a)Nguyên liệu
Nguyên liệu ở silô sẽ được gầu tải vận chuyển qua máy sàng tạp chất để loại bỏ những tạp chất có kích thước lớn sau đó qua thiết bị tách sắt và những hợp kim có từ tính. Tiếp tục qua máy tách sạn, đá nhỏ rồi mới xuống máy nghiền.
b)Nghiền
Nghiền gạo - Mục đích
Nghiền gạo thành dạng bột mịn, phá vỡ cầu trúc của hạt tinh bột, tạo điều kiện cho quá trình hút nước, trương nở hạt tinh bột. Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thuỷ phân tinh bột. Giảm thời gian đun sôi.
- Thiết bị: cấu trúc tinh bột rất cứng, khó bị thuỷ phân do đó gạo phải được nghiền càng kỹ càng tốt. Dùng máy nghiền búa.
- Nguyên tắc: khi roto quay, gạo được chuyển xuống, búa đập, hạt bị nghiền nhỏ ra.
- Yêu cầu:
Bột được nghiền càng nhỏ càng tốt, kích thước: ≤0,2mm
Nghiền malt - Mục đích
Làm cho malt vỡ thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, thúc đẩy quá trình đường hoá nhanh hơn và triệt để hơn.
- Thiết bị: thiết bị nghiền malt là máy nghiền 2 cặp trục, phân bố trên và dưới, giữa 2 cặp trục là sàng phân loại mức độ nghiền to, nhỏ.
H2O 78oC Lọc hèm Houblon hoá Lằng xoáy Làm lạnh nhanh Cân Làm sạch Nghiền
Nấu malt Nấu gạo
Malt Gạo Nghiền Làm sạch Cân CaCl2 Acid lactic Nước Bã hoa Bã Rửa bã
nước rửa Thức ăn chăn nuôi
Dịch đường
Houblon cao, viên Caramel
Không khí vô trùng Hội cháo- Nồi malt
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất bia của nhà máy Xử lý Hoá lỏng Hoá hơi Khí CO2 Lên men chính Lên men phụ, tàng trữ Lọc trong bia Bão hoà CO2 Bia tươi Chiết chai Thanh trùng Kiểm tra Dán nhãn Xếp két Xếp kho Chiết bock Rửa bock Két Rửa két Bock CO2
Nhân giống Men giống
Thu hồi men Men sữa Nấm men Nấm men thải Bia hơi Xử lý
- Nguyên tắc: malt từ trục cấp liệu xuống đôi trục nghiền và được nghiền thành dạng tấm thô. Hỗn hợp nghiền được phân loại bởi sàng rung, phần bột đạt yêu cầu sẽ lọt qua lỗ sàng đi xuống nồi nấu malt còn những mảnh to không lọt qua sàng mới xuống cặp nghiền thứ 2 trước khi xuống nồi malt.
- Yêu cầu:
Vỏ tách ra khỏi phần nội nhũ và vỏ càng nguyên vẹn càng tốt, lượng tấm thô nhỏ
Sau nghiền tỷ lệ bột mịn: bột thô = 65/35
Kích thước khe nghiền 0,5-0,8 mm
c) Hồ hoá
- Mục đích
Nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào của tinh bột, chuyển tinh bột từ trạng thái không tan về trạng thái hoà tan tạo điều kiện cho quá trình phân cắt các mạch tinh bột của các hệ enzim.
- Tiến hành (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phối trộn lượng gạo của mẻ nấu với 10% malt lót và nước. Nước phối trộn có nhiệt độ khoảng 45oC. Tỷ lệ phối trộn là gạo: nước = 1: 5. Nâng nhiệt độ lên 72oC (là giai đoạn hồ hoá α- amylaza phân cắt sơ bộ cấu trúc tinh bột thành các dextrin và 1 lượng nhỏ glucose) giữ 15-20 phút sau đó tiếp tục nâng nhiệt lên 83-85oC giữ 10 phút để dịch hoá. Đóng bớt van để hạ nhiệt nồi cháo xuống 72oC, bổ sung thêm 10% malt giữ 10-15 phút (lượng enzym , – amylaza trong lượng malt bổ sung này sẽ tiếp tục phân cắt tinh bột một cách sâu sắc tạo sản phẩm dextrin mạch ngắn, một ít glucose và maltose). Sau đó, đun sôi 100oC giữ 10-15 phút, tốc độ cánh khuấy lớn để dịch hoá hoàn toàn tinh bột (gạo chín nhừ) đồng thời độ nhớt của dịch cháo giảm, cháo sẽ ít bị bám ở thành và đáy nồi. Kết thúc nồi cháo, chuyển dịch sang nồi đường hoá để hội cháo.
d) Đường hoá
- Mục đích
Tạo điều kiện thích hợp về nhiệt độ và pH của môi trường để hệ enzym thuỷ phân trong malt chuyển hoá các hợp chất cao phân tử, chất hoà tan bền vững, các loại đường có và không có khả năng lên men tạo dịch đường thích hợp cho nấm men thực hiện quá trình lên men sau này.
