›

Đồ án Tìm hiểu công nghệ sản xuất bia và quy trình kiểm nghiệm chất lượng bia thành phẩm tại Nhà máy Bia Sài Gòn

pdf 91 trang thiennha21 12/04/2022 8070
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tìm hiểu công nghệ sản xuất bia và quy trình kiểm nghiệm chất lượng bia thành phẩm tại Nhà máy Bia Sài Gòn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_tim_hieu_cong_nghe_san_xuat_bia_va_quy_trinh_kiem_nghi.pdf

Nội dung text: Đồ án Tìm hiểu công nghệ sản xuất bia và quy trình kiểm nghiệm chất lượng bia thành phẩm tại Nhà máy Bia Sài Gòn

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ QUY TRÌNH KIỂM NGHIỆM CHẤT LƯỢNG BIA THÀNH PHẨM TẠI NHÀ MÁY BIA SÀI GỊN Ngành học: CƠNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CƠNG NGHỆ SINH HỌC GVHD: TS. NGUYỄN THỊ HAI KS. NGẠC BẢO LÂN SVTH: HUỲNH HƯƠNG TẦN MSSV: 10711148 LỚP : 07DSH4 TP. HỒ CHÍ MINH – 2011
  2. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai LỜI MỞ ĐẦU Bia là một ngành cơng nghiệp thực phẩm cĩ truyền thống lâu đời. Bia là một loại nước giải khát cĩ độ cồn thấp, cĩ giá trị dinh dưỡng cao, cĩ mùi vị thơm ngon hấp dẫn. Bia giúp cho người ta giải nhanh cơn khát trong những ngày nắng nĩng, bớt đi mệt mỏi trong những lúc làm việc căng thẳng, giúp cho ăn uống ngon miệng hơn nhờ vào lượng enzyme khác nhau trong bia. Đất nước ta ngày càng phát triển, thị hiếu của người tiêu cũng ngày càng cao, do đĩ ngồi thị trường cũng cĩ nhiều chủng loại bia khác nhau tạo điều kiện cho người tiêu dùng cĩ nhiều cơ hội để lựa chọn hơn. Với nhiều thương hiệu như vậy người tiêu dùng cũng cĩ yêu cầu cao hơn về số lượng lẫn chất lượng. Nhờ vào thành phần dinh dưỡng như chứa nhiều vitamin B1, B2, PP và một lượng lớn CO2 nên bia đã cung cấp cho chúng ta một năng lượng tương đối lớn. Chính vì thế mà bia đã trở thành một loại thức uống khơng thể thiếu của những buổi tiệc và trong những buổi ăn của người phương Tây. Đề đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng ngày càng cao thì cĩ nhiều cơng ty sản xuất bia ra đời, nhưng hiện nay cung ứng cho thị trường một khối lượng bia lớn cĩ cơng ty bia Sài Gịn. Cơng ty bia Sài Gịn với nhiều chủng loại bia cĩ hương vị đặc trưng đậm đà nên đã thu hút một lượng khách hàng rất lớn. Hiện nay, sản phẩm cơng ty đã cĩ mặt ở nhiều nước trên thế giới và được mọi người ưa chuộng như các sản phẩm: Sài Gịn Speccial, Sài Gịn Export, Sài Gịn 333 Trong những năm gần đây, nhu cầu uống bia của con người ngày một tăng nhanh, cùng với sự phát triển của ngành cơng nghệ sinh học, cơng nghệ sản xuất bia đã cĩ những bước tiến nhảy vọt. Nhiều cải tiến về cơng nghệ đã được áp dụng vào sản xuất bia, đã nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Ngày nay ngành sản xuất bia Việt Nam cũng như các nhà máy bia liên doanh hay các hãng bia nước ngồi luơn khơng ngừng mở rộng, cải tiến, xây dựng các nhà máy mới phù hợp và nâng cao chất lượng nhằm đáp ứng nhu cầu chung, với xu hướng cạnh tranh và chiếm lĩnh thị trường. Huỳnh Phương Tần 1 MSSV: 107111148
  3. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Bên cạnh đĩ, bia thì cĩ nhiều loại nhưng vấn đề về chất lượng sản phẩm bia hiện nay luơn được người tiêu dùng quan tâm và chú ý đến, chính vì thế chúng tơi chọn đề tài: “Tìm hiểu cơng nghệ sản xuất bia và quy trình kiểm nghiệm chất lượng bia thành phẩm tại Cơng ty bia Sài Gịn” một cơng ty uy tín và luơn quan tâm đến sức khỏe người tiêu dùng. Trong thời gian thực hiện đồ án tại cơng ty bia Sài Gịn cĩ dây chuyền cơng nghệ sản xuất cao giúp cho chúng tơi học tập được rất nhiều kiến thức thực tế các cơng việc tại nhà máy, tổng hợp tài liệu liên quan là nền tảng kiến thức lớn cho chúng tơi sau này khi bước vào mơi trường làm việc cụ thể. Đối vối một sản phẩm bia đạt chất lượng và đưa ra thị trường thì phải qua các bước kiểm nghiệm sau: Giá trị cảm quan bia thành phẩm Kiểm nghiệm hĩa lý Kiểm nghiệm vi sinh. Huỳnh Phương Tần 2 MSSV: 107111148
  4. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA 1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới Đối với các nước cĩ nền cơng nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát thơng dụng. HIện nay trên thế giới cĩ trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lít/năm, trong đĩ, Mỹ, Đức, mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc 7 tỷ lít/năm Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước cơng nghiệp tiến tiến trong năm 2004 như sau: Cộng hịa Czech hơn 150 lít/người/năm, Đức 115 lít/người/năm, Úc khoảng 110 lít/người/năm Tổng lượng tiêu thụ trên thế giới năm 2003 khoảng 144,296 triệu kl, năm 2004 khoảng 150,392 triệu kl (tăng 4,2%). Lượng bia tiêu thụ tăng hầu khắp các vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải, đẩy lượng tiêu thụ trên tồn thế giới tăng lên. Nhưng lượng tăng đáng kể nhất là Trung Quốc, Thái Lan, Philipin với tốc độ tăng đến 11,2%. Biểu đồ 1: Phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng (2004) (Nguồn từ Kirin news – Nhật Bản) 1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam Huỳnh Phương Tần 3 MSSV: 107111148
  5. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai a. Tình hình sản xuất bia trong nước Năm năm trở lại đây, do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đơ thị hĩa, tốc độ đầu tư mà ngành cơng nghiệp bia đã phát triển với tốc độ tăng trưởng cao. Chẳng hạn như năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với cơng suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16 lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng. b. Số lượng cơ sở sản xuất Số lượng cơ sở sản xuất giảm xuống so với những năm cuối thập niên 1990, đến năm 2003 chỉ cịn 326 cơ sở sản xuất so với 469 cơ sở tính từ năm 1998. Điều này là do yêu cầu về chất lượng bia, về mức độ vệ sinh an tồn thực phẩm ngày càng cao, đồng thời do sự xuất hiện của nhiều doanh nghiệp bia lớn cĩ thiết bị hiện đại, cơng nghệ tiên tiến nên cĩ sự cạnh tranh gay gắt, nhiều cơ sở sản xuất quy mơ nhỏ, chất lượng thấp khơng đủ khả năng cạnh tranh đã phá sản hoặc chuyển sang sản xuất sản phẩm khác. Trong các cơ sở sản xuất bia đĩ, cĩ Sabeco chiếm năng suất trên 200 triệu lít/năm, Habeco năng suất trên 100 triệu lít/năm, 15 nhà máy bia cĩ năng suất trên 15 triệu lít/năm và khoảng 165 cơ sở sản xuất cĩ năng lực dưới 1 triệu lít/năm. Hai tổng cơng ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội và Sài Gịn là hai đơn vị đĩng gĩp tích cực và giữ vai trị chủ đạo trong ngành bia. Theo báo cáo của các tỉnh thành phố trực thuộc trung ương và của hai tổng cơng ty, riêng năm 2003, doanh thu của ngành Bia Rượu Nước giải khát đạt 16.497 tỷ đồng, nộp ngân sách nhà nước 5000 tỷ đồng, tạo điều kiện việc làm và thu nhập ổn định cho trên 20.000 lao động. Sản lượng bia tiêu thụ tồn quốc đạt 1290 triệu lít, đạt 78,8% cơng suất thiết kế, trong đĩ Habeco và Sabeco đạt 472,28 triệu lít (chiếm 36,61% tồn ngành bia). Hai tổng cơng ty đã phát huy hết năng suất, phải gia cơng tại một số địa phương nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng. 1.3. Giới thiệu tổng quan về Nhà máy bia Sài Gịn Huỳnh Phương Tần 4 MSSV: 107111148
  6. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai 1.3.1 Giới thiệu chung Cơng ty bia Sài Gịn là một cơng ty trực thuộc Tổng cơng ty Bia - Rượu - Nước giải khát Sài Gịn. Tên tiếng Anh: Saigon Beer Alcohol – Beverage Corporation Tên viết tắt: SABECO Địa chỉ: số 187 - Nguyễn Chí Thanh, Quận 5, TP.HCM Điện thoại: 088.559595 Fax: 088.577095 Email: saigonbeer@hcm.vnn.vn. 1.3.2 Lịch sử hình thành và phát triển Tiền thân Tổng cơng ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gịn trước đây là một nhà máy của tư bản Pháp được xây đụng từ những năm 1875. Đến tháng 6/1977 Nhà máy đổi tên thành Nhà máy Bia Sài Gịn. Năm 1993 Nhà máy đổi tên thành Cơng ty Bia Sài Gịn và trở thành một trong những Cơng ty bia cĩ thiết bị hiện đại nhất Việt Nam. Với truyền thống lâu đời 100 năm trong ngành sản xuất bia chất lượng sản phẩm của Cơng ty Bia Sài Gịn khơng ngừng được nâng cao nhờ sự kết hợp đồng bộ giữa cơng nghệ truyến thống, thiết bị hện đại, nguyên liệu ngoại nhập từ những nước nổi tiếng trên thế giới với việc đổi mới phương thức quản lý. Một trong những yếu tố quan trọng gĩp phần ổn định chất lượng sản phẩm là hệ thống phương tiện kỹ thuật kiểm tra tiên tiến được đánh giá đạt đẳng cấp quốc gia và hệ thống đảm bảo chất lượng cho sản phẩm bia chai, bia lon phù hợp với tiêu chuẩn ISO 9001 : 2000. Từ năm 1992 với uy tín trong nước Sản phẩm của Cơng ty Bia Sài Gịn đã vươn ra cĩ mặt trên thị trường khĩ tín nhất như: Nhật, Autralia, Mỹ, Singapore, EU Năm 2000, Cơng ty Bia Sài Gịn là doanh nghiệp sản xuất bia đầu tiên của Việt Nam đã đạt và vượt mốc sản lượng 200 triệu lít/năm. Huỳnh Phương Tần 5 MSSV: 107111148
  7. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Tháng 7/2003, Cơng ty bia Sài Gịn đã phát triển lớn mạnh thành Tổng cơng ty Bia - Rượu - Nước giải khát Sài Gịn (SABECO) và trở thành doanh nghiệp hàng đầu trong ngành sản xuất bia Việt Nam. Cơng ty đã tạo cho mình một nền tảng vững chắc, đạt trình độ của một nhà quản lý hiện đại, cùng cả nước bước những bước phát triển của thời đại mới. Năm 2004, SABECO đạt sản lượng hơn 403 triệu lít bia các loại trong đĩ cĩ 268 triệu lít bia sản xuất tại Nhà máy Bia Sài Gịn Nguyễn Chí Thanh, số cịn lại thì nhà máy gia cơng tại khoảng 10 địa phương. Hiện nay nhà máy đã được Cổ phần hĩa thành Tổng cơng ty cổ phần Bia - Rượu - Nước giải khát Sài Gịn (SABECO). 1.3.3 Các đơn vị thành viên của SABECO 1.Cơng ty TNHH 1 thành viên TMDV Bia - Rượu - NGK Sài Gịn 2. Cơng ty cổ phần Nước giải khát Chương Dương 3. Cơng ty cổ phần Rượu Bình Tây 4. Cơng ty cổ phần Cơ khí & Xây lắp Cơng Nghiệp – IMECO 5. Cơng ty cổ phần bia Sài Gịn - Nghệ Tĩnh 6. Cơng ty cổ phần Bia Sài Gịn - Phú Yên 7. Cơng ty cổ phần Bia Sài Gịn - Miền Tây 8. Cơng ty cổ phần Bia Sài Gịn - Hà Nam 9. Cơng ty cổ phần Bia - Rượu Sài Gịn - Đồng Xuân 10. Cơng ty cổ phần Bia Sài Gịn - Daklak 11. Cơng ty cổ phần Bia Sài Gịn - Bình Tây 12. Cơng ty cổ phần Bia Sài Gịn - Sơng Lam 13. Cơng ty cổ phần Bia Sài Gịn - Quảng Ngãi 14. Cơng ty TNHH Một Thành Viên Cơ khí SA BE CO(Mesab) Huỳnh Phương Tần 6 MSSV: 107111148
  8. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai 15. Cơng ty cổ phần Bia Sài Gịn - Vĩnh Long CƠNG TY LIÊN DOANH - LIÊN KẾT 1. Cơng ty TNHH Crown Sài Gịn 2. Cơng ty TNHH Thủy tinh Malaya - Việt Nam 3. Cơng ty TNHH Mê linh Point 4. Cơng ty TNHH Bao Bì SanMiguel - Phú Thọ 5. Cơng ty TNHH Sản xuất rượu và cồn Việt Nam 6. Cơng ty cổ phần Bao bì - Kho bãi Bình Tây 7. Cơng ty cổ phần Vận tải và giao nhận bia Sài Gịn 8. Cơng ty cổ phần Nước khống ĐaKai 9. Cơng ty cổ phần Bao bì Sabeco Sơng Lam 1.3.4 Sơ đồ bố trí mặt bằng 1 Phân xưởng nấu 14 Bồn vôi 27 Phân phối gió 2 Hầm nước 15 Thiết bị PCCC 28 Phòng lọc bia 3 Lò hơi 16 Xử lý nước 29 Phòng lạnh 4 Tổ mộc-hồ 17 Xử lý nước 30 TBF 5 Tổ xe súc 18 Bia chai 1 31 Tank out door 6 Tổ nước giải nhiệt 19 Bia lon 1 32 Cabin điện 7 Tổ máy động lực 20 Bia chai 2 33 Máy phát điện 8 Bồn dầu DO 21 Bia lon 2 34 Phân xưởng cơ khí 9 VP kho vận 22 Bia chai 3 35 Tổ điện 1 Phòng vệ sinh nữ 23 Thu hồi CO2 36 Tổng đài 0 1 Phòng vệ sinh nam 24 Kho vật tư 37 Bảo vệ cổng ra 1 1 Bồn soude 25 Văn phòng y tế 38 Bảo vệ 2 1 Bảo vệ cổng vào 26 Lọc 3 Huỳnh Phương Tần 7 MSSV: 107111148
  9. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai NGUYỄNNGUYỄN CHÍ CHÍ THANH THANH 38 37 25 36 35 1 24 34 26 2 28 29 33 27 23 32 N KIM Ễ 3 30 31 NGUY NGUYỄN KIM NGUYỄN 21 4 5 6 22 20 19 7 16 17 18 15 13 14 9 8 12 11 10 Sơ đồ 1.1: Bố trí mặt bằng nhà máy Huỳnh Phương Tần 8 MSSV: 107111148
  10. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai 1.4 Các sản phẩm chính của cơng ty 1.4.1 Sản phẩm bia chai “ Sai Gon Export” Chủng loại sản phẩm: Bia Lager. Độ cồn: 4.9% thể tích. Dung tích: 355ml. Thành phần: Nước, Malt, Gạo Hops. Bao bì: đĩng trong chai thủy tinh màu nâu, 20 chai/két nhựa Hướng dẫn sử dụng: Ngon hơn khi uống lạnh, tốt nhất ở 10 – 12 độ C. Hình 1.1: SaigonExport Hướng dẫn bảo quản:  Bảo quản nơi khơ ráo và thống mát.  Tránh tiếp xúc trực tiếp với nguồn nĩng hoặc ánh sáng mặt trời. Số cơng bố chất lượng: Tiêu chuẩn TCCS 2 : 2008. 1.4.2 Sản phẩm bia chai “ Sai Gon Lager Beer” Thương hiệu : SAI GON LARGER BEER ( Sài Gịn xanh ) Độ cồn: 4,3% thể tích Dung tích: 450ml Bao bì : chai thủy tinh, màu nâu. Màu bia : vàng Thành phần nguyên liệu chính: malt, gạo, houblon, nước. Đĩng két : 20 chai / két. Hướng dẫn sử dụng: ngon hơn khi uống lạnh, tốt nhất 10 – 12oC. Huỳnh Phương Tần 9 MSSV: 107111148
