3.2.1. Mục đích
Dưới tác động của các enzim có trong nấm men, đường chuyển thành rượu và CO2 cùng với một số chất khác góp phần tạo nên hương vị cho sản phẩm.
Sự thể hiện hương vị cụ thể của một chất là tốt hay xấu tùy thuộc vào loại chất, hàm lượng và sự tương tác với các chất khác.
Quá trình lên men gồm nhiều giai đoạn: - Lên men chính
- Lên men phụ - Tàng trữ bia non
3.2.3. Lên men chính
Dịch nha sau khi được làm lạnh thì được chuyển qua bồn lên men vào từ dưới đáy bồn. Khi dịch nha bơm vào bồn khoảng 5 m3 thì trên đường ống chuyển nha người ta sục khí oxi và nấm men vào. Quá trình lên men cần lượng sinh khối nấm
Hạ lạnh >99.6% <99.6% Nha lạnh đã phối men và oxi Bồn lên men
Ktra qt lên men
Hạ lạnh 1°C Ủ bia CO2 tinh khiết HT thu hồi CO2 Xã bỏ Cặn lạnh và men thải ủ ấm 15°C Thu hồi men Bia qua lọc Ktra men Bồn chứa men thải Bồn chứa men
men lớn để đảm bảo mật độ yêu cầu, vì vậy cần tạo điều kiện để nấm men giống tăng trưởng về số lượng trong giai đoạn đầu.
Việc bổ sung oxy sẽ kích hoạt nấm men tăng trưởng, giúp lên nhanh và sâu, bia bền, vị ngọt. Thiếu oxy sẽ dẫn đến lên men chậm và không triệt để.
Khi phối men vào thì men được đưa vào cùng với nha lạnh, tiến hành như vậy đảm bảo rằng nấm men được trộn thích hợp với nha. Một bồn lên men thường chứa 5 mẻ nấu, nhưng toàn bộ nấm men dùng cho cả bồn thì được trộn với mẻ nấu đầu tiên. Thực hiện lên men ở 140C, trong quá trình lên men nếu nhiệt độ tăng quá 140C thì hệ thống áo lạnh glycol sẽ tự động điều chỉnh hạ nhiệt độ phù hợp.
Quá trình lên men chính xảy ra 4 giai đoạn:
- Giai đoạn đầu ( kéo dài 1-1,5 ngày): nấm men làm quen với môi trường và bắt đầu sinh sản, trên bề mặt có tạo một lớp bọt trắng ngoài biên, nhiệt độ tăng khoảng 0,50C. hàm lượng chất khô giảm khoảng 0,3-0,5%.
- Giai đoạn hai ( kéo dài 2-3 ngày): nấm men đã phát triển cực đại, tốc độ lên men mạnh. Bọt ban đầu thành khối màu trắng sau chuyển thành nâu. Hàm lượng chất khô giảm 2-2,5%. Nhiệt độ tăng khoảng 1-1,50C.
- Giai đoạn ba ( kéo dài khoảng 2 ngày): đây là giai đoạn lên men mạnh nhất, bọt dâng lên cực đại thành những mảng lớn. Kích thước bọt to, thô, bên trên bắt đầu xuất hiện màu xám. Hàm lượng chất khô giảm 2,5-3%, nhiệt độ có xu hướng tăng mạnh.
- Giai đoạn cuối ( kéo dài khoảng 2 ngày): tốc độ lên men giảm, bọt tàn, trên bề mặt bia non chỉ phủ một lớp bọt màu xám nâu. Hàm lượng chất khô giảm 1,8-2%, nấm men và cặn lần lượt kết lắng. Quá trình lên men chính coi như là kết thúc và sản phẩm gọi là bia non.
Quá trình lên men chính thực hiện trong điều kiện áp suất 0 Bar, có hệ thống thu hồi CO2. Khi mới phối men thì lượng men là 15 M cell, khi men phát triển cực đại lượng là 70 m cell, kết thúc quá trình lên men chính lượng men còn lại < 5 M cell. pH tối thích cho lên men là 4,3, trong quá trình lên men thì pH giảm dần.
Sau thời gian lên men khoảng 7 ngày thì nâng nhiệt độ lên 15°C thực hiện quá trình ủ ấm trong vòng 1 ngày.
3.2.4.Lên men phụ và tàng trữ bia non
Sau giai đoạn ủ ấm thì người ta tiến hành thu hồi nấm men về bồn chứa men. Trên đường thu hồi men người ta tiến hành hạ lạnh xuống 0 ÷ 1°C. Đồng thời tiến hành hạ lạnh dịch lên men xuống 1°C thực hiện quá trình lên men phụ (ủ bia). Trong giai đoạn ủ áp suất được giữ ở 0,7 Bar .
