Báo cáo Rèn nghề tại nhà máy bia Sài Gòn Miền Trung

Trong trường hợp nước đục có nhiều cặn ta phải tiến hành làm trong bằng cách thêm vào một số hóa chất , độ cứng tạm thời sẽ tạo thành các chất kết tủa, các chất này khi lắng sẽ kéo theo các chất vẫn đục, người ta có thể dùng Al3+ hoặc Fe3+: Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 = 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2↑ - Làm mềm nước: Làm mềm nước với mục đích loại bỏ những muối gây nên độ cứng của nước, có thể sử dụng các phương pháp sau: + Phương pháp gia nhiệt: Ca(HCO3)2 CaCO3↓ + CO2↑ + H2O Mg(HCO3)2 MgCO3 + CO2↑ + H2O + Phương pháp dùng vôi: Người ta dùng vôi để kết tủa bicarbonat theo phản ứng Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = CaCO3 ↓ + MgCO3 + 2H2O Liều lượng vôi thêm vào để xử lí‎ phải tính toán cẩn thận, nếu thừa sẽ gây kiềm trở lại. Ngoài bicarbonate ra, vôi còn có tác dụng xử lí các chất sắt ở dưới dạng bicarbonat trong nước. Đồng thời một phần các chất hữu cơ và vi sinh cũng được loại trừ. + phương pháp trao đổi ion: Đây là phương pháp xử lí mới có tác dụng cao, được sử dụng để sử dụng nước trong sản xuất bia phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu, nhựa trao đổi ion thường chứa nhóm nhóm HSO3-. Chúng có tính acid và giữ lại các cation bằng acid thay thế ion H+, nếu chứa nhóm amin NH2 chúng có tính kiềm và giữ các cation thay thế nó bằng các ion OH-. II.1.4. Nấm men - Nấm men sử dụng trong lên bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc saccharomyces. Nhiệt độ sinh trưởng 25÷30oC. Nhưng có thể phát triển ở 2÷3oC và chịu đựng được đến – 180oC, ở nhiệt độ không khí lỏng chúng vẫn sống. - Lúc đầu lên men cần có oxy để nấm men sinh trưởng và phát triển sau đó oxy cạn dần chuyển sang pha yếm khí. - Nấm men chia làm 2 loại: + Nấm men nổi: saccharomyces cerevisiae, nhiệt độ lên men 12÷130C. Tế bào lơ lửng và tập trung nổi lên. + Nấm men chìm: saccharomyces Carlsbergesis, nhiệt độ lên men là 6÷7oC, kết chìm xuống đáy. - Hiện nay công ty bia Sài Gòn – Miền Trung sử dụng nấm men chìm nhập từ Cộng Hòa Liên Bang Đức. Một đời men giống sử dụng cho 1-7 chu kỳ lên men. Trong điều kiện hiếu khí nấm men thực hiện qua trình hô hấp và tăng sinh khối. Trong yếm khí, chúng thực hiện quá trình lên men. Men giống được phân lập và giữ gìn từ chủng nấm men hiện có bằng cách cấy vạch vào hộp petri chứa môi trường mout-agar 20÷30oC sau 2÷3 ngày chọn khuẩn lạc mọc riêng lẻ, to tròn, màu trắng sữa, soi kính hiển vi xác định là men bia. * Bảo quản nấm men tinh khiết: Nấm men sau khi phân lập và đã được kiểm tra hàn toàn phù hợp cho sản xuất như đ0ộ lên men tốt, bia trong sau khi lên men phụ và cho mùi vị tốt. Nấm men giống được bảo quản theo 2 cách sau: Trên môi trường thạch nghiên dịch đường aga men giống được cấy vào ống nghiệm chứa môi trường thạch nghiên dịch đường agar ủ ở 25oC trong 3 ngày rồi được bảo quản ở 2÷4oC. Sau mỗi 3 tháng sẽ được cấy truyền sang dịch đường mới. Trong môi trường vô trùng, nấm men được bảo quản ở 5oC, sau 15 ngày được cấy truyền sang môi trường mới. * Yêu cầu kỹ thuật: Lượng nấm men gieo cấy ban đầu 10÷20 triệu tế bào/ml. Tỷ lệ nhiễm tạp chất ≤ 1% . II.2. Nguyên liệu phụ : II.2.1. Nguyên liệu thay thế: Ngoài malt đại mạch, trong công nghệ sản xuất bia người ta sử dụng thêm một số nguyên liệu thay thế như: gạo, ngô, thóc tẻ … nhằm hạ giá thành sản phẩm và nâng cao chất lượng, cải thiện mùi vị của bia. Thành phần của gạo tính theo phần trăm chất khô Thành phần % chất khô Thành phần % chất khô Protein 8 Chất khoáng 1÷1,2 Tinh bột 75 Đường khử 0,3 Chất béo 1÷1,5 Đường sacarose 0,37 Xellulose 0,5÷0,8 Độ ẩm ≤14,5 Công ty bia Sài Gòn – Miền Trung sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỷ lệ 30% còn lại là 70% malt. Gạo được mua ở các vùng lân cận như: Tuy phước, Hoài Nhơn, An lão Phù Mỹ … vận chuyển đến nhà máy bằng xe tải. Gạo đựng trong bao nilông, trọng lượng mỗi bao là 50 kg, được bảo quản trong kho với nhiệt độ phòng 25oC, sự lưu thông không khí tự nhiên. * Yêu cầu kỹ thuật đối với gạo: - Màu sắc: Từ trắng ngà đến thật trắng. - Mùi vị : Không có mùi mốc, mùi gạo cũ. - Vị : Ngọt đặc trưng - Độ sạch : Không bị mốc, sạn cát. - Độ ẩm : ≤ 14,5% II.2.2. Chất phụ gia: Chất phụ gia góp phần nâng cao độ bền sinh hóa và phục vụ các yêu cầu khác của công nghệ sản xuất. + Nhóm chất phụ gia dùng xử lí nước. Nhóm này có thể dùng làm nước mềm ( phục vụ sản xuất, phục vụ nồi hơi … như muối sunphat của nitơ, sunfit natri … Nhóm chất sát trùng, tẩy rửa. + Nhóm chất chống oxy hóa cho bia, nhóm này sử dụng các chất dễ bị oxy hóa như ascorbic (C6H8O6), H2O2. + Nhóm các hợp chất cần thiết cho việc xử lí nấm men thu hồi và phân lập nuôi cấy nấm men, nhân giống trung gian Chương III QUY TRÌNH SẢN XUẤT Nguyên liệu (Malt) Cân, nghiền Hòa trộn với nước Đạm nước Nguyên liệu (gạo) Cân, nghiền Hòa trộn với nước Hồ hóa Nấu (Đường hóa) Lọc thu dịch đường Đun sôi với houblon Lắng trong và làm lạnh sơ bộ Nước nóng 780C Bã Bã thải Rữa bã Nước rữa bã Cặn xã bỏ Men giống Nhân giống nhỏ Nhân giống lớn Làm lạnh nhanh Tách cặn lạnh Lên men, tàng trữ Lọc trong Ổn định Chiết chai Thanh trùng Dán nhãn Xuất xưởng Thu hồi Co2 Xử lí Bình chứa Nạp bình Xuất xưởng Rửa chai Chai Men sữa Chăn nuôi Hoạt hóa Xử lí Bộc trợ lọc Bốc hơi III.1. Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất : III.2. Thuyết minh quy trình : III.2.1. Xử lý nguyên liệu và nấu – đường hóa nguyên liệu: III.2.1.1. Nghiền malt. * Mục đích: Phá vỡ cấu trúc tế bào để tạo điều kiện thuận lợi và thúc đẩy các quá trình sinh l‎í, sinh hóa diễn ra trong quá trình đường hóa, nhằm làm thế nào thu được lượng chất hòa tan lớn nhất và thúc đẩy các quá trình thủy phân khác diễn ra triệt để hơn * Mức độ nghiền nguyên liệu: Phụ thuộc vào mức độ phân hủy của nó. Nếu malt có độ phân hủy kém thì cần phải nghiền mịn. Nhưng đối với malt phân hủy tốt thì chỉ nghiền thô. Mức độ nghiền cũng phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị lọc. * Công ty cổ phần bia Sài Gòn-Miền trung sử dụng thiết bị lọc thùng đáy bằng nên yêu cầu tỉ lệ tấm như sau: + Vỏ 15 ÷ 18% + Tấm thô 18 ÷ 22% + Tấm mịn 30 ÷ 35% + Bột 25 ÷ 35% III.2.1.2. Nghiền gạo * Mục đích: Do hạt tinh bột trong gạo chưa bị tác động bởi hệ enzim, cấu trúc còn rất cứng. Ở trạng thái như vậy rất khó