  11. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Hình 1.2: Saigon Lager – Bia của người Việt Nam Hướng dẫn bảo quản: nơi khơ ráo thống mát, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời. Số cơng bố chất lượng: Tiêu chuẩn TCCS 1 : 2008. 1.4.3 Sản phẩm bia lon “ Bia 333” Thương hiệu: SAI GON 333 Độ cồn: 5.3% thể tích Dung tích: 330ml Thành phần nguyên liệu chính: malt, gạo, houblon, nước. Bao bì: đĩng trong lon thiếc Đĩng thùng: 24 lon/thùng Hình 1.3: Sài Gịn 333 Hướng dẫn sử dụng: ngon hơn khi uống lạnh, tốt nhất 10 – 12oC Hướng dẫn bảo quản: nơi khơ ráo thống mát, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời. Huỳnh Phương Tần 10 MSSV: 107111148
  12. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Số cơng bố chất lượng: Tiêu chuẩn TCCS 4 : 2008 1.4.4 Sài Gịn Special Sản phẩm đặc biệt với 100% malt (khơng cĩ gạo) được sản xuất theo dây chuyền cơng nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay trong khu vực và lên men theo cơng nghệ truyến thống dài ngày, tạo nên một hương vị ngon và độc đáo khác hẳn với các sản phẩm khác ngồi thị trường. Chủng loại sản phẩm: Bia Lager. Độ cồn: 4.9% thể tích. Dung tích: 330ml. Thành phần: Nước, Malt, Hops. Bao bì: đĩng trong chai thủy tinh màu xanh, 20 chai/két nhựa và 24 chai/thùng carton. Hướng dẫn sử dụng: Ngon hơn khi uống lạnh, tốt nhất ở 10 – 12oC. Hướng dẫn bảo quản:  Bảo quản nơi khơ ráo và thống mát.  Tránh tiếp xúc trực tiếp với nguồn nĩng hoặc ánh sáng mặt trời. Số cơng bố chất lượng: Tiêu chuẩn TCCS 3 : 2008. Hình 1.4: Saigon Special Huỳnh Phương Tần 11 MSSV: 107111148
  13. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1 Malt đại mạch Malt là tên gọi chung của các loại ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu mạch ). Hiện nay thì ở Việt Nam chưa trồng được đại mạch, vì vậy chúng ta phải nhập malt từ nước ngồi nên chi phí sản xuất tăng lên. Do vậy giá thành của từng loại bia tương ứng với hàm lượng malt nguyên chất, từ đĩ mà ta cĩ thể nhận thấy bia cĩ ngon hay khơng. Là nguyên liệu chính của quá trình sản xuất bia, nĩ ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình và chất lượng của bia. Hạt đại mạch là nguồn cung cấp tinh bột cho quá trình đường hĩa, chuyển hĩa đường thành rượu cho sản phẩm sau này. Đồng thời trong quá trình nảy mầm của đại mạch sẽ tích tụ nhiều enzyme cũng như tăng hoạt tính của nhiều enzyme cĩ trong hạt như amylase, protease, maltase Vì vậy đại mạch cho sản xuất bia là đại mạch nảy mầm. Ngồi ra malt cịn cung cấp nguồn đạm cho quá trình sinh trưởng, phát triển của nấm men, cung cấp những chất đặc trưng tạo nên hương vị, độ bền của bọt sau này. 2.1.1 Yêu cầu về chất lượng đối với đại mạch:  Yêu cầu về cảm quan Tất cả các hạt thĩc phải thuộc một loại đại mạch, đồng nhất về kích thước, khơng lẫn cát đá, rơm rác và những hạt thuộc loại thĩc khác. Hạt phải cĩ vỏ mỏng, màu vàng nhạt ĩng ánh, khơng cĩ vết trên vỏ. Đại mạch tốt phải cĩ mùi thơm của rơm rạ, khi cắn hạt thĩc thấy cĩ mùi tinh bột và hơi ngọt.  Yêu cầu về sinh lý Hạt nảy mầm phải đạt 80 – 85%. Trọng lượng tuyệt đối thường 35 – 45g/1000 hạt. Khả năng nảy mầm 90 – 95%. Huỳnh Phương Tần 12 MSSV: 107111148
  14. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Yêu cầu về thành phần hĩa học Vỏ: khơng vượt quá 7 – 9% trọng lượng hạt. Hàm lượng protid 8 – 14% chất khơ của hạt. Hàm lượng glucid chiếm 55 – 62% trọng lượng hạt (khoảng 63 – 65% trọng lượng hạt chất khơ). Hàm lượng ẩm chiếm 10 – 15%. Bảng 2.1: Chỉ tiêu chất lượng Malt của nhà máy STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Yêu cầu 1 Độ ẩm % 3 - 5 2 Độ hịa tan trên chất khơ xay nhuyễn % >80 3 Chênh lệch giữa xay khơ và xay nhuyễn % 1.2 – 1.8 4 Hoạt lực WK 290 – 320 5 Protein tổng hợp % 10 – 12 6 Cỡ hạt > 2.5mm ; Cỡ hạt 85 ; <1 7 Độ trong %NEPH 2.5 8 Thời gian đường hĩa Phút <15 9 Độ màu oEBC 3.0 – 4.5 10 pH 5.6 – 6 11 Protein hịa tan % 4 – 4.7 12 Chỉ số Kolbach 38 - 42 2.1.2 Cấu trúc và thành phần hĩa học của hạt đại mạch  Cấu trúc hạt đại mạch: Gồm cĩ ba bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phơi.  Vỏ hạt: từ ngồi vào trong được chia làm 3 lớp (vỏ lụa, vỏ trấu và vỏ alơron), phần này thường chiếm từ 8 – 15% trọng lượng hạt.  Phơi: là cơ quan hơ hấp của hạt, thường chiếm 2 – 5% trọng lượng hạt. Thành phần chất khơ là nitơ : chiếm 37 – 50%. Huỳnh Phương Tần 13 MSSV: 107111148
  15. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Chất béo khoảng 7%. Saccharose: 5 -6%. Pentozan: 7 – 7,5%. Chất tro: 6 – 6,5% và một ít thành phần khác.  Nội nhũ: chiếm 45 – 68% trọng lượng hạt, phần này chiếm vai trị quan trọng quyết định đến phẩm chất của bia. Hình 2.1: Hạt đại mạch hai hàng Thành phần chính của hạt nội nhũ là tinh bột hình trịn, cĩ kích thước rất lớn hoặc rất bé (rất ít hạt cĩ kích thước trung bình), nếu hàm lượng protein trong tinh bột càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột cĩ kích thước nhỏ. Tinh bột khơng hịa tan được trong nước, kể cả những dung mơi hữu cơ trung tính. Trong lượng riêng của hạt khá cao nên lắng xuống đáy thùng rất nhanh. Tinh bột đại mạch cĩ nhiệt độ hồ hĩa 75 – 80oC, tính chất này cần phải lưu ý khi nấu bia, tinh bột đã qua hồ hĩa thì khi đường hĩa sẽ nhanh và thuận lợi hơn. Tinh bột gồm hai dạng polysaccharide là amylose và amylosepectin. Các enzyme tác dụng xúc tác lên tinh bột của hệ enzyme amylase (gồm 훼 – amylase và 훽 – amylase) hiệu quả nhanh hay chậm phụ thuộc và nhiệt độ và pH nĩ quyết định nhất đến quá trình nấu bia.  Thành phần hĩa học của hạt đại mạch Bảng2.2: Thành phần hĩa học của malt tính theo phần trăm trọng lượng chất khơ Huỳnh Phương Tần 14 MSSV: 107111148
  16. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Thành phần % chất khơ Tinh bột 58 Đường khử 4 Đường Saccharose 5 Pentose hịa tan 1 Pentose và hectose khơng hịa tan 9 Xenlulose 6 Các chất chứa nitơ 10 Chất béo 2,5 Chất khống 2,5 Đạm formol 0,7 – 1 Chất chứa nitơ khơng đơng tụ 2,5 Dạng hịa tan tinh thể muối albumin, 2 globulin 2 Glutelin và Protein 0,2 – 0,3 Tro 6 – 8 Hemicellolose 2,2 Những chất cịn lại Trong nhĩm glucide của hạt đại mạch, ngồi tinh bột tập trung ở nội nhũ cịn cĩ các thành phần :  Cellulose : chủ yếu nằm trong vỏ trấu của hạt đại mạch, chiếm khoảng 20% chất khơ của vỏ, xenllulose cĩ ý nghĩa lớn trong quá trình lọc dịch đường hĩa.  Hemicellulose : chiếm phần lớn chất khơ của vỏ trấu, gồm những polysaccharide khác nhau, sự phân giải hemicellulose dưới tác dụng của enzyme Sitoase cĩ ý nghĩa lớn trong quá trình nảy mầm, tao điều kiện thuận lợi cho các enzyme khác vào bên trong nội nhũ hạt.  Pentozan: cĩ trong thành phần của hemicellulose, đặc biệt cĩ nhiều trong vỏ trấu (2%), khơng tan trong nước. Nếu bị thủy phân cho ra đường arabinose và xylose. Huỳnh Phương Tần 15 MSSV: 107111148
  17. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Các glucide cao phân tử: trong dại mạch cịn chứa các chất ở dạng gom, những chất này tan trong nước sẽ tạo nên những dung dịch nhớt. Khi chuẩn bị thủy phân sẽ cho galactose và xylose, hoặc như pectin. Những hợp chất này khi đi vào dịch đường hoặc bia sẽ gây trở ngại cho quá trình lọc, song chúng cũng cĩ khả năng tạo bọt cho bia và cĩ mùi vị được cải thiện hơn.  Các chất đường trong hạt đại mạch cĩ chứa một lượng nhỏ mono-, di-, tri- saccharide, trong đĩ nhiều nhất là đường saccharose, chiếm khoảng 1,8% chất khơ của hạt. Các chất này cĩ ý nghĩa lớn trong quá trình sản xuất malt, đặc biệt là trong giai đoạn đầu.  Chất chát và chất đắng : cĩ nhiều trong vỏ trấu của hạt đại mạch, một phần chất chát sẽ liên kết với protid tạo thành acid textinoic cĩ mùi đắng và vị khĩ chịu, chúng khơng hịa tan trong nước nhưng chúng hịa tan trong dung mơi kiềm lỗng (0,2 – 0,4%).  Chất đắng chát, màu cĩ tác dụng xấu đến thành phần của bia. Vì vậy chúng ta cần cĩ biện pháp xử lý trong cơng nghệ để loại bỏ chúng.  Các hợp chất chứa nitơ trong đại mạch Protide : khối lượng và chất lượng của protid cĩ ý nghĩ rất quan trọng trong cơng nghệ sản xuất bia. Người ta cho rằng hàm lượng các hợp cĩ chứa nitơ trong đại mạch so với hàm lượng tinh bột trong đại mạch cĩ tỷ lệ cân đối nhất (tỷ lệ N :C) là tối ưu đối với cơng nghệ sản xuất bia. Tuy thành phần của chất hịa tan trong dịch đường hĩa protid chiếm một tỷ lệ khá nhỏ (4 – 5%), song chúng lại tham gia rất tích cực trong quy trình cơng nghệ và gĩp phần quyết định đến chất lượng sản phẩm. Sự oxy hĩa protid gây ra những biến đổi xấu về chất lượng sản phẩm. Hiện tượng này là một trong những nguyên nhân chính làm giảm tính ổn định của bia. Thường những kim loại nặng (như Fe và Cu) là những chất xúc tác cho quá trình oxy hĩa protid, làm cho bia nhanh bị đục hơn. Trong đại mạch cĩ đủ protid đơn giản (protein) và protide phức tạp (proteit). Quá trình phân giải protid dưới tác dụng của enzyme là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sản xuất malt và bia, những sản phẩm của sự phân Huỳnh Phương Tần 16 MSSV: 107111148
  18. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai giải protid thường cĩ phân tử lượng thấp hơn, chúng sẽ tham gia tác dụng tương hổ với những thành phần khác dẫn đến chỗ thay đổi thành phần và tính chất của nguyên liệu ban đầu cũng như các sản phẩm về sau. Đặc biệt đáng quan tâm hơn là sự tạo thành melanoic, chất này gây cho bia cĩ mùi thơm, vị ngọt và khả năng tạo bọt của bia về sau (đặc tính này phụ thuộc vào sự phân giải protid cĩ tối ưu khơng). Edectin thuộc phân nhĩm globulin khơng hịa tan trong nước, bắt đầu kết tủa ở nhiệt độ lớn hơn 90oC, khĩ tách hơn ra khỏi thành phần của dịch đường vì vậy đây là một trong những yếu tố gây đục bia. Hordein thuộc phân nhĩm prolamin, khơng tan trong nước nhưng tan trong dung dịch acid hoặc kiềm. Hàm lượng hordein trong hạt đại mạch từ 3,5÷3,7% trọng lượng chất khơ. Glutelin chiếm khoảng 3% chất khơ trơng đại mạch, thường bị thải cùng bã malt sau khi nấu.  Các chất chứa Nitơ phi protide Tập hợp những sản phẩn phân giải protide với mức độ phân giải khác nhau cho ra những sản phẩn khác nhau: Albumoza và pepton cĩ cấu tạo gần giống protein song cĩ số gốc acid amin ít hơn cĩ khả năng tan trong nước, khơng bị kết tủa trong quá trình chế biến sẽ đi vào thành phần nước đường hĩa làm tốt khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia. Peptide cĩ số gốc acid amin ít hơn pepton, gồm cĩ di-tri và polypeptit, hịa tan dễ dàng trong nước và đi vào thành phần của bia. Acid amin chiếm khoảng 0,1% chất khơ trong hạt đại mạch kín. Do tác động của enzyme trong thời gian sản xuất malt hàm lượng acid amin tăng lên trong dịch đường và bia. Đặc biệt chúng cĩ vai trị quan trọng trong việc hình thành menadione ở thời kỳ sấy malt.  Các nhĩm enzyme trong đại mạch Enzyme là chất xúc tác sinh học trong quá trình lên men, bản chất của nĩ là protein chúng tham gia các phản ứng sinh hĩa trong hạt đại mạch. Từ đĩ biến đổi Huỳnh Phương Tần 17 MSSV: 107111148
  19. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai hạt đại mạch dần thành hạt malt. Trong quy trình cơng nghệ enzyme chịu nhiều yếu tố khách quan, song thì ảnh hưởng mạnh đến hoạt tính của enzyme là nhiệt độ, pH, và nồng độ của dung dịch. Trong hạt đại mạch luơn cĩ hai nhĩm enzyme chính  Nhĩm enzyme xúc tác cho quá trình oxi hĩa - khử. Ở giai đoạn đầu của việc tạo malt chúng tăng cường hoạt động nhanh, trong quá trình sấy malt chúng hầu như bị phá hủy.  Nhĩm enzyme thủy phân: tùy cơ chất enzyme xúc tác cho quá trình thủy phân, ta phân thành hai nhĩm nhỏ: Nhĩm thủy phân các hợp chất glucide:  Diastase (amylase): thủy phân các gluxit cĩ mạch polymer tương đối đơn giản (như tinh bột).  Sitaza: thủy phân các gluxit cĩ mạch polymer tương đối phức tập hơn (như hemicelluloses). Tác dụng của enzyme là phá hủy màng ngăn giữa hạt gạo và vỏ trấu khi hạt bắt đầu nảy mầm, nhờ vậy các enzyme khác mới dễ dàng xâm nhập vào bên trong hạt của nội nhũ của hạt, làm biến đổi dần những thành phần hĩa học của nội nhũ. Đây chính là quá trình chuyển hĩa hạt đại mạch thành hạt malt. Nhĩm enzyme thủy phân protide: trong nhĩm này tiêu biểu cĩ.  Proteinase xúc tác chuyển hĩa protid thành albumoza và pepton rồi chuyển thành polypeptit và peptit (to :50oC, pH = 5).  Peptidaza: chuyển hĩa polypeptit và peptit thành acid amin (gồm polypeptidaza và dipeptidaza) (to < 50oC; pH = 7,5).  Amydasa tác dụng deamin hĩa các acid amin, tạo thành các acid hữu cơ và nitơ. Đồng thời chúng cịn phá vỡ các mối liên kết amid (- CO – NH) của các muối amid. Nhĩm enzyme esteraza tham gia làm vỡ các các mối liên kết ester giữa các hợp chất ester hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vơ cơ.  Lippase thủy phân ester của glycerin và một số loại rượu với một số acid béo bật cao. Huỳnh Phương Tần 18 MSSV: 107111148
