Hỡnh 2.4.1. Sơ đồ cụng nghệ sản xuất bia – C.ty CP Bia Sài Gũn Nghệ Tĩnh 2.4.2. Thuyết minh quy trỡnh cụng nghệ
a) Malt đại mạch :
Là nguyờn liệu chớnh để sản xuất bia. Hiện nay, cỏc cơ sở sản xuất bia ở nước ta thường sử dụng loại malt cú nguồn gốc chủ yếu từ Úc hoặc một số nước chõu Âu như: Đức, Phỏp, Đan Mạch...
Vai trũ:
- Malt chứa phần lớn tinh bột, đõy là nguồn cung cấp chất hoà tan cho dịch đường trước lỳc lờn men.
- Trong malt chứa hệ enzyme amylase phõn cắt cỏc hợp chất cao phõn tử trong nội nhũ của hạt thành cỏc sản phẩm thấp phõn tử hoà tan bền vững vào nước để trở thành chất chiết của dịch đường.
- Malt chứa cỏc thành phần quyết định vị, hương, màu sắc khả năng tạo bọt và độ bền của bia.
Yờu cầu:
• Chỉ tiờu cơ học và lý học
- Màu: Malt cú màu vàng sỏng úng mượt
- Mựi: Thơm đặc trưng nếu cú mựi chua hay mốc chứng tỏ malt bị ẩm - Vị: Ngọt nhẹ
- Hỡnh dạng: To trũn hạt đều, hạt vỡ tối đa 0,5%, hạt khụng nảy mầm tối đa 0,5%, hạt khụng lẫn tạp chất, độ xốp cao.
• Chỉ tiờu hoỏ học
- Độ hoà tan tớnh theo chất khụ: 76 - 81,7% - Độ ẩm: < 7%
- Tinh bột: 60 – 67% - Protein: 8 – 10% - Xenluloza: 6 – 9% b) Gạo
Tỷ lệ sử dụng là 30%.
Yờu cầu: Gạo khụng bị mốc, khụng cú mựi vị lạ. • Chỉ tiờu hoỏ học - Độ ẩm : <13% - Tinh bột : 70 – 75% - Protein : 6 – 7% - Chất bộo : 1% - Chất khoỏng : 1% c) Hoa Houblon
Hoa houblon được sử dụng ở 2 dạng là hoa viờn và cao hoa.
- Hoa viờn: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền và ộp thành cỏc viờn nhỏ, xếp vào cỏc tỳi polyetylen hàn kớn miệng để tiện cho việc bảo quản cũng như vận chuyển.
- Cao hoa: trớch ly cỏc tinh chất trong hoa bằng cỏc dung mụi hữu cơ (toluen, benzen...), sau đú cụ đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao
Vai trũ:
- Nhờ vào đặc tớnh diệt khuẩn trong bia làm cho bia cú thể tồn trữ trong thời gian dài mà khụng cần điều kiện nhiệt độ lạnh.
- Tạo vị đắng dễ chịu, hương thơm đặc trưng, gúp phần tạo bọt, ổn định thành phần dịch đường và tăng cường độ bền sinh học của bia.
Yờu cầu:
• Đối với cao hoa
- Cao hoa cú dạng keo, màu vàng hổ phỏch - Mựi thơm đăc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mựi - Vị đắng rừ rệt
Hoa cao đúng trong cỏc hộp kớn, chắc chắn dễ mở, boa bỡ khụng làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Bảo quản hoa cao trong kho lạnh ở nhiệt độ 5-10oC.
• Đối với hoa viờn
- Hoa viờn cú màu xanh lỏ mạ, hơi vàng
- Mựi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mựi, vị đắng dịu - Hỡnh dạng: viờn đựn, khụng vỡ vụn
Hoa viờn được đúng bao bỡ bền chắc, dễ mở, bao bỡ khụng làm ảnh hưởng đến chất lượng hoa
d) Nước
Nước là nguyờn liệu sử dụng nhiều nhất trong sản xuất bia. Nước dựng trong sản xuất bia phải là nước mềm.
Vai trũ:
- Là mụi trường cho quỏ trỡnh đường hoỏ, lờn men. - Xử lý nguyờn liệu, nấu nguyờn liệu.
