2.2.10.1. Bão hòa:
- Do các công đoạn làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất thấp nên hàm lượng CO2 ít nhiều sẽ bị giảm, do vậy trước khi chiết bia vào chai cần bổ sung hàm lượng CO2 tới mức yêu cầu, CO2 được bổ sung hòa tan vào bia để đảm bảo độ hòa tan tốt mà ta cần. - CO2 được phun ở dạng các bọt khí có kích thước càng nhỏ càng tốt.
- Ban đầu CO2 còn liên kết với cá thành phần của bia một cách lỏng lẻo, cần phải có thời gian để các liên kết này trở nên bền vững.
o Sử dụng thiết bị bugi phun CO2. s*T0p: 0-20C, pH: 4,4 - 4,6.
*Thiết bị cacbonic hóa lắp cách đáy tank bia sạch: 0,2 - 0,25m. *PTank = 1,6 KG/cm2, P ống dẫn CO2 tia vào = 2KG/cm2.
o Hàm lượng CO2 trong bia thành phNm: *Bia hơi: 4-5 g/l
*Bia tươi:4,5 g/l *Bia chai, lon: 4 g/l
2.2.10.2. Tàng trữ:
- Bia sau khi bổ sung hêm CO2 được chứa trong các tank chịu áp suất trong thời gian từ 2-3 ngày để CO2 hòa tan hết vào bia.
- Các tank này được bố trí hệ thống làm lạnh sao cho nhiệt độ của bia giảm xuống 0-20C. Đây là công đoạn trung gian trước khi chiết. Vì vậy tank chứa cần đảm bảo tuyệt đối vệ sinh.
CHƯƠG 3: HOÀ THIỆ SẢ PHẨM 3.1. Các phương pháp làm trong bia.
- Bia sau quá trình lên men phụ dù đã qua quá trình tách cặn nhưng vẫn còn chứa nhiều nấm men dư thừa và các chất kết tủa khác có nguồn gốc từ quá trình nấu đường hóa và đun hoa hoặc được tạo ra từ quá trình lên men. Để có được một sản phNm được người tiêu dùng chấp nhận cần làm trong bia, có nghĩa tách các thành phần cặn kết tủa và nấm men dư thừa ra khỏi bia tạo cho bia sản phNm có độ trong nhất định.
- Các phương pháp làm trong bia:
o Lắng: dựa trên tác dụng của trọng lực, bản thân các hạt cặn, kết tủa sẽ lắng dần và tách ra khỏi bia.
o Ly tâm: sử dụng lực ly tâm để tách các chất kết tủa có khối lượng ra khỏi bia.
o Lọc: sử dụng bộ phận lọc (màng lọc, lớp lọc) để phân tách cặn ra khỏi dịch bia. Trong 3 phương pháp trên, phương pháp lọc là có hiệu quả và thông dụng nhất (trong đó có nhà máy bia Vinaken sử dụng phương pháp này).
3.1.1. Lắng trong bia
Phương pháp lắng trong tuy đơn giản và có thể kết hợp đồng thời với quá trình lên men phụ (ở nhiệt độ thấp) có tách cặn và men định kỳ nhưng thời gian cần thiết để đảm bảo bia có một độ trong nhất định thường dài. Hiện nay, xu hướng làm trong bia này thường được sử dụng trong các cơ sở sản xuất bia “nhà hàng’’ với thời gian để lắng khá lâu. Hơn nữa phương pháp này không thể tách được cặn triệt để, đặc biệt là những dạng cặn lơ lửng.
3.1.2. Ly tâm
Sử dụng biện pháp ly tâm, các hạt huyền phù và nấm men dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ văng ra xa, nhờ vậy tách được chúng ra khỏi bia.
Phương pháp này được sử dụng khi lượng nấm men có trong bia cần lọc rất nhiều (lên men nổi, chu kỳ men ngắn).
Máy ly tâm cần đảm bảo phải kín (không có sự xâm nhập của không khí), giá thành của máy hợp lý.
Sử dụng máy ly tâm để làm trong bia có ưu điểm rút ngắn thời gian và có thể sử dụng trước khi đưa bia vào lên men phụ. Với phương pháp ly tâm cho phép giảm lượng nấm men xuống ít hơn 500.000 tế bào/ml.
Tuy vậy, máy li tâm ít được sử dụng để làm trong bia trong công đoạn cuối vì dưới tác dụng của lực ly tâm, có thể bia sẽ bị nóng lên (nhiệt độ của bia có thể tăng lên từ 1 – 20C) và do một số nhược điểm như sau:
− Vốn đầu tư cao
− Máy ly tâm cần được bảo dưỡng thường xuyên − Có nguy cơ hòa tan O2
− Hao hụt nhiều
− Áp suất tăng đột ngột (cần thiết phải có thùng điều khiển áp suất)
3.1.3. Lọc trong bia
Quá trình lọc trong bia nhằm 3 mục đích:
- Lọc bia để tách các tế bào men còn lại và protein vẫn còn tồn tại sau quá trình tàng trữ có khả năng làm đục bia (tăng giá trị cảm quan)..
