Quá trình lên men phụ hình thành các cặn kết tủa và còn một lượng nấm men trong bia. Lọc trong nhằm mục đích loại bỏ các kết tủa, nấm men, loại bỏ một số hợp chất gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia như polyphenol.
Sau khi lọc, bia được pha thành bia thành phẩm có độ cồn nhất định. Nhà máy sử dụng hệ thống lọc bia gồm: lọc trong, lọc hấp phụ, lọc an toàn.
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 35
- Lọc trong: áp suất đầu vào là 2 bar, áp suất đầu ra là 1,5 bar, thời gian lọc là 7 giờ.
Nguyên tắc lọc là dựa trên sự chênh lệch áp suất. Mục đích của lọc trong là loại bỏ các cặn cơ học như: nấm men chết, cặn kết tủa làm cho bia trong hơn.
Dịch bia từ tank lên men được bơm qua thiết bị lọc. Trước khi lọc, dịch bia được làm lạnh xuống -1 ÷ 0oC bằng thiết bị làm lạnh bản mỏng, sử dụng glycol làm chất tải lạnh, để bù trừ mất nhiệt trên đường ống, giữ nhiệt độ luôn ổn định trong dịch lọc và cũng để bù đắp lượng CO2 mất đi trong quá trình lọc.
Trước khi bơm bia vào máy lọc, bia được áo bột lần một bằng hai loại bột: Harbolite và Hyflo với mục đích tạo bề mặt trợ lọc tốt. Do hai loại bột này có kích thước lớn sẽ tránh được bột đi vào ống lọc, thời gian áo bột lần 1 khoảng 15 phút. Tiếp đó dung bột Standard (10kg) có kích thước nhỏ áo bột lần 2 nhằm tạo thành lớp vật liệu lọc bám trên các ống lọc. Sau khi được áo bột xong bia được bơm vào máy lọc cùng với lượng bột Standard còn lại.
Các kết tủa lạnh, nấm men, cặn cơ học bị giữ lại trên bề mặt ngoài của cột lọc và bám vào lớp bột lọc. Dịch bia sẽ được tập trung vào trung tâm ống, được đẩy lên trên và đưa qua máy lọc Fom theo một đường ống chung.
Trong quá trình lọc, bổ sung các loại phụ gia Collupulline và Vincant. Collupuline được thêm vào để thủy phân polyme trong dịch bia, còn Vincant có vai trò là chất chống oxy hóa.
Bia sau khi qua máy lọc KG - Filter sẽ được đưa qua máy lọc Fom. - Lọc hấp phụ
Áp suất đầu vào là 2 bar, áp suất đầu ra là 1,8 bar.
Lượng PVPP ( poly vinyl polypyrol) được dùng là 35g/hl.
Mục đích của lọc hấp phụ (lọc Fom) nhằm loại bỏ hết polyphenol (đây là chất gây nhức đầu), đồng thời ngăn chặn sự hình thành phức protein- polyphenol trong bia (đây là nguyên nhân gây đục trong quá trình tồn trữ và bảo quản tại TBF).
Bia được bơm từ trên xuống cùng với các hạt PVPP sẽ hấp thụ polyphenol. Sau đó bia sẽ vào ống trung tâm và ra ngoài theo đường ống dưới đáy thiết bị để chuyển sang máy lọc Securox.
- Lọc an toàn (Securox): không sử dụng bột trợ lọc, mà chỉ dùng các cột lọc. Áp suất đầu vào là 1,5 bar, áp suất đầu ra là 1,3 bar.
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 36
Mục đích của lọc an toàn là lọc tinh lại lần nữa để loại bỏ hết tất cả phần cặn chưa lọc hết.
Dịch bia sau khi lọc được chuyển sang bồn trung gian trước khi qua hệ thống pha bia. Bia được chứa trong bồn trung gian để ổn định mức bia, áp suất, không bị quá nhiều bọt.
▲ Pha bia sử dụng nước nấu bia có nhiệt độ 80oC. Nước trước khi pha phải được loại oxy vì oxy là nguyên nhân bất lợi cho bia thành phẩm. Nước sau khi khử oxy được làm lạnh nhanh xuống 2oC và đưa vào tank chứa. Trước khi sử dụng, nước pha bia được kiểm tra hàm lượng oxy không quá 0,05 ppm.
