Đề tài Công nghệ sản xuất bia tại công ty bia Hoàng Sâm

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Bia – một loại nước uống phổ biến trên thế giới. Đó là một loại nước uống với nồng độ cồn nhẹ khoảng 50 nhưng rất giàu dinh dưỡng vì chứa nhiều acidamin và các thành phần dinh dưỡng khác. Hiện nay ngành công nghệ thực phẩm sản xuất đồ uống đang phát triển mạnh, đặc biệt là sản phẩm bia. Với sự đa dạng về cách sản xuất đã tạo ra nhiều sảm phẩm bia khác nhau, hiện nay trên thế giới có nhiều loại bia khác nhau như: bia hơi, bia đen, bia vàng... Hàng năm theo thống kê thị trường tiêu thụ bia của nước ta chiếm một phần lớn trong ngành kinh tế hàng hoá và dịch vụ. Ngày nay hầu như tất cả các nước trên thế giới điều sản xuất và tiêu thụ bia với số lượng rất lớn (hơn 1,5 tỉ lít bia/năm) bên cạnh việc thay đổi mẫu mã hình dáng sản phẩm nhằm thu hút người tiêu dùng thì việc nâng cao chất lượng đặc biệt phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm là rất quan trọng. Với những kiến thức đã học cùng với quá trình nghiên cứu tìm hiểu tại xưởng bia của công ty bia Hoàng Sâm em đã tổ kết những hiểu biết của mình thông qua bài báo cáo này, do kiến thức còn hạn chế nên bài báo cáo còn rất nhiều thiếu sót kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để cho bài báo cáo của em hoàn chỉnh hơn. 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY BIA HOÀNG SÂM. 1.1 Địa điểm : Công ty sản xuất nước giải khát lên men lạnh đặt tại số 9/11 khu phố 1,phường Thoi An , Q.12, TP.HCM. Nằm trên một diện tích khoảng 5000 m2 cùng với đội ngũ cán bộ kỹ thuật công nhân viên lành nghề, nhiều kinh nghiệm và ngày càng phát triển vượt bậc cả về số lượng lẫn chất lượng. 1.2. Lịch sự phát triển : Công ty bia Hoàng Sâm được thành lập năm 2004. Nhằm đảm bảo nhu cầu phuc vụ cho sản xuất nên toàn thể cán bộ công nhân viên của công ty đã nổ lực xây dựng lên “ Công ty ” từ cơ sở ban đầu là sản xuất thủ công, công suất 2000 lít bia/ngày. Sau gần 6 năm hoạt động cơ sở vật chất của công ty không ngừng cải tiến và nâng cao. năng suất hiện nay khoảng 6.000 lít/ngày. Nhằm đảm bảo cho vấn đề phục vụ nhu cầu tiêu thụ tại địa phương và các tỉnh thành lân cận. 1.3. Cơ cấu tổ chức : Công ty TNHH Sản xuất- thương mại Hoàng Sâm sản xuất bia có thành phần ban lãnh đạo gồm : - Giám đốc - Phó Giám đốc - Phòng tài chính kế toán - Phòng kĩ thuật - Tổ lái xe Chức năng của các thành viên như sau : Giám đốc: Người trực tiếp lãnh đạo, quản lý, điều hành và chịu trách nhiệm toàn bộ về pháp lý đối với nhà nước. Phó giám đốc: Người trực tiếp điều hành cán bộ công nhân viên nhà máy dưới sự chỉ đạo của Giám đốc. Phòng tài chính- kế toán: chịu trách nhiệm viết hóa đơn xuất kho, thu chi các khoản mua vật tư, nguyên liệu . Phòng kỹ thuật: Bao gồm tổ lên men, Phòng KCS ( kiểm tra chất lượng sản phẩm ),tổ xay xát, tổ nấu trực tiếp quản lý nguyên vật liệu và điều chỉnh các thông số ,quá trình trong công nghệ sản xuất bia. Tổ lái xe: Chịu trách nhiệm vận chuyển sản phẩm tới tưng nơi tiêu thụ. 1.4 . Sơ đồ tổ chức: 1.5 Các sản phẩm chính – phụ của nhà máy : Sản phẩm chính của nhà máy là bia hơi bán sỉ và lẻ. Phế thải trong sản xuất : Trong quá trình hoạt động của xưởng có một số phế thải bã hèm (ở phần lọc tách và rửa bã), phế liệu này đem bán các cơ sở chăn nuôi gia súc. Cặn men trong công đoạn lên cũng được bán cho các cơ sở chăn nuôi gia súc. Sản phẩm phụ: là nước cất dùng để cung cấp cho toàn bộ hoạt động phòng thí nghiệm của trường. 1.6 An toàn lao động và phòng cháy chữa cháy : Dựa trên văn bản pháp quy của nhà nước và an toàn lao động ( Thông tư 14/7998 ) công ty biên soạn ra kèm theo bản hướng dẫn thực hiện cho phù hợp với đặc điểm của công ty Công tác bảo hộ là quyền lợi và nhiệm vụ của mỗi người. Số người nhận trách nhiệm chuyên trách tùy theo từng đơn vị để đảm bảo các khâu được: kiểm tra an toàn, vệ sinh lao động, phòng cháy chữa cháy. Kế hoạch bảo hộ của công ty: Huấn luyện bảo hộ của công ty. An toàn lao động cho toàn bộ công nhân viên. Vệ sinh lao động Cấp phát các phương tiện lao động. Phòng chống cháy nổ và cải thiện lao trường Giám đốc thường xuyên kiểm tra đôn đốc và xử lý nghiêm khắc các trường hợp không tuân thủ nội quy về an toàn. Phòng cháy chữa cháy: Huấn luyện cho công nhân biết cách phòng cháy chữa cháy. Kiểm tra thực hiện nghiêm ngặt về các quy định phòng cháy chữa cháy. Trang bị các phương tiện phòng cháy chữa cháy như: bình xịt, bơm nước, cát… 1.7 Xử lý phế thải và vệ sinh công nghiệp. Các thiết bị cần phải thường xuyên kiểm tra, bảo trì và vệ sinh định kỳ. Tiến hành vệ sinh tổng thể 1 lần/1tuần. Xử lý phế thải: Chất thải rắn: Bã hèm: Được gom vào trong các thùng chứa Inox, đóng vào các bao có túi nilon và cung cấp cho người chăn nuôi gia súc. Hiện nay, do điều kiện về mặc bằng nên hệ thống xử lý nước thải chưa được đầu tư, phần lớn nước thải được xả trực tiếp ra hệ thống thoát nước của thành phố, một phần được thu hồi để tái sử dụng. 2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BIA. 2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới. Trên thế giới, bia được xem là mặt hàng nước giải khát có mức tiêu thụ khá lớn. Bia cũng là một sản phẩm của quá trình lên men có bề dày lịch sử phát triển khá lâu đời. Nhưng trước đây do điều kiện kinh tế và thói quen dùng bia còn hạn chế nên nó hầu như chưa được quan tâm nhiều. Khoảng cuối thế kỷ XX đầu XXI, sự đột phá của công nghệ sinh học đã làm ngành bia phát triển mạnh. Trên thế giới hiện nay đã có những tập đoàn, công ty xuyên quốc gia như HEINIKEN, TIGER, WILL… Do nhu cầu tiêu thụ bia ngày càng lớn nên các công ty không ngừng nâng cao năng suất, cải thiện chất lượng và mở rộng thị trường ra toàn cầu. Sau đây là những dấu hiệu khả quan của ngành. Tập đoàn Interbrew là trên 7 tỉ Euro, lợi nhuận là 505 triệu Euro. Interbrew chỉ là tên tập đoàn còn loại bia thì không nhà sản xuất nào lại đang sản xuất và phân phối cùng một lúc nhiều thương hiệu bia nổi tiếng như Interbrew. Tất cả các thị trường bia quan trọng nhất trên thế giới, Interbrew có mặt với nhiều thương hiệu lừng danh như: Bechs, Diebels, Gilde Spaten, Loewenbraeu ở Châu âu hay Artois, Bas, Leffe và Hoegaarden ở Bắc Mĩ. Sản lượng bia của Interbrew tăng với tốc độ chóng mặt trong những năm cuối thế kỷ XX. Nếu như năm 1990, Interbrew cho xuất xưởng với 18.4 triệu hectolit thì đến năm 2003 con số này tăng lên năm lần với 98.7 triệu hectolit. Từ năm 1995 Interbrew đã mua tới 42 công ty bia lớn nhỏ khác nhau trong đó có cả công ty lớn và các tập đoàn đa quốc gia. Sau khi sát nhập với tập đoàn Ambrew của Brazil ngay từ đầu năm 2004 Interbrew đã chính thức thừa nhận là đơn vị khổng lồ trong ngành bia. Mỗi năm Interbrew sản xuất ra tới 190 triệu hectolit bia. Cùng với giá trị chung của tập đoàn lên tới 19 tỉ Euro thì thị phần bia là 14% trên toàn thế giới. Theo tuyên bố của tập đoàn Interbrew thì trong năm tới đây sẽ nâng công suất bia từ 190 lên tới 215 triệu lit bia và mở rộng thị trường ra ở trung tâm, Nam Mỹ Châu Á. Kể từ thập niên 70, khi bia Lager đặt chân vào vương quốc Anh, thị trường dành cho bia Lager đã phát triển nhanh một cách chóng mặt. Theo số liệu của Datamonit 68% bia được tiêu thụ tại Anh là Lager, con số này dự kiến sẽ lên tới 73% trong năm 2007. Thị trường dành cho loại bia này đã được phân cấp thành standard premium superstrength. Trong nhiều năm qua, Heineken được xem là thương hiệu bia thành công nhất được xem là biểu tượng trong ngành. Trong một thị trường mà các loại bia địa phương luôn được hưởng nhiều sự ưu ái, Heineken không chỉ chiếm trọn cảm tình Châu Á mà còn được ưu chuộng trên thế giới, trở thành thương hiệu bia hàng đầu và được xem là loại bia nhập khẩu số 1 tại Mỹ. Bia Heineken có mặt khắp mọi nơi và hãng Heineken sở hữu đến 110 nhà máy sản xuất bia tại hơn 60 quốc gia, khối lượng bia sản xuất lên tới 109 triệu hectolit/năm. Theo bản xếp hạng và đánh giá của Interbrand/Business Week hàng năm về 100 thương hiệu mạnh thế giới, thương hiệu Heineken trị giá 2.4 tỉ USD và gia tăng 6% giá trị năm 2002 – 2003. Các loại bia Heineken đóng chai và lon được ADSA xếp vào “ Beer Category Launch of the year ” và chiếm 3 giải thưởng về PR, bao bì và quản cáo qua Radio của giải thưởng hàng năm của tạp chí Grocer cho quảng cáo và tiếp thị. Quyết định thay thế Heineken Cold Filted và Export tại Anh năm 2003 bằng loại bia sản xuất tại Hà Lan đã mở ra một thời đại mới cho thương hiệu Heineken. Loại Heineken có mặt tại Anh ngày nay cũng như bia Heineken có mặt khắp nơi trên thế giới, được chế biến tại Hà Lan bằng công thức truyền thống từ năm 1873. Bia được chế biến với nồng độ ABV 5% phải sử dụng nước tinh khiết, lúa mạch được bằng lưỡng và hoa bia. Chính nhờ vào loại men đặc biệt Heineken “A – yeast ” đã mang lại cho bia Heineken một hương vị đặc trưng độc đáo. Men này được cất kỉ tại Thuỵ Sỹ cung cấp cho 110 cơ sở sản xuất Heineken hàng tháng. Trong số những người tham khảo Heineken năm 2003 có 90% cho biết họ sẽ chọn Heineken. 2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ớ Việt Nam. Sản lượng bia năm 2005 đạt khoảng 1,5 tỉ lít, tăng 25% so với chỉ tiêu quy hoạch năm 2005. Năm 2006 sản lượng bia đạt 1,7 tỉ lít/năm. Trong những năm gần đây do nền kinh tế nước ta đang tăng trưởng mạnh, đời sống của người dân ngày một nâng cao nên nhu cầu ăn uống ngày một tăng cả về số lượng lẫn chất lượng. Đó là lý do mà ngành công nghệ sản xuất bia đang có một diện mạo mới. Tốc độ tăng trưởng của ngành bia Việt Nam khoảng 8 – 12/năm. Mức tiêu thụ bia bình quân trên đầu người khoảng 17 lít/năm, tăng gấp đôi năm 1997, nộp ngân sách khoảng 3976 tỉ đồng. Nhận thấy thị trường có tiềm năng lớn, các doanh nghiệp trong và ngoài nước đang đẩy mạnh đầu tư vào ngành công nghệ sản xuất bia. Theo dự báo đến năm 2010, sản lượng bia cả nước đạt 2,5 tỉ lít/năm và mức tiêu thụ bia bình quân theo đầu người đạt khoảng 28 lít/năm. Sau đây là những dấu hiệu chứng tỏ ngành công nghệ sản xuất bia đang có những bước phát triển mạnh. Ngày 22/06/2006, Bộ Kế hoạch và Đầu tư, cho phép công ty Cổ phần sữa Việt Nam Vinamilk và tập đoàn SABMiller ( Hà Lan ) được thành lập liên doanh sản xuất bia với tên gọi là: Công Ty liên doanh SABMiller Việt Nam đầu tư một nhà máy sản xuất bia tại Bình Dương với công suất 100 triệu lít/năm và vốn đầu tư khoảng 45 triệu USD. Liên doanh sẽ hoạt động vào cuối năm 2006 và tung ra thị trường sản phẩm bia chai vào cuối năm 2007. Ngày 20/07/2006, Tổng công ty bia rượu Việt Nam – Hà Nội đã khởi công xây dựng nhà máy bia đầu tiên mới tại Vĩnh Phúc với công suất 100 triệu lít/năm, sau đó sẽ mở rộng lên 200 triệu lít vào năm 2010. Vốn đầu tư của dự án là 2000 tỷ đồng. Theo đánh giá của bà Ngô Thị Thu Trang, phó tổng giám đốc công ty Vinamilk, thị trường bia Việt Nam đang có tiềm năng lớn. Việt Nam với dân số trên 80 triệu người, đời sống ngày càng nâng cao nên nhu cầu sử dụng bia ngày càng tăng. Tốc độ tăng trưởng của ngành bia sắp tới sẽ đạt khoảng 15%/năm. Nhiều cơ sở bia đặt tại các địa phương và của các thành phần kinh tế cũng đang mở rộng nâng cao năng lực và chuẩn bị đầu tư. Theo Bộ Công Nghiệp, vốn đầu tư dành cho ngành bia giai đoạn 2005 – 2010 dự kiến khoảng 10580 tỷ đồng. Sau đây là bảng tóm tắt một số dự án của ngành bia Việt Nam: Tên dự án Địa phương thực hiện Công suất dự kiến (triệu lít/năm) Liên doanh SABMiller Bình Dương 100 TCT Bia – Rượu – NGK Hà Nội Vĩnh Phúc 200 TCT Bia – Rượu – NGK Sài Gòn Củ Chi 200 Công ty bia Việt Nam Nâng công suất từ 150 - 230 Công ty bia Huế Huế 50 Liên doanh Đông Hà – Huda Quảng Trị 30 Công ty bia Fosters Đà Nẵng Nâng công suất từ 45 - 85 Công ty Sammiguel Nâng công suất từ 20 - 50 Công ty Vilaken Nghệ An 100 Công ty Tân Hiệp Phát Bình Dương Nâng công suất từ 100 – 150 Công ty bia Quy Nhơn Quy Nhơn Nâng công suất từ 20 - 100 Theo thống kê 2004, có khoảng 329 cơ sở sản xuất bia trên cả nước, được phân bố tại 49 tỉnh thành phố, tập trung chủ yếu là vùng Đông Nam Bộ, đồng bằng Sông Hồng, Trung và Nam Trung Bộ. Những tỉnh, thành phố tập trung nhiều năng lực sản xuất bia nhất là : TP.HCM chiếm khoảng 23.3 % tổng năng lực sản xuất bia cả nước, Hà Nội chiếm khoảng 13.44 %, TP.Hải Phòng chiếm khoảng 7.47 %, Hà Tây chiếm khoảng 6.1%, Tiền Giang chiếm khoảng 3.97 %, Huế chiếm khoảng 3.05 %, Đà Nẵng chiếm khoảng 2.83 %. Sau đây là bản thống kê sản lượng bia của một số nhà máy bia ở Việt Nam (năm 2005). Tên cơ sở sản xuất Sản lượng (triệu lít/năm) Công ty bia Sài Gòn 200 Công ty Sebeco 460 Công ty Hebeco 100 Huda Huế 50 Công ty bia Phú Minh 14.5 Công ty bia Viger 25 Công ty bia Hà Tây 30 Công ty cổ phần bia Thanh Hoá 75 Công ty bia Bến Thành 160 Trước những dấu hiệu tích cực của ngành bia Việt Nam, bên cạnh đó vẫn còn không ít những khó khăn đang đặt ra cho ngành, đó là: trước thực trạng hội nhập quốc tế sâu sắc, vấn đề cạnh tranh là yếu tố sống còn của doanh nghiệp nhỏ, sản xuất thủ công (dưới 1 triệu lít/năm), với công nghệ lạc hậu, không đảm bảo chất lượng an toàn thực phẩm (CLVSATTP) buộc phải phá sản. Nguyên liệu sản xuất bia là: malt với giá cả ngày càng tăng và không ổn định đã làm cho sản phẩm bia có nguy cơ tăng giá. Đây là nguyên liệu mà ngành công nghệ sản xuất bia ở nước ta phải nhập khẩu từ nước ngoài. Gạo là thế liệu được dùng phổ biến để nấu bia ở nước ta nhưng trong thời gian gần đây đã xuất hiện dịch rầy nâu, bệnh vàng lùn làm giảm sản lượng đáng kể. Điều này đã làm ảnh hưởng không nhỏ đến ngành sản xuất bia ở nước ta. Đội ngũ khoa học kỹ thuật có tay nghề cao còn hạn chế chưa đáp ứng với sự phát triển ngày càng cao của ngành. Trong khi đó thị trường bia còn bó hẹp, đặc biệt là thị trường trong nước chưa quan tâm đúng mức.Việt đầu tư đại trà nếu không có quản lý của nhà nước sẽ dẫn đến hiện tượng “bùng nổ đầu tư sản xuất bia”. Chính vì vậy mà Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp yêu cầu: những dự án nào có công suất dự án từ 25 triệu lít/năm, phải có ý kiến của Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp, từ 50 triệu lít trở lên phải có ý kiến của Thủ Tướng Chính Phủ. Sau đây là bảng thống kê mức tiêu thụ bia trung bình hàng năm tính theo đầu người của một số nước so với Việt Nam: Tên quốc gia Mức tiêu thụ bia hàng năm tính theo đầu người (lít/người/năm) Việt Nam 18 Nhật Bản 58 Trung Quốc 18 Đức 119 Cộng Hòa Séc 160 Slovakia 160 2.3. Các sản phẩm bia ở việt nam.  3. