3. Quy trình cơng nghệ [6]
3.8. Qúa trình lên men
Gồm cĩ lên men chính và lên men phụ
3.8.1. Lên men chính
Chuyển hĩa hàm lượng đường trong nước nha thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm khác như este, aldehyd, rượu bậc cao,… gĩp phần tạo ra hương vị đặc trưng của bia dưới tác dụng của tế bào nấm men.
Nước nha sau khi được làm lạnh 7-9oC được chuyển qua tank lên men để bắt đầu quá trình lên men chính. Trong quá trình này, cần lưu ý nhiệt độ của mỗi mẻ trước khi cấy nấm men, đối với mẻ đầu tiên ta làm lạnh đến 6oC, các mẻ tiếp theo lần lượt là 6,5oC; 7oC; 8oC. Mục đích tăng nhiệt độ lên từ từ để men khơng bị sốc nhiệt, giúp men thích nghi dần dần với điều kiện sống để quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường ít ảnh hưởng đến chất lượng bia.
Quá trình lên men chính kéo dài 5-7ngày, nhiệt độ 7-9oC, áp suất P=0bar. Nấm men được cấy vào cùng với nước nha.
Trước khi bơm nước nha lạnh vào tank, ta bơm nước nĩng để tiệt trùng đường ống dẫn nước nha vào tank lên men. Tank trước khi bơm nước nha được vệ sinh và vơ trùng. Đồng thời trong quá trình bơm phải thơng giĩ để đuổi hết khơng khí ra ngồi tránh sự nhiễm nấm men dại trong quá trình lên men.
Sau khi lên men khoảng 10-12h tiến hành thu hồi CO2 để sử dụng cho các cơng đoạn tiếp theo khi cần.
Trong quá trình lên men chính ta phải thường xuyên kiểm tra áp suất cho thích hợp, ở áp suất P=0bar sẽ khơng ảnh hưởng đến tiến trình lên men, nếu lớn hơn thì số lượng sinh khối nấm men tạo thành ít.
Đồng thời ta cũng cần kiểm tra tốc độ lên men thơng qua việc kiểm tra hàm lượng chất hịa tan giảm đi mỗi ngày. Độ Plato trước khi lên men là 13oP, trong quá trình lên men chính sẽ giảm từ từ do nấm men sử dụng để trao đổi cơ chất giúp chúng sinh sản và phát triển. Khi kiểm tra độ Plato khoảng 3,5-3,8 ta tiến
Dịch đường
men O2
Thùng lên men
Lọc
Bia trong
Thực hiện: Nhĩm sonny.ik20@gmail.com Page 30 hành dằn áp p=0,3-0,6bar để giữ CO2 lại giúp cho bia thành phẩm đạt được yêu cầu mong muốn.
Để thúc đẩy quá trình kết lắng của nấm men ta hạ nhiệt độ của dịch bia 4-5oC nhưng cịn tùy theo tốc độ lên men nhanh hay chậm để khống chế sự lên men. Khi tổng hàm lượng chất hịa tan cịn lại sau quá trình lên men đạt 3,2-3,3 (thường khoảng 12-48h sau khi hạ nhiệt độ xuống 4-5o
C) ta tiến hành thu hồi men, kết thúc quá trình lên men chính
3.8.2. Lên men phụ
Tạo cho bia đạt độ chín, ổn định bọt, mùi vị cho bia, tăng khả năng cảm quan cho bia, gĩp phần tạo hương vị đặc trưng cho bia.
Lên men phụ kéo dài khoảng 5-7 ngày, với nhiệt độ lên men khoảng -1÷5oC, áp suất 0,4-0,6bar. Quá trình này tạo điều kiện cho các kết tủa lạnh lắng xuống đáy tank, nấm men, hợp chất pro-polyphenol và các thành phần khác kết lắng làm trong bia, tạo cho bia cĩ độ bền keo ổn định. Nhưng quan trọng hơn là giai đoạn lên men phụ sẽ khử được lượng diacetyl tạo thành trong lên men chính thành butylen glycol, làm chín bia, tạo mùi vị hài hịa cho bia. Ngồi ra, ở nhiệt độ thấp cịn tạo điều kiện cho CO2 hịa tan hấp thụ vào trong bia tốt hơn.
