Nguồn Tài liệu Tổ Nấu – Lên men – Lọc nhà máy bia Sài Gịn – Tây Đơ
Báo mức cạn
Van an toàn Đáy Đỉnh Van nắp chân khơng
Van an tồn
Quả cầu CIP
B ộ đi ều k hi ển n hi ệt đ ộ. N hi ệt đ ộ ca øi đa ët đư ợc c hu ye ån ve à b ộ xư û l ý, b ộ xư û l ý se õ đ ie àu kh ie ån kh í ne ùn ca áp đo ùng - m ở va n ca áp gl yc ol . Đ ảm b ảo n hi ệt đ ộ đu ùng g ia ù t rị c ài đ ặt . Cấp khí nén đóng mở van Glycol hồi Glycol cấp LSL LE TIC TIC PLC van lấy mẫu Bộ điều khiển nhiệt độ.
Ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 54
Bảng 6. Thơng số kỹ thuật thiết bị lên men thân trụ - đáy cơn
Thơng số Kích thước Diện tích tổng 1000hl Diện tích hữu ích 800hl Tổng dt bề mặt truyền nhiệt 59,6 m2 Chiều cao tổng 17.142mm Đường kính 3.250 mm Gốc cơn 600C
Nguồn Tài liệu Tổ Nấu – Lên men – Lọc nhà máy bia Sài Gịn – Tây Đơ
Mục đích: chuyển các loại đường và dextrin bậc thấp trong dịch nha thành rượu ethylic, CO2 và một số sản phẩm khác như: acid hữu cơ, ester, rượu bậc cao, andehyde, glyceryl,…
Quá trình lên men chính kéo dài trong khoảng thời gian từ 5 – 7 ngày, ở nhiệt độ từ 5 – 8,50C. Thiết bị này được làm lạnh bằng hệ thống áo lạnh bao bên ngồi, ở phía trên và dưới thiết bị nhằm tạo ra các vùng nhiệt độ khác nhau để quá trình khuấy trộn bên trong thiết bị diễn ra tự nhiên. Trong q trình lên men chính thì thực hiện làm lạnh ở phần trên của thiết bị, nước nha lạnh theo thành thiết bị di chuyển xuống đáy tạo thành dịng đối lưu cưỡng bức. Hiện tượng này làm thúc đẩy quá trình lên men nhanh chĩng nhưng khơng ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của nấm men và khơng làm tăng các sản phẩm bậc 2.
Điều chỉnh áp suất trong khoảng 0 – 0,3 bar bằng cách điều chỉnh lượng CO2 trong tank lên men. Ở 24h đầu khi lên men CO2 được xả bỏ hồn tồn do CO2 trong lúc này cĩ nhiều tạp chất nên khơng thể thu hồi được. Việc xả bỏ CO2 cũng nhằm đẩy nhanh quá trình tăng sinh khối của nấm men nên quá trình len men cũng diễn ra rất mạnh. Điều chỉnh áp suất tăng lên trong quá trình lên men cũng nhằm kiểm sốt tốc độ lên men.
Nấm men được bổ sung vào tank lên men với lượng khoảng 670 kg/tank nhỏ, độ đậm đặc 60 - 70%. Mật độ nấm men là khoảng từ 20 – 30 triệu tế bào/ml. Nấm men sử dụng khơng quá 8 đời, tỉ lệ nấm men chết phải nhỏ hơn 10%. Mỗi tank lên men gồm 5
Ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 55
mẻ đối với tank nhỏ hoặc 8 mẻ đối với tank lớn. Bổ sung Malturex - L để rút ngắn thời gian lên men. Trong dịch lên men chứa đầy đủ chất dinh dưỡng cho nấm men phát triển, do đĩ sau khoảng 24h khi cho dịch đường và nấm men vào tank thì nấm men bắt đầu phát triển và tăng sinh khối rất mạnh, nấm men sử dụng rất lớn lượng oxi cho quá trình hơ hấp. Trong giai đoạn này chủ yếu là quá trình phát triển và tăng sinh khối của nấm men, lượng rượu etylic sinh ra rất ít. Q trình này kéo dài từ 24 – 36 giờ.
Sau giai đoạn tăng sinh khối là giai đoạn lên men cực đại, mật số tế bào nấm men đã rất cao, q trình lên men yếm khí tạo thành rượu ethylic và CO2 diễn ra rất mạnh mẽ và nhanh chĩng. Chất hịa tan trong dịch men giảm xuống rất nhanh, bọt tạo thành to hơn và thơ hơn so với giai đoạn đầu. Nhiệt độ tank lên men tăng chút ít. Giai đoạn này kéo dài 2 – 3 ngày.
