CHƯƠNG 3 : NGUYÊN LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA LON 333
3.2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA LON 333
3.2.1 Cơng đoạn nấu bia
Quy trình nấu nước nha được thể hình 3.13:
Hình 3.13: Quy trình nấu nước nha của nhà máy bia Sài Gịn - Tây Đơ
Nước H2SO4 Xử lý sơ bộ Nghiền Phối trộn Giai đoạn 500 C Giai đoạn 750 C Giai đoạn 650 C Lọc Nồi chờ Nồi sơi hoa
Làm lạnh Lắng xốy Xử lý sơ bộ Nghiền Phối trộn Giai đoạn 720 C
Giai đoạn sơi
Giai đoạn 720 C Giai đoạn 830C Giai đoạn 760 C Cân Cân Malt CaCl2, A.lactic Rửa bã Bã
L1: Houblon cao + caramel
L2: Houblon viên ZnCl2 + A.lactic
Nước Nước Gạo Malt lĩt L2 Malt lĩt L1 Nước Dịch nha Nước
Thuyết minh quy trình Nguyên liệu ( malt/gạo ):
Malt và gạo được xe tải vận chuyển đến cơng ty, sau khi KCS kiểm tra nếu đạt yêu cầu cơng ty đưa ra thì sẽ cho nhập vào kho. Khi sử dụng, malt và gạo nhập lên silơ chứa nhờ hệ thống gàu tải: 2 silơ chứa malt, 1 silơ chứa gạo.
Xử lý
Mục đích: nhằm loại bỏ bụi bẩn, đất đá, tách sắt trong quá trình vận chuyển. - Cách tiến hành:
Nguyên liệu sẽ được gàu tải chuyển từ silo lên lầu hai đến máy tách sạn. Máy tách sạn hoạt động theo nguyên tắc khí động và lắc phẳng (dựa vào sự khác nhau về tính chất bề mặt và tỷ trọng của nguyên liệu và tạp chất). Máy bố trí nghiêng so với mặt đất 8÷9o, cĩ mơ tơ điện gắn một đầu tạo độ rung theo chiều dọc. Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu được đưa vào đầu cao hơn. Khí thổi vừa đủ để nâng hạt lên, cịn sạn nặng hơn nằm dưới. Khi sàng rung, nhờ độ rung của sàng, hạt di chuyển về đầu thấp đổ xuống dưới, cịn sạn đi về hướng ngược lại vào thùng chứa (bụi được hút về thùng chứa). Máy được nối với quạt hút bụi. Nghiền:
Mục đích: phá vỡ cấu trúc tinh bột của hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, giúp cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình hồ hĩa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn.
Sau khi sàng lọc tạp chất nguyên liệu được chuyển đến máy nghiền ở lầu một. ở đây nhà máy sử dụng máy nghiền trục cho malt và máy nghiền búa cho gạo. Nhờ vào sự chuyển động của búa và trục mà malt và gạo được nghiền nhỏ sau đĩ được cho qua cân định lượng. Theo tỉ lệ đối với gạo là 25%, malt là 75% được vít tải chuyển vào nồi nấu thực hiện quá trình nấu cháo và đường hĩa.
Q trình nấu:
Mục đích: Hồ hố và dịch hố tối đa thế liệu gạo trước khi cho phối trộn vào nồi nấu malt.
