3.2.1 Nguyên liệu
Nguyên liệu chính (malt và gạo) được xe tải vận chuyển về công ty, sau khi nhân viên kiểm tra nếu đạt yêu cầu của công ty sẽ cho nhập kho. Nguyên liệu sẽ qua hệ thống cân định lượng để nhập vào các silo chứa.
Malt và gạo sẽ được nhập lên silo chứa nhờ hệ thống gàu tải gồm hai silo chứa malt mỗi silo có dung tích tối đa là 250 tấn và ba silo chứa gạo mỗi silo có dung tích tối đa là 40 tấn. Nguyên liệu trong quá trình sản xuất có thể bị lẫn tạp chất như rễ còn sót trong malt, rác, đất, đá, sạn,… Vì thế cần phải trải qua quá trình làm sạch nguyên liệu trước khi đưa vào chế biến.
3.2.2 Nghiền
* Mục đích: Nghiền nhỏ nguyên liệu nhằm mục đích khi đường hoá thu được nhiều chất hoà tan nhất có lợi cho sản xuất dịch đường. Tuy nhiên, yêu cầu của công đoạn nghiền là thu được những chất hoà tan có lợi và hạn chế tối đa các hợp chất không mong muốn hoà tan vào dịch đường làm giảm chất lượng dịch đường.
* Quy trình nghiền malt và gạo:
Hình 3.2: Quy trình nghiền của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây
Nguyên liệu được xuất ra từ đáy silo và được xích tải chuyển đến sàng tách tạp chất. Sàng tách tạp chất có vai trò loại bỏ các tạp chất lớn còn lẫn trong malt và gạo như rơm rạ, dây… Sau đó, nguyên liệu được chuyển đến máy tách đá, máy áp dụng nguyên tắc chênh lệch tỷ trọng để tách đá sỏi. Trong máy tách đá còn có nam châm để loại bỏ kim loại. Sau khi sàng sạch tạp chất, nguyên liệu được đưa đến cân tự động. Nguyên liệu đã cân được đưa đến máy nghiền và tiến hành nghiền. Bột được trữ lại trong silo chứa bột.
Sàng tách tạp chất Máy tách đá Cân định lượng
Máy nghiền Silo chứa bột Malt và gạo từ silo
* Phương pháp nghiền nguyên liệu: Nghiền nguyên liệu có rất nhiều phương pháp được sử dụng như: Nghiền khô, nghiền ướt, nghiền ẩm,... Nhà máy sử dụng phương pháp nghiền búa đối với gạo và nghiền ướt đối với malt.
Nghiền ướt
- Vỏ trấu được bảo toàn và phần nội nhũ được nghiền.
- Thể tích của hạt bột và độ xốp của bã khi lọc dịch tăng, vì thế thời gian lọc dịch đường rút ngắn và hiệu suất chiết đạt được cao.
- Không khí xâm nhập vào dịch hèm, tạo cơ hội cho những phản ứng oxy hóa không mong muốn xảy ra.
- Chi phí thiết bị tốn kém.
Nghiền búa
- Nghiền gạo thành bột mịn giúp năng suất đường hoá tăng, cặn tạo thành ít. - Năng suất nghiền lớn.
- Dễ dàng khống chế kích thước hạt bột phù hợp. - Vệ sinh dễ dàng.
- Bột được nghiền mịn làm tăng khả năng hoà tan của tanin và tạo β-glucan cản trở quá trình lọc.
- Nguyên liệu trước khi đưa vào nghiền phải đảm bảo sạch các tạp chất như đá, sỏi, các mảnh kim loại…
- Mức độ nghiền nguyên liệu.
- Độ mịn của bột nghiền có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất thu hồi và chất lượng dịch đường. Bột nghiền được nhà máy kiểm tra thường xuyên bằng cách lấy khoảng 150 ÷ 200 g mẫu và dùng các rây phân loại tiêu chuẩn để đánh giá mức độ nghiền.
