PHẦN 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA TẠI NHÀ MÁY
3.2.8 Lắng trong và làm lạnh nhanh
• Mục đích: Nhằm tách cặn lắng sau quá trình đun sôi dịch đường với houblon.
• Phương pháp thực hiện:
• Thực hiện quá trình lắng trong thiết bị lắng Whirlpool, là một thùng được làm từ thép không rỉ, có dung tích rất khác nhau và thích hợp đối với công suất từng nhà máy, đáy thùng có độ nghiêng 8 - 10% so với phương ngang.
• Nguyên tắc tách cặn là dựa vào sức hút của lực hướng tâm.Dịch đường được đưa vào theo phương pháp tuyến với tốc độ lớn, nhờ đó tạo ra lực hướng tâm làm cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Khi nhiệt độ của dịch hạ xuống 900C thì dịch đường được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng bị nén chặt ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài. Thời gian lắng khoảng 20 phút.
Hình 3.7:Cấu tạo nồi lắng xoáy tâm
• Quả cầu vệ sinh
• Ống thải ẩm
• Đèn chiếu sáng
• Cửa vệ sinh
• Ống thải nước ngưng
• Vỏ bảo ôn • Lấy dịch lần 1 • Lấy dịch lần 2 • Ống xả bỏ • Chân nồi • Thang leo • Cấp CI • Thiết bị làm lạnh nhanh •
Tên thiết bị : Alpha Laval • Cấu tạo :
Hình 3.8:Cấu tạo thiết bị làm lạnh nhanh
Thiết bị làm lạnh nhanh kiểu khung bản (Alpha Laval) được cấu tạo từ những tấm bản mỏng, gấp sóng, chế tạo từ thép không gỉ. Các tấm bản có hình chữ nhật, có bốn tai ở bốn góc. Trên mỗi tai có đục lỗ hình tròn. Các lỗ trên bản có lắp ron ngăn dòng tương ứng. 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 nóng được bơm vào một trong hai đường dẫn phía trên, còn khi ra khỏi thiết bị thì theo đường dẫn dưới, ngược phía. Tác nhân lạnh đi vào đường dẫn còn lại ở phía trên, ngược chiều với dịch đường và đi ra theo đường dẫn dưới, ngược phía.
• Nguyên lý hoạt động:
Máy làm lạnh nhanh có 3 vùng nhiệt độ khác nhau. Hai vùng trung gian hạ nhiệt độ dịch đường từ 85 - 60oC rồi từ 60 - 32oC. Dịch đường có nhiệt độ là 90oC, nước đá có nhiệt độ 2-3oC, chảy song song để trao đổi nhiệt. Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên, còn lúc đi ra khỏi máy thì theo mương dẫn dưới ngược phía. Tác nhân lạnh đi vào mương dẫn kia ở phía trên, ngược chiều với dịch đường và đi ra ở mương dẫn dưới ngược lại. Nước sau khi trao đổi nhiệt với dịch đường sẽ có nhiệt độ là 65oC được đưa về dự trữ.
3.2.9 Lên men
• Mục đích : Chuyển hoá dịch đường thành bia dưới tác dụng của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng.
• Cách tiến hành:
• Tiến hành lên men chính
• Lên men trong thiết bị hình trụ bằng inox, đáy và nắp hình chỏm cầu.
• Dịch đường sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men. Dịch men giống được chuyển vào thùng lên men theo luồng dịch đường tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc với môi trường và nhanh bước vào giai đoạn lên men đầu.
• Trong quá trình lên men chính, nhiệt độ được thực hiện ở 8 - 100C nhờ vào sự làm lạnh bởi tác nhân là cồn. Bồn lên men được phân thành 3 vùng, giúp tạo sự đối lưu nhiệt khi cần thiết mà không cần hệ thống khuấy trộn.
• CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ hoà tan vào bia non một phần. Độ hoà tan của CO2 vào bia non sẽ tăng khi nhiệt độ giảm. Do đó để đảm bảo lượng CO2 hoà tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình lên men khoảng 50C, hàm lượng CO2 trong bia non sẽ đạt 0.2%.
• Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên và nhiệt độ lên men thường khoảng 6 – 8 ngày. Lên men chính được xem là kết thúc khi chất chiết trong dịch lên men giảm đi từ 0.2% ngày đêm, lúc này nồng độ đường khỏang 2,8 - 3,50P.
• Tiến hành lên men phụ
• Các quá trình sinh lý, hoá sinh, hoá lý xảy ra hoàn toàn giống như ở giai đoạn lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn.
• Nhiệt độ lên men phụ khoảng 0.5 - 20C, áp suất dư khoảng 0.5 - 1.8at. • Sau khi lên men phụ được 24 - 48h bắt đầu xả men (cho đến hết men)
• Trong quá trình lên phụ xảy ra quá trình oxy hoá khử một số thành phần của bia như andehyd acid, các loại rượu, các chất màu, diaxetyl…đồng thời giữa chúng có sự tương hỗ về mặt hoá học, góp phần tạo nên thành phần và hương vị của bia.
• Trong quá trình này một số tế bào nấm men bị chết và tự phân bởi các enzyme protease có sẵn trong các tế bào nấm men. Sản phẩm tự phân là các peptid, acid amin, và một vài thành phần của acid nucleic. Chính các sản phẩm tự phân này có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của bia.
