a) Nghiền nguyên liệu
+ Cách tiến hành nghiền malt: Malt đ−ợc nghiền bằng máy nghiền búa. + Cách tiến hành nghiền gạo: Gạo đ−ợc cân cho từng mẻ nấu sau đó đ−ợc nghiền bằng máy nghiền búa.
b) Quá trình hồ hoá
Bơm n−ớc có nhiệt độ 350C vào nồi hồ hoá tỷ lệ n−ớc, gạo 5:1, bật cánh khuấy rồi cho toàn bộ l−ợng bột gạo vào (l−ợng gạo chiếm 30% l−ợng nguyên liệu) cùng 5% malt lót. Cho malt lót vào nh− vậy có tác dụng làm long dịch hồ hoá, giảm bề mặt lớp keo, tránh hiện t−ợng vón cục làm sống tinh bột và sinh nhiệt cục bộ gây cháy khét.
Cho toàn bộ l−ợng chế phẩm Tecmamyl 120L cần thiết vào (chiếm 0,1% so với l−ợng nguyên liệu thay thế, H3PO4 để điều chỉnh PH = 4ữ5 khuấy đều 5 phút để cho khối l−ợng dịch hoà quyện đều trong n−ớc tạo thành khối đồng nhất.
Mở van hơi cấp nhiệt để nâng nhiệt độ khối dịch lên 520C và giữ 15 phút để cho hạt tinh bột hút n−ớc và tr−ơng nở ra, nâng tiếp lên 860C khi khối dịch đạt đ−ợc 860C, giữ nhiệt độ này 30 phút để quá trình hồ hoá bột gạo (khi nâng nhiệt độ lên 860C là nhiệt độ hồ hoá tinh bột, tinh bột chuyển từ trạng thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan giúp enzim dễ dàng tác dụng để phân tách các liên kết glucozit trong hạt tinh bột).
Nâng tiếp nhiệt độ khối dịch lên nhiệt độ sôi, ta giữ khối dịch sôi trong 40 phút để làm chín nốt phần bột gạo còn lại tạo thuận lợi cho quá trình đ−ờng hoá sau này.
Sau đó chuyển dịch cháo sang nồi đ−ờng hoá làm hai lần bằng thiết bị bơm ly tâm.
Trong quá trình đun sôi nồi hồ hoá ta tiến hành chuẩn bị nồi đ−ờng hoá, đầu tiên cho n−ớc vào nồi đ−ờng hoá, ta cho malt, n−ớc theo tỷ lệ 1:5.
Ngâm malt ở nhiệt độ 350C để hoạt hóa các enzim có sẵn trong malt, đặc biệt là các enzim hexmixelluloza, enzim β glucanaza để thuỷ phân vỏ glucan hoặc Protit phức tạp bao quanh phân tử tinh bột, trong thời gian này cánh khuấy hoạt động liên tục.
Sau khi tiến hành ngâm malt trong vòng 30 phút ta tiến hành đ−ờng hoá bằng ph−ơng pháp nâng nhiệt từ từ theo 3 giai đoạn:
Bơm một phần dịch cháo sang nồi đ−ờng hóa sao cho nhiệt độ trong nồi đ−ờng hoá sẽ đạt 50ữ520C. Giữ nhiệt độ này trong thời gian 30 phút, đây là giai đoạn đạm hóa, ở nhiệt độ này thích hợp cho enzim proteaza hoạt động mạnh nhất nhằm mục đích để thuỷ phân protêin thành các axit amin và các peptit… đây là nguồn dinh d−ỡng cho nấm men hoạt động, thành phần này chiếm 5ữ7% so với tổng số chất hoà tan trong dung dịch đ−ờng ngoài ra thành phần này góp phần tạo cho bia có h−ơng vị đậm đà, tham gia các vào các quá trình tạo và giữ bọt cho bia.
Sau đó bơm nốt phần dịch cháo còn lại sang nồi đ−ờng hoá và cấp hơi để nâng nhiệt độ nồi đ−ờng hoá lên 62ữ650C, giữ nhiệt độ này trong 30 phút. Đây là giai đoạn đ−ờng hoá 1, ở nhiệt độ này thích hợp cho enzim β amylaza hoạt động thuỷ phân tinh bột tạo thành các đ−ờng có khả năng lên men chủ yếu là đ−ờng maltoza.
