bia

KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

��

ĐẶNG NHƯ QUYÊN MSSV: 2030360

CÔNG TY CỔ PHẦN BIA SÀI GÒN – MIỀN TÂY (WSB)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành: 08

CBHD: BÙI THỊ QUỲNH HOA LÊ THÀNH PHÚC

CẦN THƠ, 2008

Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

i

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Môn Công nghệ thực phẩm và quí thầy cô đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho tôi trong 5 năm học tại trường.

Xin chân thành cảm ơn cô Bùi Thị Quỳnh Hoa đã quan tâm giúp đỡ em rất nhiều để tôi có thể hoàn thành bài luận văn này.

Xin chân cảm ơn Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Tây tạo điều kiện tôi được vào công ty thực tập. Cảm ơn anh Lê Thành Phúc và anh em trong công ty đã giúp đỡ tôi rất nhiều

Chân thành cảm ơn.



ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... i MỤC LỤC .............................................................................................................. ii DANH SÁCH HÌNH VÀ BẢNG ........................................................................... v PHẦN I GIỚI THIỆU CÔNG TY ......................................................................... 1 1.1 Lịch sử hình thành ..................................................................................... 1 1.2 Quy mô doanh nghiệp ............................................................................... 2 1.3 Sơ đồ công ty ............................................................................................. 3 1.4 Hệ thống quản lí chất lượng ...................................................................... 3 1.4.1 Yêu cầu chung ........................................................................................... 3 1.4.2 Các quy tắc trong QMS ............................................................................. 3 1.4.3 Mục tiêu chất lượng năm 2008 .................................................................. 4 PHẦN II NỘI DUNG ............................................................................................ 5 CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ BIA ...................................................................... 5 1.1 Lịch sử về bia ............................................................................................ 5 1.2 Qui trình sản xuất bia ................................................................................ 5 CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT BIA ............... 7 2.1 Malt đại mạch ............................................................................................ 7 2.1.1 Đại mạch .................................................................................................... 7 2.1.2 Malt đại mạch .......................................................................................... 10 2.2 Houblon (Humulus lupulus) .................................................................... 14 2.2.1 Chất đắng ................................................................................................. 15 2.2.2 Tinh dầu thơm: ......................................................................................... 17 2.3 Nước ........................................................................................................ 18 2.3.1 Thành phần hóa học của nước ................................................................. 18 2.3.2 Độ cứng và pH trong nước ...................................................................... 18 2.3.3 Ảnh hưởng của một số ion trong nước đến chất lượng bia ..................... 19 2.3.4 Phương pháp xử lí nước : ........................................................................ 21 2.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá nước nấu bia: .......................................................... 21 2.4 Nấm men ................................................................................................. 23 2.4.1 Chủng nấm men ....................................................................................... 23 2.4.2 Nguồn nấm men tinh khiết ...................................................................... 23 2.4.3 Bảo quản nấm men tinh khiết .................................................................. 23 2.4.4 Nhân giống nấm men thuần khiết ............................................................ 24 2.5 Thế liệu .................................................................................................... 25 2.6 Phụ gia ..................................................................................................... 25 CHƯƠNG III SẢN XUẤT DỊCH ĐƯỜNG LÊN MEN .............................. 27 3.1 Tiếp nhận nguyên liệu và tồn trữ ............................................................ 27 3.2 Nghiền nguyên liệu ................................................................................. 27 3.2.1 Mục đích .................................................................................................. 27



iii

3.2.2 Mức độ nghiền nguyên liệu ..................................................................... 27 3.3 Đường hóa nguyên liệu ........................................................................... 29 3.3.1 Mục đích của quá trình đường hóa .......................................................... 29 3.3.2 Hệ enzyme amylase trong quá trình thủy phân ....................................... 29 3.3.3 Sự thủy phân tinh bột ............................................................................... 31 3.3.4 Sự thủy phân protein ................................................................................ 32 3.3.5 Các quá trình khác ................................................................................... 33 3.3.6 Các quá trình enzyme khác ...................................................................... 34 3.3.7 Phương pháp nấu có thế liệu: .................................................................. 34 3.3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến quá trình nấu ................................... 36 3.3.8 Kiểm tra sự thủy phân của tinh bột .......................................................... 39 3.3.9 Thành phần của dịch đường sau đường hóa ............................................ 39 3.4 Lọc dịch đường và rửa bả ........................................................................ 39 3.4.1 Phương pháp lọc ...................................................................................... 40 3.4.2 Bã hèm ..................................................................................................... 40 CHƯƠNG 4 ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI HOUBLON ............................ 41 4.1 Sự ổn định thành phần dịch đường ......................................................... 41 4.1.1 Về mặt sinh học ....................................................................................... 41 4.1.2 Về mặt sinh hóa ....................................................................................... 41 4.1.3 Ổn định keo .............................................................................................. 41 4.2 Sự gia tăng cường độ màu ....................................................................... 42 4.3 Ảnh hưởng của DMS (dimethylsulfite) .................................................. 42 4.4 Ảnh hưởng của Zn trong dịch đường ...................................................... 42 4.5 Quá trình hòa tan các thành phần của hoa houblon ................................ 43 4.5.1 Hòa tan các chất đắng .............................................................................. 43 4.5.2 Thời gian và cường độ đun sôi ................................................................ 45 4.5.3 Ảnh hưởng của pH ................................................................................... 45 4.5.4 Sự kết tủa isohumulon ............................................................................. 45 4.5.5 Hòa tan polyphenol .................................................................................. 45 4.6 Hướng dẫn đun sôi dịch đường ............................................................... 46 CHƯƠNG 5 LẮNG CẶN VÀ LÀM LẠNH DỊCH ĐƯỜNG ....................... 48 5.1 Lắng cặn .................................................................................................. 48 5.2 Làm lạnh dịch đường .............................................................................. 49 5.3 Kiểm tra chất lượng dịch đường: ............................................................ 50 CHƯƠNG 6 LÊN MEN ................................................................................ 54 6.1 Lên men chính ......................................................................................... 54 6.2 Lên men phụ ............................................................................................ 55 6.2.1 Các giai đoạn của quá trình lên men phụ ................................................. 55 6.2.2 Quá trình loại bỏ các sản phẩm phụ ........................................................ 55 6.2.3 Chỉ tiêu bia sau lên men phụ ................................................................... 58