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA. 3.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ. 3.2. MỤC ĐÍCH CÔNG NGHỆ CỦA TỪNG QUÁ TRÌNH. Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc nhóm đồ uống có độ cồn thấp, thu nhận được bằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp với cơ chất là dịch đường. Dịch đường được chế biến từ malt đại mạch và cá hạt giàu tinh bột và protein khác (gạo, tiểu mạch, ngô...), chưa qua ươm mầm cùng với nước, hoa houblon hoặc các chế phẩm chế biến từ houblon. Sau đây là mục đích công nghệ của từng công đoạn trong sản xuất bia. 3.2.1. Xay ghiền nguyên liệu. Xay nghiền nguyên liệu nhằm mục đích nghiền hạt nguyên liệu thành những mảnh nhỏ nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với nước để quá trình thuỷ phân xảy ra nhanh hơn và dễ dàng hơn. Tuy nhiên mỗi nguyên liệu có một yêu cầu nghiền khác nhau. Đối với malt cần giữ cho phần vỏ trấu càng nguyên càng tốt, nhằm tạo ra lớp màng lọc tự nhiên trong quá trình lọc tách bã dịch lọc trong hơn và lọc dễ dàng hơn. Riêng đối với phần nội nhũ của malt nghiền càng mịn càng tốt. Thế liệu (gạo, ngô, tiểu mạch…) là các nguyên liệu chưa qua ươm mầm nên hạt tinh bột rất cứng, khó bị phá vỡ và lâu chín nên phải nghiền mịn. 3.2.2. Hồ hoá. Đối với nguyên liệu chưa qua ươm mầm (gạo, ngô, tiểu mạch…), thì cần phải tiến hành hồ hóa, tức là làm cho hạt tinh bột trong nguyên liệu hút nước trương nở. Với tinh bột đã qua hồ hoá thì quá trình đường hóa xảy ra nhanh và triệt để hơn bởi vì enzyme amylase rất có ái lực với tinh bột đã qua hồ hóa. 3.2.3. Thuỷ phân nguyên liệu. Thuỷ phân nguyên liệu là quá trình tạo mọi điều kiện thuận lợi như pH, nhiệt độ,… của môi trường để các hệ enzyme amylase trên đại mạch mà chủ yếu là hệ enzyme amylase và hệ enzyme protease hoạt động, chúng xúc tác sự chuyển hoá các hợp chất cao phân tử chủ yếu là các hidratcarbon và protein thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hòa tan bềnh vững vào dịch đường tạo thành chất chiết chính cho dịch đường và là nguồn dinh dưỡng chính cho nấm men cho giai đoạn lên men. 3.2.4. Lọc tách bã và rửa bã. Lọc tách bã là quá trình tách pha rắn (bã malt) ra khỏi pha lỏng (dịch thủy phân). Sau đó dùng nước nóng (60 – 80oC) để rửa bã nhằm tận thu lượng chất dinh dưỡng còn sót lại trong bã. Quá trình này gọi là quá trình rửa bã. 3.2.5. Houblon hóa. Houblon hóa là quá trình nấu dịch đường với houblon nhằm các mục đích sau : Trích ly các chất đắng mà chủ yếu là: α – acid đắng tạo vị đắng đặc trưng cho bia. Tạo hương thơm đặc trưng cho bia nhờ ester thơm và các tinh dầu thơm trong hoa houblon. Tạo màu cho bia nhờ các phản ứng giữa đường khử và acid amin (Phản ứng melanoidin), cùng với các cấu tử mang màu trong hoa houblon. Chính các axit hữu cơ và các axit đắng trong hoa houblon còn có chứa các hợp chất có tính sát khuẩn rất mạnh nên khi hoa tan vào dịch đường sẽ góp phần làm tăng độ bền sinh học và tăng khả năng giữ bọt cho bia. Sự kết hợp giữa chất kháng khuẩn trong hoa houblon và nhiệt độ cao là một phương pháp tiệt trùng hiệu quả dịch đường tránh hiện tượng nhiễm vi sinh vật trong quá trình chuẩn bị dịch lên men. Một mục đích quan trọng khác quá trình houblon hoá là kết tủa các protid cao phân tử nhờ phản ứng giữa các hợp chất polyphennol (tanin) với proterin tạo ra phức không tan lắng xuống và bị loại ra ngoài qua quá trình lắng trong. Do đó giúp cho bia trong và bền hơn trong quá trình bảo quản. 3.2.6. Lắng trong và làm lạnh dịch đường. Đây là công đoạn cuối cùng của khâu sản xuất dịch đường chuẩn bị lên men. Với quá trình lắng trong nhằm mục đích loại tối đa các hợp chất kết tủa còn trong dịch đường sau quá trình houblon hóa. Quá trình làm lạnh nhanh nhằm tăng khả năng lắng động và hạ nhiệt độ của dịch đường xuống nhiệt độ phù hợp cho quá trình lên men. Trong quá trình này cần lưu ý phải làm lạnh nhanh để tránh hiện tượng nhiễm tạp. 3.2.7. Lên men chính. Đây là một quá trình hết sức quan trọng trong sản xuất bia, đóng vai trò quyết định đến chất lượng bia. Lên men chính là quá trình tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nấm men hoạt động, thực hiện trao đổi chất nhằm chuyển các hợp chất trong dịch đường thành rượu etylit và CO2. Ngoài hai sản phẩm chính vừa nêu còn có rất nhiều các sản phẩm phụ được tạo ra như ester, aldehide, diacetyl, rượu bậc cao (dầu fusel),… như vậy trong các sản phẩm phụ, có chất có ích nhưng cũng có không ít những chất ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của bia sau này.Quá trình lên men chính gồm hai giai đoạn với mỗi giai đoạn có một yêu cầu cũng như một vai trò công nghệ riêng. Hô hấp hiếu khí (xảy ra ở giai đoạn đầu của quá trình lên men): đây là giai đoạn nấm men cần Oxi để hộ hấp, sinh trưởng và tăng sinh khối. Hô hấp yếm khí (lên men rượu): đây là giai đoạn chính tạo ra rượu etylic và CO2…, cùng với các sản phẩm phụ khác. 3.2.8. Lên men phụ. Lên men phụ là quá trình lên men tiếp phần đường còn sót lại nhưng với tốc độ chậm do nhiệt độ lên men thấp (1.5 – 2oC), đồng thời nhiệm vụ chính của giai đoạn này là khử bớt các chất độc không có lợi cho bia như: diacetyl, aldehide, rượu bậc cao… đưa các chỉ tiêu này về tiêu chuẩn cho phép trong sản phẩm. Ngoài ra, lên men phụ còn để bảo hoà CO2, lắng bớt cặn cơ học, tế bào nấm men, làm trong bia, tạo ra các ester thơm và các sản phẩm phụ khác. Như vậy bia sau khi lên men phụ sẽ trong hơn, thơm hơn và hương vị hài hòa êm dịu. Chính vì vậy quá trình lên men phụ còn được gọi là quá trình “làm chín bia” . 3.2.9. Lọc trong bia. Bia sau khi lên men phụ và tàng trữ vẫn còn đục và chứa nhiều tế bào nấm men nên cần phải lọc trong để loại tối đa các cặn lắng và tế bào nấm men còn sót lại trong bia làm cho bia đạt được độ trong lấp lánh và tăng độ bền sinh học cho bia trong quá trình bảo quản. 3.2.10. Bão hoà CO2. CO2 vừa có tác dụng giải khát, tạo giá trị cảm quan lại vừa có tác dụng ức chế vi sinh vật thiếu khí trong bia. Trong quá trình lọc bia, CO2 bị thoát ra ngoài nên ta phải bổ sung một lượng CO2 nhằm đảm bảo đủ lượng CO2 theo yêu cầu. Quá trình này gọi là quá trình bảo hoà CO2. 3.3. TÍNH TOÁN NGUYÊN LIỆU CHO MỘT MẺ NẤU CỦA CÔNG TY. 3.3.1. Nồi gạo. Tỉ lệ gạo là 37%. STT TÊN NGUYÊN LIỆU ĐƠN VỊ TÍNH SỐ LIỆU GHI CHÚ 1 Khối lượng gạo Kg 300 - Tỉ lệ gạo/nước = 1 / 2.4 - 180 ml/tấn nguyên liệu 2 Nước và gạo ban đầu Lít 750 3 Malt lót lần 1 Kg 15 4 Malt lót lần 2 Kg 15 5 H2SO4 10% mL 180 6 Nước vào nồi gạo lúc hạ 72oC Lít 260 7 Nước vào nồi gạo lúc hội cháo 65oC lít 250 3.3.2. Nồi malt. Tỷ lệ malt là 63 %. STT TÊN NGUYÊN LIỆU ĐƠN VỊ TÍNH SỐ LIỆU GHI CHÚ 1 Khối lượng malt Kg 500 - Tỉ lệ malt/nước = 1 / 2.8 - 1000 ml/tấn nguyên liệu. - pH nồi malt = 5.4 – 5.6 2 Nước và malt Lít 1400 3 CaCl2 Kg 0.5 4 Lactic acid mL Tuỳ thuộc pH chỉnh 3.3.3. Nồi lọc. STT TÊN NGUYÊN LIỆU ĐƠN VỊ TÍNH SỐ LIỆU GHI CHÚ 1 Thể tích dịch cốt Lít 2300 2 Nước rửa bã lần 1 Lít 1400 3 Nước rửa bã lần 2 Lít 1100 4 Nước rửa bã lần 3 Lít 900 3.3.4. Nồi sôi hoa. STT TÊN NGUYÊN LIỆU ĐƠN VỊ TÍNH SỐ LIỆU GHI CHÚ 1 Cao hoa (30% α Axít) Kg 0.6 - Cao hoa 65%. Hoa viên 35%. - pH nồi hoa = 5.2 – 5.6. - Màu 8.0 – 8.5 EBC. 2 Hoa viên (8% α Axít) Kg 1.3 3 Lactic acid mL Chỉnh pH 4 ZnCl2 g 2 5 Caramel kg Chỉnh màu 3.3.5. Lắng xoáy. Bơm dịch qua lắng xoáy để yên 30 phút sau đó bơm qua lạnh nhanh. 3.3.6. Lắng nhanh. - Nhiệt độ qua lạnh nhanh mẻ 1: 7oC (đối với men Fo 11oC). - Nhiệt độ qua lạnh nhanh mẻ 2: 7.5oC ( đối với men Fo 11oC). - Nhiệt độ qua lanh nhanh mẻ 3: 8 oC (đối với nem Fo 12oC). 3.3.7. Tank lên men. Lên men chính: Nhiệt độ: 7 – 9oC. Thời gian: 5 – 7 ngày. Áp suất: 0.0 – 0.2 kg/cm2 cuối quá trình ≥ 0.3 kg/cm2. Khi nhiệt độ giảm xuống còn 2.8 – 3.2oP hạ nhiệt độ xuống 5oC để 1 ngày sau đó thu hồi men. Nhiệt độ thu hồi men 2 – 5oC ( lúc hạ nhiệt độ xuống bắt đầu lên men phụ chú ý tổng số tế bào nấm men để quyết định lên men phụ. Nếu tổng số tế bào nấm men quá nhiều thì lúc độ đường 3.2oP phải hạ xuống 5oC cho lên men phụ. Nếu tổng số tế bào quá ít thì độ đường 2.6oP mới hạ nhiệt độ xuống 5oC cho lên men phụ). Lên men phụ. Nhiệt độ: 0 - 5oC. Áp suất: 0.3 – 1.0 kg/cm2. Tính toán lượng men sữa đưa vào lên men. Tỷ lệ tế bào chết: ≤ 10 %. Tổng số tế bào nấm men: 27 – 31 triệu tế bào/ml sau 8 – 10 giờ đầy tank. 3.3.8 CIP hệ thống nấu. Xơ chà. NaOH 2 – 3 % có stabilon 0.5 %. AC 30 : 1 %. Bồn nước nóng 90 oC. Phenolphtalein 1 %. Metyl da cam 0.1 %. Chú ý: Vệ sinh theo thứ tự các nồi như sau: nồi hoa CIP sơ bộ trước, sau đó tới thứ tự như sau: lạnh nhanh, nồi gạo, nồi lọc, nồi hoa, lắng xoáy. Không để xót sơ chà trong hệ thống. Các đầu nối vào ống mềm cần lắp chặc vào các ống với các vòng kẹp được xiết đai ốc để tránh tuột ra khi vệ sinh. Nhân viên vận hành phải mang kính bảo hộ, găng tay, khẩu trang. Các nắp nồi đóng kín khi CIP. Kiểm tra hoá chất sau và trước mỗi lần CIP. Nếu thiếu cho nồng độ bổ xung vào đạt yêu cầu. Sau khi nấu xong hoặc trước khi bắt đầu nấu sau một thời gian không nấu. - Dùng nước tráng rửa luân phiên toàn bộ hệ thống các nồi nấu, sau đó xả bỏ. - Đối với nồi hoa: + Nồi hoa phải được đun bằng xút trước khi chạy CIP các thiết bị còn lại. + Hoà tan 10 kg NaOH cho vào nồi hoa. + Thêm nước vào nồi 200 lít nước. + Bơm tuần hoàn 15 – 10 phút. + Thêm vào nồi 1500 lít nước. + Đun sôi 2 – 2.5 giờ. Sau đó xả bỏ NaOH. + Chạy nước nóng tráng nồi hoa khoảng 200 lít, xả bỏ. Các thiết bị khác. - Đầu tiên tiến hành chạy CIP hệ thống lạnh nhanh. - Chạy xút tuần hoàn hệ thống lạnh nhanh trong vòng 20 phút. - Chạy nước nóng hệ thống lạnh nhanh 20 phút, xả bỏ. - Dùng phenolphthalein 1 % thử còn xút hay không, nếu còn, chạy nước tiếp tục, cứ 5 phút thử phenolphthalein 1 lần đến khi nào sạch NaOH thì ngừng. - Chạy axit tuần hoàn trong vòng 15 phút ( AC 30: 1 %). - Chạy lại nước nóng 15 phút. - Dùng metyl cam để kiểm tra xự hiện diện của xút ( kiểm tra thường xuyên (5 phút/ lần) nếu lượng axit còn sót thì tiếp thục chạy nước đến lúc sạch). - Sau đó khử trùng bằng OXONIA 0.4 – 0.6 %. Tiếp theo, dùng dung dịch xút nóng chạy qua từng thiết bị. - Nồi gạo: chạy tuần hoàn 20 phút, sau đó tắt bơm cip hồi, cho hết xút vào nồi gạo. Bơm xút vào nồi gạo sang nồi malt. - Nồi malt: chạy tuần hoàn 20 phút, sau tắt bơm cip hồi, cho hết xút vào nồi malt. Bơm xút từ nồi malt sang nồi lọc. - Nồi lọc: chạy hoàn 30 phút, sau đó tắt bơm cip hồi, cho hết xút vào nồi lọc. Bật van tuần hoàn, mở bơm lọc để vệ sinh đường tuần hoàn. Bơm xút từ nồi lọc sang nồi hoa. - Nồi hoa: hồi xút từ nồi hoa về lại bồn chứa, bật bơm CIP cấp vào hoa tuần hoàn 30 phút. Sau đó cho bơm tuần hoàn 5 phút, bơm sang nồi lắng xoáy. - Nồi lắng xoáy: chạy tuần hoàn 25 phút, hồi về lại bồn chứa xút. Sau đó, dùng nước nóng chạy qua từng thiết bị. Nồi gạo: chạy 10 phút, xả bỏ. cho 1000 lít nước nóng vào nồi gạo, bơm sang nồi malt. Nồi malt: chạy 10 phút, xả bỏ. Cho 1000 lít nước nóng vào nồi malt. Bơm nước nóng từ nồi malt sang nồi lọc. Nồi lọc: tuần hoàn 1000 lít nước bơm sang cho sạch đường tuần