Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
Œ Cấu tạo nồi lắng xoáy tâm.
\
1 Se
—
4
1. Đường nap dịch.
2.Ông chứa nước.
5. Cửa dịch ra.
3. Cửa vệ sinh.
4. Cửa tháo cặn.
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 39
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 40
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
Q Làm lạnh nhanh.
Mục đích của quá trình làm lạnh nhanh.
e Hạ nhiệt độ của dịch đường từ 85-90°C xuống 8°C là nhiệt độ thích hợp cho
nắm men chìm hoạt động.
e Tránh cho dịch đường bị lây nhiễm các vi sinh vật như vi khuẩn lactic,
axetic làm chua dịch đường.
e Đảm bảo lượng oxi hòa tan cần thiết cho sự phát triển của nắm men ở giai
đoạn đầu của quá trình lên men.
Mặt khác, quá trình làm lạnh cũng tạo điều kiện dé kết tủa các huyền phù (các chất hữu cơ kém chịu nhiệt) > Giảm nhiệt độ dịch đường để tạo điều kiện thuận
lợi cho việc bão hoà 0; cho quá trình lên men sau này.
Hiện nay, nhà máy dùng thiết bị để làm lạnh dịch đường đến nhiệt dộ lên là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu khung bản.
Cấu tạo thiết bị trao đồi nhiệt khung bản gồm các tắm thép không ri ghép lại
với nhau trên một giàn khung., có khe hở để dịch lỏng đi qua, có các roan cao su tạo thành 2 phần riêng biệt. Một phần để dịch đường đi qua, một phần tác nhân
lạnh làm lạnh đi qua ngược chiều nhau.Máy làm lạnh nhanh dang tắm bản gồm 4
ngăn:
- Ba ngăn đầu giải nhiệt bằng nước lạnh.
- Ngăn thứ tư giải nhiệt bằng glycol.
e Nguyên lý hoạt động.
Nước nha nóng 85-90°C trong nồi lắng được bơm vào máy làm lạnh đồng thời với nước lạnh nhưng ngược chiều nhau.
Nước nha sau khi qua ngăn giải nhiệt thứ nhất, nhiệt độ giảm còn 70°C, sau
khi đi lần lượt hết ba ngăn thì nhiệt độ của dich lúc này giảm còn khoảng 31-32°C
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 4l
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
32°C tiếp tục cho dich đi qua ngăn thứ tư được làm lạnh bang glycol, dịch sau khi cho qua máy giải nhiệt thì nhiệt độ còn 8 - 12°C.
Tác nhân làm lạnh ở đây 1a glycol có nhiệt độ từ - 15°C đến - 18°C. Công đoạn lắng cặn và làm lạnh nhanh thực hiện thật nhanh đẻ tránh bị các vi sinh vật ưa nhiệt xâm nhập vào dịch đường gây chua dịch đường. Tổng thời gian ở 2 công
đoạn này là khoảng 2 giờ.
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 42
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
1. Đường nước ra. 6. Van nạp oxy.
2. Đường dịch vào. 7. Đường nước vệ sinh.
3. Đường hồi lưu. 8. Đường dịch lạnh ra.
4. Đường nước vào. 9. Glycol vào.
5. Glycol ra.
Khi dịch đường ra đạt nhiệt độ lên men thì chuyển sang tank lên men. Tại đây
trên đường ống dịch được bơm bé sung 6-7mg 0; / lít dịch đường. Do trong quá trình nấu ở nhiệt độ cao, lương oxy hầu như bị mắt hết, do đó cần phải nạp lượng oxy cần thiết cho dịch đường để tế bào nắm men sống, phát triển và tăng sinh khối trong giai đoạn đầu của quá trình lên men bia.
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 43
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
b. Phân xưởng lên men.!!) @) (3) (6) (10) (11) (12) (13)
@ Men giống.
Nhà máy sử dụng nắm men chìm Saccharomyces carlsbergensis lên men ở
nhiệt độ thấp 8°C. Men giống được nuôi cấy ở phòng thí nghiệm, được nhân giếng trong môi trường thích hợp và đưa vào sản xuất. Lượng men cho vào chiếm 1- 2%
thể tích địch đường.