bị phân hủy, do đó gạo phải được nghiền nhỏ như malt. * Tỷ lệ các thành phần bột gạo sau khi nghiền: + Bột thô 20 ÷ 30% + Bột mịn 70 ÷ 80% III.2.1.3. Nấu – Đường hóa nguyên liệu : * Mục đích : Nhằm chuyển về dạng hòa tan tất cả các chất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng không hòa tan trong bột malt. Chúng sẽ kết hợp với các chất hòa tan có sẵn tạo thành chất chiết chung (extract) Hiện nay công ty cổ phần bia Sài Gòn-Miền Trung nấu tỷ lệ malt : gạo là 70 : 30 %, một mẻ nấu khoảng 1040 kg. Vậy lượng malt là 780 kg, gạo 260 kg. * Các quá trình sinh hóa xảy ra trong quá trình nấu: - Thủy phân tinh bột: Thành phần quan trọng nhất của bia là cồn được sinh ra trong quá trình lên men từ dịch đường. Vì vậy sự thủy phân tinh bột thành maltose rất quan trọng. Dưới tác động của hệ enzim amylase thì amylase, amylopectin và dextrin bậc cao sẽ bị phân cắt thành đường đơn giản và dextrin bậc thấp, nhờ đó dễ hòa tan trong nước và trở thành chất hòa tan của dịch đường. - Sự thủy phân protein: Quá trình thủy phân protein rất quan trọng tạo nên hàm lượng các chất chứa nitơ hòa tan (chiếm khoảng 5÷7%) so với tổng số chất hòa tan trong dịch nấu. Các acid amin và peptid là nguồn dinh dưỡng cho nấm men và còn là cơ chất cho quá trình lên men rượu cao, còn các chất chứa nitơ có phân tử lượng trung bình (albumoza pepton, polypeptid) thì góp phần không nhỏ đế việc tạo vị đậm đà, tạo bọt và giữ bọt cho bia. Sự thủy phân protein gồm 2 giai đoạn: + Ở giai đoạn khô nảy mầm, do nhiệt độ thấp nên sự thủy phân sâu hơn và tạo nhiều protein bậc thấp (peptid bậc thấp và amino acid) + Ở giai đoạn đường hóa tạo nhiều protein bậc trung (albumoze pepton, peptid bậc cao), một phần protein hòa tan sau khi đường hóa hoặc những quá trình sau như đun sôi với hoa houblon làm nguội… chúng sẽ bị kết tủa và loại bỏ, phần khác còn lại trong dịch đường là các protein chịu nhiệt, phần lớn chúng tồn tại trong dịch đường là các protein chịu nhiệt, phần lớn chúng tồn tại trong dịch đường là các protein chịu nhiệt, phần lớn chúng tồn tại trong dịch đường ở dạng hòa tan sau khi đun sôi ở nhiệt độ cao. Hoạt động thủy phân protein xảy ra hữu hiệu nhất là ở 45 ÷ 55oC nhưng khi ở nhiệt độ cao hơn giới hạn này, quá trình cũng không dừng lại ở điểm nghỉ (rest) 450 sẽ thu được nhiều sản phẩm phân tử lượng thấp. Ở 55oC sẽ thu được nhiều chất có phân tử lượng cao. Trong quá trình thủy phân, các protein được phân cắt ra thành những sản phẩm thủy phân có phân tử lượng cao rồi lần lượt bắt đầu từ sản phẩm có phân tử lượng cao đến thấp dần, cho nên không phân biệt được ranh giới rõ ràng trong sự hình thành này, đặc biệt các chất keo để tạo bọt cũng thủy phân cùng nhiệt độ này. Dừng lâu ở nhiệt độ 50oC sẽ luôn luôn tạo ít bọt trong bia. Một vấn đề khác nữa là tầm quan trọng của amino acid. Nấm men tiêu thụ ít nhất từ 10-14 mg α amino nitrogen/100 ml dịch đường. Nếu điều kiện trên không bảo đảm thì: + Nấm men tăng trưởng yếu. + Quá trình lên men chính và phụ chậm lại. + Mùi bia chưa chín bị giữ lại trong bia. Vì vậy việc cung cấp đầy đủ lượng α amino acid cho nấm men để đảm bảo cho quá trình trao đổi chất là cần