hoàn xả bỏ. Chạy nước nóng 10 phút, xả bỏ. Sau đó, cho 1000 lít nước nóng vào nồi lọc rồi bơm sang nồi hoa, xả bỏ. Nồi hoa: chạy 10 phút, xả bỏ. cho vào nồi hoa 1000 lít nước đun lên đồng thời bật bơm tuần hoàn trong 10 phút, xả bỏ. Cho vào nồi hoa 1000 lít nước nóng, bơm sang nồi lắng xoáy. Nồi lắng: chạy 10 phút, xả bỏ. Dùng phenolphthalein 1 % để kiểm tra sự hiện diện của NaOH ( kiểm tra thường xuyên (5phút/lần) nếu lượng NaOH còn sót lại thì tiếp tục chạy nước đến lúc sạch). Chú ý: Sau mỗi lần CIP xong hay trước khi chạy CIP thì phải kiểm tra lại nồng độ xút, axit để bổ xung xút, axit cho đạt nồng độ yêu cầu. Nếu dung dịch hoá chất chạy CIP đã quá bẩn thì phải xả bỏ và pha dung dịch mới. Khi bổ sung xút, cần bổ sung Stabilon WT cho đạt yêu vầu. 3.3.9 CIP hệ thống tank lên men. Nối đường cấp CIP dần đến quả cầu phun trên đỉnh tank. Nối đường ống nhựa nhỏ từ đường thoát khí của bộ điều chỉnh áp lực tank đến van lấy mẫu. Mở van lấy mẫu. Nối đường ống từ đáy tank tới đường ống CIP hồi. Tiến hành kiểm tra sự đóng mở của các van trên đường ống và hệ thống CIP để chắc chắn các van đã được đóng mở hợp lý. Pha hoá chất ban đầu. Bồn chứa dịch xút, pha dung dịch hoá chất CIP môi trường kiểm tra với 2.5 kg NaOH trong 1000 lít nước để có nồng độ xút là 2.0 – 2.5 %. Bồn dung dịch axit pha 2 kg ATR trong 1000 lít nước để được dung dịch CIP môi trường axit với nồng độ 2 %. Bổ xung hoá chất trước mỗi lần CIP. Trước mỗi lần CIP cần kiểm tra lại nồng độ xút trong các bồn CIP để bổ xung thêm vào cho đủ như nồng độ chuẩn bị lúc ban đầu. Chuẩn bị dung dịch khử trùng. Pha dung dịch khử trùng với nồng độ soporocid 0.2 – 0.3 %. Bơm nước phun tráng rửa cho đến khi nước xả hết bọt bia. Sau mỗi lần phun tráng bơm hết nước trong đường ống và xả cống. Kiểm tra áp lực phun lên tank phải đủ 1 bar và dùng khoá mở zacco để xiết lại các zacco nối nếu có rò rỉ. Tiến hành tuần hoàn dung dịch CIP kiềm trong 60 phút. Quan sát mực chất lỏng bên trong bồn để có thể phát hiện kịp thời sự thất thoát do rò rỉ hay lắp ống sai nếu có. Thu hồi hết dung dịch CIP về bồn CIP kiềm. Tiến hành phun tráng rửa bằng nước sạch và bơm xả cống cho đến khi sạch xút. Lấy mẫu nước ở van lấy mẫu tại đầu ra của bơm CIP hồi, tiến hành kiểm tra với phenolphthalein để chắc chắn bồn đã sạch xút. 4. NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT BIA. 4.1. MALT ĐẠI MẠCH. - Công ty sử dụng nguồn Malt nhập từ Úc. 4.1.1. Giới thiệu chung về malt đại mạch. 4.1.1.1 Vai trò của malt đối với công nghệ sản xuất bia. Malt đại mạch là nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bia. Đại mạch sau khi ươm mầm sẽ tạo thành malt. Nếu dùng 100 % malt đại mạch để sản xuất bia thì malt vừa là nguồn cung cấp enzyme thủy phân vừa là nguồn cơ chất chính cho quá trình thuỷ phân nhằm tạo ra chất hoà tan chính của dịch đưa đi lên men. Nếu trong sản xuất bia có sử dụng thế liệu thì lùc này nhiệm vụ chủ yếu của malt là cung cấp enzyme còn nhiệm vụ cung cấp cơ chất chỉ là hổ trợ cho thế liệu. 4.1.1.2 Một số đặc tính của malt. Đại mạch thuộc nhóm thực vật có hạt, phân nhóm bí tử, lớp một lá mầm và thuộc họ lúa mì. Đại mạch thuộc thực vật một năm, thời gian sinh trưởng thường khoảng 100 – 120 ngày. Kết thúc quá trình cây sẽ trổ hoa, kết hạt. Qua đại mạch nằm ở phần trên cùng của cây và kết thành bông. Mỗi bông bao gồm 2 bộ phận : Trục bông gié. Bông đại mạch chỉ có gié cấp một mà không có gié cấp hai như lúa nước. Giá của bông đại mạch thực chất là cuốn hạt dính trực tiếp vào trục bông. Tại mỗi mắt của trục bông có 3 gié, trên mỗi gié có một hoa. Như vậy số 2 biến thành, chắc trên gié quyết định hình dáng của bông đại mạch. Có nhiều cách phân loại đại mạch, nhưng đơn giản là phân loại theo mục đích sử dụng bao gồm: - Đại mạch công nghiệp: là đại mạch dùng để sản xuất bia hoặc các ngành thực phẩm dùng malt đại mạch. Thường dùng giống đại mạch hai hàng (H.Distichum). - Đại mạch dùng trong nông nghiệp: là đại mạch dùng trong chăn nuôi ,hoặc chế biến các loại thức ăn cho gia súc hoặc gia cầm. Thường dùng giống đại mạch đa hàng (H.Distichum). Nếu trong một bông đại mạch chỉ có một nhánh được thụ phấn sẽ tạo ra hai hàng hạt đối xứng nhau gọi là đại mạch hai hàng. Nếu trong một bông đại mạch, cả ba nhánh đều dược thụ phấn ,thì loại đại mạch này là đại mạch sáu hàng hoặc bốn hàng (vì có một thành phần thụ phấn yếu hơn hai nhánh còn lại). 4.1.2 Cấu tạo hạt đại mạch. Cấu tạo của hạt đại mạch gồm 3 phận chính: vỏ, nội nhủ và phôi. Vỏ: 8-15 % trọng lượng tính từ ngoài vào trong, vỏ malt gồm có vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt . Vỏ trấu: được hình thành từ đài hoa. Vỏ trấu là bộ phận bảo vệ các phần mềm bên trong của hạt. Ở đại mạch hai hàng thì vỏ trấu mỏng và mềm mại, còn ở đại mạch đa hàng thì dày và thô hơn. Thành phần hóa học chính của vỏ trấu và cellulose và lignin. Vỏ quả: được cấu tạo từ ba lớp tế bào – cứ một lớp xếp ngang thì tiếp đến là một lớp xếp dọc. Với cấu trúc như vậy lớp vỏ quả sẽ rất dai và bền vững. Vỏ hạt: nằm dưới vỏ lớp quả, được cấu tạo bởi hai lớp tế bào. Lớp tế bào bên ngoài có thành rất dày, lớp trong thì trong suốt. Vỏ hạt có vai trò như màng bán thấm, đồng thời ngăn không cho các chất hoà tan trong hạt thấm ra. Nội nhũ: là bộ phận chiếm tỉ lệ lớn nhất của hạt đại mạch. Nội nhũ chiếm 45 – 68 %. Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng, bên trong chứa đầy các hạt tinh bột, một ít celluose, chất béo, tro và đường. Ngăn cách giữa nội nhũ và vỏ hạt là các lớp alorong. Ở đại mạch hai hàng, lớp này gồm hai lớp tế bào hình lăng kính, có thành dày, ở đại mạch đa hàng thì lớp tế bào nhiều hơn. Lớp alorong chứa nhiều protein, chất béo, đường tro, cellulose. Phôi: Là phần sống của hạt, chiếm khoảng 2.5 - 5 % so với trọng lượng hạt. Như vậy sự tạo thành malt từ đại mạch là kết quả của sự phát triển của phôi. Trong đó, quá trình sinh học chủ yếu là sự hoạt hoá và tích luỹ enzyme trong hạt. Phôi nằm gần đế hạt bao gồm phôi rễ và phôi thân. Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ còn có lớp ngù. Ngù là lớp màng bán thấm, chỉ cho chất hoà tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển về phôi và nước từ phôi đi vào nội nhũ. 4.1.3. Thành phần hóa học của malt. 4.1.3.1 Nước (thuỷ phân). Nước là thành phần để duy trì sự sống của malt. Tuy nhiên nếu lượng nước (ẩm) cao thì sẽ kích thích quá trình hô hấp, làm cho mầm đại mạch tiếp tục phát triển, làm giảm hoạt lực enzyme, làm mất chất khô. Đồng thời lượng nước cao cũng dễ xảy ra bốc nóng, các vi sinh vật (VSV) phát triển gây mốc và thối hạt. 4.1.3.2 Glucide. Theo phân loại gồm có: Monosacharide, disaccharide, Trsaccharide và Polysaccharide. Monosaccharide: glucose, fructose (C6 H12 O6) và xilose C5 H10O5. Disaccharide chủ yếu là saccharose và maltose. Polysaccharide: là hợp phần chiếm nhiều nhất của glucide, chúng gồm tinh bột, cellulose, hemicellulose, amilose, pentosen và các chất dạng keo. Sau đây chúng ta khảo sát ba cấu tử có ý nghĩa nhất trong sản xuất bia là: Tinh bột: Chiếm tỷ lệ lớn nhất và có giá trị nhất trong công nghệ sản xuất malt và bia. Chức năng thứ nhất của tinh bột là nguồn dự trữ cho phôi, chức năng thức hai là nguồn cung cấp hoà tan cho dịch đường trước lúc lên men. Tinh bột tồn tại chủ yếu trong nội nhũ và một ít ở phôi, chúng tồn tại dưới dạng lập thể gọi là “hạt tinh bột”. Hạt lớn có hình cầu hay hình ovan, kích thước bằng 20 – 30 cm. Còn hạt nhỏ có dạng hình cầu hoặc hình que, kích thước 2 – 10 cm. Một số tính chất của hạt tinh bột đại mạch: Tính chất lý học: Tỷ trọng 1.5-6, nhiệt lượng riêng 0.27 kcal/kg , dễ dàng kết lắng trong nước, làm quay mặt phẳng phân cực một góc 201.5÷204.30. Tinh bột không tan trong nước lạnh và dung môi hữu cơ. Khi tinh bột tiếp xúc với nước thì sẽ hút nước và trương nở. Nhiệt độ mà tại đó, hệ số trương nở và độ nhớt của tinh bột đạt giá trị cực đại gọi là điểm hồ hóa. Điểm hồ hóa của tinh bột mạch là 75÷80oC Tính chất này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nấu bia. Tinh bột bao gồm hai polysaccharide hợp thành: amylose và amylopectin. Hai cấu tử này khác nhau cả về cấu trúc, tính chất vật lý cũng như hóa học. Amylose Amylose pectin - Tỉ Lệ Khối Lượng : 17-24 % - Số Lượng Gốc Đường Glucose Ít : 60- 600 - Khối Lượng Phân Tử Nhỏ 10.000 – 100.000 Đơn Vị - Các Đường Đơn Liên Kết Với Nhau Bằng Các Liên Kết а-1,4 O – Glucozit, Tạo Thành Mạch Thẳng, Phía Đầu Mạch Là Cực Kín, Đầu Kia Là Cực Aldehide. - Cấu trúc không gian dạng lò xo. Khi tiếp xúc với dung dịch iod, thì lò xo này sẽ hấp thụ iod vào khoảng không của nó, tạo ra phức phản quang màu xanh. - Dễ hoà tan trong nước nóng để tạo thành dung dịch không bền vững, có độ nhớt thấp. - Tỉ Lệ Khối Lượng : 76-83 % - Số Lượng Gốc Đường Glucose Tham Gia Liên Kết Lớn Hơn 2000 Gốc. - Khối lượng phân tử rất lớn : 400.000 – 1000.000 đơn vị. - Gồm có một trục chính và trên đó có nhiều nhánh tại những điểm rẽ nhánh, các gốc đường glucose liên kết với nhau bằng liên kết а-1,6 O-glucozit. Còn tất cả các điểm khác là а-1,4 O-gluzit. - Amylose pectin phản ứng với iod cho màu tím - Nó không tan trong nước mà chỉ tạo thành hồ. Trong môi trường nước, tinh bột bị thủy phân bởi enzyme amylase để tạo thành các phân tử đơn giản hơn như: glucose, maltose, dextrin. Tập hợp các chất này sẽ tạo ra chất tan chính cho dịch đường. Cellulose: Phân bố chủ yếu lở lớp vỏ trấu chiếm 20 % chất khô của vỏ, phân tử cellulose khoảng 2000÷10.000 gốc glucose sắp xếp thành mạch dài và xoắn thành từng chùm. Do cấu trúc này nền cellulose rất dai và khó bị phân cắt trong môi trường bình thường. Cellulose góp phần tạo ra màng lọc phụ lý trưởng, làm cho quá trình lọc dịch đường trong hơn. Hemicellulose: Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, hemicellulose là một phức hệ bao gồm pentozan, hexozan và acid uronic. Dưới tác dụng của enzyme xúc tác sitas hemicellulose thủy phân thành hexose (galactose và manose) và pentose (arabinose xilose). Tất cả những đường đơn này hòa tan bền vững vào dịch đường và tạo ra chi chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm men. Ngoài ra, trong thành phần glucide còn có các chất keo và các hợp chất pectin, chất keo là các chất hoà tan vào nước nóng tạo ra dung dịch có độ nhớt cao. Còn pectin là thành phần phân bố ở màng tế bào tạo ra màng trung gian, chúng bao gồm pectin và protopectin. Sự tồn tại của các chất này trong dịch đường sẽ có tính hai mặt. Mặt tiêu cực làm cho bia có nhớt cao, khó lọc nhưng mặt tích cực của nó là làm cho bia có vị đậm đà, tăng khả năng tạo và giữ bọt cho bia thành phẩm. 4.1.3.3 Các hớp chất chứa nitơ. Các hợp chất chứa nitơ chiếm khoảng 9-11 %, chúng có vai trò quyết định để chất lượng của bia thành phẩm, là nguồn thức ăn quan trọng của nấm men bia. Chúng tồn tại dưới các dạng sau. Protide Nếu hàm lượng protide trong malt cao quá thì bia dễ bị đục, còn nếu hàm lượng thấp quá thì quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, kém vị. Hàm lượng protide tốt nhất cho sản xuất bia là 10 – 11 %. Protide phân phối chủ yếu ở lớp alorong và ở phôi. Thành phần chính tạo ra thành protide và các acid amin, chúng được nối với nhau qua cầu peptide (-CO-NH) hoặc cầu disulfit (-S-S-) hoặc một số cầu khác. Sự khác nhau về số lượng và thành phần acid amin cho ta các protide khác nhau. Quá trình phân giải protide dưới tác dụng của enzyme là một trong những quá trình quan trọng trong sản xuất bia. Những sản phẩm của sự thuỷ phân có phân tử lượng thấp hơn vừa là nguồn thức ăn cho nấm men vừa là cơ chất tham gia vào các tương tác hoá học khác nhau dẫn tới thay đổi thành phần và tính chất của nguyên liệu ban đầu cũng như sản phẩm về sau. Quan trọng là phản ứng tạo melanoid, làm cho bia có màu vàng óng, mùi thơm dịu vị ngọt và khả năng tạo bọt của bia về sau. Tuy nhiên, sự oxy hoá protide lại gây hậu quả xấu cho bia, làm giảm tính hoà tan, tính ổn định và dễ gây ra đục bia. Protide của đại mạch được chia thành hai nhóm: protide đơn giản (protein) và protide phức tạp (proteid). Trong nhóm protein tiêu biểu là leucosin, edectin và một phần của hordein hoà tan vào dịch đường và tồn tại còn những cấu từ khác được thải ra cùng bã malt và cặn lắng. Proteid tồn tại dưới dạng liên kết giữa protide và các chất phi proride khác nhau, điển hình là: nucleoprotide, lipoprotide, glucoprotide, cromoprotide. Các chất chứa nitơ phi protide Đại diện cho nhóm này là albumose, peptone, peptide, polypeptide và acid amin. Albumose và peptone có vai trò rất lớn trong việc tạo bọt, giữ bọt, làm tăng vị đậm đà cho bia. Nhưng nếu hàm lượng cao sẽ làm giảm độ bền keo của bia và dễ gây đục. Peptide: là hỗn hợp nhiều chất mà phân tử của chúng cũng như được tạo thành từ các gốc acid amin, nhưng số lượng ít hơn albumose và peptone. Chúng dễ hoà tan vào dịch đường để tạo thành dung dịch bền vững và tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng. Acid amin tuy chiếm một lượng nhỏ (0.1 %) nhưng đóng vai trò cực kỳ quan trọng: là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men, là tác nhân chính tạo helanoid, tham gia tạo bọt và tồn tại bền vững trong bia như một phần dinh dưỡng quan trọng. Chất chát và chất đắng trong đại mạch thuộc nhóm lopoid là nguyên nhân gây vị đắng khó chịu cho bia. Fitin Là muối đồng thời của calcium, magieum với acid inozit-phosphoric C6H6O6 (C2PO3) 6. Tập trung chủ yếu ở vỏ, khi fitin bị thuỷ phân sẽ tạo ra inozit và acid phosphoric làm nguồn cung cấp phosphore cho nấm men và làm giảm pH của dịch cháo. Nhờ vậy nâng cao được hiệu suất thủy phân. Chất khoáng Gồm chủ yếu là: P2O5 (35 %), SiO2 (26 %), K2O (21 %), MgO (9 %), CaO (2.8 %), Na2O (2.4 %), SO32- (1.9 %), Fe2O3 (1.5 %), Cl (1 %). Trong đó phosphore, sulfur là nguyên tố có vai trò quan trọng nhất vì nó tạo thành hệ đệm cho dịch đường. Vitamil. Đại mạch chứa các vitamin B1, B2, B6, C, PP, tiền vitamin A, E acid pantotenic biotin….