  20. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Phosphatase: tách acid phosphoric ra khỏi những hợp chất hữu cơ cĩ chứa phosphor, tiêu biểu là amylophosphotase và bytase. 2.2 Hoa Houblon Cây Houblon cĩ tên khoa học là ‘‘Hamulus Lupulus’’, là một lồi thân leo thuộc hàng urticaceé, họ moracé. Houblon sống lâu năm (30 – 40 năm ), cĩ chiều cao trung bình 10 – 15m. Hiện nay trên thế giới đang trồng trên 100 giống hoa houblon khác nhau. Nĩ được trồng nhiều nhất ở Đức, Mỹ, cộng hịa Crech và hiện nay cĩ trồng ở Trung Quốc. Hoa houblon cĩ hoa đực và hoa cái riêng biệt cho từng cây, trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa đực khơng sử dụng được vì nĩ rất nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa, chất đắng cũng rất kém. Hoa Houblon là nguyên liệu chính thứ hai (sau đại mạch) trong cơng nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia cĩ vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ vai trị độc tơn và là nguyên liệu khơng thể thay thế trong cơng nghệ sản xuất bia. Bảng 2.3 : Sản lượng thu hoạch hoa Houblon của các nước trên thế giới Quốc gia Sản lượng (x 1000 tấn) năm 2005 Mỹ 26,2 Đức 29,0 Trung Quốc 20,0 Cộng hịa Crech 6,8 Anh 2,0 Tồn thế giới 102,21 Huỳnh Phương Tần 19 MSSV: 107111148
  21. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Cĩ khá nhiều giống hoa houblon và sản lượng của chúng trong năm cũng rất khác nhau. Bảng 2.4: Các giống hoa Houblon Giống hoa Sản lượng (tấn) Challenger 520,8 Golding 501 Northdown 461,3 Target 344 Fuggle 217,5 Progress 140,6 Yeoman 84 WGV 84 Bram Cross 63 Các loại khác 37,6 2.2.1 Yêu cầu chất lượng hoa houblon Bảng 2.5: Giá trị chất lượng hoa Houblon Chỉ số Loại 1 Loại 2 Loại 3 Màu hoa Vàng đến vàng ĩng Vàng lục Vàng xanh đến vàng Màu hạt Vàng, vàng ĩng ánh Vàng, vàng sẫm Vàng sẫm lupulin Mùi Thơm dễ chịu, đặc Thơm, khơng cĩ Hơi nồng trưng mùi tạp chất khác Cánh To, đều, chắc, khơng Cánh cĩ thể bị Rách nhiều, cĩ hoa bị rách rách, cĩ chấm đỏ cà chấm đỏ cà phê phê Huỳnh Phương Tần 20 MSSV: 107111148
  22. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai % tạp 1,75 ≤ 3 ≤ 9 chất % bệnh 0 15 >12 >10 đắng % chất 10 11 12 tro % ẩm <13 <13 <13 2.2.2 Cách bảo quản hoa Hoa cần được bảo quản ở nơi khơ ráo thống mát, nhiệt độ thấp và khơng cĩ ánh nắng mặt trời. Trong khi bảo quản hàm lượng ẩm tối đa của hoa cho phép là 13%, cịn nhiệt độ bảo quản tốt nhất là 0,5 – 2oC. Cũng qua nghiên cứu và thực tế sản xuất, người ta thấy rằng Nếu bảo quản hoa ở 20oC, sau 7 – 8 tháng thì sẽ giãm hàm lượng chất đắng hữu ích là 3%. Nếu bảo quản ở 15oC, sau 7 – 8 tháng sẽ giảm chất đắng hữu ích là 1,5 – 2,0%. Nhưng nếu bảo quản ở 1 +0,6oC thì sau 2 năm, chất đắng hầu như rất ít biến đổi. 2.2.3 Thành phần hĩa học của hoa houblon Bảng 2.6: Thành phần hĩa học của hoa houblon Thành phần Tỉ lệ (%) Nước 10 – 11 Tổng chất đắng 15 – 20 Tin dầu 0,5 – 1,5 Huỳnh Phương Tần 21 MSSV: 107111148
  23. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Tanin 2 – 5 Đường khử 2 Pectin 2 Acid amin 0,1 Protein 15 – 17 Chất béo và sắp 3 Chất tro 5 – 8 Cellulose, lignin và chất cịn lại 40 – 50 Trong các thành phần trên, các hợp chất đắng, tinh dầu phấn hoa đĩng vai trị quan trọng nhất trong sản xuất bia. Ngồi ra, những thành phần khác như tanin, protein, đường khử cũng cĩ ý nghĩa nhất định trong các bước cơng nghệ. 2.2.3.1 Chất đắng Vai trị trong cơng nghệ sản xuất bia là rất lớn. Chất đắng tạo cho bia cĩ vị đặc trưng và dễ chịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Khi hịa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, chúng cĩ hoạt tính sinh học cao tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia cĩ khả năng giữ bọt lâu. Chúng cịn cĩ tính kháng khuẩn do đĩ làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm. 훼-axit đắng (humulon): 90% độ đắng của bia là 훼-axit đắng, bao gồm humulon và các đồng phân của nĩ. 훼-axit đắng gây đắng mạnh nhưng kháng sinh rất yếu. 훽-axit đắng (lupulon) bao gồm lupulon và các đồng phân đi kèm của nĩ. 훽- axit đắng gốc đắng yếu hơn 훼-axit đắng nhưng tính kháng sinh mạnh hơn. Do đĩ, phải sử dụng kết hợp cả 훼-axit đắng và 훽-axit đắng . Nhựa mềm: là các polyme acid đắng chúng cĩ khả năng tạo ra lực đắng cao hơn 훽-axit đắng đây là chất rất cĩ giá trị của chất đắng. Huỳnh Phương Tần 22 MSSV: 107111148
  24. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Nhựa cứng: là polyme của acid đắng nhưng mật độ cao hơn nhiều so với nhựa mềm. Chất này khơng tan trong nước và dịch đường do đĩ khơng cĩ giá trị trong sản xuất bia. 2.2.3.2 Tanin Với hàm lượng trung bình 4% trọng lượng hoa, tanin cĩ một vai trị nhất định trong quy trình cơng nghệ, từ đĩ cĩ ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp chất lượng bia. Trong quá trình đun sơi dịch đường với hoa houblon. Trước hết tanin được chiết trích dưới dạng hịa tan, sau đĩ với điều kiện nhiệt độ cao và thời gian dài chúng sẽ bị oxy hĩa và trùng ngưng với các mức độ khác nhau, các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các phân tử protein trong dịch đường hình thành những phức taninprotein, tạo ra kết tủa nĩng trong quá trình này. Mặt khác, với một dạng phức tương tự nhưng với trọng lượng nhỏ hơn khơng kết tủa với điều kiện nhiệt độ cao, khi hạ nhiệt độ xuống thấp chúng sẽ kết tủa lại, tạo ra liên kết tủa nguội trong dịch đường. Từ đĩ ta nhận thấy rằng, tanin một mặt cĩ ảnh hưởng tốt đến quá trình cơng nghệ, giúp cho dịch đường trong nhanh và kết tủa các thành phần protein khơng bền, làm tăng độ bền vững của keo bia. Song mặt khác tanin cũng làm kết tủa cả những phần protein bền, dẫn đến chỗ làm giảm khả năng tạo bọt của bia. 2.2.3.3 Tinh dầu Tinh dầu phấn hoa houblon chiếm 0,17÷0,65% trọng lượng hoa. Tinh dầu hịa tan trong dịch đường, tồn tại trong bia và tạo cho bia mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu. Tinh dầu thơm là chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc khơng màu cĩ mùi thơm rất lạ nhưng hịa tan rất yếu trong nước (0,4mg/l), khĩ hịa tan trong cồn thấp nhưng hịa tan hồn tồn trong cồn nguyên chất và ester. Đa phần cấu tử dễ bay hơi, thậm chí ở nhiệt độ phịng. Huỳnh Phương Tần 23 MSSV: 107111148
  25. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Do đĩ, trong thời gian đun sơi dịch đường với hoa houblon, cĩ đến 98% lượng tinh dầu thơm bay ra ngồi chỉ cịn 2% tồn tại trong bia. 2.2.4 Các dạng hoa houblon sử dụng Dạng cánh: sử dụng trực tiếp hoa tươi. Hoa cĩ màu xanh hơi vàng, cánh hoa cĩ màu sáng ngà, hoa cĩ càng nhiều lupulin càng tốt. Cần phân biệt hoa thơm, hoa cĩ độ đắng cao, hoa cĩ độ đắng thấp. Các loại hoa thơm được đặc trưng bởi cường độ và mùi thơm dễ chịu hơn, lượng tinh dầu cao hơn, nhưng hàm lượng acid của chúng thấp hơn với loại hoa đắng. Hoa thơm vẫn được bán với giá cao hơn so với loại hoa đắng, các loại hoa đắng được đặc trưng bởi lượng acid cao hơn, tuy nhiên các nhà máy sử dụng hoa houblon tươi giảm liên tục khi xuất hiện các chế phẩm hoa houblon. Dạng viên: Để sử dụng thuận tiện, đỡ tốn kém, cĩ màu xanh, dạng viên trụ cĩ đường kính 5mm (hàm lượng chất đắng 8%). Trong quá trình nấu dạng hoa viên này thường được dùng với lượng lớn và cho vào nồi nấu (2 hoặc 3 lần tùy theo nơi nấu). Cĩ hai loại cao viên là: hoa viên 90 và hoa viên 45. Hình 2.2: Hoa houblon  Hoa viên 90: 90 cĩ nghĩa là 90kg chứa tất cả các thành phần trong hoa gốc được chế biến từ 100kg hoa tươi.  Hoa viên 45: là loại hoa viên giàu lupulin mà trong đĩ chứa tồn bộ nhựa và tinh dầu cĩ trong hạt lupulin. Bảng 2.7: So sánh thành phần hoa viên với cánh hoa Huỳnh Phương Tần 24 MSSV: 107111148
  26. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Các chỉ tiêu Loại 90 Loại 45 Tỷ lệ tính theo trọng lượng (%) 90 – 96 44 - 52 Phần dung tích (%) 20 – 30 10 – 25 Độ đắng và hương thơm (%) 100 – 106 200 – 220 Hàm lượng tannin (%) 100 50 Hàm lượng chất rắn (%) 100 50 Hàm lượng các chất cĩ hại (%) 100 50 Dạng cao: cĩ hàm lượng chất đắng thấp nhưng cĩ hàm lượng tinh dầu cao vì vậy cho cuối quá trình nấu hoa để tránh tổn thất hàm lượng tinh dầu. Cao hoa cĩ thể bảo quản tốt từ 3 – 5 năm. 2.3 Nước Nước là một trong những nguyên liệu chính cho quá trình sản xuất bia. Nước khơng thể thiếu trong cơng nghệ sản xuất bia. Nước ảnh hưởng đến quá trình ngâm đại mạch, hồ hĩa, đường hĩa, rửa thiết bị, rửa nấm men và một lượng nước lớn cho nồi hơi để cung cấp cho quy trình Chất lượng nước ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của bia sau này. Hiện nay nhà máy đang sử dụng nguồn nước từ nước máy của Thành Phố, nguồn nước được xử lý và kiểm tra mỗi ngày nên chất lượng nước rất ổn định vì nước là nguyên liệu ảnh hưởng và quyết định đến chất lượng bia rất cao. 2.3.1 Yêu cầu của nước trong sản xuất bia Hàm lượng muối cacbonat khơng quá 50mg/l. Hàm lượng muối Mg khơng quá 100mg/l. Hàm lượng muối Clorua 75 – 150mg/l. Hàm lượng muối CaSO4 130 – 200mg/l. Hàm lượng Fe2+ khơng quá 0,3mg/l. - - Khí NH3 và các muối NO3 , NO2 :khơng cĩ. Huỳnh Phương Tần 25 MSSV: 107111148
  27. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Vi sinh vật khơng quá 100 tế bào/l. E.Coli, coliform: khơng cĩ. Độ cứng : 4 – 12oĐ pH : 6.5 – 7. 2.3.2 Sử dụng nước trong cơng nghệ sản xuất bia Nước là thành phần quan trọng trong quá trình sản xuất bia, nĩ tham gia trực tiếp vào quy trình cơng nghệ (như ngâm đại mạch, nấu malt, lọc dịch nha, lên men, trong cơng đoạn chiết rĩt ) tạo ra các sản phẩm cuối cùng. Trong bia nước chiếm khoảng 90 – 92% trong lượng bia. Nước cơng nghệ được sử dụng nấu như sau:  Nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt: nước khơng cĩ chứa nhiều tạp chất và vi sinh vật.  Nước dùng để nấu bia: Các muối cacbonat và bicacbonnat sẽ hịa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt (nhất là Na2CO3) gây cho bia cĩ vị đắng khĩ chịu. Những muối cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ làm hạ độ acid của hồ malt làm cản trở hoạt động của hệ enzyme trong malt. 2KH2PO4 + Ca(HCO3)2 = CaHPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2CO2 Malt Nước Na2CO3 là muối giảm độ acid nhất vì: 2KH2PO4 + Na2CO3 = K2HPO4 + Na2HPO4 + 2H2O + 2CO2  Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị: Nước dùng để rửa nấm men phải sạch, khơng chứa nhiều hợp chất hữu cơ và đặc biệt là khơng chứa vi sinh vật. Nước rửa thiết bị cĩ độ cứng từ thấp đến trung bình đặc biệt là khơng chứa các muối NH3 và các muối nitrit. 2.3.3 Ảnh hưởng của các thành phần hĩa học và các muối trong nước đến quy trình cơng nghệ Huỳnh Phương Tần 26 MSSV: 107111148
  28. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Sự tồn tại của muối chứa Ca và Mg sẽ quyết định độ cứng của nước.  Ca: thường tồn tại dưới dạng muối Ca(HCO3)2, ảnh hưởng đến quá trình nấu bia do làm giảm độ acid của hồ malt và dịch đường hĩa.  Mg: hàm lượng trong nước tuy ít hơn Ca nhưng tác dụng xấu hơn Ca vì MgCO3 khơng tan được, MgSO4 cĩ vị đắng chát. Cả hai đều làm ảnh hưởng đến chất lượng bia.  Na: tồn tại dưới dạng Na2CO3, Na2SO4, NaHCO3.( Na2CO3, NaHCO3 làm giảm độ acid của hồ malt. Na2SO4 với hàm lượng cao sẽ tạo cho bia cĩ vị đắng. NaCl nếu dưới 200mg/l sẽ ảnh hưởng đến mùi và vị bia.  Fe: (cho phép từ 0,2 – 0,5mg/l), thường tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2 hàm lượng cao sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia. 2.4 Nấm men Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống Saccharomyces cĩ nhiệt độ sinh trưởng là 25 – 30oC nhưng cĩ thể phát triển được ở 2 – 3oC. Giai đoạn đầu lên men cần cĩ oxy để sinh trưởng, phát triển tăng sinh khối sau đĩ oxy cạn dần chuyển sang pha yếm khí. Từ xa xưa, trong ngành sản xuất bia thì người ta chia thành 2 nhĩm lên men: nhĩm nấm men lên men nổi và nhĩm nấm men lên men chìm. Chủng nấm men được nhà máy sử dụng để lên men ở đây là Saccharomyces Carlsbergensis là loại nấm men hiếu khí tùy tiện. Trong điều kiện hiếu khí được cung cấp đầy đủ oxy chúng thực hiện quá trình hơ hấp và tăng sinh khối, nếu trong điều kiện yếm khí thì chúng sẽ lên men, loại nấm men này phát triển tốt ngay ở nhiệt độ 6 – 7oC. Hiện nay nhà máy bia Sài Gịn sử dụng nấm men chìm Saccaromyces carlsbergensis được Hansen phân lập năm 1883 với đầy đủ đặc tính của nhĩm nấm men chìm và nhiều ưu điểm vượt trội: Lên men mạnh trong lịng mơi trường, khi hết nguồn cacbon trong mơi trường, cĩ xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng xuống đáy thùng lên men, làm trong bia nhanh. Huỳnh Phương Tần 27 MSSV: 107111148