Trước khi nhập liệu bột gạo, cho nước vào trước khoảng 2hl nước (nhiệt độ nước 26oC) tráng nồi nhằm chống cháy malt (lúc này cánh khuấy trong nồi bắt đầu hoạt động). Sau đĩ cho một lượng malt lĩt vào và được chia làm hai lần. Lần thứ nhất cho 50kg malt lĩt giúp cho sự hồ hĩa tinh bột dễ dàng hơn. Vì trong malt cĩ hệ enzyme amylase, đặc biệt là ở giai đoạn đầu cĩ enzyme α–amylase, enzyme này cắt phân tử tinh bột thành những phần mạch ngắn hơn, làm cho nồi gạo khơng bị vĩn cục, tránh khê, khét. Thời gian xuống malt lĩt khoảng 1 phút. Sau khi xuống malt lĩt xong tiến hành xuống gạo. Gạo được phối trộn cùng với 14hl nước (nước 26oC) vào nồi gạo qua đường ống. Thời gian để xuống hết gạo khoảng 4 phút, sau đĩ cho 4hl nước tráng (nhiệt độ nước 76oC), sau khi xong cơng đoạn pha bột gạo nhiệt độ của nồi gạo khoảng 46oC. Bổ sung 50ml H2SO4 (98%) để điều chỉnh pH dịch bột về khoảng 5,2÷5,6, là pH tối ưu cho enzyme amylase hoạt động. Sau đĩ nồi gạo được nâng dần lên 72oC.
- Giai đoạn 72oC lần một: Nâng nhiệt: từ nhiệt độ 46o
C nâng lên 72oC mất 13 phút. Giai đoạn này xảy ra quá trình dịch hĩa lần 1.
Giữ nhiệt: khi đạt 72oC giữ nhiệt trong 20 phút, tạo điều kiện tối thích cho enzyme α-amylase hoạt động để dịch hĩa khối bột gạo. Enzyme này sẽ cắt liên kết α-1,4 glucoside ở bất kì vị trí nào trên mạch amylose và amylopectin của tinh bột, tạo sản phẩm cĩ năm hoặc sáu gốc glucoside.
- Giai đoạn 83o C:
Nâng nhiệt: từ nhiệt độ 72oC nâng lên 83oC mất thời gian 8-10 phút.
Giữ nhiệt: Ở nhiệt độ 83oC được giữ trong 5 phút. Đây là nhiệt độ tối ưu để thực hiện quá trình hồ hĩa. Giai đoạn này gần như tồn bộ tinh bột đã được hồ hố. Kết thúc giai đoạn 83oC độ nhớt tăng, khối cháo đặc sệt, phần lớn enzyme bị vơ hoạt.
Hồ hố: Khi ngâm bột với nước nĩng, một lượng lớn nước ngấm vào các phân tử tinh bột làm hạt bột trương nở và thể tích bột tăng lên cuối cùng vỡ tung, xảy ra q trình phân huỷ khơng cĩ tính hố học, gọi là quá trình hồ hố. Hạt tinh bột khơng liên kết chặt chẽ với nhau nữa, tạo điều kiện cho các enzyme amylase tấn cơng trực tiếp vào tinh bột.
- Giai đoạn 72oC lần hai:
Hạ nhiệt: để hạ nhiệt độ từ 83oC xuống 72oC mất thời gian 3 phút lúc này phải ngưng cấp hơi và cho vào 5hl nước, khi nhiệt độ hạ đến 77oC cho vào 50kg bột malt lĩt + 2hl để bổ sung enzyme amylase, thực hiện quá trình dịch hĩa lần 2 nhằm giảm độ nhớt cho nồi gạo.
Giữ nhiệt: khi nhiệt độ đạt 72oC giữ trong 25 phút, ở 72oC là nhiệt độ thích hợp cho emzyme amylase hoạt động, đồng thời tinh bột đã được hồ hĩa nên quá trình thủy phân diễn ra nhanh chĩng, mạch tinh bột bị phân cắt thành dextrin mạch ngắn làm cho độ nhớt, độ sệt của khối cháo giảm xuống. Lúc này cánh khuấy hoạt động để khuấy đều các emzyme trong tinh bột hồ hố tiếp xúc nhau.
- Giai đoạn 100o C:
Nâng nhiệt: tiếp tục cấp hơi để nâng lên 100oC, để đạt nhiệt độ đĩ mất khoảng 28 phút.
Giữ nhiệt: khi đạt nhiệt độ sơi, giữ 20 phút (khi nhiệt độ nồi gạo lên 88oC thì nồi malt bắt đầu hoạt động). Đây là giai đoạn sử dụng tác nhân vật lý cung cấp nhiệt cần thiết để phá vỡ các hạt tinh bột đã hồ hố. Giai đoạn này dịch cháo được tiệt trùng.