Sau đó nâng nhiệt độ lên 750C và giữ trong 30 phút. Đây là giai đoạn đ−òng hoá 2, ở nhiệt độ này thích hợp cho enzim α-amilaza, hoạt động thuỷ phân tinh bột tạo thành các loại đ−ờng không có khả năng lên men.
Hình 1-3 Cấu tạo của nồi đ−ờng hoá
1 - ống thoát hơi; 2- cánh khuấy; 3 - hộp giảm tốc; 4 - van tháo dịch; 5- bơm dịch; 6 - van hơi; 7 - van giảm áp; 8 - phân phối hơi; 9 - hơi ng−ng; 10 - van đuổi không khí; 11 - áp kế; 12 - đ−ờng ống dẫn dịch từ nồi phối trộn; 13 - nhiệt kế; 14 - ký đồ nhiệt
d) Lọc trong dịch đ−ờng
Quá trình lọc ở đây dùng thiết bị lọc là máy lọc ép khung bản
Dùng lực của bơm để đẩy phần dịch qua lớp vải lọc còn phần b đ−ợc giữ lại.
Tr−ớc khi lọc ta cho n−ớc nóng ở 800C đi vào máy lọc và giữ yên trong 30 phút. Sau đó ta tháo n−ớc và bơm cháo malt vào các khoảng trống giữa các đĩa, áp suất tăng dần đến 0,2ữ0,3at, để cho cháo malt phân bố đều trong các khoảng trống thì cùng một lúc cho cháo malt đi vào ở hai đầu và cánh khuấy trong nồi hồ hoá phải làm việc liên tục. Sau khoảng 20ữ25 phút thì cháo malt vào đầy các khoảng trống. Sau khi n−ớc trong chảy hết thì trong các khoảng trống còn lại b malt. Trong một khoảng trống với dung tích 100 lít chứa 75ữ80kg b. Sau khi dịch đ−ờng chảy hết ta tiến hành rửa b. N−ớc rửa b
malt ở nhiệt độ 800C, trong khi rửa áp suất tăng lên đến 0,5ữ0,6at. Sau khi rửa xong vải lọc tháo ra, b malt dồn lại trong máng đặt d−ới chân máy lọc, sau đó vít tải đ−a b malt ra ngoài. Thời gian rửa b 1ữ1,5 giờ, thời gian toàn bộ quá trình lọc khoảng 4 giờ.
Hình 1-4 Máy lọc ép khung bản
1 - khung và bản; 2 - đ−ờng ống dẫn dịch cháo; 3 - đ−ờng ống cạnh trên; 4 - đ−ờng ống cạnh d−ới; 5 - dịch cháo bơm từ nồi đ−ờng hoá; 6 - đ−ờng ống dẫn n−ớc để rửa bc; 7 - van n−ớc của đ−ờng ống cạnh trên và cạnh d−ới; 8 - van xả dịch; 9 - máng dẫn dịch; 10 - van vạn năng; 11 - vít tải đẩy bc; 12 - bơm thuỷ lực; 13 - hộp dầu
e) Đun sôi dịch đ−ờng với hoa Houblon
Sau khi bơm dịch đ−ờng vào thùng lọc từ thiết bị đun hoa, dịch lọc đ−ợc nâng nhiệt độ lên 75ữ780C bằng hệ thống ống gia nhiệt trung tâm và giữ nhiệt độ này trong khoảng thời gian 10 phút, nhằm mục đích để amylaza hoá đ−ờng nốt tinh bột còn lại sau đó đun sôi khoảng 10 phút thì cho l−ợng cao hoa vào với tỷ lệ 200g/hl nhằm mục đích chủ yếu là tạo vị đắng cho bia, đồng thời nhờ các polyphenol có trong cao hoa kết hợp với các chất keo, prôtit tạo thành các phức chất rễ kết lắng.
