Nhà máy bia Vicoba sử dụng máy nghiền búa để nghiền gạo. Số lượng gạo nghiền mỗi mẻ náu nhà máy sử dụng là 300kg.
a, Mục đích và yêu cầu
*Mục đích: Tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme có trong malt và bổ sung enzyme từ ngoài để thủy phân tinh bột thu được lượng chất hòa tan cao nhất.
*Yêu cầu: Mức độ nghiền nhỏ, mịn không lẫn gạo chưa nghiền. Bột nghiền đạt chỉ tiêu: tấm 20% - 30%; bột nhỏ 20% - 25%; bột mịn 55% - 55.
b, Tiến hành nghiền
Sau khi vệ sinh máy nghiền, gạo được đổ vào phễu chứa, hệ thống gầu tải và máy nghiền khởi động.Điều chỉnh kích thước hạt nghiền phù hợp với yêu cầu công nghệ. Kiểm tra bột nghiền khi nghiền và nếu đạt thì chuyển sang giai đoạn nấu, nếu chưa đạt thì tiến hành chỉnh lại máy nghiền. Sau khi nghiền song, tắt máy nghiền, gầu tải và vệ sinh máy nghiền.
c, Các sự cố xảy ra khi nghiền và biện pháp khắc phục
Bột nghiền không được mịn do các lưới dao trong máy bị mòn ảnh hưởng tới chất lượng của bột. Biện pháp thay lưới dao, quả rulô…
Khi tiến hành nghiền bị mất điện ngừng ngay quá trình nghiền phải tắt máy, tháo phễu nạp bỏ gạo ra hoặc sử dụng nguồn điện thay thế.
Khi đang nghiền bị kẹt máy, bột nghiền cháy khét do đó tháo thiết bị ra thay thiết bị mới.
4.1.2.2. Nghiền malt
Nhà máy bia Vicoba sử dụng phương pháp nghiền khô với thiết bị máy nghiền 2 cặp trục rulô. Số lượng malt nghiền của mỗi mẻ là 700 kg.
a, Mục đích và yêu cầu
*Mục đích: Nghiền malt nhằm để dập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước làm cho sự xâm nhập của nước vào trong thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình sinh lý, sinh hóa trong nguyên liệu khi nấu tạo ra một dịch đường có nồng độ các chất hòa tan cao.
*Yêu cầu: Trước khi tiến hành nghiền cần vệ sinh sạch sẽ thiết bị tránh để các vật lạ như: kim loại, gián, bột mốc, ẩm… ở trong máy. Malt sau khi nghiền thu được bột nghiền có: vỏ, tấm bé, tấm lớn và bột với tỷ lệ: bột 20% - 30%; vỏ 20% - 25%; tấm 55% - 55%/
b, Tiến hành nghiền
Trước khi nghiền, người công nhân phải kiểm tra sự hoạt động bình thường của máy.Sau đó bật máy nghiền hoạt động, bật gầu tải bột hoạt động và đổ malt vào phễu. Malt được nghiền qua cặp rulô thứ nhất nghiền sơ bộ, qua cặp rulô thứ hai hạt malt khi di qua khe hở giữa hai trục chịu tác động đồng thời của 2 lực nén và xé làm cho phần nội nhũ bị vỡ nát, phần vỏ được giữ nguyên. Để đảm bảo nghiền malt đạt yêu cầu ta điều chỉnh vít điều chỉnh khe hở giữa hai trục về 0,2 – 0,3 mm. Nghiền xong tắt máy ngiền malt, lấy 40kg malt lót cho mẻ nấu và vệ sinh, quét dọn sạch sẽ khu vực nghiền tránh không để bột rơi vãi lại vì dễ gây ẩm mốc.
c, Các sự cố xảy ra khi nghiền và biện pháp khắc phục
Khi nghiền có thể bị mất điện làm dừng quá trình nghiền khi đó phải ngừng việc đổ nguyên liệu vào máy, tắt công tắc thu gom hết phần nguyên liệu chưa được nghiền để thực hiện lại.
