II: Quy trình sản xuất bia
277. 8 Thanh trùng:
278. 8.1. Mục đích công nghệ
279. Tiêu diệt các vi sinh vật, vô hoạt các enzyme có trong bia, để ổn định thành phần, chất lượng làm tăng độ bền sinh học và bảo quản cho bia.
280. 8.2 Cơ sở lý thuyết
281. Bia là một sản phẩm của quá trình lên men, sau khi chiết còn chứa nhiều
các enzyme hoạt động và vi sinh vật sống, đáng kể nhất là nấm men thuần chủng, nấm men dại, vi khuẩn acetic, vi khuẩn lactic thuộc nhóm Sarcina (Pediococus) và một số tạp khuẩn khác. Nhưng do đặc tính hóa – lý của bia (không có oxy hòa tan, nồng độ etylic khá cao, có các chất đắng sát trùng mạnh, pH thấp…), các vi sinh vật ngoại lai như vi khuẩn nhóm E.coli, các sợi nấm, các vi khuẩn hiếu khí và nhiều loại khác không thể tồn tại trong bia.
282. Để tiêu diệt vi sinh vật và vô hoạt các enzyme có trong bia, có thể có nhiều phương pháp khác nhau, nhưng phổ biến và hữu hiệu nhất trong công nghệ về cả kinh tế lẫn kỹ thuật thực hiện trong sản xuất là thanh trùng Pasteur.
283. Thanh trùng Pasteur (hay là chế biến nhiệt), có thể thực hiện trước hoặc sau khi lọc trong bia bằng các thiết bị và kỹ thuật khác nhau, nhưng do đặc tính của sản phẩm và cho thuận lợi khi thực hiện trong sản xuất, thường thanh trùng sau khi chiết và chỉ thanh trùng với sản phẩm bia chai hay lon, còn bia hơi (đựng trong tec, box…) không thanh trùng.
284. 8.2.1 Nhiệt độ và thời gian thanh trùng
285. Nhiệt độ thanh trùng tỉ lệ nghịch với thời gian thanh trùng và có những ảnh hưởng nhất định đến sự biến đổi không tốt về thành phần, tính chất, nhất là màu sắc,mùi, vị, trạng thái của bia. Mức độ ảnh hưởng tăng khi tăng nhiệt độ và thời gian thanh trùng tăng. Về nguyên tắc để hạn chế các ảnh hưởng xấu tới phẩm chất của bia, trong một giới hạn nhất định, nếu thanh trùng ở nhiệt độ cao thì thời gian thanh trùng ngắn, ngược lại thanh trùng ở nhiệt độ thấp thì thời gian thanh trùng dài.
286. Sự tương quan giữa nhiệt độ và thời gian tiêu diệt vi sinh vật dao động khá lớn theo mức độ diệt trùng và yêu cầu bảo đảm chất lượng bia.
287. Để tiêu diệt đa phần nấm men ở 62 – 63oC thời gian cần 2 phút, nhưng với nhiều loại vi khuẩn phải cần tới 15 đến 20 phút (nha bào nấm men chỉ bị tiêu diệt khi t0 ≥ 80oC, còn vi khuẩn chịu nhiệt có thể chịu nhiệt ≥ 1000C trong vài chục phút…)
chính vì vậy tùy theo mức độ diệt trùng, bia có thể thanh trùng ở 60 – 800C hay 100 – 120oC với thời gian tương ứng thích hợp.
288. 8.2.2 Những biến đổi của bia khi thanh trùng
289. Sự biến đổi màu sắc, hương vị và đôi khi là trạng thái của bia tuy khó nhận biết khi thanh trùng, nhưng lộ khá rõ sau một thời gian bảo quản. Nguyên nhân chính làm giảm các chỉ tiêu về màu, mùi và vị của bia chủ yếu là quá trình tạo thành các melanoidin, còn khả năng làm vẩn đục bia chủ yếu do thành phần protein phân tử lớn tạo ra, có thể có sự tham gia của các poliphenol ngưng tụ sau khi thanh trùng.
290. Sự biến đổi bất lợi này theo hướng xấu hơn khi tăng nhiệt với thời gian
ngắn so với khi giảm nhiệt độ với thời gian dài cho phép, trong chế độ thanh trùng.