  29. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Lên men được: glucose, galactose, fructose, maltose, mannose, saccharose. Khơng lên men được các đường: lactose, inulin, cellobiose Đặc biệt rafinose và các dextrin đơn giản, lên men tốt, thậm chí ở nhiệt độ thấp từ 6 – 10oC (các giống khác khơng cĩ khả năng này). Ngồi ra chủng nấm men này cịn tái sử dụng tốt 6 – 8 đời, tỉ lệ tế bào chết < 10%. Hiện nay đang được sử dụng phổ biến trên thế giới. Khả năng kết lắng của nấm men phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Cấu tạo thành tế bào nấm men. Hàm lượng nitơ hịa tan trong mơi trường. Nhiệt độ, trị số diện tích điện của tế bào và pH (4.0 – 8.0) của mơi trường. Bảng 2.8: Một số yêu cầu đối với men sử dụng trong nhà máy: Tính chất Yêu cầu Tính chất Yêu cầu 1. Màu Trắng ngà 4. % tế bào chết 10% 2. Mùi Thơm đặc trưng 5. men chai ml Khơng được cĩ 3. Độ đặc 60 6. Đời men F8 2.5 Nguyên liệu thay thế Trong nhà máy bia Sài Gịn hiện nay đang sử dụng thế liệu là gạo (chiếm 25%), do gạo cĩ những ưu điểm: Cĩ nhiều trong nước với giá rẻ và chất lượng cao. Do hàm lượng glucid và protein khá cao, khà năng chuyển hĩa thành chất hịa tan tốt, cĩ thể đạt 90% chất khơ. Thực tế và thực nghiệm cho thấy cĩ thể thay thế gạo cho malt lên đến 50% (nếu malt cĩ hoạt tính enzyme tốt). Huỳnh Phương Tần 28 MSSV: 107111148
  30. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Thành phần hĩa học gạo  Hàm lượng tinh bột: 77,8%  Hợp chất nitơ: 7,9%  Hàm lượng chất béo 0,5%/cellulose (của vỏ lụa: 0,5%)  Chất tro: 0,7%  Độ ẩm: 12,6%  Chỉ tiêu chất lượng gạo dùng để sản xuất bia  Hạt phải sạch, khơng cĩ tạp chất, khơng cĩ hạt mốc, mùi hơi.  Màu sắc phải đồng đều, w <12%. Bảng 2.9: Một số yêu cầu của gạo sử dụng để sản xuất bia tại nhà máy bia Sài Gịn - Nguyễn Chí Thanh: Tính chất Yêu cầu Lượng tạp chất 0,05% Mùi Đặc trưng, khơng lẩn mùi lạ Màu Trắng đục Tỷ lệ tấm 25% Độ ẩm 14,5% pH 6,3 Tỷ lệ phơi 7% Tỷ lệ hạt tư 1% Độ hồ tan 80% Mối mọt Khơng được cĩ Huỳnh Phương Tần 29 MSSV: 107111148
  31. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Gạo được nhập về nhà máy qua nhà cung cấp ở các tỉnh trong nước là chủ yếu, được vận chuyển bằng xe tải gạo nhập về kho theo lơ, bảo quản theo lơ và xuất ra theo phiếu yêu cầu của quản đốc phân xưởng nấu – lên men. Gạo được kiểm tra định kì để bảo đảm nguyên liệu đầu vào cho bia, chất lượng gạo nhập về do phịng KCS kiểm tra. 2.6 Các chất phụ gia Chất phụ gia là chất được sử dụng làm nguyên liệu phụ để tăng giá trị cảm quan và chất lượng của bia. Cĩ các nhĩm chất phụ gia như sau: Nhĩm các chất phụ gia để xử lý nước: nhĩm này cĩ thể dùng các chất làm mềm nước phục vụ cho quá trình sản xuất như các muối Na2SO3, Na2SO4, CaCl2. Nhĩm sát trùng nước và điều chỉnh pH của nước và dịch lên men như Clorin, axit clohydric, axit lactic. Nhĩm các chất dùng sát trùng, tẩy rửa (vệ sinh đường ống, thiết bị rửa chai ) gồm dung dịch Clo, axit HCl, NaOH, KMnO4. Nhĩm các chất dùng trong quá trình thu hồi CO2 gồm: than hoạt tính, H2SO4, KMnO4, CaCl2 khan. Nhĩm các chất chống oxy hĩa cho bia: axit ascorbic, H2O2, benzoat natri (C7H5O2Na). Nhĩm các chất làm tăng màu, mùi vị cho bia: chất màu caramen và hương bổ sung cho bia. Nhĩm các chất trợ lọc: bột diatomit, bentomit. Nhĩm các chất dùng cho sát trùng thiết bị lấy men, bổ sung men: dùng cồn 70%. Huỳnh Phương Tần 30 MSSV: 107111148
  32. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 3.1. Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ Malt ( 75% ) Gạo ( 75% ) Làm sạch Làm sạch Cân Cân Nghiền Nghiền Đường hĩa Hồ hĩa Lọc dịch đường Bã Hoa houblon Houblon hĩa Lọc hoa houblon Bã hoa Lắng Men giống Làm lạnh nhanh Nhân giống Lên men chính Thu hồi CO2 HuỳThunh Phương hồi men Tần 31 MSSV: 107111148 Lên men ph ụ Xử lý Lọc bia
  33. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Sơ đồ 3.1: Dây chuyền sản xuất bia của nhà máy 3.2. Thuyết minh dây chuyền cơng nghệ 3.2.1 Phân xưởng nấu 3.2.1.1 Nguyên liệu Nhà máy được cung cấp nguyên liệu từ các tỉnh lân cận với tỷ lệ malt : gao = 7: 3. Hiện tại nhà máy cĩ 6 hầm chứa malt với sức chứa 80 tấn/hầm và 3 hầm chứa gạo với sức chứa 100 tấn/hầm. Các nguyên liệu này được đưa vào nhà máy và được hút vào các hầm chứa với tốc độ rất nhanh. 3.2.1.2 Cân và phân phối vào silo Nguyên liệu được cân trước khi đưa vào hầm chứa, rồi đi qua hệ thống cân tự động để định lượng cho mỗi mẻ. Do nhà máy nấu bia với tỷ lệ 7 : 3 nên nguyên liệu cho vào ban đầu 7500 kg malt và 2500 kg gạo cho mỗi mẻ, đối với gạo mỗi lần cân là 14 kg cịn malt là 30 kg. Sau khi cân nguyên liệu được đưa vào hệ thống để tách bụi và các tạp chất lẫn trong nguyên liệu. 3.2.1.3 Làm sạch a.Máy tách rác Huỳnh Phương Tần 32 MSSV: 107111148
  34. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu được nhập vào ở đầu cao do lực rung nguyên liệu sẽ lọt qua lớp lưới trên, cịn tạp chất sẽ bị giữ lại trên lớp dưới và được đưa ra ngồi. Khi xuống lớp dưới phía dưới các tạp chất như cát, bột mịn sẽ lọt qua lớp lưới này, sau đĩ nhờ hệ thống quạt hút các tạp chất này sẽ được hút ra ngồi, cịn các nguyên liệu cĩ đường kính tương đương như malt, gạo sẽ nằm phía trên lớp lưới. Sau đĩ các nguyên liệu này sẽ được tiếp tục đến sàn tách sạn ở tầng 3. Hình 3.1: Máy tách rác  Sau khi nguyên liệu được hút lên bồn ở lầu 5 rồi chuyển sang bồn chứa trung gian ở lầu bốn. Ở đây nguyên liệu được sang, máy được đặt nghiêng 10o so với phương nằm ngang nhằm tạo độ dốc cho nguyên liệu đi xuống được dễ dàng và phần rác cũng được tách ra từ sàn. Cấu tạo máy gồm cĩ hai lớp lưới:  Lớp trên: cĩ 164 lưới hình trịn đường kính khoảng 5 mm đối với gạo và 8 mm đối với malt  Lớp dưới: cĩ lỗ hình vuơng nhỏ hơn.  Giữa hai lớp lưới cĩ những viên bi cao su chạy nhằm tránh cho rác và nguyên liệu bị kẹt ở giữa hai lớp lưới, máy hoạt động nhờ hai mối điện khi hoạt động lưới rung mạnh theo phương nằm ngang. Máy hoạt động với năng suất 6 tấn/giờ với cơng suất 25 KW. b. Máy tách sạn  Nguyên tắc hoạt động: máy tách sạn hoạt động theo nguyên tắc khí động và lắc phẳng, máy bố trí nghiêng với mặt đất khoảng 10o cĩ mơtơ điện gắn một đầu tạo độ rung theo chiều dọc của sàn.  Nguyên liệu được đưa vào ở đầu cao, ở đây cĩ khí thổi vào để nâng nguyên liệu lên, cịn sạn thì nằm dưới, khi sàn rung các hạt đi theo chiều thấp của sàn cịn Huỳnh Phương Tần 33 MSSV: 107111148
  35. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai các hạt sạn đi theo chiều ngược lại vào thùng chứa, ở đây những hạt bụi nhỏ li ti được máy hút bụi thổi ra ngồi, ở đây máy hoạt động với cơng suất 5 tấn/giờ. 3.2.1.4 Nghiền Mục đích: phá vỡ cấu trúc tinh bột của hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, giúp cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình hồ hĩa và các quá trình khác nhanh và triệt để hơn. Nguyên tắc chung cho chế độ nghiền:  Đối với gạo: do gạo chưa được nảy mầm nên cấu trúc tinh bột cịn nhiều nguyên vẹn. Mặc khác enzyme amylase và protease cĩ trong gạo lại rất nghèo lại khơng được hoạt hĩa nên chúng khĩ bị thủy phân. Do đĩ gạo phải được nghiền càng mịn càng tốt, khả năng tiếp xúc giữa các chất và enzyme càng cao, hiệu quả thủy phân càng triệt để. Hình 3.2: Cấu tạo máy nghiền búa  Đối với malt: ngồi việc quan tâm đến kích thước của bột nghiền thì độ nguyên của vỏ trấu cũng rất là quan trọng. Ở đây nhà máy tiến hành nghiền thơ nên quá trình lọc bã malt cũng dễ, lớp vỏ trấu cũng đĩng vai trị là lớp vật liệu lọc rất tốt, nhưng nếu nghiền quá thơ thì độ đường hĩa sẽ khơng hồn tồn. Ngược lại nếu Huỳnh Phương Tần 34 MSSV: 107111148
  36. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai nghiền quá mịn thì vỏ trấu sẽ bị nát, khơng tạo được độ xốp cao, bề mặt lớp lọc dễ bị bịt kín, khả năng lọc kém. Ngồi ra nếu nghiền quá mịn thì trong quá trình nấu và lọc, các chất trong vỏ trấu sẽ chiết vào dịch nha (tannin, polyphenol, lignin ) ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia. Tiến hành: Nguyên liệu sau khi được phân phối vào silơ thì được chuyển đến máy nghiền ở lầu 4. Nguyên liệu sau khi đi qua máy nghiền nhờ động lực của quạt hút dưới máy nghiền, nguyên liệu được hút vào qua cửa phân gờ hình tam giác, ở đây giĩ được thổi vuơng gốc với nguồn nguyên liệu. Những hạt nguyên liệu nhẹ sẽ thay đổi gốc rơi và rơi vào thùng nghiền cịn những hạt nặng cĩ kích thước lớn hơn sẽ được giữ bên trên và cho vào thùng chứa tạp chất, trước khi đi vào máy nghiền nguyên được đi qua những nam châm mạnh để hút những kim loại cịn sốt trong nguyên liệu. Nguyên liệu xuống phía dưới bị nghiền nát bởi máy nghiền búa nằm ở lầu 3 với tốc độ dập của búa khoảng 3000 vịng/phút. Máy cĩ hộp đổi chiều để thay đổi chiều quay của búa đập nhằm hạn chế búa đập bị mịn một phía, máy nghiền cĩ tất cả 71 búa được xếp thành 8 dãy, mỗi dãy cĩ 9 búa. Nguyên liệu được nghiền do va đập của búa đập các nguyên liệu với nhau và do nguyên liệu va đập với thành và lưới của máy nghiền, kích thước của nguyên liệu cịn phụ thuộc vào tốc độ quay của rơto. Bột malt và bột gạo sau khi nghiền được hút vào túi vải nhờ áp lực, khơng khí qua vải theo đường hút ra ngồi, bột malt và bột gạo được giữ lại trong túi này và theo định kỳ máy tự rũ bột xuống theo khí nén, sau đĩ bột nghiền sẽ được vít tải đưa vào thùng chứa trung gian ở tầng 2. Thời gian xay 2000kg gạo khoảng 40 phút và nghiền xong malt 3000 – 4000kg là 100 phút. 3.2.1.5 Hồ hĩa Sau khi bột gạo được đưa vào thùng trung gian ở tầng 2 thì bột gạo được đưa vào nồi nấu gạo và cho thêm vào nồi khoảng 18 lít nước nhằm chống cháy khét. Sau đĩ cho vào nồi lượng malt lĩt (bằng 10% trong lượng gạo) và chia làm 2 lần: Ở đây nhà máy cho khoảng 140kg malt(giúp cho sự hồ hĩa tinh bột được dễ dàng hơn), vì trong malt cĩ hệ enzyme amylaza, đặc biệt là ở giai đoạn đầu cĩ 훼 - Huỳnh Phương Tần 35 MSSV: 107111148
  37. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai amylaza, enzyme này cắt phân tử tinh bột thành những phần mạch ngắn hơn, làm cho nồi gạo khơng bị vốn cục, khét. Thời gian xuống malt lĩt khoản 1 phút. Sau khi xuống malt lĩt xong tiến hành nhập liệu 3000kg gạo, gạo và nước được xuống cùng một lúc với áp lực mạnh nhằm hịa tan bột gạo trong nước, tránh hiện tượng vốn cục (nhờ cánh khuấy đảo liên tục), thời gian bơm gạo và nước vào nồi cháo khoảng 15 phút. Khi xong cơng đoạn nhập liệu gạo nhiệt độ khoảng 46oC. Do cơng thức nấu bột gạo chiếm 30% nên pH dịch bột tăng lên, do đĩ bổ sung thêm H2SO4 (2%) để điều chỉnh pH = 5,2 – 5,6 làm giảm độ nhớt của cánh khuấy, khoảng pH này là tối ưu cho enzyme amylase hoạt động, rút ngắn thời gian lọc, nâng cao hiệu suất đường hĩa và làm cho quá trình kết tủa protein sau này được triệt để hơn. Cách tiến hành:  Nâng nhiệt độ lên khoảng 72oC trong thời gian khoảng 1 phút. Trong khoảng thời gian này hạt tinh bột sẽ bắt đầu hút nước và trương nở lên làm tăng độ nhớt của dịch bột. Giữ nhiệt độ 72oC trong khoảng 10 phút để tác dụng lên các phân tử amylose và amylosepectin, kết quả là sau một thời gian ngắn, các phân tử polymer của tinh bột sẽ bị cắt thành những phân tử cĩ số gốc glucose ít hơn, tập hợp thành những dạng dextrin khác nhau. Lúc này tinh bột đã được dịch hĩa một phần.  Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 83oC trong 13 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 5 phút để tiếp tục hồ hĩa tinh bột. Kết thúc giai đoạn này phần lớn tinh bột đã được hồ hĩa, tuy nhiên ở nhiệt độ này phần lớn enzyme amylaza đã bị vơ hoạt.  Thêm nước để hạ nhiệt độ xuống 72oC trong 4 phút, khi thời gian hạ nhiệt độ xuống khoảng 2 phút (khoảng 72oC) thì đồng thời xuống malt lĩt lần 2 (khoảng 120kg bột malt lĩt) để cung cấp thêm enzyme 훼 - amylaza để giúp cho quá trình hồ hĩa được triệt để hơn vì nhiệt độ tối ưu của enzyme này là 70 – 75oC, nhằm giảm độ nhớt của nồi cháo, hạn chế cháy khét.  Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 100oC trong thời gian 30 phút và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 15 phút để hồ hĩa hồn tồn tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hĩa và lọc sau này.( khi nhiệt độ nồi gạo lên 88oC thì nồi malt bắt đầu hoạt động). Huỳnh Phương Tần 36 MSSV: 107111148
  38. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai 1. Cửa quan sát 2. Đèn 3. Ống thốt ẩm 4. Bộ phối trộn 5. Quả cầu vệ sinh 6. Cánh khuấy 7. Chân thiết bị 8. Đường dịch ra 9. Mơ tơ cánh khuấy 10. Đường xả nước ngưng 11. Đường cấp nước 12. Đường hơi Hình 3.3 : Cấu tạo thiết nồi nấu 3.2.1.5 Đường hĩa Đường hĩa là quá trình chuyển hĩa tối đa những chất khơng hịa tan trong malt, thơng qua các hệ thống enzyme (amylaza, proteaza) cĩ sẵn trong hạt malt bằng con đường thủy phân. Mục đích quá trình đường hĩa: là chiết tối đa các chất cĩ thể hịa tan trong nguyên liệu và thủy phân các chất cĩ phân tử lượng cao, tạo thành những chất đơn giản, hịa tan được với nước tạo thành dịch đường hĩa. Quá trình đường hĩa: Khi nhiệt độ nồi gạo lên 88oC, đồng thời lúc này nồi malt hoạt động. Bột malt và nước đun được bơm vào cùng một ống dẫn với áp lực lớn, nhằm hịa tan bột gạo vào nước, tránh hiện tượng vĩn cục, đồng thời cánh khuấy bắt đầu hoạt động để bột malt khơng lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy, khét và chĩng vốn cục. Cùng lúc với quá trình pha bột malt tiến hành bổ sung thêm 0,07% CaCl2.2H2O 5,3kg nhằm làm mềm nước và hạ nhiệt độ nước. Ngồi ra Ca2+ cịn cĩ tác dụng làm tăng tính bền và tăng tính hoạt động của enzyme amylaza, cải thiện sự kết lắng của nấm men. Ngồi ra cịn bổ sung 5,6kg acid lactic để điều chỉnh pH của mơi trường về pH=5,2÷5,6, thích hợp cho enzyme amylaza hoạt động. Thời gian để pha 7500kg bột malt khoảng 18 phút, khi đĩ nhiệt độ nồi malt khoảng 45oC. Huỳnh Phương Tần 37 MSSV: 107111148