Có thể trục rulô dừng lại không quay do điều chỉnh khe hở quá nhỏ. Cần điều chỉnh từ từ đồng thời kiểm tra bột nghiền, khi thấy mức độ nghiền đạt yêu cầu thì dừng lại (không điều chỉnh nữa).
4.1.3. Nấu
4.1.3.1. Hồ hóa
a, Mục đích và yêu cầu
*Mục đích: Quá trình hồ hóa làm phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme hoạt động và tấn công tinh bột biến các dextrin cao phân tử thành thấp phân tử và tạo phản ứng melonoidin làm cho cháo có mùi thơm, kích thích quá trình đường hóa nhanh và triệt để.
*Yêu cầu: Tiến hành hồ hóa triệt để không còn tinh bột sót, các thông số kỹ thuật phải theo đúng quy định của quy trình công nghệ.
b, Phương pháp thực hiện và những biến đổi trong quá trình hồ hóa
Chuẩn bị lấy nguyên liệu đủ cho mẻ nấu (hoa houblon, enzyme, đường, màu, CaCl2 theo lượng quy định của cá cán bộ kỹ thuật). Chuẩn bị đầy đủ nước 80o
C đồng thời kiểm tra toàn bộ hệ thống nấu và hệ thống điện, nước cung cấp cho nấu thấy hoạt động tốt thì mới tiến hành lấy nước vào nồi cháo. Đun sôi và tráng rửa toàn bộ hệ thống trước khi xuống bột để nấu. Chú ý mỗi tháng một lần bộ phận nấu phải kiểm tra nhiệt độ thực tế tại các giai đoạn của quá trình nấu để đối chiếu với nhiệt độ hiển thị trên bảng điện.Nếu nhiệt độ thực tế và nhiệt độ hiển thị trên bảng điện có sai lệch thì phải báo ngay cho kỹ thuật viên thiết bị để có biện pháp hiệu chỉnh và kiểm định lại.
Nhà máy bia Vicoba sử dụng nồi có dung tích 4500l, tỷ lệ bột : nước là 1:4. Công thức phối trộn: 300kg gạo + 40kg malt lót + 1600l nước. Sau khi phối trộn gạo, malt lót và nước, tiến hành bật cánh khuấy và cho 0,4kg enzyme Teramyl (E1), 1,5kg CaSO4 vào nồi cháo. Nâng nhiệt độ lên 90oC hãm trong 30 phút rồi nâng sôi 100oC và giữ trong 30 phút, pH = 5,8. Tinh bột sẽ bị hồ hóa (độ nhớt giảm và tinh bột trương nở tối đa tạo điều kiện cho enzyme thủy phân) lúc này các enzyme α – amylase của malt lót và enzyme tấn công vào mạch tinh bột làm cho dịch cháo bị loãng ra.
Các amylase và amylopectin khi ngâm trong nước, chúng được hấp thụ nước trương nở dãn mạch, nhiệt độ được nâng dần lên kéo theo sự hấp thụ nước, sự trương nở tăng bắt đầu từ hạt tinh bột nhỏ bị hồ hóa trước, tiếp đến các hạt lớn. Dưới tác dụng của enzyme khi bổ sung vào tinh bột sau khi hồ hóa sẽ phân cắt thành các phân tử lượng thấp: dextrin, đường glucose và maltose phân tử nhỏ, do đó độ nhớt của dịch cháo giảm dần.
Sau đó ta nâng nhiệt độ của dịch cháo cho đến khi sôi và kéo dài thời gian đun sôi trong khoảng 30 phút. Ở giai đoạn này, các protein có trong gạo bị biến tính tạo ra một số kết tủa keo.Còn enzyme α – amylase có trong malt lót bị kết tủa không hoạt động nữa.Nhưng enzyme Termamyl thêm vào thì rất bền với nhiệt. Và ở thời điểm đun sôi, chúng hoạt động với công suất tối đa. Sau khi thấy mùi thơm nhẹ và
màu vàng của dịch cháo, tức là cháo đã chín, ta đóng van hơi để nhiệt của dịch cháo giảm dần.