- Chạy máy lọc ở nhiệt độ -20C loại bỏ các phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit và protein ít tan, nhiệt độ rất lạnh này nhằm đảm bảo bia "ổn định" điều này giúp cho bia không bị đục khi đóng vào chai hoặc vào lon.
- Sau khi lọc, bia có màu vàng "sáng"
3.1.3.1. Cơ sở lí thuyết
Các thành phần gây đục bia được phân loại theo kích thước thành ba nhóm:
Các hạt thô (trên 0.1µm): Gồm các protein có khả năng đông kết, nấm men, vi khuNn, có thể nhìn thấy bằng mắt thường và nhận biết bằng kính hiển vi.
Các hạt mịn (giữa 0.001 và 0.1 µm). Gồm các liên kết protein và protein -tanin. Chúng chỉ được nhìn thấy bằng kính hiển vi.
Các hạt mịn nhất ( dưới 0.001 µm): Là các phân tử hay chuỗi phân tử tan thực sự, không thể nhìn thấy được chúng nhưng có thể nhận biết bằng sắc ký khí.
Có 2 cơ chế để tách huyền phù và tế bào nấm men ra khỏi bia:
- Cơ chế sàng: giữ lại tất cả các hạt có kích thước lớn hơn kích thước của vật liệu lọc một cách cơ học như cơ cấu sàng, trong đó lớp vật liệu lọc như một mặt sàng. Các hạt huyền phù có thể bị giữ ngay trên bề mặt của lớp vật liệu lọc hoặc bị giữ bên trong lớp vật liệu lọc tùy theo kích thước của chúng.
- Cơ chế hấp phụ: giữ lại các hạt huyền phù có kích thước nhỏ hơn kích thước các lỗ trong vật liệu lọc, dựa trên sự hấp phụ các hạt đó với vật liệu lọc.
Ở đây có thể chia thành 2 nhóm:
• Lọc bề mặt: các huyền phù bị giữ ngay trên bề mặt của lớp vật liệu lọc. • Lọc sâu: huyền phù bị giữ lại bên trong lớp bề mặt lọc, do cơ chế sàng và
do sự hấp phụ
Bia sau khi lọc có độ trong lấp lánh chủ yếu là nhờ quá trình hấp phụ. Quá trình lọc diễn ra 2 bước: phủ bột trợ lọc và lọc bia:
+ Phủ bột trợ lọc: quá trình phủ bột trợ lọc nhằm mục đích sắp xếp các hạt diatomit theo một trình tự nhất định trên bề mặt vật liệu lọc để tăng hiệu quả lọc. Vật liệu lọc thông thường có lỗ có kích thước 70 – 100 micromet, lớn hơn từ 2 – 4 micromet so với kích thước hạt bột trợ lọc diatomit. Để đảm bảo quá trình lọc có hiệu quả, sau khi phủ bột trợ lọc lớp bột này phải hình thành các lớp phân bố trên bề mặt vật liệu lọc như sau:
•Lớp bột đầu tiên: gồm những hạt có kích thước lớn nhất, sát với lớp vật liệu lọc, có nhiệm vụ ngăn cản những hạt có kích thước nhỏ hơn lọt qua. Lớp bột này chiếm khoảng 70% tổng lượng bột trợ lọc.
•Lớp bột thứ hai: gồm những hạt bột trợ lọc có kích thước trung bình, lớp này đảm bảo bia lọc ra có độ trong đảm bảo.
+ Lọc: trong quá trình lọc, bột trợ lọc vẫn tiếp tục được bổ sung vào cùng với bia cần lọc một lượng xác định nhờ hệ thống bơm định lượng, chính lượng bột này duy trì độ thấm qua lớp áo bột lọc để đảm bảo tốc độ dòng chảy của dịch lọc ra không đổi. Lượng bổ sung thêm trong quá trình lọc thường từ 60 – 120 g/ hl bia, trong đó 2/3 bột trợ lọc có độ mịn trung bình và 1/3 là bột lọc mịn.
3.1.3.2. Vật liệu lọc ( môi trường lọc)
Để tách cặn huyền phù ra khỏi dịch người ta có thể sử dụng các dạng vật liệu lọc như sau:
• Các sàng bằng kim loại được đục lỗ • Các tấm lọc bằng kim loại
3.1.3.3. Bột trợ lọc:
Hiện nay, nhà máy bia Vinaken sử dụng chất trợ lọc Kieselgulhr hay còn gọi là diatomit.