thiết. Thủy phân fitin và hemicellulose: + Thủy phân fitin có ‎ nghĩa cung cấp photpho cho quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men (fitin là hợp chất hữu cơ có chứa photpho). Sản phẩm tạo thành là các chất hữu cơ phân tử lượng bé và acid phosphoric. Xúc tác cho quá trình này là fitinase, có pH thích hợp 5,2÷5,3 tại nhiệt độ 45-50oC + Thủy phân hemicellulose có ‎ nghĩa thứ nhất là bổ sung chất hòa tan cho dịch đường (hexose, pentose), thứ hai là xóa bỏ hàng rào chắn tinh bột tạo điều kiện cho amylase hoạt động. Xúc tác cho quá trình này là sitase (hemicellulose), có pH thích hợp là 5, nhiệt độ thích hợp là 45oC. - Các quá trình phi enzim: + Sự kết lắng và biến tính protein + Sự tạo thành melanoid + Hòa tan các thành phần từ malt + Phản ứng giữa muối và phosphat. * Các nhân tố điều chỉnh phản ứng enzim trong quá trình nấu: - pH môi trường nấu: pH của dịch nấu tự nhiên thường là 5,8. Trong sản xuất thường acid nhẹ dịch nấu về pH=5,2 để tạo điều kiện cho enzim hoạt động và quá trình đường hóa thuận lợi hơn. - Nhiệt độ nấu: duy trì nhiều nấc nhiệt độ ở các khoảng thời gian khác nhau để điều chỉnh quá trình thủy phân gluxit, protein và các chất khác. Qua nghiên cứu cho thấy nhiệt độ 40-50oC thì sự phân ly các hợp chất polyme chứa nitơ tốt hơn cả. Nhiệt độ 60-65oC tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành các đường lên men được, nhiệt độ 70-75oC phản ứng phân ly tinh bột tiến hành nhanh hơn. - Tỷ lệ nước/cái (1/4)cũng là nhân tố điều chỉnh tốc độ phản ứng thủy phân trong quá trình nấu. - Nồng độ enzim: Nếu malt có lượng enzim ít cần phải trộn thêm malt tốt hoặc enzim đường hóa từ ngoài vào. * Những yêu cầu của thành phần dịch malt sau khi nấu : Ngoài maltoza trong môi trường phải có một lượng nhất định acid dextrin và manto dextrin để tạo ra dư vị và độ nhớt của bia. Tỷ lệ gluxit trong dịch lên men phải như sau (%) Fructoza : 1 ÷ 3 Mantotriora : 11 ÷ 19 Glucoza : 8 ÷ 10 Mantotetroza : 2 ÷ 6 Saccaroza : 2 ÷ 6 Dextrin : 14 ÷ 22 Mantoza : 38÷ 40 * Thành phần của dịch nước nha: Có khoảng 75÷80% trọng lượng của bột được hòa tan trong quá trình nấu. Những thành phần không hòa tan còn lại được tách ra ở bã hèm, phần lớn các chất hòa tan trong quá trình nấu gồm các đường maltoza, maltotrioza, glucoza thêm vào đó các đường khác có sẵn trong đại mạch như sucroza, fructoza. Các đường lên men được chiếm khoảng 60÷65% của dịch hòa tan chung. Những thành phần không lên men còn lại chủ yếu là dextrin, protein, chất keo và các chất vô cơ khác. Bột malt + Nước Đạm hóa Đường hóa Lọc và thu dịch đường Đun sôi với hoa houblon Bột gạo + Nước Hội cháo Dịch hóa Hồ hóa * Sơ đồ công nghệ nấu bia: ` * Nồi gạo: Cho một ít CaCl2 và nước nằm sẵn trong đáy nồi, CaCl2 có tác dụng rút ngắn thời gian đường hóa, thể tích nồi . Toàn bộ lượng gạo và 10% malt được trộn đều với nước ở nhiệt độ 35oC qua phễu nhập nguyên liệu, tỷ lệ bột:nước là 1:5 khuấy đều dịch bột sau đó tiến hành nâng nhiệt và giữ nhiệt Nâng nhiệt từ 35oC÷52oC, giữ 52oC trong 15 phút ở nồi gạo Dịch hóa: Nâng nhiệt từ 52oC đến 76oC, giữ 76oC trong 10 phút Hồ hóa: Nâng nhiệt từ 76oC÷100oC , giữ sôi trong 20 