Đây là nhân tố điều sinh trưởng của nấm men. 4.1.3.4 Hệ enzyme (Pherment). Enzyme có bản chất là protein, chúng giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong sản xuất bia. Trong hạt đại mạch luôn có hai nhóm enzyme:enzyme thủy phân và enzyme oxi hóa khử. Nhóm enzyme thuỷ phân (Hydrolase) Tùy thuộc vào cơ chất nhóm này được chia thành các phân nhóm: carbohydrase, protease, esterase. Carbohydrase: Nhóm này xúc tác sự thuỷ phân glucide cao phân tử thành các sản phẩm cấp thấp. Nó gồm các enzyme chủ yếu sau: Diastase: phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và dextrin. Đây là enzyme quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia. Diastase bao gồm hai enzyme: а-amylase, β – amylase. + а-amylase: tiến hành phân cắt liên kết 1,4 glucozit phân tử tinh bột từ đầu không có tính khử tạo thành dextrin và glucose. Quá trình này làm cho độ nhớt dịch cháo giảm nhanh chóng nên gọi là quá trình dịch hoá. + β-amylase: tác động trực tiếp lên mạch amylose, mạch nhánh và hai đầu mạch chính của amylopectin. Sản phẩn của quá trình này là maltose và dextrin. Sitase: gồm hai enzyme sitoclactase va sitolitase. Enzyme sitoclatase thuỷ phân hemicellulose thành các sản phẩm trung gian. Enzyme sitolitase tiếp tục thuỷ phân các sản phẩm trung gian thành pentose và hexose. Nhờ quá trình này mà thành tế bào bị phá huỷ, emzyme xâm nhập vào nội nhũ dễ dàng. Hexozidase : là nhóm enzyme tham gia phân cắt các loại đường đôi, ba, bội ba thành các đường đơn. Có ý nghĩa hơn cả trong sản xuất bia là maltase,а-glucozidase và saccharase (β-fructozidase). Protease: Enzyme ở nhóm này thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian, sau đó các sản phẩm này tiếp tục phân cắt đến sản phẩm cuối cùng là acid amin, NH3. Proteinase: thuỷ phân protein thành albumose và peptone. Sau đó chúng bị phân cắt thành peptide và polypeptide. Peptidese: gồm hai enzyme là dipeptidase và polypeptidess. Chúng tác động lên các phân tử dipeptide và polypeptide để phân cắt thành acide amin. Amidase: Chức năng chính của enzyme này là cắt nhóm amin khỏi acid amin để tạo thành acid hữu cơ và NH3. Esterase Nhóm này có tác dụng phân cắt mối liên hệ liên kết seter giữa các hợp chất hữu cơ và giữa hợp chất hữu cơ với vô cơ. Nhóm này gồm hai enzyme là lipase và phosphatase. Lipase: phá vỡ liên kết ester giữa rượu với acid béo. Amilophosphatase: phân cắt mối liên kết seter của acid phosphoric trong phân tử amylopectin. Fitase: Phá vỡ mối liên kết giữa acid phosphoric với inozit, tức là tham gia thuỷ phân fitin. Nhóm enzyme oxy hóa khử (Decmolase) Xúc tác phản ứng oxy hóa khử trong bản thân đại mạch như tham gia vào phản ứng oxy hóa khử các hợp chất polyphenol, protein và các hợp chất khác. Đại diện cho nhóm là: dehydrase, oxydase, catalase. Bảng nhiệt độ và pH tối thích cho các nhóm enzyme Enzyme Nhiệt độ(oC) Ph (độ chua) a-amylase -amylase Proteinase Peptidase Lipase Amylophosphatase 70 63 50 50-52 35 70 5.7 4.7 4.6-5.0 7.5 5.0 5.6 4.1.3.5 Chất béo là lipoid. Các hợp chất này chiếm khoảng 2.5 – 3 %, tập trung chủ yếu ở phôi và lớp alorong Lipide trong đại mạch chủ yếu là ester của glycerine và acid béo bậc cao. Chất béo và lipoid tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của bia. 4.1.4. Yêu cầu chất lượng của malt đại mạch. 4.1.4.1 Chỉ tiêu cảm quan. Màu: malt vàng phải có màu vàng rơm , còn malt đen có màu sẩm hơn. Vỏ malt phải óng ánh. Kích thước và hình dáng gần giống với đại mạch khô . Mùi và vị: phải đặc trưng cho từng loại malt, không bị mốc, mùi chua, không có mùi lạ. Malt vàng có vị ngọt nhẹ (ngọt dịu). Malt đen có vị cà phê, ngọt mạnh, thơm. Độ sạch: không lẫn tạp chất, hạt không bị vỡ tối đa không quá 0.5 %, hạt không bị bệnh, còn nếu có thì không được vượt quá 1 %. Lượng hạt nảy mầm tối đa là 5%. 4.1.4.2 Chỉ số lý học. Dung trọng của malt rất nhẹ: 480 – 500 g/l, malt loại trung bình: > 560 g/l. Trọng lượng tuyệt đối của malt trung bình là: 28 – 38 /1000 hạt. 4.1.4.3 Thành phần hóa học. Độ ẩm: w < 7 % Hàm lượng chất tan: 65 – 82 % chất khô. Cường độ màu : Malt vàng: là màu của 0.3-0.56 ml iod 0.1 N trong 11 nước. Malt đen: là màu của 0.7-1.3 ml iod 0.1 N trong 11 nước. Độ acid: pH đường hóa 5.5-6.5 Hàm lượng mailtose: Malt vàng: 65-70 % chất khô. Malt vàng: 59-65 % chất khô. Tỷ lệ (malt /đường không maltose) Malt vàng:1/0.4-1/0.5. Mailt đen:1/0.6-1/0.7. Tỷ lệ những thành phần chính trong malt khô ( tính theo % chất khô) Tinh bột: 58 % Pentozan hòa tan: 1.0 % Hexozan và pentozan không hòa tan: 9.0 % Cellelose: 6.0 % Saccharose: 5.0 % Dường khử: 4.0 % Protein: 10.0 % Chất béo: 2.5 % Tro: 2.5 % 4.2 THẾ LIỆU. 4.2.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu thay thế. 4.2.1.1 vai trò của nguyên liệu thay thế đối với công nghệ sản xuất. Nguồn gốc ban đầu của sản xuất bia là được sản xuất từ 100 % malt đại mạch nhưng trước những điều kiện cụ thể ở mỗi nơi mà người ta có thể dùng thế liệu nhằm các mục đích sau: Hạ giá thành sản phẩm. Cải thiên một vài tính chất của sản phẩm. Tạo ra các mức bia có mức độ phẩm cấp chất lượng khác nhau. Theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng… 4.2.1.2 Một số đặc tính của thế liệu . Gạo công ty nhập về từ các tỉnh miền tây. Gạo Được sử dụng nhiều ở các nước châu Á và Trung Đông. Gạo được coi là một nguyên liệu hàng đầu trong công nghệ sản xuất (CNSX) bia bởi vì gạo có hàm lượng tinh bột khá cao, hàm lượng protein vừa phải. Còn chất béo và crellulose ở mức thấp. Đồng thời chuyển hóa thành chất hòa tan của gạo rất tốt. Thực tế có thể dùng đến 50 % gạo nhưng quá trình lọc vẫn bình thường . Bắp Được dùng chủ yếu ở châu mỹ Latinh ,Châu Phi. Đặc tính của bắp là phôi khá đặc biệt là hàm lượng chất béo trong phôi khá cao (23 – 45 %), nên làm cho bia kém bọt ,dễ bị oxy hóa gây mùi khó chịu ,làm giảm chất lượng bia. Tiểu mạch Do đặc tính không có vỏ trấu như đại mạch, hàm lương gluten rất cao. Vì vậy muốn dùng tiểu mạch thì phải ươm mầm rồi dùng kết hợp với malt, nếu dùng thẳng mì thì gây trở ngại cho quá trình lọc . Đậu Do hàm lượng tinh bột trong đậu không lớn (< 40% trọng lượng ) nên nó ít dùng để thế liệu cho malt mà dùng với mục đích khác : Hàm lượng protein cao là nguồn thức ăn tốt cho nấm men về sau. Trong đậu có chứa các vitamin A1,B1,B2,C,E,K và các chất kích tố tăng trưởng cho nấm men. Trong đậu có chứa glucozit có tính saponin nên làm cho bia có khả năng tạo mạnh. Hàm lượng enzyme trong đậu cũng cao hơn nhiều so với đại mạch. Đó là những lý do mà người ta thường sử dụng nước trích từ đậu để bổ sung khâu lên men. Bảng thành phần hóa học của một số thế liệu. STT Thế liệu W(%) Hợp chất Nitơ(%) Lipide(%) Glucide Cellulose vỏ lụa 1 Gạo 12.6 7.9 0.5 77.8 0.5 2 Bắp 10-11 10-12 5-5.5 55-70 2-2.5 Thế liệu dạng đường Đường sacharose được sử dụng như một thế liệu cao cấp, đưa trực tiếp dưới dạng tinh thể vào nồi nấu hoa hoặc đưa vào dưới dạng siro. Đường glucose : thu nhận dưới dạng bột tinh thể bằng cách thủy phân tinh bột bằng acid. Tuy nhiên đây là những thể liệu rất ít dùng vì đây là những thế liệu cao cấp, giá thành đắt. 4.2.2 Nguồn gốc của thế liệu dùng tại nhà máy và yêu cầu kỹ thuật của nó. Do đặc điểm nước ta là một nước nông nghiệp lâu đời ,với hai đồng bằng lớn hơn do đó thế liệu chủ yếu là gạo. Đồng thời xét về mặc tính thì gạo là một thế liệu lý tưởng trong sản xuất bia. Thành phần hóa học của gạo tính theo % chất khô như sau: Tinh bột 75 %, protein 8 %, chất béo (1-1.5 %), cellulose(0.5-0.8), chất khoáng (1.0-1.2 %). Sản xuất bia nên chọn loại gạo trắng đục vì hàm lượng tinh bột cao, ít protein dễ nghiền, các yêu cầu kỹ thuật của gạo: Tỷ lệ tạp chất 2%. Tinh bột: 76.5 % chất khô. Chất béo: 1.6 % chất khô Độ ẩm: 13 13.5 %. Tro: 1.1 % chất khô. Cellulose: 8.8 % chất khô. Tại công ty, sử dụng thế liệu là gạo gãy hoặc tấm bởi vì loại nguyên liệu này là phụ phẩm của ngành chế biến gạo nên giá thành rẻ, dễ nghiền. Nguồn nguyên liệu này được lấy từ các tỉnh miền Tây như : Long An, Tiền Giang,… với quy cách nguyên liệu nhập về là gạo được đóng trong các bao đay khoảng 50 kg/bao. Nguyên liệu được bảo quản trong kho chứa sạch, khô ráo và thoáng mát, các lô hàng được đặt tên là các pallet chống ẩm. 4.3. HOA HOUBLON VÀ CHẾ PHẨM CỦA HOA HOUBLON. Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng thứ hai sau malt đại mạch và là loại nguyên liệu “không thay thế” trong công nghệ sản xuất bia, nó được biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm trước Công nguyên. Qua bao nhiêu thiên nhiên kỷ tồn tại và phát triển của ngành bia, hoa houblon vẫn giữ vai trò độc tôn của mình. 4.3.1. Vai trò hoa houblon đối với công nghệ sản xuất bia. Làm cho bia có vị đắng, màu và hương thơm đặc trưng của bia. Làm tăng độ bền sinh học cho bia. Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt cho bia. Tăng độ bền keo làm cho bia trong và dễ lọc hơn. 4.3.2. Cấu tạo của hoa houblon. Cây hoa houblon có tên Latinh là Humulus Lupulus, thuộc họ dây leo, là loại thực vật lưu niên đơn tính, sống khoảng 30 – 40 năm. Cây houblon có chiều cao trung bình khoảng 10 – 15 m, lá cây to bằng bàn tay. Đặc điểm của giống cây này là hoa đực và hoa cái được sinh ra trên hai cây khác nhau. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa đực không được sử dụng bởi vì nó rất nhỏ và chứa ít lượng phấn, lượng chất đắng cũng rất ít và hoạt động lực đắng cũng kém. Cấu tạo của hoa houblon gồm các thành phần chính sau : Cánh hoa : chiếm khoảng 66 – 67 % trọng lượng của hoa. Cuống hoa : chiếm khoảng 12 – 14 % trọng lượng của hoa. Phấn hoa : chiếm khoảng 19 – 20 % trọng lượng của hoa. Hoa có dạng hình quả trứng, dài khoảng 3 – 4 cm, còn cành hoa thì xếp theo “úp thìa”, cành nọ phủ lên cánh kia. Cánh hoa có màu vàng xanh, đến lúc chín chuyển sang màu vàng hoa cau. Khi hoa bắt đầu chín thì ở bên trên trong các cánh hoa đặc biệt là ở nhị xuất hiện các hạt màu vàng óng, rất dẻo, gọi là lupulin có dạng hình cầu, đường kính khoảng 0.15 - 0.25 mm và được dính vào các cánh và nhị hoa bằng những cuống rất mảnh và ngắn. Hiện nay trên thế giới đang trồng trên 100 giống hoa houblon khác nhau loại thực vật này chỉ thích nghi với khí hậu ôn đới nên được trồng nhiều ở Đức Tiệp Khắc, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ, Trung Quốc, Triều Tiên,… Các chuyên gia Nam Tư cùng với các cán bộ của Việt Nam đã trồng thử cây hoa houblon ở nước ta nhiều năm nhưng chưa mang lại kết quả khả quan. 4.3.3. Thành phần hóa học của hoa houblon. Tuỳ thuộc vào chủng giống, điều kiện đất đai, khí hậu và kỹ thuật canh tác mà thành phần hóa học của hoa houblon dao động trong khoảng cho phép như sau (tính theo phần trăm chất khô): Nước : 11 – 13 % Chất đắng : 15 – 21 % Polyphenolo : 2.5 – 6 % Protein : 15 – 21 % Cellulose : 12 – 14 % Chất khoáng : 5 – 8 % Tinh dầu thơm : 0.3 – 1 % Các hợp chất khác : 26 – 28 % Trong các thành phần trên thì chất đắng, chất chát, tinh dầu của phấn hoa đóng vai trò quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia. Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu về các phần này : Chất đắng Chất đắng làm cho bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Khi hoà tan vào dịch đường và tồn tại trong bia. Các chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao, tạo ra căng bề mặt làm cho bia có khả năng giữ bọt. Chất đắng còn có tính kháng khuẩn rất cao nên làm tăng độ bền sinh học cho bia thành phẩm. Các hợp chất đắng trong hoa houblon có thể chia làm hai nhóm sau : Những acid đắng và các đồng phân. Những dạng nhựa đắng Trong nhóm acid đắng có hai loại : Humulon: а-acid đắng cùng với các đồng phân của nó. Lupulon: β-acid đắng cùng với các đồng phân của nó. Trong nhựa đắng có hai loại: Nhựa mềm. Nhựa cứng. Tổng chất đắng tính theo hàm lượng chất khô trong hoa houblon dao động trong khoảng 15-21%. Trong đó: a - acid đắng: 6 – 9 %. b - acid đắng: 3 – 4 %. Nhựa mềm: 5 – 6 %. Nhựa cứng: 1 – 2 %. a - acid đắng (humulon): gồm 6 hợp chất: humulon, cohumulon, athemulon, prehumulon, posthumulon và 4 – dexyhumulon. Khả năng hòa tan của a - acid đắng ở trong nước khoảng 500 mg/l, trong dịch đường thì ít hơn và trong bia thì hầu như không đắng kể (10 – 30 mg/l). Độ kiềm của dung dịch càng cao thì khả năng hòa tan của chúng càng nhiều. a - acid đắng là chất gây đắng mạnh nhất, có độ hoạt động bề mặt lớn, do đó giúp cho bia giữ bọt tốt, tính kháng khuẩn mạnh, là chất có giá trị nhất trong hoa houblon đối với công nghệ sản xuất bia. b - acid đắng (lupulon): gồm 4 chất là lupulon, colupulon, adlupulon, prelupulon. b acid đắng dễ hòa tan trong ete, hexan và rượu metylic, khả năng hòa tan trong nước trong dịch đường thấtp hơn nhiều so với a - acid đắng nhưng khả năng kháng sinh lại mạnh hơn. Sự hoạt động bề mặt và khả năng tạo bọt cũng kém hơn so với a - acid đắng. Nhựa mềm: Là polyme của các acid đắng, là chất vô định hình, chưa được xác định về thành phần hóa học. Khả năng hòa tan của nhựa mềm vào dịch đường tốt hơn so với b - acid đắng. Vì vậy chúng tạo ra được lực đắng khá lớn cho bia. Đây là hợp phần rất có giá trị của chất đắng. Nhựa cứng: là polyme của acid đắng nhưng ở mức độ cao hơn nhiều so với nhựa mềm, chúng được hình thành trong quá trình sấy và bảo quản. Cấu tử này hầu như không hòa tan vào nước và dịch đường, chúng bị thải ra theo cặn lắng, đây là hợp phần không có giá trị trong công nghệ sản xuất bia. Tinh dầu thơm. Tinh dầu thơm của hoa houblon hòa tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và tạo ra cho nó một mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu. Là những chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu, tinh dầu thơm có mùi thơm rất mạnh. Hòa tan rất yếu trong nước, khó hòa tan trong cồn thấp độ, hòa tan hoàn toàn trong cồn tuyệt đối và ester. Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường. Thành phần hoá học của tinh dầu thơm rất phức tạp, gồm 103 hợp chất khác nhau. Trong đó phần lớn là terpen, rượu, xeton, aldehide, ester, và acid. Hydratcarbon là thành phần chiếm khối lượng lớn nhất trong thành phần của tinh dầu thơm, với đại diện tiêu biểu là: miroxen và humulen. Đặc điểm của hai đại diện này là gây thơm rất yếu, chỉ đóng vai trò là dung môi cho các cấu tử gây hương khác trong tinh dầu. Sau hydratcarbon là nhóm rượu với đại diện là Graniol và lonalool có khả năng gây thơm khá hơn. Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có khoảng 98 % lượng tinh dầu thơm bay ra ngoài theo hơi nước, chỉ cò lại 2 % tồn tại trong bia. Đối với bia vàng thì phần còn lại này quyết định đến hương thơm của bia. Polyphenol: Polyphenol được dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protide cao phân tử không tan ra khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo cho bia thành phẩm. Những hợp chất phenol trong hoa houblon đều thuộc nhóm flavonoid. Các hợp chất phenol trong nhóm flavonoid dễ dàng thực hiện các phản ứng ngưng tụ để tạo dygome va polyme hoá tạo polyme. Các olygome tạo thành kết hợp với protein cao phân tử để tạo thành phức chất không hoà tan. Vì vậy có thể loại trừ protein khó biến tính và loại bỏ khỏi dịch đường. Những phenol như thế gọi là tanin. Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, trước hết tanin được trích chiết ra ở dạng hoà tan. Sau đó, do nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, chúng bị oxi hoá và trùng nhưng theo nhiều mức độ. Các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành liên kết đẳng diện với các phân tử protein trong dịch đường tạo ra phức tanin – protein. Một dạng phức tương tự nhưng với phân tử nhỏ hơn cũng kết tủa lại khi hạ nhiệt độ xuống thấp. Nếu hàm lượng tanin trong bia với một lượng vừa phải (0.012 - 0.028 %), thì cho bia có vị đắng chát dễ chịu. 4.3.4. Yêu cầu chất lượng của hoa houblon. Chất lượng của hoa houblon có thể đánh giá qua hai chỉ tiêu đại diện : cảm quan và các thành phần hóa học chủ yếu. Cảm quan có ba dạng: Loại 1: Hoa màu vàng đến vàng óng, hạt lupulin có màu vàng hoặc vàng óng mùi thơm đặc trưng, dễ chịu, tạp chất ≤ 1.75 % chất khô, tổng lượng chất đắng >15 % trọng lượng hoa và tro < 10 % trọng lượng hoa. Loại 2: Hoa màu vàng hoặc vàng lục, hoa bị bệnh 12 %, trọng lượng và tỷ lệ tro < 11 % trọng lượng. Loại 3: Hoa màu từ xanh vàng đến vàng, hoa bị bệnh 3 % chất khô, tổng chất đắng >10 % trọng lượng và tro <12 % trọng lượng. Thành phần hoá học dựa vào tổng lượng chất đắng, tinh dầu và tamin, có trong hoa. Thành phần hóa học của hoa houblon dùng trong công nghệ sản xuất bia cần đạt mức trung bình các chỉ tiêu sau (tính theo % chất khô). Thành phần Tỷ lệ (tính theo % chất khô) Ẩm 12.5 % Xơ 13.3 % Ester 0.4 % Chất đắng 18.3 % Tanin 3.0 % Các chất chứa nitơ 27.5 % Các chất không chứa nitơ 17.5 % Tro 7.5 % Các chất trích ly 0 % 4.3.5. Chế phẩm hoa houblon. Trên thị trường hiện nay phổ biến ba dạng hoa houblon sau : Hoa cánh khô: hoa đã sấy khô đến độ ẩm 13% và được ép thành bánh. Viên houblon: hoa khô được nhiều nát thành bột, sau đó được ép thành viên. Cao hoa houblon: là sản phẩm của quá trình trích ly chất đắng trong hoa hoa bằng dung môi hữu cơ. 4.4. NUỚC. 4.4.1. Giới thiệu chung về nước. Trong sản xuất bia, ngoài các nguyên liệu chính như đại mạch ươm mầm, hoahoublon phải kể đến nước. Trong bia thành phẩm, nước chiếm một tỷ lệ rất lớn (77 – 90 %). Chính vì vậy, một lần nữa khẳng định nước là một nguyên liệu chính đóng vai trò đặc biệt trong công nghệ sản xuất bia. 4.4.1.1. Vai trò của nước đối với công nghệ sản xuất bia. Nước là một nguyên liệu chính để sản xuất bia, chiếm 80 % - 90 % trọng lượng bia thành phẩm. Ở xưởng bia của trường hàm lượng nước chiếm tới 89%. Nước tham gia các phản ứng sinh hoá enzyme như phản ứng thuỷ phân, tham gia quá trình lên men. Nước được sử dụng nhiều trong các quá trình thuỷ phân, houblon hoá, rửa bã lọc, làm nguội dịch đường, cấp hơi, vệ sinh thiết bị, khu vực sản xuất, nhà xưởng… 4.4.1.2. Tiêu chuẩn chất lượng của nước dùng trong sản xuất. STT Chỉ tiêu Các thông số 1 pH 6.5 - 6.8 2 Mùi vị Tinh khiết không màu 3 Độ cứng tạm thời 0.7mg đương lượng/lít 4 Độ cứng vĩnh cửu 0.4 - 0.7mg đương lượng/lít 5 Hàm lượng muối cacbonate < 50mg/lít 6 Hàm lượng muối Mg2+ < 100mg/lít 7 Độ kiềm 2-3oF 8 hàm lượng clorua 7.5 -150mg/lít 9 Hàm lượng CaSO4 130 - 200mg/lít 10 Hàm lượng Fe2+ < 0.3/lít 11 NO3, NO2, NH3 0 12 Vi sinh vật < 100 tế bào/lít 13 Chỉ số coli < 3 tế bào/ml. 4.4.1.3. Thành phần hóa học của nước và ảnh hưởng của các muối trong nước đến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm. Thành phần hoá học của nước. Nước thực chất là một dung dịch pha loãng của các muối ở dạng ion : các catic như: Ca2+,Mg2+,H+,Na+, K+,Fe2+, Mn2+, Al3+…. Các anion như OH, HCO3,Cl,NO, SO4, SiO32, PO43-…. Trong đó, các muối của canxi và magie là những hợp chất gây ra độ cứng của nước. Nước dùng trong sản xuất bia phải là nước từ rất mềm đến mềm. Ảnh hưởng của thành phần muối của nước đến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm. Hàm lượng của các muối ở trong nước rất khác nhau do đó khả năng tác động và ảnh hưởng của chúng đến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm cũng khác nhau. Muối canxi: hàm lượng muối này dao động rất rộng 5 - 6 đến 200 - 250 mg/l. Tính theo CaO. CaHCO3: ảnh hưởng bất lợi vì làm giảm độ chua định phân của dịch cháo. CaSO4: có ảnh hưởng tích cực, làm tăng độ chua định phân của dịch cháo. Tác động này rất có lợi cho quá trình đường hoá, làm tăng cường khả năng hoạt động của enzyme. Trong sản xuất, người ta thường bổ sung thạch cao vào dung dịch cháo. Muối magiê: 3 - 100 mg/l gây tác động tương tự như Ca2+, nếu MgSO4, chứa nhiều trong nước sẽ gây cho bia vị đắng khó chịu. Muối natri: hàn lượng trung bình 15-20mg/l. Riêng muối NaCl dưới 200mg/l làm cho bia có vị đậm đà, thích thú. Muối kali: tác động của chúng đến quá trình và chất lượng sản phẩm tương tự như Na+. Muối sắt: nước dùng cho sản xuất bia nồng độ tối đa của Fe2+ cho phép là 0,2 ÷ 0.5 mg/l. Vì nếu trong dịch đường có hàm lượng sắt đủ lớn nó sẽ rút ngắn chu kỳ sinh trưởng của nấm men, làm cho sự cân bằng trong tiến trình lên men bị phá vỡ. với hàm lượng cao, sắt sẽ gây cho bia có mùi vị lạ. Mặt khác, sắt còn xúc tác quá trình oxi hóa trong bia, làm giải độ keo và và dễ dàng dàng gây đục cho sản phẩm. Mangan: tác động tương tự như sắt. SO42-: 1 – 250 MG/1. Nếu hàm lượng quá cao, bia sẽ có vị đắng – khan rất khó chịu. Cl: Với hàm lượng vừa phải tạo cho bia vị hài hòa, dễ chịu. NO3, NO2: Trong phân đoạn sản xuất dịch đường tất cả các muối nitrat và nitrit đều không ảnh hưởng gì (trừ muối nitrat của canxi và magie). Trong giai đoạn lên men, hàm lượng nitrat cao sẽ ức chế rất mạnh sự phát triển của nấm men. NH3: Không được phép hiện diện trong nước để sản xuất bia. Acid silic: 10 – 30 mg/l. Nếu hàm lượng lớn chúng sẽ cản trở quá trình lên men. 4.4.2 Một số phương pháp cải tạo chất lượng nước. 4.4.2.1 Khử độ cứng của nước. Là loại bỏ các muối bicacbonat, cacbonnat hoặc chuyển chúng sang một dạng khác theo hai phương pháp. Trung hòa canxi và magie bằng acid. Dùng acid lactic chuyển hóa muối canxi và magie thành muối lactat – không gây ảnh hưởng gì đến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phâm. Bên cạnh đó, acid lactic còn làm giảm pH của dịch malt để tăng cường hoạt lực của hệ enzyme thủy phân. Phương pháp này hiện nay đang được sử dụng rộng rãi ở rất nhiều nước. Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion. Nguyên tắc: thay thế một số ion của muối ở trong nước bằng một ion khác. Vật liệu mang ion là các ionit vô cơ hoặc hữu cơ. Nếu thay thế các cation thì gọi là cationit, còn nếu thay thế anion thì gọi là anionit. Các ionit mang lấy các ion Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, có trong nước và trả lại cho nước các ion Na+, K+. 4.4.2.2 Cải tạo thành phần sinh hoc của nước. Cải tạo thành phần sinh học của nước có nghĩa là diệt vi sinh vật trong nước để làm cho nước sạch về phương diện sinh học để dùng nước đó rửa nấm men, rửa thiết bị dụng cụ, đường ống, đặc biệt để nấu bia. Phương pháp thực hiện như sau: Phương pháp vật lý. Lọc nước qua thiết bị siêu lọc (hoặc vi lọc) có thể giữ lại tất cả tế bào vi sinh vật và thậm chí cả bào tử của chúng, thu được là nước vô trùng. Phương pháp lý hóa. Là chiếu tia tử ngoại và xử lý bằng siêu âm. Nhược điểm của hai phương pháp trên là giá thiết bị cao, hiệu quả diệt trùng thấp, năng suất chưa đáp ứng được quy mô công nghiệp. Phương pháp hóa học. Dùng chlorine, oxygen hoặc một số ion kim loại tác động trực tiếp lên tế bào vi sinh vật và phá hủy chúng. 