- Tiến hành
Trong quá trình đun sôi dịch ở nồi hồ hoá ta chuẩn bị nồi đường hoá như sau: Phối trộn lượng malt còn lại: nước = 1 : 4 (nước phối trộn có nhiệt độ 45oC, pH lúc này khoảng 5,63) và acid lactic, CaCl2. Sau đó nâng nhiệt lên 50oC giữ 5-10 phút (đây là nhiệt độ tối ưu cho enzym proteaza phân cắt protein không hoà tan thành protein hoà tan). Sau đó chuyển số cháo đã được giảm nhiệt độ sang nồi malt một cách từ từ sao cho nhiệt độ hỗn hợp đạt 65oC, pH = 5,4 - 5,6 (nhiệt độ và pH tối ưu cho enzym -amylaza phân cắt tinh bột tạo thành một lượng lớn maltose và một lượng nhỏ dextrin) giữ ở nhịêt độ này 30 phút. Sau đó nâng nhiệt lên 75oC (α- amylaza thuỷ phân tinh bột thành dextrin và glucose) giữ ở nhiệt độ này 20-25 phút để quá trình đường hoá xảy ra hoàn toàn (kiểm tra đường hoá bằng dung dich Iod 0,1 N). Khi đạt yêu cầu nâng nhiệt độ nồi lên 76oC, pH = 5,6-5,8 (giảm độ nhớt dịch thuỷ phân nhưng vẫn tạo điều kiện cho α – amylaza chuyển hoá tinh bột còn sót) và chuyển sang nồi lọc bã hèm thực hiện quá trình lọc.
e) Lọc bã hèm
- Mục đích
Tách pha lỏng (nước nha hay dịch đường) khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn – bã hèm, phải loại bỏ ra ngoài. Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo 2 bước: bước đầu tiên là ép để tách dịch cốt và bước thứ 2 là rửa bã.
- Nguyên tắc: dựa vào sự chênh lệch áp suất trên và dưới màng lọc dịch đường sẽ chảy qua lớp màng lọc để thoát ra ngoài.
- Tiến hành
Dùng phương pháp nồi lọc đáy bằng tuần hoàn cho đến khi nước trong thì chuyển sang nồi houblon hoá. Người ta lọc hết nước cốt của hồn hợp đường hoá, hàm lượng đường lúc này đạt 16-18%. Khi hết nước cốt tiến hành rửa bã với nhiệt độ nước rửa là 78oC chia làm 3 lần sao cho tổng lượng nước nha trước khi đun sôi đạt theo thiết kế cộng thêm 8-10% và trong quá trình lọc luôn để cho bã malt ngập nước để tránh sự oxy hoá polyphenol, lớp bã lọc đóng vai trò là 1 lớp vật liệu lọc.
Yêu cầu của chất lượng nước hèm sau lọc là tương đối trong, đủ khối lượng để phù hợp với độ hoà tan sau khi đun hoa.
Trong quá trình lọc người ta sử dụng cánh khuấy tạo các rãnh để phần lỏng có thể đi qua lưới lọc do bã tạo nên. Vì vậy, thiết kế cánh khuấy ziczắc với tốc độ quay rất chậm 3-5 vòng/ phút.
Sau khi rửa hàm lượng chất khô trong bã chỉ còn 0,8-1,5%.
f) Houblon hoá
- Mục đích
Nhằm ổn định thành phần của dịch đường, tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon, vị đắng, gia tăng nồng độ dịch đường (do nước bay hơi) và cường độ màu, làm giảm độ nhớt, thanh trùng dịch nước nha trước khi đưa vào lên men.
Diệt enzym của malt, diệt vi sinh vật - Tiến hành
Nhiệt độ dịch lọc sang nồi hồ hoá chỉ đạt 74oC. Trong nồi hoa có thiết bị gia nhiệt dạng ống tuần hoàn trung tâm phía trên có hệ thống phân phối dịch hình nón, ta tiến hành cấp hơi nâng nhiệt nhằm tránh sự oxy hoá ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau lọc.