Lên men.
Các phương pháp lên men:
- Phương pháp lên men cỗ điển.
- Phương pháp lên men hiện đại.
Trong phương pháp lên men hiện đại lại có nhiều giải pháp công nghệ khác nhau:
- Phương pháp gia tốc lên men trong các thiết bj thân trụ — đáy côn.
- Phương pháp lên men liên tục.
- Phương pháp lên men bán liên tục.
Sản xuất bia theo phương pháp lên men cô điển thì quá trình lên men được
thực hiện trong hai tank lên men chính và phụ riêng biệt. Hai tank này được đặt
trong hai phòng lên men chính và phụ tương ứng. Phương pháp này có ưu điểm là cho bia có chất lượng cao nhưng nhược điểm lớn nhất là chu kỳ lên men chính và
phụ kéo dài từ 30 - 45 ngày.
Trong điều kiện hiện nay của nước ta thì các phương pháp lên men bán liên
tục và lên men liên tục là không phù hợp. Do các phương pháp này đòi hỏi những
điều kiện sản xuất hết sức nghiêm ngặt và chặt chẽ. Do đó nhà máy chọn lên men theo phương pháp gia tốc trong thiết bị thân trụ-đáy côn. Thực hiện lên men chính và phụ trong cùng một thiết bị do đó rút ngắn được chu kỳ sản xuất, công nghệ đơn giản dé thực hiện, chất lượng men thu hỏi tốt. Thiết bị này có ưu điểm là ít
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
chiếm diện tích nên tiết kiệm được mặt bằng xây dựng, có thé đặt ngoài trời do đó không cần phòng lên men chính và phụ.
Mục đích của lên men bia là dùng men giống chuyển hoá các thành phần
dinh dưỡng và đạm trong dịch đường houblon hoá thành bia. Gồm hai giai đoạn là
lên men chính và lên men phụ.
Lên men chính.
Mục đích của quá trình lên men chính là để nắm men hấp thụ đường để tạo ra sản
phẩm chính là rượu C;H;OH, CO; và các sản phẩm phụ khác như axit hữu cơ,
este, aldehyt, ...
Đặc trưng của quá trình lên men chính là sự thay đổi nhanh thành phan của dịch lên men, sự tiêu hao co chất diễn ra mạnh mẽ. Sự thay đổi đó gây ra do quá trình sinh lý, sinh hoá trong hoạt động sống của nắm men. Trong quá trình sống, nam men thông qua con đường trao đổi chất và năng lượng trong điều kiện thích hợp để chuyển các phân tử glucide (các đường, dextrin ...) thành rượu, CO¿,. Sản phẩm chính của quá trình lên men chính là bia non.
C;¿H;;O,—> C;H,OH + CO; + HO + Q
Sự lên men đường riêng biệt xảy ra theo một trật tự nhất định. Lên men nhanh hơn cả là fructoza và glucoze. Saccaroza ngay từ thời kỳ đầu lên men dưới tác dụng của enzim /3- fructofuranozidaza. Có trong sinh chất của tế bào nắm men đã cho thành glucose và fructose cho nắm men dễ sử dụng.
Khi trong dịch lên men hầu như không còn glucose và fructose thì nắm men sử dụng maltose. Dước tác dụng của a- glucozidaza maltose chuyển thành glucose để tiếp tục lên men. Maltose hầu như được tiêu thụ hết trong lên men
chính.
Song song trong quá trình lên men để tạo ra rượu và CO; là quá trình tạo ra các sản phẩm phụ của rược bậc cao, glyxerin, axit hữu cơ.
SVTH: LE CHI THANH 45
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
Sự tạo thành este và các aldehyt : các este tạo thành nhờ phan ứng giữa rượu
với các axit bay hơi và không bay hơi. Còn các aldehyt tạo thành trong quá trình
lên men là do hoạt động của nắm men.