4.5. NẤM MEN. Nấm men là tên chung chỉ nhóm nấm men có cấu tạo đơn bào và thường sinh sản bằng cách nảy chồi và phân cắt. nhóm này có nhiều trong tự nhiên. Nhiều loài trong nhóm này có thể lên men rượu được áp dụng trong sản xuất rượu, bia, rượu vang, bánh mì. Sau đây chúng ta tìm hiểu về nấm men sử dụng trong công nghệ sản xuất bia. 4.5.1 Đặc điểm, hình thái và sinh lý nấm men. 4.5.1.1 Đặc điểm cơ bản của nấm men bia. Nấm men bia cũng là loại nấm đơn bào, sinh sản bằng phương pháp nảy chồi hoặc tự phân đôi tế bào. Nấm men là cá thể đơn bào, cấu tạo tương đối phức tạp, không có khả năng quang hợp, kích thước lớn gấp nhiều lần so với tế bào vi khẩn. Nấm men sản xuất bia thuộc nhóm Saccharomyces. Nhiệt độ tối thích cho chúng sinh trưởng là 25 – 30oC. Nhưng một số loài trong nhóm này vẫn có thể phát triển tốt ở nhiệt độ 2 – 3oC. Nấm men bia là loại hô hấp yếu khí tùy tiện. Căn cứ vào tính chất thể hiện qua các quá trình len men bia người ta chia nấm men bia ra làm hai loại: Saccharomyces Cerevisiae (lên men nổi) Saccharomyces Uvarum hay còn được gọi là Saccharomyces Carbergensis (lên men chìm). Tuy cùng thuộc chủng Saccharomyces nhưng giữa hai loại này vẫn có những đặc điểm khác nhau cơ bản sau: Đặc điểm so sánh Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carbergensis Nhiệt độ tối thích Phát triển tốt ở nhiệt độ cao hơn (12 – 13oC) nên trong quá trình lên men dễ bị nhiễm tạp Phát triển tốt ở nhiệt độ thấp hơn (6 – 7oC) nên trong quá trình lên men khó bị nhiễm tạp Đặc điểm Là nấm men nồi, tức là trong quá trình lên men cũng như kết thúc quá trình lên men các tế bào nấm men không có khả năng kết dính lại với nhau thành tảng nên nó lơ lửng trong dung dịch lên men và tập trung ở bề mặt dịch. Là nấm men chìm, tức là vỏ tế bào có khả năng kết dính. Vì vậy chúng có thể kết dính với nhau thành tảng sau khi kết thúc quá trình lên men. Đây là một đặc điểm có ý nghĩa rất lớn trong công nghệ sản xuất. Thời gian lên men Thời gian lên men nhanh do mật độ men trong dung dịch phân bố đều tạo điều kiện cho men tiếp xúc mạnh mẽ với cơ chất. Thời gian lên men chậm do mật độ nấm men phân bố không đều trong dịch mà tập trung nhiều ở đáy tank. Nếu muốn rút ngắn thời gian lên men thì phải đảo trộn. ngoài ra nhiệt độ lên men thấp cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm này. Sản phẩm Sản phẩm kém trong do lọc khó khăn vì các tế bào nấm men lơ lửng trong dịch lên men ở thời kỳ cuối của quá trình lên men tạo ra dạng huyền phù. Sản phẩm trong hơn do giai đoạn cuối của quá trình lên men các tế bào nấm men kết dính thành tảng lắng xuống đáy tank sẽ kéo chìm một số chất lơ lửng khác, đồng thời làm cho quá trình lọc được đơn giản và dễ dàng hơn. Khả năng tái sử dụng nấm men Dễ bị thoái hóa. Đồng thời khả năng thu hồi nấm men sau lên men khó khăn nên hiệu quả tái sử dụng thấp. Khó bị thoái hóa hơn, đồng thời nhờ sự kết lắng xuống đáy tank mà làm cho quá trình thu hồi, Khả năng lên men Khả năng lên men đường tam kém, chỉ đạt 33 %, không lên men được đường melibiose Khả năng lên men đường tam tốt đạt 100 % vì lên men được cả đường melibiose 4.5.1.2 Hình thái và cấu tạo tế bào của nấm men bia. Hình thái. Nấm men bia có dạng hình trứng, ovan, hình cầu. Kích thước của tế bào nấm men khoảng 8 – 15 mm. Cấu tạo tế bào. Tế bào nấm men gồm có vỏ (thành tế bào), tế bào chất, nhân, một hoặc hai không bào và những giọt mở (glycogen và volluntin). Thành tế bào nấm men dày khoảng 25 nm (chiếm khoảng 25 % khối lượng khô của tế bào). Thành tế bào được cấu tạo bởi glucan, manan, ngoài ra còn có chứa kitin. Trong thành tế bào nấm men chứa khoảng 10 % protein (tính theo khối lượng khô) và một lượng nhỏ lipide. Dưới lớp thành tế bào là lớp màng tế bào chất, cấu tạo chủ yếu là protein (chiếm 50 % khối lượng khô), còn lại là lipide (chiếm 40 %) và một ít polysaccharide. Nhân tế bào: Là nơi lưu trữ thông tin di truyền (chứa NST), chẳng hạn như nấm men saccharomyces cerevisiae chứa 17 đôi NST, AND trong tế bào nấm men đơn bội và có khối lượng phân tử 1 x 1010 Dalton (Da), 1 Da = 1,67.10-24 g. Không bào (vakuol): Là cơ quan giữ vai trò quan trọng đáng kể trong trao đổi chất, chúng chứa một số loại enzyme tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào. Vollutin: tồn tại dưới dạng hạt hay giọt chuyển động, thành phần của vollutin là phức chất của metaphosphate vô cơ với acid ribonuclcotit. Vollutin là nguồn dự trữ nitơ và phosphore. Glycogen: Là chất dự trữ glucide có cấu tạo gần giống tinh bột. chúng là nguồn cung cấp năng lượng cho tế bào nấm men. 4.5.1.3. Sinh lý nấm men. Nấm men là một cơ thể đơn bào có cấu tạo tương đối phức tạp và không có khả năng quang hợp, thuộc nhóm vi sinh vật hoại sinh. Về phần hóa học của nấm men gồm: Nước: chiếm khoảng 70 – 80 %, tồn tại dưới dạng liên kết trong cấu trúc của tế bào và dụng dung dịch các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Nước giữ vai trò là dung môi cho các chất vô cơ và hữu cơ hòa tan, nhờ đó dễ tham gia phản ứng nội bào. Ngoài ra nước còn cung cấp ion H+ và OH- đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất. Các chất hữu cơ: Chất khô trong tế bào nấm men chủ yếu là chất hữu cơ chiếm khoảng 25 – 85 % bao gồm các thành phần chủ yếu sau: Protein: chiến khoảng 40-60 %. Protein thường thuộc loại globulin, albumin, glutenin. Ngoài các dạng protein phức như. Nucleotit-protein. Protein ngoài việc tham gia xây dựng cấu trúc tê bào, nó còn là thành phần cơ bản của enzyme, đóng vai trò quan trọng trong phản ứng sinh hóa. Hydratcacbon: Ở nấm men chiếm khảng 25 – 63 % chất khô, thường dưới dạng polysaccgaride, glycogen, granulose, dextran và các dạng phức như pentos, dezoxyribose. Glucide: Giữ vai trò quan trọng của cơ thể nấm men, chúng được sử dụng để xây dựng các bộ phận của cơ thể như màng tế bào, giáp mạc, đồng thời là nguyên liệu năng lượng cho quá trình hô hấp. Glucide đóng vai trò là chất dự trữ trong tế bào nấm men. Lipide: Trong nấm men chiếm 1.5 – 30 %. Chúng là thành phần xây dựng nên bộ phận của tế bào như màng tế bào. Ở nấm men còn chứa các chất màu gọi là sắc tố. Ngoài các chất kể trên trong tế bào nấm men còn chứa các acid hữu cơ (oxalic xitric) và các muối củng chúng. Và đặc biệt là các loại Vitamin như tiền vitamin A, vitamin B, C, K, PP… Các chất khoáng: Là một trong những thành phần tạo nên các hợp chất phức tạp của tế bào như protein, vitamin, enzyme… Tuy chiếm tỷ lệ nhỏ nhưng nó đóng vai trò quan trọng cho hoạt động sống của nấm men, giữ cho áp suất thẩm thấu của nội bào được bình thường. Chất khoáng gồm 2 loại: Khoáng đa lượng (P, S, Mg)… và khoáng vi lượng (B, Cu, Mo, Co…) Dinh dưỡng của nấm men. Dinh dưỡng carbon: nấm men bia thuộc nhóm vi sinh vật yếm khí tùy tiện, dinh dưỡng carbon dưới dạng dị dưỡng. Dinh dưỡng nitơ: Ngoài việc sử dụng nitơ dưới dạng acid amin, còn có thể tổng hợp được nitơ từ nitơ khoáng mà chủ yếu là muối amoni. Đồng hóa chất khoáng: Khoáng là nguyên tố rất cần cho vi sinh vật như S, P, K, Cu, Mg, Fe, Co, Mo, … phần lớn chúng được sử dụng dưới dạng muối khoáng. Nhu cầu vitamin: Là chất dinh dưỡng chính, đóng vai trò quan trọng trong thức ăn bổ sung của nấm men. Sự hô hấp của nấm men bia. Hô hấp là quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ phức tạp nhằm giải phóng ra năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào, đồng thời tạo ra các sản phẩm phụ khác. Có 2 dạng hô hấp là: hô hấp yếm khí và hô hấp hiếu khí. Như vậy nấm men là loại yếm khí tùy tiện ,nghĩa là chúng có thể phát triển trong môi trường có hoặc không có oxy. Khi nấm men bia thực hiện hô hấp yếm khí (lên men rượu) sẽ tạo ra C2H5OH và CO2. Sự tạo thành rượu etylic xảy ra theo cơ chế Emben-ayerhof-Parnas (EMP) hay gọi là đường phân Glycolytic. Quá trình đường phân glucotytic hoạt động bằng cách chuyển hóa glucose thành acid pyruvic và năng lượng dưới dạng hợp chất cao phân tử Nicotinamit Adenin, Nuclotit dạng khử (NADH+). Phản ứng này có thể tóm tắt như sau: Glucose + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ + 2H+ -> 2 pyruvat + 2ATP + 2NADH + 2H+ Đây là phản ứng sinh nhiệt, phần năng lượng sinh ra từ các phản ứng sinh hóa trong mỗi giai đoạn của quá trình đều được nấm men hấp thụ và dự trữ dưới dạng Adenosin Triphosphate (ATP), để có thể sử dụng cho các phản ứng sau này. Tiếp đến là acid Pyruvic bị biến đổi thành C2H5OH và CO2, còn NADH được tạo thành lại bị oxy hóa thành NAD. Chất này sau đó là tham gia vào quá trình cuyển hóa glucose tiếp theo. Phản ứng tạo thành etylic và CO2 có thể tóm tắt như sau: NADH+, H+ CH3COCOOH → CO2 + CH3CHO CH3CH2OH Dehydrogenase Alcoholdehydrogenase atanol Enzyme trong tế bào nấm men. Trong tế bào nấm men vẫn còn đủ sáu nhóm enzyme sau: Enzyme oxy hóa khử: xúc tác những phản ứng trong quá trình hô hấp, lên men. Enzyme chuyển hóa: chuyển hóa những nhóm từ chất này sang chất khác. Enzyme thủy phân: xúc tác phản ứng thủy phân hydratcarbon, protein, lipide. Enzyme liase: xúc tác phản ứng phân hủy không có nước tham gia. Enzyme tổng hợp: xúc tác phản ứng kết hợp hai phân tử. Enzyme đồng phân hóa: xúc tác phản ứng đồng phân. 4.5.2. Vai trò của nấm men đối với công nghệ sản xuất bia. Nấm men đóng vai trò rất quan trọng trong CNSX bia. Bởi vì thông qua các quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men bia chính là quzá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm hay nói cách khác là quá trình chuyển hóa dịch đường thành rượu, bia và các sản phẩm phụ khác. Nấm men cùng với quá trình lên men là yếu tố quyết định đến chất lượng bia thành phẩm. 4.5.3. Các thông số trong quá trình lên men của công ty. - Công ty sử dụng loại nấm men chìm trong công nghệ lên men. - Các thông số trong quá trình: Ngày Độ cứng Độ chua pH Áp suất 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 8 6 4 3 2.7 2.5 2 – 2.5 1.0 1.1 1.2 1.25 1.3 1.3 1.3 1.5 < 1.3 5.6 5.2 5.2 5.0 4.7 4.5 4.5 4.5 4.2 0 0 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0 1.2 1.2 4.6 CÁC NGUYÊN LIỆU VÀ PHỤ GIA KHÁC. Đây là nguyên liệu được dùng với một lượng nhỏ nhưng nó lại có vai trò đáng kể trong sản xuất bia. Tuy nhiên khi dùng các chất phụ gia cần phải tuân thủ các định về sử dụng phụ gia trong thực phẩm. Tại xưởng thực nghiệm lên men của người ta sử dụng các phụ gia sau : H2SO4 (Acid sulphuric): Được sử dụng trong lúc nấu gạo nhằm tăng khả năng phân giải tinh bột và hạ thấp pH của dịch đường. CaCl2 (calciumchlorua): dùng trong nấu malt để điều chỉnh pH, cung cấp ion Ca2+ , tăng độ bền nhiệt cho enzyme a-amylase, giúp cho quá trình đường hoá xảy ra triệt để hơn, tăng khả năng trao đổi chất của nấm men trong tổng hợp protein. Đồng thời CaCl2, còn giải phóng ra ion Cl làm cho bia có vị đậm đà hơn, ổn định thành phần sinh học của bia. Nhưng cần lưu ý nếu cho quá nhiều sẽ tạo cặn trong thiết bị, khó vệ sinh. Acid lactic: cho vào khi nấu malt, nó có tác dụng điều chỉnh pH và khử độ cứng cacbonat của nước. Caramel: tăng cường độ màu cho bia khi có sử dụng thế liệu, tăng hàm lượng đường cho nước nha. Màu caramel được cho vào khi đun sôi dịch đường với hoa houblon. Bột diatomit: là chất trợ lọc được dùng trong lọc trong bia bằng máy lọc ống. NaOH: là chất tẩy rửa dùng để vệ sinh thiết bị. NaCl: là các tác nhân lạnh. Các hoá chất tinh khiết dùng trong phòng thí nghiệm (phòng kỹ thuật công nghệ). 5. KỸ THUẬT SẢN XUẤT DỊCH CHUẨN BỊ LÊN MEN. 5.1. CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU. 5.1.1. Mục đích và cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền. 5.1.1.1. Mục đích. Quá trình nghiền là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ nhanh hơn, tăng diện tích tiếp xúc của enzyme với cơ chất, thúc đẩy quá trình đường hoá, hồ hoá và các quá trình thuỷ phân khác nhanh và triệt để hơn. 5.1.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền. Malt có thành phần cấu tạo chủ yếu là vỏ và nội nhũ. Phần vỏ có cấu tạo chủ yếu gồm cellulose, lignin, tanin, các hợp chất polyphenol các chất khoáng. Ngoài ra còn chứa thêm một ít pentozan, các chất màu và các chất khoáng. Cellulose và lignin là những chất không hoà tan trong nước, không thay đổi đáng kể trong quá trình thuỷ phân, còn các chất như tanin, chất đắng, tro thì hoà tan vào dung dịch tạo vị không bình thường cho nước nha, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Nếu vỏ nghiền càng nhỏ, lượng chất đắng và chát càng dễ hoà tan vào dịch đường. Vì vậy trong quá trình nghiền càng bảo toàn nguyên vẹn vỏ bao nhiêu thì càng tốt bấy nhiêu mặt khác, sau khi đường hoá khối cháo phải qua khâu lọc tách bã khỏi pha lỏng. Nhưng có vỏ trấu lớp màng lọc được kết cấu rất chắc nhưng vẫn đảm bảo đủ độ xốp để tạo thành các mương mao dẫn đường ziczăc. Do chênh lệch áp suất, dịch đường ở phía trên màng lọc sẽ chạy theo các đường ziczăc này, xuyên qua lớp lọc, đạt đến độ trong các thiết và giải phóng khỏi hỗn hợp. Nếu vỏ trấu có kích thước quá bé thì độ dài đường ziczăc sẽ ngắns hơn, khả năng lọc trong sẽ kém hơn, các mương dẫn dễ bị tắc, hiệu quả lọc của quá trình lọc không sao. Nội nhũ của malt chứa chủ yếu là tinh bột, dextrin, đường, protein, các sản phẩm thuỷ phân của protein và nhiều hợp chất khác. Các hợp chất này là nguồn chính của cấp chất hoà tan cho dịch đường. Trong quá trình đường hoá cũng chịu tác động của nhiều enzyme để chuyển hoá thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan. Vì vậy, phần nội nhũ càng nghiền nhỏ càng tốt nhưng phần nội nhũ được nghiền nhỏ phải nằm trong vỏ, càng ít bật ra khỏi vỏ càng tốt. Nếu làm tốt khâu nghiền thì việc lọc dung dịch trong ly sẽ dễ dàng vì bột nội nhũ nằm phần nhiều trong vỏ và không tung ra ngoài bịt kín lỗ trọc. Gạo là thế liệu hàng đầu trong sản xuất bia cho hàm lượng glucid cao, khả năng chuyển hóa thành chất hoà tan tốt. Gạo có thể thay thế cho malt đến 50 %. Tuy nhiên gạo không thể thay thế hoàn toàn cho malt vì trong gạo không có hệ enzyme thuỷ phân protein. Trong quá trình nghiền gạo càng mịn tốt vì hạt tinh bột cứng (không khâu ươm mầm) nên khó bị phá vỡ và lâu chín. 5.1.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị nghiền. 