Tỉ lệ pha bia được tính theo công thức:
R (độ cồn mong muốn) = (độ cồn cô đặc / độ cồn mong muốn – 1) x 100 4.1.2.4 Bão hoà CO2 và tàng trữ bia
Bão hoà CO2 là nạp vào bia một lượng CO2 bị mất trong quá trình lọc. Ở đầu ra của thiết bị bão hoà CO2 có bộ phận phân tích nồng độ CO2 của bia sau khi được bão hoà và điều khiển van cấp CO2 vào thiết bị bão hoà sao cho nồng độ CO2 trong bia đạt giá trị cài đặt. Áp suất bia trước khi bơm qua tank TBF ổn định là 2 bar. Bia sau khi được bão hoà CO2 được chuyển sang tank TBF, là nơi dự trữ bia trước khi chiết. Nhiệt độ trong tank TBF từ 2 – 4oC, thời gian tàng trữ trước khi chiết khoảng 12 – 24 giờ, áp lực CO2 khoảng 1 – 1,2 bar.
▲ Một số tiêu chuẩn bia thành phẩm của nhà máy
Bảng 8: Một số tiêu chuẩn bia TBF
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn Độ cồn 20o
C %v/v 4,9 4,7 – 5,1
Độ hoà tan nguyên thuỷ o
Plato 11,4 11,1 – 11,7
Độ hoà tan biểu kiến o
Plato 2,2 2 – 2,4 Độ chua (số mg NaOH 0,1N/ 10 ml bia) 1,5 1,3 – 1,7 Hàm lƣợng CO2 hoà tan g/l 5,4 4,5 – 5,5 Độ màu EBC 6,5 6 - 8 Độ trong ≤ 10 ≤ 20
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 37
Bảng 9: Một số tiêu chuẩn bia thành phẩm
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn Độ cồn ở 20o
C %v/v 4,9 4,7 – 5,1
Độ hoà tan nguyên thuỷ o
Plato 11,4 11,1 – 11,7
Độ hoà tan biểu kiến o
Plato 2,2 2 – 2,4 Độ chua (số mg NaOH 0,1N/ 10 ml bia) 1,5 1,3 – 1,7 Hàm lƣợng CO2 hoà tan g/l 4,8 4,5 – 5,5 Độ màu EBC 6,5 6 – 8 Hàm lƣợng diacetyl mg/l ≤ 0,05 ≤ 0,1 Độ đắng BU 21 18 – 24 Độ hấp Tốt Tốt
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 38
4.1.3 Công đoạn hoàn thiện sản phẩm
4.1.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ: tiến hành theo hình 18
Hình 18: Sơ đồ công đoạn hoàn thiện sản phẩm
Chai thu hồi Rữa chai Kiểm tra Chai sạch Kiểm tra Chiết chai Đóng nắp Thanh trùng Dán nhãn Vô két Nhập kho Bia TBF Kiểm tra Sản phẩm
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 39
4.1.3.2 Rửa chai
a. Mục đích: Rửa chai nhằm loại bỏ toàn bộ nhãn, các cặn bẩn trong và ngoài chai, đồng thời đảm bảo chai được vô trùng trước khi chiết bia.
b. Yêu cầu đối với chai chứa bia
Chai được chế tạo từ vật liệu thuỷ tinh đáp ứng các yêu cầu:
Có độ cứng đủ để chịu các va chạm và chống lại áp suất tạo ra do CO2 bên trong chai, nhất là khi thanh trùng
Nhẹ nhất có thể được nhằm giảm chi phí vận chuyển
Có hình dáng sao cho không dễ bị rơi hoặc đổ và dễ vệ sinh
Phải hoàn toàn đồng nhất
Thuỷ tinh phải có màu sao cho tránh khỏi tác động của ánh sáng
Chai có hình dạng hấp dẫn
c. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình rửa chai
Quá trình rửa chai cần đảm bảo hai yêu cầu: Loại bỏ hoàn toàn cặn bẩn và loại bỏ hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây hư hỏng bia.
Trong quá trình rửa chai cần chú ý một vài yếu tố ảnh hưởng:
Thời gian ngâm chai, ngâm chai phải đảm bảo các cặn bẩn có đủ thời gian hoà tan, các nhãn phải được tách rời khỏi chai
Áp suất phun có tác động cơ học tới sự loại bỏ cặn bẩn và nhãn ra khỏi chai
Nhiệt độ nước rửa, nhiệt độ càng cao sự hoà tan cặn bẩn càng nhanh
Tác nhân tẩy rửa, chất tẩy rửa được sử dụng là kiềm ở nhiệt độ cao để tăng hiệu quả rửa và tiêu diệt vi sinh vật
d. Kiểm tra chai sau khi rửa
Chai ra khỏi máy rửa sẽ được kiểm tra: thành chai, đáy chai, miệng chai, bên trong chai, đảm bảo chai hoàn toàn sạch bên trong, không chứa các vật lạ, không bị hư hỏng nứt nẻ.
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 40
4.1.3.3 Chiết bia vào chai
Định lượng bia thành phẩm vào chai nhằm thuận lợi cho quá trình bảo quản, vận chuyển và lưu thông trên thị trường, nâng cao tính thương mại cho sản phẩm. Các giai đoạn chiết bia:
Giai đoạn hút chân không: Khi vào máy chiết (hình 19), chai được hệ thống hút chân không loại bỏ hoàn toàn không khí bên trong chai.