Tốc độ lên men của 2 – 3 ngày cuối giảm xuống, quá trình kết lắng của nấm men xảy ra. Khi độ Plato đạt khoảng 2,9 thì hạ nhiệt độ xuống 50
C, nếu nấm men cĩ vịng đời nhỏ hơn 8 thì tiến hành thu hồi men, trữ ở nhiệt độ từ 2 - 50C trong những tank kín để cấy men cho tank tiếp theo. Kết thúc q trình lên men chính chuyển sang lên men phụ.
4.1.8. Lên men phụ
Mục đích: quan trọng nhất là q trình làm chín bia, làm giảm các sản phẩm phụ, cải thiện mùi vị sản phẩm, ổn định bọt, hàm lượng CO2, tạo hương vị đặc trưng cho bia. Quá trình lên men phụ kéo dài 14 – 16 ngày ở nhiệt độ -1 − 50
C. Ở giai đoạn này tiến hành làm lạnh ở phần dưới của thiết bị, nước nha lạnh từ dưới đi lên tiếp tục tạo nên dịng đối lưu cưỡng bức. Giai đoạn này nấm men bắt đầu kết mảng lại do dịch đường đã giảm dần chất dinh dưỡng cho nên lắng chìm xuống đáy thiết bị.
Điều chỉnh áp suất 0.3 – 0,6 bar, ở điều kiện này CO2 hịa tan vào trong dịch đường nhằm hạn chế tốc độ lên men và cung cấp một lượng CO2 vào bia thành phẩm.
Quá trình lên men phụ cĩ các tác dụng sau:
Sử dụng các chất chiết cịn lại: Sau khi thu hồi nấm men cuối q trình lên men chính thì vẫn cịn một số nấm men cịn sĩt lại. Ở giai đoạn này, những nấm men đĩ tiếp tục tạo thành ethylic, tuy nhiên lượng rượu tạo thêm khơng đáng kể.
Hịa tan CO2: CO2 là thành phần rất quan trọng của bia, giúp bia cĩ khả năng tạo bọt cho bia, ức chế vi sinh vật gây hại cho bia. Quá trình lên men phụ thực hiện ở nhiệt độ thấp (-1 – 50C), và cĩ dằn áp nên lượng CO2 hịa tan vào bia rất cao.
Ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 56
Cải thiện và tạo hương vị đặc trưng cho bia: Trong giai đoạn này quan trọng nhất là q trình làm chín bia, nấm men cộng với tác dụng của phụ gia Malturex - L sẽ khử diacetyl thành acetoin, loại bỏ diacetyl xuống nồng độ cho phép, các acid hữu cơ tác dụng với rượu tạo thành ester đem lại hương vị đặc trưng cho bia. CO2 sinh ra trong quá trình lên men và CO2 nạp thêm vào cĩ tác dụng loại bỏ những hợp chất lưu huỳnh gây mùi vị xấu cho bia.
Các hợp chất acetaldehyde xuất hiện tự nhiên trong bia, gây ra hiện tượng nhức đầu cho người tiêu dùng. Nấm men khơng tốt thì khả năng chuyển hĩa hồn tồn acetaldehyde thành rượu ethylic là rất yếu. Bên cạnh đĩ, việc thúc đẩy nhanh quá trình lên men cũng làm cho lượng acetaldehyde sinh ra nhiều hơn.
Làm trong và ổn định cho bia: Quá trình lên men phụ tạo điều kiện cho các kết tủa lạnh xảy ra, nấm men cịn sĩt lại, các hợp chất protein - polyphenol và các thành phần khác kết lắng xuống đáy tank làm trong bia, tạo cho bia cĩ độ bền keo ổn định. Vì diacetyl cĩ tính độc cao nên nĩ được xem là chỉ tiêu đánh giá chất lượng bia. Lên men phụ kết thúc khi lượng diacetyl ≤ 0,1 mg/l.
Bảng 7. Tiêu chuẩn bán thành phẩm – lên men bia TPF 333
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn Chỉ tiêu Độ cồn ở 200C %vv 5,3 ≥ 5,1 Độ hịa tan nguyên thủy 0P 12,3 ≥ 12
Độ chua Ml NaOH 0,1N/10ml bia 1,6 1,4 – 1,8 Hàm lượng CO2 g/l 5,4 4,9 – 5,7 Độ màu EBC 7,0 6 – 8,5 diacetyl mg/l ≤ 0,1 ≤ 0,1 Độ trong % ≤ 20 ≤ 20
Ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 57
4.3. Lọc trong và hồn thiện sản phẩm
Bia là một hệ thống hỗn hợp phức tạp với thành phần chính là các chất keo hịa tan. Do tính chất bất ổn định của hệ keo này mà chúng dễ dàng tách ra khỏi trạng thái cân bằng gây đục bia. Ngày nay, các kỹ thuật khác nhau được áp dụng để đẩy nhanh quá trình ổn định chất lượng bia, rút ngắn thời gian tự lắng bằng enzyme, hĩa chất hấp thụ… sau đĩ tiến hành lọc bia.