Glyxerin tạo thành có giá trị trong việc tạo nên hương và vị của bia. Sự tao
thành axeton và diaxetyl là do hoạt động trao đổi chất của tế bào nắm men. Hai sản phẩm này có màu vàng nhạt, mùi hôi tác động mạnh đến hệ thần kinh của con
người. Đây là chỉ số đầu tiên để đánh giá chất lượng của bia.
Trong thành phan của dịch đường dextrin không bị nam men hap thụ. Nó tồn
tại trong và là chất giữ bọt tốt nhất. Các sản phân tạo thành trong quá trình lên men
được hoà tan bền vững, còn các thành phần không hoà tan được sẽ lắng xuống
trong quá trình lên men phụ.
Quá trình lên men xảy ra đồng thời xuất hiện lượng lớn nhiệt ảnh hưởng đến vận tốc lên men, do đó trong quá trình lên men chính ta kích hoạt các hệ thống làm
lạnh bằng ống dẫn glycol bao phủ bên trong tank. Khi đó theo dòng hoàn lưu nhiệt độ, dịch lên men trong tank sẽ luôn được xáo trộn, giúp cho nắm men có diện tích tiếp xúc lớn, tốc độ lên men tăng, và đồng đều. Vào giai đoạn cuối của quá trình
lên men chính ta sẽ thu hồi CO>.
Tuy nhiên, trong quá trình chuyển hoá ra các sản phẩm phụ, có những sản phẩm không mong muốn, sự có mặt của các sản phẩm này làm giảm chất lượng của bia, ảnh hưởng đến chất lượng của người tiêu dùng. Diacetyl là một loại sản phẩm đó. Nó được tạo thành trong thời kỳ đầu của giai đoạn lên men chính khi
nắm men sinh sản mạnh.
Ngược lại với đa số các sản phẩm phụ tạo thành trong quá trình tàn trữ làm
tăng chất lượng bia, diacetyl gây mùi khó chịu cho bia với ngưỡng cảm nhận
khỏang 0.1mg/l. Diacetyl còn gây cảm giác đau đầu khi có mặt trong bia với nồng độ lớn. Diacetyl là chất độc gây kim hãm sự trao đổi chất, có anhhuéng đến sự
sinh sản, độ lắng, độ đục, độ trong làm cho men tạo ra mùi vị lạ, gây đau đầu, khó
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 46
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
chịu cho người tiêu dùng. Do đó, trong quá trình lên men chính nhà máy đã đưa áp
suất bên trong tank lên men về giá trị 0 ( p = 0 ) nhằm đẩy Diacetyl ra ngoài.
L Tiến hành lên men chính.
Thời gian lên men chính là 5-6 ngày, ở khoảng nhiệt độ từ 8-12°C với
pH= 5.5.
Dịch đường sau khi lọc được làm lạnh đến nhiệt độ lên men, sau đó dịch đường sẽ được thông khí (không khí vô trùng dịch lên men) và đưa vào thiết bị lên men, cùng với giống nam men nhằm tạo điều kiện cho nắm men tiếp xúc tốt với
môi trường và nhanh bước vào giai đoạn lên men chính.
Nấm men sử dụng ở đây là nấm men chìm, có độ ẩm là 88%, chúng sẽ được hoạt hoá trong thời gian 24h trước khi nạp vào thiết bị lên men nhằm kích hoạt cho nam men hoạt động tốt. Nồng độ nấm men cho vào quá trình lên men chính là 200 triệu con/ ml dịch đường . Yêu cầu phải sử dụng nắm men có hoạt lực
cao.
* Quá trình lên men diễn ra theo 4 giai đoạn như sau :
> Giai đoạn 1: Đây là hoi kì phát triển nam men và bắt đầu lên men, nam men sẽ hap thụ 0; và sinh sản . Sau hai ngày đầu nhiệt độ của dịch lên men sẽ tăng đến 14°C. Trong giai đoạn này dịch lên men xuất hiện nhiều bọt trắng và mịn trên bé mặt, hàm lượng chất hoà tan có trong dịch đường giảm từ 11% còn 3% khối
lượng. Nhiệt độ khối địch là 12-13°C.