Giai đoạn tạo áp suất đối kháng: Sau khi hút chân không, CO2 được đưa vào chai tạo áp suất cân bằng với bể chứa bia trong máy chiết.
Giai đoạn rót bia vào chai: Chai sau khi được nạp CO2 sẽ có áp suất cân bằng với áp suất trong bể chứa bia, bia sẽ chảy tự nhiên vào chai do sự chênh lệch độ cao. CO2 trong chai được đẩy ra ngoài theo đường dẫn khí của vòi chiết. Mức bia trong chai được điều chỉnh bằng độ sâu của vòi dẫn khí CO2 ra ngoài.
Chai sau khi chiết được dập nút càng nhanh càng tốt.
4.1.3.4 Thanh trùng
Thanh trùng là một biện pháp xử lý nhiệt nhằm tiêu diệt hầu hết các tế bào vi sinh vật trong bia, kéo dài thời gian bảo quản và ổn định chất lượng bia thành phẩm. Thanh trùng bia theo nguyên tắc thanh trùng Pasteur. Máy thanh trùng được chia thành 9 khoang thanh trùng có nhiệt độ khác nhau (bảng 3.18).
Bảng 10: Nhiệt độ của khoang thanh trùng
Khoang 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Nhiệt độ (o
C) 33 45,1 58 61,6 61,5 60,2 58 45,1 33
(Nguồn: Tài liệu Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Tây)
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 41
4.1.3.5 Dán nh n chai và in date
Hình 20: Máy dán nhãn
Nhãn của sản phẩm là một thành phần không thể thiếu trong quá trình lưu thông trên thị trường của sản phẩm. Nhãn chai nhờ máy dán nhãn (hình 20) nằm ở phần thân có vai trò cung cấp thông tin chính về sản phẩm. Lớp giấy bạc bọc ở cổ chai cũng được coi là nhãn của sản phẩm có vai trò trang trí.
Trên nhãn chai có in ngày tháng sản xuất và thời hạn sử dụng.
4.1.3.6 Vô két và bảo quản
Bia sau dán nhãn được cho vào két với 20 chai/két. Bia được chuyển vào kho bảo quản bia thành phẩm ở nhiệt độ thường. Thời gian bảo quản của bia Sài Gòn đỏ là 1 năm. Kể từ ngày sản xuất.
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 42
4.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng diacetyl trong quá trình lên men phụ phụ
4.2.1 Diacetyl 4.2.1.1 Khái niệm 4.2.1.1 Khái niệm
Diacetyl là chất lỏng không màu đến vàng nhạt, có mùi hôi cực mạnh và vị đắng gắt rất khó chịu, tác động mạnh đến hệ thần kinh con người. Chỉ số diacetyl cho tất cả các loại bia bán ra thị trường được công ước bia châu Âu quy định “ hàm lượng diacetyl không được vượt quá 0.2 mg/l “. Diacetyl làm cho bia có mùi vị không ngon và kéo dài thời gian lên men.
(Nguồn : Hoàng Đình Hòa, 2002)
Diacetyl là một Vicinal Diketones (VDK), có cấu tạo như hình 21, được hình thành từ rất sớm khi men bia được hấp thu oxy trong quá trình sinh sản. Trong quá trình lên men, giai đoạn lên men chính tạo ra nhiều diacetyl và hàm lượng này sẽ giảm dần trong giai đoạn lên men phụ.
Quá trình giảm diacetyl phụ thuộc vào:
- Nhiệt độ lên men: Nhiệt độ lên men càng tăng thì tốc độ loại bỏ diacetyl càng nhanh.
- Thời gian lên men phụ: thời gian càng dài thì khả năng loại bỏ diacetyl tăng. - Mật độ nấm men: mật độ ban đầu càng cao thì tốc độ thải bỏ diacetyl cang tốt .
4.2.1.2 Công thức cấu tạo
Hình 21: Cấu tạo Diacetyl
(Nguồn:http://en.wikipedia.org/wiki/Diacetyl)
Tên quốc tế : 2,3-Butanedione
Tên khác: Diacetyl, Biacetyl, 2,3-Diketobutane… Công thức phân tử: C4H6O2
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 43
Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng diacetyl
F5 F5 F6 F6 F6 F7 F7 0.074 0.076 0.078 0.08 0.082 0.084 0.086 0.088 0.09 0.092 345 346 347 348 349 350 351 Lô H àm lƣ ợ n g d iac et yl ( m g/ l) Tỷ trọng: 0.990 g/ml ở 15oC Nhiệt độ tan chảy: -2 đến -4oC Nhiệt độ sôi: 88oC
4.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng 4.2.2.1 Đặt vấn đề 4.2.2.1 Đặt vấn đề
Trong giai đoạn lên men bia việc kiểm soát những biến đổi xảy ra trong tank cũng như việc điều chỉnh các thông số kỹ thuật để tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt nhất là điều quan trọng. Hiện tại nhà máy vẫn đang quan tâm theo dõi đến các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng diacetyl trong quá trình lên men phụ như nhiệt độ, thời gian lên men phụ, mật độ nấm men.