Kết thúc quá trình hồ hóa thì ta thu được các dextrin mạch thẳng và mạch nhánh nhỏ và một số đường đơn các đường đơn giản này kết hợp với protein có trong dịch cháo tạo ra sản phẩm melanoit có mùi đặc trưng và một lượng lớn nước bay hơi.
Sau đó ta chuyển nồi cháo sang nồi đường hóa bằng thiết bị bơm. Trong khi dịch cháo bơm sang nồi malt thì cánh khuấy của nồi cháo và nồi malt hoạt động liên tục.
c, Các sự cố xảy ra và biện pháp khắc phục
Mất điện là sự cố nguy hiểm. Việc mất điện trong quả trình nấu cháo sẽ làm cho bột gạo lắng xuống đáy, dễ xảy ra hiện tượng khê cháy cục bộ nếu thời gian lâu sẽ gây chua khối cháo. Để khắc phục sự cố này thì trong quá trình sản xuất cần nhanh chóng khóa van hơi kiểm tra sự cố.
Ngoài ra, có sự cố là khi bơm cháo sang nồi đường hóa bị tắc đường ống thì ta phải sục hơi ngược chiều với chiều của khối cháo.
4.1.3.2. Đường hóa
a, Mục đích và yêu cầu
*Mục đích: quá trình đường hóa tạo dịch đường giàu các chất chứa nitơ dễ đồng hóa, tạo điều kiện thuận lợi cho các enzyme có trong malt đại mạch (và các enzyme bổ sung) hoạt động chuyển hóa các hợp chất hữu cơ cao phân tử thành không hòa tan về dạng các hợp chất phân tử thấp hòa tan làm dinh dưỡng cho nấm men và tạo thành chất lượng của bia, bia có vị ngọt, độ sánh, tăng khả năng giữ bọt cho bia.
*Yêu cầu: thiết bị đường hóa phải được vệ sinh sạch sẽ kiểm tra sạch sẽ trước khi đi vào đường hóa. Trong quá trình đường hóa bột malt không được vón hòn, quá trình đường hóa triệt để, lượng tinh bột còn sót không đáng kể. Và thực hiện đúng nhiệt độ thời gian đường hóa theo yêu cầu.
b, Tiến hành
Bơm nước vào nồi với tỷ lệ malt: nước là 1:3,5 (tương đương với 700kg malt + 2200 lít nước), cho 0,25 kg enzyme Fungamyl (E3), 200ml axit lactic, 1,5kh CaCl2 và điều chỉnh pH về 5,4 – 5,6 Giữ ở nhiệt độ 40oC trong khoảng 30 phút để
hoạt hóa enzyme hemixellulose, glucanase để thủy phân vỏ glucan hoặc protit phức tạp bao quanh phân tử tinh bột tạo kiều kiền cho enzyme tấn công vào tinh bột phân cắt các hợp chất cao phân tử dễ dàng. Sau đó ta tiến hành đường hóa bằng cách nâng nhiệt từ từ theo các giai đoạn.
Giai đoạn 1: nâng nhiệt độ nồi đường hóa lên 50oC và giữ ở nhiệt độ này trong 30 phút, đây là giai đoạn đạm hóa. Ở nhiệt độ này thích hợp cho enzyme protease hoạt động nhằm mục đích để thủy phân protein thành axit amine và peptit, nó là nguồn dinh dưỡng cho nấm men hoạt động. Thành phần này chiếm 5 – 7% so với tổng chất hòa tan trong dịch đường. Ngoài ra thành phần này còn góp phần tạo cho bia có hương vị đậm đà, tham gia vào quá trình giữ bọt cho bia góp phần nâng cao chất lượng của bia.
