Quá trình đun sơi với hoa houblon

3.2.5.1. Mục đích:

Quá trình này nhằm trích ly các chất chiết từ hoa houblon vào dịch nha nhằm làm ổn định thành phần và tạo cho bia cĩ mùi thơm và vị đắng đặc trưng của hoa houblon. Cơ đặc, bớc hơi, loại bỏ những chất dễ bay hơi nhằm hiệu chỉnh nồng độ chất khơ trong dịch nha.Thúc đõ̉y phản ứng giữa protein và các thành phần của hoa giúp bia tính bền vững sinh học và khả năng tạo bọt tốt. Tăng đợ màu do tạo phản ứng màu caramen và melanoidin, đồng thời làm keo tụ phần lớn protein bất ổn định cùng với các thành phần khơng hịa tan của hoa houblon ngồi ra cịn vụ hoạt các enzym và vơ trùng dịch đường.

3.2.5.2. Thiết bị cơ hoa của nhà máy

Thiết bị houblon hố đồng thời là thiết bị cơ đặc dịch nấu là một thiết bị hình trụ, nắp hình nĩn được nối với một ống dẫn hơi ở phía đỉnh nắp, bên trong cĩ thiết bị truyền nhiệt ống chăm, dịch nấu tuần hồn qua thiết bị gia nhiệt và được phân phối dịng bằng một vịm hình nĩn đặt phía trên thiết bị gia nhiệt. Nồi houblon hố được nối với 2 thiết bị chứa houblon cao và houblon viên được giữ trên các vĩ đở, dịch nấu sẽ tuần hồn từ trên xuống dưới bồn chứa hoa để thực hiện việc trích ly các chất trong hoa vào dịch nấu. Dịch nấu vào và ra ở đáy thiết bị.

a) Cấu tạo

b) Nguyên lý hoạt đợng

 Lần 1: 35 phút đầu trích ly cao hoa vì lượng acid đắng trong cao khó tan trong dịch đường.

 Lần 2: 20 phút cuới trích ly hoa viên vì trong hoa viên chứa phần lớn các tinh dầu tạo hương đặc trưng cho bia, tinh dầu dễ bị khuếch tán trong nước và bay hơi ra ngoài.

Dịch nấu từ nời trung gian được bơm vào nồi houblon hĩa. Tại đây, dịch nấu được gia nhiệt lên 101oC bằng hệ thớng gia nhiệt dạng ớng chùm. Ban đầu, dịng dịch nấu sẽ được tuần hồn qua bồn chứa hoa cao để trích ly các chất tạo vị, thời gian khoảng 35 phút, sau khi kết thúc quá trình trích ly ở bồn 1 (hết cao hoa) mới tuần hồn dịch nấu sang bồn 2 để tiến hành trích ly các chất tạo hương trong hoa viên, thời gian khoảng 20 phút.

c) Thơng số quy trình

 Năng suất mẽ nấu: 720hl/mẽ

 Tỷ lệ hoa viên : hoa cao = 1:1

 Áp suất tới đa của nời cơ hoa: 110 Mbar

CIP

Nước ngưng Hơi Bồn chứa

hoa cao Bồn chứa hoa viên

Nồi houblon hóa

Thiết bị lắng

 Nhiệt đợ : 101oC đây là nhiệt đợ thích hợp để trích ly thành phần trong hoa và thúc đẩy quá trình bớc hơi, cơ đặc và thanh trùng dịch đường. Nếu nhiệt đợ quá cao làm cháy dịch đường do đới lưu khơng kịp.

 Thời gian: 55 phút

3.2.5.3. Những biến đởi trong quá đun sơi với hoa houblon

 Sự hòa tan các thành phần của hoa houblon

 Các chất đắng: các chất đắng trong hoa houblon đợ hòa tan tăng theo nhiệt đợ tăng, tan tớt hơn trong mơi trường kiềm. 85-95% chất đắng trong bia là do acid đắng và các đờng phân của nó tạo nên. Khả năng tạo bọt, giữ bọt và đợ bền sinh học của bia cũng tùy thuợc nhiều vào lượng acid đắng.