- Làm nguội, thanh trựng.
- Vệ sinh sỏt trựng thiết bị, phõn xưởng, nhà mỏy. Yờu cầu:
Nước dựng cho sản xuất bia trước hết phải đạt tiờu chuẩn nước thực phẩm, tức là khụng chứa mầm bệnh và cỏc chất gõy độc, nước trong, khụng mựi, khụng màu và khụng cú vị lạ
e) Nấm men
Nấm men trong bia đống vai trũ quyết định trong quỏ trỡnh lờn men tạo sản phẩm bia của cụng nghiệp sản xuất bia. Khi nấm men vào dịch đường đó houblon hoỏ chỳng phỏt triển rất nhanh một lượng lớn đường và dextrin bậc thấp được chung hấp thụ để tạo thành rượu, CO2 và cỏc sản phẩm phụ.
Trong sản xuất bia thường dựng hai loại nấm men là: Sacharomyces Cerevisia, Saccharomyces Carbergensis.
Nhu cầu nguyờn vật liệu chủ yếu cho sản xuất bia của Cụng ty cổ phần Bia Sài Gũn Nghệ Tĩnh thể hiện trong bảng sau (khi đạt cụng suất 50 triệu lớt/năm):
Bảng 2.2. Bảng nhu cầu nguyờn vật liệu
1 Malt Kg 94 15.040 4.700.000 2 Gạo Kg 44 7.040 2.200.000 3 Đường Kg 4 640 200.000 4 Nước m3 7 1.120 350.000 5 Hoa viờn Đức Kg 0.03 4,8 1.500 6 Cao hoa cụ đặc Kg 0.02 3,2 1.000
2.4.2.2. Nghiền nguyờn liệu
Mục đớch: làm nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xỳc với nước thỳc đẩy quỏ trỡnh thủy phõn nhanh và triệt để hơn.
Tiến hành:
• Malt: Nguyờn liệu sau khi làm sạch đến thựng định lượng 1 được đi qua mỏy nghiền trục. Malt được nghiền thụ bằng 1cặp trục nghiền và được đưa xuống thựng định lượng 2 nhờ vớt tải chuyển sang nồi malt. Cũn 1 phần malt được đi qua mỏy nghiền 2 cặp trục để nghiền mịn dựng làm malt lút, đưa xuống thựng định lượng 3 nhờ vớt tải chuyển đến nồi gạo.
* Yờu cầu khi nghiền malt
Vỏ malt càng nguyờn càng tốt nhằm khụng cho chất tanin trớch ly ra dung dịch vỡ nú làm cho bia cú vị đắng. Đồng thời vỏ malt cũn nguyờn vẹn cú tỏc dụng khỏ lớn cho quỏ trỡnh lọc. Nếu hạt malt cú kớch thước lớn khụng trớch li hết chất tan trong malt, ngược lại sẽ gõy khú khăn cho quỏ trỡnh lọc.
• Gạo: Sau khi làm sạch xuống thựng định lượng 4 qua mỏy nghiền bỳa kiểu đứng khi đú gạo được nghiền nhỏ, được đưa xuống thựng định lượng 5 nhờ vớt tải chuyển qua nồi gạo.
* Yờu cầu khi nghiền gạo
Gạo phải nghiền mịn do khụng cú hoặc ớt enzym sẽ gõy khú khăn cho quỏ trỡnh đường húa.
2.4.2.3. Cụng đoạn nấu
Mục đớch:
• Hồ húa: Tinh bột hấp thụ nước và trương nở làm vỡ cỏc hạt tinh bột, giỳp thủy phõn tinh bột triệt để
• Dịch húa: Giảm độ nhớt dung dịch, Tạo điều kiện cho cỏc enzym cắt cỏc phõn tử tinh bột thành cỏc mạch dextrin đơn giản.
• Đường húa: Chuyển húa cỏc hợp chất phức tạp thành hợp chất đơn giản nhờ enzym xỳc tỏc.