  39. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Nâng nhiệt độ lên 50oC trong 8 phút (tùy theo lượng acid amin trong malt mà thời gian đạm hĩa dài hay ngắn, nhưng thơng thường thời gian này khoảng 0 – 30 phút). Trong giai đoạn này xảy ra sự thủy phân protein do tác động của enzyme protease sẽ diễn ra theo trình tự sau: Protein  albumose  polypeptide  peptone và acid amin. Quá trình thủy phân này cĩ ý nghĩa vơ cùng quan trọng trong cộng nghệ sản xuất bia. Mặt dù lượng protid và các sản phẩm thủy phân của chúng chiếm một lượng rất bé trong chất hịa tan của dịch đường (5 – 6%) song chúng đĩng vai trị quan trọng trong cơng nghệ, trực tiếp tham gia vào sự hình thành chất lượng bia. Các phân tử protid cĩ phân tử lượng thấp (amino acid, peptide) là nguồn dinh dưỡng khơng thể thiếu cho nấm men. Nĩ giúp cho việc tạo vị, bọt và giúp cho bia cĩ khả năng tạo bọt bền, tuy nhiên protid cĩ phân tử lượng cao thường là nguyên nhân gây đục bia. Sự thủy phân protein trong malt bắt đầu lúc ươm mầm, trong quá trình đường hĩa lại tiếp tục. Khi nảy mầm, sự thủy phân protein thường cĩ sản phẩm bậc thấp nhiều hơn (peptide và acid amin), cịn ở giai đoạn đường hĩa chủ yếu tạo nhiều sản phầm trung gian như albumose, peptone, peptide bậc cao. Xúc tác cho sự thủy phân protein là hai thành phần chủ yếu của protease, peptidase. Sau quá trình đạm hố sẽ chuyển sang cơng đoạn hội cháo từ nồi malt sang nồi gạo, thời gian hội cháo khoảng 7 phút, kết thúc quá trình hội cháo nhiệt độ khoảng 65oC. Giữ nhiệt độ này trong vịng 15 phút. Đây là nhiệt độ tối ưu đối với hoạt động của enzyme 훽 - amylase, enzyme sẽ phân cắt phân tử tinh bột thành từng gĩc một, như vậy tạo một lượng lớn maltose và một lượng khơng đáng kể dextrin. Lượng maltose này nhiều hay ít tùy thuộc vào thời gian dừng lại ở nhiệt độ này. Thơng qua nhiệt độ và pH tận dụng tối đa hoạt động xúc tác của enzyme amylase được nhiều chất hịa tan nhất hay thay đổi độ acid để tăng độ trong cho bia, tăng khả năng ổn định của bọt, chất lượng của bia. Chính vì vậy, cần duy trì ở các Huỳnh Phương Tần 38 MSSV: 107111148
  40. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai nhiệt độ 52oC, 65oC, 72oC và giữ pH = 5,2 – 5,6 thì các enzyme này đạt hoạt lực cao nhất. Sau điểm dừng này thì quá trình đường hĩa xem như kết thúc, tuy nhiên vẫn cịn một số glucid chịu ảnh hưởng của 훽 – amylaza nên tiếp tục tăng nhiệt độ lên nhiệt độ tối ưu của enzyme 훼 − 푙 để phân cắt tinh bột cho quá trình đường hĩa tốt hơn. o Tên enzyme Nhiệt độ tối ưu (topt) C pH tối ưu (pHopt) 휶 - amylaza 70 – 75 5,6 – 5,8 휷 - amylaza 60 – 65 4,8 – 5,2 proteaza 50 - 60 5,2 – 5,6 Bảng 3.1: Các enzyme hoạt động trong bia. Nâng nhiệt độ lên 75oC trong vịng 12 phút và giữ nhiệt độ này trong thời gian 19 phút, đây là giai đoạn cho enzyme amylaza tác dụng lên amylase và amylopeptin của tinh bột tạo thành gốc glucose và các gốc này sẽ tạo thành những phân tử dextrin khác nhau, sản phẩm chủ yếu của cơng đoạn này là dextrin (chính dextrin này sẽ tạo độ keo của bọt, độ bền và độ dày của bọt). Đến đây quá trình đường hĩa kết thúc. Nâng nhiệt độ lên 76oC với mục đích làm giảm độ nhớt của hồ malt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc. Khi nhiệt độ lên đến 76oC thì bơm ngay qua máy lọc. Trong suốt quá trình nấu, ngồi hai quá trình thủy phân tinh bột và thủy phân protein, do tác động của hai loại enzyme cĩ nhiều trong malt là amylaza và proteaza, cùng với sự hoạt động của enzyme khác đĩng vai trị quan trọng trong nguyên liệu:  Enzyme phosphatase: enzyme này phân hủy các hợp chất phosphate tạo thành acid phosphoric rất quan trọng trong việc hình thành tính đệm của mơi trường. Huỳnh Phương Tần 39 MSSV: 107111148
  41. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Enzyme sitaza: enzyme này thủy phân pentozan. Ngồi ra cịn những biến đổi khơng liên quan đến các hoạt động enzyme như:  Phản ứng trao đổi giữa các muối trong nước và các muối trong nguyên liệu.  Sự tạo thành các melanoid (do các acid amin tác dụng với các chất đường ở nhiệt độ cao) tạo mùi vị cho bia.  Sự tạo tủa lắng protid (do các protid kém chịu nhiệt tủa xuống). 3.2.1.6 Lọc dịch đường Lọc là quá trình tách dịch đường ra khỏi bã, để thu được chất hịa tan từ bã sang dịch đường, quá trình lọc này sẽ tiến hành theo hai bước: lọc để tách dịch đường ra khỏi bã và rửa bã. Lọc được tiến hành trên máy lọc khung bản, nhiệt độ dịch lọc 760C vì nhiệt độ này là yêu cầu tối ưu về độ nhớt và tạo điều kiện cho α-amylaza tiết tục hoạt động, tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền malt, mức độ phân hủy malt, cấu tạo màng lọc . . . Ngồi lớp nguyên liệu lọc, bã malt và đặc biệt vỏ trấu hình thành một lớp trợ lọc rất tốt. Nước nha được bơm trải đều thành các lớp lọc trong máy lọc, các lớp cặn bã được giữ lại trên lớp bể lọc, chỉ cĩ nước nha trong đi qua, chảy ra đường ống hứng và được bơm lên thùng trung gian. Lúc đầu nước nha cịn được cho hồn lưu lại. Sau đĩ tiến hành rửa bã, nước rửa bã là nước trong, nhiệt độ 75÷780C, nếu dùng nước nĩng hơn sẽ làm enzym amylaza bị vơ hoạt , tinh bột sĩt đã bị hồ hĩa nhưng khơng đường hĩa được, dẫn đến dịch đường bị đục và sau này làm cho bia khĩ trong. 3.2.1.7 Houblon hĩa Từ thùng trung gian dịch đường được chuyển sang nồi đun. Sau đĩ nâng dần nhiệt độ nồi đun lên 96oC, tiến hành cấp houblon lần 1 khoảng 6kg houblon cao và 15kg houblon viên). Đồng thời với quá trình cấp houblon lần 1, tiến hành nâng Huỳnh Phương Tần 40 MSSV: 107111148
  42. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai nhiệt độ lên 100.4oC và giữ ở nhiệt độ này trong suốt quá trình cấp houblon, thời gian cấp houblon lần 1 khoảng 50 phút. Trong quá trình cấp houblon được khoảng 45 phút thì bổ sung acid lactic để điều chỉnh pH. Đồng thời kiểm tra độ balling, nếu như khơng đạt 13o balling thì phải tăng thời gian đun sơi hoặc giảm bớt lượng nước rửa. Mục đích chính của quá trình houblon hố lần 1 là: Trích ly chất đắng, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào trong dịch đường. Làm ổn định thành phần của dịch đường, đưa dịch đường về nồng độ (13oballing), tạo cho bia cĩ mùi vị của hoa houblon. Làm keo tụ phần lớn protein bất ổn định và các chất khơng hồ tan khác của dịch đường, tạo nên “tủa nĩng” và lắng xuống đáy nồi đun sơi. Làm tăng độ bền keo và thành phần sinh học của bia được ổn định. Tuy nhiên, những chất chát (tanin) khơng bị oxy hố cũng tạo thành phức với protein, tồn tại trong dịch đường dưới dạng “tủa nguội”. Đây chính là nguyên nhân làm cho bia thành phẩm bị đục. Vơ hoạt tồn bộ hệ thống enzyme và vơ trùng dịch đường tạo điều kiện cho quá trình lên men. Quá trình đun sơi kéo dài xảy ra phản ứng caramel, tạo ra màu vàng đặc trưng cho bia vàng. Sau khi kết thúc quá trình cấp houblon lần 1, tiến hành cấp houblon lần 2 khoảng (12kg houblon viên). Thời gian cấp houblon lần hai rất ngắn chỉ khoảng 5 phút. Mục đích chính của quá trình cấp houblon lần 2 là: trích ly tinh dầu trong hoa houblon viên. Vì trong quá trình đun sơi, phần lớn (77÷88%) tinh dầu sẽ bị khuyếch tán trong hơi nước và bay ra ngồi, phần cịn lại cĩ nhiệt độ bay hơi cao hơn, sẽ tồn tại trong dịch đường và sau đĩ tiếp tục mất đi trong quá trình lên men ( cĩ thể đến 90 ÷ 96% ), tồn tại một lượng rất nhỏ ở dạng khá bền và gây cho bia mùi thơm đặc trưng. Huỳnh Phương Tần 41 MSSV: 107111148
  43. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Sau khi cấp houblon lần 2 xong, tiếp tục đun sơi khoảng 20 phút nữa thì kết thúc quá trình houblon hĩa. Tổng thời gian houblon hĩa là 75 phút, bao gồm 70 phút đun sơi và 5 phút cấp houblon lần 2. 3.2.1.8 Giản đồ nấu Huỳnh Phương Tần 42 MSSV: 107111148
  44. Đồ án tốt nghiệp Khoa MT và CNSH Nhiệt độ (oC) 110 Malt lĩt lần 2 100oC/15’ PHỐI TRỘN 100 80 83oC/10’ 75oC/20’ 76oC 72oC 72oC/20’ 65oC/20’ 60 10’ LỌC 50oC/1’ 40 Gạo + malt lĩt 1 Malt 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian ( phút ) Biểu đồ 3.1: Nấu bia Huỳnh Phương Tần 43 MSSV:107111148
  45. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai 3.2.2 Phân xưởng lên men 3.2.2.1 Lắng trong Sau khi kết thúc quá trình đun sơi, nước nha được bơm sang thùng lắng cặn nhằm mục đích tách cặn và tủa nĩng. Dịch nha ở 98oC được bơm vào thùng theo chiều tiếp tuyến sát thành thùng nhằm tạo ra lực xốy hướng tâm, khi đĩ cặn và các chất khơng tan sẽ xốy vào giữa thùng theo hình nĩn (thời gian cho quá trình bơm là 20÷25 phút). Sau khi bơm xong để lắng 25÷35 phút nhằm ổn định dịng xốy và tạo điều kiện cho cặn kết tủa xuống. Sau đĩ tiến hành chiết rút. Thời gian chiết rút khoảng 25÷30 phút. Hệ thống gồm hai thùng lắng cĩ thể tích là 600hl. Hình 3.4: Cấu tạo thiết bị lắng 3.2.2.2 Làm lạnh nhanh  Mục đích: đưa nhiệt độ về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men theo yêu cầu kỹ thuật đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bão hịa O2. . Phải tiệt trùng đường ống trước khi làm lạnh. Trước tiên cho NaOH (2÷2,5%) hoặc acid (0.5%) qua đường ống trước sau đĩ rửa lại thật sạch bằng nước sạch. Trước khi bơm dịch nha tiến hành rửa lại đường ống bằng nước nĩng. Huỳnh Phương Tần 44 MSSV: 107111148
  46. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai . Nhà máy sử dụng thiết bị hạ nhiệt khung bản để làm lạnh nước nha  Cấu tạo và vận hành thiết bị: Hình 3.5 : Cấu tạo thiết bị làm lạnh Máy gồm các tấm thép khơng gỉ ghép lại với nhau thành một khung, các tấm này cĩ lỗ vào và các khe hở ở 4 gĩc để dịch nha đi qua các tấm cao su cĩ cấu tạo đặc biệt, ở giữa các tấm tạo ra 2 phần đặc biệt: một phần dịch nha đi qua và một phần tác nhân lạnh đi ngược chiều với dịch nha. Máy được chia làm 4 vùng:  Vùng 1: hạ nhiệt độ xuống 70oC, tác nhân lạnh là nước.  Vùng 2: hạ nhiệt độ xuống 50oC, tác nhân lạnh là nước.  Vùng 3: hạ nhiệt độ xuống 30oC, tác nhân lạnh là nước.  Vùng 4: hạ nhiệt độ xuống 6÷8oC, tác nhân lạnh là glycol. Sau khi nước nha được làm lạnh theo đúng yêu cầu kỹ thuật được bão hịa O2 nhằm đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men. Hàm lượng bão hịa là 5÷6mg O2/l nước nha. 3.2.2.3 Nhân giống nấm men Quá trình nhân men giống nhằm chuẩn bị lượng men giống ban đầu cần thiết. Đồng thời hoạt hĩa tính năng của nấm men. Huỳnh Phương Tần 45 MSSV: 107111148
  47. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Men giống Nhân giống trong phịng thí nghiệm Nhân giống trong phân xưởng lên men Nấm men cấy vào tank lên men Sơ đồ 3.2: Nhân giống nấm men Trong nhà máy sử dụng hệ thống gây men 2 bình: + Bình nhỏ: 430kg,ở áp suất 0,5atm + Bình lớn: 3200kg Nước nha nĩng sau khi lắng cặn sẽ được bơm vào bình gây men nhỏ và được đun sơi đến 100oC nhằm mục đích thanh trùng cơ chất. Sau đĩ hạ dần nhiệt độ xuống 15oC và tiến hành cấy men giống. Giữ ở nhiệt độ này trong suốt quá trình gây men vì đây là quá trình thích hợp cho quá trình lên men và tạo điều kiện cho nấm men thích nghi dần với điều kiện lên men chính.  O2 được cung cấp tự động và máy cung cấp O2 được cài đặt sẵn: cứ chạy 5 phút thì nghỉ 3 phút, mỗi lần chạy cung cấp khoảng 33g O2  Bình gây men hoạt động ở áp suất 0,5atm.  Thời gian gây men trong bình gây men nhỏ khoảng 3 ngày Sau khi gây men xong ở bình nhỏ sẽ được gây men ở bình lớn đã chứa 280kg dịch nha. Bình gây men lớn hoạt động tương tự như bình gây men nhỏ và sau 3 ngày sẽ được đem đi cấy vào bồn lên men chính. 3.2.2.4 Lên men chính Huỳnh Phương Tần 46 MSSV: 107111148
  48. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Mục đích: là quá trình chuyển hĩa các chất hịa tan trong dịch đường thành ethanol, CO2 cùng các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian từ quá trình trao đổi chất của nấm men. Tuy nhiên bia non vẫn cịn đục, cĩ hương vị đặc trưng và một hàm lượng diacetyl cao. C6H12O6  2C2H5OH + 2H2O + 28 calo  Cách tiến hành: Sau khi được bơm qua tank lên men thì trong quá trình bơm người người ta đo được độ đường khoảng 9 – 11oBrix, cũng ở giai đoạn này người ta bổ sung 5 – 6 mg O2/ lít đồng thời cũng cho vào một lượng nấm men khoảng 16 – o 20 triệu tế bào/ml , ở giai đoạn này thì nhiệt độ khoảng 14 – 15 C (áp suất khoảng 0,3kg/cm2), một đến hai ngày sau thì nhiệt độ khoảng 7 – 9oC. 6 – 7 ngày lên men thì cĩ thể kết thúc quá trình lên men chính do quá trình lên men giảm, lúc này hàm lượng đường khoảng 6 – 8oBrix và nhiệt độ lúc này khoảng 2oC thì nấm men dễ bị kết lắng và một phần nấm men được thu hồi để sử dụng cho mẻ sau.  Sơ đồ quá trình lên men Huỳnh Phương Tần 47 MSSV: 107111148