Hình 1-5 Nồi đun hoa
1 - áo hơi; 2 - van tháo dịch; 3 - cánh khuấy; 4 - hộp giảm tốc; 5 - ống thoát hơi; 6 - cửa quan sát; 7 - áp kế hơi; 8 - đ−ờng ống dẫn dịch vào nồi; 9 - ống dẫn hơi; 10 - hơi ng−ng
Sau khi đun sôi đ−ợc 30 phút ta cho 2/3 l−ợng hoa viên vào giỏ đựng rồi cho vào nồi hoa nhằm mục đích tạo vị đắng cho bia, đồng thời nhờ các polyphenol có trong cao hoa kết hợp với các chất keo, prôtit tạo thành phức chất dễ kết lắng và tạo màu cho bia. Và cho nốt l−ợng hoa viên còn lại vào giỏ và cho vào nồi tr−ớc khi kết thúc quá trình đun sôi 10ữ15 phút mục đích là tạo h−ơng cho bia (sở dĩ mục đích ta cho hoa viên vào giỏ nhằm mục đích là giảm thiểu l−ợng b hoa đi vào trong dịch tránh đ−ợc công đoạn lọc b hoa).
f) Quá trình lắng xoáy và làm nguội sơ bộ
Dịch đựơc bơm vào thùng theo ph−ơng pháp tiếp tuyến tạo dòng xoáy.
D−ới tác dụng của lực h−ớng tâm cặn lắng và các chất không hoà tan có khối l−ợng lớn sẽ bị xoáy vào giữa tâm thùng và lắng xuống đáy thùng.
Thời gian cần thiết để lấy dịch ra khỏi thùng là khoảng 30ữ40 phút. Sau đó dịch đ−ợc bơm sang thiết bị lạnh nhanh, còn cặn lắng đ−ợc nén chặt ở đáy thùng. Sau khi bơm hết dịch đ−ờng thì ta cho n−ớc vào xối và xả b ra ngoài.
Toàn bộ thời gian lắng xoáy khoảng 1,5ữ2 giờ.
Hình 1-6 Thùng lắng
1- vỏ; 2 - ống ruột gà; 3 - nắp; 4 - cửa; 5- cửa thoát hơi; 6 - van xả dịch; 7 - van vệ sinh; 8 - phao báo mức
g) Làm lạnh nhanh
Thiết bị làm lạnh nhanh là thiết bị kiểu tấm bản kín. Khi qua thiết bị dịch đ−ờng đ−ợc làm lạnh từ nhiệt độ 900C xuống nhiệt độ 12ữ140C.
- Chế độ làm lạnh cấp 1: Làm lạnh bằng n−ớc th−ờng 30ữ350C. Dịch đ−ờng đi qua đạt tới nhiệt độ 600C.
Hình 1-7 Máy làm lạnh tấm bản hai cấp
- Chế độ làm lạnh cấp 2: Làm lạnh bằng chất tải lạnh glycol ở nhịêt độ khoảng -50C. Dịch đ−ờng đi ra đạt tới nhiệt độ 12ữ140C.
h) Quá trình bổ xung ôxy cho dịch đ−ờng
Sau khi làm lạnh nhanh, ở đầu ra dịch đ−ờng đ−ợc bổ xung không khí nén để cung cấp ôxy cho nấm men tạo sinh khối. Không khí nén phải đ−ợc vô trùng và qua một số b−ớc: tách n−ớc, lọc khử trùng. Không khí đ−ợc bổ xung xuôi chiều trên đ−ờng ống dẫn dịch đ−ờng và tank lên men. L−u l−ợng không khí khoảng 35ml/lít dịch đ−ờng.
i) Chuẩn bị men giống
ở đây nhà máy sử dụng chủng nấm men cho sản xuất là chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis từ hai nguồn nhân giống trong phòng thí nghiệm và tái sử dụng sữa men.
Quá trình nhân giống nấm men trải qua hai giai đoạn: giai đoạn nhân giống trong phòng thí nghiệm, giai đoạn nhân giống ngoài sản xuất - nhân giống với số l−ợng đủ bằng 10% so với thùng lên men.