Tiến hành:
• Tại nồi gạo: Toàn bộ bột gạo được phối trộn với nước ( 30oC ) theo tỉ lệ Gạo: Nước = 1: 3, sau đú bổ sung malt lút lần 1 chiếm 7 % (≈ 50 kg) so với lượng bột gạo để chống chỏy trong quỏ trỡnh nấu trong quỏ trỡnh hũa trộn cho cỏnh khuấy hoạt động liờn tục. Sau khi nấu 10 phỳt thỡ bổ sung 48 ml H2SO4 10 % nhằm phõn cắt mạch tinh bột giỳp hồ húa nhanh hơn. Cho cỏnh khuấy ngừng làm việc, tiếp tục nõng nhiệt độ nồi gạo 720C giữ 20 phỳt để gạo hỳt nước trương nở quỏ trỡnh này gọi là hồ húa, tiếp tục nõng lờn 830C giữ 5 phỳt để giải phúng tinh bột gọi là quỏ trỡnh dịch húa. Sau đú hạ xuống 720C trong 10 phỳt bổ sung malt lút 2 (≈ 50kg) thờm nước giữ 720C trong 20 phỳt tạo điều kiện cho enzym α amylase hoạt động và để tiếp tục dịch húa. Sau dịch húa nõng 1000C giữ 15 phỳt để bột gạo chớn hoàn toàn và bơm đi hội chỏo.
• Tại nồi malt: Theo tớnh toỏn ở nồi gạo bắt đầu làm việc cho đến khoảng 95 phỳt, tại nồi malt ta tiến hành hũa bột malt với 56 hl nước, bổ sung 1,74 CaCl2 tăng khả năng chịu nhiệt cho enzym amylase, kớch thớch hoạt động enzym protease, tăng cường khả năng kết lắng protein, bổ sung 800ml acid lactic điều chỉnh về pH= 5,4-5,6 trong quỏ trỡnh hũa trộn cho cỏnh khuấy làm việc. Sau khi hũa trộn cho cỏnh khuấy ngừng làm việc. Tiếp tục nõng lờn 500C giữ 5 phỳt tạo điều kiện cho enzim proteaza thủy phõn protein thành acid amin. Theo tớnh toỏn của nhà mỏy thời gian đạm húa 5 phỳt ở nồi malt cũng là kết thỳc giai đoạn nấu sụi dịch chỏo.
Bơm chỏo từ nồi gạo sang nồi malt bơm từ từ đảm bảo nhiệt độ hội chỏo để khụng ảnh hưởng hoạt động của enzym nồi malt thời gian bơm 15 phỳt. Hội chỏo ở nhiệt độ 650C trong 20 phỳt đểβamylaza chuyển húa tinh bột thành maltoza, sau đú
nõng lờn 750C giữ 20 phỳt tạo nhiệt độ thớch hợp cho α amylaza thủy phõn tinh bột thành dextrin và glucoza. Quỏ trỡnh đường húa xảy ra hoàn toàn khi kiểm tra tinh bột sút bằng dung dịch I2 0,02N nếu khụng cú màu xanh thỡ tinh bột thủy phõn hoàn toàn. Nếu quỏ trỡnh đường húa hoàn toàn thỡ nõng 760C và bơm đi lọc để tỏch bó malt.
Lượng hơi đốt, lượng nước nấu được điều khiển bằng hệ thống tự động. Tổng thời gian nấu 200 phỳt.
Chỳ ý: Để đảm bảo độ bền bọt của bia thành phẩm cần:
- Cần căn cứ vào thời gian thực hiện quy trỡnh của nồi chỏo để vào bột malt hợp lớ, thời gian ủ đạm 4≤t ≤5 phỳt.
- Qỳa trỡnh vào bột malt khụng được kộo dài thời gian Giản đồ nấu malt và gạo
2.4.2.4. Lọc bó malt
Mục đớch: Tỏch pha lỏng khỏi hổn hợp thu được dịch đường trong theo yờu cầu để tiếp tục thực hiện cụng đoạn sau của quy trỡnh cụng nghệ, cũn pha rắn loại bỏ ra ngoài.
