Sơ đồ quy trình sản xuất cơng nghệ

Sơ đồ 3.1: Quy trình sản xuất bia Bến Thành

Hồn thiện Rửa chai Chiết chai – Đúng nắp Bão hịa CO2 tàng trữ Lọc – Làm trong bia Enzym e Kieselguh r CO 2 Ch ai Nhã n C ặn Sản phẩm bia Bến Thành Ủ chín

Thu hồi men Tách nấm men Lên men phụ Thu hồi CO2 Nhân giống Lên men chính Bão hịa O2 Làm lạnh ZnCl2, Carame l O2 vơ trùng Nấm men C O2 Sinh khối nấm men Malt Nấu – Hồ hĩa/Dịch hĩa Nghiền Tách tạp chất Lắng – tách bĩ Đun sơi với

houblon Lọc Nấu dịch nha – Đường hĩa Phối trộn Nấu – đạm hĩa Nghiền Tách hợp chất CaCl2 Nướ c Nướ c Enzym e CaCl2 Houblo n Tạp chất Bĩ lọc dịch nha Gạ o Malt lĩt (10 – 15% gạo) Bĩ houblo n

3.2. Thuyết minh quy trình 3.2.1. Sàng (Tách tạp chất) 3.2.1.1. Mục đích

Loại bỏ các tạp chất, các hạt chưa nảy mầm , hay các hạt lép,… những tạp chất cơ học hưởng đến chất lượng bia thành phẩm trước khi đưa vào nghiền.

3.2.1.2. Thiết bị sàng

 Nhà máy sử dụng thiết bị sàng rung : sàng được lắp nghiêng

 Cĩ 3 lớp sàng, máy sàng cĩ 2 tấm sàng với kích thước lỗ khác nhau, cĩ một đường thốt bụi và một đường thốt tạp chất

 Độ nghiêng lưới sàng = 15C±3C

Thơng số kiểm sốt: áp suất lọc bụi, thiết bị kiểm sốt: dựng áp kế

 Số lần rung của sàn khoảng 900- 1500 lần/phút (cĩ khi lên đến 3600 lần/ phút)

 Biên độ dao động 0.5- 13mm

Do khơng được cố định hồn tồn hay một phần các bộ phận của sàng nên sự dao động của các điểm trên bề mặt sàn khơng đồng nhất và phụ thuộc vào tốc độ gĩc của trục vào sự đàn hồi của lị xo, vào sự chuyển động của sàng và malt.

3.2.2. Quá trình nghiền3.2.2.1. Mục đích 3.2.2.1. Mục đích

Nghiền nhỏ malt theo một kích thước thích hợp ( khơng quá mịn) để khi đường hĩa thu được nhiều chất hịa tan cĩ lợi cho sản xuất và chất lượng thành phẩm, hạn chế các chất khơng cĩ lợi vào dịch đường và sử dụng tốt nhất các thành phần của malt như ( chất hịa tan, vỏ… )

Nội nhũ là nguồn cung cấp cơ bản các chất hịa tan cho dịch đường

Vỏ trấu cĩ chức năng là chất trợ lọc dịch đường, và hạn chế các chất hịa tan của nĩ vào dịch đường ( gây mùi vị khơng tốt), do đĩ chỉ nghiền dập hay bẹp khơng nghiền mịn, đảm bảo tách hết nội nhũ khỏi vỏ.Trước khi nghiền phun một ít nước vào malt.

Đối với malt thì nghiền ướt, đối với gạo thì nghiền khơ và được nghiền mịn hơn để dễ dàng cho quá trình đường hĩa

3.2.2.2. Các phương pháp nghiền malt

Cĩ 3 phương pháp nghiền: nghiền khơ, nghiền ướt, nghiền ẩm

Ngồi ra cịn cĩ thiết bị nghiền búa: nhưng chủ yếu chỉ sử dụng cho nghiền thế liệu như : gạo, ngơ ,…

a) Nghiền khơ:

 Bột malt nghiền khơ gồm: vỏ trấu, tấm khơ, tấm mịn, bột malt.

 Thường sử dụng thiết bị nghiền 1, 2 ,3 đơi trục.