iv

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men ....................................... 59 6.3.1 Thành phần của dịch đường ..................................................................... 59 6.3.2 Nhiệt độ lên men ...................................................................................... 59 6.3.3 Nấm men .................................................................................................. 59 6.4 Các phản ứng và biến đổi khác ............................................................... 59 6.4.1 Sự thay đổi trong thành phần hợp chất chứa nitrogen ............................. 59 6.4.2 Sự làm giảm pH ....................................................................................... 60 6.4.3 Những thay đổi trong tính chất oxy hóa của bia ...................................... 61 6.4.4 Độ màu của bia ........................................................................................ 61 6.4.5 Kết tủa các chất gây đắng và polyphenol ................................................ 61 6.4.6 Hàm lượng CO2 trong bia ........................................................................ 62 6.4.7 Việc lắng trong và làm ổn định keo của bia ............................................ 62 CHƯƠNG 7 LỌC BIA ................................................................................... 63 7.1 Lọc trong ................................................................................................. 63 7.2 Lọc hấp phụ ............................................................................................. 63 7.3 Lọc an toàn .............................................................................................. 63 7.4 Pha bia ..................................................................................................... 63 7.5 Tank chứa bia trong BBT ........................................................................ 64 CHƯƠNG 8 BIA THÀNH PHẨM ................................................................ 65 8.1 Rửa chai ................................................................................................... 65 8.2 Chiết chai ................................................................................................. 66 8.3 Thanh trùng ............................................................................................. 66 8.4 Dán nhãn ................................................................................................. 66 8.5 Chỉ tiêu chất lượng bia chai: ................................................................... 67 CHƯƠNG 9 THIẾT BỊ CHÍNH .................................................................... 68 9.1 Thiết bị khu nấu ....................................................................................... 68 9.1.1 Hệ thống nghiền ....................................................................................... 68 9.1.2 Nồi gạo ..................................................................................................... 69 9.1.3 Nồi malt ................................................................................................... 70 9.1.4 Máy lọc hèm ............................................................................................ 71 9.1.5 Nồi đun sôi ............................................................................................... 72 9.1.6 Hệ thống lắng và làm lạnh nước nha ....................................................... 73 9.2 Thiết bị khu lên men................................................................................ 75 9.2.1 Tank lên men ........................................................................................... 75 9.2.2 Máy lọc KG ............................................................................................. 77 9.2.3 Máy lọc FOM .......................................................................................... 77 9.2.4 Máy lọc securox ....................................................................................... 78 PHẦN III KẾT LUẬN ................................................................................... 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 80



v

DANH SÁCH HÌNH VÀ BẢNG

Danh sách bảng

Bảng 1 Thành phần hóa học của đại mạch ............................................................. 7

Bảng 2 Nhiệt độ và pH tối thích của enzyme ......................................................... 9

Bảng 3 Thành phần hóa học của houblon ............................................................. 15

Bảng 4 Thành phần hóa học của nước .................................................................. 18

Bảng 5 Phân loại độ cứng nước ............................................................................ 19

Bảng 6 Các chỉ tiêu nước nấu bia ......................................................................... 21

Bảng 7 Các thành phần chính của gạo .................................................................. 25

Bảng 8 Mức độ nghiền malt ................................................................................. 28

Bảng 9 Nguyên liệu mẻ nấu .................................................................................. 34

Bảng 10 Thông số vận hành mẻ nấu ..................................................................... 35

Bảng 11 Q10 ở các vùng nhiệt độ của phản ứng enzyme ...................................... 37

Bảng 12 Ảnh hưởng của nhiệt độ đường hóa ....................................................... 38

Bảng 13 Sự phụ thuộc pH môi trường với thời gian và hiệu suất đường hóa ...... 39

Bảng 14 Cơ cấu nguyên liệu nồi đun sôi .............................................................. 46

Bảng 15 Tiêu chuẩn chất lượng nước nha lạnh .................................................... 50

Bảng 16 Tiêu chuẩn chất lượng bia sau lên men phụ .......................................... 58

Bảng 17 Chỉ tiêu chất lượng bia ........................................................................... 64

Bảng 18 Chỉ tiêu chất lượng bia chai ................................................................... 67

Danh sách hình

Hình 1 Đại mạch ..................................................................................................... 7

Hình 2 Cấu tạo hạt đại mạch ................................................................................... 7

Hình 3 Malt đại mạch ........................................................................................... 10

Hình 4 Hoa houblon .............................................................................................. 15

Hình 5 Chế phẩm houblon .................................................................................... 18

Hinh 6 Hệ thống xử lí nước .................................................................................. 21

Hình 7 Nấm men ................................................................................................... 23

Hình 8 Dịch đường ............................................................................................... 42

Hình 9 Đồ thị tổng quát quá trình lên men ........................................................... 59



vi

Hình 10 Sơ đồ máy rửa chai ................................................................................. 66

Hình 11 Máy chiết ................................................................................................ 67

Hình 12 Máy dán nhãn .......................................................................................... 67

Hình 13 Hệ thống nghiền malt .............................................................................. 69

Hình 14 Máy nghiền gạo ...................................................................................... 69

Hình 15 Nồi malt .................................................................................................. 71

Hình 16 Máy lọc ................................................................................................... 72

Hình 17 Màng cao su ............................................................................................ 72

Hình 18 Nồi đun sôi .............................................................................................. 74

Hình 19 Thiết bị làm lạnh ..................................................................................... 74

Hình 20 Tank lên men .......................................................................................... 76

Hình 21 Lọc KG ................................................................................................... 78

Hình 22 Lọc FOM ................................................................................................. 79

Hình 23 Lọc securox ............................................................................................. 79



1

PHẦN I GIỚI THIỆU CÔNG TY

1.1 Lịch sử hình thành

- SACABECO là Công ty Liên doanh Bia Sài Gòn tại Cần Thơ, được thành lập từ hợp đồng liên doanh ký ngày 20/11/1996 giữa Công ty Bia Sài Gòn và Công ty Rượu Bia – NGK Hậu Giang.

- Đến ngày 30/08/2000, Công ty Liên doanh Bia Sài Gòn tại Cần Thơ được bàn giao lại cho Công ty Bia Sài Gòn Thống Nhất, quản lý theo đúng chủ trương của Bộ Công Nghiệp (công văn số: 3005/CV-KHĐT ngày 03/08/2000) và UBND tỉnh Cần Thơ (công văn số 2615/UB ngày 09/08/2001).

- Sau ngày tiếp nhận bàn giao, Công ty Bia Sài Gòn khẩn trương tiến hành nhà xưởng sản xuất, đưa thiết bị đã được nhập khẩu từ trước và lắp đặt trên diện tích 2ha. Sau đó, chủ tịch Hội đồng quản trị Tổng Công ty Rượu bia – NGK Việt Nam đã ký quyết định số 39/QĐ – HĐQT ngày 31/08/2001 về việc thành lập nhà máy Bia Cần Thơ trực thuộc Công ty Bia Sài Gòn.

- Vào ngày 04/12/2001, nhà máy nấu thử mẻ bia đầu tiên.

- Ngày 01/01/2002, nhà máy Bia Cần Thơ đi vào sản xuất chính thức theo kế hoạch do công ty Bia Sài Gòn giao.

- Ngày 06/05/2003, Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ban hành quyết định số: 74/2003/QĐ – BCN về việc thành lập Tổng Công ty Bia rượu – NGK Sài Gòn và Tổng Công ty Bia rượu – NGK Sài Gòn ban hành quyết định số 138/TCT/HC, ngày 21/07/2003 đổi tên Nhà máy Bia Cần Thơ thành Nhà máy Bia Sài Gòn – Cần Thơ trực thuộc Tổng Công ty Bia rượu – NGK Sài Gòn.

- Ngày 12/05/2004, Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ban hành quyết định số 1035/QĐ/TCB, về việc cổ phần hóa Nhà máy Bia Sài Gòn Cần Thơ, trong đó nhà nước nắm giữ hơn 50% cổ phần.

- Thực hiện Nghị quyết ngày 27/05/2006 của ĐHCĐ hợp nhất Cty cổ phần Bia Sài Gòn - Cần Thơ & Cty cổ phần Bia Sài Gòn Sóc Trăng thành Cty cổ phần Bia Sài Gòn - Miền Tây.

