PHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN
2.6. Thuyết minh dây chuyền sản xuất
Hình2.1: Sơ đồ công nghệ Malt
Nghiền Đường hóa
Lắng xoáy
Làm lạnh nhanh Lọc dịch đường
Đập nắp Gạo
Nghiền Dịch hóa
Nước
Nước
Nấu dịch với hoa Hoa boublon
Bã Hoa
Lên men chính
Chiết chai Nhân giống
Lên men phụ Men giống
Rút men Rửa men Men sữa
Bão hòa CO2
Lọc bia
Rửa chai
Làm khô dán nhã Thanh trùng
Chiết block
Bia hơi thành phẩm Bia chai
thành phẩm
Block
Chai Rửa block
CO2 tinh khiết Thu CO2
Bã malt
Sục khí Không khí vô trùng
2.6.1. Nghiền nguyên liệu 2.6.1.1 Nghiền malt
Mục đích:
Nghiền nhỏ malt (theo yêu cầu kĩ thuật) để khi đường hóa thu được nhiều chất hòa tan nhất, có lợi cho quá trình sản xuất và chất lượng thành phẩm, hạn chế các chất không có lợi tan vào dịch đường và sử dụng tốt nhất các thành phầm của malt.
Tiến hành:
Sau khi được làm sạch, malt được đổ vào cân, tại đây sẽ cân lượng malt cần đường hóa, và hai lần malt lót mỗi lần 5% lượng gạo.
Với malt cho vào nồi đường hóa sau khi cân sẽ được ngâm nước 63oC tỷ lệ 0,7hl cho 100kg malt trong thời gian 10-30 phút để sau khi ngâm malt đạt độ ẩm 30%. Sau đó tiến hành nghiền malt với hai trục nghiền cách nhau 0,3÷0,45 mm, đồng thời bột nghiền phải được phối trộn với nước 39oC để thu được sữa malt có nhiệt độ 45oC
Với malt lót sau khi đem cân sẽ được nghiền khô bằng máy nghiền khô một trục. Sau đó malt được đưa vào thùng phối trộn malt lót, bơm nước ấm để phổi chộn cho dịch có nhiệt độ 26oC, rồi cho vào nồi cháo. Bơm thêm nước để tráng rửa
2.6.1.2 Nghiền gạo Mục đích:
Làm tăng bề bặt tiếp xúc, giúp quá trình hấp thụ nước, hồ hóa, dịch hóa được tốt, để quá trình nấu được nhanh chóng & dễ dàng.
Tiến hành:
Đặc điểm chung của các loại nguyên liệu chưa được ươm mầm như gạo là chưa trải qua quá trình đồ hoá, chưa chịu tác động bởi hệ enzym sitase. Cấu trúc thành tế bào và các hạt tinh bột của chúng còn rất chắc, khó bị thuỷ phân. Do đó yêu cần nghiền thật nhỏ và hồ hoá ở nhiệt độ cao để thu được nhiều chất chiết. Gạo được đổ vào phễu hứng và được gầu tải đưa lên đổ xuống máy nghiền búa, bột gạo sau nghiền được quạt gió đưa vào phễu hứng của gầu tải tiếp theo và được đưa lên cao, được vít tải đưa qua thiết bị phối trộn với nước ấm rồi đổ vào nồi hồ hoá. Bột gạo
trong quá trình được quạt gió thổi và gầu tải vận chuyển sinh ra nhiều bụi nên ở những vị trí này có bố trí đường ống thông với túi lọc và xyclon tách bụi.
2.6.2 Hồ hóa Mục đích:
Chuyển tinh bột của nguyên liệu thay thế gạo từ những thành phần tinh bột không tan về dạng hoà tan và một phần mạch tinh bột cũng được phân tách. Ngoài ra, còn có một số phản ứng thuỷ phân các hợp chất như khác như Protein, Hemixellulo ...
nhằm tạo điều kiện cho hệ enzim của malt hoạt động triệt để.
Tiến hành:
Trước khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bị bằng nước nóng. Cho dịch malt lót vào nồi với lượng bằng 5% gạo được bơm từ đáy nồi với . Bột gạo được phối trộn với nước ấm để đạt nhiệt độ dịch khoảng 45˚C trước khi bơm vào nồi với tỉ lệ:
bột/nước = 1/4. Bật cánh khuấy, bổ sung axit lactic để hạ pH của hỗn dịch xuống khoảng 5,4 – 5,6. Giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 10 phút để tinh bột hút nước trương nở, đồng thời hệ enzyme trong malt đặc biệt là peptidase thực hiện quá trình đạm hoá.