Trước khi lọc bia, để tăng hiệu quả lọc, ta cĩ thể cho những chất kết tủa hoặc hấp phụ vào bia hoặc cho trực tiếp vào lớp vật liệu lọc. Nhà máy đã sử dụng hệ thống liên tục gồm: thiết bị lọc KG, thiết bị lọc FOM và thiết bị lọc Securox để lọc trong bia.
Bia từ các tank lên men được làm lạnh xuống khoảng 20C trước khi vào hệ thống máy lọc để tránh tổn thất nhiệt trong quá trình lọc, tránh thất thốt CO2 và kết tủa các chất keo gây đục bia.
4.3.1. Lọc cơ học
Hình 8. Thiết bị lọc ống
Nguồn Tài liệu thiết bị Tổ Nấu – Lên men – Lọc, nhà máy bia Sài Gịn – Tây Đơ
Quá trình lọc cơ học được thực hiện trên thiết bị lọc KG hay thiết bị lọc ống nhằm loại bỏ cặn, nấm men, kết tủa và các phần tử rắn cĩ thích thước lớn hơn kích thước lỗ của ống lọc.
Trước khi lọc ta tiến hành áo bột cho các ống trong thiết bị lọc. Quá trình áo bột được thực hiện qua 2 lần:
Sau khi áo bột xong, bơm bia từ tank lên men vào trong máy lọc cùng bột Standard cịn lại với khối lượng 30kg từ thiết bị pha trộn. Sự chênh lệch áp suất bên trong và
Ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 58
bên ngồi ống khoảng 0.5 bar, bia đi từ ngồi vào trong ống và đi ra ở đỉnh thiết bị cịn cặn cơ học được giữ lại bên ngồi ống. Trong quá trình lọc, áp suất bia vào thiết bị ban đầu khoảng 2 bar và tăng dần do lớp cặn bám bên ngồi dày lên ngăn cản quá trình lọc. Khi áp suất bên ngồi tăng lên 6 bar thì tiến hành dừng thiết bị và xả bột ra ngồi vì áp suất tối đa cho phép của thiết bị là 7 bar.
Trong quá trình lọc nhà máy bổ sung phụ gia Collupulin với khối lượng 250g và Vicant với khối lượng 1450g để ổn định và chống oxy hĩa cho bia trong quá trình lọc.
4.3.2. Lọc hấp phụ
Lọc hấp phụ hay cịn gọi là lọc dĩa dựa vào sự hấp phụ của nhựa PVPP (polyvinylpyrrolidone) để loại bỏ các hạt cĩ kích thước nhỏ hơn bao gồm các hạt hịa tan dạng keo như: polyphenol, protein cao phân tử… gây đục mờ cho bia trong quá trình bảo quản. Lượng PVPP sử dụng tại nhà máy là 40g/hl.
Quá trình lọc hấp phụ được thực hiện ở thiết bị lọc FOM. Trước khi bắt đầu lọc, tiến hành áo nhựa lên bề mặt các dĩa lọc. Bia và huyền phù các hạt nhựa được trộn ở bồn trộn bên ngồi và đưa vào trong thiết bị lọc từ trên xuống. Dịch bia trong máy lọc được tuần hồn khoảng 20 phút để các hạt nhựa bám hết lên trên bề mặt dĩa và bia được chuyển qua thiết bị lọc Securox tiếp theo.
Trong quá trình lọc, nhựa sẽ được trộn tiếp vào bia theo bơm định lượng. Các hạt nhựa sau lọc được thu hồi và tái sinh khi đã bơm hết dịch huyền phù vào máy lọc.
Hình 10. Thiết bị lọc hấp thụ
Nguồn Tài liệu Tổ Nấu – Lên men – Lọc, nhà máy bia Sài Gịn – Tây Đơ
Ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 59
4.3.3. Lọc an tồn
Bia sau khi qua thiết bị lọc dĩa được cho qua thiết bị lọc Securox (thiết bị lọc chỉ hay lọc nến). Các ống lọc (nến lọc) được cấu tạo bằng các sợi polypropylen và kích thước lổ lọc khoảng 3µm nhằm loại bỏ các cặn mịn, một ít nhựa PVPP cịn sĩt, nấm men và các hợp chất keo gây đục bia chưa được loại hết.
Bia vào thiết bị lọc từ dưới lên sẽ thấm thấu từ bên ngồi vào bên trong các ống và đi ra ở đường ống phía đưới đáy, phần cặn cịn sĩt lại được giữ bên ngồi ống. Dịch bia sau khi lọc được đưa vào bồn trung gian để chuẩn bị cho quá trình pha bia.