Giai đoạn 2: bơm toàn bộ dung dịch cháo từ nồi hồ hóa sang nồi đường hóa lúc này nhiệt độ của nồi đường hóa là 65oC và giữ ở nhiệt độ này trong 50 phút để chuyển hóa đường lần 1 (chuyển hóa tinh bột thành đường maltose, glucose). Đây là nhiệt độ thích hợp cho các enzyme amynophosphatase, dextrinase hoạt động.Các enzyme này có các dụng giải phóng H3PO4 làm giản pH dịch đường đồng thời là dinh dưỡng cho nấm men hoạt động.
Giai đoạn 3: Nâng nhiệt độ lên 74oC trong vòng 40 phút để đường hóa lần 2 (chuyển hóa tinh bột thành đường glucose và dextrin), đây là nhiệt độ thích hợp cho enzyme α – amylase hoạt động, chính nhờ hoạt động thủy phân của các enzyme amylophosphatase, dextrinase, β – amylase đã tạo điều kiện thuận lợi cho α – amylase thực hiện quá trình thủy phân triệt để hơn.
Cuối thời gian ở nhiệt độ 74oC cần kết thúc quá trình đường hóa bằng cách triểm tra mức độ thủy phân của các hệ enzyme qua thử iốt.Nếu dịch đường làm cho iốt biến màu cho thấy mức độ thủy phân chưa triệt để chỉ khi nào dịch đường không làm biến màu thì quá trình đường hóa đạt yêu cầu.
Quá trình đường hóa xảy ra rất nhiều biến đổi phức tạp, biến đổi protein và biến đổi tinh bột ngoài ra còn biến đổi vật lý, hóa học, các biến đổi này có thể khống chế được.
Giai đoạn 4: Nâng nhiệt độ lên 78oC giữ trong khoảng 10 phút sau đó bơm sang thiết bị lọc. Các enzyme hoạt động trong giai đoạn này là hệ enzyme amylase gồm: α – amylase, β – amylase. Chúng phân cắt tinh bột thành dextrin, maltose,
saccharose… tạo ra nguồn cacbon cho nấm men sử dụng. Và enzyme protease thủy phân protid thành albumine, pepton, peptid, axit amine, tạo nguồn nitơ cho nấm men, làm tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt cho bia.
Để quá trình đường hóa đạt hiệu quả cao ta phải tạo điều kiện cho enzyme hoạt động bởi quá trình đường hóa là sự thủy phân các hợp chất cao phân tử dưới tác dụng của enzyme. Chín vì thế phải nắm các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme trong quá trình đường hóa để điều chỉnh kịp thời nhằm thu được hiệu suất đường hóa cao nhất.
Yếu tố nhiệt độ và pH là hai yếu tố tác động trực tiếp đến hoạt động của enzyme trong quá trình đường hóa.Mỗi một enzyme có một khoảng nhiệt độ và pH thích hợp [5].
Bảng 4.2: Bảng nhiệt độ, pH tối ưu của các loại enzyme
Enzyme Nhiệt độ tối ưu (topt)oC pH tối ưu (topt)
α – amylase 70 – 75 5,6 – 5,8
β – amylase 60 – 6,5 4,8 – 5,2
Protease 50 – 60 5,2 – 5,6
Nhà máy bổ sung axit H3PO4 để điều pH của nước nấu từ 6,8 về 5,5 – 5,6 là khoảng pH mà tất cả các enzyme đều hoạt động tạo ra sản phẩm của quá trình thủy phân như mong muốn.
c, Các sự cố xảy ra trong quá trình đường hóa và biện pháp khắc phục
Trong quá trình nấu, nếu mất điện kéo dài sẽ làm cho vi khuẩn gây chua xâm nhập làm cho dịch đường hóa bị chua. Để khắc phục sự cố thì cần có máy phát điện riêng để sản xuất.