Cấp hơi để nâng từ từ nhiệt độ của khối dịch lên 72˚C với tốc độ 1oC một phút và giữ trong khoảng 10 phút, để enzym α- amylaza hoạt động, quá trình dịch hóa tinh bột xảy ra. Lúc này malt lót 2 được chuẩn bị.
Tiếp tục nâng nhiệt của khối dịch lên 83˚C và giữ trong 5 phút để tinh bột trương nở và hồ hóa nhanhhơn . Quá trình hồ hóa sẽ càng làm tăng độ nhớt của dung dịch.
Hạ nhiệt độ xuống 72oC bằng nước 26oC
Bổ sung malt lót 2 (5% gạo) tạo điều kiện cho quá trình dịch hóa tinh bột nần nữa.Qúa trình này diễn ra trong 10 phút sẽ làm giảm đáng kể độ nhớt của dịch cháo để dễ dàng khuấy trộn cũng như bơm đi, mặt khác tạo nhiệt độ thuận lợi cho enzyme α-amylaza phân cắt mạch amyloza và amylopectin của tinh bột thành những mảnh dextrin nhỏ trước đó là cơ chất cho β-amylaza xúc tác quá trìnhđường hóa sau này ở nồi malt.
+Tiếp tục nâng nhiệt độ lên, ở thời điểm đạt 84,50C thì đồng thời nghiền malt ướt.Khi nhiệt độ đạt 1000C giữ 15ph để hồ hóa hoàn toàn tinh bột thì bơm qua nồi
malt. Thời gian nấu một mẻ khoảng 130 phút, lượng nước sử dụng/ gạo và malt lót là 5/1.
2.6.3 Đường hoá Mục đích:
Tạo điều kiện thích hợp thông qua điều chỉnh nhiệt độ, pH môi trường để hệ enzyme của malt hoạt động, đặc biệt là hệ enzyme thuỷ phân phân cắt các hợp chất cao phân tử trong dịch cháo thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan tạo thành chất chiết của dịch đường.
Tiến hành:
Dịch sữa malt từ máy nghiền malt ướt được bơm vào nồi malt từ dưới lên trongsuốt quá trình nghiền malt ướt. Cánh khuấy nồi malt quay tốc độ 18 v/ph.
Trong khi nồi cháo nấu thì vệ sinh nồi malt, nghiền malt ướt và bơm dịch sữa malt vào nồi đường hoá. Bật cánh khuấy để đảo trộn đều dịch sữa malt. Bổ sung NaCl với nồng độ 200mg/l để tạo cho bia vị đậm đà dễ chịu, bổ sung axit lactics hạ pH của hỗn dịch xuống 5,2 – 5,4 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân và cũng có tác dụng khử độ cứng của nước còn lại.
Sau khi xuống malt xong, bổ xung nước để tỷ lện nước/ malt = 4/1. Dịch có nhiệt độ gần 450C sẽ được nâng nhiệt lên 500C và giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút.
Đây là giai đoạn enzyme proteaza thực hiện quá trình đạmhóa, sản phẩm chủ yếu của giai đoạn này là các hợp chất thấp phân tử như peptit hoặc acidamin. Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ trong thành phần chất hòa tan của dịch đường chỉchiếm khoảng 5-7% nhưng chúng đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo tiến trìnhlên men được bình thường. Axit amin, peptid là nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men, pepton, polypeptid góp phần không nhỏ cho việc tạo vị đậm đà , tham gia vào quá trình tạovà giữ bọt cho bia.
Bơm dịch cháo sang nồi malt hoà trộn với dịch bột malt, khi đó nhiệt độ của khối dịch lên là 63˚C và giữ trong khoảng 20 phút. Đây là nhiệt độ thích hợp cho Enzym β cắt hai gốc Glucozit trên toàn mạchAmyloza và mạch nhánh của Amylopectin để tạo thành đường Maltoza.
Tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 72˚C và giữ trong khoảng 20 phút. đây là nhiệt độ tối ưu cho α- amylaza hoạt động. Tại đây phần tinh bột hòa tan sẽ
đượcđường hóa hoàn toàn. Giữ nhiệt khoảng trên 10ph thì kiểm tra tinh bột sót, nếu vẫn còn thì 5 phút sau thử lại.
