Báo cáo thực tập tại nhà máy bia 33 Quang Trung - TP HCM

guyên liệu dạng hạt 3.2.1.1.1. Nghiền gạo Hạt gạo chưa ươm mầm nên chưa bị tác động bởi các quá trình enzym do đó cấu trúc tinh bột rất cứng nên khó bị thủy phân. Muốn biến chúng thành đường trước hết phải nghiền thật nhỏ sau đó xử lý hồ hóa ở nhiệt độ cao làm cho tinh bột chín. Yêu cầu: xay mịn hơn malt, càng mịn càng tốt nhưng nếu quá mịn bia sẽ đục và khó lọc. Thiết bị nghiền mà nhà máy sử dụng là thiết bị nghiền búa với vận tốc vòng quay là 3000 vòng/phút, có nam châm để tách bụi, cửa nhập liệu bố trí đặc biệt theo nguyên tắc khí động để tách một phần sạn còn sót, kích thước lỗ sàng là 20mm. Cấu tạo của máy nghiền gạo gồm một vỏ máy, trên trục thẳng nằm ngang có gắn 6 đĩa, trên mỗi đĩa có gắn 4 búa làm bằng thép không gỉ hướng về 4 phía. Gạo được đưa vào cửa của máy nghiền. Khi trục quay, búa dang thẳng và đập mạnh vào hạt gạo làm cho hạt gạo vỡ ra. Những hạt có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng lỗ sàng sẽ lọt sàng ở dưới ra ngoài còn những hạt có kích thước lớn hơn sẽ bị giữ lại để nghiền tiếp. Hình 3.4. Cấu tạo máy nghiền gạo 3.2.1.1.2. Nghiền malt Mục đích là làm cho hạt malt nhỏ ra để tăng diện tích tiếp xúc với nước, làm cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn. Yêu cầu: Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt để không cho chất tanin trích ly ra dung dịch vì nó làm cho bia có vị đắng, đồng thời vỏ malt còn nguyên sẽ có tác dụng như một chất trợ lọc trong quá trình lọc trong dịch đường sau này, nội nhũ càng mịn càng tốt. Trong quá trình nghiền phải khống chế sao cho hạt malt nghiền ra không quá lớn cũng không quá nhỏ vì nếu hạt malt có kích thước quá lớn thì không thể trích ly hết các thành phần trong malt còn nếu hạt nghiền quá nhỏ thì gặp khó khăn cho quá trình lọc sau này. Trên cùng một hạt malt có 3 khu vực khác nhau: Vỏ trấu, phần đầu, phần lõi của hạt malt với tính chất và tác động thủy phân khác nhau đối với 3 khu vực, với 3 mức độ nghiền khác nhau, điều này là không thể vì vậy ta chỉ có thể trung hòa cả 3. Có thể khắc phục tốt công việc này bằng cách bố trí hợp lý trục nghiền và sàng ta sẽ thu được các cấu tử với các mức độ nghiền khác nhau. Tại nhà máy thiết bị nghiền malt được dùng là thiết bị 4 trục 1 sàng. Malt được cho vào cửa của máy nghiền qua cặp trục nghiền thô gồm một cặp trục có đường kính bằng nhau và vận tốc quay như nhau, trên hai trục này có các rãnh để xé vỏ trấu và làm vỡ hạt malt. Hỗn hợp nghiền sau đó được xuống cặp trục nghiền tấm cũng gồm một cặp trục (bề mặt trục nhẵn) có đường kính bằng nhau và có vận tốc quay như nhau để nghiền tấm lớn mà vẫn không làm nát vỏ malt. Hỗn hợp vỏ và tấm sau khi nghiền được đưa ra ngoài và đưa đi nấu. Hình 3.5. Cấu tạo máy nghiền malt 3.2.1.1.3. Vận hành hệ thống xuất và xay nghiền nguyên liệu - Kiểm tra toàn bộ thiết bị. - Cân, xay và theo dõi tốc độ xay. - Theo dõi bao đựng bụi, phế liệu khi đầy thì thay thiết bị khác. 3.2.1.2. Đường hóa nguyên liệu Đây là khâu quan trọng trong quy trình sản xuất bia. Do vậy, mọi tính toán nguyên liệu cho một mẻ nấu là rất quan trọng. Nếu có sử dụng thế liệu thì phải hồ hóa hoàn