 Trong cùng một máy cĩ thể cĩ thể chia ra : nghiền thụ và nghiền mịn bằng cách dựng các máy rây thích hợp để đạt độ nghiền thích hợp cho từng loại malt.

 Mức độ nghiền thích hợp với malt cĩ chất lượng trung bình : vỏ trấu 15 – 18% , tấm thụ 18-22%, tấm mịn 30- 35%, bột 25- 35%, thành phần bột và tấm mịn nhiều gấp 2 – 3 lần tấm thụ.

b)Nghiền ướt:

 Nghiền khơ vỏ trấu bị phá hủy nhiều. Do đĩ mà chức năng làm lớp vật liệu lọc của vỏ bị hạn chế. Tuy nhiên malt được ngâm trước khi nghiền thì vỏ malt cũng giống như các thành phần của hạt sẽ hấp thu nước và trở nên mềm và dai hơn. Các thành phần của malt bị nghiền ép một cách dễ dàng tách ra khỏi hạt trong khi vỏ trấu hầu như khơng bị tổn hại, do vậy cĩ lợi cho quá trình tách chiết, trong khi các thành phần của hạt được nghiền mịn nên các thành phần được sử dụng tốt hơn

 Thiết bị nghiền ướt gồm 2 thiết bị : thiết bị nghiền ướt cĩ ngâm và thiết bị nghiền ướt khơng ngâm.

c) Nghiền ẩm:

 Để khắc phục các nhược điểm của nghiền khơ và nghiền ướt, người ta ngâm ẩm malt trước khi nghiền , như vậy vỏ trấu cũng như các thành phần khác hút ẩm và trở nên mền và dai hơn. Các thành phần trong malt dễ dàng tách khỏi vỏ trấu mà vỏ trấu được bảo tồn khi nghiền, do vậy quá trình lọc dịch nha sẽ tốt hơn. Bên cạnh đĩ các thành phần trong malt được nghiền tốt hơn.

 Thiết bị nghiền ẩm gồm: nghiền cĩ điều chỉnh độ ẩm, khơng điều chỉnh độ ẩm

Dựa vào từng đặc điểm và tính chất của các loại thiết bị nghiền malt mà nhà máy đã sử dụng thiết bị nghiền ẩm 1 cặp trục

3.2.2.3. Thiết bị nghiền của nhà máy là máy nghiền ướt cĩ ngâm 1 cặp trục

Malt từ các silo ( mỗi silo chứa 300 tấn chứa trong 4 silo) được đưa qua thiết bị sàn, để loại bỏ tạp chất. Sau đĩ malt được đưa qua phiểu chứa, nước sử dụng để ngâm hạt đưa vào là 520 C, nước khi ra đạt 30 – 450C, thời gian ngâm là 20 phút, sau khi ngâm rút hết nước ra khỏi malt, cĩ thể thu hồi nước để tái sử dụng. Malt khi đưa vào nghiền

đã được làm sạch. Sau khi ngâm malt đạt độ ẩm 30% nên các thành phần của hạt trở nên mềm. Vỏ trấu dai hơn. Sau đĩ khối hạt ướt được nghiền nhẹ nhàng bằng đơi cặp trục nghiền to ( đường kính 400mm, vận tốc quay 440vìng1/ phút, khoảng cách giữa 2 trục 0,3 -0,45 mm. Phương pháp nghiền ướt làm tăng thể tích bĩ do vậy thể tích dịch hèm tăng, và lớp bĩ khi lọc dịch đường trở nân xốp hơn. Thiết bị nghiền phải luơn vệ sinh sạch sẽ, đầu tiên phải rửa thiết bị bằng nước nĩng để tiêu diệt vi sinh vật. Nếu bỏ nước ngâm đi thì sẽ cĩ một lượng chất chiết thất thốt theo đĩ, nên nhà máy đã sử dụng nước ngâm làm nước nấu tuy nhiên nĩ sẽ tạo mùi lạ. Cần phải cho nước bột nghiền ngay sau khi nghiền và trộn điều rồi chuyển vào thiết bị nấu. Ưu điểm của hệ thống nghiền này là năng suất nghiền tăng, lọc dịch đường nhanh hơn, và bia dịu hơn. Tuy nhiên nĩ khơng linh hoạt .