Nâng nhiệt độ khối dịch lên 76˚C và giữ trong khoảng 20 phút, rồi bơm sang thùng lọc. Thời gian đường hoá một mẻ khoảng 120 phút.
Hinh 2.2: Giản đồ nấu
2.6.4 Lọc dịch đường Mục đích:
Quá trình này nhằm tách dịch đường ra khỏi bã malt và các tạp chất không tan khác. Đặc trưng của dịch đường hoà tan trong đó có chứa rất nhiều phân tử rắn nhỏ trong quá trình lọc các phân tử này sẽ tạo ra một lớp nguyên liệu lọc phụ làm cho dịch đường trong hơn.
Tiến hành
20 40 60 80 100
20 40 60 80 100 120 140 160 180
t (phút) T
200
45 45
63
72 72
83
100
50
72 76
oC
(1) (2)
(1) Nồi cháo (2) Nồi đường
Lọc dịch đường có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi bã, giai đoạn 2 là rửa bã để rút nốt phần chất hoà tan còn sót lại trong bã.
Tiến hành lọc:
Trước khi lọc ta tiến hành bơm nước lọc, nhiệt độ của nước từ (75 78)C vào dưới đáy sao cho chiều cao của nước cách mặt sàng là 1 1,5cm. Nước vào từ dưới chiếm đầy các ống dẫn và khoảng không gian giữa đáy chính và lưới nên đẩy được không khí ra ngoài. Sự có mặt của không khí trong đường ống gây khó khăn cho quá trình lọc. Sau khi đường hoá song dịch đường được nâng lên nhiệt độ 76C và được bơm sang thùng lọc, vừa bơm dịch đường đồng thời bật hệ thống cánh khuấy để cào và đảo trộn lớp bã lọc, phân bố đều bã trong thùng. Sau đó ngừng khuấy và để thời gian lắng khoảng 20 30 phút, ta mở van dẫn dịch xuống bình trung gian. Lúc đầu dịch vẫn còn đục được hồi lưu về thùng lọc. Khi dịch lọc song thì đóng van hồi lưu và mở van dẫn dịch sang nồi hoa.
Sau khi lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã theo khối lượng dịch cần phải đạt tới. Mở van đáy và van xả cấp rửa bã, bơm nước nóng nhiệt độ (75 78)C vào thùng lọc theo 2 đường cấp nước (đường CIP & sục đáy), cho hệ thống dao cào hoạt động 10 phút, ngừng hệ thống dao cào 7 để lắng rửa tương tự như lọc dịch ban đầu.
Dùng nước cứng để rửa bã vì vỏ malt có tanin mà tanin thì tan nhiều trong nước mềm sẽ làm cho bia bị đắng. Nếu dùng nước có nhiệt độ thấp thì dẫn đến hiệu suất chiết đường thấp. Nếu nhiệt độ của nước quá cao sẽ dẫn đến vô hoạt enzim amylaza và các tinh bột sót được hồ hoá nhưng không được đường hoá và khó lọc. Kết quả làm cho dịch lọc bị đục dẫn đến bia bị đục.
Trong quá trình rửa bã nhiệt độ của nước rửa là (75 78)C để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật, chú ý không để bã khô mới cấp tiếp nước lọc, để bã khô sẽ gây chát bia và nhiều phản ứng phụ khác và để tránh hiện tượng oxy hoá chất tanin của vỏ malt tạo màu sẫm cho bia. Thuỷ phân và thu hồi nốt lượng chất tan còn sót lại trong bã, đây là nhiệt độ mà độ nhớt của dịch đường thấp nhất không gây cản trở quá trình lọc.
Tiến hành rửa bã đến khi nào đủ lượng dịch sang nồi hoa theo yêu cầu, đồng thời kiểm tra độ đường sót ở bã đạt mức thấp nhất là (0,5 1)S thì sẽ kết thúc quá trình lọc.Thời gian rửa bã khoảng 60 phút.Tổng thời gian lọc khoảng 160 phút.
2.6.5 Nấu hoa Mục đích:
Để trích ly các thành phàn chính của hoa houblon vào dịch đường chủ yếu là chất đắng, tinh dầu thơm và polyphenol. Trong những sản phẩm thuỷ phân của protein có những chất cao phân tử, những chất này sớm hay muộn cũng sẽ bị thuỷ phân và gây đục cho bia, diệt enzyme của malt, diệt vi sinh vật; kết lắng các phần tử khó tan phân tán trong dịch đường.Tạo hương vị đặc trưng cho bia thành phẩm.