Hình 1-8 Dây truyền công nghệ nhân men giống từ chủng thuần khiết
Nhân giống trong phòng thí nghiệm: Đầu tiên dùng que cấy vô trùng cấy chuyển giống từ ống dịch nghiêng sang môi tr−ờng dịch thể đ vô trùng đựng trong ống thuỷ tinh 10ml, tiếp tục cấy chuyển giống sang ống 100ml, 1lít, 10lít, 20lít có thể hơn nữa thì kết thúc. Môi tr−ờng nhân giống thông th−ờng là dịch chiết từ malt, với môi tr−ờng 10lít có thể lấy dịch ngay từ thùng đ−ờng hoá trong quá trình sản xuất.
Quá trình nhân giống ngoài sản xuất có thể tuân theo các nguyên tắc 1:10 hoặc 1:15 tuỳ theo chất l−ợng men. Môi tr−ờng nhân giống đ−ợc lấy trực tiếp từ thùng đ−ờng hoá, trong quá trình nhân giống có sục không khí vô trùng.
Khi kết thúc lên men chính ta tiến hành hạ nhiệt độ xuống 2ữ40C để thu hồi sữa men. Khối kết lắng đó gồm 3 lớp:
+ Lớp d−ới cùng là lớp cặn lạnh.
+ Lớp trẻ là lớp men trẻ có màu trắng sữa.
+ Lớp trên cùng là lớp men già chết, màu xám đen.
Th−ờng cứ 100 cốt lít dịch đ−ờng sau khi lên men kết thúc cho ta khoảng 15ữ20lít sinh khối nấm men sệt với hàm ẩm từ 85ữ88%. Cặn men đựơc xả ra ngoài theo van xả, lúc đầu men có màu xám đen để dành riêng cho gia súc, tiếp đó là lớp men mịn màu trắng ngà dùng để làm giống cho sản xuất, tiếp đó là lớp có màu xám đen cũng dùng để chăn nuôi gia súc.
Cách sử lý sữa men:
Lớp men sạch thu đ−ợc từ đáy thùng lên men đ−ợc rửa nhiều lần bằng n−ớc vô trùng ở 1ữ20C. Các tế bào nấm men chết sẽ nổi lên trên và đ−ợc gạn ra ngoài.
Sau khi rửa bằng n−ớc lạnh tiến hành xử lý bằng hoá chất: Ngâm trong 40 phút sau đó trung hoà lại bằng NaOH. Tiến hành rửa bằng n−ớc vô trùng 10C nhiều lần, sau mỗi lần rửa phải kiểm tra chất l−ợng nấm men, khi nào đạt chỉ tiêu thì dừng. Giống nấm men tốt khi có hình thái tế bào đặc tr−ng, số tế bào trẻ và nảy chồi nhiều, số tế bào chết <5%, tỷ lệ nhiễm tạp <2%, tốc độ sinh sản nhanh, nấm men sau khi sinh sản xong đ−ợc bảo quản d−ới lớp n−ớc lạnh 00Cữ40C.
Nấm men bị nhiễm tạp cần sử lý bằng cách đ−a pH đến 2,5 ng−ời ta dùng H2SO4, 0,4% hoặc H3PO4 0,6%.
Để cho giống phát triển nhanh hơn thì tr−ớc khi sử dụng ta cần hoạt hoá giống (nấm men làm quen với môi tr−ờng lên men). Ta tiến hành hoạt hoá giống nh− sau: nấm men đ−ợc nuôi cấy trong dịch đ−ờng mới đ đ−ợc làm lạnh theo tỷ lệ men sệt/dịch đ−ờng = 1/4 hoặc 1/5, dùng cánh khuấy
lên men. Khi có nhiều tế bào nảy chồi và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúc hoạt hoá.
Số lần tái sử dụng men sữa khoảng (7ữ8 lần).
k) Quá trình lên men chính
Trong thực tế ng−ời ta thực hiện quá trình lên men một pha trong tank có thể tích lớn. Trên tank có trang bị từ 3 áo lạnh. Chu kỳ sản xuất trong thiết bị loại này là 19 ngày đêm.
Hình 1-9 Thiết bị lên men chính
1 - áo lạnh; 2 - lớp bảo ôn; 3 - cửa kính quan sát; 4 - van xả CO2; 5- bia
Công nghệ đ−ợc thực hiện nh− sau: dịch đ−ờng với nhiệt độ 12ữ140C đ−ợc nạp vào tank trong vòng 24 giờ, tr−ớc đó tank đ đ−ợc vệ sinh sạch sẽ và chạy lạnh vỏ.