  49. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Oxy vơ trung Dịch nha trung trùng Men sữa Tank lên men Lên men chính Thời gian 5 – 7 ngày, To = 7 – 9o Thu hồi CO2 Lên men phụ Thời gian 8 - 16 ngày To= 2 – 50C, P = 0.5 - 0.7 bar Thu hồi men Lọc bia Chuyển sang tank TBF Sơ đồ 3.3: Quá trình lên men  Thuyết minh quy trình: Trước khi nhận dịch đường lạnh vào tank lên men thì tồn bộ hệ thống đường ống, tank lên men được CIP sạch và làm lạnh. Kiểm tra lại hệ thống van, đường ống. Cấp oxy vơ trùng cho dịch đường lạnh ( cấp theo từng mẻ ) Mục đích: hầu như oxy bị loại hết trong quá trình nấu dịch đường nên cần phải cung cấp oxy cho dịch đường để cĩ đủ lượng oxy cần thiết cho nấm men sống, phát triển tăng sinh khối ở giai đoạn đầu của tiến trình lên men bia. Phương pháp cấp: oxy bổ sung vào dịch đường lạnh ở dạng khơng khí vơ trùng. Huỳnh Phương Tần 48 MSSV: 107111148
  50. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Cấp men: Nhà máy sử dụng nấm men Saccharomyas Carlbergensis (nấm men chìm) từ đời F3 hoặc F4 đến F8. Men được cấp từ tank trữ men và cấp trực tiếp trên đường dịch đường lạnh đi vào tank lên men. Lượng men cấp được tính theo cơng thức 100 100 Mmen cấp= k* * *V 100−% Trong đĩ: M: là khối lượng men cấp (kg) k: là hệ số điều chỉnh ( 0,35 ≤ k ≤ 0,5 ) V: là thể tích dịch đường lạnh của tank lên men C: nồng độ đậm đặc của men sữa % TBC: phần trằm tế bào nấm men chết Lượng nấm men bổ sung vào dịch đường lạnh khoảng 20 – 30 triệu tế bào trộn với 1 ít dịch đường. Nhận xét: Men nhận từ tổng cơng ty do men cĩ hoạt lực kém nên ta chọn hệ số k cao hơn so với những đời men lớn hơn. Căn cứ vào đời men để điều chỉnh khối lượng ZnCl2 phù hợp với mức độ tăng trưởng của nấm men.  Các biến đổi trong quá trình lên men chính Biến đổi sinh học  Giai đoạn sinh trưởng hiếu khí: đây là giai đoạn đầu của quá trình lên men, ở giai đoạn này nấm men nẩy chồi và sinh trưởng rất nhanh, đồng thời làm giảm chất hịa tan trong dịch đường, nhiệt độ tăng dần và xuất hiện nhiều bĩng khí to xuất hiện trên bề mặt dịch nha.  Giai đoạn tăng trưởng kỵ khí: trong giai đoạn này nấm men vẫn tiếp tục phát triển nhưng trong điều kiện khơng cĩ oxy và nồng độ đường thấp. Quá trình lên men chuyển từ kiểu lên men hiếu khí (để tăng sinh nấm men) sang giai đoạn kỵ khí (để tạo C2H5OH, CO2 và một số sản phẩm phụ khác). Huỳnh Phương Tần 49 MSSV: 107111148
  51. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Biến đổi vật lý:  Nhiệt độ đĩng vai trị quan trọng nhất trong quá trình lên men, nĩ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lên men và chất lượng sản phẩm.  Nhiệt độ của quá trình lên men tăng dần do quá trình trao đổi chất của nấm men kèm theo sự giải phĩng nhiệt. Do đĩ, để bảo đảm trong quá trình lên men thì nhiệt độ phải được điều chỉnh một cách tự động. Việc điều chỉnh nhiệt độ cị tùy thuộc vào đời của nấm men (riêng cơng ty thì sử tái sử dụng nấm men từ hai đến ba đời). Nấm men mới: luơn giữ ổn định ở 15oC Nấm men thu hồi lần 1: 12oC Nấm men thu hồi lần 2: 9oC Nấm men thu hồi lần 3 – 8 sẽ giữ ở nhiệt độ khoảng 8oC  Áp suất lên men: áp suất lên men tăng dần do sự tạo thành khí CO2 và từ quá trình chuyển hĩa đường glucose thành ethanol và CO2, do đĩ tank lên men cĩ thiết bị điều áp tự động. Biến đổi hĩa học:  Sau khi kết thúc quá trình lên men chính thì pH giảm xuống cịn khoảng pH = 4,0 – 4,2. Hiện tượng pH trong quá trình lên men giảm là do sự hình thành acid H2CO3 ( do CO2 hịa tan trong nước lên men).  Nấm men sử dụng một số ion lim loại trong quá trình lên men như Ca2+ và Zn2+, do đĩ trong quá trình lên men cần bổ sung thêm chúng.  Sự tạo thành ester: các ester được tạo thành trong quá trình lên men chính do ethanol tác dụng với các acid hữu cơ sinh ra trong quá trình lên men, các ester này tạo nên hương thơm đặc trưng cho sản phẩm bia tạo thành. Nồng độ của sản phẩm lên men: ở nồng độ dưới 2% các hoạt động sống của nấm men vẫn diễn ra bình thường nhưng nếu vượt quá 2% thì khả nâng nảy chồi của nấm men sẽ giảm dần và khoảng 5% trở lên thì nấm men khơng cịn nẩy chồi nữa nhưng quá trình lên men vẫn diễn ra. Nếu quá trình lên men vượt quá 12% thì quá trình lên men bị đình chỉ hồn tồn. Huỳnh Phương Tần 50 MSSV: 107111148
  52. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Biến đổi hĩa sinh:  Trong quá trình lên men diễn ra sự trao đổi glulcid ở tế bào nấm men chủ yếu bao gồm: Sự thủy phân của các loại đường disacharide, trisaccharide, thành glucose dưới xúc tác của một số enzym tương ứng như: maliase, invertase, melibiase, Chuyển hĩa glycose thành etanol và CO2. Ngồi ra cịn chuyển hĩa các loại đường khác thành các loại rượu như propylic, izopropylic, amylic Sự tổng hợp vật chất tế bào từ glucose thành glucogen cũng cĩ thể xảy ra trong quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men.  Sự trao đổi lipid: Trong quá trình sinh trưởng và phát triển hiếu khí thường kèm theo quá trình tổng hợp các acid béo và sterol ở nấm men. Các chất này là thành phần quan trọng của tế bào.  Sự trao đổi các hợp chất nitơ: Các hợp chất nitơ cĩ trong dịch nha gạo gồm: các phân đoạn protein (các polypeptide, peptid, pepton, acid amin), các muối amoni, các purite, nucleotide Trong số các hợp chất này thì các muối amoni vơ cơ và các acid amin sẽ được nấm men sử dụng như nguồn cung cấp nitơ phục vụ cho quá trình sinh trưởng và trao đổi chất. Biến đổi hĩa lý:  Sự hình thành bọt: Bọt được tạo thành trong quá trình lên men chính nhờ sự giải phĩng các khí ở dạng khơng liên kết đặc biệt là CO2. Do bản chất của dịch nha là hệ keo gồm các hợp chất cĩ tính hoạt động bề mặt như protein, polyphenol, chất đắng Các chất này tạo nên một lớp hấp phụ trên bề mặt các bĩng khí do đĩ khí khĩ thốt khỏi Huỳnh Phương Tần 51 MSSV: 107111148
  53. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai bĩng này và tạo thành bọt mịn. Những bọt này cĩ xu hướng thốt lên trên bề mặt tạo nên sự khuấy trộn trong quá trình lên men.  Sự hịa tan khí CO2: Độ hịa tan của CO2 trong dịch lên men thấp hơn trong nước đồng thời hàm lượng CO2 sinh ra tăng nhanh cùng hàm lượng ethanol. Do đĩ, một phần CO2 tồn tại trong dịch men dưới dạng liên kết với một số thành phần khác như protein, ester. Phần CO2 cịn lại cĩ xu hướng thốt lên trên bề mặt tạo lên sự tự khuấy đảo dịch lên men. Ngồi ra sự tự khuấy đảo dịch lên men cịn diễn ra bởi sự chênh lệch nhiệt độ trong quá trình giữ ổn định nhiệt.  Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men chính: Tỷ lệ giống cấy:  Trong quá trình lên men chính, nếu tỷ lệ giống cấy quá thấp thì khả năng nảy chồi và thời gian đạt được tỷ lệ nấm men theo yêu cầu là quá dài, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển và trao đổi chất của nấm men từ đĩ ảnh hưởng tới hiệu quả lên men và chất lượng thành phẩm.  Nếu tỷ lệ giống cấy quá cao dẫn tới tỷ lệ nảy chồi và tốc độ sinh trưởng tương đối thấp do sự cạnh tranh về dinh dưỡng nhưng tốc độ lên men lớn. Tuy nhiên trong trường hợp này cũng cho bia cĩ chất lượng khơng tốt vì thời gian lên men ngắn, sản phẩm trao đổi bật 2 do tế bào nấm men sinh ra cũng thấp và sự hình thành lên những ester cũng thấp .  Do đĩ trong sản xuất bia tùy theo từng loại chủng men và đời men mà lựa chọn tỷ lệ cấy giống men thích hợp. Điều kiện lên men:  Nhiệt độ và thời gian lên men: Nhiệt độ và thời gian lên men là 2 yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lên men và từ đĩ ảnh hưởng tới chất lượng thành phẩm. Huỳnh Phương Tần 52 MSSV: 107111148
  54. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Đối với men mới nhiệt độ lên mem luơn giữ ở 15oC; qua đời 2 là 12oC ; qua đời 3 là 9oC ; từ đời 4 tới đời 8 luơn giữ ổn định là 8oC. Thời gian lên men 7 đến 10 ngày cịn tùy thuộc vào nhiệt độ và pH lên men.  pH dịch lên men pH ảnh hưởng quan trọng đến hệ enzyme nấm men, do đĩ phải theo dõi pH để theo dõi hoạt động trao đổi chất của nấm men. pH của dịch nha trước khi lên men là từ 5,2÷5,6 và kết thúc quá trình lên men là 4,4÷4,5.  Ảnh hưởng bởi oxy Oxy là yếu tố rất cần thiết cho nấm men sinh trưởng và phát triển trong giai đoạn đầu của quá trình lên men. Thực chất đây là giai đoạn lên men hiếu khí nhằm tăng sinh khối nấm men. Sự sinh tổng hợp một lượng lớn enzym nấm men là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới cường độ lên men.  Áp suất bề mặt Áp suất bề mặt của dịch lên men ảnh hưởng trực tiếp tới mức độ bão hịa CO2 trong bia, tuy nhiên hợp chất này là yếu tố ức chế quá trình lên men do đĩ áp suất luơn giữ ổn dịnh ở áp suất 0,5atm và cĩ bộ phận giảm áp suất do CO2 sinh ra làm tăng áp suất bề mặt dịch lên men. Nồng độ sản phẩm lên men Sản phẩm chính của quá trình lên men là ethanol và khí CO2. Đây là những hợp chất ức chế các hoạt động sống của tế bào nấm men. Ở nồng độ thấp dưới 2% các hoạt động sống của nấm men vẫn xảy ra bình thường nhưng khi vượt quá 2% thì khả năng nảy chồi của nấm men bắt đầu giảm dần và khi nồng độ ethanol vượt quá 5% thì khả năng nảy chồi của nấm men chấm dứt hồn tồn nhưng quá trình lên men vẫn tiếp tục xảy ra. Cịn nếu nồng độ ethanol vượt quá 12% quá trình lên men bị đình chỉ hồn tồn.  Thu hồi nấm men Huỳnh Phương Tần 53 MSSV: 107111148
  55. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Sau khi kết thúc quá trình lên men chính hạ dần nhiệt độ xuống cịn 2oC nhằm tạo điều kiện cho quá trình lên men phụ và sự lắng của nấm men xuống đáy thùng, phần nấm men dưới đáy thùng sẽ được chuyển sang rây men nhằm mục đích phân loại nấm men cịn sống hay chết (nấm men sống thì hịa vào dịch cịn nấm men chết thì vĩn cục lại), men sống thì được chuyển sang tank dự trữ cho mẻ sau. Men sau khi thu hồi được mã hĩa và trong thời gian 2 giờ phải đem đi sử dụng ngay, nếu chưa sử dụng ngay thì phải bảo quản ở 8oC. Men thu hồi trước khi đem đi lên men chính sẽ được đem đi kiểm tra tỷ lệ men sống để xác định tỷ lệ cấy giống trong quá trình lên men chính tiếp theo.  Kiểm tra và vệ sinh thiết bị lên men chính Sử dụng oxonia Active (0,2%) để vệ sinh thiết bị nhân men giống và thiết bị thu hồi men. Sau khi kết thúc quá trình lên men chính tiến hành vệ sinh tank lên men bằng NaOH 4% sau đĩ tráng rửa sạch bằng nước đã qua xử lý. Nếu như tank đĩ chưa sử dụng ngay thì ngâm formol để tiêu diệt vi sinh vật và trước khi sử dụng cũng sẽ được tráng rửa thật sạch bằng nước đã qua xử lý. Trước khi lên men cần phải lấy mẫu nước rửa tank để kiểm tra cĩ bị nhiễm vi sinh vật lạ hay khơng và độ sạch của các tank. 3.2.2.5 Lên men phụ  Mục đích: Sau khi quá trình lên men chính kết thúc thì quá trình lên men phụ được tiến hành nhằm chuyển hĩa lượng đường cịn sĩt lại của quá trình lên men chính để tạo thành CO2 và các sản phẩm phụ khác.  Những biến đổi trong quá trình lên men phụ: Trong quá trình lên men phụ cĩ những biến đổi rất quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bia sau này. Đĩ là sự chín của bia non kèm theo những tính chất cảm quan của bia thành phẩm như: độ bền, đặc trưng keo, màu sắc, hương vị bia và độ trong của bia. Huỳnh Phương Tần 54 MSSV: 107111148
  56. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Diacetyl: nấm men sử dụng diacetyl làm cơ chất và chuyển hĩa nĩ thành aceton và 2,3 – butadiol trong điều kiện kỵ khí. Diacetyl bị phân hủy phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng lạnh thì càng chậm. Giới hạn cho phép của diacetyl là 0,1 mg/l thì mới được gọi là chín. Acetaldehyde: tiếp tục giảm xuống trong quá trình lên men phụ do hoạt động trao đổi chất của nấm men. Các chất béo dễ bay hơi: nếu quá trình lên men phụ kéo dài thì hàm lượng acid béo sẽ tăng lên, nĩ ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm bia. Khi quá trình lên men phụ tắt dần thì nhiệt độ bên trong và bên ngồi thành thiết bị trở lại cân bằng thì các hạt phân tán kích thước bé bắt đầu kết lắng và bia sẽ trong hơn. Do điều kiện nhiệt độ thấp, sự kết lắng giữa protein và polyphenol sẽ được tăng cường. Song song với quá trình làm trong bia là các phản ứng khử, các sản phẩm oxy hĩa và các phản ứng ester hĩa tức là quá trình bão hịa bia. Trong cơng nghệ sản xuất bia khơng thể bỏ qua giai đoạn lên men phụ và tàng trữ bia non. Lên men phụ là giai đoạn làm chín bia để đạt chất lượng về hương vị. Thơng qua chuỗi biến đổi sau: Tiếp tục lên men lượng cơ chất cịn lại để tạo thành CO2 và sản phẩm khác. Diacetyl hình thành trong bia theo phương trình phản ứng: O CH3 O O O CH3 C C C O CH3 C C CH3 Phảnứng OH chậm α – Acetolactat Diacetyl Khử diacetyl để tạo thành acetoin, giảm lượng andehyde, rượu cao. + H2 CH3 – C – C – CH3 CH3 – C – CH – CH3 Huỳnh Phương Tần 55 MSSV: 107111148