 Máy nghiền gạo

Nhà máy sử dụng máy nghiền búa để nghiền thế liệu, thế liệu được sử dụng là gạo

Khác với nghiền malt là gạo khơng được làm ướt trước khi đưa vào mà nĩ được nghiền khơ giúp giảm lượng bụi và mịn hơn, giúp tăng tăng hiệu quả thu hồi chất chiết

a)Cấu tạo:

Gồm đế máy vững chắt, bên trong cĩ trục, búa và sàn. Trục roto được thiết kế sao cho chịu được va chạm mạnh, và trục này sẽ được nâng vững chắt, cĩ thể quay đến tốc độ 1500v/phút. Các búa và sàng cĩ thể thay thế được khi mịn. Tính ì của roto khiến phải mất 20 -30 phút để dừng lại,

Cũng như malt gạo cũng được loại tạp chất trước khi nghiền, đặc biệt là sắt để khơng tạo tia lửa, vì sẽ cĩ nguy cơ cháy các hạt bụi trong đĩ gây hỏng sàng và trục

b)Nguyên lý hoạt động:

Gạo được đưa vào bồn. Các búa quay quanh roto với vận tốc 60- 100 vịng/ phút, do vậy mà hạt bị dập nhỏ ra, ở đây cĩ quạt thơng giĩ thổi mạnh. Buồn nghiền cĩ thể đặt đứng hoặc đặt nằm. Hạt được nghiền mịn sao cho các hạt chui qua lỗ sàn, vào điều các trục quay. Theo thời gian chiều quay của trục cĩ thể đảo ngược tự động để tránh bị mịn một bên.

Sơ đồ 3.2 là sơ đồ tổng quan từ quá trình sàn đến khi nghiền

Cĩ thể thuyết minh tổng quát:

 Malt được nhập từ nước ngồi, gạo được thu mua trong nước. Gạo và malt sẽ được hệ thống gàu tải vận chuyển vào các silo để bảo quản nhằm tránh những tác hại do vi sinh vật hay các tác động từ mơi trường: silo gạo cĩ thể chứa được 150 tấn, silo malt cĩ thể chứa được 300 tấn.

 Khi nhà máy bắt đầu sản xuất thì malt, gạo sẽ được lấy ra từ silo cũng bằng hệ thống gàu tải và cho qua thiết bị sàng (1) nhằm mục đích loại bỏ bớt bụi, trấu cịn sĩt lại. Sau đĩ malt hoặc gạo sẽ được cho qua thiết bị sàng (4) nhằm tách các hạt sạn cịn sĩt lại trong quá trình thu hoạch hay trong quá trình sản xuất malt, bụi sẽ được quạt (3) hút qua

4 5 6 12 CIP 3 1 2 8 7 9 11 10

Sơ đồ 3.2: Sơ đồ xử lý nguyên liệu

1 – Sàn tách bụi 2 – Hệ thống tách bụi 3 – Quạt hút bụi 4 – Sàn tách sạn, malt, gạo 5 – Cân định lượng 6 – Gàu tải 7 – Hệ thống từ tính 8 – Phểu 9 – Vít tải 10 – Hệ thống bổ sung nước 11 – Hệ thống phân phối

hệ thống xử lý bụi trước khi thải ra mơi trường. Từ thiết bị sàng (4) malt hoặc gạo được đưa qua cân điện tử (5) để xác định lượng malt hay gạo cho quá trình sản xuất. Tiếp theo malt và gạo sẽ đi qua hệ thống từ tính (7) bằng gàu tải (hoặc vít tải) nhằm loại bỏ các hạt kim loại cịn sĩt lại. Sau đĩ malt và gạo sạch sẽ qua phễu (8) để vào vít tải (9) với một hệ thống phun nước (10) (chỉ malt mới được phun nước để nghiền ướt cịn gạo nghiền khơ rồi sau đĩ mới phun nước vào). Cuối cùng malt và gạo sẽ được đưa qua thiết bị nghiền (12)