phút để hồ hóa triệt để dịch gạo, pH nồi gạo = 5,7 * Nồi malt: Bột malt được trộn đều với nước ở nhiệt độ 35oC qua phễu nhập liệu, tỷ lệ bột malt và nước 1:4. Trước khi nạp bột cũng cho thêm vào nồi bột ít CaCl2. Bật cánh khuấy để khuấy đều dịch bột sau khi nạp hết bột malt dùng H2SO4 để điều chỉnh pH về 5,5÷5,6. Nâng nhiệt đến 52oC và giữ trong 15 phút. Hội cháo: Sau khi nồi gạo đã kết thúc hồ hóa triệt để xong bơm sang nồi malt nhằm tránh nhiệt độ tăng đột ngột dẫn đến vô hoạt enzim, cùng lúc bơm nước song song vào nồi gạo cho khi kết thúc bơm hội cháo thì nhiệt độ của hỗn hợp dịch là 65oC trong 30 phút để thực hiện quá trình đường hóa hỗn dịch. Sau khi đướng hóa xong nâng hỗn hợp dịch lên 75oC và giữ trong 20 phút để dextrin hóa số tinh bột còn lại. Dùng Iod 0,02N kiểm tra, nếu chưa đạt yêu cầu tiếp tục giữ ở nhiệt độ dextrin hóa cho đến khi đạt yêu cầu, sau đó nâng nhiệt lên 78oC và chuyển sang lọc vì lúc này độ nhớt của đường giảm. * Biểu đồ nấu bia: Nhiệt độ ( 0C ) 10 25 45 55 65 85 95 125 135 155 T III.2.1.4. Lọc thu dịch đường : * Mục đích: Phân tách phần loãng riêng ra khối phần đặc. Đặc trưng của malt cháo là trong đó có nhiều phân tử rắn. Trong quá trình lọc những phân tử rắn này sẽ tạo thành một lớp nguyên liệu lọc phụ. Điều này có ‎ý nghĩa lớn trong khi lọc, nhất là khi sử dụng phương pháp lọc lắng. * Cách tiến hành: - Dịch lọc được lọc bằng thùng lọc đáy bằng trước lúc tiến hành lọc, thùng lọc được rửa kĩ, các mảnh của đáy mặt sàn được ghép thật khít và chặt chẽ với nhau. Lỗ hỡ tròn để tháo malt và các van xả dịch đường đóng chặt. - Cho nước vào thùng lọc để làm nóng thiết bị và đuổi hết không khí. - Khối cháo trong thùng malt được cánh khuấy đảo đều và liên tục mở van xả đáy nồi và dùng bơm ly tâm để bơm cháo sang thiết bị lọc. Trong thời gian bơm cháo hệ thống dao cào được hạ thấp độ cao và cho quay để dàn đều bã malt trên mặt đáy. Sau khi bơm hết sang thùng lọc để yên trong 30 phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc phụ. Các phân tử nặng và các hạt có kích thước rất lớn sẽ lắng xuống kết thành lớp bùn dưới. Các phân tử nhẹ và các hạt có kích thước lớn cùng với vỏ trấu kết lắng rất dày. Chúng là bộ phận chính của lớp lọc phụ. Cuối cùng trên bề mặt của lớp lọc phụ được phủ lớp mỏng bao gồm những phân tử nhẹ nhất và kích thước bé nhất gọi là lớp trên. Sau 30 phút để yên thì bắt đầu mở van thu dịch đường. Dịch đường lúc này vẫn còn đục nên được bơm tuần hoàn trở lại thùng lọc. Sau 10 phút tuần hoàn thì dịch đường trong và được bơm ngay sang thiết bị nấu hoa. Phần bã còn lại được rửa bằng nước 78oC. Quá trình rửa bã được thực hiện gián đoạn với ba lần lặp lại. Sau khi nước cốt đã chảy hết, đóng van xả dịch đường lại và phun nước rửa bã lần 1. Phun nước được thực hiện cho đến khi nước ngập bã 2 cm, thì cho hệ thống dao cào làm việc để xới bã malt. Hệ thống dao cào quay được 4 – 5 vòng thì dừng. Để yên 10 phút thì bắt đầu mở van để dẫn dịch rửa bã malt ra. Quá trình này được lặp lại 2 lần nữa thì kết thúc. III.2.1.5. Đun sôi với hoa houblon: * Mục đích: Nhằm làm ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm xảy ra một cách đặc