Tiến hành: ( lọc bằng thựng đỏy bằng ) Qỳa trỡnh lọc được thực hiện qua 2 bước: •Lọc dịch cốt:
Dịch sau khi đường húa nõng lờn 760C mục đớch giảm độ nhớt khi lọc và tiếp tục thủy phõn tinh bột sút. Trước khi lọc ta bơm nước núng 78oC vào thiết bị. Sau đú thỏo nước núng. Dịch sau khi đường húa được bơm sang thựng lọc đỏy bằng khi bơm cần nhẹ nhàng trỏnh ma sỏt làm nỏt vỏ trấu, phần dịch đầu đục cần bơm hồi lưu lại, dịch trong được bơm vào nồi hoa 1 và 2.
•Rửa bó:
Phần bó malt được rửa lại bằng nước 780C lượng nước dựng rửa bó là 115hl để tỏch chất hũa tan xút trờn bó . Phần bó được cỏnh gạt đẩy ra ngoài và theo vớt tải về thựng chứa bó. Quỏ trỡnh rửa kết thỳc khi nồng độ đường trong nước rửa bó
cũn 11,5%. Thời gian lọc mỗi mẻ là 2h.
2.4.2.5. Houblon húa
Mục đớch: Hũa màu, mựi , vị đắng của hoa houblon cho bia. Tạo bọt, giữ bọt cho bia sau này, kết lắng một số tạp chất, thanh trựng cụ đặc dịch đường. Tiến hành:
Bơm dịch lọc vào nồi đun hoa khi bơm được 1314m3 thỡ bắt đầu nõng nhiệt. Nhiệt độ dịch sau khi lọc 70 730C, quỏ trỡnh houblon húa được tiến hành ở 2 nồi đun hoa houblon 1và hoblon 2. Tớnh toỏn sao cho rửa bó vừa xong thỡ dịch đường nồi hoa cũng vừa sụi nếu để nguội lõu quỏ oxi hũa tan gõy ra phản ứng oxi húa làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch đường. Bổ sung 4g ZnCl2 nhằm kớch thớch sinh trưởng nấm men, thờm 0,4 kg Caramen cú tỏc dụng tạo màu cho bia. Tiến hành bổ sung hoa 2 lần. Lần 1 bổ sung 0,416 kg cao hoa ( 50% α acid đắng) và 6,717 kg hoa thơm ( 7,5% α acid đắng) khi dịch đường đạt 960C. Lần 2 bổ sung 1,141 kg hoa viờn thơm HPE ( 9,6% α acid đắng) và 3,466 kg hoa viờn HPE (7,9% α acid đắng) trước khi kết thỳc 20 phỳt. Trong quỏ trỡnh đun hoa tỷ lệ bay hơi 9,2%, độ hũa tan 12,45oP, tổng thời gian đun hoa 70 phỳt.
2.4.2.6. Quỏ trỡnh lắng trong dịch đường.
Mục đớch:
Tỏch cặn thụ (protein, polyphenol, chất đắng, chất khoỏng ) ở nhiệt độ 85oC - 95oC trong thựng whirlpool.
Tiến hành:
Dịch được bơm vào thựng lắng whirlpool ở ỏp suất 4,5-5 at theo phương tiếp tuyến với thành thựng, với ỏp suất như vậy tốc độ dũng chảy lớn tạo nờn một sức đẩy
rất mạnh, lực hướng tõm mạnh đó làm cho cặn tập trung vào tõm thựng và lắng xuống đỏy. Dịch được bơm vào thựng ở độ cao từ đỏy lờn là 1/3, với cấu tạo của thiết bị lắng dịch sẽ nhanh chúng hạ nhiệt độ dịch sau houblon từ 1000C xuống 900C. Tổng thời gian lắng là 15-20 phỳt.
• Cỏc yờu cầu đảm bảo chất lượng dịch nha - Chuẩn bị tốt cỏc yờu cầu trước khi nấu
- Giao nhận nguyờn liệu phụ gia chớnh xỏc rừ ràng trỏnh nhầm lẫn
- Tớnh toỏn thời điểm vào bột malt hợp lý để khụng kộo dài thời gian đạm húa ở 500C, thời gian đạm húa 4-5 phỳt.