Hình 11. Thiết bị lọc Securo
Nguồn tài liệu Tổ Nấu – Lên men – Lọc, nhà máy bia Sài Gịn – Tây Đơ
4.3.4. Pha bia
Nước pha bia ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của bia, thành phần quan tâm nhất là oxy. Oxy sẽ gây ra hiện tượng oxy hĩa bia thành phẩm, gây hư hỏng. Do đĩ phải loại oxy ra khỏi nước pha bia.
Nước nấu bia đã qua hệ thống xử lý nước lần thứ nhất được gia nhiệt lên 800 C, cho nước chảy từ trên xuống cùng lúc đĩ nạp khí CO2 từ dưới lên sẽ kéo theo oxy trong nước đi ra ngồi. Sau đĩ nước này được bão hịa CO2 và làm lạnh nhanh xuống 20
C và đưa vào bồn chứa nước pha bia. Trước khi sử dụng, nước pha bia phải được kiểm tra nồng độ oxy khơng quá 0.05ppm.
Nước pha bia từ bồn chứa qua thiết bị lọc 2 đến thiết bị pha bia. Tùy theo yêu cầu sản phẩm và nồng độ cồn trong bia trước khi pha mà điều chỉnh lượng nước pha cho phù hợp. Thường thì lượng nước pha vào khoảng 20 – 22%. Sau khi pha xong bia tươi được chuyển đến tồn trữ trong TBF. Nhiệt độ tồn trữ là từ 2 – 50
C, áp suất từ 1 – 1.2 bar. Thời gian tồn trữ là 4 – 6 giờ. Sau đĩ bia chuyển sang khâu chiết bia.
Ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 60
4.3.5. Chiết lon
Mục đích: Định lượng bia thành phẩm vào lon thuận lợi cho quá trình bảo quản, lưu thơng trên thị trường, nâng cao giá trị thương mại.
Sử dụng phương pháp chiết đẳng áp. Gồm các giai đoạn:
Giai đoạn hút chân khơng: khi vào máy chiết lon được hút chân khơng, loại bỏ hồn tồn khơng khí ra và các bụi bẩn cĩ thể cĩ ra ngồi.
Giai đoạn tạo áp suất cân bằng: sau khi hút chân khơng, CO2 được bơm vào lon tạo áp suất cân bằng với bồn chứa bia của máy chiết.
Giai đoạn rĩt bia vào lon: sau khi lon đạt áp suất cân bằng với áp suất bồn chứa bia, bia sẽ tự chảy vào lon do chênh lệch độ cao. CO2 trong lon được đẩy ra theo đường dẫn khí của vịi chiết. khi mực bia trong lon dâng lên tới lỗ thốt CO2 của vịi chiết thì CO2 khơng thốt ra được nữa, do đĩ quá trình tự chảy của bia vào lon sẽ dừng lại. Nhà máy điều chỉnh mức định lượng là 330ml.
Sau khi chiết chai được đĩng nắp rất nhanh sau đĩ, rồi chuyển sang máy thanh trùng.
4.3.6. Thanh trùng
Mục đích: tiêu diệt các vi sinh vật cĩ thể xâm nhập vào bia trong quá trình chiết, kéo dài thời gian bảo quản, ổn định sản phẩm.
Chế độ thanh trùng bia theo phương pháp thanh trùng Pasteur. Máy thanh trùng chia ra các ngăn cĩ cài đặt nhiệt độ khác nhau.
Bảng 8. Nhiệt độ thanh trùng của các ngăn
Ngăn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nhiệt độ0C 32.7 45 55 62 61 60.5 55 45 40
Nguồn tài liệu Tổ thành phẩm nhà máy Sài Gịn – Tây Đơ
Bia lon được chuyển vào máy thanh trùng được băng tải đưa qua các ngăn cĩ nhiệt độ được cài đặt khác nhau, từ nhiệt độ tương đối thấp đến nhiệt độ thanh trùng rồi lại hạ nhiệt độ xuống thấp lại như ngăn đầu. Như vậy sẽ khơng làm lon bia chịu sự chênh lệch nhiêt độ quá lớn dễ dẫn đến mốp méo. Quan trọng là bia ở những ngăn 4, 5, 6 và đây là những ngăn cĩ tác dụng thanh trùng. Khơng được dùng nhiệt độ cao hơn hay thấp hơn nhiệt độ trên để thanh trùng vì nếu thấp quá sẽ khơng cĩ tác dụng thanh trùng, nhưng nếu cao hơn sẽ làm biến tính những thành phần trong bia, biến tính protein trong bia, làm sậm màu bia làm giảm chất lượng của bia. Nếu nhiệt độ cao quá
Ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 61
dễ gây hỏng lon. Tổng thời gian trung bình của một chai bia qua máy thanh trùng