  57. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai ║ ║ ║ ║ Nấm men O O O OH Diaxetyl Acetoin Maturex sẽ khử trực tiếp α – Acetolactat thành Acetoin khơng qua diacetyl theo phản ứng sau: O CH3 O O H Malturex CH3 C C C O CH3 C C CH3 Phảnứng OH nhanh OH  Những biến đổi hĩa lý: Sự bão hịa CO2 trong bia: sự bão hịa CO2 phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ thích hợp trong thời gian lên men phụ. Tuy nhiên, trong bia chỉ cĩ 15% lượng CO2 được hấp thụ, nĩ tồn tại dưới dạng hịa tan và liên kết với các sản phẩm khác. Trong quá trình này, ta nạp thêm CO2 vào tank lên men phụ để đạt áp suất P = 0,8 – 1,13atm nhằm ngăn cản vi sinh vật xâm nhập và tăng khả năng hịa tan của CO2 trong bia. Trong quá trình lên men phụ cĩ những hợp chất khơng bền như este của acid cacbonic, chính những chất này làm cho CO2 thất thốt nhanh mỗi khi thay đổi áp suất đột ngột trong tank lên men. Acid cacbonic cĩ thể liên kết với glycerin và glycol tạo nên các este và cịn cĩ thể kết hợp với các acid lactic, aceton, 2,3- butylenglycal. Như vậy, trong bia xuất hiện nhiều dạng liên kết hĩa học và hố lý khác nhau của CO2. Do đĩ, CO2 sinh ra khơng chỉ tồn tại ở dạng khí, dạng hồ tan mà cịn tồn tại ở dạng liên kết, ba dạng này cĩ mối quan hệ qua lại với nhau. Sự trong của bia: sau khi lên men chính trong bia chứa một số lượng đáng kể tế bào nấm men và các hạt cặn mịn. Tiếp theo là quá trình lên men phụ, dưới tác Huỳnh Phương Tần 56 MSSV: 107111148
  58. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai dụng của nhiệt độ thấp (2 – 4oC) và áp suất khoảng 0,8atm thì các hạt này cĩ khả năng kết lại với nhau và lắng xuống đáy bồn, ở điều kiện này thì tế bào nấm men cũng chịu áp suất cao nên cũng lắng xuống đáy thùng.  Điều kiện lên men: Quá trình lên men phụ được thực hiện trong các tank lên men chính và được đặt trong hầm lạnh cĩ nhiệt độ hầm 0÷2oC. Trong tank lên men khơng cần đặthệ thống lạnh nhưng cĩ đặt ống dẫn CO2, đồng hồ đo áp lực, van an tồn, đường ống nhập và tháo liệu. Nhà máy cĩ khoảng 200 tank, làm bằng thép, bên trong cĩ tráng men và cĩ thể tích 350hl. Nhiệt độ lên men 2÷4oC với áp suất P=0,8÷1,13atm. Thời gian lên men: tuỳ thuộc vào từng loại bia mà cĩ thời gian lên men khác nhau. Đối với bia xuất khẩu, cĩ thời gian lên men 12÷15 ngày, cịn bia Sài Gịn xanh 5÷7 ngày. 3.2.2.6 Lọc bia  Mục đích: quá trình lọc tách cặn lơ lửng, tách các tế bào nấm men sống và xác tế bào non, để tăng giá trị cảm quan thành phần cơ học, làm tăng độ bền cơ học và độ bền của bia. Lọc bia dựa vào hai quá trình: Quá trình cơ học: nhằm giữ lại các phần tử lớn cĩ kích thước to hơn các lỗ và khe của lưới lọc. Quá trình hấp thụ: đối với các phần tử rất bé như các hạt keo hịa tan dưới dạng phân tử, các nấm men và vi sinh vật. Ngồi các chất gây đục bia quá trình hấp thụ cũng làm giảm bớt một phần protein, chất nhựa protein, chất màu, cồn bậc cao vì vậy mà bia được trong hơn.  Tiến hành lọc: Bia non sau khi được phối trộn được bơm vào thiết bị lọc thơ dạng đĩa để tách cặn tế bào nấm men cịn sĩt.Máy lọc đĩa được sử dụng một lúc nhiều mẻ liên tục với bột trợ lọc Diatomit, cơng suất máy lọc khoảng 5000 – 6000 lít/h. Huỳnh Phương Tần 57 MSSV: 107111148
  59. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Bia sau khi lên men phụ thì được bơm sang để phối trộn bia sau đĩ được làm lạnh nhanh và chuyển sang thiết bị lọc ống (ở đây ta cho vào bột trợ lọc diatomite) rồi chuyển sang thiết bị lọc đĩa và cuối cùng là lọc chỉ (sửa lỗi cho lọc đĩa). Thường thì từ tank lên men phụ được bơm qua thiết bị lọc bởi 3 máy bơm thay phiên nhau hoạt động. Khoảng cách thích hợp giữa các ống lọc là 110 mm, ống lọc cĩ khe hở để dịch bia đã lọc đi vào bên trong ống, sau khi đi qua lớp bột lọc sẽ trong đồng thời các cặn bã được giữ lại cũng tạo thành màng cĩ tác dụng lọc. Do đĩ, sau một thời gian thì tốc độ lọc giảm đi do các cặn đã bám quá nhiều trên cột lọc vì thế ta phải tiến hành xả bỏ đi. Khi Pvào = 5,5 – 6 thì thay lớp bột lọc khi đĩ Pra = Ptank chứa. Khi bia trong thì đĩng van tuần hồn lại cho thêm bột và bật bơm để hút bột cho bám vào ống. Hình 3.6: Cấu tạo thiết bị lọc ống 3.2.2.7 Bão hịa CO2  Mục đích: bão hịa để được hàm lượng cần thiết nhằm làm tăng giá trị cảm quan, chống oxy hĩa, chống kết lắng và tạo mơi trường tốt để bảo quản bia. Huỳnh Phương Tần 58 MSSV: 107111148
  60. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Khả năng tạo bọt tốt của bia là do CO2 quyết định nhất, đồng thời nĩ cũng là chất bảo quản, ức chế sự phát triển của các vi sinh vật làm cho bia trong và bền hơn. CO2 cịn cĩ vai trị tạo cảm quan cho bia, làm tăng độ hài hịa và tạo cảm giác sảng khối cho người uống. Vì vậy việc điều chỉnh CO2 cho phù hợp là rất cần thiết, nĩ quyết định đến chất lượng sản phẩm. Bia sau khi lọc nếu hàm lượng CO2 chưa ổn định thì ta phải đều chình hàm lượng CO2 cho thích hợp để đảm bảo hương vị cho bia.  Tiến hành: quá trình này được thực hiện trong tank ổn định bia, chịu lực, sử dụng CO2 đã thu hồi. Để CO2 bão hịa tốt phải tiến hành nạp nhiều lần ở nhiệt độ thấp 0 –1oC, mỗi lần nạp tới áp suất 3 – 3.5bar, quá trình nạp lặp đi lặp lại nhiều lần. Trước khi đưa bia sau lọc vào tank ổn định bia thì phải bảo đảm tank luơn sạch sẽ, khĩa cửa vệ sinh và các van tràn và tiến hành bơm đầy bia vào tank. Chuẩn bị bình thuốc tím, CO2 và than hoạt tính Cắm ống dẫn CO2 qua bình thuốc tím để xác trùng, sau đĩ đi qua bình than hoạt tính để khử mùi. Gắn ống dẫn CO2 vào van của thiết bị vịi dẫn đầu cĩ cấu trúc xốp, lỗ nhỏ. Như vậy CO2 được cấp đều cho bia Huỳnh Phương Tần 59 MSSV: 107111148
  61. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai 3.2.3 Phân xưởng chiết – thành phẩm 3.2.3.1 Sơ đồ quy trình chiết bia chai  Sơ đồ quy trình chiết bia chai Rã Pallet chai Chuyển két lên băng tải Gắp chai rỗng NaOH Rửa chai 2% Kiểm tra chai Nắp Chiết rĩt và đĩng nắp Kiểm mức chiết bia Rửa két Thanh trùng Dán nhãn In mã chai Gắp chai Kiểm két đầy Huỳnh Phương Tần 60 MSSV: 107111148 Chất Pallet
  62. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Sơ đồ 3.4: Quy trình chiết bia chai  Thuyết minh quy trình Chuyển két lên băng tải: Pallet chứa chai sẽ được xe vận chuyển tới băng tải và được băng tải đưa tới máy và két. Ở đây máy rã két sẽ bốc 4 két /1 lần tới băng tải. Sau đĩ sẽ được băng tải vận chuyển tới máy gắp chai. 01 pallet chứa 40 két và 01 két chứa 20 chai. Tốc độ của máy 20÷30 pallet /h. Gắp chai : Sử dụng máy Innopack để tách chai ra khỏi két. Máy hoạt động dựa vào áp lực giĩ để hút chai ra khỏi két, mỗi lần hút được khoảng 80 chai, tương đương với 4 két. Tốc độ máy trung bình khoảng 100÷1.500 chai/h. Rửa chai Cĩ 03 yếu tố chính trong quá trình rửa chai, đĩ là: Nhiệt độ. Chất tẩy rửa. Áp lực phun. Nguyên tắc rửa chai: Chai lần lượt đi qua nhiều vùng trong máy cĩ nhiệt độ, nồng độ dung dịch NaOH và áp lực phun khác nhau:  Vùng 1: chức năng chủ yếu là phun và rửa chai. Huỳnh Phương Tần 61 MSSV: 107111148
  63. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Sử dụng dung dịch xút 2% ở nhiệt độ 70÷80oC với áp suất p=0,8÷1,5bar (tùy theo lượng chai vào), trung bình là P=1bar. Thời gian qua vùng 1 là 10÷15 phút. Sau khi chai qua vùng 1, giấy bạc sẽ tác dụng với xút tạo thành khí bay lên cịn nhãn sẽ được tách ra và được đưa ra ngồi.  Vùng 2: cịn gọi là vùng nhiễm xút: Sử dụng nước ở nhiệt độ 60÷70oC với áp suất P=1÷1,5bar, thời gian qua khỏi vùng 2 khoảng 5÷6 phút. Chức năng chính của vùng 2 là tẩy rửa bên trong, bên ngồi chai và tráng rửa xút.  Vùng 3: Sử dụng nước phun ở nhiệt độ 50÷60oC và thời gian qua khỏi vùng 3 là 5÷6 phút. Chức năng chính của vùng 3 là rửa sạch xút.  Vùng 4: Vùng 4 hoạt động ở nhiệt độ 40÷50oC với thời gian qua vùng 4 là 5÷6 phút. Đặc biệt, trong vùng này sử dụng nước theo tiêu chuẩn của nhà máy. Chức năng chính của vùng 4 là tráng lại chai. Tốc độ của máy rửa chai khoảng 30.000 chai/h. Kiểm tra chai: Chai sau khi qua thiết bị rửa chai sẽ được băng tải vận chuyển tới máy kiểm tra chai, với những chai lạ (chai khơng phải là chai nhà máy sử dụng), chai sứt mẻ hoặc bên trong cịn vật lạ sẽ bị đẩy ra ngồi hệ thống. Sau đĩ chai tiếp tục chạy qua cơng đoạn kiểm tra cuối cùng, ở đây cơng nhân trực tiếp kiểm tra và phát hiện vật lạ (dùng đèn huỳnh quang soi và quan sát bằng mắt thường) để loại những chai lưng, cặn, tủa, khơng đạt tiêu chuẩn ra khỏi hệ thống trước khi vào hệ thống chiết rĩt. Chiết và đĩng nắp: Chai sau khi qua cơng đoạn kiểm tra được dẫn qua một băng tải dài trước khi vào các thiết bị khác với mục địch ổn định lưu lượng chai, tránh gây ngã, đổ vỡ chai. Huỳnh Phương Tần 62 MSSV: 107111148
  64. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Trên bề mặt băng tải cĩ các cảm ứng dị chai đổ và bề mặt băng tải được bơi trơn để giảm áp suất gây đổ chai. Sau đĩ các chai sẽ được đưa vào thiết bị chiết. Tại đây bia được chiết theo nguyên tắc đẳng áp (dựa trên sự chênh lệch áp suất trong chai và trong bồn phân phối bia). Khi chai bắt đầu vào hệ thống, piston dập xuống, tiếp đĩ CO2 được xả xuống trước, khi áp suất chân khơng trong chai đạt (-0,9) – (- 0,6)bar thì van bia tự động mở khố, bia sẽ được chảy xuống xung quanh thành trong chai (với áp lực béc phun 10 – 20 bar) nhằm tránh sự tạo bọt và thất thốt CO2. Khi chai vừa ra khỏi hệ thống thì gặp một tia nước phun với áp lực mạnh nhằm đẩy khơng khí và bọt ra khỏi chai. Tiếp đĩ chai được vận chuyển tới thiết bị đĩng nắp. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị đĩng nắp: Nắp chai được sắp xếp trong phểu, sau đĩ sẽ được di chuyển theo một hướng trong khuơn dập và đẩy từng nắp vào miệng chai. Đúng thời điểm đĩ, búa Piston dập xuống đĩng chặt nắp vào cổ chai. Năng suất của thiết bị đĩng nắp phải đồng bộ với năng suất của máy chiết khoảng 32.000 – 33.000chai /h. Trong quá trình chiết, nếu như chai khơng đạt về độ bền dưới tác dụng của áp lực chai sẽ nổ. Kiểm tra mức chiết Bia sau khi đĩng nắp sẽ qua thiết bị kiểm tra thể tích, với những chai khơng đủ thể tích chưa đĩng nắp hoặc quá thể tích quy định sẽ được đẩy ra ngồi. Bia trong chai này sẽ bị xả bỏ để lấy vỏ do mất CO2, tiếp xúc với khơng khí, cịn với những chai quá thể tích khi vào thiết bị hấp chai sẽ bị nổ. Trong nhà máy, lượng bia này khơng sử dụng lại vì khơng kinh tế, nhưng nếu máy gặp sự cố kỹ thuật với số lượng chai bị hư lớn sẽ đem đi hấp lại và lên men lại. Trung bình mỗi ngày nhà máy xả bỏ hơn 1.000 chai. Thanh trùng Thanh trùng được thực hiện bằng phương pháp thanh trùng Pasteur. Thơng thường bia được thanh trùng từ 15÷25PU nhưng trong nhà máy, bia thanh trùng ở 17÷18 PU. Ở PU này diệt vi sinh vật và cho bia chất lượng tốt nhất. Huỳnh Phương Tần 63 MSSV: 107111148
  65. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Mục đích : Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt tồn bộ tế bào vi sinh vật (kể cả nấm men trong bia) giúp ổn định chất lượng sản phẩm, kéo dài thời gian bảo quản và thuận tiện cho người sử dụng. Các biến đổi trong quá trình thanh trùng.  Vật lý : . Sự thay đổi nhiệt độ trong thiết bị thanh trùng (34,6oC; 44,3oC; 50÷58oC; 62÷ 64oC; 61÷63oC) làm xuất hiện gradient nhiệt độ. . Sự thay đổi thể tích và tỷ trọng nhiệt độ. . Sự thay đổi áp suất khơng khí trong chai theo từng vùng trong thiết bị thanh trùng.  Hố học: Quá trình thanh trùng tạo ra các sản phẩm phản ứng trong bia như: phản ứng giữa đường và các acid amin hình thành nên các chất làm cho bia cĩ màu sẫm hơn, phản ứng tạo phức, phản ứng thuỷ phân, phản ứng oxy hố.  Hố lý: Quá trình thanh trùng cĩ thể dẫn tới hiện tượng vẫn đục trong bia. Điều này phụ thuộc vào thành phần và hàm lượng protein trong bia, các hợp chất polyphenol, nhiệt độ và thời gian thanh trùng.  Hố sinh: Nhiệt độ, thời gian và tốc độ phản ứng trong các vùng thanh trùng cịn tuỳ thuộc vào sự thay đổi hoạt tính của enzyme theo nhiệt độ. Ở giai đoạn đầu của quá trình thanh trùng, nhiệt độ tăng dần. Khi đĩ, enzyme bắt đầu hoạt động mạnh làm tăng tốc độ phản ứng. Do đĩ, nếu như giai đoạn gia nhiệt và làm lạnh kéo dài sẽ làm thay đổi chất lượng sản phẩm.  Cảm quan: Huỳnh Phương Tần 64 MSSV: 107111148