3.2.3 Quá trình hồ hóa
Hồ hóa là khả năng trương nở của tinh bột trong nước khi tăng nhiệt độ tạo thành dung dịch keo. Vì vậy, tạo cấu trúc lỏng lẻo để các enzyme amylase dễ dàng tác dụng nhằm giúp cho quá trình đường hóa dễ dàng hơn.
Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột gạo: 61 ÷ 83oC.
Bổ sung malt lót: Nhằm bổ sung hệ enzyme amylase trong malt để giúp quá trình thủy phân tinh bột một phần, làm giảm độ nhớt của khối cháo.
Bảng 3.1: Khối lượng mẻ nấu và thành phần phụ gia bổ sung trong quá trình nấu
Nồi
nấu Nguyên liệu
Đơn vị tính (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số lượng
Thời điểm cho vào
nồi Chi chú Tank nhỏ Tank lớn Nồi gạo Gạo Kg 945 1040
Acid lactic mL 171 187 Ngay khi xuống bột gạo
Nồi malt
Malt Kg 2825 3120
E.Ultraflo Max mL 266 294 Bỏ sau 10 phút xuống bột malt
Đang sử dụng 100g/L tấn malt Acid lactic mL 300 500 Ngay khi xuống
bột malt
pH = 5,5 ÷ 5,6 CaCl2 Kg 3,77 4,16
Nồi
chờ E.Termamyl SC mL 171 187 Khi bắt đầu rửa bã
Đang sử dụng 45g/L tấn malt
Nồi đun sôi
Houblon cao Kg 1,827 2,008 50 phút đầu, khi đạt 95 ÷ 97oC. Houblon viên Batch Houblon viên HPE Kg 2,866 2,175 3,200 2,363 Sau 20 ÷ 25 phút cuối. Acid lactic mL 1600 2000 pH = 5,3 ÷ 5,4 Caramel mL 1800 2500 Độ màu nước nha
đạt 9,0ºEBC ZnSO4 gr 9,5 10,4
(Nguồn: Tài liệu Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Tây)
Malt lót lần một cũng ngăn ngừa hiện tượng cháy khét đáy nồi nhờ lớp vỏ malt. Xuống gạo: Gạo được hoà từ từ vào nước 30oC theo phương tiếp tuyến để ngăn ngừa hiện tượng vón cục khi vào nồi gạo.
Giai đoạn 72oC lần 1: Nâng lên 72oC amylose hòa tan mạnh, hoạt động của enzyme tăng lên (chủ yếu là hệ amylase). Làm cho tinh bột của tấm bị thủy phân một phần, còn amylopectin thì hấp thụ nhiều nước tạo nên sự trương phồng của tinh bột.
Giữ 72oC, thời gian 15 ÷ 20 phút: Là nhiệt độ tối thích cho enzyme α-amylase hoạt động. Enzyme này thủy phân tinh bột thành các maltose, glucose, maltotriose và các
dextrin phân tử thấp. Giai đoạn này gọi là dịch hóa một phần tinh bột và làm giảm độ nhớt của tinh bột dưới tác dụng của enzyme α-amylase.
Giai đoạn 83oC chỉ giữ trong 5 phút: Giai đoạn này enzyme α-amylase hầu như đã bị vô hoạt. Nhằm tăng khả năng hồ hóa tinh bột (dịch hóa) bởi tinh bột gạo hồ hóa ở nhiệt độ 61 ÷ 83oC, giai đoạn này cũng làm tăng độ nhớt của khối cháo.
Giai đoạn 72oC lần 2 giữ 15 ÷ 20 phút: Enzyme α-amylase thủy phân tinh bột thành các maltose, glucose, maltotriose và các dextrin phân tử thấp.Đồng thời làm giảm độ nhớt của khối cháo, tiếp tục dịch hóa tinh bột lần hai và giúp cho quá trình đun sôi dễ dàng hơn.
Giai đoạn 100oC giữ trong 1 phút: Enzyme α-amylase đã bị vô hoạt hoàn toàn khi tăng lên 80oC, làm nhừ khối cháo và hồ hóa hoàn toàn tinh bột.