Lên men phụ nhằm để con men sử dụng hết những chất chiết còn lại, đây là quá trình lên men rất chậm với lượng đường không đáng kể.
Quá trình tàng trữ bia có hai mục đích chính là: - Bão hòa CO2 dưới điều kiện áp lực
- Lắng tất cả các cặn lạ và làm trong bia.
Sau khi ủ một ngày thì bia sau lên men đưa qua hệ thống lọc.
Nấm men sau khi thu hồi được cất trữ để dùng cho các bồn lên men tiếp theo. Nấm men ở đây được sử dụng trong 5 đời.
3.2.5. Thiết bị lên men
Các tank lên men có thân hình trụ đứng, đáy hình côn.
Trên thân thiết bị có hệ thống gồm 3 áo lạnh. Chất tải lạnh đi trong áo lạnh là glycol -4°C, bên ngoài thiết bị có lớp bảo ôn. Mỗi áo lạnh đều có một van điều chỉnh tự động, khi nhiệt độ lên men tăng thì nó tự động giảm nhiệt độ xuống 140C phù hợp với quá trình lên men. Khi nhiệt độ được điều chỉnh thì sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai vùng có nhiệt độ khác nhau sẽ làm khuấy trộn dịch lên men và làm cho nấm men phân bố đều hơn.
Phân xưởng lên men có 20 tank lên men gồm 15 tank có thể tích 715 HL và 5 tank có thể tích 450 HL, hiện nay mới có thêm một tăng lên men lớn với thể tích 2400 HL, nhằm để tăng công suất nhà máy.
Hình 3.7. Thiết kế tank lên men
3.3. Lọc trong và bão hòa CO23.3.1.Lọc trong 3.3.1.Lọc trong
3.3.1.1. Mục đích
Bia sau quá trình lên men đã qua quá trình tách cặn nhưng trong bia vẫn còn chứa nhiều nấm men dư thừa và các chất kết tủa khác có nguồn gốc từ quá trình đường hoá và đun hoa hoặc được tạo ra từ quá trình lên men. Để có được một sản phẩm được người tiêu dùng chấp nhận cần làm trong bia.
Như vậy lọc bia nhằm 3 mục đích: - Tạo độ trong lóng lánh cho bia
- Loại bỏ đáng kể số lượng các vi sinh vật bao gồm cả nấm men vẫn còn tồn tại trong quá trình tàng trữ có khả năng làm đục bia.
- Loại bỏ các phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysacarit và các protein ít tan làm bia trở nên ổn định hơn.
Thuyết minh:
Ở nhà máy sử dụng phương pháp lên men ở nồng độ dịch đường cao (16 ÷ 16.5 plato). Do đó bia sau lên men có độ đường cao (3.6 ± 0.3 plato) nên người ta tiến hành pha loãng bia có độ đường thích hợp với bia thành phẩm. Việc pha loãng được tiến hành ở máy phối bia. Nước pha loãng bia là nước đã khử oxi (nước DAW) để tránh sự oxi hoá sản phẩm.
Sau pha loãng, tiến hành làm lạnh bia xuống 1°C bằng thiết bị làm lạnh bản mỏng với tác nhân lạnh là glycol. Mục đích của việc làm lạnh bia là kết tủa cặn lạnh để tách chúng ra trong quá trình lọc bia đồng thời ở nhiệt độ thấp cũng tăng cường sự hoà tan CO2 trong giai đoạn sục khí CO2. Bia sau làm lạnh thì đem đi lọc bằng máy lọc khung bản.
Trên đường đi của bia tới máy lọc thì có bổ sung vào bia các phụ gia như collupulin, K2CO3, caramen, ascorbic (hiện nay không dùng caramen và ascorbic nữa) với một lượng thích hợp bằng bơm định lượng. Sau lọc thì bão hoà CO2 cho bia và bổ sung vào bia hương thơm của hoa houblon (hops Pellets là loại hops có thế chống được ánh nắng mặt trời) để có hương vị đạt yêu cầu của sản phẩm. Sau đó đưa bia vào các bồn chứa bia trong chuẩn bị qua phân xưởng chiết rót.
3.3.1.3. Máy lọc khung bản
Cấu tạo: ( hình 3.8)
Máy lọc khung bản bao gồm các khung và bản được ngăn với nhau bằng các tấm giấy lọc phủ cả hai phía của bản. Sau khi các khung và bản được ép sát nhau, khoảng không giữa các khung sẽ là nơi chứa huyền phù bột trợ lọc và bia cần lọc.