Đường hĩa: Quá trình xảy ra ở nồi malt:
Đường hố là quá trình chuyển tối đa những chất khơng hồ tan dự trữ trong malt, thơng qua các hệ thống enzyme (amylase, protease) cĩ sẵn trong hạt malt bằng con đường thuỷ phân.
Mục đích q trình đường hố: là chiết tối đa các chất cĩ thể hồ tan trong nguyên liệu và thuỷ phân các chất cĩ phân tử lượng cao, tạo thành những chất đơn giản, hồ tan được với nước tạo thành dịch đường hố.
- Giai đoạn phối trộn:
Khi nồi gạo đạt 88oC trong quá trình nâng nhiệt lên 100oC thì bột malt được vít tải đưa xuống ống phối trộn trước khi vào nồi nấu malt, quá trình phối trộn bột malt được thực hiện cùng 64hl nước (nhiệt độ nước 26o
C). Đồng thời lúc này cánh khuấy bắt đầu hoạt động để bột malt khơng lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy, khét và chống vĩn cục. Cùng lúc với quá trình pha bột malt, tiến hành bổ sung thêm 2,3kg CaCl2 để kết tủa các phosphate trong nước, làm giảm pH. Ca2+ cĩ tác dụng làm tăng tính bền và tăng tính hoạt động của enzym α- amylase, cải thiện sự kết lắng của nấm men. Ngồi ra cịn bổ sung một lượng acid lactic để điều chỉnh pH của mơi trường về pH= 5,2÷5,6, thích hợp cho enzyme amylase hoạt động. thời gian để pha hết bột malt khoảng 18 phút, khi đĩ nhiệt độ nồi malt khoảng 32oC.
- Nâng nhiệt: từ 32oC nồi malt được nâng nhiệt lên khoảng 48o
C sau đĩ sẽ chuyển sang cơng đoạn hội cháo từ nồi gạo sang nồi malt, thời gian hội cháo khoảng 7 phút, kết thúc quá trình hội cháo nhiệt độ 65oC.
- Giai đoạn 65oC:
Giữ nhiệt: tại nhiệt độ này được giữ ổn định 30 phút.
Đây là nhiệt độ tối ưu đối với hoạt động của enzyme β-amylase. Enzyme này cắt hai gốc glucoside trên tồn mạch của amylose và mạch nhánh của amylopectin để tạo thành đường maltose. Tuy nhiên, β-amylase khơng phân cắt được các liên kết α-1,6 glucoside trong mạch amylopeptin. Nên tác dụng của enzyme chỉ phân cắt khoảng 64÷65% amylopeptin thành maltose trong 20 phút, phần cịn lại là các dextrin bậc cao.
Sản phẩm chủ yếu trong giai đoạn này là maltose, tức là chất tan lên men được. Do đĩ, việc điều chỉnh thời gian như thế nào để thu được phần trăm maltose thích hợp cĩ ý nghĩa quan trọng trong cơng nghệ.
Kết thúc giai đoạn này, thực hiện quá trình nâng nhiệt lên 75oC. - Giai đoạn 75o
C Nâng nhiệt: từ 65o
Giữ nhiệt: tại nhiệt độ 75oC giữ trong khoảng 25 phút. Đây là nhiệt độ thích hợp cho enzyme α-amylase hoạt động thủy phân phần tinh bột cịn sĩt lại để quá trình đường hĩa diễn ra hồn tồn. Sản phẩm chủ yếu là dextrin một ít glucose và maltose. Nhờ q trình này độ nhớt giảm một cách nhanh chĩng.
- Giai đoạn 76o C: Nâng nhiệt: từ 75o
C nâng lên 76oC mất 2 phút. Giữ trong 1 phút trước khi bơm sang thiết bị lọc.
Mục đích: duy trì ở khoảng bù trừ nhiệt tổn hao trên đường ống và duy trì sự tồn tại của emzyme α-amylase trong nước nha, để tiếp tục thủy phân lượng tinh bột cịn sĩt lại trong bã.