5.1.2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị nghiền malt. Cấu tạo : Máy nghiền búa và nghiền trục Là một máy nghiền trục gồm có phễu nhập liệu, ở phía trên dưới phễu nhập có van điều chỉnh để điều lưu lượng nguyên liệu vào, có hai cặp trục rulo nguyên được chế tạo bằng thép, hai cặp rulo được lắp song song nhưng cặp trên có khe hở hai trục lớn hơn cặp dưới, đồng thời trên bề mặt trục có nhiều khe rãnh hơn. Cặp rulo phía dưới có bề mặt nhẵn hơn, ít khe rãnh hơn. Giữa hai cặp rulo có máng dẫn để đưa nguyên liệu từ cặp trên xuống cặp dưới. Hai cặp trục được nối với nhau bởi dây xích và bánh răng. Hệ trục được bao bọc bên ngoài bằng một vỏ bằng thép. Phía dưới là phễu tháp liệu. Dưới cùng là một moteur điện lắp bên ngoài thiết bị được nối với cặp trục thứ hai bới các dây curoa. Toàn bộ hệ thống được gắn trên chân đỡ cố định. Nguyên lý hoạt động : Nguyên liệu đưa vào phiễu nhập liệu và qua van điều chỉnh đi xuống cặp trục thứ nhất, ở đây hai trục quay ngược chiều nhau cùng với khe rãnh tạo ra lực ma sát xé rách vỏ malt và nội nhũ được nghiền sơ bộ. Bán thành phẩm theo máng dẫn xuống cặp trục thứ hai. Nhờ bề mặt ít khe rãnh hơn cặp trục thứ nhất giúp nội nhũ được nghiền mịn hơn nhưng vẫn không làm nát vỏ malt. Moteur hoạt động làm cho cặp trục thứ hai quay. Khi cặp trục thứ hai quay kéo theo cặp trục thứ nhất cũng quay thông qua bánh răng và dây xích. Sản phẩm nghiền được đưa ra ngoài ra phễu tháo liệu. 5.1.2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị nghiền gạo. Cấu tạo : Thiết bị là máy nghiền đĩa có cấu tạo gồm phễu nhập liệu ở trên cùng, bên phễu có van điều chỉnh lưu lượng, kế tiếp là vis xoắn đưa nguyên liệu vào khe hở hai đĩa nghiền, hai đĩa nghiền làm bằng gang, trên bề mặt đĩa có nhiều rãnh, độ sâu các rãnh càng về tâm đĩa càng lớn, hai đĩa được gắn đồng trục, một đĩa cố định và đĩa quay, đĩa được đặt trong hợp nghiền, khe hở giữa hai đĩa được điều chỉnh bằng van ở bên ngoài hộp nghiền. Động cơ truyền động và đai dẫn được gắn với trục nghiền. Toàn bộ hệ thống được đặt trên giá đỡ cố định. Dưới cùng là phễu tháo liệu. Nguyên lý hoạt động. Nguyên liệu được đưa vào phễu nhập liệu, qua van điều chỉnh lưu lượng theo xoắn đi vào khe hở giữa hai đĩa. Động cơ hoạt động làm cho đai dẫn quay kéo theo quay làm cho đĩa quay. Khi nguyên liệu đi vào khe hở giữa đĩa đồng thời đĩa tạo ra lực ma sát giữa đĩa nghiền, giữa đĩa nghiền với nguyên liệu, giữa nguyên liệu với nguyên liệu. Khi đó nguyên liệu sẽ được nghiền sơ bộ nhờ độ sâu của các rãnh, nguyên liệu được nghiền mịn dần từ tâm đĩa ra ngoài đĩa. Sản phẩm nghiền được đưa ra ngoài qua phễu tháo liệu. 5.1.3. Kỹ thuật nghiền nguyên liệu. 5.1.3.1. Chuẩn bị: Vệ sinh khu vực nghiền và thiết bị nghiền. Kiểm tra hệ thống điện, kiểm tra moteur. Mở điện cho máy hoạt động thử xem máy có hoạt động bình thường không, nếu hoạt động tốt thì tiến hành nghiền. 5.1.3.2. Tiến hành: Trước tiên đặt bao vào máng hứng. Bật công tắc điện cho moteur hoạt động. Sau đó cho nguyên liệu vào phễu nhập liệu, điều chỉnh lưu lượng nguyên liệu vào thích hợp bằng van điều chỉnh lưu lượng (nếu nguyên liệu vào nhiều quá sẽ kẹt máy gây cháy moteur, nếu ít quá sẽ làm giảm năng suất nghiền). Trong suốt quá trình nghiền cần chú ý kích thước bột nghiền đề điều chỉnh khe hở giữa hai trục hoặc hai đĩa để sản phẩm đạt kích thước yêu cầu. Nguyên liệu được cấp vào và sản phẩm tháo ra một cách liên tục. 5.1.3.3. Kết thúc: Sau khi nghiền xong tắt moteur, tháo sản phẩm, vệ sinh thiết bị và khu vực nghiền. 5.1.4. Yêu cầu đối với nguyên liệu sau khi nghiền 5.1.4.1. Yêu cầu đối với malt: Vỏ malt càng nguyên vẹn càng ngày tốt vì vỏ malt có tác dụng làm màng trợ lọc trong quá trình lọc tách bã. Đồng thời trong vỏ malt chứa nhiều chất như tanin, lognin, chất đắng…nếu nghiền nhỏ các chất này dễ trích ly, hoà tan vào dịch đường tạo vị đắng và chát cho bia, gây ảnh hưởng xấu cho chất lượng của bia. Phần nội nhũ càng mịn càng tốt nhưng phải nằm trong vỏ malt để tránh bít kín lỗ lọc. 5.1.4.2. Yêu cầu đối với gạo: Gạo được nghiền càng nhỏ càng tốt bởi nó giúp cho quá trình thuỷ phân diễn ra nhanh và triệt để hơn. 5.1.5. Một số sự cố thông thường và cách khắc phục. Thiết bị vận hành nghẹt do nguyên liệu chưa nghiền hết máy đã ngưng hoạt động. Để tránh hiện tượng này phải đợi nghiền hết nguyên liệu mới tắt máy. Trục vis xoắn bị nghẹt do gạo xuống quá nhiều. Khắc phục bằng cách điều chỉnh van chỉnh lưu lượng vào. Máy bị tắt nghẹt do gạo và malt bị ẩm, lẫn tạp chất như: cát, đá, mảnh kính, kim loại vụn… Khắc phục tắt máy lấy nguyên liệu, tạp chất ra. Thiết bị gặp sự cố về đĩa, trục. Nếu đĩa, trục sử dụng lâu ngày bị mòn dẫn đến sản phẩm có kích thước không đạt yêu cầu. Khắc phục thay đĩa hoặc trục mới. Máy đang hoạt động bị ngừng đột ngột do cúp điện hay bị kẹt trục… Các ống vis bị lỏng khi vận hành. Khắc phục bằng cách kiểm tra thường xuyên xiết chặt ốc vis. Vỏ malt quá nát hoặc còn nguyên vẹn do khoảng cách giữa hai trục quá lớn hoặc quá bé. Khắc phục điều chỉnh khoảng cách giữa hai trục. Gạo nghiền không được nhỏ do khoảng cách giữa hai đĩa nghiền quá lớn hoặc bị mòn. Khắc phục điều chỉnh lại khi hở hoặc thay đĩa mới. 5.2 THỦY PHÂN NGUYÊN LIỆU. 5.2.1 Mục đích côngnghệ và cơ sở lý thuyết quá trình thủy phân. 5.2.1.1 Mục đích của quá trình thủy phân Thủy phân nguyên liệu nhằm tạo điều kiện tối thích về nhiệt độ, pH… của môi trường để hệ enzyme amylase trong malt hoạt động, chúng xúc tác sự chuyển hóa các hợp chất cao phân tử (chủ yếu là hydratcacbon và protein) thành các chất phân tử lượng thấp, hòa tan bền vững, tạo thành chất chiết của dịch thủy phân và là nguồn dinh dưỡng cho nấm men trong giai đoạn lên men. 5.2.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình thủy phân. Sơ đồ thủy phân nguyên liệu Thủy phân nguyên liệu là một quá trình gồm: hồ hóa, đạm hóa và dưỡng hóa. Quá trình thủy phân tinh bộ và protein bằng hệ enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất, … Người ta dựa vào các yếu tố này để điều chỉnh quá trình thủy phân theo hướng tốt nhất. Giai đoạn hồ hóa tinh bột: Dùng nhiệt độ để làm trương nở tinh bột, nhiệt độ hồ hóa là 83oC. Mục đích của giai đoạn hồ hóa là làm mềm tinh bột trong gạo để giai đoạn đường hóa dễ dàng hơn, đồng thời enzyme amylase có ái lực với tinh bột đã được hồ hóa, nó thúc đẩy thủy phân tinh bột đã trương nở. Giai đoạn đạm hóa: Là quá trình tạo điều kiện nhiệt độ thích hợp cho enzyme protease hoạt động thủy phân protein thành acid amin và các peptide đơn giản đến nấm men tiêu thụ. Do trong malt chứa nhiều protein được cấu tạo bởi các acid amin bằng liên kết peptide, có cấu tạo phức tạp (mạch peptide bậc 2, bậc 3, bậc 4) mà nấm men không tiêu thụ được nhưng các vi sinh vật gây thối có thể tiêu thụ được, chúng chết làm hư hỏng dịch bia. Đồng thời protein sẽ bao bọc nấm men làm nấm men thiếu chất dinh dưỡng và chết. Do vậy đạm hóa có tác dụng là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho nấm men, tạo ra đậm đà cho bia, và tạo ra acid amin giữ bọt cho bia. Giai đoạn đường hóa: Tạo điều kiện thích hợp về nhiệt độ, pH, .. để hệ enzyme amylase hoạt động thủy phân tinh bột đã hồ hóa thành đường (glucos, maltose) và các dextrin đơn giản chất hòa tan của dịch đường. Cấu tạo mạch tinh bột của amylose và maylose pectin. a - amylase: hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 72oC, pH 2.2 – 5.5 xúc tác sự thủy phân liên kết 1,4 glucozit bất kỳ từ đầu không khử của phân tử tinh bột và bị khống chế bởi liên kết 1,6 glucozit. Sản phẩm thu đươc chủ yếu là dextrin phức tạp, một ít glucose và maltose. b-amylase: Hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 65oC, pH 5.5 có tác dụng xúc tác thuỷ phân liên kết 1,4 glucozit thoe từng cặp monosaccharide tạo thành maltose và các dextrin phức tạp và một ít glucose. Nó bị khống chế bởi liên kết 1 – 6 glucozit. g-amylase (aminoglcoslase): hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 75oC, pH 5.5 - 5.6 xúc tác sự thủy phân liên kết 1,4 và 1,6 glucozit, làm phá vỡ các liên kết 1,6 glucozit, phân nhỏ các dextrin tạo thành các đường đơn giản. sản phẩm thu được ở giai đoạn này là maltose, glucose và các dextrin đơn giản là các chất hòa tan nấm men tiêu thụ được. Tóm lại tạo điều kiện tối thích cho các enzyme hoạt động để tạo ra các acid amin, peptide đơn giản, glucose, maltose và các dextrin đơn giản để nấm men tiêu thụ. Trong quá trình thủy phân có bổ sung thêm chế phẩm enzyme, acid tạo pH thích hợp để kích thích hoạt động của enzyme thủy phân. 5.2.2. Cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị thủy phân. 5.2.2.1 Cấu tạo của thiết bị thủy phân. Thiết bị thủy phân gồm có nồi gạo và nồi malt. Hai thiết bị có cấu tạo tương đương nhau. Thân hình trụ, có hai lớp vỏ làm bằng inox, ở giữa hai lớp vỏ có lớp bảo ôn tránh thoát nhiệt ra ngoài. Trên thân có gắn đồng hồ đo nhiệt độ, áp suất và lắp ống dẫn nước. Đáy nồi cũng có hai lớp làm bằn inox tạo buồng chứa hơi đốt để cung cấp nhiều thủy phân nguyên liệu. Đáy nồi có gắn đường ống hơi đốt, ống thoát nước nhưng, ống xả dịch. Bên trong nồi có lắp cánh khuấy cách đáy nồi khoảng 5 – 10 mm cánh khuấy hoạt động nhờ vào động cơ và hộp giảm tốc được lắp đặt phía dưới dáy bên ngoài thiết bị. Phía trên thân là chóp nồi có gắn cửa thao tác, trên chóp nồi có ống thoát hơi thông với khí trời cao khoảng 3.5 – 4m. Thể tích của nồi malt lớn hơn nồi gạo Vnồi malt = 2500l. V nồi gạo = 1000l. Thiết bị nấu 5.2.2.2 Nguyên lý hoạt động. Nước cùng với nguyên liệu cho vào nồi qua cửa thao tác, đồng thời cho cánh khấy hoạt động giúp trộn đều nguyên liệu, tạo đối lưu nhiệt, tránh bén nồi. Hơi đốt từ đáy nồi truyền đến khối dịch nâng nhiệt độ khối dịch đến nhiệt độ yêu cầu. 5.2.3. Kỹ thuật thủy phân nguyên liệu. Chuẩn bị: Kiểm tra, vệ sinh thiết bị, vệ sinh khu vực nấu. Kiểm tra hệ thống cung cấp diện, hơi đốt, nước. Kiểm tra đường ống và máy bơm. Kiểm tra cánh khấy có hoạt động bình thường không. 5.2.3.1 Kỹ thuật hồ hóa. Cho 450 lít nước vào nồi gạo, mở van hơi cung cấp nhiệt để nung nóng nước đến 30 – 50oC, bật cánh khuấy tiếp tục cho 10 kg malt lót để cung cấp một lượng enzyme cần thiết để làm mềm tinh bột đồng thời tránh bén nồi, cho 40ml H2SO4 vào nhằm tạo môi trường thúc đẩy enzyme hoạt động mạnh, tăng phản ứng thủy phân. Cho 180 kg gạo vào nồi và nâng nhiệt độ lên 72oC duy trì 20 phút gạo trương nở. Nâng nhiệt độ lên 83oC trong 20 phút để hồ hóa tinh bột hoàn toàn, làm lỏng lẻo các liên kết glucozit tạo điều kiện cho enzyme xúc tác một cách dễ dàng. Cho nước vào để hạ nhiệt độ xuống 72oC duy trì ở nhiệt độ này trong vòng 30 phút. Cung cấp 100 ml chế phẩm enzyme để thủy phân tinh bột. vì ở nhiệt độ hồ hóa 83oC thì enzyme trong malt lót đã bị biến tính. Ở nhiệt độ này enzyme a-amylase hoạt động mạnh cắt đứt liên kết 1,4 glucozit tạo dextrin, một ít glucose và maltose. Sau đó mở hết van hơi nâng nhiệt độ dịch lên 100oC trong 15 phút, nhằm thanh trùng dịch, tiêu diệt vi sinh vật, hồ hóa tinh bột triệt để, biến tính enzyme, làm các liên kết 1,4 và 1,6 glucozit bị kéo giãn giúp quá trình đường hóa diễn ra nhanh chóng triệt để. Bơm nước lạnh vào nồi hạ nhiệt độ dịch xuống 72oC để chuyển dịch sang nồi phối trộn. 5.2.3.2 Kỹ thuật đạm hóa. T iến hành hồ hóa khoảng 30 phút thì tiến hành đạm hóa. Đầu tiên cho 950 lít nước vào nồi malt, mở van hơi cung cấp nhiệt để nung nóng nước đến 30 – 50oC, bật cánh khuấy, cho 30 ml axit lactic, 30 g muối Ca2+, 20 g muối Zn2+ nhằm kích hoạt enzyme hoạt động mạnh, ổn định pH, ổn định cấu trúc mạng của enzyme, tăng quá trình thủy phân. Sau đó, cho 160 kg malt vào và nâng nhiệt độ dịch lên 52oC duy trì 40 phút enzyme protease hoạt động mạnh phân cắt phân tử protein thành các axit amin, peptide đơn giản, peptone đồng thời tăng độ bền sinh học và giữ bọt cho bia thành phẩm. 5.2.3.3. Kỹ thuật đường hóa: Sau khoảng 40 phút đạm hóa, đồng thời lúc này nhiệt độ của dịch cháo trong nồi gạo là 72oC, tiến hành mở bơm để chuyển dịch từ nồi gạo sang nồi malt, khi đó nhiệt độ của dịch sau phối trộn là 65oC, duy trì trong 40 phút để enzyme b-amylase hoạt động mạnh cắt đứt liên kết 1,4 glucozit theo từng cặp monosaccharide, sản phẩm chủ yếu là dextrin, một ít glucose, ít maltose. Chú ý: Không được bơm dịch malt từ nồi malt sang nồi gạo, vì lúc này nồi gạo là 72oC sẽ làm ức chế enzyme b-amylase trong malt, đồng thời các enzyme thủy phân protein, thủy phân tinh bột bị biến tính. Tiếp tục nâng nhiệt độ của dịch lên 75oC duy trì 40 phút, trong giai đoạn này, enzyme g-amylase hoạt động mạnh cắt đứt liên kết 1,4 và 1,6 glucozit ở vị trí bất kì tạo sản phẩm glucose, maltose và dextrin đơn giản, cung cấp môi trường dinh dưỡng cho nấm men. Đến giai đoạn này hầu hết tinh bột chuyển thành đường và dextrin đơn giản, protein chuyển thành axit amin và peptide, peptone đơn giản. Kết thúc quá trình đường phân. Tiến hành đem toàn bộ dịch thủy phân đi lọc. Kết thúc: Thủy phân