 Tinh đầu: tinh dầu trong hoa houblon giúp cho bia có mùi thơm dễ chịu. Trong quá trình đun sơi 77-88% tinh dầu sẽ bị khuếch tán trong hơi nước và bay hơi ra ngoài, phần còn lại có nhiệt đợ bay hơi cao hơn sẽ rờn tại trong dịch đường và sau đó tiếp tục mất đi trong quá trình lên men. Phần còn lại chỉ vài % khá bền còn tờn tại gây cho bia có mùi thơm đặc trưng.

 Các chất chát và các chất chứa nitơ: các chất chát thuợc nhóm catechin. Trong dịch đường chúng tạo thành keo mang điện tích (-) tác đợng tương hỡ với mợt sớ protein mang điện tích (+) tạo phức chất tanin- protein hình thành “tủa nóng” lắng xuớng đáy nời đun sơi, nhưng chúng khó bị tách hoàn toàn trong quá trình lắng, khi dịch nguợi phần sót lại tờn tại dạng “tủa nguợi’ tuy ít nhưng có thể gây đợc cho bia. Mợt sớ hợp chất chứ nitotrong hoa houblon dễ dàng hòa tan vào dịch khi đun sơi trở thành nguờn dinh dưỡng cho nấm men.

 Sự keo tụ và kết tủa của protein: xảy ra theo hai giai đoạn, đầu tiên chúng mất nước sau đó là quá trình keo tụ và kết lắng với nhau, lúc đầu bé sau lớn dần lên từ từ lắng xuớng.

 Sự biến đởi về thành phần và tính chất của dịch đường:

 Sự gia tăng nờng đợ: do đun sơi ở nhiệt đợ cao

 Sự tăng cường đợ màu và vơ trùng dịch đường: đun sơi dich đường sẽ dẫn đến gia tăng cường đợ màu do hình thành phản ứng melanoidin, sự hóa tan các chất màu của hoa houblon và sự oxy hóa các chất tanin trong malt và hoa houblon. Đờng thời sự gia nhiệt hơn 100oC trong thời gian khá dài nên toàn bợ hệ thớng enzym thủy phân bị vụ hoạt và toàn bợ vi sinh vật bị tiêu diệt.

3.2.6.1. Mục đích

Dịch nấu sau khi được houblon hĩa ở nhiệt độ 101oC, sẽ xuất hiện nhiều kết tủa do protein đơng tụ dưới tác động của các hợp chất polyphenol, nhiệt độ ... và do bĩ hoa lẫn vào nên cần thực hiện quá trình lắng để loại các kết tủa này, để đảm bảo lượng cặn trong dịch trước khi đem đi làm lạnh phải nhỏ hơn 0,1g/l.

3.2.6.2. Thiết bị lắng của nhà máy

a) Tên thiết bị: Whirlpool (thăng lắng xốy tâm).

b) Cấu tạo:

Thiết bị lắng (whirlpool) là một thiết bị hình trụ, được đặt nghiêng 5o, trên thân thăng cĩ cửa vệ sinh, cĩ nhiệt kế, có ống thủy báo mức nước,trên vai thăng cĩ cửa quan sát và đèn báo tín hiệu. Nối tiếp cổ thăng là ống thốt hơi cao sẽ tạo sức hút mạnh. Ở ¼ thân thiết bị từ đáy lên là đường ống để bơm dịch vào thăng, và trên thân còn thiết bị cĩ 3 ngả tháo dịch lắng ở 3 độ cao khác nhau. Ngả dưới cùng ở đáy thiết bị cũng đồng thời là ngả tháo cặn lắng (trub). Ở tâm đáy thiết bị cĩ hệ thống phun nước xoay trịn để đẩy tháo cặn khi kết thúc quá trình lắng. Đáy thiết bị nghiêng về phía cửa tháo dưới cùng.