Lọc dịch đường
Sản phẩm quá trình đường hĩa là dịch hèm, thành phần gồm: Pha rắn: gồm các phân tử nhỏ khơng hịa tan gọi là bã hèm
Pha lỏng: là dung dịch nước chứa tất cả chất hịa tan trong mẻ nấu được trích ly từ malt và gạo được gọi là dịch đường hay nước nha.
- Mục đích: quá trình lọc nhằm phân tách phần lỗng riêng ra khỏi pha rắn. Trong quá trình lọc, những phân tử rắn trong cháo sẽ tạo thành một lớp vật liệu lọc phụ.
Lưới lọc giữ vỏ trấu lại làm cho lưới lọc dày thêm và lọc được dịch đường trong hơn.
- Cách tiến hành:
Trước hết ta bơm 6 hl nước lĩt vào khoảng 76 – 78o
C để đuổi hết khơng khí ở đáy nồi lọc. Sau đĩ bơm dịch hèm từ nồi malt sang nồi lọc. Ta để yên dịch hèm trong 5 phút để ổn định lớp lọc. Sau đĩ ta cho dịch chạy tuần hồn thấy dịch trong thì được. Khi lấy dịch ra được 20hl, lấy mẫu dịch cốt. Nhiệt độ của dịch nha trong suốt quá trình lọc được giữ ổn định ở khoảng 75-760C để giảm độ nhớt tạo điều kiện cho enzym thủy phân tiếp tục lượng tinh bột cịn sĩt, nếu lọc ở nhiệt độ thấp hơn thì độ nhớt dịch lọc cao khĩ lọc.
Sau khi lọc hết dịch đường ban đầu, quá trình rữa bã được tiến hành ngay bằng nước nĩng ở 76oC. Quá trình diễn ra tương tự như lọc dịch cốt. Khơng nên dùng nước 800C rửa bã vì sẽ làm vơ hoạt enzym amylase, tinh bột sĩt đã được hồ hĩa nhưng khơng được đường hĩa sẽ làm đục dịch đường và sản phẩm bia sau cùng sẽ khĩ trong.
Khi độ đường dịch rửa bã ≤ 10
P thì quá trình rửa bã kết thúc. Dịch thu được sau khi rửa bã được nhập chung với dịch cốt. (tính tốn lượng dịch rửa bã lấy ra sao cho dịch đường sau khi lọc xong đạt độ đường 11,6 ÷11,8 0P).
Sau khi lọc xong dịch nha được chuyển sang nồi trung gian nếu nồi đun sơi trống thì chuyển qua nồi đun sơi để nấu với hoa houblon.
Nồi sơi hoa - Cách tiến hành:
Từ thùng trung gian dịch đường được chuyển sang nồi đun. Sau đĩ nâng dần nhiệt độ nồi đun lên 96oC, cho houblon cao và caramen vào bồn houblon 1, tiến hành cấp houblon lần1 khi đĩ dịch đường sẽ được bơm tuần hồn về bồn chứa houblon cao để đẩy tồn bộ dịch cao vào nồi đun sơi, bơm tuần hồn houblon trong 10 phút để hịa đều lượng houblon cao và caramen vào dịch đường. Đồng thời với quá trình cấp houblon tiến hành nâng nhiệt độ lên 99,6oC đun sơi trong 50 phút, ta lấy mẫu kiểm tra chỉ tiêu về độ màu, pH, độ đường, tinh bột sĩt . Lúc này tốc độ bơm tuần hồn 40%, áp suất hơi 0,9 bar.
- Mục đích chính của q trình houblon hố lần 1 là:
Trích ly chất đắng, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào trong dịch đường.
Làm ổn định thành phần của dịch đường, đưa dịch đường về nồng độ (12,40P), tạo cho bia cĩ mùi vị của hoa houblon.