© Giai đoạn 2: Quá trình lên men tiếp tục và sự lên men mạnh dan trong các
ngày tiếp theo, bọt tạo lớp dày(vàng nhạt như kem) trên bề mặt dịch lên men, lượng cồn tạo ra nhiều, hàm lượng chất khô có trong dịch lên men giảm rất nhanh.
Đây là giai đoạn rất quang trọng trong quá trình lên men, lượng cồn và CO; sẽ được tạo ra rất nhiều trong ở thời gian này. pH giảm từ 5,5 — 6 xuống còn 4,2 - 4,5 do sự hình thành một số axit hữu cơ trong quá trình lên men.
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 47
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
cọGiai đoạn thứ 3: Đạt được sự lên men sâu nhất, lớp bọt trên bè mặt dịch lên men sẽ xẹp xuống dần, trên bề mặt phủ một lớp bot chuyển sang màu nâu
vàng. Hàm lượng chat khô trong dịch lên men giảm dần 1,5 _ 2% / ngày với tốc độ chậm hơn. Tế bào nắm men sẽ tạo thành khối lớn nhỏ khác nhau và lắng xuống
đáy tank lên men.
&>Giai đoạn thứ 4: cường độ lên men giảm, dịch lên men trong dan. Lúc này nam men kết tủa xuống đáy thiết bị và quá trình lên men gần như ngừng và bia trong dan. Bia lúc này thường được gọi là bia non.
Lên men chính được xem như kết thúc khi chất chiết trong dịch lên men giảm,
cường độ lên men khoảng 55-70%. Sau đó, hạ nhiệt độ xuống 2°C trong 2 ngày để
nấm men lắng xuống. Tháo lấy men ra và tiếp tục hạ xuống 0-1°C dé tiến hành lên
men phụ.
Lên men phụ.
Việc dùng cùng một thiết bị cho cả 2 quá trình lên men chính và lên men
phụ giúp ổn định thành phần CO; trong bia, và nắm men không bị lẫn vào trong dịch bia. Giai đoạn lên men phụ quyết định mùi vị của bia do đó yêu cầu của quá
trình này là én định chất lượng bia, nhằm bảo hoà CO;, tạo hương vị cho bia, làm
trong bia.
Mục dich của quá trình lên men phụ là tiếp tục lên men phần chất khô
(đường còn lại) thực hiện quá trình chín mùi của bia (ổn định chất lượng của bia),
ở nhiệt độ thấp nắm men vá các kết tủa thấp lắng xuống đáy thùng, C0; được hoà tan trong bia làm cho bia có khả năng tạo bọt và ức chế sự phát triển của hệ vi sinh
vật có trong bia. Đồng thời thời gian lên men phụ kéo dài làm bia lắng trong.
Khi quá trình lên men chính kết thúc, chuyển sang giai đoạn lên men phụ,
ta tiến hành hạ nhiệt độ xuống để lên men phụ (nhiệt độ lên men phụ là 0-2°C)
bằng cách kích hoạt bộ phận làm lạnh, dùng tác nhân lạnh làm lạnh bên nửa dưới
của tank. Khi đó nhiệt độ bên dưới của bia ở vùng này thấp hơn (từ 0-2°C) , các
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 48
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
chất rắn lơ lửng trong dung dịch có xu hướng lắng xuống dưới, khi đó dùng áp
suất CO; dé thúc day sự kết lắng của nấm men , với thiết kế đáy tank hình côn sẽ dễ dàng hơn cho việc thu hồi nắm men. Trong khi đó các phân tử chất tải lạnh bên dưới sẽ tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ với nhiệt độ bên trên tank tạo sực tuần hoàn trong môi trường lên men. Đồng thời việc hạ nhiệt độ còn giúp hạn chế sự xâm
nhập, phá hoại của vi sinh vật.