3.2.4 Quá trình đường hóa
Quá trình đường hoá là quá trình chuyển tinh bột thành đường làm nguồn thức ăn cho nấm men để tạo ra rượu và CO2. Mục đích là tạo ra được càng nhiều chất chiết và chất lượng dịch đường cao. Phần lớn các chất chiết được tạo ra nhờ các phản ứng thuỷ phân.
3.2.4.1 Một số quá trình xảy ra ở nồi nấu malt
Giai đoạn 50oC: Hoà trộn bột malt vào nước ở nhiệt độ 50oC. Đây là giai đoạn đạm hoá, protein cao phân tử sẽ được thuỷ phân thành các đoạn peptid ngắn và acid amin. Acid amin là nguồn thức ăn cung cấp đạm cho nấm men phát triển sinh khối, là một cơ chất của phản ứng maillard hình thành màu cho dịch đường. Tỉ lệ peptide, acid amin, protein còn có vai trò quan trọng trong việc tạo và giữ bọt cho bia thành phẩm. Trong giai đoạn đạm hoá, nồi nấu malt được bổ sung CaCl2, cung cấp ion Ca2+ và ion Cl- cho dịch cháo, giúp tăng khả năng bền nhiệt của hệ enzyme amylase.
Giai đoạn 65oC, giữ trong 35 phút: Dịch cháo từ nồi gạo được bơm qua nồi malt. Nhiệt độ của nồi malt sau khi hồi cháo là 65oC, nhiệt độ thích hợp cho β-amylase hoạt động. Sản phẩm của quá trình thuỷ phân tinh bột dưới tác dụng của β-amylase là đường maltose. Maltose được nấm men sử dụng trong quá trình lên men. Đây là giai đoạn quan trọng trong quá trình đường hoá cũng như toàn bộ quy trình sản xuất. Nếu giai đoạn này đường hoá không đạt hiệu quả, hàm lượng maltose thấp sẽ ảnh hưởng đến độ lên men và vị của bia. Khi nồi malt đạt 65oC được 10 phút thì đo pH để xác định pH tối ưu cho quá trình đường hóa.
Giai đoạn 75oC, giữ trong 25 phút: Nồi malt được gia nhiệt đến 75oC. Nhiệt độ 75oC thích hợp cho α-amylase hoạt động. Enzyme α-amylase tiếp tục thuỷ phân phần tinh bột còn sót thành đường đơn, maltose, và các dextrin mạch ngắn. Giai đoạn 75oC giúp thuỷ phân hoàn toàn tinh bột thành các chất hoà tan trong dịch đường, không (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
còn tinh bột vì tinh bột ảnh hưởng đến chất lượng bia thành phẩm. Nồi nấu malt được nâng lên 76oC nhằm bù mất nhiệt trong quá trình bơm dịch đường qua máy lọc. Trong quá trình lọc vẫn đảm bảo nhiệt độ thích hợp cho α-amylase tiếp tục hoạt động, khi giữ nhiệt 75oC được 10 phút thì tiến hành đo tinh bột tránh tuyệt đối tinh bột còn sót lại. Malt và gạo được tiến hành đường hoá theo sơ đồ đường hoá như Hình 3.3.
Hình 3.3: Sơ đồ đường hoá nguyên liệu của nhà máy bia
(Tài liệu kỹ thuật của Công ty Bia Sài gòn – Miền Tây) 3.2.4.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hoá
Chất lượng malt: Nếu hàm lượng acid amin được tạo ra trong quá trình nảy mầm đủ cho nấm men sử dụng, tạo màu cho bia thì không nên giữ giai đoạn 50oC quá lâu. Nếu giữ quá lâu thì lượng protein cao phân tử bị thuỷ phân quá nhiều làm cho bia có vị nhạt nhẽo hay không có hậu vị và độ bền bọt kém.