- Tên Cty: Cty Cổ phần Bia Sài Gòn - Miền Tây

Tên tiếng Anh: Saigon Beer Western joint Stock Company

Tên viết tắt: WSB

Địa chỉ trụ sở chính: KCN Trà Nóc, P.Trà Nóc, Q.Bình Thuỷ, Tp.Cần Thơ

ĐT: 071.84 3333; fax: 843.222

Email: [email protected]



2

Các nhà máy sản xuất trực thuộc Cty:

Nhà máy Bia Sài Gòn – Sóc Trăng

ĐC: 16 Quốc lộ 1, P.2, Thị xã Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng

ĐT: 079.826.494; fax: 824.070

Nhà máy Bia Sài Gòn - Cần Thơ

ĐC: KCN Trà Nóc, P.Trà Nóc, Q.Bình Thuỷ, Tp.Cần Thơ

ĐT: 071.84 3333; fax: 843.222

+ Vốn điều lệ: 145.000.000.000 đồng # 14.500.000 cp

Ngành nghề kinh doanh:

SX, kinh doanh các sản phẩn bia, cồn, nước giải khát. Kinh doanh chế biến nông sản để làm nguyên liệu sản xuất bia, cồn, nước giải khát và xuất khẩu.

Hội đồng Quản trị:

Bà Phạm Thị Hồng Hạnh: Chủ tịch

Ông Nguyễn Văn Nhơn: Thành viên- Giám đốc Cty

Ông Trần Công Tước: Thành viên

Ông Đỗ Văn Vẻ: Thành viên

Ông Nguyễn Văn Đồi: Thành viên

Ban Kiểm soát:

Ông Đồng Việt Trung: Trưởng ban

Bà Đỗ Thị Lệ Thanh: Thành viên

Ông Nguyễn Ngọc Huyện: Thành viên

Người đại diện theo pháp luật:

Bà Phạm Thị Hồng Hạnh: Chủ tịch HĐQT

Thời điểm bắt đầu hoạt động: 01/07/2006.

1.2 Quy mô doanh nghiệp

- Sản phẩm của doanh nghiệp là bia Sài Gòn xanh 450 ml

- Công suất thiết kế giai đoạn 1: 10 triệu lít bia/năm

- Công suất thiết kế giai đoạn 2: 15 triệu lít bia/năm đã được hoàn thành đưa vào hoạt động cuối tháng 12/2003

- Công suất thiết kế tại thời điểm cổ phần là 20 triệu lít/năm

- Công suất hiện tại là 25 triệu lít/năm



3

1.3 Sơ đồ công ty

1 nhà để xe

2 nhà vệ sinh

3 nhà ăn

4 trạm biến áp

5 xử lí nước thải

6 kho thành phẩm

7 xử lí nước cấp

8,10 bảo vệ

14 nhà nấu

15 silo malt, gạo

16 khu xay xát

17 kho malt, gạo

18 lò hơi

19 xưởng bảo trì

20 máy phát điện

21 CO2 thu hồi

22 máy lạnh

24-26 kho vật tư

29 khu lên men

30 khu trữ men

31 phòng CIP

32 phòng BBT

34 khu chai rỗng

35 khu chiết bia

1.4 Hệ thống quản lí chất lượng

Chất lượng: mức độ của một tập hợp các đặc tính vốn có đáp ứng yêu cầu (ISO 9001:2000)

1.4.1 Yêu cầu chung

QMS của WSB được xây dựng và thực hiện, duy trì và liên tục cải tiến tính hiệu lực của hệ thống theo yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 9001:2000

1.4.2 Các quy tắc trong QMS

QMS tại WSB được xây dựng, thực hiện, duy trì dựa trên các quy tắc đã được áp dụng của QMS SABECO.

- Sản xuất các sản phẩm với chất lượng theo tiêu chuẩn của khách hàng.



4

- Chấp hành luật pháp hiện hành của nhà nước, các chế định của tổ chức chuyên nghành có liên quan khác.

- Định kì xem xét và cải tiến QMS, nhằm nâng cao tính hiệu lực và hiệu quả của QMS để gia tăng sự thỏa mãn các yêu cầu ngày càng cao của khách hàng.

1.4.3 Mục tiêu chất lượng năm 2008

- Sản lượng và tiêu thụ bia chai Sài Gòn đạt 53 triệu lít ( bia Sài Gòn xanh 30 triệu lít)

- Đảm bảo 100% sản phẩm bia chai sản xuất đạt chất lượng theo qui định của tổng công ty.

- Đảm bảo thực hiện định mức tiêu hao vật liệu do công ty ban hành.

- Các bộ phận trong toàn công ty có số điểm đánh giá 3S đầu > 55 điểm trong chương trình 5S ( sẵn sàng, sàng lọc, sạch sẽ, săn sóc, sắp xếp).

- 100% các thiết bị tham gia sản xuất có lí lịch được bão dưỡng, bảo trì, thực hiện hiệu chuẩn đúng thời hạn.

- Không để xảy ra tai nạn lao động nặng, lao động nhẹ không quá 2 vụ.



5

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ BIA

1.1 Lịch sử về bia

Bia được định nghĩa theo J.De.Clerck là một thức uống qua sự lên men của dịch đường có được từ ngũ cốc nảy mầm, thêm vào đấy là hương vị của hoa houblon.

Bia khác với rượu ở chỗ nó có hàm lượng cồn rất thấp nhưng có hàm lượng các chất không lên men khá cao. Bia được phân biệt với các thức uống giải khát khác ở chỗ bọt bia được giữ lâu hơn và CO2 là của bản thân quá trình lên men tạo thành.

So với rượu và các nước giải khát khác thì bia có giá trị dinh dưỡng cao hơn do có chứa vitamin B1, B2, B5, B6, PP..., một số chất khoáng và nguyên tố vi lượng. Ngoài ra, bia còn kích thích tiêu hóa và chứa CO2, houblon...

Có thể do các nguyên nhân trên mà bia đã được sản xuất từ rất lâu và ngày càng phát triển về cả công nghệ lẫn về chất lượng.

Bia được con người tạo ra từ thế kỷ V trước công nguyên và được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của Ai Cập và Lưỡng Hà. Từ đó bia đã trở nên thiết yếu đối với tất cả các nền văn minh trồng ngũ cốc ở Việt Nam phía tây cổ xưa. Tuy bia được sản xuất từ rất sớm nhưng sự bổ sung houblon để tạo vị đắng, mùi hương và kéo dài thời gian bảo quản là một phát kiến tương đối mới. Houblon được tìm ra vào năm 1079 ở Đức và được sử dụng trong bia ở Anh vào đầu năm 1500.

Bia đã có từ xa xưa nhưng chỉ sản xuất thủ công và làm theo thói quen kinh nghiệm chứ không ai hiểu về tính chất hay cơ chế của sự lên men. Đến giữa thế kỷ XIX vào năm 1857, Louis Pasteur bắt đầu nghiên cứu về vi sinh. Ông đã khám phá lý thuyết của sự lên men, hoàn thiện kỹ thuật thanh trùng và kỹ thuật cấy giống nấm men. Sau đó, Hansen tiếp tục tìm ra phương pháp phân lập các tế bào nấm men, qua đó tuyển chọn và nhân giống đưa vào sản xuất bia.

Nhờ vào những phát kiến trên mà các nhà sản xuất bắt đầu chế tạo thiết bị và đầu tư chiều sâu. Công nghệ sản xuất bia từ đó dần dần phát triển cho đến ngày nay với sản lượng ngày càng tăng.

1.2 Qui trình sản xuất bia



6



7

CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT BIA

2.1 Malt đại mạch

2.1.1 Đại mạch

a. Phân loại

Đại mạch là loại thực vật một năm. Chúng được chia thành hai nhóm chính: đại mạch mùa đông (2 hàng hạt, gieo vào mùa đông, thu hoạch mùa hè), đại mạch mùa xuân (đa hàng, gieo mùa xuân, thu hoạch mùa đông).