Thời gian lên men phụ là 8-12 ngày, khi lên men phụ dé tránh việc xâm
nhập của không khí bên ngoài, do đó tank được giữ kín nhưng có áp lực của
đường gió CO; dé dan áp (p = 1.1-2), áp lực dé dan áp tuỳ thuộc vào tốc độ lắng của men. Ở thời gian này nắm men không tạo sinh khối (tạo sinh khối nắm men chủ yếu xảy ra ở các quá trình hoá lý, hoá sinh).
Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chính cho nên bia bắt đầu
thải ra các chất mà trong điều kiện lên men chính không hoà tan được.
Trong quá trình lên men chính cũng như quá trình lên men phụ ta đều tiến
hành kiểm tra nồng độ đường còn sót lại, độ axit, thường lên men chính độ đường
sót lại là 2,5-3độ Brix, lên men phụ độ đường có thẻ là 1,5 độ Brix.
Khi lên men phụ kết thúc ta đưa kết tủa men ra ngoài, sau khi tách kết tủa
người ta tiến hành cacbon hoá cho bia. Bia đã bão hoà C0; sẽ được chuyển sang
thùng TBF để tàn trữ ở 0°C.
* Những biến đổi trong quá trình lên men phụ.
e Sự bão hòa CO;: do ở điều kiện nhiệt độ thấp, với áp lực cao CO; sinh ra trong lên men phụ (khoảng 1% lượng chất hòa tan được lên men) càng hòa tan và
liên kết nhiều trong bia.
- Mức độ bão hoà CO; trong bia phụ thuộc vào t°, thời gian, va áp suất trên bề mặt của nó.
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 49
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: VŨ DUY UY
c> Nhiệt độ: t° thấp khả năng hoà tan cao, ở giai đoạn lên men chính mức độ hoa tan CO, thấp do lên men ở nhiệt độ cao. Ngược lại ở giai đoạn lên men phụ
mức độ hoa tan CO; cao nhất vì duy trì ở nhiệt độ từ 2-4°C.
c> Áp suất: áp suất cao khả năng bảo hoà CO; cao, do trong dịch lên men, CO; tạo ra và có xu hướng thoát ra khỏi dung dịch lên men theo chiều từ dưới lên.
Do đó tạo ra một lực đẩy CO; ngược lại vào trong dịch lên men sẽ tạo điều kiện cho CO; nằm trong dung dịch và hoà tan trong đó một lượng lớn nhất. Ap suất duy
trì phụ thuộc vào từng loại bia.
> Thời gian: thời gian lên men phụ càng dài thi khả năng hoà tan CO;
càng lớn. Kéo dài khoảng từ 10 đến 14 ngày.
s Sự lắng trong của bia (chủ yếu xảy ra cuối của quá trình lên men phụ):
nấm men còn xót lại lắng xuống kéo theo 1 số nhựa đắng của hoa houblon, cặn đạm kết hợp với tanin nhựa của houblon,.... làm bia trong din.
e Hàm lượng diaxetyl giảm dần do khi thay đổi điều kiện lên men 1 số
diaxety] bị khử thành axeton.
e Ngoài ra ở giai đoạn cuối của quá trình lên men thì một số tế bào nấm men sau khi chết sẽ tự phân hủy tạo ra 1 số các axit amin, peptit, amin,... có tác dụng tốt cho hương vị của bia (với lượng thích hợp).
* Một số điều lưu ý khi lên men phụ .
- Trong quá trình lên men , phải hết sức lưu ý tới việc giảm oxy trong suốt quá trình lên men , tuyệt đối không cho oxy xâm nhập vào tank lên men, nhằm ngăn sự oxy hoá hoặc làm hỏng bia (vì dù chi 1mg/1 cũng làm thay đổi vị bia).
- Hàm lượng sắt tìm thấy trong dịch lên men bia từ 0,1- 0,2 mg/ | sẽ làm tăng quá trình oxy hoá, do đó việc kiểm soát và vệ sinh thiết bị thường xuyên là
điều cần thiết.
SVTH: LÊ CHÍ THÀNH 50