Kieselgulhr hay diatomit: đây là một dạng hóa thạch của một loại tảo đơn bào có chứa silic oxit, gọi là diatomit với 15000 loại khác nhau. Đá diatomit thô chứa từ 25 đến 60% nước tùy theo từng vùng. Kích thước của nó thay đổi từ 1 đến 200. Độ xốp là một tính chất rất quan trọng của diatomit, hơn 90% bề mặt của các hạt nhỏ là các khoảng trống. Diatomit thô chưa nung, có màu xám. Sau khi nung nó trở thành màu hồng. Đối với một số loại, có thể tạo ra bằng cách nung diatomit có liên kết các vỏ, các mai của một số động vật biển có chứa nhiều silic và bổ sung thêm từ 3 đến 10% kiềm nóng chảy với mục đích là cải thiện vận tốc lọc của diatomit. Diatomit nung với vôi có màu trắng, hạt có kích thước từ 2 đến 3µm .
Có rất nhiều thông số đánh giá chất lượng của diatomit: − Độ thNm thấu
− Độ xốp
− Tổn thất khi nung − Thành phần chất tan.
Bột trợ lọc diatomit
Diatomit (% khối lượng)
Không nung Có nung ung khô
SiO2 86,8 91 87,9 Al2O3 4,1 4 4 Fe2O3 1,6 1,5 1,5 P2O5 0,2 0,2 0,2 CaO 1,7 1,4 1,4 MgO 0,4 0,4 0,4 N a2O+K2O 1,1 1,1 1,1 Thành phần hóa học của chất trợ lọc
Chú ý: vật liệu lọc này phải trơ về mặt hóa học.
3.1.3.4. Các tác nhân làm bền keo trong bia
Kết tủa keo trong bia được chia thành 2 nhóm chính: kết tủa lạnh (thuận nghịch) và kết tủa bền (bất thuận nghịch).
Kết tủa lạnh là kết tủa xuất hiện khi bia được làm lạnh và hòa tan trở lại khi nhiệt độ tăng tới 200C. Theo thời gian, kết tủa lạnh có thể chuyển thành các kết tủa bền không hòa tan gây đục bia.
Kết tủa lạnh được cấu tạo bởi các sản phNm thủy phân protein có phân tử lượng cao với các phân tử polyphenol bằng những liên kết lỏng lẻo. Liên kết này có thể bị phá hủy khi nhiệt độ được nâng lên. Trong bia luôn tồn tại các phần này và chuyển động theo quỹ
đạo bất kỳ (chuyển động Brown) trong bia, va chạm vào nhau tạo thành liên kết hydro với nhau và nhờ vậy tăng dần kích thước cho tới khi hình thành nên các kết tủa có thể nhìn thấy được.
Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành kết tủa keo trong bia gồm có:
− N hiệt độ bảo quản: khi nhiệt độ này tăng, tốc độ hình thành kết tủa sẽ tăng => thanh trùng sẽ hình thành các kết tủa.
− Sự oxy hóa làm tăng tốc độ hình thành kết tủa lên khoảng 5 lần − Ion kim loại nặng cũng tăng cường sự tạo thành kết tủa.
− Sự vận chuyển bia làm tăng sự chuyển động của các thành phần, tăng số lượng va chạm nên cũng tăng sự hình thành kết tủa.
Do tác động của những yếu tố trên, đặc biệt là sự tác động của oxy, kết tủa lạnh sẽ nhanh chóng trở thành kết tủa bền vững.
Thành phần của 2 loại kết tủa lạnh và kết tủa bền là như nhau, nhưng thời gian hình thành nên kết tủa thường lâu hơn, khoảng vài tuần sau khi chiết bia. Để kéo dài hạn sử dụng của bia thành phNm cần kéo dài thời gian hình thành kết tủa bền bằng các biện pháp sau:
− Bảo quản bia ở nhiệt độ thấp
− Loại bỏ và hạn chế sự xâm nhập của oxy − Hạn chế sự vận chuyển bia
− Tránh ánh sáng trong quá trình bảo quản bia
Khi kết tủa cần một thời gian để lắng => kết tủa hình thành hạt lớn => dễ loại bỏ => ít ảnh hưởng tới bia. Tóm lại, sau khi lọc bia thì không còn kết tủa nhưng trong bia vẫn còn keo =>tạo bọt khi rót bia. N ếu bảo quản ở nhiệt nóng thì keo sẽ biến đổi và kết tủa => bia không bảo quản được lâu => không có bọt => bia không còn ngon.
Một số biện pháp hạn chế sự hình thành kết tủa keo trong bia hiện nay hay được sử dụng đó là các tác nhân làm bền keo. Các tác nhân này có thể ngăn chặn sự hình thành kết tủa bởi chúng sẽ loại bỏ các thành phần kết tủa ra khỏi bia. Các tác nhân được sử dụng phổ biến hiện nay là silicagel và polyvinylpolypirolidol (PVPP).