trưng của hoa houblon. Đồng thời cũng trong lúc này xảy ra một số quá trình khác như: ổn định thành phần, gia tằng nồng độ, thanh trùng dịch đường, gia tăng cường độ màu… * Tiến hành: Dịch đường trong từ thiết bị lọc được chuyển thẳng vào nồi houblon hóa. Khi dịch đường đầy đáy nồi thì bắt đầu cấp nhiệt để nâng nhiệt và giữ nhiệt độ của dịch đường ở khoảng 77→78oC cho đến khi nước rửa bã chảy vào hết, khi nước rửa bã chảy vào nồi gần kết thúc thì bắt đầu nâng nhiệt, phải tính toán để khi nước cuối cùng vào thiết bị thì dịch đường cũng bắt đầu sôi. * Các thông số kỹ thuật: - Thời gian houblon hóa 90 phút - Nhiệt độ 104 – 105oC - Áp suất hơi 1,4 – 1,6 bar - Tiếp hoa: + Lần 1: Sau khi sôi 10 phút cho hoa cao + Lần 2: Sau khi sôi 20 phút cho hoa viên, lượng hoa viên cho vào chiếm 75% tổng lượng hoa viên. + Lần 3: Trước khi kết thúc 10 phút thì cho vào phần hoa viên còn lại. * Sự thay đổi của nước nha sau khi đun sôi với hoa houblon: - Sự thơm hóa dịch đường: quá trình này xảy ra nhờ sự hòa tan các chất và hoa houblon vào dịch đường, các phản ứng melanoidin và caramen hóa khi đun sôi. + Sự hòa tan các chất đắng của hoa houblon làm thay đổi mùi vị của dịch đường, nó làm cho dịch đường chuyển từ ngọt sang vị đắng của hoa houblon. + Tinh dầu thơm của hoa houblon cũng ảnh hưởng đến mùi vị của dịch lên men và bia. - Sự keo tụ và kết tủa: Đây là quá trình quan trọng khi đun sôi dịch đường với houblon. Sự có mặt của protein hòa tan trong dịch lên men có thể là nguyên nhân làm đục bia. Trong quá trình đun sôi, một số các protein đơn giản như albumin, globumin bị biến tính và đông tụ. Trong nước nha có tanin của malt và hoa houblon làm kết tủa protein không đông tụ. Do đó khi tăng lượng hoa houblon thì lượng protein kết tủa trong dịch nha tăng. Quá trình keo tụ protein trong dịch nha phụ thuộc vào nhiều yếu tố như sự có mặt của tanin, nồng độ dịch đường, pH của môi trường nấu, thời gian và cường độ đun sôi. - Sự tăng độ màu của dịch lên men: màu của dịch đường từ nhạt sang đậm do sự hình thành các sản phẩm của quá trình caramen, melanoidin và các chất màu của hoa tạo nên. + Dịch đường càng đậm đặc khi đun sôi thì màu của nó càng tăng. + pH của môi trường càng tăng cao thì màu của dịch đường càng đậm. III.2.1.6. Lắng trong: * Mục đích: - Làm trong dịch nước nha để đảm bảo độ trong của bia sau này. - Dịch nha được bơm vào thiết bị whirlpool ở phần nửa dưới của thiết bị theo phương tiếp tuyến với thành thùng. Tại đây dịch nước nha sẽ đi theo đường xoáy vào giữa thùng và lắng xuống theo dạng hình nón. Thời gian bơm dịch khoảng 40 phút, vận tốc bơm 5m/s. Dịch để lắng trong thiết bị khoảng 30 phút, sau đó bã hoa sẽ được lấy ra ở phần chóp nón dưới đáy của thiết bị, dịch nước nha được đưa đi làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ lên men. III.2.1.7. Làm lạnh nhanh: * Mục đích: Hạ nhiệt độ dịch đường xuống nhiệt độ lên men, bão hòa oxi cho dịch lên men và kết tủa huyền phù. * Các quá trình diễn ra khi làm lạnh: - Tiếp tục lắng đọng các cặn nhỏ mịn. - Hòa tan oxy - Oxy hóa các chất: maltose, glucose, fructose, chất đắng, tanin, nhựa hoa houblon… Quá trình này diễn ra mạnh