4.2.2.2 Nội dung tìm hiểu
Sau một thời gian theo dõi tại nhà máy, thì kết quả ghi nhận hàm lượng diacetyl (hình 22) của các lô như sau:
Bảng 11: Sự biến đổi hàm lƣợng Diacetyl qua các lô
Lô 345 346 347 348 349 350 351
Đời men F7 F7 F6 F6 F6 F5 F5
Hàm lƣợng Diacetyl (mg/l) 0.085 0.08 0.085 0.09 0.09 0.09 0.085
(Nguồn: Tài liệu công ty CP bia Sài Gòn – Miền Tây)
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 44
Từ bảng số liệu trên cho thấy hàm lượng diacetyl ở các lô có sự dao động nhỏ, điều gì đã gây ra sự dao động này?
Để giải thích được điều này cần phải xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng diacetyl trong quá trình lên men phụ như nhiệt độ, thời gian lên men, mật độ nấm men.
♣ Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Từ đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ lên men phụ của các lô (hình 23) ta nhận thấy cùng đời men nhưng nhiệt độ cài đặt giữa các lô khác nhau. Có sự chênh lệch nhiệt độ măc dù nhỏ nhưng cũng ảnh hưởng tới hàm lượng diacetyl.
Sự biên đổi nhiệt độ của lô 345 và 346
-5 0 5 10 1 3 5 7 9 11 13 15 Ngày N hi ệt đ ộ (đ ộ C ) Lô 345 (F7) Lô 346 (F7)
Sự thay đổi nhiệt độ của lô 350 và 351
-5 0 5 10 1 3 5 7 9 11 13 15 Ngày N h iệ t đ ộ ( đ ộ C ) Lô 350 (F5) Lô 351 (F5)
Hình 23 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ lên men phụ qua các lô
Trong 16 ngày lên men phụ thì nhiệt độ thay đổi ở các lô là không giống nhau. Vì sao lại có sự khác biệt này?
Tùy vào bản chất bia non ở mỗi lô mà điều chỉnh nhiệt độ cho thích hợp. Theo George J.Fix đã viết trong quyển Brewing Techniques thì việc hình thành và hàm lượng diacetyl có ảnh hưởng rất lớn đến nhiệt độ. Cụ thể là nhiệt độ lên men cao
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 45
Đồ thị biểu diễn mật độ nấm men
0 5 10 15 20 25 30 347 348 349 Lô M ật đ ộ nấ m m en (x 10 ^6 )
thì tốc độ khử diacetyl càng nhanh. Từ đồ thị và bảng thì ta xét riêng các lô 345,350 , hàm lượng diacetyl (cùng đời men) và nhiệt độ cao hơn so với các lô còn lại. điều này chứng tỏ trong giai đoạn lên men chính lượng diacetyl sinh ra hơi nhiều hơn so với các lô khác nên cần phải tăng nhiệt độ cài đặt lên để tăng tốc độ đào thải diacetyl đã sinh ra
Như vậy có thể khẳng định sự thay đổi nhiệt độ là rất quan trọng trong giai đoạn lên men phụ, ảnh hưởng đến hàm lượng diacetyl.
♣ Ảnh hƣởng của mật độ nấm men
Bảng 12: Số liệu mật độ men và hàm lƣợng Diacetyl
Lô 347 348 349
Đời men F6 F6 F6
Mật độ nấm men (x106
tb/ml) 26 19.1 19
Hàm lƣợng Diacetyl (mg/l) 0.085 0.09 0.09
Về mặt lý thuyết, mật độ nấm men cấy ban đầu (hình 24) càng lớn thì tỷ lệ số tế bào nảy chồi càng thấp , tốc độ sinh sản tương đối bé. Khi lên men phụ do lượng tế bào nảy chồi ít nên cường độ trao đổi chất ở tế bào non thấp.Theo các thuyết mới nhất về nguyên nhân tạo diacetyl trong bia, thì đó là dấu hiệu để nói rằng lượng diacetyl sẽ giảm đi.
(Nguồn: Tài liệu công ty CP bia Sài Gòn – Miền Tây)
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 46
Thực nghiệm cũng cho thấy rằng trong cùng điều kiện như nhau, khi mật độ men cấy ban đầu là 10x106 tb/ml thì lượng diacetyl tao thành lên men chính là 0.45 mg/l, nếu tăng lên 20x106 tb/ml thì lượng diacetyl trong bia non sau lên men