291. Đối với viêc ngăn ngừa các biến đổi không có lợi đến phẩm chất của bia
trong thanh trùng, yếu tố quan trọng là chế độ công nghệ sản xuất. Trong sản xuất dịch lên men phải thực hiện thủy phân protein thật triệt để. Lên men (chính, phụ), tàng trữ ở nhiệt độ thấp và thời gian dài đủ mức cần thiết. Lọc trong tránh tiếp xúc với không khí (kín) và lọc kép ở nhiệt độ 0 -0,5oC (t0
of = 00c). thành phần bia cần được làm ổn định bằng các tác nhân hấp phụ, kết lắng, chống oxy hóa và các chế phẩm protease. Chế độ kỹ thuật công nghệ đúng và thực hiện nghiêm túc là biện pháp hữu hiệu nhất hạn chế xấu đến phẩm chất bia trong thanh trùng Pasteur.
292. 8.3. Phương pháp thanh trùng bia
293. Thanh trùng bia trước khi chiết
294. Cả khối bia sau khi lọc được xử lý nhiệt đến nhiệt độ thanh trùng và thanh trùng bằng thiết bị trao đổi nhiệt (phổ biến là dạng tấm bản).
295. Thanh trùng bia sau chiết
296. Các lon, chai, hộp bia được gia nhiệt đến nhiệt độ thanh trùng và thanh
trùng bằng tưới hay ngâm nước nóng trong thiết bị làm việc liên tục kiểu băng chuyền (máy hấp) hay gián đoạn trong các ngăn, buồng (tủ hấp).
297. 8.4 Thiết bị và phương pháp thực hiện
298. 8.4.1. Tủ (buồng) hấp gián đoạn 299.
300. 1 nguồn nước nóng, 2. Bơm, 3. Nguồn nước thu hồi, 4. Đồng hồ đo nhiệt độ nước, 5. Vỏ buồng thanh trùng, 6. Xe goong chứa chai, 7. ống phun tia nước nóng 301.
302. 303. 304.
305. Nguyên lý hoạt động
306. Làm việc gián đoạn, chai, lon hay hộp chứa bia được xếp trên các xe goong (6), đưa cả (6) vào trong tủ hấp, đóng chặt cửa và thực hiện chế độ thanh trùng với tác nhân phổ biến là nước có nhiệt độ khác nhau, đôi khi dùng hơi nước bão hòa và nước thường. Thanh trùng xong mở cửa lấy cả xe goong ra và thực hiện các công nghệ tiếp theo.
307. 8.4.2 Máy hấp liên tục
308.
309. 1.chai, 2. Khu vực làm nguội, 3. Khu vực nhiệt độ thanh trùng, 4. Khu vực làm nóng sơ bộ; 5. Bể chứa nước sau làm nóng sơ bộ; 6. Bể chứa nước nóng, 7. Bể chứa nước lạnh, 8. Hệ thống cấp nhiệt cho nước nóng thanh trùng, 9. Bơm
310. Nguyên tắc làm việc
311. Máy làm việc liên tục, tác nhân nhiệt là nước có nhiệt độ khác nhau. Chai, lon hay hộp chứa bia tập trung tại bàn chờ và được đưa vào băng tải liên tục theo từng hàng. Băng tải lần lượt đưa các hàng chai, lon hay hộp bia qua vùng (4), nước nóng phun từ các vòi phun gia nhiệt bia lên nhiệt độ thanh trùng, tiếp qua vùng (3), nước nóng phun từ các vòi phun giữ cân bằng nhiệt độ của bia ở nhiệt độ thanh trùng trong thời gian cần thiết, sau đó qua vùng (2), nước thường phun từ các vòi phun làm nguội bia về nhiệt độ gần bằng nhiệt độ môi trường (40-450C). Sau đó theo tốc độ quay, băng tải lại chuyển từng hàng chai, lon hay hộp bia đưa đến các công đoạn kế tiếp.
312. Nước thu từ các ngăn (3), (4) tập trung về (5) để gia nhiệt lên nhiệt độ cần thiết cung cấp cho các vòi phun (6), nước thu từ ngăn (2) thu hồi cung cấp cho các vòi phun (7). Tùy theo loại hay đời thiết bị, có thể có sự khác nhau về cơ cấu tập kết bia (bàn chờ), số vùng đặt các trạm phun nước có nhiệt độ khác nhau (thường 3 – 7 vùng) và các bộ phận kiểm tra, điều khiển…