Sau khi nấm men được thu hồi thì tank lên men được hạ nhiệt độ xuống 4oC để lên men phụ. Trong giai đoạn này, nấm men cịn lại một lượng nhỏ, vẫn tiếp tục lên men lượng chất hịa tan cịn lại trong dịch bia nhưng tốc độ rất chậm do nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, cũng như lên men chính, quá trình lên men phụ cũng hạ nhiệt độ vùng trên thấp hơn, tạo điều kiện cho nấm men kết lắng, đồng thời lượng CO2 vẫn được sinh ra dù rất ít sẽ tạo dịng đối lưu làm cho quá trình lên men phụ cần nhiều thời gian để lắng. Chính thời gian lắng kéo dài làm cho quá trình chín bia được tốt hơn, tạo được bia cĩ chất lượng cao.
Quá trình lên men phụ kết thúc khi độ Plato 2,7 - 3oP. Sau khi kết thúc lên men phụ lượng diacetyl cịn lại nhỏ hơn 0,1mg/l, thơng qua đĩ ta sẽ đánh giá được độ chín của bia.
Quá trình lên men chính và lên men phụ ở đây được thực hiện ở cùng một tank để tránh nhiễm vi sinh vật trên đường vận chuyển từ tank này sang tank khác, đây cũng là một ứng dụng các thiết bị lên men hiện đại của cơng ty
3.9. Lọc bia 3.9.1. Lọc trong
Loại bỏ các cặn cơ học như nấm men, cặn kết tủa để làm trong dịch bia, tăng giá trị cảm quan. Do sự chênh lệch áp suất đầu vào và đầu ra của máy lọc, thường áp suất đầu Cvào P1= 2-3bar, áp suất đầu ra P2= 2-2,5bar
3.9.2. Lọc hấp phụ
Nhằm loại bỏ hết các polyphenol (chất gây nhức đầu) để làm tăng giá trị dinh dưỡng cho bia. Ngăn cản sự tạo thành phức protein-polyphenol trong bia, gây đục bia trong quá trình bảo quản và tồn trữ tại BBT
Thực hiện: Nhĩm sonny.ik20@gmail.com Page 31
3.10. Bão hịa CO2
Mục đích:
Khí CO2 cĩ trong bia là nhờ quá trình lên men rượu, nấm men chuyển hĩa đường thàng rượu và CO2. Trong qua trình lên men chính một lượng lớn bị thải vào mơi trường khơng khí nhưng trong qua trình lên men phụ một lượng CO2 được hịa tan vào trong bia. Tuy nhiên do các cơng đoạn sau quá trình lên men đặc biệt là cơng đoạn lọc bia lựơng CO2 bị thất thốt khá lớn. Vì vậy ta phải tiến hành bãn hịa CO2 để đảm bảo lượng yêu cầu trong bia thàh phẩm.
Tiến hành:
Trong thực tế sản xuất, ít khi lượng CO2 bão hịa theo phương pháp tự nhiên lại đạt đến nồng độ cần thiết. Vì vậy, việc bão hịa bổ sung CO2 là giai đoạn khơng thể bỏ qua.
Bia được cacbonic hĩa ở nhiều thời điểm khac nhau: sau quá trình lên men chính, trong thời kỳ lên men phụ và tang trữ. Nhưng phổ biến là sau khi lọc và trước khi chiết chai.
Sau quá trình lên men chính, bia non được bơm vào máy lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 00C, đi qua thiết bị cacbonic hĩa rịi đổ vào thùng lên men phụ và tang trữ.
Trong giai đoạn lên men ohụ và tang trữ, bia được cacbonic hĩa bằng Bugi để phun CO2 vào bia. Bugi được lắp vào thùng lên men phụ ở độ cao 0.2-0.25m kể từ đáy, cĩ đường ống cao áp dẫn ra ngồi để liê thơng với balon chứa CO2 .
Nếu bugi được lắp đặt trong một cớ cấu thiết bị hồn chỉnh độc lập ta cĩ một thiết bị cacbonic hĩa
3.11. Rửa chai
Mục đích: nhằm loại bỏ tồn bộ nhãn, các cặn cịn trong chai và bụi bám bên ngồi chai. Đồng thời đảm bỏa chai được vơ trùng khi chiết chai.
Yêu cầu:
Loại bỏ hồn tồn cặn bẩn trong chai.
Loại bỏ hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây hư hỏng bia. Tiến hành rửa chai:
Đầu tiên chai sẽ được ngâm trong bể dung dịch NaOH (1,5 – 1.8%, t=45 - 600C).