Khi bắt đầu sôi (kết thúc lọc 15-30 phút toàn bộ khối lượng dịch lọc đã được đun sôi) tiến hành bổ sung toàn bộ khối lượng Houblon cao và ½ Houblon viên để tạo vị đắng và kết tủa các đạm cao phân tử. Duy trì quá trình sôi này ở áp suất cho phép khoảng 1,7-2,5 bar trong thời gian 60 phút. Lúc này các keo tụ protein, polyphenol được hợp thành mới bắt đầu bổ sung phần còn lại của Houblon viên để
cung cấp tinh dầu thơm tạo hương. Trong quá trình đun sôi, lượng α-acid đắng được hoà tan vào trong dịch nha, một phần - acid đắng được hoà tan sau 70 phút đun sôi. Độ màu của nước nha tăng 6,5 – 7,5 (thậm chí 8,5) EBC, hàm lượng chất khô tăng 8-10%, chỉ số pH hầu như không thay đổi 5,2 – 5,5. Có thể bổ sung thêm acid lactíc vào trước khi đun sôi 15 – 20 phút để pH nước nha đạt đến giá trị tối ưu.
g) Tách cặn, hạ nhiệt
- Mục đích
Làm nguội sơ bộ dịch đường và lắng phần cặn của dịch đun hoa như bã malt căn thô (protein, polyphenol, chất đắng, chất khoáng, kích thước khoảng 30mm đến 80mm) và cặn tinh, làm trong dịch đường theo yêu cầu kỹ thuật, tránh bia khỏi đục.
Làm lạnh nhanh còn tránh vi sinh vật nhiễm vào dịch đường lên men và tách các hợp chất hữu cơ kém chịu lạnh gồm các kết tủa thô (kết tủa khi nhiệt độ dịch đường < 600C), kết tủa lạnh (kết tủa thì nhiệt độ của dịch đường giảm xuống dưới 100C). Quá trình giảm nhiệt của dịch đường cũng tạo điều kiện thuận lợi cho oxy hoà tan nhiều vào dịch.
- Tiến hành
Dùng phương pháp ly tâm bằng cách dùng bơm ly tâm tốc độ cao chuyển nước nha từ nồi hoa sang thùng lắng xoáy. Nước nha được bơm theo chiều tiếp tuyến của thiết bị với vận tốc 10-14m/s tạo ra một vòng xoáy khiến cho các cặn hoa, các keo tụ có khối lượng lớn hơn nước nha bị dồn vào trung tâm đáy nồi. Sau 20-25 phút, toàn bộ cặn, keo tụ được lắng xuống đáy nồi ở phía giữa. Tiến hành chuyển nước nha qua máy lạnh nhanh (tấm bản) còn bã hoa được lấy ra bằng cách dội nước và xả ra ngoài. Thời gian lắng thường là 20-30 phút nếu sớm hơn thì các cặn bông chưa kịp lắng còn lâu hơn thì dịch nha dễ bị oxy hoá.
Nước nha sau lắng có nhiệt độ khoảng 90-95oC sẽ được bơm vào máy làm lạnh nhanh dạng tấm bản. Trong mỗi bản dịch đường và môi chất (là nước lạnh 1- 2oC) đi ngược chiều nhau, khi qua bản khác thì chúng lại đảo chiều. Tại mỗi bản nước lạnh thu nhiệt của dịch đường làm cho nhiệt độ dịch đường giảm còn nhiệt độ
của nước tăng lên. Cứ như thế đến bản cuối cùng thì nhiệt độ của nước ra khoảng 75oC còn nhiệt độ dịch đường hạ xuống còn 8-10oC. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong quá trình chuyển nước nha sang tank lên men người ta bổ sung thêm O2 hoà tan vào cùng dòng chảy từ 6-8 mg/l tạo điều kiện thuận lợi cho sinh khối của nấm men. Toàn bộ nước nha của nhiều mẻ nấu trong ngày được chuyển vào cùng 1 tank lên men sao cho khối lượng nước nha chiếm 85% dung tích tank.
h) Chuẩn bị men giống
- Mục đích
Bia là sản phẩm của quá trình lên men nên việc chuẩn bị men giống là hết sức cần thiết, mục đích để tạo lượng giống đủ để lên men và hoạt hoá giống.
- Cách tiến hành
Sử dụng men giống thuần khiết đi từ lượng nhỏ đến lượng lớn. Bắt đầu từ ống thạch nghiêng với giống men thuần khiết cấy sang ống nghiệm 10ml rồi tiếp đến bình tam giác 100ml trong 20 – 24h ở 20 – 25oc rồi chuyển sang bình cầu 1 lít trong 24h đến 20 lít...
Khi nuôi cấy ở các thiết bị này nhiệt độ giảm xuống gần nhiệt độ lên men chính 9 – 10oC trong 24h. Thời gian mỗi lần chuyển qua các thiết bị khác nhau khoảng 20 – 24h, có khuấy trộn và sục khí để nấm men phát triển tốt. Số lượng tế bào mỗi lần chuyển giống từ dung tích nhỏ sang dung tích lớn phải đạt từ 150 – 200 triệu tế bào/lít. Số lượng tế bào nẩy chồi từ 10 – 20%, tế bào chết < 5%, không nhiễm tạp vi sinh vật khác.