toàn trước khi đưa vào nấu chung với malt vì cấu trúc hạt tinh bột của nó còn rất bền chắc. Ở giai đoạn hồ hóa gạo có cho thêm malt lót, cho một lần và chiếm khoảng 10% tổng lượng malt dự kiến cho mẻ nấu. Để nâng cao hiệu suất và rút ngắn thời gian hồ hóa, nhà máy còn cho thêm chế phẩm enzym trong quá trình hồ hóa. Các chế phẩm enzym này thuộc hệ enzym amylase và protease. Quá trình đường hóa nguyên liệu là tạo điều kiện tốt cho enzym thủy phân các hợp chất cao phân tử mà quan trọng nhất là tinh bột, protein và các hợp chất chứa phospho tạo chất chiết cho dịch đường. 3.2.1.2.1. Các biến đổi xảy ra trong quá trình nấu a/ Sự biến đổi của tinh bột: Trong quá trình nấu nguyên liệu, sự hoạt động của các enzym có sẵn trong nguyên liệu là rất quan trọng. Để cho các enzym này hoạt động tốt thì trong quá trình nấu, ta phải điều chỉnh nhiệt độ thích hợp cho từng loại enzym để chúng tiến hành thủy phân nguyên liệu một cách hiệu quả nhất. Các biến đổi của tinh bột trong quá trình nấu dưới tác dụng của enzym là: Enzym α – amylase: Hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 70 – 750C, pH khoảng 5,6 – 5,8 tác động lên mạch amylose và amylopectin, cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit của phân tử tinh bột và chuyển thành các destrin, một lượng nhỏ glucose và maltose. Enzym β – amylase: Hoạt động tốt ở nhiệt độ 60 – 650C, pH khoảng 5,4 – 5,6 tác động lên mạch amylo và mạch nhánh amylopectin, cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit theo kiểu từng đôi một và sản phẩm tạo thành là các đường maltose và một lượng nhỏ destrin. Phương trình tổng quát: (C6H10O5)n + n H2O = nC6H12O6 Khi nhiệt độ lên tới 80 – 850C thì hầu hết các enzym ngừng hoạt động, nhiệt độ lúc này đóng vai trò hồ hóa tinh bột, hỗ trợ yếu tố công nghệ cho giai đoạn sau. Khi nhiệt độ lên tới 1000C thì lúc này là lúc nấu chín hoàn toàn các hạt tinh bột. b/ Sự biến đổi của protid: Trong điều kiện nhiệt độ khoảng 50 – 520C, pH khoảng 5,2 – 5,4 các enzym protease thủy phân protein tạo albumoza, pepton, polypeptid, peptid, acid amin. Ngoài ra còn có sự phân cách phân tử acid photphoric ra thành amilopepton. Sự hòa tan các chất malt, gạo và nước tạo chất chiết cho dịch đường, phản ứng giữa muối của nước và photphat của cháo malt. 3.2.1.2.2. Thiết bị đường hóa Cấu tạo Nồi nấu là một loại thiết bị hai vỏ, hơi gia nhiệt được cấp vào ở giữa hai lớp vỏ của nồi. Thiết bị nấu có thân hình trụ, đáy hơi lõm, phần trên hình nón, được chế tạo hoàn toàn bằng thép không gỉ, mỗi nồi có hai cánh khuấy ở sát đáy nồi có tác dụng khuấy trộn tránh bị cháy nguyên liệu. Trên phần hình nón có gắn đồng hồ đo áp lực, một cửa kính quan sát lớn và bên trong thiết bị có quả cầu phun nước khi làm vệ sinh thiết bị. Thiết bị là một nồi hình trụ, đáy lõm được chế tạo bằng thép inox có trang bị thiết bị hệ thống cấp hơi để gia nhiệt. Thể tích nồi malt bằng thể tích nồi hoa houblon, khoảng 6 m3. Thân nồi được bảo ôn bằng vật liệu cách nhiệt, hệ thống chuyển động và cánh khuấy được đặt ở phía dưới (mục đích chính là tránh dầu mở chảy vào nồi), có cửa quan sát, đèn chiếu sáng, ống thoát hơi, nhiệt kế để đo nhiệt độ và đồng hồ để đo áp