Nâng nhiệt độ quá nhanh và vượt quá giới hạn nhiệt độ cho phép khi đó hệ enzyme sẽ bị vô hoạt hóa, các phản ứng xảy ra không theo mong muốn, không tạo ra các cấu tử theo yêu cầu làm chất lượng bia giảm. Đặc biệt vào thời điểm sắp kết thúc nhiệt độ vượt quá 80oC sẽ làm các enzyme sẽ bị vô hoạt hóa hoàn toàn. Mặt khác, các chất đắng, chất chát từ vỏ malt sẽ hòa tan vào dịch đường nhiều gây ảnh hưởng không tốt cho bia thành phẩm. Để khắc phục sự cố này, ta nâng nhiệt một cách từ từ 1oC/phút. Đồng thời kiểm tra nhiệt độ thường xuyên, khi nhiệt độ đạt yêu cầu nhanh chóng khóa van hơi lại.
4.1.3.3. Lọc dịch đường
a, Mục đích của quá trình lọc dịch đường
Mục đích của việc lọc và tách dịch đường hay dịch hèm với vỏ và những phần nội nhũ của hạt không tan, giữ lại cùng với bã những chất không mong muốn: kim loại nặng, tanin, lipit…
Nhà máy bia Vicoba sử dụng thiết bị lọc là nồi lọc đáy bằng.
b, Tiến hành lọc
Khi nồi malt đang nâng nhiệt độ lên 78oC thì tiến hành bơm nước nóng 80o
C vào nồi lọc tráng rửa một lượt và tháo đi. Tiếp đó lấy nước 80oC vào ngập mặt sàng nồi lọc khoảng 1cm. Bơm toàn bộ nồi malt sang nồi lọc, đồng thời bật nút nâng để cánh khuấy vừa quay vừa nâng cho tới khi bơm hết nồi malt sang nồi lọc thì cánh khuấy ở vị trí cao nhất (10 – 15cm). Khi bơm xong dịch ngưng cánh khuấy và để lắng 20 phút thì tiến hành chạy bơm lọc dịch đường, mở xả đáy cho một ít nước ở nồi lọc ra ngoài và đóng lại. Chạy bơm lọc tuần hoàn khi dịch đường trong thì chuyền sang nồi hoa (nhờ hệ thống van).
Sau khi lọc đợt một ta tiến hành rửa bã, lấy đủ 2000 lít nước nóng 78 – 80o
C vào nồi lọc tráng rửa một lượt và tháo đi. Tiếp đó lấy nước 80oC vào ngập mặt sàng nồi lọc khoảng 1cm. Bơm toàn bộ nồi malt sang nồi lọc, đồng thời bật nút nâng để cánh khuấy vừa quay vừa nâng cho tới khi bơm xong dịch ngưng cánh khuấy và để lắng 20 phút thì tiến hành chạy bơm lọc tuần hoàn khi dịch đường trong thì chuyển sang nồi hoa (nhờ hệ thống van).
Sau khi lọc đợt một ta tiến hành rửa bã, lấy đủ 2000 lít nước nóng 78 – 80o
C đồng thời bật cánh khuấy rồi để lắng 5 phút, tiếp tục lọc. Các lần lấy nước bã tiếp theo giống như lần đầu (lần 2: 2000 lít, lần 3: 2300 lít). Kiểm tra nước rửa bã lần cuối, nếu độ đường đạt chỉ còn 0,5oS là đạt yêu cầu.
Sau khi lọc dịch đường ta tiến hành xả bã, mở van xả bã, bật cánh khuấy chuyển động ngược chiều và sau khi xả hết bã thì vệ sinh nồi lọc bằng nước nóng 80oC.
c, Các sự cố có thể xảy ra và biện pháp khắc phục
Trong quá trình lọc thấy dịch lọc đục thì bơm hồi lưu lại thùng lọc đến khi dịch trong thì bơm sang nồi nấu hoa. Nếu mất điện thì khóa van xả của nồi đường hóa. Đồng thời công ty có máy phát điện riêng để không có sự cố này kéo dài do
trong khoảng thời gian kéo dài thì sẽ gây ra sự nhiễm tạp và làm biến màu dịch đường khi cháo tiếp xúc với không khí.
Trong khi lọc thấy tốc độ lọc càng ngày càng chậm thì ta phải tạo ra một lớp