Nguyên tắc hoạt động:
Trước khi đưa bia vào lọc thì máy lọc được rửa bằng nước DAW để đuổi hết không khí ( không có lợi cho bia), sau đó rửa lại bằng một lượt bia đã lọc. Sau đó cho bột trợ lọc vào, đầu tiên là bột lọc thô, tiếp đó là nột lọc trung bình và bột mịn, bột lọc được sử dụng ở đây là bột diatomit ( chiết xuất từ rong biển).
Hình 3.8. Cấu tạo máy lọc khung bản
Bột lọc sẽ tạo thành một màng bao phủ lấy giấy lọc, ngăn không cho các loại cặn đi qua giấy. Dưới tác dụng của bột trợ lọc thì các cặn lơ lửng trong bia được giữ lại, bia trong đi qua các tấm bản và ra ngoài.
Ưu điểm:
- Bề mặt lọc lớn.
- Dịch lọc trong và loại bỏ được nấm men, các cặn bẩn. - Giấy lọc có thể thay thế dễ dàng.
- Không cần người có chuyên môn cao.
Nhược điểm:
- Cần nhiều thời gian vệ sinh. - Phải thay thế giấy lọc theo chu kỳ. - Giá thành giấy lọc cao.
- Dịch chẩy nhiều, phân bố không đồng đều. - Phải tháo khung bản khi cần giảm áp suất.
3.3.2.Bão hòa CO2
Bia trong quá trình xử lý và vận chuyển đã thất thoát một lượng CO2 nhất định, do vậy trước khi chiết bia vào chai cần bổ sung hàm lượng CO2 tới mức yêu cầu. CO2 được bổ sung vào bia nhờ các đường ống dẫn dài kết hợp các đoạn nối mà hoà tan vào bia. Chất lượng CO2 bổ sung phải đảm bảo không chứa O2 và vi sinh vật nhiễm tạp.
3.4. Quá trình chiết bia và hoàn thiện sản phẩm3.4.1. Sơ đồ công nghệ 3.4.1. Sơ đồ công nghệ
Thuyết minh:
Vỏ chai mới hoặc từ thị trường được máy bốc chai đưa vào băng tải. Băng tải đưa chai vào máy rửa chai để rửa sạch chai và bóc nhãn chai. Tiếp theo chai được băng chuyền đưa đến máy chiết bia và đóng nắp chai. Sau khi đóng nắp, các chai bia được đưa đến máy thanh trùng với mục đích tiêu diệt vi sinh vật có trong bia và để bảo quản bia được lâu hơn. Chai được đưa qua máy dán nhãn và máy in date. Cuối cùng máy bốc chai đưa chai vào két để đưa vào kho thành phẩm.
3.4.2.Rửa chai
3.4.2.1. Mục đích
Mục đích của quá trình rửa chai nhằm loại bỏ toàn bộ nhãn, các cặn bẩn bên trong và ngoài chai, đồng thời đảm bảo chai được vô trùng trước khi chiết bia.
3.4.2.2. Máy rửa chai
Sử dụng máy rửa chai hai đầu: +
Các giai đoạn của máy rửa chai:
Đưa chai vào và tải đi:
Chai được kiểm tra bởi người vận hành về sự có mặt của nắp và các loại chai không được rửa hay bị hư hỏng thìn phải được loại ra ngoài.
Cơ cấu mang tải thông dụng nhất là đầu vào dạng finger, tại đây một bộ finger quay nhấc
chai lên và đưa chai vào trong giỏ. Hình 3.9. Máy rửa chai Nước rửa đầu vào 45°C Khoang I NaOH 1,5 % 65°C Khoang II NaOH 1,3 % 85°C Khoang III NaOH 1 % 80°C Khoang IV NaOH 0,5% Nước rửa sau khoang IV Khoang nước rửa A 45°C Khoang nước rửa B 40°C Khoang nước rửa C 35°C Nước cấp vào Lược đồ máy súc chai
Việc mang tải là nhằm mang một hàng đầy chai vào mỗi carrier khi nó đi vào máy rửa, các carrier di chuyển qua đầu vào với tốc độ không đổi.
Xử lý sơ bộ:
Được thực hiện bằng cách ngâm sơ bộ hoặc trang sơ bộ, để tách ấm chai trước khi chai vào tank chất tẩy rửa nóng, loại bớt đất cát và các chất bẩn dễ bong như mẫu thuốc, côn trùng hay rơm rạ…
Làm ẩm nhãn và các lớp đất cát để chúng có thể dễ bong sau đó. Xử lý sơ bộ cũng ngăn chặn sự sốc nhiệt cho chai bằng cách nâng nhiệt trước khi chúng vào tank ngâm có nhiệt độ cao hơn.
Ngâm chất tẩy rửa:
Các chai được vận chuyển bới các carrier từ khu vực xử lý sơ bộ sang khu vực ngâm chính, nới có các tăng ngâm chất tẩy rửa chứa dung dịch hóa chất tẩy rửa nóng.