  66. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Quá trình thanh trùng làm thay đổi màu sắc, hương vị sản phẩm do sự hình thành hoạt chất mêlanoid. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thanh trùng:  Thành phần và hàm lượng vi sinh vật . Các loại sinh vật khác nhau sẽ bị tiêu diệt bởi chế độ nhiệt khác nhau. Do đĩ, nếu cĩ chứa nhiều loại vi sinh vật khác nhau thì chế độ xử lý phải nghiêm ngặt hơn về nhiệt độ và thời gian thanh trùng. . Nhiệt độ và thời gian thanh trùng cũng ảnh hưởng bởi hàm lượng vi sinh vật, nếu hàm lượng vi sinh vật cao, thì nhiệt độ cao và thời gian dài hơn.  Độ balling và độ rượu: Nếu độ balling và độ rượu tăng thì hệ số dẫn nhiệt tăng do đĩ thời gian thanh trùng giảm nhưng nhiệt độ khơng đổi.  Phương pháp thanh trùng: Thời gian và nhiệt độ thanh trùng cịn phụ tuộc vào kích thước và hình dạng vật liệu. Thể tích bao bì càng nhỏ và mỏng thì quá trình truyền nhiệt càng nhanh, do đĩ thời gian gia nhiệt ngắn hơn. Như vậy, bia Sài Gịn đỏ thời gian gia nhiệt sẽ ngắn hơn Sài Gịn xanh. Nguyên tắc hoạt động của máy thanh trùng: Bia sau khi kiểm tra sẽ theo hệ thống băng tải đi tới thiết bị thanh trùng. Cĩ hai hệ thống băng tải để đưa bia vào hai ngăn của hệ thống thiết bị. Tại vùng 1, cĩ tác dụng nâng nhiệt độ chai lên 34,6oC , tác nhân làm nước phun với áp lực 0,9÷1,5 bar, nước được phun dạng tia dàn đều từ trên xuống nhằm làm tăng khả năng tiếp xúc của nước với chai. Sau đĩ, chai tiếp tục qua vùng 2 để nâng dần nhiệt độ lên 44,3oC cũng với tác nhân gia nhiệt là nước. Sau đĩ chai tiếp tục qua vùng 3 để nâng nhiệt độ chai lên 55,1oC. Sau đĩ nước cũng được tích tụ lại dưới bồn. Sau khi ra khỏi vùng 3, chai tiếp tục được vận chuyển đến vùng 4. Sau khi ra khỏi vùng 4, nhiệt độ chai tăng lên 62÷64oC, tuỳ thuộc vào số lượng chai mà nhiệt độ cĩ thể dao động từ 62÷64oC.  Các cơng đoạn khác: Huỳnh Phương Tần 65 MSSV: 107111148
  67. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Bia sau khi được thanh trùng sẽ được băng tải vận chuyển theo đường vịng nhằm ổn định lưu lượng chai trước khi vào thiết bị dán nhãn. Sau đĩ tiếp tục chạy qua thiết bị in date tới cơng đoạn kiểm tra thủ cơng để lọai ra những chai dán nhãn bị lỗi. Chai tiếp tục chạy tới thiết bị chất két innopack để bốc xếp chai vào két, một lần bốc xếp được khoảng 80 chai và tốc độ của máy khoảng 1000-1500két/h . Rửa két: sau khi đã tách vỏ chai ra khỏi két, két sẽ được băng tải vận chuyển theo đường riêng tới thiết bị rửa két. Máy phun nước ở nhiệt độ 60÷70oC, với áp lực phun 2,5÷2,8 bar. 3.2.3.2 Sơ đồ quy trình chiết bia lon  Sơ đồ quy trình chiết bia lon Rã Pallet lon Rã lon Nước Rửa lon Nắp Chiết rĩt và đĩng nắp lon Thanh trùng Kiểm tra lon lưng In mã lon Dán đáy thùng Gắp lon Cân thùng Dán nắp thùng In mã thùng Huỳnh Phương Tần 66 MSSV: 107111148 Chất Pallet
  68. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Sơ đồ 3.5: Quy trình chiết bia lon  Thuyết minh quy trình 1. Rã lon. Pallet sau khi được máy chất lên băng tải và được băng tải vận chuyển đến hệ thống nâng pitton. Tại đây, khi được cơng nhân vận hành nút điều khiển, piston sẽ nâng lên một đoạn bằng chiều cao của lon. Khi cơng nhân nhấn nút gạt, thanh gạt sẽ gạt lớp lon trên cùng tới hệ thống băng tải. Ở lớp băng tải này cĩ bề rộng tương đương với bề rộng của 18 lon/hàng, sau đĩ bề rộng băng tải giảm dần xuống cịn 4 lon/hàng, giảm tiếp xuống 2 lon/ hàng và cuối cùng giảm xuống 1 lon/hàng. Tốc độ trung bình của máy rã lon là 4 pallet/h, tương đương với 5940 lon/h. 2. Rửa lon. Lon được băng tải vận chuyển tới thiết bị rửa lon và được chuyển hướng nằm ngang ngay khi lon bắt đầu vào thiết bị rửa. Thiết bị rửa là hệ thống vời phun nước áp lực gồm 13 vịi phun. Sau khi ra khỏi hệ thống vịi phụ, lon sẽ được đổi chiều quay xuống dưới nhằm làm rĩc hết nước ra khỏi lon. Nước sau khi rửa sẽ theo sẽ theo máng hứng đưa ra ngồi. 3. Chiết rĩt, đĩng nắp và thanh trùng. . Lon trước khi được băng tải vận chuyển tới hệ thống chiết rĩt sẽ được đổi chiều quay lên. . Về nguyên tắc hoạt động của hệ thống chiết rĩt, đĩng nắp và thanh trùng bia lon gần như hồn tồn tương tự như hệ thống chiết rĩt, đĩng nắp và thanh trùng bia chai. . Cấu tạo hệ thống chiết rĩt của piston phù hợp với miệng lon. Huỳnh Phương Tần 67 MSSV: 107111148
  69. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai . Chiết bia lon cũng hoạt động dựa trên nguyên tắc đẳng áp nhưng áp suất nạp CO2 trong bia lon là 3 bar và áp suất của hệ thống chiết là 3÷4 bar. . Hệ thống thanh trùng bia lon gồm 9 vùng với nhiệt độ tương ứng từng vùng là: Bảng 3.2: Nhiệt độ quá trình thanh trùng bia lon Vùng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nhiệt độ cài đặt (oC) 33 39 47,5 62 62 60,5 48 41 35 Nhiệt độ hiện hành ( 37,3 41,1 46,4 61,9 61,9 60,5 45,9 40,8 35,7 oC) . Thời gian khi lon vào và ra khỏi thiết bị là khoảng 35 phút. . Các thơng số nhiệt độ và áp lực của các bồn trong bia thấp: Bảng 3.3: Nhiệt độ và áp suất bia Bồn 4 Bồn 5 Bồn 6 Nhiệt độ 62o 62o 60,5o Áp suất (0,4 – 1)bar (0,4 – 1)bar (0,4 – 1)bar 4. Kiểm tra và in date lon. Bia lon sau khi ra khỏi thiết bị thanh trùng sẽ được băng tải vận chuyển tới thiết bị kiểm tra lon. Với những lon khơng đủ hoặc quá trọng lượng sẽ bị thiết bị tự Huỳnh Phương Tần 68 MSSV: 107111148
  70. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai động đẩy ra khỏi hệ thống. Đa phần nhưng sản phẩm loại này bị phồng nắp sau khi thanh trùng. Và với những sản phẩm này sẽ được tiêu thụ nơi bộ hoặc với số lượng lớn sẽ được đem đi xử lý lại. Với những lon đạt tiêu chuẩn sẽ đảo ngược quay đáy lon lên trên và được băng tải đưa tới thiết bị in date. 5. Xếp hộp. Sau khi in date xong, lon bia sẽ được đảo quay trở lại và được băng tải đưa tới bộ phận xếp hộp. Ở bộ phận này luơn cĩ 5 hoặc 6 cơng nhân đứng làm nhiệm vụ bốc lon vào thùng. Sau đĩ thùng được băng tải vận chuyển tới cơng đoạn đĩng hộp và được in date hộp trước khi chất lên pallet để chuyển vào kho thành phẩm. Huỳnh Phương Tần 69 MSSV: 107111148
  71. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai 3.2.4 Kiểm nghiệm chất lượng bia thành phẩm 3.2.4.1 Kiểm nghiệm hĩa lý Hình 3.7: Phịng kiểm nghiệm hĩa lý  Phương pháp kiểm nghiệm bằng BaCl2 cĩ sự hiện diện của Al  Tiến hành: Dùng ống nghiệm lấy một lượng dung tích mẫu (Vml) Thêm vào một lít nước đã khử trùng và vài giọt phenolphtalein Chuẩn độ ngược bằng dung dịch HCl cho đến khi dịch chuyển từ màu tím đến khơng màu ( Zml) Thêm một muỗng nhỏ NaF, lắc đều và để yên một vài phút, nếu cĩ sự hiện diện của Al dung dịch sẽ chuyển sang màu tím. Huỳnh Phương Tần 70 MSSV: 107111148
  72. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Tiếp tục chuẩn độ bằng dung dịch HCl cho đến khi dung dịch chuyển từ màu tím sang khơng màu ( Xml) Dùng ống nghiệm lấy một lượng dung dịch mẫu bằng đúng dung dịch mẫu ban đầu (Vml) Thêm vào một ít mước đã khử trùng khoảng vào 2g BaCl2. Thêm vào một giọt phenolphtalein Chuẩn độ ngược bằng dung dịch HCl cho đến khi dung dịch từ màu tím chuyển sang khơng màu (Wml) Thêm vào vài giọt metyl orange Chuẩn độ ngược bằng dung dịch HCl cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu cam ổn định(Yml)  Tính tốn: [NaOH]free(%W/V) = [ W – (X -2)/3] * (4/V) [Na2CO3] * (%W/V) = [ Y – W – ( X – 2)] * (5.3/V) [Al](%W/V) = (X – Z)/3 * (2.7/V) NaAlO2 (%W/V) = (X – 2)/3 * (8.2/V) Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 Al + H2O = Al(OH)3 + H2 Ghi chú: W: lượng acid clohydric ngay khi phenolphtalein đổi màu (ml) Y: lượng acid clohydric ngay khi metyl orange đổi màu (ml) Z: lượng acid clohydric ngay khi phenolphtalein đổi màu, khơng cĩ BaCl2(ml) X: lượng aid clohydric ngay khi phenolphtalein đổi màu sau khi them NaF (ml) V: lượng mẫu dung dịch xút thử (ml) Huỳnh Phương Tần 71 MSSV: 107111148
  73. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Kiểm tra CIP máy: xút đậm đặc ngâm lạnh trong 5 phút, hút 1ml cho vào erlen sau đĩ nhỏ 2 giọt phenolphthalein chuẩn độ bằng dung dịch H2SO4 cho đến khi mất màu hồng. Ghi lại số ml đã sử dụng V H2SO4 * 0,4 = %NaOH  Xác định: Na2CO3, NaOH Hĩa chất:  HCl 1N  Phenolphtalein 0,1%  metyl orange 0,1 Tiến hành  Cân 30g xút cho vào bình định mức 500ml rồi lắc đều  Hút 5ml mẫu bằng bình định mức cho vào 2 erlen, sau đĩ cho thêm 50ml nước cất.  Bình 1: nhỏ 3 giọt phenolphtalein rồi dung dịch HCl 1N chuẩn độ đến khi mất màu, ghi nhận chỉ số ml đã dùng. VHCl(1) = Vo  Bình 2: nhỏ 3 giọt phenolphtalein rồi dung dung dịch HCl 1N chuẩn độ với lượng acid nhỏ hơn 0,5 – 1 ml VHCl(1) thì dừng lại Vo. Dùng HCl chuẩn độ tiếp đến khi mất màu, ghi lại kết quả. VHCl(2) = Vo2  Sau đĩ thêm 2 giọt metyl orange rồi chuẩn độ bằng HCl cho đến khi chỉ thị màu đỏ chuyển sang màu da cam.  Ghi lại kết quả: VHCl = V01 V2 = V01 + V02 V1 = V0 + V01 Kết quả: hàm lượng % Na2CO3 X = (V1- V2) * 160/M Hàm lượng NaOH X2 = V1 * 40/M – (0,7547*X) Huỳnh Phương Tần 72 MSSV: 107111148
  74. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Đo độ TA ( độ kiềm ) Lấy 100ml nước cho vào bình erlen Cho 3 giọt phenolphtalein 1% mẫu khơng đổi màu  Nếu khơng màu thì TA = 0  Nếu xuất hiện màu hồng thì mẫu cĩ kiềm Xác định lượng kiềm trong nước: dùng dung dịch H2SO4 để chuẩn độ dung dịch từ màu hồng chuyển sang mất màu. Ghi nhận lại chỉ số VH2SO4 * = TA cĩ trong mẫu nước  Đo độ TAC ( độ kiềm tổng ) Lấy 100ml nước cho vào bình erlen Nhỏ 3 giọt phenolphthalein 1% Nhỏ 3 giọt metyl orange 0,1% Chuẩn độ bằng dung dịch H2SO4 0,4N  Giá trị TAC  Đo độ cứng của nước Cho 2ml tampon vào mẫu Cho 5 giọt KCN 1% Cho 3 giọt NOIR  Nếu xuất hiện màu xanh ve thì trong mẫu cĩ độ cứng = 0  Nếu thấy xuất hiện màu đỏ mận thì trong mẫu cĩ độ cứng  Kiểm tra hàm lượng nước nha Kiểm tra tinh bột sĩt cịn lại Lấy 5ml dịch nha + 25ml cồn 96o  để trong 1 – 2h thấy cĩ lớp ván đĩng trên thành, ta đỗ bỏ phần đĩ. Sau đĩ cho 10ml nước cất vào để tráng phần tinh bột đĩ và ta tiếp tục thêm 1 giọt iot vào Huỳnh Phương Tần 73 MSSV: 107111148
  75. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Dung dịch cĩ màu xanh: cĩ tinh bột sĩt  Dung dịch cĩ màu vàng nâu: khơng cĩ tinh bột sĩt Kiểm tra độ đục  Tiến hành: lấy 20ml mẫu nước nha cho vào ống nghiệm bằng nhựa bỏ và máy đo.  Kết quả: máy đọc kết quả sau đĩ so sánh với chỉ tiêu nhà máy đưa ra mà ta biết được độ đục Kiểm ta độ màu  Tiến hành: lấy 10ml nước nha cho vào cuvet đem cho vào máy đo độ màu và đọc kết quả.  Kết quả: máy chia thành 2 vùng quan sát khác nhau, ta so sánh thấy hai vùng cĩ màu giống nhau thì dừng lại và ghi kết quả. Kiểm tra pH: lấy khoảng 20ml dịch nha đem đi đo pH ở máy đo pH, sau đĩ ta đợi chỉ số hiển thị trên máy và ghi lại kết quả Kiểm tra độ Balling:  Tiến hành: lấy 1000ml nước nha cho vào cốc rồi hạ nhiệt độ xuống 20oC rồi chờ đọc kết quả  Kết quả: nhìn vào thước Saccharose mét đo độ balling rồi đọc chỉ số.  Kiểm tra lên men phụ Kiểm tra các chỉ số như độ màu, đục, pH tương tự như ở dịch nha. Ngồi ra cịn kiểm tra các chỉ số: alcohol, plato, residua, balling.  Tiến hành:lấy mẫu nước men ở tank lên men phụ sau đĩ cho vào các cốc cĩ giấy lọc để loại bỏ CO2. Sau đĩ đem đi phân tích ở máy phân tích bia.  Kết quả: máy sẽ đọc các chỉ số plato, residua, alcohol, balling. Ta ghi nhận lại kết quả.  Kiểm nghiệm bia TBF Kiểm tra độ đục, màu: Huỳnh Phương Tần 74 MSSV: 107111148
  76. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai Phương pháp tiến hành cũng giống như phương pháp kiểm nghiệm nước nha Kiểm tra độ alcohol, plato, residua, balling Ta lấy mẫu ở các tank TBF sau đĩ đem về phịng thí nghiệm, đổ bia vào erlen cĩ giấy lọc nhằm mục đích hạn chế CO2 trong bia làm quá trình đo khơng chính xác, sau khi qua giấy lọc chúng ta tiến hành lắc thật đều mỗi erlen nhằm loại bỏ CO2 lần nữa. Sau đĩ rĩt dịch bia khơng cĩ CO2 vào ống và đem đi đo ở máy phân tích bia SCABA. Máy này sẽ phân tích và cho ta kết quả về các chỉ số alcohol, residua, plato, oballing. Ghi nhận lại kết quả. Hình 3.8: Máy phân tích bia tự động Kiểm tra độ chua  Tiến hành: lấy 10ml bia đem đi đun sơi sau đĩ làm lạnh nhanh và cho vào 3 giọt phenolphtalein sau đĩ đem chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N.  Kết quả: dung dịch chuyển sang màu cam sẫm hơn bia. Ghi thể tích NaOH chuẩn độ  ta tính được độ chua cần đo. Huỳnh Phương Tần 75 MSSV: 107111148
  77. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai  Kiểm nghiệm bia thành phẩm Các chỉ số như Balling, alcohol, độ màu, độ chua, độ trong, plato tương tự như ở dịch nha và TBF. Kiểm tra độ hấp chín Bia sau khi hấp thanh trùng thì vẫn cịn khả năng chưa đạt nên ta cần kiểm tra độ hấp chín  Tiến hành: hút 5ml dịch đường 20% và cho vào 5ml bia  sau đĩ cho vào nồi chưng cất thủy khoảng 1h sau đĩ lấy ra cho vào 2,5ml nước cất. Sau đĩ dùng pipet khuấy đều và hút ra 1ml rồi cho vào các ống nghiệm nhỏ hơn và tiếp tục cho vào 5ml fehling (A + B) vào ống nghiệm và ta tiếp tục cho vào nồi đun sơi 15’ sau đĩ lấy ra quan sát.  Kết quả: . Thấy dưới đáy ống nghiệm cĩ một màu đỏ gạch là độ hấp tốt. . Thấy ống nghiệm cĩ nửa ống màu đỏ tươi là độ hấp khơng tốt. Kiểm tra hàm lượng CO2 trong bia, Air, % Air, áp suất  Air được tính từ khoảng trống trong chai  Áp suất chai, lon được đọc từ thiết bị đo áp suất  % Air được tính bằng: (Air/khoảng trống cổ chai)* 100  Hàm lượng CO2 trong bia được tính bằng cách tra bảng dựa vào % Air và áp suất. Hàm lượng CO2 Hịa tan (g/l) trong bia chai.  Nguyên tắc: dựa vào định luật Herry áp dụng cho sự cân bằng chất khí và chất lỏng trong một thể tích nhất định nào đĩ. Một thể tích nhất định nào đĩ thì tỷ lệ với áp suất riêng phẩn của khí trên bề mặt chất lỏng.  Dụng cụ:  Máy đo CO2 Zahm.  Nhiệt kế ( 0 – 50) oC Huỳnh Phương Tần 76 MSSV: 107111148