c) Nguyên lý hoạt đợng:

Sau khi quá trình houblon hĩa kết thúc, dịch được bơm vào thăng bằng đường ống , là phương tiếp tuyến của thân thăng, đường ống đột ngột thắt lại, bằng cách đĩ tốc độ dịch đường phĩng vào thăng rất lớn, tạo nên sức đẩy rất mạnh. Lực này tạo ra xung lượng theo phương tiếp tuyến của cột chất lỏng bên trong thăng và làm cho cột đĩ xoay trịn. Nhờ cĩ lực hướng tâm lớn, cặn lắng được hút vào tâm thăng và lắng xuống đáy. Mức dịch nấu tăng lên đến khi ngang với cửa tháo dịch cao nhất thì bắt đầu tháo dịch (mở van tương ứng), dịng dịch nấu liên tục được nhập vào và tháo khỏi thiết bị lắng đến khi dịch nấu trong thiết bị houblon hĩa hết thì mức dịch nấu trong thiết bị lắng giảm dần, ta tháo dịch lần lượt theo các cửa tháo tương ứng đến khi cạn.

Kết thúc quá trình lắng, vịi phun nước sẽ hoạt động để đẩy tháo cặn ra theo cửa tháo dưới cùng để vào bồn chứa cặn (trub tank).

Dịch lắng ra khỏi thiết bị lắng cĩ nhiệt độ khoảng 90oC.

3.2.6.3. Các quá trình biến đổi

-Nhiệt độ dịch đường giảm. - Độ nhớt giảm

- Thể tích giảm nhưng khơng đáng kể.

 Biến đổi hĩa lý

Quá trình lắng của các huyền phù cĩ trong hỗn hợp dịch đường.

 Biến đổi sinh học

Một số vi sinh vật cịn sĩt lại bị tiêu diệt.

3.2.7. Làm lạnh nhanh3.2.7.1. Mục đích: 3.2.7.1. Mục đích:

Hạ nhiệt độ của dịch đường xuống nhiệt độ lên men, phù hợp với chủng nấm men sử dụng, chuẩn bị cho quá trình lên men.

Tránh sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật bên ngồi.

Đảm bảo sự hịa tan oxy cần thiết cho men phát triển trong giai đoạn đầu trước khi lên men.

3.2.7.2. Thiết bị làm lạnh:

Thiết bị làm lạnh sử dụng trong nhà máy là thiết bị làm lạnh kiểu khung bản. Ưu điểm của thiết bị này là bền , hiệu suất cao, dễ vệ sinh , đảm bảo vơ trùng.

a) Cấu tạo:

Đây là thiết bị kín bao gồm nhiều tấm bản mảnh bằng thép khơng rỉ.Các tấm bản được ghép chặt với nhau trên một khung .Các tấm bản cĩ hình chữ nhật, cĩ bốn tai ở bốn gĩc. Trên mỗi tai cĩ đục lỗ hình trịn. Các lỗ trên bản cĩ lắp ron ngăn dịng tương ứng.

b) Nguyên lý hoạt động:

Với cấu tạo của từng bản như vậy, khi lắp chúng lên khung thiết bị thì sẽ tạo thành bốn đường dẫn: dịch đường vào thiết bị, dịch đường ra khỏi thiết bị, tác nhân lạnh vào thiết bị, tác nhân lạnh ra khỏi thiết bị. Dịch đường nĩng được bơm vào một trong hai đường dẫn phía trên, cịn khi ra khỏi thiết bị thì theo đường dẫn dưới, ngược phía. Tác nhân lạnh đi vào đường dẫn cịn lại ở phía trên, ngược chiều với dịch đường và đi ra theo đường dẫn dưới, ngược phía.

