến hành theo 2 bước: • Lọc hỗn hợp thủy phân được dịch nước nha ban đầu, với thông số kỹ thuật như sau:

9 Nhiệt độ: 76oC 9 pH = 5,5-6,0

9 Thời gian: 25-30 phút

Ở điều kiện trên, rất thuận lợi cho enzyme α-amylase thủy phâân lượng tinh

bột còn sót lại Tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền, mức độ phân giải các