- Đại mạch mùa đông: loại này có 2 hàng hạt, là loại tốt nhất dùng trong sản xuất bia vì hạt to, hàm lượng protein thấp. Do đó sẽ thu được nhiều chất chiết, vỏ tương đối mỏng sẽ hạn chế những chất không cần thiết có hại mùi vị bia hòa tan vào trong quá trình nấu.

- Đại mạch mùa xuân: loại này có từ 4 - 6 hàng hạt, hạt nhỏ, vỏ trấu dày nên thường dùng làm thức ăn gia súc. Tuy nhiên cũng có một số loại đại mạch 4 hàng dùng trong sản xuất bia.

b. Thành phần hóa học

Hạt đại mạch có cấu tạo gồm: vỏ, nội nhũ và phôi. Thành phần hóa học của hạt đại mạch rất phức tạp, nó phụ thuộc vào giống, kỹ thuật canh tác, đất đai, khí hậu và điều kiện bảo quản. Các chỉ số về thành phần hóa học là nhân tố quyết định chất lượng và cũng là chỉ tiêu để xem xét loại đại mạch có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt và bia hay không.

Bảng 1: Thành phần hóa học của malt đại mạch

Thành phần % chất khô

Carbohydrate chung Protein (các hợp chất chứa nitơ) Các chất vô cơ Chất béo Thành phần khác

70 – 85 10,5 – 11,5 2 – 4 1,5 – 2 1 – 2

Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng công ty bia Sài Gòn

Độ ẩm bình quân thay đổi từ 14 - 14,5%, độ ẩm có thể thay đổi từ 12% trong điều kiện thu hoạch khô ráo đến 20% trong điều kiện ẩm ướt. Nếu độ ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp làm hao hụt chất khô. Mặt khác độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, gây hư hỏng hạt. Độ ẩm cao còn làm tăng chi phí vận chuyển và giảm hiệu suất thu hồi chất chiết. Vì vậy nếu độ ẩm quá cao thì ta cần sấy đạt độ ẩm cần thiết <15%.

Hình 1 Đại mạch

Hình 2 Cấu tạo hạt đại mạch



8

� Tinh bột: là cấu tử chiếm chủ yếu về mặt số lượng cũng như về ý nghĩa đối với công nghệ sản xuất malt và bia, chiếm 55 - 65%, có công thức (C6H10O5)n. Trong môi trường giàu H2O thủy phân thành đường glucose dưới tác dụng của acid, tạo thành chủ yếu dextrin, maltose, glucose dưới tác dụng của hệ enzyme amylase. Đây chính là nguồn cung cấp chất hòa tan chủ yếu cho dịch đường, là nguồn thức ăn cho nấm men.

Tinh bột tập trung chủ yếu ở nội nhũ và chỉ một phần ít ở phôi. Đường kính hạt tinh bột khoảng 20 - 30 µm đối với hạt to, 2 - 10 µm đối với hạt nhỏ. Tỷ trọng hạt tinh bột khoảng 1,5 - 1,6, không tan trong nước lạnh và dung môi hữu cơ trung tính. Điểm hồ hóa của tinh bột đại mạch là 80oC, là nhiệt độ mà tại đây tinh bột có hệ số trương nở và độ nhớt cực đại. Nhiệt độ này rất quan trọng vì tinh bột đã hồ hóa tốt sẽ đường hóa nhanh và triệt để hơn.

� Các carbohydrate khác:

- Cellulose: chiếm khoảng 2% chất khô, nằm chủ yếu trong vỏ trấu của hạt.

- Hemicellulose: là thành phần tạo nên thành tế bào, dưới tác dụng của enzyme sitrase tạo thành pentose và hexose hòa tan trong dịch đường, là nguồn dinh dưỡng cho nấm men.

- Pectin: có trong màng ngăn trung gian của đại mạch. Khi bị phân hủy sẽ cho ra sản phẩm là các đường đơn galactose và xilose. Pectin khi tồn tại trong dịch đường sẽ tạo thành dịch keo có độ nhớt cao làm khó khăn trong quá trình lọc. Tuy nhiên nó sẽ giúp bia có vị đậm đà, tạo và giữ bọt tốt hơn.

� Các hợp chất chứa nitơ:

Đây là chỉ số quan trọng thứ hai sau tinh bột, dùng đánh giá đại mạch có đủ chất lượng để sản xuất bia hay không. Dưới tác dụng của hệ enzyme protease sẽ tạo ra các nhóm khác nhau và giữ những vai trò hết sức quan trọng.

- Nhóm đơn giản: acid amin tự do chỉ chiếm 0,1% chất khô nhưng có vai trò to lớn, là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, tạo melanoid tạo màu trong bia, tạo bọt. Tuy nhiên, nếu acid amin tự do tồn tại quá nhiều nấm men không sử dụng hết, lượng còn lại sẽ là nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật khác làm hỏng bia trong quá trình bảo quản.

- Nhóm có phân tử lượng trung bình có tác dụng tạo và giữ bọt cho bia

- Nhóm có phân tử lượng cao là nguyên nhân gây đục bia.



9

� Các chất vô cơ:

- Polyphenol và chất đắng: tập trung chủ yếu ở lớp vỏ. Polyphenol có tác dụng làm tăng độ bền keo cho bia do dễ dàng kết hợp với các protein cao phân tử tạo thành phức chất để kết lắng. Tuy nhiên, đa số polyphenol trong đại mạch thuộc nhóm flavonoid, nó cùng với chất chát, chất đắng trong đại mạch tạo vị đắng chát khó chịu trong bia.

- Ritin: tập trung chủ yếu ở vỏ, chiếm 0,9% chất khô của vỏ, là muối đồng thời của Ca và Mg với acid C6H6O6(H2PO3)6 khi bị thủy phân sẽ tạo C6H6(OH)6 và acid phosphoric là nguồn cung cấp phospho cho nấm men, tạo hệ đệm phosphate làm tăng độ chua tác dụng của dịch cháo trong giai đoạn đường hóa, tăng hệ số thủy phân.

- Vitamin: chứa vitamin B1, B2, B6, C, PP2, tiền vitamin A, E, acid pantoteic, biotin, acid pholievic và nhiều dẫn xuất vitamin E.

- Chất khoáng: SiO2, K2O, MgO, CaO, Na2O, SO32-, Fe2O3, Cl. Trong các chất

khoáng thì phospho giữ vai trò quan trọng nhất do tạo hệ đệm phosphate trong dịch đường.

- Chất béo: tập trung nhiều ở phôi và lớp oleron, có mùi thơm nhẹ dễ chịu. Chất béo tồn tại trong bia làm giảm độ bền keo của sản phẩm.

� Các chất khác:

- Enzyme:

Bảng 2: Nhiệt độ và pH tối thích của một số enzyme

Enzyme Nhiệt độ (oC) pH

α-amylase β-amylase γ - amylase exopeptidase proteinase phosphatase lipase

72 - 76 65 - 70 50 40 - 45 60 45 - 50 35

5,7 - 5,8 5,1 - 5,9 3,5 - 5,5 7,8 4,6 4,6 5

Nguồn: Bài giảng rượu bia và nước giải khát, Bùi Thị Quỳnh Hoa

- Các chất đường: chiếm khoảng 1,8% chất khô.



10

c. Đánh giá chất lượng đại mạch

� Yêu cầu về cảm quan sinh lý:

- Đại mạch có chất lượng cao nếu vỏ không quá 7 - 9% trọng lượng hạt, nếu lớn hơn thì không thích hợp cho sản xuất bia.