Tiến hành:
Khi dịch đường được bơm từ thùng lọc sang thùng đun hoa thì lập tức gia nhiệt độ, nâng nhiệt độ của dịch đường lên (70 ÷ 75)oC cho amylaza kịp thuỷ phân hết các tinh bột còn sót lại đến khi kết thúc rửa bã thì dịch đường ở trong mỗi nồi đun hoa cùng vừa sôi. khi dịch đường sôi ta phải tăng cường hơi sao cho khối lượng dịch đường sôi ở cường độ mạnh nhất đảm bảo lượng nước bay hơi trong quá trình đun nấu từ (4 ÷ 8)%.
Nhà máy chọn phương pháp nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích ly cao:
Phần 1: Bổ sung cao hoa khi dịch sôi khoảng 15 phút. Phần cao hoa này có hàm lượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân tử trong dịch đường.
Phần 2: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 60 phút.
Phần 3: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút.
Nồng độ dịch đường sau khi rửa bã thường thấp hơn nồng độ dịch đường yêu cầu cho men từ (1,5 ÷ 2)% thời gian đun hoa còn phụ thuộc vào nồng độ dịch đường đã đạt chưa.
Toàn bộ quá trình kết thúc là lúc nhiệt độ phải đạt (100 ÷106)oC. một số protein sẽ bị kết tủa ở nhiệt độ này do đó làm tăng độ trong và độ bền của bia. Thời gian nấu trung bình từ 1- 2 tiếng, gia nhiệt nhanh nhằm đạt hiệu suất kết tủa protein không đông tụ cao nhất và nhằm cô đặc giảm thể tích dịch đường.
Kết thúc quá trình nấu hoa dịch đường trong hơn, sẫm màu hơn, có hương đặc trưng và có vị đắng pha ngọt. Dịch này sẽ được bơm vào thùng lắng xoáy nhằm loại bỏ bã hoa.
2.6.6 Lắng xoáy Mục đích:
Quá trình lắng trong cũng đồng thời làm lạnh sơ bộ dịch đường nhằm mục đích tách bỏ các phần tử rắn hay cặn, bã hoa ra khỏi dịch đường, tránh bia không bị đục.
Đặc biệt là cặn nóng được tạo thành từ nhiệt độ trên 60˚C và cần được tách bỏ hoàn toàn vì chúng ảnh hưởng xấu tới quá trình lên men, làm bia kém chất lượng, sinh ra một số axít có hại cho độ bền của bia.
Tiến hành:
Dịch đường ra khỏi nồi hoa được bơm vào thùng lắng xoáy theo phương tiếp tuyến với vận tốc 12 – 14m/s, dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực các cặn lắng và bã hoa tách ra tập trung ở giữa thùng và lắng xuống đáy. Dịch ra khỏi thùng có nhiệt độ khoảng 85 ÷ 90˚C được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh. Cặn tập trung ở đáy thùng khi bơm hết dịch được xối nước xả bã ra ngoài. Thời gian lắng xoáy khoảng 30 phút.
2.6.7 Lạnh nhanh Mục đích:
Quá trình làm lạnh nhanh nhằm mục đích hạ nhiệt độ của dịch đường tới nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men đồng thời hạn chế tối đa sự nhiễm tạp vi sinh vật, ảnh hưởng tới lên men và chất lượng bia thành phẩm.
Tiến hành:
Sau khi ra khỏi thùng lắng xoáy, dịch đường có nhiệt độ 90˚C, được dẫn vào máy lạnh nhanh kiểu tấm bản. Máy được cấu tạo từ những tấm bản gấp sóng chế tạo từ thép hay hợp kim Cr – Ni. Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc, trên mỗi tai có đục lỗ tròn. Kết hợp xen kẽ các tấm bản với các gioăng cao su tạo nên 4 mương dẫn: dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, chất tải lạnh vào máy,
chất tải lạnh ra khỏi máy. Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên, chảy thành màng ziczac trên bề mặt các tấm bản trong khoảng trống giữa 2 tấm bản liền kề, dịch đường chảy các khoảng trống cách nhau 1 khoảng trống xen kẽ bởi chất tải lạnh, cuối cùng ra khỏi máy ở mương dẫn dưới ngược phía. Nước lạnh 2˚C được đi theo chiều ngược lại từ mương dẫn vào ở phía dưới qua các khoảng trống mà dịch đường không đi qua rồi ra ở mương dẫn phía trên đối diện.