Tái sử dụng men sữa
Men sữa có khả năng tái sử dụng vì có khả năng bù men tốt hơn. Men sữa phải sạch, màu vàng óng, tỷ lệ tế bào sống cao, không nhiễm tạp.
Kỹ thuật thu hồi men sữa: Sau khi kết thúc quá trình lên men chính nhiệt độ hạ xuống 5oC (hoặc 2oC), dưới đáy thùng xuất hiện một lớp cặn do nấm men lắng xuống, lớp cặn này gồm 3 lớp trên cùng là lớp cặn bẩn, lớp ở giữa là tế bào men sạch, dưới cùng là lớp tế bào chết. Men sạch được rửa sạch bằng nước lạnh vô trùng bằng cách trộn nước lạnh vô trùng với men sữa có khuấy trộn, để lắng trong 4 – 5h
rồi tách lấy phần lắng phía dưới. Làm như vậy cho đến khi men có màu trắng sữa thì dừng. Có thể rửa nhiều lần tuỳ theo mức độ sạch bẩn của sữa men. Nấm men sau khi rửa sạch được bảo quản trong phòng lạnh để hấp giống cho men lần lên men sau. Nấm men bị nhiễm tạp có thể xử lý bằng dung dịch H2SO4 0,4% hoặc H3PO4 0,6%. Sau đó trung hoà bằng NaOH đến pH = 4,8 –5,2. Men sữa chỉ nên sử dụng 4- 5 lần tuỳ theo chất lượng men, để đảm bảo men khoẻ và lên men tốt.
i) Lên men, tàng trữ
Đây là giai đoạn chuyển hoá dịch đường houbon thành bia dưới tác dụng của nấm men thông qua các hoạt động trao đổi chất của chúng. Lên men dịch đường chia làm 2 giai đoạn là lên men chính và lên men phụ.
Lên men chính - Mục đích
Chuyển hoá một lượng lớn cơ chất (chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp) thành rượu etylic, CO2 và các sản phẩm phụ khác.
- Tiến hành
Trong quá trình bơm nước nha mẻ đầu tiên của tank lên men ta tiến hành tiếp men và enzym malturex. Lượng men bằng 0,6-1% so với lượng nước nha của cả tank, và sao cho mật độ tế ào nấm men khi đã bơm đầy nước nha đạt 10-15 triệu tế bào/ ml. Duy trì quá trình lên men chính ở 7-9oC, trong thời gian 5-7 ngày. Để nấm men không bị kết lắng và phân bố đều thì dịch lên men phải được khuấy đảo bằng phương pháp đối lưu tự nhiên.
Khi xác định được điểm lên men phụ (2,9-3,5% đường ban đầu), ta đóng áp suất nhằm hoà tan lượng CO2 đang sinh ra vào bia, đồng thời hạn chế tốc độ lên men. Lượng CO2 sinh ra trong quá trình lên men chính được thu hồi làm sạch, hoá lỏng (-35 ÷- 36oC) để bổ sung cho bia sau khi lọc và đuổi khí cho các tank, bồn, chai, bock khi tiến hành nạp bia.
Lên men phụ và tàng trữ - Mục đích
Tiếp tục của quá trình lên men chính nhưng tốc độ lên men rất chậm nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non, làm giảm hàm lượng diacetyl xuống <0,2mg/l, giảm lượng andehyt và rượu bậc cao, tăng hàm lượng ester. Hương vị và chất lượng của bia được hoàn thiện dần.
- Tiến hành
Nhà máy dùng công nghệ lên men 1 pha tức là cả quá trình lên men chính và phụ đều thực hiện chung trong 1 thiết bị.
Đến điểm lên men phụ tức nồng độ dịch lên men đạt 2,6- 2,9% đường ban đầu tiến hành hạ nhiệt độ của toàn tank lên men xuống 5oC hoặc 2oC. Khi đó, lượng tế bào nấm men đã kết lắng xuống đáy côn của tank thì tiến hành rút men để hạn chế quá trình lên men tiếp theo đồng thời hạn chế lượng tế bào nấm men chất ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Trong quá trình lên men phụ, lượng CO2 tiếp tục được tạo ra và hoà tan vào bia non, CO2 chủ yếu ở dạng liên kết và ở một phần ở dạng tự do. Thời gian lên men phụ khoảng 2-3 tuần.
Sau khi kết thúc thời gian lên men phụ từ 24 - 36h tiến hành hạ nhiệt của tank xuống 0÷-1oC. Đây là quá trình tàng trữ nhằm ổn định các cấu tử sinh ra trong quá trình lên men chính tức là ổn định chất lượng sản phẩm.
j) Lọc trong bia
- Mục đích:
Nhằm tách hạt keo, phức chất protein – polyphenol, các tế bào nấm men còn