Dịng dịch nha nĩng trước khi vào thiết bị làm lạnh cĩ nhiệt độ 94-95oC được làm lạnh bằng tác nhân lạnh là nước lạnh 40C. Nước làm lạnh sau khi ra khỏi thiết bị làm lạnh cĩ nhiệt độ là 800C cịn nhiệt độ của dịch nha xuống khoảng 8-90C.Nước sau khi ra khỏi thiết bị được thu hồi về bồn sử dụng cho các quá trình nấu- đường hĩa sau.

Dịch nha sau khi làm lạnh được sục khí và dẫn qua thiết bị lân men bắt đầu quá trình lên men.

3.2.8. Sục khí3.2.8.1. Mục đích: 3.2.8.1. Mục đích:

Cung cấp oxy phục vụ cho cho quá trình tăng sinh khối của nấm men.

3.2.8.2. Yêu cầu khi cấp oxy vào dịch nha:

Khí phải được cấp vào dịch nha lạnh. Nếu khí cấp vào dịch nha nĩng sẽ tham gia phản ứng oxy hĩa polyphenol làm sẫm màu dịch nha.

Khơng khí hoặc oxy bổ sung vào dịch đường lạnh cần phải vơ trùng.

Khí được cấp vào dịch nha phải ở trạng thái bọt nhỏ để tăng cường khả năng hịa tan.

3.2.8.3.Nguyên tắc hoạt động của thiết bị sục khí:

Dịng dịch nha được dẫn theo đường ống qua thiết bị sục khí oxy vơ trùng vào, sau đĩ đi thẳng vào tank lên men.

Quá trình bảo hịa O2 thực hiện trên đường ống. Dịch nha sau khi được làm lạnh chảy trên đường ống sau đĩ cho thay đổi tiết diện đường ống đột ngột tạo nên dịng chảy rối và tiến hành bão hịa O2 sau đĩ chảy vào tank lên men. Quá trình bão hịa O2 được

thực hiện sau khi dịch

nha được làm lạnh

nhằm đảm bảo khả năng

3.2.9. Quá trình lên men3.2.9.1. Mục đích: 3.2.9.1. Mục đích:

Mục đích của quá trình lên men là chuyển hĩa hợp chất hydrocacbon, đạm, khống, vitamin…dưới tác dụng của nấm men Saccharomyces cerevisiae đặc chủng để tạo thành rượu êtylic, CO2, amin thơm, ester,… nhằm tạo mùi vị đặc trưng cho bia. Quá trình lên men được tiến hành dài ngày với cơng nghệ hiện đại, tự động hĩa hồn tồn.

Quá trình lên men được thực hiện trong dây chuyền khép kín và vơ trùng.

Quá trình lên men được thực hiện qua 2 giai đoạn: giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên men phụ. Cả hai giai đoạn đều được thực hiện trong cùng một thiết bị.

3.2.9.2. Động học của quá trình lên men:Một chu kì lên men bao gồm 4 pha: Một chu kì lên men bao gồm 4 pha:

 Pha thích nghi: nấm men làm quen với mơi trường dinh dưỡng mới, chúng sử dụng oxy của dịch đường và bắt đầu hấp thụ các acid amin các đường đơn để sản sinh năng lượng cần thiết cho sinh tổng hợp tế bào.

 Pha sinh sản: Trong pha này nấm men phát triển mạnh nhất đạt mật độ cực đại

Quá trình lên men cũng đạt cực đại (bắt đầu sau khi mật độ đã đạt cực đại)

Trong pha này nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi, trung bình cĩ hai lần sinh sản trong một chu kì lên men hay số tế bào gấp 4 lần so với khi cho giống.

 Pha cân bằng: nấm men ngừng sinh sản và số tế bào trong dịch là khơng đổi.

 Pha suy giảm: dưỡng chất trong mơi trường bắt đầu cạn kiệt, sẽ chuyển dần vào pha dừng. Các tế bào kết cụm lại với nhau và chìm xuống đáy thiết bị, tốc độ phát triển chậm lại.