khi nhiệt độ trên 40oC, dưới 40oC mức độ oxy hóa yếu dần. Theo Vanlaer và Rosenthar mức độ oxy hóa các chất xếp theo thứ tự: chất đắng > Fructose > phenol > glucose > pepton > maltose. - Màu thẫm hơn, hương thơm và vị đắng giảm hơn một chút do quá trình oxy hóa. * Những biến đổi của dịch đường khi làm lạnh và lắng trong: - Sự tạo thành và tách kết tủa: + Trong quá trình làm lạnh sẽ hình thành chất cặn ở dạng huyền phù. Huyền phù tồn tại ở hai dạng: huyền phù thô và huyền phù mảnh. + Huyền phù thô phát sinh trong quá trình houblon hóa và chúng được kết tủa ở giai đoạn làm nguội. Kết tủa này gọi là kết tủa nóng, gồm những hạt có kích thước 30 – 80 μm rất dễ lắng. Khi kết tủa huyền phù thô còn kéo theo một lượng lớn các chất sắt, đồng và một số kim loại khác. + Huyền phù mảnh: xuất hiện trong giai đoạn làm lạnh dịch lên men. Khi nhiệt độ dịch đường xuống dưới 60oC, một số chất hòa tan nóng trong dịch đường trở thành chất không tan và tạo thành kết tủa. Kết tủa này gọi là kết tủa lạnh. - Sự bay hơi nước: Khi làm lạnh đường một phần nước bị bốc hơi, do đó thể tích lên men giảm nhưng nồng độ tăng lên. Sự tăng nhiều hay ít còn phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị làm lạnh. Để dịch lên men có nồng độ theo yêu cầu thì cần phải tính toán sự bay hơi nước trong quá trình làm lạnh. III.2.1.8. Lên men: Lên men là quá trình chuyển hóa dịch đường thành bia dưới tác dụng của hệ enzim của nấm men, sản phẩm chính là rượu và CO2. Quá trình lên men gôm hai giai đoạn: lên men chính và lên men phụ: III.2.1.8.1. Lên men chính: * Mục đích: Chuyển hóa các chất hòa tan ở trong dịch đường thành C2H5OH và các loại rượu phụ khác, CO2 và các sản phẩm phụ khác như glyxerin, acid hữu cơ, diacetyl, este…. Quá trình lên men chính tank lên men được làm sạch và khử trùng dịch lên men sau khi làm lạnh bơm đầy dung tích hữu dụng (2/3 tank) đồng thời bổ sung nấm men và 5 – 6 mg oxy cho một lít dịch và bắt đầu quá trình lên men chính. Trong giai đoạn lên men chính, giai đoạn đầu người ta cho vào các chất phụ gia để kích hoạt nấm men và giữ ở áp suất dư 0,5 bar và nhiệt độ 10oC. * Các giai đoạn: + Giai đoạn 1: thường xảy ra sau 24h kể từ khi nạp dịch lên men đầy bồn. Giai đoạn lên men tăng trưởng nhanh.Dịch lên men giảm từ 11oPL xuống 9oPL. + Giai đoạn 2: Hai ngày tiếp theo, lúc này nấm men hoạt động mạnh dần lên, bọt nhiều và dày hơn. Dịch lên men chỉ còn 6,9÷7oPL. + Giai đoạn 3: Hai ngày tiếp theo. Đây là giai đoạn lên men mạnh nhất, hàm lượng diaxetyl và CO2 sinh ra nhiều nhất. Dịch lên men chỉ còn 2,7÷3oPL. + Giai đoạn 4: Thường kéo dài 1 – 1,5 ngày cuối cùng. Quá trình lắng nấm men bắt đầu. Dịch lên men chỉ còn 2,4÷2,5oPL. Kết thúc giai đoạn 4 ta thu được bia non. Quá trình lên men chính diễn ra trong 6-7 ngày. * Các biến đổi trong quá trình lên men bia: - Biến đổi pH, nhiệt độ, nồng độ dịch đường lên men. - Biến đổi độ đường, nhiệt độ, độ chua và số lượng tế bào. - Biến đổi nồng độ NH3 theo thời gian. - Biến đổi hàm lượng đạm tổng số và acid amin - Biến đổi hàm lượng acid amin - Biến đổi hàm lượng tổng số. III.2.1.8.2. Lên men phụ và tàng trữ bia: * Mục đích: Lên men phần đường