Silicagel
Các chế phNm silicagel có thể liên kết với các chuỗi polypeptit nhưng không làm thay đổi khả năng tạo bọt của bia. Silicagel được tạo ra từ acid sunfuric và natri silicat. Chế
phNm tạo thành phải có kích thước các mao quản từ 3 -3,5µm mới đảm bảo sự hấp phụ các polypeptit tốt. Lượng sử dụng từ 50 – 100g/hl được bổ sung vào thiết bị hòa bột trợ lọc trước khi lọc bia.
Có 2 loại Silicagel dựa theo hàm lượng Nm trong đó: hydrogen với 50% Nm và exogel có dưới 5% Nm.
Polyvinylpolypirolidol (PVPP):
PVPP là một acid hữu cơ không tan mà chỉ trương nở trong các dung môi và nước. PVPP là tác nhân loại bỏ một cách chọn lọc các hợp chất polyphenol. Các liên kết hydro hình thành giữa PVPP và các hợp chất polyphenol bền ở pH acid kém bền với pH kiềm, vì vậy để tái sử dụng PVPP có thể sử dụng môi trường kiềm. Hàm lượng PVPP sử dụng 50g/hl bia.
* Sử dụng các tác nhân làm bền keo cho bia trong quá trình lọc bia
PVPP thường được bổ sung cùng với silicagel vào thiết bị định lượng. Đối với các máy lọc không sử dụng bột trợ lọc, PVPP có thể được bổ sung vào thành phần của tấm lọc. Quy trình sử dụng PVPP để làm bền bia được thực hiện trong hệ thống lọc và là một quy trình kín với các bước như sau:
Ban đầu máy lọc được điền đầy nước. Dùng CO2 đNy nước ra khỏi thiết bị từ trên xuống để hạn chế sự có mặt của O2.
Lớp PVPP từ chu trình làm bền lần trước vẫn còn trên các bề mặt lọc được tách ra và được hồi trở lại thiết bị định lượng, đồng thời lần này máy lọc được rửa.
Máy lọc được điền đầy bia đã lọc có chứa huyền phù PVPP. Các hạt PVPP sẽ nằm trên bề mặt lọc.
Khi bia được dẫn qua, các thành phần polyphenol sẽ liên kết với PVPP và được giữ lại.
Cuối quá trình, bia sẽ được đNy ra khỏi máy lọc bằng nước đã bài khí. Cho nước ấm vào để rửa sơ bộ các lớp PVPP.
Bơm xút nóng 1% nhiệt độ 850C để tái tạo PVPP vào máy lọc. Tuần hoàn xút nóng.
Dùng nước nóng để đNy xút.
3.1.3.5. Thiết bị lọc bia
Có nhiều dạng máy lọc khác nhau và cách thức sử dụng cũng khác nhau tùy theo quá trình sản xuất bia và mục đích bảo quản.
N gười ta có thể phân ra thành các loại sau:
Máy lọc có sử dụng bột trợ lọc Kieselgur (diatomit) bao gồm:
- Máy lọc khung bản - Máy lọc lưới kim loại. - Máy lọc nến
• Ưu điểm : lọc triệt để, hiệu quả cao
• "hược điểm : chi phí lọc cao hơn, thiết bị cấu tạo phức tạp
Máy lọc không sử dụng bột trợ lọc:
- Máy lọc khói - Máy lọc tấm - Máy lọc màng
• Ưu điểm : chi phí lọc thấp, thiết bị đơn giản.
• "hược điểm : nhanh bị bít, chỉ dùng để lọc hoàn thiện. Máy lọc có chất trợ lọc lại có nhiều loại khác nhau.
Ở nhà máy bia Vinaken sử dụng máy thiết bị lọc nến (chất trợ lọc là diatomit). Máy lọc nếm, lọc một lúc nhiều mẻ.
Thiết bị lọc nến: Cấu tạo
- Máy lọc nến là một thiết bị hình trụ, đáy côn đặt thẳng đứng, trong đó có chứa một tấm lọc được gắn vào một tấm vĩ ngăn cách giữa vùng dịch chưa lọc và vùng dịch đã lọc. Khi làm việc, bia và bột trợ lọc được bơm vào thiết bị theo đường cùng một đường. Bột sẽ phủ lên trên bề mặt các cột lọc, bia trong sẽ đi qua lớp bột trợ lọc này và đi vào tâm của các cột lọc sau khi đã tách các kết tủa và cặn. Bia trong theo tâm ống được dẫn lên khoang phía trên và được dẫn ra ngoài theo một đường ống. Cột lọc có cấu tạo gồm nhiều