- Dung trọng (g/l): là trọng lượng 1lit hạt tính bằng gam. Dung trọng bình thường của đại mạch từ 65 - 75 g/l.

- Trọng lượng tuyệt đối 1000 hạt: dao động khoảng 35 - 45g.

- Lực nảy mầm: là số hạt nảy mầm (tính ra % sau ngày thứ 3 của quá trình nảy mầm), điều kiện tốt nhất thường từ 80 - 85%.

- Khả năng nảy mầm: được tính ra % sau 6 ngày nảy mầm. Đại mạch có chất lượng cao nếu lực nảy mầm trên 90% và khả năng nảy mầm trên 95%.

� Yêu cầu về hóa học:

- Hàm lượng ẩm: 12 - 15%.

- Hàm lượng protein: 9 -11%.

- Hàm lượng tinh bột: 63 - 65%.

� Yêu cầu về cơ học:

- Loại 1: 2,8 mm.

- Loại 2: 2,5 – 2,7 mm.

- Loại 3: 2,2 – 2,4 mm.

Yêu cầu đại mạch dùng để sản xuất bia phải có ít nhất 85% loại 1 và 2,

� Yêu cầu về cảm quan:

- Không lẫn đất cát, rác cỏ, các loại ngũ cốc khác. Các hạt đại mạch phải cùng một loại đồng nhất.

- Nhìn hạt thóc tốt, khô và vỏ mỏng, không tì vết.

- Hạt phải có màu vàng nhạt, không bị ẩm mốc.

- Hạt có mùi thơm tươi, khi cắn có mùi tinh bột và hơi ngọt.

2.1.2 Malt đại mạch

Malt được cấu tạo từ đại mạch qua quá trình nảy mầm nhân tạo, sau khi nảy mầm ta dừng lại bằng cách sấy khô. Hình 3 Malt đại mạch



11

a. Mục đích quá trình nảy mầm

- Hoạt hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzyme có ích trong quá trình nấu.

- Tạo cho hạt có độ phân giải thích nghi cho quá trình đường hóa được dễ dàng.

- Tạo cho hạt có mùi thơm đặc trưng và màu cho bia.

b. Các công đoạn sản xuất malt

- Chuẩn bị malt: nhằm mục đích tách bụi bặm, tách tạp chất lẫn lộn và các mảnh kim loại bằng quạt hút, sàng nam châm và đưa vào silo tồn trữ bảo quản. Vấn đề dự trữ mang ý nghĩa quan trọng vì đây là thời gian ổn định tính chất sinh lý của hạt đại mạch sau khi thu hoạch mặc dù khô nhưng khả năng nảy mầm kém, khả năng mọc mầm chỉ trở lại bình thường sau 6 - 8 tuần bảo quản. Đồng thời tồn trữ cũng để ổn định nguồn nguyên liệu trong sản xuất. Trong quá trình bảo quản cần chú ý thông gió hiệu quả, ổn định nhiệt độ trong kho và trong khối hạt, khống chế độ ẩm không vượt quá 15%, không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về độ chín, chú ý tiêu diệt vi sinh vật trong kho.

- Sàng lọc và phân cỡ: trong đại mạch không chỉ chứa các tạp chất, bụi bặm mà còn chứa các hạt ngũ cốc khác, các hạt gãy, hạt lép... Vì vật cần tách chúng ra qua các thiết bị sàng. Các hạt đại mạch có kích cỡ khác nhau sẽ hút nước khác nhau và nảy mầm không đồng đều, ảnh hưởng đến các quá trình sau. Sau khi qua thiết bị sàng thì lô hạt được cho qua thiết bị phân cỡ. Có 2 cỡ hạt:

• Loại 1: 2,5 – 2,8 mm ngâm chung.

• Loại 1: 2,2 – 2,4 mm ngâm chung

- Ngâm: trước khi đưa vào ngâm ta cần làm sạch và phân loại lần hai do quá trình tồn trữ trong silo và vận chuyển để ngâm hạt cần có những biến đổi, cọ xát, tạo bụi hay nhiễm tạp chất từ silo chứa.

Mục đích chính của quá trình ngâm là:

• Loại bỏ những hạt lép, những hạt không lép nhưng không chắc như những hạt tiêu chuẩn, các tạp chất, các mẫu hạt gãy vụn... mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa loại bỏ ra hết khỏi khối hạt.

• Rửa sạch bụi, vi sinh vật, côn trùng đồng thời sát trùng khối hạt bằng cách pha hóa chất vào nước ngâm.

• Tạo điều kiện cho hạt hút thêm lượng nước tự do, sao cho tổng độ ẩm đạt 43 - 45%.



12

Trong quá trình ngâm, khi hạt hút đủ nước acid gibberelic hoạt động như một hormon kích thích sản sinh enzyme cho quá trình nảy mầm của hạt. Enzyme sinh ra từ phôi trong 24 giờ từ khi hạt hút nước và có đủ oxy.

Các quá trình xảy ra trong thời gian ngâm: sự thẩm thấu, khuếch tán nước vào hạt, hòa tan các chất chát, đắng, chất màu, polyphenol ở vỏ vào môi trường, sự thẩm thấu ion, muối hòa tan từ môi trường vào hạt, hút nước, trương nở của tinh bột, hình thành các hợp chất thấp phân tử trong nội nhũ vào nước, vận chuyển chất hòa tan về phôi, hình thành các enzyme vào nước, chuyển từ dạng liên kết thành dạng tự do, hoạt hóa hệ enzyme oxy hóa - khử, enzyme thủy phân, sự hô hấp của hạt, thủy phân các hợp chất cao phân tử.

Trong các quá trình này thì quá trình hoạt hóa enzyme thủy phân và hô hấp ở hạt là quan trọng nhất vì hô hấp gắn liền với hoạt động của hệ enzyme oxy hóa - khử, còn hệ enzyme giúp phân giải các hợp chất cao phân tử thành hợp chất đơn giản cung cấp dinh dưỡng cho sự phát triển của mầm.

Một số yếu tố cần quan tâm trong quá trình ngâm:

• Nhiệt độ: nhiệt độ tối thích cho quá trình ngâm là 10 - 12oC. Nếu cao hơn 15oC vi sinh vật gây hư hỏng dễ phát triển, còn nếu nhỏ hơn 10oC thì sự phát triển của phôi sẽ bị ức chế.

• Độ lớn của hạt: hạt lớn hút nước chậm hơn hạt nhỏ và thời gian ngâm sẽ dài hơn. Vì vậy cần phân cỡ hạt trước khi ngâm.

• Hoàn cảnh khí hậu: đại mạch trồng ở vùng khô sẽ khó hút nước và thời gian ngâm kéo dài hơn hạt trồng ở điều kiện khí hậu ôn hòa.

• Thành phần hóa học của nước: các ion kiềm và kiềm thổ giúp hòa tan tốt các hợp chất đắng, chát, polyphenol và giúp giảm thời gian ngâm hạt. Ngược lại, ion kim loại nặng đặc biệt là sắt ngăn cản quá trình thẩm thấu nước, cản trở sự tiếp xúc oxy, thải CO2 và làm biến màu hạt.