Nhiệt độ: Nhiệt độ là một trong những điều kiện quan trọng để hệ enzyme thuỷ phân hoạt động tốt. Nhiệt độ tối thích cho các hệ enzyme thuỷ phân hoạt động thì sẽ thu được chất hoà tan cao.
Giá trị pH: pH cũng có vai trò như nhiệt độ là một trong những điều kiện để enzyme tăng hoạt tính thuỷ phân. Ngoài ra pH còn có vai trò trong quá trình lọc, lên men…
Khuấy trộn: Trong quá trình đường hoá, khuấy trộn giữ một vai trò quan trọng. Khi gia nhiệt cần tăng tốc độ khuấy trộn đảm bảo nhiệt độ được đồng đều trong toàn bộ khối cháo. Trong quá trình đường hoá, nếu cánh khuấy quá mạnh sẽ tạo điều kiện cho oxy xâm nhập vào và tạo lực kéo, đồng thời làm biến đổi cấu trúc các hợp chất có trong dịch hèm. Nếu sử dụng cánh khuấy quá ngắn sẽ gây phân tách khối dịch cháo
dẫn đến chênh lệch nhiệt độ làm giảm hiệu suất chiết. Cánh khuấy phải được thiết kế phù hợp và vận hành đúng.
Sự oxy hoá trong quá trình đường hoá: Khả năng hoà tan của không khí vào dịch cháo phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ dịch đường. Nếu để không khí hoà tan vào dịch nhiều sẽ làm sẫm màu dịch đường và màu bia, hương bia giảm. Một số nguyên nhân chính để không khí xâm nhập vào dịch cháo:
- Dịch cháo chảy vào thiết bị từ trên xuống. - Vận tốc cánh khuấy cao.
- Tạo xoáy khi bơm dịch.
3.2.5 Lọc dịch đường
3.2.5.1 Mục đích của quá trình lọc dịch đường
Lọc nhằm tách dịch đường với vỏ malt và những phần nội nhũ không tan. Ngoài ra, quá trình lọc còn mong muốn loại theo bã những chất không mong muốn như kim loại nặng, tanin, lipid,…
3.2.5.2 Quá trình thực hiện
Sau khi kết thúc quá trình đường hóa trong nồi malt tồn tại hai phần. - Pha rắn: Gồm các cấu tử không hòa tan gọi là bã hèm.
- Pha lỏng: Gồm nước và các chất hòa tan trong mẻ nấu được trích ly từ malt và gạo được gọi là dịch đường hay dịch nha.
Trong quá trình lọc dịch luôn giữ ở nhiệt độ ổn định 75 ÷ 77oC, để đảm bảo enzyme α-amylase vẫn hoạt động tốt nhằm tiếp tục thủy phân lượng tinh bột còn sót lại và làm giảm độ nhớt giúp tăng vận tốc lọc dịch, nếu nhỏ hơn sẽ có tác động ngược lại. Nhà máy sử dụng thiết bị lọc Lauter. Đây là thiết bị lọc hiện đại nhất, hiệu suất thu hồi cao và thu được dịch đường trong.
Quá trình lọc chia thành hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Lọc dịch cốt ra khỏi bã. Bơm nước từ đáy nồi để lót, lượng nước khoảng 6 hL với nhiệt độ là 80oC. Dịch đường hoá có nhiệt độ 76oC được bơm qua thiết bị lọc, thời gian bơm là 8 ÷ 10 phút. Sau đó chờ lắng khoảng từ 5 ÷ 10 phút rồi bơm tuần hoàn (đến độ đục <40ºEBC bắt đầu chuyển sang lọc). Dịch đường qua lớp vải lọc và theo rãnh trên khung lọc vào đường ống chung đi qua nồi chờ.
Giai đoạn 2: Rửa bã, sau khi lọc dịch ra khỏi bã trong bã còn lại một lượng đáng kể các chất chiết. Rửa bã nhằm thu hồi hoàn toàn lượng chất chiết còn trong bã, tăng hiệu suất thu hồi. Nước rửa bã có nhiệt độ 75oC, quá trình rửa bã kết thúc khi oPlato của nước rửa bã cuối ≤ 1,5oP. Bã hèm được sử dụng làm thức ăn gia súc.