- Khụng kộo dài thời gian đường húa quy định 650C
- Kiểm soỏt tốc độ đun hoa chặt chẽ đảm bảo dịch nước nha được trộn đều trong thời gian đun hoa mong muốn 70 phỳt với tốc độ bay hơi 7- 8%
- Lượng caramen căn cứ vào màu từng lụ malt và màu bia thành phẩm của Sabeco - Khụng lấy nước rửa bó quỏ qui định
2.4.2.7. Làm lạnh nhanh
Mục đớch:
Hạ nhiệt độ của dịch đến nhiệt độ thớch hợp cho nấm men phỏt triển và lờn men bia, đồng thời tạo điều kiện hũa tan lượng oxy cần thiết và loại trừ những phần cặn cũn trong dịch đường, hạn chế nhiễm vi sinh vật và giảm chi phớ thời gian.
Tiến hành
Làm lạnh nhanh bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Dịch đường hạ xuống 12-150C với tỏc nhõn nước lạnh 20C, rồi tiếp tục qua thiết bị làm lạnh thứ 2 với tỏc nhõn lạnh là glycol ( -3 đến -50C ) để hạ nhiệt độ dịch xuống 80C. Glycol được thu lại để hồi lưu, nhiệt độ glycol ra 3-4 0C nước 20C sau khi tải lạnh được thu lại để dựng làm nước rửa bó.
2.4.2.8. Hũa tan O2 vào dịch đường
Mục đớch:
Cung cấp lượng O2 cần thiết cho quỏ trỡnh tạo sinh khối nấm men ở giai đoạn đầu của lờn men.
Tiến hành
Hũa tan oxy vào dịch đường đượ tiến hành sau khi làm lạnh nhanh. Hệ thống nạp khớ gồm lọc bụi, khử trựng và phõn tỏn khụng khớ vào dịch men, mở van từ từ để
cấp khớ vào bầu sục. Hàm lượng oxi vào dịch lờn men từ 6 - 8 mg/l để cần thiết cho sự sinh trưởng và phỏt triển nấm men trong giai đoạn đầu của quỏ trỡnh lờn men. Sau khi làm lạnh cho thờm enzim Maturex (α - Acetolactate decarboxylase) liều lượng 424,5 ml/mẻ nấu để rỳt ngắn thời gian lờn men phụ và hạn chế tạo thành diaxetyl.
2.4.2.9. Lờn men
Mục đớch
• Lờn men chớnh: chuyển húa cỏc chất hydrocacbon, đạm…thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm phụ như aldehit, rượu bậc cao….đồng thời trong quỏ trỡnh lờn men sinh ra những mựi đặc trưng cho bia.
• Lờn men phụ: lờn men tiếp lượng đường cũn sút lại trong bia non để tạo CO2 bóo hũa và tăng cường mựi vị cho bia.
Tiến hành:
- Kiểm tra vệ sinh tank trước khi bơm dịch
- Mỗi tank lờn men 165m3 chứa dịch nha của 8 mẻ nấu - Áp lực đặt tank lờn men 0,6 at
- Lờn men chớnh và lờn men phụ thực hiện trong cựng một thiết bị • Lờn men chớnh:
Dịch đường sau khi làm lạnh nhanh và bóo hũa O2 được bơm vào tank lờn men, lượng dịch bơm vào tank 125m3.Bơm liờn tục dịch đường lạnh cựng với lượng giống hoặc lượng men sữa. Khi lượng dịch đường lạnh hết thỡ lượng giống hoặc lượng men sữa cũng hết. Giống được nuụi cấy phỏt triển từ cụng ty mẹ hoặc sử dụng men sữa từ cỏc mẻ lờn men trước ( khụng sử dụng nấm men sữa quỏ 8 đời) khi đú hoạt lực của nấm men gõy tổn thất lượng đường làm giảm hiệu suất lờn men. Mật độ nấm men 30.106 tế bào/ml. Đặt ỏp lực tank lờn men 0,6 at, nhiệt độ 8oC. Điều chỉnh nhiệt độ lạnh trong giai đoạn này nhờ lớp ỏo lạnh 2 khoang trờn. Sau lờn men được 24-36 h thỡ thu hồi CO2 . Trong quỏ trỡnh lờn men chớnh đường chuyển thành rượu, CO2 và cỏc sản phẩm phụ. Khi độ đường biểu kiến đạt 2,8-3,2 0P đúng van thu hồi CO2để tạo ỏp suất dư. Thời gian lờn men chớnh 7 ngày. Thường xuyờn theo dừi và kiểm tra tank