- Ươm mầm:

Mục đích: chuyển trạng thái của hệ enzyme trong hạt đại mạch từ trạng thái "nghỉ" sang trạng thái "hoạt động", tích lũy về khối lượng và tăng cường năng lực xúc tác của chúng. Quá trình này tạo ra một loạt các enzyme cần thiết cho sự chuyển hóa trong nội nhũ như: sự phân giải tinh bột, sự tạo ra đường, sự hòa tan các protein, phá vỡ thành tế bào làm hạt mềm ra. Các quá trình này nhằm tạo thuận lợi cho giai đoạn đường hóa. Khi sản xuất malt điều cần thiết là phải tạo ra hệ enzyme, đặc biệt là enzyme amylase có hoạt lực cao, acid amin ở mức độ vừa phải, lượng protein hòa tan chỉ cần đủ không nên quá cao. Để đạt được điều đó ta cần chọn đại mạch loại có hàm lượng protein thấp. Ngâm đạt độ ẩm khoảng 42 - 43%, nhiệt độ 10 - 15oC và phải thông gió thật tốt. Nếu sử dụng đại mạch có



13

protein cao cần ngâm đạt độ ẩm 44 - 46%, nhiệt độ khối hạt tối đa 20 - 22oC, ươm mầm trong khoảng từ 6 - 8 ngày.

- Sấy malt tươi: đây là công đoạn quan trọng quyết định màu sắc, mùi vị bia, có ảnh hưởng đặc biệt đến giai đoạn nấu.

Mục đích:

• Làm giảm độ ẩm xuống khoảng 1,5 – 3,5% dễ vận chuyển, bảo quản và giảm khả năng xâm nhập gây hư hỏng của vi sinh vật.

• Tạo điều kiện thuận lợi cho hệ enzyme thủy phân hoạt động, làm tăng hàm lượng chất chiết hòa tan.

• Tạo hương vị, màu sắc, các chất có khả năng tạo và giữ bọt.

• Tiêu diệt vi sinh vật.

- Tách rễ: sau khi sấy xong ta cần tách rễ ngay vì khi đó rễ còn nóng giòn, dễ gãy. Cần tách rễ do trong rễ chứa nhiều các hợp chất alcaloid gây vị đắng khó chịu.

- Bảo quản malt: cần bảo quản trước khi sử dụng do:

• Vỏ malt còn giòn, khi nghiền sẽ bị nát, các chất trong vỏ sẽ hòa tan nhiều hơn, đặc biệt là polyphenlol làm giảm độ bền keo của sản phẩm, vỏ nát hiệu quả lọc sẽ kém.

• Hoạt lực enzyme chưa ổn định nên hiệu suất chưa đạt giá trị cực đại. Cần bảo quản malt khoảng 3 - 4 tuần để malt đạt độ ẩm 5 - 6%.

c. Đánh giá chất lượng malt

� Cảm quan

- Màu sắc : vàng óng, hạt to chắc.

- Hương vị : ngọt thơm đặc trưng của malt.

- Độ sạch: tỉ lệ tạp chất cho phép < 1%, hạt gãy vỡ <5% trong khối hạt.

� Chỉ số cơ học

- Khối lượng hectolit nằm trong giới hạn 45-60kg.

- Khối lượng tuyệt đối: là khối lượng của 1000 hạt ngẫu nhiên từ 29-37g.

- Hình thái vết cắt: là mức độ trắng đục hay trắng trong của nội nhũ, qua đó xác định mức độ nhuyễn và mức độ hồ hóa của nội nhũ.

- Độ xốp: là chỉ số nghịch đảo độ cứng của malt, nó cho biết mức độ nhuyễn của malt, đo bằng xốp kế (mubrimeter).



14

� Chỉ số hóa học

- Thủy phần: có ý nghĩa cho độ bền và an toàn của malt khi bảo quản, vận chuyển. Nếu ẩm cao chi phí vận chuyển lớn và khó bảo quản, tốt nhất là khoảng 5%.

- Thời gian đường hóa: là thời gian để đường hóa hoàn toàn cháo malt ở 70oC, chỉ số này cho ta biết tình trạng hoạt động của hệ enzyme và mức độ nhuyễn của malt. Đối với malt vàng thời gian này khoảng 15-20 phút mới đạt yêu cầu.

- Hiệu số của hiệu suất chiết khi nghiền mịn và nghiền thô tính bằng % để đánh giá mức độ nhuyễn và mức độ hồ hóa của malt khi ươm mầm. Giá trị này càng bé thì malt có chất lượng càng cao.

- Số Hactong: cho biết hoạt lực của hệ enzyme amylase và protease.

- Hàm lượng đường maltose: yếu tố quyết định mức độ lên men của dịch đường. Đối với malt ,vàng chỉ số này phải đạt từ 65-70%.

- Độ chua: độ chua định phân khoảng 5,5 – 5,6, càng tiến về 4,5 thì càng có lợi cho đường hóa. Độ chua tác dụng khoảng 15-17 ml NaOH 1N/100g chất khô

- Đạm hòa tan: đánh giá mức độ thủy phân của protein, chỉ số này được qui định trong khoảng 35 - 41% protein hòa tan khi đường hóa. Tỷ số giữa lượng đạm hòa tan vào dịch đường và và tổng lượng các hợp chất chứa N gọi là chỉ số Kolbach. Malt tốt phải có chỉ số Kolbach >41.

- Đạm khả kết: là hàm lượng protein kết lắng sau 5 giờ đun sôi dịch đường (13-18% đạm tổng của dịch đường). Hiệu số giữa đạm tổng và đạm khả kết chính là hàm lượng đạm hòa tan bền vững.

- Hoạt lực catalase: mức độ tạo thành melanoid của malt đại lượng này càng cao thì lượng melanoid tạo thành càng thấp.

Malt nhà máy sử dụng là malt nhập từ Úc đã được tổng công ty kiểm tra các chỉ tiêu trên. Khi nhập malt về sản xuất nhà máy chỉ kiểm tra độ ẩm, cảm quan và độ hòa tan của malt.

2.2 Houblon (Humulus lupulus)

Là nguyên liệu quan trọng thứ hai trong công nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm.

Đây là loại thực vật lưu niên đơn tính thuộc họ Gai mèo (Cannabinaceae), đôi lúc cũng có những cây có đồng thời hoa đực và hoa cái. Tuy nhiên trường hợp này hoa đực thường bị điếc. Trong công nghệ sản xuất bia ta chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn, vì vậy trong vườn hoa cần loại các cây đực.



15

Bảng 3 Thành phần hóa học của houblon

Thành phần Tỉ lệ (% chất khô)

Nước Chất đắng Polyphenol Tinh dầu thơm Protein Cellulose Chất khoáng Các hợp chất khác

11 – 13 15 – 21 2,5 – 6 0,3 – 1 15 – 21 12 – 14 5 – 8 26 – 28

Nguồn: Bài giảng rượu bia và nước giải khát, Bùi Thị Quỳnh Hoa

2.2.1 Chất đắng

Là thành phần có giá trị nhất trong houblon, nó tập trung chủ yếu ở các hạt lupulin dưới dạng nhựa hay acid đắng kết tinh. Đây là thành phần có vai trò tạo vị đắng dịu, tạo sức căng bề mặt để giữ bọt, làm tăng độ bền sinh học cho bia do có tác dụng kháng khuẩn.

a. α - acid đắng

Gồm 6 hợp chất: humulon, cohumulon, prehumulon, adhumulon, posthumulon,

4 - deoxuhumulon.

Công thức cấu tạo:

Trong các hợp chất trên thì humulon là thành phần quý nhất trong hoa houblon vì nó là nguồn cung cấp chính các chất đắng và khả năng kháng sinh. Humulon và các đồng phân tạo ra từ 85 - 95% chất đắng trong bia, nó có vị đắng mạnh, độ hoạt động bề mặt lớn.