Nấm men

Nhân giống trong sản xuất

Giống men trong sản xuất Tuyển chọn

Nhân giống trong phịng thí nghiệm

3.2.9.3. Nhân giống nấm men:

a) Mục đích của quá trình nhân giống: chuẩn bị lượng giống ban đầu cần thiết để quá trình lân men diễn ra một cách thuận lợi. Quá trình nhân giống nấm men bia được thực hiện theo nguyên tắc tăng dần thể tích và số lượng tế bào.

 Mật độ tế bào nấm men trong dịch lên men là 30-50 triệu tế bào/ml

 Nguồn nấm men của nhà máy được nhập từ Đức. Sau đĩ được tiến hành nuơi cấy và được sử dụng từ 5-6 đời.

b) Quy trình nhân giống:

Quá trình tuyển chọn men giống rất cần thiết cho quá trình sản xuất ổn định và hiệu quả.

Nấm men được phân lập trong canh trường thuần khiết và được kiểm tra hoạt tính.

Các chỉ tiêu của giống nấm men dùng trong sản xuất:

 Cĩ khả năng thích nghi và tốc độ lân men nhanh trong mơi trường dịch nha ở điều kiện nhiệt độ thấp.

 Khả năng kết lắng, tạo bơng để tách nấm men ra khỏi dịch lên men bia dễ dàng.

 Ổn định hoạt tính trao đổi chất để quá trình lên men diễn ra đồng bộ và dễ điều khiển.

 Các sản phẩm phụ từ quá trình trao đổi chất ở nấm men phải cân đối.

 Tạo ra hương vị đặc trưng cho sản phẩm bia.

3.2.9.4. Lên men chính:

a)Mục đích của quá trình lên men chính:

Là quá trình chuyển đường và dextrin cĩ phân tử thấp thành rượu êtylic, CO2, các sản phẩm phụ và các sản phẩm trung gian từ quá trình trao đổi chất của nấm men tạo thành bia theo đúng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm.

b)Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men chính:

Trong quá trình lên men chính phần lớn các chất đường và dextrin bậc thấp sẽ bị nấm men chuyển hĩa thành etanol, CO2 và một số sản phẩm phụ khác. Ngồi glucid một số thành phần khác của dịch đường cũng bị thay đổi chính điều này sẽ làm biến đổi về lượng và chất hịa tan trong dịch đường. Trong thành phần chất hịa tan mới của dịch đường cũng xuất hiện những sản phẩm mới khơng bay hơi như axit hữu cơ, các ester, các rượu bậc cao, andehyt, glyxeryl. Với những biến đổi như vậy quá trình lên men chính sản phẩm tạo thành chính là bia non.

Thành phần, chất lượng bia phụ thuộc vào thành phần của đường, loại nấm men và điều kiện lên men.

c)Những biến đổi xảy ra trong quá trình lên men chính:

Các biến đổi sinh học trong quá trình lên men chính chủ yếu là sự sinh trưởng và trao đổi chất của nấm men.

 Giai đoạn sinh trưởng hiếu khí:

Đây là giai đoạn đầu của quá trình lên men chính. Trong giai đoạn này nấm men sinh trưởng và phát triển mạnh nhất. Trong dịch lên men chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men. Trong giai đoạn đầu này nấm men sử dụng đường cĩ trong dịch nha làm cơ chất và oxy hịa tan để tăng trưởng và tăng sinh khối. Lượng sinh khối tạo thành trong giai đoạn này rất lớn, tốc độ trao đổi chất là cực đại. Vì vậy, giai đoạn này cĩ thể xem như một cấp nhân giống cuối cùng trước khi tiến hành quá trình lên men. Cùng với sự sinh trưởng của nấm men là sự giảm hàm lượng chất khơ và oxy trong dịch nha. Khi oxy trong mơi trường được sử dụng hết thì sự sinh trưởng của nấm men sẽ chuyển dần từ hiếu khí sang kỵ khí.

An tồn lao động – Phịng cháy chữa cháy

Thành phần và vai trị của hoa houblon