suất. Chiều cao thiết bị là 130 cm, đường kính trong là 180 cm, đường kính ngoài là 184 cm, có áp hơi để gia nhiệt là hai mảnh, mỗi mảnh có đường hơi vào và đường hơi ngưng thoát ra riêng biệt. Cánh khuấy hoạt động với tốc độ 10 – 15 vòng/phút, áp hơi trên đường ống khoảng 4 – 5 kg/cm2, còn áp suất hơi giữa hai lớp vỏ áo khoảng 2,5 – 3 kg/cm2. Hình 3.6. Cấu tạo nồi nấu Nguyên tắc hoạt động Khi nồi hoạt động xảy ra hai quá trình: Quá trình khuấy trộn và quá trình truyền nhiệt. Quá trình khuấy trộn: Trong nồi gạo và nồi malt có cánh khuấy, khi cánh khuấy quay thì chất lỏng chuyển động lên tuần hoàn. Quá trình truyền nhiệt: Hơi đốt được dẫn vào khoảng trống giữa hai lớp vỏ để đun nóng nồi. Hơi nước vào nồi với áp suất là 2 at và vận tốc là 30 – 50 m/s. 3.2.1.2.3. Diễn biến trong quá trình nấu Hình 3.7. Giản đồ nấu Quá trình nấu gạo Gạo sau khi nghiền được đưa vào nồi nấu gạo, tiếp theo cho nước vào, bật cánh khuấy đảo trộn cho đều. Nước cho vào nồi với tỉ lệ 1 : 4 hỗn hợp này chiếm 2/3 nồi nấu. Trước đó người ta đã cho malt lót vào để hỗ trợ cho quá trình thủy phân tinh bột. Sử dụng malt lót lần 1 khi nấu gạo để chống cháy xém nguyên liệu và cung cấp một ít enzym thủy phân để khi nâng nhiệt độ nồi gạo lên 720C thì tinh bột gạo bắt đầu hút nước để trương nở làm cho các phân tử tinh bột bị phá vỡ cùng với khoảng pH từ 5,6 – 5,8 là điều kiện tối ưu để cho enzym α – amylase hoạt động thủy phân tinh bột. Tuy nhiên với lượng malt lót không nhiều nên lượng destrin, maltose và glucose được tạo ra cũng không nhiều. Sau khi giữ nhiệt tại nhiệt độ này 20 phút thì nồi gạo được nâng lên 830C. Đây là nhiệt độ thích hợp để hồ hóa gạo, giữ ở 830C trong 5 phút để cho tinh bột gạo được hồ hóa hoàn toàn. Sau đó tiếp tục bơm nước nhằm làm loãng dịch cháo đồng thời cho malt lót lần 2 và để hạ nhiệt độ nồi gạo xuống 720C là nhiệt độ thích hợp cho enzym α – amylase có trong malt thủy phân tinh bột đã hồ hóa thành các destrin, một ít maltose và glucose. Giai đoạn này gọi là giai đoạn dịch hóa. Trong quá trình nấu gạo, muối CaCl2 được cho vào để tạo điều kiện cho enzym α – amylase hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ cao. Sau giai đoạn dịch hóa, nhiệt độ của nồi gạo được tăng lên 1000C và được giữ trong 10 phút. Nhiệt độ càng tăng sẽ làm cho mạch tinh bột càng yếu đi giúp cho các quá trình thủy phân của các enzym sau này dễ dàng hơn. Quá trình nấu malt Quá trình đạm hóa Sau khi malt được hòa với nước thì được nâng lên 500C cùng với việc bổ sung acid lactic để điều chỉnh pH (pH = 5,2 – 5,6) thì đây là điều kiện lý tưởng cho enzym hoạt động. Sau quá trình đạm hóa thì protein bị thủy phân albumoza, peptone, polypeptide và các acid amin. Mặc dù sản phẩm thủy phân protein chiếm tỷ lệ không nhiều (5 – 6 %) trong chất hòa tan của dịch đường nhưng nó lại đóng vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng của bia vì các sản phẩm thủy phân của protein có phân tử lượng thấp như peptid và các acid amin sẽ là nguồn cung cấp nitơ chủ yếu cho nấm men trong giai đoạn lên men còn các sản phẩm thủy phân có khối lượng phân tử trung bình như albumoza, pepton, polypeptide sẽ tham gia vào việc tạo vị, tạo bọt