Nước lạnh qua trao đổi nhiệt với dịch đường trở thành nước nóng 70 – 80˚C được thu hồi về thùng nước nóng đưa đi phục vụ cho quá trình nấu.
2.6.8 Bão hoà O2 vào dịch lên men Mục đích:
Bổ sung O2 vào dịch đường trước khi lên men nhằm đảm bảo cung cấp đủ lượng O2 ban đầu cho quá trình phát triển tạo sinh khối của nấm men trong giai đoạn tiềm phát, thích nghi và phát triển logarit.
Tiến hành:
Sau khi ra khỏi máy lạnh nhanh, dịch đường có nhiệt độ 8˚C dịch đường được bổ sung oxy dưới dạng không khí nén sục vào đường ống cấp dịch đường đi lên men. Không khi được hút qua màng lọc, đi qua tháp rửa, qua hấp phụ bằng than hoạt tính, khử trùng, lọc xốp trước khi nạp vào dịch. Không khí nén sau làm sạch và khử trùng được bổ sung xuôi theo chiều đường ống dẫn dịch đường vào thùng lên men.
2.6.9 Cấp nấm men và tiến hành lên men Mục đích:
Hòa trộn nấm men với dịch đường để nấm men thực hiện quá trình lên men chuyển hoá dịch đường thành bia. Quá trình lên men bao gồm 2 giai đoạn: lên men chính, lên men phụ và tàng trữ bia.
- Lên men chính
Nhằm mục đích chuyển hoá các thành phần chất tan chủ yếu là các loại đường và dextrin thấp phân tử của dịch đường đã được houblon hoá thành rượu etylic, CO2, glyxerin và các rượu bậc cao khác, axit hữu cơ, este… dưới tác dụng của nấm men.
- Lên men phụ và tàng trữ
Là quá trình lên men tiếp các loại đường cao phân tử chủ yếu là maltoza, dextrin … ngoài ra nó có tác dụng sau:
- ổn định thành phần chất lượng của bia, tạo ra hương vị bia và giữ bọt.
- Khử rượu bậc cao và aldehyt đến mức cho phép.
- Một số este đặc trưng được tạo thành do axit tác dụng với rượu làm cho bia thơm.
- Nhiệt độ và áp suất tương đối cao làm cho bọt bia được tạo ra ở dạng liên kết bền vững hơn, lâu tan và mịn.
- Do tiến hành ở nhiệt độ thấp, thời gian kéo dài dẫn đến các chất hữu cơ, xác men, bã men lắng xuống làm cho bia trong, thuận tiện cho quá trình lọc bia.
Tiến hành:
Lên men chính
Quá trình lên men chính được diễn ra trong 5 7 ngày ở điều kiện nhiệt độ 8C. Trong 3 ngày đầu (không tính ngày chuyển dịch đường sang) lượng đường giảm nhanh, tốc độ lên men trung bình giảm (1,5 2)Bx một ngày. Nhiệt độ do đó phải thường xuyên kiểm tra và khống chế ở nhiệt độ. Sau đó tốc độ lên men giảm dần đến độ đường còn (2 3)% ta hạ nhiệt độ chuyển sang lên men phụ.
Men giống được đưa vào yêu cầu phải là nấm men thuần khiết, không lẫn tế bào lạ.
Truyền men giống vào nước nha là cho giống men vào đường để cho men cùng chảy vào thùng lên men, để cho tế bào nấm men phân bố đều trong toàn bộ khối dịch đường ban đầu tạo điều kiện cho men sinh trưởng và phát triển.
Một điều kiện cần lưu ý là trong quá trình lên men nhiệt độ của dịch đường tăng lên do đó phải thường xuyên làm lạnh thùng lên men. Nếu nhiệt độ tăng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia vì vậy phải khống chế nhiệt độ trong một thời hạn nhất định.
Trong quá trình lên men người ta thường xuyên kiểm tra độ đường, độ màu, sự tạo bọt, khi lên men chính được một ngày thì tiến hành thu hồi CO2, khi lên men được 24h thì kiểm tra độ đường.