Dưới áp lực của vòi phun và chất tẩy rửa các chất bẩn, keo gián và nhãn giấy bị cuốn trôi, nhiệt độ trong khoang này là 800C.
Bóc nhãn:
Khi các chai chạy qua các tăng ngâm thì không những các chất bẩn bị cuốn đi mà nhãn cũng được lấy đi, thời gian ngâm khoảng 1 phút.
Chất tẩy rửa và nhãn được kéo qua trống, vì thế nhãn bị mắc kẹt lại trên bề mặt bên trong, trong khi chất tẩy rửa thì trở lại về tăng. Trống quay, phun xịt, và rửa nhãn đưa nhãn ra khỏi trống trên một băng tải rung, từ đây nhãn được chuyển ra khỏi máy.
Phun chất tẩy rửa:
Khi các chai đã qua các tank ngâm chất tẩy rửa thi chúng được đưa qua một số vòi phun áp lực cao với dung dịch chất tẩy rửa nóng để loại bỏ đi các vết mốc hay vết bẩn cứng đầu ở đáy chai.
Việc phun lặp lại được thực hiện bằng cách gắn các vòi phun lên trên một thanh chuyển động, các vòi phun được sắp hàng với chai. Khi bắt đầu chu trình thanh này
di chuyển cùng các chai cho sự phun áp lực của các chất tẩy rửa nóng. Khi nó đến điểm cuối của đoạn đường, thanh phun này trở lại về vị trí xuất phát.
Tráng rửa:
Sau khi các chai được nhúng trong khoang ngâm chính cuối cùng, chúng qua khoang ngâm tráng. Khoang này chứa một ít chất tẩy rửa, các chai được làm mát từ từ và chất tẩy rửa còn lại trong chai được trung hòa dần.
Do nồng độ thấp của chất tẩy rửa và do sự thêm vào của các chất tráng rửa, khoang tráng rửa này tạo cho chai một vẻ sạch vè sáng.
Khi các carrier di chuyển trong máy, một ít thể tích của chất lỏng bám vào xích, carrier, giỏ chai và chai và được di chuyển từ khoang này qua khoang khác. Qua lượng mang theo này thì khoang ngâm tráng từ chỗ ban đầu là nước sạch trở thành khoang chứa dung dịch chất tẩy rửa nồng độ thấp.
Phun tráng:
Chai được tráng bên trong và bên ngoài bằng cách phin xịt, loại bỏ các chất bẩn còn lại và dung dịch chất tẩy rửa còn sau khi ngâm tráng. Sau đó chai được tháo nước ra và được mang ra khỏi máy rửa ở nhiệt độ thích hợp cho chiết.
Lấy chai ra:
Cuối quá trình rửa chai thì chai được lấy ra khỏi máy rửa trong điều kiện sạch và tiệt trùng về mặt thương mại.
Tại đầu ra thì các chai trượt nhẹ nhàng ra khỏi giỏ chai lên trên một cam quay và được định vị tại đĩa đỡ chai. Cam hoàn thành chu trình của nó và cam lobe đẩy các chai về phía trước lên trên băng tải đỡ chai, dọn đường cho những chai tiếp theo.
3.4.3.Máy chiết bia
3.4.3.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Máy chiết chai dạng quay tròn với 64 vòi chiết. Vòi chiết loại có ống dẫn bia. Với loại vòi chiết này bia được dẫn xuống sát đáy chai, nhờ vậy giảm được khả năng hấp thụ O2 vào bia. Tuy nhiên, đường kính của ống dẫn bia phai nhỏ hơn đường kính miệng chai nên năng suất máy chiết thường không cao.
Các chai được vận chuyển trên băng tải cách nhau một khoảng xác định được điều chỉnh nhờ bộ phận dẫn chai dạng xoắn vít trước khi vào máy chiết. Trong máy chiết, chai được đặt lên giá đỡ phía dưới bộ phận chiết bằng bộ phận nạp chai hình sao. Khi vào máy chiết, chai sẽ được nâng lên sát với đầu chiết, không khí trong chai được hút ra và CO2 được đưa vào chai tạo áp suất đối kháng.
Khi có sự cân bằng áp suất, bia tự chảy vào chai cho tới khi đạt chiều cao đã quy định của bia trong chai. Chai được hạ xuống và đưa ra khỏi máy chiết.
Các giai đoạn chiết bia:
- Giai đoạn 1: Hút chân không. Chai khi vào máy chiết chứa đầy không khí. Đầu vòi chiết có liên kết với một bơm chân không, hút không khí từ trong chai ra.
- Giai đoạn 2: Tạo áp suất đối kháng. Sau khi hút chân không, CO2 được đưa vào chai từ khoảng không phía trên bể chứa bia.