3.2.2.4. Các chỉ tiêu đánh giá sau nghiền

Lấy mẫu nhờ bộ phận lấy mẫu kèm theo mỗi thiết bị nghiền, thường lấy khoảng 200g mẫu

Bảng 3.3: Thành phần bột nghiền, dựng tiêu chuẩn EBC

Số hiệu sàng Độ giày lưới (mm) Độ rổng lỗ sàng (mm) Thành phần 1(16) 0.31 1.270 Vỏ trấu 2 (20) 0.26 1.010 Tấm thụ 3(30) 0.15 0.547 Tấm nhỏ I 4(85) 0.07 0.253 Tấm nhỏ II 5(140) 0.04 0.152 Bột Sàn cuối - - Bột mịn

Kiểm tra mức độ mịn, lọc và năng xuất bằng cách sử dụng màng lọc cà phê

Thành phần bột nghiền

So sánh kết quả đánh giá với kết quả phân tích của phịng thí nghiệm.

Thiết bị ảnh hưởng đến chất lượng bột do vậy mà khi lắp đặt thiết bị cần phải cĩ trình tự thao tác chắc chắn, chính xác

3.2.3. Quá trình nấu3.2.3.1. Mục đích 3.2.3.1. Mục đích

Hầu hết các hợp chất của malt và thế liệu khơng tan trong nước. Do vậy quá trình đường hĩa thực hiện việc chuyển hĩa các chất khơng tan của bột nghiền sang dạng hịa tan.

Mục đích: Thủy phân các chất cĩ phân tử lượng lớn thành các chất cĩ phân tử lượng nhỏ.

3.2.3.2. Các biến đổi xảy ra trong quá trình nấu

Gồm:

Thủy phân protein

a) Thủy phân tinh bột:

 Hồ hĩa

 Khi ngâm hạt với nước nĩng , một lượng lớn nước ngấm các phân tử tinh bột làm thể tích hạt tăng lên và hoạt độ trương nở, cuối cùng vở tung . Dịch trở nên nhớt, độ nhớt tùy thuộc khả năng hút nước của tinh bột malt và các loại nguyên liệu thay thế. Trong quá trình này, xảy ra quá trình phân hủy khơng cĩ tính hĩa học nên gọi là quá trình hồ hĩa. Qúa trình này cĩ vai trị quan trọng trong quá trình thủy phân các chất cĩ phân tử lượng lớn sang các phân tử nhỏ

 Như vậy, nhờ quá trình hồ hĩa này tức là sự trương nở và tung các hạt bột trong nước nĩng mà các phân tử tinh bột được giải phĩng tự do vào dung dịch nhớt và dễ dàng bị tấn cơng bởi các enzyme amylaza.

 Nhiệt độ cho quá trình này là: đối vĩi malt 70- 800C cịn đối với gạo 61- 820C

 Dịch hĩa

Trong phân tử tinh bột cĩ chuỗi mạch dài tạo nên từ các gốc glucoza ( amiloza và amilopectin) bị phá hủy nhanh chĩng bởi α- amylaza hình thành mạch ngắn hơn. Điều làm dịch nhớt của dịch hồ hĩa giảm nhanh. β-amylaza chỉ cĩ thể phân tách từ từ mạch tinh bột mà từ đầu khơng khử, do vậy mà sự thủy phân nhờ enzyme này mất nhiều thời gian. Nhiệt độ quá trình này 70-750C

 Đường hĩa

 α-amilase phân cắt mạch amiloza và amylopectin để để tạo nên các chuỗi ngắn. Các chuỗi này lại được β – amylase phân cắt ra chuỗi cĩ hai gốc ( maltoza ) từ đầu khơng khử. Sự phân cắt mạch của β-amilase diễn ra lâu hơn sự phân cắt mạch dài của α-amylase.

 Do đĩ sự khác nhau về độ dài của mạch mà ngồi sự tạo thành matoza cịn tạo nên các đường đơn khác như glucoza, maltotriza.

 Trong quá trình phân cắt amylozapectin luơn hình thành các chuổi chứa 2-3 gốc glucoza cĩ mối liên kết 1,6 đĩ là các dextrin mà cả α-, β- amilase điều khơng phân giải hết các mối liên kết này . Do vậy, các dextrin luơn luơn tồn tại trong dịch đường.