• Quá trình lên men phụ thực hiện từ 18 - 20 ngày. • Các yếu tố ảnh hưởng của quá trình lên men
• Nhiệt độ: lên men chính từ 8-100C, lên men phụ từ 0-40C. Trong thời gian lên men chính, yếu tố nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng,ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lên men chất lượng của bianon.
• pH môi trường: Nồng độ H+ ảnh hưởng tới tốc độ hoạt động của nấm men, pH tối ưu 4,5-5.
• Nồng độ dịch nem: Là nồng độ cơ chất của quá trình lên men. Nếu nồng độ đường quá cao sẽ làm tăng áp suất và làm mất cân bằng của nấm men.
• Hàm lượng oxy trong dịch đường. • Áp suất trong bồn lên men.
• Các biến đổi của quá trình lên men:
cùng các sản phẩm phụ khác như rượu bậc cao, ester, andehyd, acid hữu cơ… • Lên men phụ: Lên men lượng đường còn lại (chủ yếu là maltose), bão hoà
CO2 cho bia, ổn định hương, vị, độ trong cho sản phẩm. Đồng thời thực hiện quá trình chín của bia, cũng như đưa về nhiệt độ thấp để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật lạ.
• Cả hai quá trình lên men được thực hiện trong cùng một thiết bị tank outdoor (TOD)
• Yêu cầu: Thực tế nhà máy sử dụng 26.106 tế bào nấm men /đơn vị thể tích
• Thiết bị lên men
•
Cấu tạo
Hình 3.9:Cấu tạo tank lên men
1. Vỏ ngoài 8. Đồng hồ đo nhiệt độ
2.Vỏ trong 9. Ống dẫn dịch vào
3. Vật liệu cách nhiệt 10. Ống dẫn dịch ra
4. Ao lạnh 11. Ống dẫn cồn lạnh vào
5. Đồng hồ đo áp suất 12. Ống dẫn cồn ra
6. Van xả áp 13. Chân tank
7. Van lấy mẫu 14. Quả cầu CIP
Vỏ ngoài được làm bằng tôn, vỏ trong là inox, ở giữa là vật liệu cách nhiệt. Vật liệu cách nhiệt (phom) có dạng keo cứng, được tạo thành bằng cách trộn hai loại dầu công nghiệp. Áo lạnh làm bằng. Đồng hồ đo áp suất cho biết áp suất trong tank. CO2
trong tank được thải ra ngoài hay nạp vào qua van xả áp. Lấy bia mẫu để kiểm tra qua van lấy mẫu. Đồng hồ đo nhiệt độ cho biết nhiệt độ ở tâm của dịch bia.
• Nguyên lý hoạt động
Dịch men và dịch đường được đưa vào tank qua ống dẫn dịch vào (9). Quá trình lên men diễn ra trong tank, các thông số áp suất, nhiệt độ được hiển thị qua các đồng hồ (5), (8). Khi áp suất trong tank lên cao quá yêu cầu kỹ thuật thì tiến hành xả áp quá van xả áp (6). Nếu áp xuống thấp quá thì bù áp bằng cách nạp CO2 vào từ bên ngoài cũng qua van này.
Dịch lên men được làm lạnh thông qua việc trao đổi nhiệt với hệ thống áo lạnh (4), chất tải lạnh là glycol được dẫn vào áo lạnh qua ống dẫn cồn lạnh vào (11) và dẫn trở về máy lạnh qua ống dẫn cồn ra (12).
Để kiểm tra chất lượng bia trong quá trình lên men ta lấy mẫu qua van (7). Bia được chiết rót vào dụng cụ chứa qua ống dẫn dịch ra (10)
• Một số sự cố xảy ra trong quá trình lên men và phương pháp khắc phục
• Mật độ đường xuống chậm không theo qui định: • Do mật độ nấm men ít.
• Đường hóa không triệt để. • Men già quá.
• Điều kiện lên men không thích hợp phải điều chỉnh nhiệt độ lên men cho thích hợp
• Quá trình lên men ngắn, nhiệt độ xuống quá nhanh. • Mật độ nấm men quá nhiều.
• Xuất hiện vi sinh vật gây hại, trường hợp này ta có thể cô lập và theo dõi, có thể cung cấp them nấm men tạo môi trường cạnh tranh dinh dưỡng. Sau đó bỏ nấm men không tái sử dụng.
• Giảm nhanh hàm lượng chất hòa tan, độ pH thấp, men bị chua, nhưng pH cao nấm men bị chết.
• Áp lực tăng cao gây hiện tượng các tế bào nấm men dễ bị vỡ thành tế bào. • Thiếu oxy lượng nấm men không đủ hoặc quá dư làm độ barling của dịch sau
lên men còn quá cao hoặc do nấm men hoạt động không tốt, khắc phục bằng cách cung cấp lượng nấm men vừa đủ với chất lượng tốt và tạo đầy đủ về điều kiện nhiệt độ, pH, thời gian và chất dinh dưỡng cho nấm men sinh trưởng và phát triển.
• Tank lên men bị rò, rỉ sét làm cho dịch đường bị nhiễm mặn, chua có mùi tank, khắc phục rửa sạch, thay đổi hoàn chỉnh lại hệ thống thiết bị.