triệt để không còn tinh bột sót. Hạn chế trích li các chất đắng, chất chát, như lignin, tanin trong vỏ malt làm ảnh hưởng đến chất lượng bia thành phẩm. Dịch thủy phân không có mùi cháy khét. Độ nhớt của dịch cháo thích hợp để đảm bảo cho quá trình bơm dịch và lọc sau này. 5.2.5 Một số kỹ thuật thông thường và biện pháp khắc phục. Đường ống hơi bị xì. Khắc phục: hàn kính những chỗ xì. Moteur gắn cánh khuấy bị hỏng. Khắc phục: Kiểm tra kỹ trước khi tiến hành nấu. Bật cácnh khấy trước khi đổ gạo tránh hiện tượng làm gây cánh khuấy. Dịch cháo dễ bị trào ở nhiệt độ 100 0C. Chủ động quan sát khối dịch để thêm nước và hạ nhiệt độ khối cháo khỏi bị trào ra. Bơm nhầm dịch malt vào dịch cháo. Khắc phục: Người vận hành phải tập trung chú ý, thao tác đúng kỹ thuật. Hiện tượng caramen do cháy khét. Khắc phục: Điều chỉnh van hơi để khống chế nhiệt độ, cánh khuấy hoạt động liên tục. 5.3. LỌC TÁCH RỬA BÃ 5.3.1 Mục đích công nghệ và cơ sở lý thuyết 5.3.1.1 Mục đích Mục đích của quá trình lọc tách bã là tách pha lỏng ra khỏi pha rắn, thu hồi dịch sau lọc. Bã sau lọc là phế liệu làm phân bón hoặc thức ăn gia súc. Mục đích của việc rửa bã là để tận thu các chất dinh dưỡng còn sót lại trong bã. 5.3.1.2 Cơ sở lý thuyết Thành phần cơ học của hỗn hợp sau khi đường hóa kết thúc, bao gồm hai hợp phần pha rắn và pha lỏng. Thành phần của pha rắn bao gồm các cấu tử không hòa tan của bột nghiền, còn pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử được trích li từ malt và nguyên liệu phụ hòa tan trong đó. Pha rắn gọi là bã, còn pha lỏng gọi là dịch đường. Để tránh pha lỏng ra khỏi pha rắn, ta cho nén khối dịch lên những vật cản có cấu trúc dạng lưới. Các phân tử của pha rắn bị giữ lại trên lưới, còn pha lỏng đi qua. Khi pha rắn bị giữ lại, chúng tạo thành lớp lọc phụ. Cấu trúc và độ dày của lớp lọc phụ này đóng vai trò quyết định đến chất lượng dịch đường và tốc độ lọc. Quá trình lọc bã được tiến hành theo hai bước, bước đầu tiên là ép để tách dịch cốt và bước thứ hai là rửa bã để chiết rút hết tất cả cả phần dinh dưỡng còn sót lại trong bã. Quá trình chiết rút chất hoà tan ở giai đoạn rửa bã dựa trên cơ sở của sự khuếch tán. Đầu tiên là các phần phân tử ở trong bã hoà tan vào nước rửa bã một cách nhẹ nhàng. Sau đó dịch rửa bã được ép ra liên tục bổ sung một lượng nước rửa bã mới làm các phân tử dễ hòa tan tiếp tục hòa tan đồng thời chúng cũng bị xáo trộn, tạo sự khuếch tán mang tính đối lưu chiết rút triệt để chất hoà tan trong bã. Tấm lọc làm bằng vải bố, lỗ lọc của tấm lọc có kích thước lớn. Do đó ở những phút đầu tiên của quá trình lọc, dịch đường thu được bị đục. Sau một thời gian lọc nhất định, hình thành lớp lọc phụ làm tăng khả năng lọc, dịch đường sẽ trong hơn. Lớp lọc phụ được hình thành do bã lọc. Trong lòng lớp bã tạo nhiều mương mao dẫn với kích thước và mật độ khác nhau. Số lượng và kích thước mao dẫn quyết định tốc độ lọc và độ trong của dịch đường. Mặt khác cấu trúc của mương dẫn phụ thuộc vào mức độ nghiền nguyên liệu. Nếu malt nghiền giữ được vỏ trấu nguyên vẹn hoặc mảnh lớn sẽ tạo ra lớp lọc phụ xốp, tạo các đường zizăc dịch đường sẽ dễ đi qua. Nếu nguyên liệu nghiền mịn thì lớp lọc phụ bị nén chặt, kích thước mương mao dẫn bé dễ bị tắc nghẽn khi có phân tử có kích thước lớn rơi vào làm giảm tốc độ lọc. Bên cạnh đó nếu mức độ đường hoá học không triệt để, còn chứa nhiều hạt tinh bột chưa thuỷ phân, keo protein chưa được peptid hoá triệt để sẽ bám lên tấm lọc tạo lớp dịch bùn cản trở đến tốc độ thoát ra của dịch đường, tức là làm giảm tốc độ lọc. Áp xuất lọc cũng ảnh hưởng đến tốc độ lọc và độ trong của dịch đường. Nếu lưu lượng dịch bơm vào thấp dẫn đến áp lực lọc thấp làm giảm tốc độ lọc, dịch phân bố ở các khung không đồng đều, cấu trúc lớp màng lọc không chặt chẽ làm độ trong dịch đường cao. Nếu lưu lượng dịch bơm vào lớn dẫn đến áp suất lọc tăng cao, nếu tăng cao quá sẽ quá vỡ cấu trúc của lớp lọc phụ và dịch bị xì ra ngoài làm đục dịch đường. vì vậy cần khống chế lưu trong của dịch đường. Trong quá trình bơm dịch cánh khuấy ở nồi phối trộn phải hoạt động liên tục để đảo khối dịch để phần tử pha rắn phân bố đều trên bề mặt vải lọc. Nhiệt độ khối cháo cũng ảnh hưởng đến tốc độ lọc. Nếu nhiệt độ của dịch lọc thấp làm tăng độ nhớt của dịch dẫn đến khả năng lọc kém. Nhưng nếu nhiệt độ của khối cháo quá cao sẽ xảy ra các hiện tượng biến tính protein, những sản phẩm này bám lên màng lọc tạo thành lớp kết tủa dẻo cản trở quá trình lọc. Đồng thời nhiệt độ cao làm trích li các chất đắng và chất chát như tanin, lignin trong vỏ malt làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch bia sau này. Vì vậy nhiệt độ thích hợp của khối cháo đem lọc là 78oC. Yêu cầu của nước rửa bã phải đạt 75oC. Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 75oC không trích li triệt để các chất dinh dưỡng còn sót lại trong bã. Nếu nhiệt độ lớn hơn 75oC các chất đắng, chất tan trong vỏ malt sẽ trích li ra hoà tan vào dịch đường làm ảnh hưởng đến chất lượng bia thành phẩm. 5.3.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc tách bã 5.3.2.1 Cấu tạo của triết bị lọc. Thiết bị lọc là máy lọc khung bản được cấu tạo gồm 21 bản và 20 khung được xếp xen kẽ nhau. Khung và bản được chế tạo bằng gang cứng chịu nhiệt. Thiết bị lọc ép khung bản Bản là một hình vuông có kích thước 68cm x 68cm, bề dày 3cm, phía trong lòng của bản đặc hoàn toàn. Trên bề mặt bản được khía các rãnh ngang dọc tạo mương dẫn cho dịch đường. Góc phía trên của mỗi bản có một lỗ tròn, phía góc dưới cũng có một lỗ tròn có gắn robine bằng đồng đường kính 18 mm. Các rãnh hai bên bản có thể được bố trí khác nhau nhưng các dòng chảy này được tập trung về phía góc có gắn robine. Khung có kích thước bằng bản nhưng bề dày của khung lớn hơn bản (4cm). Bên trong khung rỗng hoàn toàn tạo ra khoảng không chứa dịch cháo khoang chứa dịch phí trên mỗi khung có một lỗ tròn. Giữa khung và bản được bố trí một lớp vải lọc bằng vải bố. Khi bản và khung được lắp khép kín vào nhau, các lỗ tròn của khung và bản tạo thành một mương. Mương kín này đóng vai trò như một đường ống dẫn, người ta sử dụng đường ống để bơm cháo vào các khoảng không của khung, đồng thời cũng đường ống dẫn nước vào rửa bã sau khi lọc. Toàn bộ khung và bản được xếp xen kẽ lên hai tay đỡ được gắn cố định trên thống giá đỡ nhờ hai tay treo ở hai cạnh bên của khung và bản. Tay treo của bản chiều dài 170 mm, dày 25 mm. Tay treo của khung có chiều dài 120 mm, dày 15 mm. Đồng thời thiết bị còn có vô lăng gắn với trục vis, liền kề với trục vis lần lượt là tấm di động các khung và bản, tấm đà cố định, Phía dưới thiết bị lọc là một máng hứng dịch lọc, dưới máng hứng dịch lọc là máng để xả bã sau khi lọc. Ngoài ra, trên đường ống dẫn dịch đường có lắp đặt một đồng hồ đo áp suất. 5.3.2.2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc Dưới áp lực của máy bơm, dịch thủy phân được bơm vào thiết bị lọc qua đường ống dẫn, dịch được chảy tràn vào các khoang chứa dịch. Sự kết hợp giữa trục vis với khung và bản tạo nên lực nén ép lớn giúp ép dịch, đồng thời nhờ lớp vải lọc dịch thủy phân được giữ lại ở trong khung, pha lỏng qua vải lọc theo các khe rãnh trên bản chảy ra ngoài qua robine. Còn pha rắn được giữ lại trên lớp vải lọc trong khung. 5.3.3. Kỹ thuật lọc tách bã, rửa bã 5.3.3.1 Chuẩn bị. Vệ sinh khu vực, thiết bị và vải lọc sạch sẽ. Kiểm tra điện, máy bơm. Kiểm tra vải lọc có bị thủng không. 5.3.3.2 Thao tác. Tiến hành lắp vải lọc vào bản, đồng thời bản được xếp xen kẽ với khung. Chú ý : So hai đầu vải lọc bằng nhau, lỗ tròn trên vải lọc phải ăn khớp với lỗ tròn của bản và khung. Quay vô lăng cùng chiều kim đồng hồ để trục vis tiến siết chặt tấm ép di động, bản, khung vào tấm đà cố định để các khung và bản được khít nhau nhằm tránh hiện tượng trào dịch và dịch bị đục. Mở van xả ở đáy nồi thủy phân và dùng máy bơm bơm dịch thủy phân có nhiệt độ 78oC theo đường ống dẫn có đi vào mương kín và vào khoang chứa với áp suất khoảng 1 - 1.5 kg/cm2. Sau khi bơm dịch hết trong nồi thủy phân, tiến hành bơm nước nóng 75oC vào đường ống cấp dịch để rửa bã trích ly các chất hòa tan còn sót lại trong bã. Khi nồng độ chất hòa tan trong dịch rửa khoảng < 1 % thì kết thúc quá trình rửa. Dịch sau khi lọc và rửa chảy xuống máng hứng dịch lọc theo đường ống vào nồi houblon để tiến hành houblon hoá. Tổng thời gian lọc tách bã và rửa bã khoảng 30 - 35 phút. 5.3.3.3 Kết thúc. Tắt máy bơm, tháo máng hứng dịch sau lọc. Quay ngược chiều kim đồng hồ để trục vis lùi về sau giúp tháo lỏng tấm ép di động cùng với khung và bản. Tách rời khung và bản, giặt sạch sẽ, phơi khô để tiến hành lọc mẻ sau kết hợp rửa máy lọc sạch sẽ. Cuối cùng, vệ sinh khu vực lọc. 5.3.4 Yêu cầu chất lượng dịch sau lọc. Dịch sau khi lọc trong. Tận dụng triệt để các chất trích ly trong bã. Hạn chế tối thiểu các chất chát, chất đắng trong dịch sau lọc. Đảm bảo tổng thể tích dịch sau khi lọc không vượt quá 5500 lít. 5.3.5. Một số sự cố kĩ thuật thông thường và cách khắc phục. Máy bơm bị hỏng. Khắc phục: sửa chữa hoặc thay máy bơm mới. Đường ống cấp dịch bị nghẹt. Nguyên nhân: do dịch thủy phân quá đặc. Khắc phục: cho thêm nước vào để pha loãng dịch. Vải lọc bị thủng do sử dụng lâu ngày. Khắc phục: thay vải lọc mới. Vải lọc đắp bị lệch so với khung và bản. Khắc phục: tháo ra và tiến hành lắp lại. Vải lọc bẩn làm nghẹt vải lọc, không đảm bảo an toàn vệ sinh cho sản phẩm . Khắc phục: Làm vệ sinh vải lọc sạch sẽ trước khi lọc. Các khung và bản không khép kín làm dịch xì ra ngoài. Khắc phục: quay vô lăng để trục vis tịnh tiến và xiết chặt khung và bản lại. Lưu lượng dịch vào nhiều quá, làm áp suất lọc cao, phá vỡ lớp trợ lọc, cản trở quá trình lọc, làm dịch bị đục. Khắc phục: điều chỉnh lưu lượng dịch vào. Dịch đường bị đục. Nguyên nhân: do ở giai đoạn đầu lớp vỏ malt chưa tạo được mao quản lọc tốt, do vải lọc bị thủng, do lưu lượng dịch thủy phân nhiều quá, do còn tinh bột sót. Khắc phục: hồi lưu dịch đường ở giai đoạn đầu. Kiểm tra kĩ vải lọc trước khi lắp vải. Điều chỉnh lưu lượng dịch thủy phân vào phù hợp. Làm tốt giai đoạn thủy phân nguyên liệu để dịch được thủy phân triệt để. 5.4 HOUBLON HÓA. 5.4.1 Mục đích công nghệ và cơ sở lý thuyết. Sau công đoạn lọc tách bã rửa bã,dịch đường thu được chỉ có vị ngọt của malt và gạo, chưa có vị đắng và hương thơm đặc trưng của bia nên cần phải tiến hành houblon hoá để nâng cao chất lượng sản phẩm bia. Quá trình houblon hoá và quá trình đun sôi dịch đường cùng với hoa houblon và caramen để nhằm: Trích ly đắng (acid đắng) từ cao houblon tạo vị đắng đặc trưng cho bia. Tạo hương thơm nhờ các ester thơm và tinh dầu thơm từ houblon viên. Tạo màu nhờ caramel do phản ứng melanoidin giữa đường khử và acid amin và nhờ các cấu tử mang màu có trong houblon… Kết lắng protein cao phân tử do phản ứng protein cap phân tử với polyphenol của houblon làm dịch bia trong hơn, đồng thời các chất cặn bã sẽ kết tủa khi gặp lạnh kết tủa, sẽ lắng xuống đáy và được thải ra. Trong hoa houblon có chất kháng khuẩn có tác dụng sát khuẩn dịch đường, quá trình đun sôi sẽ tiêu diệt được các vi sinh vật, làm biến tính các enxyme tăng độ bền sinh học cho bia. Mặt khác polyphenol, các hợp chất chứa nitơ, chất đắng trong houblon là những chất tạo sức căng bề mặt, nhờ đó tăng khả năng giữ bọt cho bia. Giảm độ pH của dịch thủy phân nhờ các axit hữu cơ của hoa houblon hòa tan vào dịch đường làm pH dịch thủy phân phù hợp với yêu cầu pH của nấm men. 5.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị houblon hóa. 5.4.2.1 Cấu tạo: Đáy thiết bị có cấu tạo hai lớp để chứa hơi cấp nhiệt độ gọi là buồng cấp nhiệt. Thân hình trụ bằng inox, bên trong có lớp bảo ôn ở giữa thân có cửa nạp liệu. Phía dưới cùng của thân có đường ống để dẫn sản phẩm đến thiết bị lắng trong làm nguội và bộ phận xả nước ngưng. Trên đỉnh thiết bị có ống thoát hơi thông với khí trời. Điểm khác biệt cơ bản của thiết bị houblon hóa so với thiệt bị thủy phân là không có cánh khuấy và đồng hồ theo dõi nhiệt độ, áp suất. 5.4.2.2 Nguyên lý hoạt động. Hơi đốt từ nồi hơi sẽ cấp nhiệt vào buồng chứa hơi, nâng nhiệt độ của dịch houblon hóa đến nhiệt độ yêu cầu để thực hiện công đoạn houblon hóa. Sau khi kết thúc hóa trình houblon thì ngừng cấp nhiệt và mở bơm để bơm dịch đã houblon vào thiết bị lắng trong – làm nguội. Nhiệm vụ chủ yếu của nồi houblon là chứa dịch lọc từ máy lọc khung bản để thực hiện công đoạn houblon hóa. 5.4.3 Kỹ thuật houblon hóa. Trung bình một mẻ houblon là 5500 lít. 5.4.3.1 Chuẩn bị. Vệ sinh thiết bị, vệ sinh khu vực houblon. Kiểm tra đường ống hơi, van hơi, dịch, kiểm tra bơm… Cho 500 lít nước lạnh vào nồi houblon và đung sôi, cùng lúc đó nấu 500 ml nước để rửa bã khi lọc.Sau khi