Làm keo tụ phần lớn protein bất ổn định và các chất khơng hịa tan khác của dịch đường, tạo nên “tủa nĩng”. Làm tăng độ bền keo và thành phần sinh học của bia được ổn định. Tuy nhiên, những chất chát (tannin) khơng
bị oxy hố cũng tạo thành phức với protein, tồn tại trong dịch đường dưới dạng “tủa nguội”. Đây chính là nguyên nhân làm cho bia thành phẩm bị đục.
Vơ hoạt tồn bộ hệ thống enzyme và vơ trùng dịch đường tạo điều kiện cho quá trình lên men.
Quá trình đun sơi kéo dài xảy ra phản ứng maillard caramen và gĩp phần tạo ra màu vàng đặc trưng cho bia vàng.
Sau khi dịch đường được đun sơi 50 phút cho houblon viên và ZnCl2 vào bình houblon 2 và bơm tuần hồn 10 phút, tiếp tục đun sơi thêm 10 phút. Trong quá tình cấp houblon bổ sung lượng acid lactic để điều chỉnh pH =5,4 thích hợp q trình lên men bia.
Mục đích chính của q trình cấp houblon lần 2 là: trích ly tinh dầu trong hoa houblon viên. Vì trong quá trình đun sơi, phần lớn (77÷88%) tinh dầu sẽ bị khuyếch tán trong hơi nước và bay ra ngồi, phần cịn lại cĩ nhiệt độ bay hơi cao hơn, sẽ tồn tại trong dịch đường và sau đĩ tiếp tục mất đi trong quá trình lên men (cĩ thể đến 90÷ 96%), tồn tại một lượng rất nhỏ ở dạng khá bền tạo cho bia mùi thơm đặc trưng.
Quá trình đun sơi hoa được thực hiện trong 70 phút, với cường độ bay hơi 8-9%, nếu thể tích bốc hơi khơng đạt (V=16-19hl) thì cĩ thể kéo dài thời gian đun, nhưng khơng được kéo dài quá 10 phút.
Nồi lắng xốy :
Sau khi kết thúc quá trình đun sơi, nước nha được bơm sang thùng lắng cặn nhằm mục đích tách cặn và tủa nĩng. Quá trình kết lắng làm trong dịch nha làm tăng giá trị cảm quan của bia tách cặn hoa houblon.
Dịch đường sau đun sơi được bơm vào thùng theo chiều tiếp tuyến sát thành thùng nhằm tạo ra lực xốy hướng tâm, khi đĩ cặn và các chất khơng tan sẽ xốy vào giữa thùng theo hình nĩn (thời gian cho quá trình bơm là 13-14 phút). Sau khi bơm xong để lắng 15÷17 phút nhằm ổn định dịng xốy và tạo điều kiện cho cặn kết tủa xuống. Trong thời gian đĩ phải chuẩn bị thiết bị lạnh nhanh khi dịch
đã lắng xong ta tiến hành bơm dịch lắng xốy qua thiết bị lạnh nhanh để cấp cho tank lên men.
Làm lạnh dịch đường:
Mục đích: đưa nhiệt độ về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men theo yêu cầu kỹ thuật đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc cấp oxi.
Nhà máy sử dụng thiết bị hạ nhiệt khung bản để làm lạnh nước nha Cấu tạo và vận hành thiết bị.
Hình 3.14: Thiết bị làm lạnh dịch đường
Thiết bị là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Các tấm này được làm từ thép khơng gỉ cĩ các rãnh dợn sĩng giúp quá trình trao đổi nhiệt tốt hơn. Giữa các tấm được ngăn bằng các tấm đệm cao su, một bên là tác nhân lạnh đi một bên là dịch nha đi theo chiều ngược lại.
Sau khi nước nha được làm lạnh theo đúng yêu cầu kỹ thuật 6÷8oC, được cấp oxi nhằm đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men. Hàm lượng cấp là 6÷8 mg O2/l nước nha. Dịch nha lạnh được bơm qua tank lên men.
Một số tiêu chuẩn nước nha của nhà máy bia Sài Gịn - Tây Đơ:
Nước nha trước khi qua cơng đoạn lên men phải được kiểm tra một số chỉ tiêu.