 Trong malt cịn chứa ezyme dextrin giới hạn, enzyme này khơng giống amilaza, nĩ cĩ thể phân cắt mối liên cắt 1,6 đĩ là dextrin mà cả α, β- milaza điều khơng

phân giải được các mối liên kết này. Mặc dù trong malt cĩ enzyme dextrinnaza nĩ cĩ thể phân 1,6 nhưng do nhiệt độ tối ưu của enzyme này là 600 C và vụ hoạt ở 650C nen enzyme này cĩ ảnh hương rất nhỏ trong quá trình đường hĩa

 Các thơng số:

 α – amilase phân cắt mạch dài thành các mạch dextrin ngắn hơn, t0

opt = 72 – 750C bị vụ hoạt ở nhiệt độ 800C; pH opt =5.6- 5.8

 β – amilase tạo ra malttotriza , t0

opt = 60-650C , pHopt = 5.4- 5.5 Sự thủy phân tinh bột được kiểm tra bằng iot 0.02N. Phương pháp này cĩ tên là thử iot và luơn được thử ở ẫu dịch đã được làm nguội . Việc thử trên nguyên tắc dung dịch iot chuyển sang màu xanh ở nhiệt độ phịng với tinh bột và dextrin cĩ phân tử lượng lớn, ngược lại đường và các dextrin cĩ phân tử lượng nhỏ khơng làm mất màu nâu của iot.

 Các sản phẩm trong quá trình thủy phân ảnh hưởng nhiều đến hoạt động của nấn men.

 Dextrin : khơng lên men được

 Maltotriza : cĩ thể lên men được bởi một số chủng nấm men nổi S. cerevisiae . Tuy nhiên nĩ chỉ được lên sau maltoza đã lên men hết

 Maltoza và các disaccarit khác được nấm men lên men dễ dàng

 Glucoza : là đường đầu tiên men sử dụng trong quá lên men

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trinh thủy phân tinh bột

 Nhiệt độ đường hĩa: ảnh hưởng rất lớn vì vậy mà luơn giữ ở các khoảng nhiệt độ tối ưu của các emzyme trong suốt quá trình nấu

- to tạo maltoza = 62- 650C ( nhiệt đơ tối ưu của β – amilase ) - t0 đường hĩa ở 72 -750C ( nhiệt độ tối ưu của α – amilase) - t0C nhiệt độ cuối cùng của quá trình nấu 760C – 780C

 Độ nhớt dịch đường: càng thấp thì khả năng lọc dịch càng nhanh, do đĩ mà người ta thường gia nhiệt. Mà α – amilase bị vụ hoạt ở 780C. Do vậy để đường hĩa nốt phần tinh bột cịn sĩt lại nên giữa nhiệt độ dưới 780

 Ảnh hưởng của pH dịch hèm

pH = 5.5 -5.6 là thích hợp cho cả 2 enzyme amilase

 Ảnh hưởng của thời gian Các emzyme hoạt động theo các giai đoạn:

 Giai đoạn 1: emzyme hoạt động mạnh nhất sau 10- 20 phút. Hoạt tính đạt cực đại khoảng nhiệt độ 62- 680C

 Giai đoạn 2: sau 40- 60 phút hoạt tính enzyme bắt đầu giảm , lúc đầu giảm chậm sau đĩ giảm nhanh

Dựa vào những tính chất trên để điều chỉnh quá trình nấu cho phù hợp

b) Quá trình thủy phân protein

Sự thủy phân protein nhờ enzyme proteza diễn ra mạnh nhất tại 45- 550C, nhưng tiếp diễn ở nhiệt độ cao cao hơn.

Trong quá trình thủy phân protein bị phân cắt dần thành các mạch nhỏ hơn và cuối cùng là axit amin Kéo dài thời gian ở 500C thì bia tạo thành sẽ ít bọt

Các axit amin tạo thành cĩ vai trị là thực phẩm quan trọng của nấm men. Nếu lượng nitơ ít hơn 20mg/ 100ml dịch đường sự phát triển của bị chậm lại do đĩ sản phẩm