Sau đĩ tiếp tục ngâm chai trong bể thứ hai với dung dịch NaOH ( 2%, t= 800C, P = 2,2 – 2.5bar). Nhờ đĩ mà các nhãn chai, foil nhơm được tách ra khỏ chai.
Tiếp theo các chai sẽ qua vùng phun xút, tới đây các chai sẽ được phun cả bên trong lẫn bên ngồi với NaOH ( 2%, t = 60 – 650C, P = 1,9 – 2,2 bar). Và tiếp tục đi đến vùng phun nước ấm để rửa sạch phần xút ( t = 45 – 600
C, P = 1,5 – 2 bar). Theo bang tải, các chai tiếp tục được phun bằng nước máy đi qua màng phun rửa bằng nước tinh khiết.
Thực hiện: Nhĩm sonny.ik20@gmail.com Page 32 Tiếp đến bang tải sẽ đi qua bộ phận thổi khơng khí sạch để làm khơ chai. Cuối cùng chai sẽ đi tới bộ phận chai chai và đi ra khỏi máy rửa chai đến máy chiết bia.
Chú ý: trước khi đến máy chiết, chai được chuyển qua giai đoạn soi chai để kiểm tra các bộ phần của chai và bên trong chai để đảm bảo chai sạch hồn tồn, khơng chứa các vật lạ và bị hư hỏng như nứt, mẽ, bể….
3.12. Chiết lon
Lon được đưa vào bể sút khoảng 20 phút để làm sạch lon, tiếp tục qua máy nước nĩng để làm sạch xút, rồi qua nước ấm, cuối cùng là qua nước lạnh và qua hệ thống sấy khơ.
Lon sau khi ra khỏi máy rửa tiếp tục đi qua các băng tải khác, các băng tải này sẽ đưa chai rửa sạch qua hệ thống đèn soi để thu hồi những lon cịn bẫn và lon bị biến dạng và tiếp tục đi qua máy chiết. Bia trong được chiết vào lon bằng một thiết bị xoay trịn và tiếp tục được đưa qua hệ thống đĩng nắp. Trước khi đi qua hệ thống đĩng nắp, lon bia đã được sục CO2 (hố lỏng) vào để tạo ga và đồng thời qua hệ thống bơm nước nĩng để đuổi hết O2 khơng khí ra ngồi nhằm diệt con men bia. Chai bia sau khi đã được đĩng nắp tiếp tục đi qua hệ thống thanh trùng. Hệ thống thanh trùng gồm cĩ nhiều ngăn, hai ngăn lạnh rồi đến hai ngăn nĩng, tiếp theo là hai ngăn lạnh, mỗi ngăn như vậy cĩ một nhiệt độ khác nhau, nhiệt độ thấp nhất là 200C, nhiệt độ cao nhất là 670C. Sở dĩ nhiệt độ lên xuống như vậy là để giảm độ thích nghi của con men bia và nhiệt độ được giữ khơng quá 670C vì nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì sẽ tạo một áp suất lớn trong lon sẽ làm vỡ lon. Bia sau khi được thanh trùng tiếp tục đi qua bộ phận dán nhãn và đưa vào két, các két đĩng xong được đưa vào kho. Bia ra lị cĩ nhiệt độ khoảng 360C. Ở phân xưởng chiết trong một ca quá trình diễn ra liên tục và hầu như là cơ khí hồn tồn.
3.13. Đĩng nắp
Sau khi chiết bia, chai đuợc đĩng nắp càng nhanh càng tốt. Chính vì vậy, máy đĩng nắp đựơc gắn cùng một khối với máy chiết và đựơc vận hành cùng một động cơ sao cho sự làm việc của hai máy tương ứng nhau.
Sau khi chiết bia vào chai, chai bia được hạ xuống và theo bang chuyền đi vào máy đĩng nắp. Trước khi vào máy đĩng nắp, ta sử dụng vời xịt nước vơ trùng ( t = 78- 800C, P = 2,5baz) để tạo bọt chảy tràn đến miệng chai nhằm ngăn chặn sự tiếp xúc với khơng khí. Nhờ vậy mà các khí trơ cũng sẽ được đuổi ra ngồi, ngăn chặn sự oxy hĩa bia. Sau đĩ đưa dến máy đĩng nắp với cơng suất tương đương với máy chiết, nắp đựơc chuyển từ silo theo bang tải đứng bằng nam châm vĩnh cửu và rốt xuống bang tải ngang đến máy đĩng nắp. Các chai bia kkhi được đĩng nắp sẽ lần lượt qua hai vịi xịt
Thực hiện: Nhĩm sonny.ik20@gmail.com Page 33 nước tự động ( hướng vào chai theo hai phía) nhằm làm sạch phần dịch cịn bám trên chai tránh sự tạo thành lớp màng bám do các cặn và vi sinh vật sau này.