Tốc độ lọc và độ trong của dịch đường phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm, dẫn đến tốc độ lọc tăng lên. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng quá cao sẽ xảy ra hiện tượng biến tính và kết tủa protein. Do đó, làm cho độ nhớt cao, chúng sẽ bám trên màng lọc, tạo thành kết tủa dẻo, cản trở nhiều đến tốc độ lọc. Mặt khác, nhiệt độ cao thuận lợi cho quá trình hồ hóa tinh bột chưa hòa tan còn sót trong bã. Bột hồ hóa có độ nhớt cao, làm giảm tốc độ lọc. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng cao sẽ làm mất hoạt lực của hệ enzyme amylase. Do đó, hệ enzyme amylase sẽ không thủy phân tinh bột sót còn lại.
Trong quá trình lọc dịch thì lượng dịch ở nồi trung gian phải giữ nhiệt độ cao hơn 70oC, tránh sự oxy hóa các chất trong dịch đường như các loại đường khử DE, các acid amin… làm ảnh hưởng đến quá trình lên men, chất lượng sản phẩm sau này chủ yếu về mặt cảm quan. Nước rửa bã có nhiệt độ 75oC, nếu nhiệt độ cao hơn 78oC sẽ làm cho enzyme amylase bị vô hoạt, lượng tinh bột sót đã được hồ hóa nhưng chưa được đường hóa sẽ làm đục dịch đường và sản phẩm bia sau này sẽ khó trong. Đồng thời các chất khác của malt hòa tan vào dịch đã qua đường hóa sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bia sau này. Vỏ malt chứa nhiều tanin, polyphenol, chất đắng… Sự oxy hóa các hợp chất này làm tăng độ màu không tốt cho dịch đường lên men. Nhiệt độ càng cao, pH càng tăng và thời gian đun nấu kéo dài thì lượng hòa tan của các chất kể trên càng lớn.
Độ nhớt: Độ nhớt của dịch đường ngoài nhiệt độ còn phụ thuộc vào nồng độ đường và thành phần riêng của nó. Nếu dịch đường có chứa nhiều hydrat cacbon dạng polyme như β-glucan hoặc các chất dạng keo thì độ nhớt của nó tăng đáng kể, do đó làm giảm tốc độ lọc.
Độ chua pH của dịch đường: Khi pH hạ xuống đến mức nào đó thì tốc độ lọc sẽ giảm và pH tối ưu cho quá trình lọc bã malt là khoảng 5,5.
Rửa bã: Là giai đoạn thứ hai của quá trình lọc dịch đường. Trong dịch rửa bã hàm lượng đường malt thấp nhưng hàm lượng protein, polyphenol, chất chát và các chất khoáng lại cao hơn (chủ yếu là SiO2). Dịch rửa bã thu được càng nhiều thì thành phần của nó càng bị thay đổi và càng về cuối thì chất lượng dịch đường càng giảm. Nước rửa bã cũng ảnh hưởng khá lớn đến chất lượng của dịch đường.
3.2.6 Đun sôi dịch đường với hoa houblon
3.2.6.1 Mục đích của đun sôi dịch đường với hoa houblon
Nhằm làm ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm và vị đắng đặc trưng của hoa houblon. Đồng thời cũng xảy ra một số quá trình khác như sự gia tăng nồng độ, độ acid, cường độ màu, sự tạo thành các chất khử, độ nhớt giảm xuống,… Nhằm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chiết chất đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon trong quá trình đun sôi trực tiếp dịch đường với hoa.
Làm bay hơi bớt nước, giảm pH để đưa dịch đường về nồng độ đường 13oPlato và pH = 5,3 thích hợp cho quá trình lên men. Ở nhiệt độ cao polyphenol sẽ liên kết với protein tạo phức chất. Khi lắng xuống nó sẽ kéo theo các mảng nhỏ li ti khác làm