Dịch đ−ờng sau khi lạnh nhanh đ đ−ợc bổ xung O2 với nồng độ 8mg/l để men giống phát triển sinh khối ban đầu. Nấm men giống đ−ợc đ−a vào tank lên men sau khi mẻ nấu đầu tiên đ−ợc đ−a vào tank. Sau khi đ−a hết dịch vào tank thì hạ nhiệt độ bằng cách mở hết cỡ van lạnh trên cùng, mở 1/3 van lạnh giữa, bắt đầu quá trình lên men 12ữ140C. Sau khoảng 1 ngày, CO thoát mạnh,
tiến hành thu hồi CO2 điều chỉnh áp suất 0,2ữ0,7at, tránh làm ức chế nấm men. Trong thời gian lên men nhiệt độ trong tank lên men đ−ợc điều chỉnh bằng áo lạnh trên cùng với chất tải lạnh với nhiệt độ khoảng - 60C để tăng sự xáo động nấm men trong dịch, thời gian lên men 6ữ7 ngày.
Hàng ngày bộ phận vi sinh lấy mẫu trong tank để kiểm tra các chỉ tiêu. Khi nồng độ đạt 3,5% quá trình lên men chính đ−ợc xem nh− kết thúc.Tiến hành kết lắng nấm men: áo lạnh giữa và d−ới cùng của thiết bị đ−ợc mở, hạ nhiệt độ xuống 4ữ50C để nấm men kết lắng. Giữ nhiệt độ này trong một ngày để nấm men kết lắng hết. Nấm men sữa đ−ợc tách ra đem đi xử lý để tái sử dụng và tiến hành lên men phụ.
l) Quá trình lên men phụ
Đặc tr−ng của quá trình lên men phụ rất lớn đối với việc tạo h−ơng vị, bọt và h−ơng thơm, nó quyết định tới độ bền vững của bia cũng nh− các đặc tính kỹ thuật của bia thành phẩm. Trong quá trình lên men phụ l−ợng CO2 tiếp tục đ−ợc tạo ra và hoà tan vào bia non, CO2 chủ yếu nằm ở dạng liên kết và một phần ở dạng tự do. Khi lên men phụ hàm l−ợng axit hữu cơ tăng nh−ng không đáng kể, các este đ−ợc tạo thành, thực hiện quá trình khử diaxetyl đến mức cho phép (<0,2 mg/l), r−ợu bậc cao giảm. Vì vậy h−ơng vị bia đ−ợc hoàn thiện dần. Trong quá trình lên men phụ các quá trình lắng trong xảy ra từng phần và dần dần.
+ Thao tác:
Kết thúc quá trình lên men ta bắt đầu mở hết cỡ các van cấp lạnh để hạ nhiệt độ xuống 0ữ10C, tiến hành lên men phụ, ngừng thu hồi CO2, áp suất d− trong tank khống chế 1,2ữ1,3kg/cm2, nhờ đó CO2 hoà tan tốt hơn ức chế nấm men làm chậm quá trình lên men, nhờ vậy tăng sự khử diacetyl trong bia. Hằng ngày cũng kiểm tra chỉ tiêu độ đ−ờng, đồng thời tách cặn d−ới đáy tank.
Sau khoảng 12 ngày nồng độ chất khô giảm xuống 10BX thì quá trình lên men phụ kết thúc. Bia non đ−ợc đem đi lọc để đem bo hoà.
Hình 1-10 Tank đứng
1 - cửa vệ sinh; 2 - van lấy mẫu; 3 - cuống để lắp áp kế; 4 - cuống van an toàn; 5 - van nạp và xả bia
m) Lọc trong bia
Hình 1-11 Máy lọc bản có chất trợ lọc diatomit
1 - bia đục; 2 - bơm; 3 - diatomt; 4 - máy lọc bản; 5 - bia đục hồi l−u; 6 - bia đc lọc trong + Thao tác:
Quá trình lọc trải qua hai giai đoạn: giai đoạn tạo lớp lọc và tiến hành lọc.