3.14. Thanh trùng
Chai được nạp vào một đầu và di chuyển dưới các vùng cĩ phun nứơc ở các nhiệt đơn khác nhau. Nhiệt độ của các khoang được bố trí tang dần sao cho nâng dần lên nhiệt độ thanh trùng là 600C/ 20 phút. Sau đĩ,tiếp tục làm nguội dần xuống nhiệt độ phịng.
Nhằm tiêu diệt tồn bộ tế bào vi sinh vật ( kể cả nâm mem trong bia) giúp ổn định chất lượng sản phẩm, kéo dài thời gian bảo quản và thuậntiện khi sử dụng
Yêu cầu
Trong qua trình thanh trùng áp suất trong bi sẽ tang lên do sự giải phĩng CO2. Do vậy nên khoảng trống trong chai tối thiểu là 5% so với tổng thể tích của chai, nếu khơng chai cĩ thể bị vỡ hoặc bung nắp
3.15. Dán nhãn
Nhán nhãn nhằm hồn thiện tốt sản phẩm, đem lại cho bề ngồi của sản phẩm cĩ hình thức dễ nhìn, mẫu mã phong phú hơn, nhãn được in ấn theo đúng quy định của nhà nước về nhãn sản phẩm. nhãn sản phẩm khơng những cĩ vai trị cung cấp thơng tin về sản phẩm mà cịn cĩ tác động lớn tới người tiêu dùng qua cách bố trí màu sắc, số lượng của nhãn mác.
Yêu cầu dán nhãn:
Các thơng tin hình ảnh phải được in rõ ràng, màu sắc và cách bố trí trên nhãn phải hài hịa hấp dẫn người tiêu dung,
Nhãn phải đảm bảo đủ độ dày để khơng thấy được màu sắc và hình dáng của chai khi chai bị ẩm.
Chịu được nước.
Khơng bị biến dạng khi bị ẩm hay khơ.
Thơng thường hai mặt của nhãn được trán một lớp polymer vừa cĩ tát dụng chống ẩm vừa chống quăn nhãn
4.Tính tốn cân bằng vật liệu:
Giả thiết 1 năm nhà máy sản xuất 300 ngày, những ngày cịn lại là thời gian để nghỉ sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị, máy mĩc và vệ sinh nhà xưởng…
Mỗi năm chia làm 4 quý, mỗi quý 3 tháng, mỗi tháng sản xuất 25 ngày, mỗi ngày sản xuất 8 mẻ. Bia sản xuất quanh năm nhưng sản lượng bia nhiều hay ít phụ thuộc vào thời tiết trong năm: mùa nĩng hay mùa lạnh và sức tiêu thụ bia trên thị trường. Kế hoạch sản xuất theo các quý như sau:
QUÝ
Thực hiện: Nhĩm sonny.ik20@gmail.com Page 34
9000000 13500000 13500000 9000000
Với quý I và quý IV: do thời tiêt lạnh nên lượng sản xuất ước tính của nhà máy là 9 triệu lít/quý.
Với quý I và quý IV: do thời tiêt nĩng lượng tiêu thụ lớn, nên lượng sản xuất ước tính đạt được của nhà máy là 13.5 triệu lít/ quý.
Do mỗi quý cĩ năng suất khác nhau nên ta tính cân bằng vật chất theo quý II và III quý cĩ năng suất cao nhất. Mỗi quý cĩ 3 tháng nên sản phẩm của mỗi tháng là:
13.5 x 106 : 3 = 4.5 x 106 lít /tháng Năng suất mỗi ngày sản xuất là:
4.5 x 106 :25 = 1.8 x 106 lít/ngày Năng suất của mỗi mẻ là:
1.8 x 106 : 8 = 22500 lít/mẻ. Các chỉ số nguyên liệu cho sản xuất bia là:
- Malt: Malt cĩ độ ẩm :5% . Hiệu suất hịa tan thực tế là :78% .Tổn thất trong quá trình nghiền là :0.5%.
- Gạo cĩ độ ẩm : 13%. Hiệu suất hịa tan thực tế: 80%.Tổn thất trong quá trình nghiền là: 0.5%
- Tỉ lệ malt : gạo là 70%: 30%