và làm bền bọt cho bia. Tuy nhiên, các phân tử protein nếu chưa được thủy phân trong quá trình nấu sẽ là nguyên nhân làm đục bia sau này. Quá trình đường hóa Sau giai đoạn dịch hóa kết thúc ở nồi gạo cũng là thời điểm bước sang giai đoạn đường hóa ở nồi malt. Toàn bộ dịch ở nồi gạo được bơm sang nồi malt tạo thành hỗn hợp có nhiệt độ 650C. Cùng với pH được điều chỉnh bằng acid lactic (pH = 5,4 – 5,6) thì đây là điều kiện tối ưu cho enzym β – amylase hoạt động. Enzym này bắt đầu cắt liên kết α – 1,4 glycozit của tinh bột trong quá trình dịch hóa từ đầu không khử và cắt hai gốc glucose để tạo thành đường maltose. Thời gian đường hóa kéo dài khoảng 30 phút nhằm thu được nhiều đường maltose. Kết quả của quá trình đường hóa là khoảng 50% maltose được tạo thành và là nguyên liệu cho quá trình lên men. Ngoài ra còn có các đường như saccharose, glucose, fructose. Quá trình destrin hóa Sau quá trình đường hóa thì khoảng 1/3 cháo ở nồi malt sẽ được bơm qua nồi gạo. Tại nồi gạo cháo được nâng lên nhiệt độ 1000C để tăng hiệu suất của quá trình nấu. Không nâng nhiệt độ của nồi malt lên 1000C vì tại nhiệt độ này thì các enzym thủy phân có trong malt sẽ bị vô hoạt. Sau khi nâng nhiệt độ nồi gạo được 10 phút thì tiến hành hội cháo lần hai từ nồi gạo sang nồi malt, nhiệt độ tại nồi malt lúc này là 750C cùng với pH trong nồi khoảng 5,6 – 5,8 là điều kiện tối ưu cho quá trình destrin hóa dưới sự xúc tác của enzym α – amylase thì các đường, tinh bột còn sót sẽ bị thủy phân để tạo thành các đường đơn, các destrin có khối lượng phân tử thấp. Kết thúc quá trình đường hóa, dịch cháo được nâng nhiệt độ lên 760C để thuận tiện cho quá trình lọc vì khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm nhưng nhiệt độ cũng không quá cao trên 800C thì cellulose sẽ bị chuyển về dạng tinh bột làm đục bia và tanin hòa tan sẽ tạo vị đắng chát khó chịu do vậy sẽ làm giảm chất lượng bia sau này. Cũng không hạ nhiệt độ nhỏ hơn 760C vì khi đó dịch cháo sẽ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật ưa nhiệt phát triển làm giảm chất lượng bia sau này. Ngoài ra, còn có một số biến đổi hóa lý như Sự tủa lắng protid: Nhiệt độ cao các protid kém nhiệt sẽ bị tủa lắng. Sự kết tủa này phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian đun nóng và pH của dịch. Sự tạo thành melanoid: Trong cháo có một lượng đường và lượng acid amin đáng kể do các quá trình thủy phân tạo thành. Ở nhiệt độ cao, chúng kết hợp với nhau tạo thành melanoid góp phần quan trọng trong việc tạo màu, mùi, vị và khả năng tạo bọt cho bia. Sự hòa tan các thành phần khác của malt: Nhiệt độ càng cao thì khả năng hòa tan các chất càng tăng do đó khi nấu những chất đắng, chất chát trong vỏ trấu sẽ bị hòa tan gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia thành phẩm. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu Nhiệt độ: Đây là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình nấu có ành hưởng đến cường độ và sự hoạt hóa của các enzym thủy phân. Mỗi enzym đều có một nhiệt độ tối ưu riêng tức là ở nhiệt độ đó enzym thể hiện hoạt tính mạnh nhất. Do đó, nếu nhiệt độ không thích hợp sẽ ức chế hoạt động của chúng. Từ đó thời gian nấu bị kéo dài, làm hao tốn nguyên liệu và ảnh hưởng đến chất lượng của bia. pH: Cũng ảnh hưởng đến hoạt lực của enzym. Độ pH của môi trường thấp thường làm chậm quá trình hoạt hóa của enzym, giảm hiệu suất chất hòa tan, dịch đường bị đục và khó lọc làm cho bia thành phẩm sẫm màu và có vị đắng khó chịu. Các yêu cầu về nguyên liệu và phụ gia cho một mẻ nấu Tiêu chuẩn về malt của nhà máy trước khi đưa vào sản xuất Bảng 3.1. Tiêu chuẩn về malt của nhà máy Chỉ tiêu Mức quy định Tình trạng bao bì Màu sắc Mùi vị Độ ẩm Độ hòa tan pH nước mout Thời gian đường hóa Tốc độ lọc Màu nước mout Tốt Vàng rơm Thơm đặc trưng, không có mùi lạ £ 5 % ³ 78% 5,6 – 6,0 10 – 15 phút £ 45 phút 3,0 – 4,5 0EBC Yêu cầu của nước dùng cho nấu bia Bảng 3.2. Chỉ tiêu của nước nấu bia Chỉ tiêu Mức quy định TH TA TAC TOH Độ mặn pH Mùi vị Độ trong ≤ 0,5 0F 0 0F ≤ 5 0F 0 0F ≤ 130 mg NaCl/l 6,0 ± 0,1 Không có Trong Nguyên liệu và phụ gia cho một mẻ nấu Bảng 3.3. Chỉ tiêu nguyên liệu và phụ gia cho một mẻ nấu Nguyên liệu và phụ gia Hàm lượng Malt Malt lót lần 1 Malt lót lần 2 Gạo Viên hoa Cao hoa CaCl2 Formol Acid lactic Enzym Caramel ZnCl2 520 kg 10 kg 20 kg 250 kg 1,8 kg 0,88 kg 0,5 kg 200 ml 90 ml 0,25 kg 1,3 kg 0,003 kg Tỷ lệ phối trộn giữa gạo, malt với nước Bảng 3.4. Tỷ lệ phối trộn giữa gạo, malt với nước Công đoạn Lượng nước (lít) Lượng gạo, malt (kg) Trộn gạo 750 250 Trộn malt 1600 550 Yêu cầu của nước cấp lò hơi Bảng 3.5. Chỉ tiêu của nước cấp lò hơi Chỉ tiêu Mức quy định TH TA TAC TOH pH ≤ 0,5 0F 10 0F 10 – 30 0F 3 0F ≤ 6,5 Tiêu chuẩn về cao hoa của nhà máy Bảng 3.6. Chỉ tiêu về cao hoa Chỉ tiêu Giới hạn Phương pháp đo Màu Vàng sẫm Cảm quan (mắt) Mùi Mùi đặc trưng của hoa houblon Cảm quan (mũi) α – acid đắng 30 ± 2% Thiết bị chuẩn độ Tiêu chuẩn về viên hoa của nhà máy Bảng 3.7. Chỉ tiêu về viên hoa Chỉ tiêu Giới hạn Phương pháp đo Màu Màu xanh ôliu Cảm quan (mắt) Mùi Mùi đặc trưng của hoa houblon Cảm quan (mũi) α – acid đắng 8,0 ± 3% Thiết bị chuẩn độ Độ ẩm < 10% Cân phân tích 3.2.1.3. Lọc trong dịch đường 3.2.1.3.1. Mục đích Khi nấu xong, trong cháo malt gồm vỏ trấu, tinh bột sót và các chất hòa tan cần thu nhận do đó cần phải tách riêng chất hòa tan với các chất không hòa tan trong chất chiết để thu được dịch đường trong. Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo 2 bước: Bước đầu tiên là ép để tách dịch cốt và bước thứ hai là rửa bã để chiết rút hết tất cả những phần dinh dưỡng còn sót lại trong bã. Quá trình chiết rút chất hòa tan ở giai đoạn rửa bã dựa vào sự khuếch tán của các phần tử từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. 3.2.1.3.2. Thiết bị lọc Cấu tạo Tại nhà máy bia “33” Quang Trung khi lọc bã malt người ta sử dụng máy lọc ép khung bản, đây là thiết bị lọc áp lực làm việc gián đoạn nghĩa là nhập liệu vào liên tục, nước lọc lấy ra liên tục nhưng bã lọc được tháo ra theo chu kì. Thiết bị lọc khung bản được cấu tạo chủ yếu là khung và bản. Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào. Bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn nước lọc. Khung và bản thường được chế tạo có dạng hình vuông và có sự bít kín tốt khi ghép khung và bản. Khung và bản được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ. Giữa khung và bản là vách ngăn lọc. Hình 3.8. Thiết bị lọc khung bản Hình 3.9. Cấu tạo khung và bản lọc Nguyên tắc hoạt động Cháo malt đi vào trong các khung xếp xen kẽ với bản lọc. Ngăn cách giữa khung và bản lọc là tấm vải lọc. Dịch trong đi xuyên qua vải lọc chảy theo các rãnh trên bản lọc về đường ống tập trung và chảy vào nồi nấu với hoa houblon. Khi lọc thường 5 phút đầu, dịch đường chảy ra còn rất đục, ta phải bơm hồi lưu về nồi phối trộn. Sau một thời gian lọc nhất định, trên tấm lọc đã được phủ một lớp cặn đáng kể, nó sẽ làm tăng khả năng lọc, dịch đường chảy ra có độ trong cao hơn lúc đầu và ta bắt đầu bơm sang nồi hoa houblon, khóa van hồi lưu lại. Bã cháo được giữ lại trong khung, khi đầy tạo thành bánh lọc. Trong trường hợp này vỏ malt có vai trò quan trọng để làm xốp lớp bánh lọc và được xem như chất trợ lọc. 3.2.1.3.3. Một số lưu ý trong quá trình lọc Áp suất lọc: Áp suất lọc phải điều chỉnh từ từ vì áp suất cao sẽ bịt kín vải lọc gây trở ngại cho quá trình lọc. Nhiệt độ nước rửa: Phải sử dụng nước rửa có nhiệt độ đúng kỹ thuật (75 – 780C), không dùng nước nóng hơn vì sẽ làm cho nước nha bị đục, có mùi vị đắng chát làm giảm chất lượng bia. Khi lắp vải lọc, không được bịt kín lổ lọc vì nếu lổ lọc bị bịt kín thì dịch cháo không vào lọc được gây ảnh hưởng đến quá trình lọc. 3.2.1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc Tốc độ lọc và độ trong của dịch đường phụ thuộc vào các yếu tố sau: Nhiệt độ lọc: Nhiệt độ lọc tăng thì tốc độ lọc cũng tăng do độ nhớt của dịch cháo giảm. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ lọc quá cao thì sẽ xảy ra hiện tượng biến tính và kết tủa protein, tạo thành kết tủa dẻo gây cản trở cho quá trình lọc. Đồng thời một số chất đắng, chất chát hòa vào dịch đường gây ảnh hưởng đến chất lượng của bia. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lọc là 760C. Độ nhớt của dịch đường: Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ của dịch và thành phần riêng của nó. Nếu dịch đường chứa nhiều hydrat cacbon dạng polyme hoặc các hợp chất keo thì độ nhớt tăng lên đáng kể làm giảm tốc độ lọc. Độ chua của dịch đường: Tốc độ lọc và dịch trong của dịch đường cũng phụ thuộc vào độ chua, pH tối ưu cho quá trình lọc là 5,5. 3.2.1.4. Đun sôi dịch đường với hoa houblon 3.2.1.4.1. Mục đích Hòa tan chất đắng, chất thơm, chất chát tạo mùi vị và màu cho bia. Khử trùng dịch lên men. Làm bay hơi bớt nước, giảm độ chua để đưa dịch đường về nồng độ và pH thích hợp cho quá trình lên men. Ở nhiệt độ cao polyphenol sẽ liên kết với protein tạo phức chất dạng màng nhầy. Khi lắng xuống nó sẽ kéo theo các mảng nhỏ li ti khác làm tăng độ bền sinh học của bia và độ trong của dịch đường. Polyphenol, chất đắng, chất chứa nitơ trong bia là những chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính cao, tạo độ bền bọt trong bia. 3.2.1.4.2. Thiết bị đun sôi dịch đường với hoa houblon Cấu tạo: Thiết bị là một nồi hình trụ bằng inox, có một bộ gia nhiệt, ngoài có vỏ áo hơi. Thể tích của nồi là 5000 lít. Hình 3.10. Cấu tạo nồi hoa 3.2.1.4.3. Các biến đổi trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon Khi nhiệt độ dịch đường đạt 1000C, đun sôi 10 phút bắt đầu cho caramel và cao hoa vào, caramel có vai trò là tạo màu cho bia. Cho vào đầu tiên khi dịch đường sôi vì nhiệt độ cao thì khả năng hòa tan của caramel càng tốt và có thời gian để mùi của caramel bay hơi hết. Sau 50 phút tiếp tục cho cao hoa vào nhằm cung cấp chất đắng và hương cho bia. Thời gian đun cao hoa là 80 phút để chiết hết phần đắng có trong cao hoa, lượng α – acid đắng có trong cao hoa nhiều nên thời gian đun lâu.Viên hoa được cho vào sau vì lượng acid đắng trong viên hoa ít hơn trong cao hoa. Mặt khác, viên hoa cung cấp hương cho bia mà nếu đun lâu sẽ làm bay mất hương. Sau cùng ZnCl2 được cho vào để được hòa tan đều, nó có vai trò làm giảm sự thoái hóa của nấm men. Không cho caramel, viên hoa, cao hoa, ZnCl2 vào các giai đoạn trước vì nó sẽ làm tổn hao nguyên liệu và không ổn định chất lượng bia. 3.2.1.5. Quá trình lắng Dịch đường sau houblon hóa là một hỗn hợp rất phức tạp. Ngoài các mảng lớn của kết tủa protein, trong đó còn chứa vô số hạt có kích thước khác nhau. Các hạt có kích thước lớn có thể lắng khi nhiệt độ của dịch đường còn cao được gọi là tủa lắng (cặn thô), còn các hạt có kích thước bé hơn phải lắng ở nhiệt độ thấp được gọi là tủa lạnh (cặn mịn). Sự tồn tại của các cặn này gây ảnh hưởng xấu đến các quá trình lên men, lọc và bảo quản bia. 3.2.1.5.1 Mục đích Lắng cặn để loại bỏ toàn bộ cặn thô và cặn mịn ra khỏi dịch đường nhờ thùng lắng đảm bảo yêu cầu của dịch đường lên men và không gây ảnh hưởng đến chất lượng của bia. 3.2.1.5.2 Thiết bị lắng Cấu tạo: Thiết bị lắng có cấu tạo bằng thép không gỉ, có cửa vệ sinh, cửa quan sát, ống thoát hơi. Ống dẫn dịch vào được bố trí ở độ cao 1/3 thùng từ đáy lên. Dịch đường được bơm vào thùng có vận tốc lớn theo phương tiếp tuyến với thành trong của thùng lắng tạo nên vòng xoáy và làm cho cả cột chất lỏng xoay tròn. Nhờ có lực hướng tâm, cặn lắng được hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Van xả cặn được bố trí ở đáy thùng. Hình 3.11. Cấu tạo thiết bị lắng 3.2.1.6. Làm lạnh dịch đường trước khi lên men 3.2.1.6.1. Mục đích Làm lạnh nhanh để đưa dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men. Làm lạnh nhanh còn có tác dụng tránh vi sinh vật nhiễm vào dịch đường lên men. 3.2.1.6.2. Thiết bị làm lạnh nhanh Nhà máy sử dụng thiết bị làm lạnh α – laval. Máy được cấu tạo từ những tấm bản mỏng, gấp sóng hình chữ nhật làm bằng thép không gỉ. Dịch đường có nhiệt độ khoảng 900C được thực hiện giải nhiệt bằng nước có nhiệt độ 320C. Sau giải nhiệt bằng nước, dịch đường có nhiệt độ khoảng 560C tiếp tục giải nhiệt bằng cồn lạnh có nhiệt độ -70C ÷ -100C để dịch đường đạt nhiệt độ 90C thích hợp đi lên men. Hình 3.12. Thiết bị làm lạnh nhanh 3.2.1.7. Dịch đường thu được Như vậy qua nhiều công đoạn phức tạp ta có dịch đường với các thành phần hóa học như sau: - Maltose 50% chất hòa tan. - Ngoài ra dịch đường còn chứa các hợp chất glucid khác - Hợp chất chứa nitơ 3,1 – 5,6%, 45% trong số này sẽ được nấm men hấp thụ, dịch đường đã houblon hóa chứa rất ít protein khả kết. - Hợp chất polyphenol 150 – 200 mg/lít. - Chất đắng 100 – 150 mg/lít. - Acid hữu cơ: acid lactic, acid sucsinic, acid oxalic, acid malic, acid citric với hàm lượng không đáng kể. - Viatmin: B1, B6 và các nhóm vitamin, tiền vitamin khác. - Chất khoáng: P2O5 (0,68%), K2O (0,41%), SiO2 (0,15%). - pH = 5,5 – 5,8. - Độ nhớt: 1,6 – 1,8 cp. - Sức căng bề mặt: 0,041 – 0,045 N/m. 3.2.2. Quy trình công nghệ lên men Hình 3.13. Sơ đồ quy trình công nghệ lên men 3.2.2.1. Thuyết minh quy trình công nghệ Dịch đường đã đun sôi với hoa houblon được vào thùng lắng cặn dựa vào lực hút của lực hướng tâm. Sau đó làm lạnh bằng máy lạnh nhanh α – laval tới nhiệt độ 9oC rồi bơm sang tank lên men chính. Nước mout được bổ sung nấm men và oxy. Thực hiện lên men chính trong tank lên men hoàn toàn kín bằng thép không rỉ có thể tích 10.000 lít và dùng chất tải lạnh là cồn với thời gian lên men chính 5 – 6 ngày, CO2 sinh ra được thu hồi. Bia non sinh ra từ quá trình lên men chính được lên men phụ, thời gian lên men cho cả 2 quá trình là 11 – 16 ngày. Sau khi lên men phụ xong bia được lọc bằng máy lọc ống. Bia trong sẽ được nạp CO2 đạt yêu cầu, bổ sung Vical chống oxy hóa, Colupulin chống đục cho bia. 3.2.2.1.1. Yêu cầu của dịch đường trước khi lên men Yêu cầu của dịch đường trước khi lên men. Bảng 3.8. Chỉ tiêu của dịch đường trước khi lên men Chỉ tiêu Hàm lượng Tinh bột sót Balling pH H+ (ml) NaCl (mg/l) TBS Độ màu Độ trong Không có 11 – 11,5 5,5 – 5,6 0,8 – 0,9 < 585 Tốt < 12,5 oEBC Trong 3.2.2.1.2. Yêu cầu chất lượng của nấm men sử dụng tại nhà máy * Nhà máy sử dụng chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis từ hai nguồn khác nhau : + Đầu tiên từ một tế bào nấm men gốc đã được phân lập, người ta cấy vào ống thạch nghiêng gọi là ống giống. Sau đó từ ống giống này người ta nuôi cấy trong môi trường lỏng chứa dịch nước mout và nhân dần thể tích lên, cho nấm men sinh sản và tăng số lượng sau đó đem sử dụng. + Nấm men tái sử dụng được thu từ tank lên men và lưu trữ ở tank men. Một đời men giống được tái sử dụng từ 6 – 8 chu kỳ lên men tùy theo chất lượng của nấm men. * Yêu cầu chất lượng của nấm men sử dụng trong lên men bia: + Tỷ lệ chết dưới 2 %. + Tỷ lệ nảy chồi lớn hơn 10 % (thời kỳ nảy chồi mạnh nhất đạt 80% - đường hạ xuống nhanh nhất). + Nấm men gieo cấy phải đạt 15 – 20 triệu tế bào/ml dịch đường. + Nấm men có khả năng chuyển hóa các đường đơn, đường đôi, các peptid, acid amin giải phóng CO2, rượu etylic và các sản phẩm khác kèm theo sự tỏa nhiêt. + Nấm men phải thuần chủng. 3.2.2.2. Mục đích cấu tạo, cách vận hành các thiết bị trong phân xưởng lên men 3.2.2.2.1. Thiết bị sạc oxy Hàm lượng oxy trong dịch đường ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ sinh sản của nấm men và sinh khối tạo thành. Nếu không đủ oxy cho nấm men thì đặc tính công nghệ mau chóng suy giảm, mức độ sinh sản hạn chế làm cho tốc độ lên men chậm, hương vị của bia không đạt. Lượng oxy thích hợp là 6,7 – 7 mg/l dịch đường. Vì lên men trong hệ thống kín do đó oxy được hòa tan với dịch đường trên đường ống dẫn về thiết bị lên men chính với liều lượng 50 – 70 hls/h khi châm thêm là 30 – 50 hls/h. Khi làm đầy thì không thêm nữa. Thiết bị này có cấu tạo đơn giản: Máy nén hoạt động tạo áp suất 4 – 5 bar