Hình 4 Hoa houblon



16

Khả năng hòa tan của α - acid đắng trong nước khoảng 500 mg/l, trong dịch đường thì ít hơn, trong bia thì không đáng kể (10 - 30 mg/l). Độ kiềm càng cao thì khả năng hòa tan càng nhiều. Trong quá trình đun sôi α - acid đắng qua quá trình đồng phân hóa tạo thành các chất có khả năng hòa tan và độ đắng cao hơn nhiều.

b. β - acid đắng

Gồm 4 hợp chất lupulon, colupulon, adlupulon và prelupulon. Mạch acyl giống như ở α – acid đắng.

OH

CO

OH

H2C

O

CH2HO

HC RCH3C

H3C

CH CCH3

CH3

α – acid đắng

C O C H 2 C HC H 3

C H 3

C O H CC H 3

C H 3

C O H CC H 2

C H 3

C H 3

H 2C C HC H 3

C H 3

C O C H 2

C H 3C O C H 2

Humulon

Cohumulon

Adhumulon

Prehumulon

Posthumulon



17

Công thức tổng quát của β - acid đắng

Lupulon là dạng hợp chất dạng tinh thể, màu trắng, nóng chảy ở 92oC. Theo Jean de Clerk thì bản thân nó không đắng, tuy nhiên các loại nhựa mềm chuyển hóa từ lupulon thì đắng. β - acid đắng dễ tan trong eter, hexan, rượu methylic. Khả năng hòa tan trong nước, trong dịch đường kém hơn rất nhiều so với α - acid đắng. Nếu bị oxy hóa, β - acid đắng sẽ chuyển thành hupulon, khả năng hòa tan kém.

Nếu phản ứng kéo dài hupulon sẽ chuyển thành nhựa mềm và sau đó là nhựa cứng.

c. Nhựa mềm, nhựa cứng:

Nhựa mềm là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa và polyme hóa. Ở giai đoạn này thì chất đắng và khả năng kháng sinh chỉ còn một phần. Tuy nhiên khả năng hòa tan cao nên lực đắng được tạo ra lớn, tạo giá trị cho hợp phần này.

Nhựa đắng là sản phẩm cuối của quá trình. Ở giai đoạn này thì chúng không thể hòa tan vào dịch đường và bị thải theo cặn lắng, chính vì vậy hợp phần này không có giá trị trong sản xuất bia.

2.2.2 Tinh dầu thơm:

Tạo mùi thơm đặc trưng nhẹ nhàng và dễ chịu cho sản phẩm. Là chất lỏng trong suốt, không màu hoặc màu vàng nhạt. Tinh dầu thơm có mùi rất mạnh, tỷ trọng của chúng là 0,88, dễ hòa tan trong rượu ethylic ở nhiệt độ cao. Trong nước tỷ lệ hòa tan của chúng là không đáng kể, khoảng 1 : 20000. Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường.

OH

CO

OH

H 2C

O

CH2H 2C

HC RCH3C

H3C

CH CCH3

CH3

HCC

H 3C

H 3C

O

CO

O

H2C

O

HC RCH3C

H3C

OH

CO

OH

H2C

O

CH2H2C

HC RCH3C

H3C

CH CCH3

CH3

HCC

H3C

H3C

hupulon

→

lupulon



18

Thành phần hóa học của tinh dầu thơm trong houblon rất phức tạp, nó chiếm khoảng 0,4% thành phần của hoa và gồm 103 hợp chất khác nhau. Trong đó phần lớn là terpen, rượu, cetol, aldehyde, ester, acid. Nhóm các hợp chất chiếm khối lượng nhiều nhất là các hydrocarbon (75%).

Nhà máy sử dụng hai dạng chế phẩm của houblon là houblon cao và houblon viên nhập khẩu từ Đức trữ ở nhiệt độ 5 – 7oCvới mục đích :

- Houblon cao (CO2 extract) hàm lượng α-acid đắng 50% tạo vị đắng cho sản phẩm. Dạng chế phẩm này sẽ giảm được hao phí chất đắng trong quả trình bảo quản, tăng hệ số sử dụng hữu ích của houblon, giảm lượng bã, chất màu.

- Houblon viên hàm lượng α-acid đắng 8,1% tạo mùi hương đặc trưng cho sản phẩm

2.3 Nước

2.3.1 Thành phần hóa học của nước

Phụ thuộc chủ yếu vào nguồn cung cấp nước, ngoài HOH trong nước còn có:

Bảng 4: Thành phần hóa học của nước

Thành phần Hàm lượng (mg/l)

Cặn khô CaO MgO SO3 Cl dạng chiết SiO2 N2O5 Các chất hữu cơ

200 – 500 80 – 160 20 – 40 50 – 80 10 – 40 5 – 10 10 2 mgO2/l


Đáng chú ý, hàm lượng Ca, Mg, Fe tồn tại trong nước dạng Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaCO3, Fe(HCO2)2 đều gây ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất.

2.3.2 Độ cứng và pH trong nước

- Độ cứng tạm thời gây ra bởi các muối bicarbonate sẽ kết tủa khi đun nóng theo phương trình

Ca2+ + 2H2O → CaCO3↓ + H2O + CO2

- Độ cứng vĩnh cữu gây ra do muối CaSO4, CaCl2, Ca(NO3)2 không thay đổi khi đun sôi

- Độ cứng(oH) được đánh dựa vào hàm lượng Ca2+, Mg2+ trong nước.

Hình 5 Chế phẩm houblon



19

Độ cứng = độ cứng tạm thời + độ cứng vĩnh cửu

- Độ cứng của nước có thể đo bằng độ Đức (oH), độ Pháp, độ Anh, độ Mỹ.

1 độ Đức = 10 mg/l CaO hoặc 7,14 mg/l MgO

1 độ Pháp = 10 mg/l CaCO3

1 độ Anh = 14,3 mg/l CaCO3

1 độ Mỹ = 1 mg/l CaCO3

- Sự tương ứng giữa các độ này như sau:

1 độ Đức = 1,79 độ Pháp = 1,25 độ Anh = 17,89 độ Mỹ

1 độ Pháp = 0,56 độ Đức = 0,7 độ Anh = 10 độ Mỹ

1 độ Anh = 1,47 độ Pháp = 0,8 độ Đức = 14,3 độ Mỹ

- Độ cứng của nước còn được đo bằng mili đương lượng viết tắt là meq (miliequivalent). 1meq tương ứng với 20,04 mg Ca2+ hoặc 12,16 mg Mg2+ trong 1 lit nước:

1 meq = 2,804oH. Có nghĩa là:

1mg/l Ca2+ = 0,0495 meq/l Ca2+

1mg/l Mg2+ = 0,0821 meq/l Mg2+

- Tùy thuộc vào độ cứng, nước được phân cấp như sau:

Bảng 5 Phân loại độ cứng của nước

Phân cấp oH meq/l

Rất mềm Mềm Tương đối cứng Cứng Rất cứng

0 – 4 4 -8 8 -18 18 – 30 > 30

0 – 1,4 1,4 - 2,8 2,8 – 6,4 6,8 – 10,7 > 10,7


- Một chỉ số quan trọng của nước nữa là pH của nó. Độ chua tác dụng của nước dao động trong khoảng 6,5 – 7, Tính acid của nước là do sự tồn tại của acid cacbonic và trong nước cùng tồn tại muối cacbonate và bicacbonate tạo thế cân bằng. Độ chua của nước có ảnh hưởng rất mạnh đến hiệu suất đường hóa của malt.