còn lại, bổ sung thêm CO2, tăng vị và khả năng tạo bọt, đồng thời ức chế sự phát triển của vi sinh vật có hại. Lên men phụ còn nhằm mục đích khử hàm lượng diacetyl về mức giới hạn < 0,1 mg/l. * Các quá trình xảy ra trong quá trình lên men phụ và tàng trữ bia: - Sự hòa tan và liên kết CO2 trong bia: Trong bia non chứa khoảng 0,2% CO2, hàm lượng CO2 của bia thành phẩm không được nhỏ hơn 0,5%. Do đó CO2 sinh ra khi lên men phụ là nguồn bổ sung CO2 cho bia thành phẩm. Mức độ hòa tan của CO2 vào trong bia phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất trên bề mặt dịch bia: Áp suất Thể tích CO2 (g/l) 0,1 3,3 ÷ 3,4 0,2 3,6 ÷ 3,8 0.25 3.77÷ 3,95 0,3 3,9 ÷ 4,1 CO2 tồn tại trong bia ở dạng hấp thụ các chất keo và tạo thành màng bảo vệ ngăn cản sự kết tủa của các bong bóng CO2. Ngoài ra CO2 còn ở dạng liên kết với glycerin, glucol, acid lactic… tạo thành các hợp chất không bền. - Sự làm trong bia; Kết thúc quá trình lên men phụ, nhiệt độ hạ xuống 0÷1oC nên đã ức chế quá trình lên men, đồng thời các hợp chất không hòa tan sẽ được đông tụ như protein, tanin, nhựa houblon. Các tế bào nấm men cũng bị kết tủa và kéo theo các huyền phù mà chúng hấp thu, bia trong dần. Đáy thiết bị là một lớp bã màu nâu của các liên kết protein – tanin keo tụ và của các tế bào nấm men. - Các quá trình oxy hóa khử và hoàn thiện chất lượng bia Bia chứa hơn 100 cấu tử thơm và ngon, đặc biệt lưu ý ‎ đến sự có mặt của oxy trong quá trình lên men phụ vì các chất như amino acid, các tanin và các chất màu sẽ làm giảm chất lượng của bia làm cho vị của bia bị giảm sút, màu bia sẽ tối hơn. Tuy nhiên, trong quá trình tàng trữ cũng xảy ra các phản ứng oxy hóa khử giữa các chất có trong bia, các phản ứng này làm tăng thêm hàm lượng các chất như: este, rược bậc cao và làm giảm đi hàm lượng diacetyl. Sau khi tàng trữ bia trở nên mềm và dịu hơn. - Quá trình phân hủy diacetyl trong lên men phụ. +H2 CH3 C C CH3 CH3 C CH CH3 O O O OH Tùy theo điều kiện mà phải có chế độ thời gian tàng trữ thích hợp cho từng loại bia. * Tiến hành lên men: Nhà máy sử dụng lên men chìm ở nhiệt độ 8 – 10oC với chủng nấm men sử dụng là sacharomyces Carbergenis. Lượng nấm men cho vào phải được 10÷25 triệu tế bào/ml dịch. - Nạp men giống vào dịch đường houblon hóa: Trước khi nạp vào thùng lên men, nấm men được trộn lẫn trong thùng hoạt hóa nấm men. Thiết bị hoạt hóa nấm men có cấu tạo thân trụ đáy hình bán cầu, đáy có van xả men và van vệ sinh. Thùng có gắn cánh khuấy, motơ, hộp giảm tốc, có ống thủy tinh để đo mức dịch đường bên trong. Đường ống dẫn không khí vô trùng được nối liền với thiết bị. Khi tất cả các van đều đóng, nén khí vào thiết bị nén áp lực 2kg/cm2 rồi mở van xả men ở đáy thì toàn bộ dịch lên men trong thùng hoạt hóa được chuyển sang thiết bị lên men. Lúc này việc vận chuyển men đã hoàn thành. Khi men đặc và dịch đường cho vào thùng hoạt hóa thì cánh khuấy phải làm việc để đánh tan và hòa đều men, tránh hiện tượng nấm men vón cục, đồng thời kết hợp không khí để kích thích nấm men nảy chồi. Thời gian hoạt hóa nấm men thường kéo dài trong 30-60 phút tùy thuộc vào trạng thái sinh l‎í của nấm men, thời gian hoạt hóa kết