2.3.3 Ảnh hưởng của một số ion trong nước đến chất lượng bia

- Ca2+: thường tìm thấy trong nước với số lượng lớn, nó tạo độ cứng của nước. Trong quá trình nấu bia có tác dụng giúp cho α-amylase chống tác dụng của nhiệt nhằm đảm bảo quá trình dịch hóa.Kích thích men protease và amylase hoạt động



20

làm tăng hiệu suất mẻ nấu. Hỗ trợ qua trình kết lắng các protein trong quá trình đun sôi. Muối bicacbonate tác dụng với phosphate của malt làm tăng độ chua định phân gây bất lợi cho quá trình đường hóa, ngược lại muối sunphate của nó lại làm tăng độ chua định phân có lợi cho quá trình đường hóa.

2KH2PO4 + 2NaHCO3 → K2HPO4 + Na2HPO4 + H2O + 2CO2

4KH2PO4 +3CaSO4 → Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4

Trong quá trình lên men giúp cho sự kết lắng, lắng nấm men tốt và loại các oxalate.

Với lượng từ 40 – 70 ppm trong nồi gạo và nồi đường hóa sẽ giúp cho các enzyme bền vững và nâng cao hiệu suất đường hóa.

Với lượng từ 80 – 100 ppm trong dịch đường sẽ giúp ổn định pH và cải thiện việc tăng trưởng nấm men, nấm men kết tủa tốt, loại bỏ oxalate và làm giảm độ màu của bia.

Với lượng 60 – 80 ppm trong bia thành phẩm được coi là thích hợp nhất có thể làm thay đổi vị bia theo sở thích.

- Mg2+: ít khi vượt quá 30 mg/l nên ít ảnh hưởng đến pH dịch đường và mùi vị bia, tuy nhiên MgSO4 sẽ cho bia mùi vị khó chịu. Một số Mg2+ chuyển hóa từ malt có tác dụng như một Co-enzyme thường được tìm thấy ở dạng vết. Nếu ở nồng độ cao chúng thường gây vị đắng khó chịu, làm đóng cặn lòng ống, làm suy yếu nấm men, tạo sự oxy hóa với tanin trong bia là nguyên nhân gây đục.

- Na+: hàm lượng cao tạo cho bia vị đắng chát khó chịu, trong phạm vi 200 mg/l sẽ tạo vị đậm đà cho bia.

- Fe+, Fe2+, Mn2+: nếu trong dịch đường hàm lượng cao sẽ rút ngắn chu kì sinh trưởng của nấm men làm sự cân bằng trong quá trình lên men bị phá vỡ, ngoài ra còn gây cho bia có mùi vị lạ. Một tác dụng bất lợi nữa là nó xúc tác quá trình oxy hóa gây đục bia.

- SO42-: nhiều hơn 250 mg/l sẽ gây vị đắng khan.



21

2.3.4 Phương pháp xử lí nước :

Do sử dụng nguồn nước sinh hoạt để sản xuất nên chỉ cần xử lí nước qua 3 bước :

- Lọc cát để loại cặn bẩn còn sót lại.

- Lọc qua than hoạt tính để loại bớt Cl2, tạp chất hữu cơ trong nước gây mùi khó chịu.

- Trao đổi ion để khử độ cứng của nước, các hạt nhựa trao đổi ion được tái sinh bằng NaOH, HCl.

- Dùng đèn cực tím để tiêu diệt vi sinh vật trong nước.

Sau khi xử lí xong cần pha thêm một ít nước nguồn để đảm bảo hàm lượng kim loại trong nước sản xuất.

2.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá nước nấu bia:

Bảng 6 Các chỉ tiêu của nước nấu bia

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

pH Độ kiềm tổng TAC Độ cứng tổng TH Hàm lượng muối (quy về NaCl) Độ trong Độ dẫn điện Hàm lượng chlor Mùi, màu Vị Hàm lượng sắt Hàm lượng chlor tự do Hàm lượng nitrite Hàm lượng nitrate Chloroform Total trihalomethane Trichloroethane Trichloroethylen Men mốc tạp trùng Tổng vi sinh vật hiếu khí Coliform và E.coli

oF oF mg/l %Neph µs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l ppb ppb ppb ppb khuẩn lạc/ml khuẩn lạc/ml khuẩn lạc/ml

6,5 ÷ 7,5 ≤ 2,2 ≤ 2,2 < 20,0 ≤ 10,0 ≤ 60,0 <0,05 không mùi, không màu không vị lạ 0 ≤ 0,05 0 ≤ 2,5 ≤ 1,0 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 10 ≤ 100 0


Cách kiểm tra một số chỉ tiêu trong nước nấu bia:

- Độ trong

Hình 6 Hệ thống xử lí nước



22

% Neph = trị số đọc trên máy đo (EBC) × 26,8

- Hàm lượng muối quy về NaCl:

• Nguyên tắc: Dùng AgNO3 để chuẩn độ chlorua với thuốc thử K2CrO4 đến khi xuất hiện kết tủa.

• Thực hiện: Cho vào bình tam giác 250 ml: 100 ml mẫu nước + 4 ÷ 5 g K2CrO4 10%. Dùng AgNO3 1N / 10 định phân đến khi dung dịch xuất hiện kết tủa đỏ gạch AgCl2 bền vững. Ghi thể tích là V (ml).

• Kết quả: Hàm lượng muối (mg/l) = 58,5 × V3

- Độ kiềm TA:

Lấy 100 ml nước + 1 ÷ 3 g phenol.

Nếu trắng: TA = 0

Nếu hồng: Ghi nhận thể tích V1 (ml)

TA = 2 × V1 (oF)

- Độ kiềm tổng (TAC):

Cho vào bình vừa thử vài giọt thuốc thử methyl - organe. Dùng H2SO4 N / 25 chuẩn cho đến khi xuất hiện màu đỏ. Ghi thể tích H2SO4 N / 25,

TAC = 2 × (V1 + VH2SO4) (oF)

- Độ cứng tổng (TH):

Dùng 50 ml mẫu + 2 ml dung dịch đệm pH = 8 ÷ 10 cho vào 5 g Noird Eriocrom 0,25%, dung dịch có màu đỏ mận. Chuẩn độ dung dịch bằng EDTA 0,02N cho đến màu xanh ve. Ghi nhận thể tích V (ml).

TH = 2 × V (oF)

- pH: Đo bằng máy đo pH.

- Chlorua tự do:

Mẫu nước trắng + 1 viên DPD No - 1, khuấy tan hoàn toàn. Để yên 5 phút rồi cho vào máy so màu, đọc trị số A (mg/l) trên máy (lượng chlorua tự do).

- Chlorua tổng:

Mẫu nước trắng + 1 viên DPD No - 3, khuấy tan hoàn toàn. Để yên 5 phút rồi cho vào máy so màu, đọc trị số B (mg/l) trên máy. B là lượng chlorua tổng.

Chlorua kết hợp:

C (mg/l) = B - A

- Fe tổng:



23

Mẫu trắng + Iron LR. Khuấy tan và để yên trong 5 phút. Đọc trị số mg/l, đó là Fe tổng.

2.4 Nấm men

2.4.1 Chủng nấm men

Việc lựa chọn được chủng men thích hợp là yếu tố vô cùng quan trọng để sản xuất bia có chất lượng cao. Hiện nay bia Sài Gòn đang sử dụng chủng nấm men lên men chìm Saccharomyces

carlbergensis, có hình cầu hoặc elip, kích thước trung bình từ 6 - 8µm, sinh

sản bằng cách nảy chồi hoặc tạo bào tử. Trong điều kiện hiếu khí, khi được cung cấp đầy đủ oxy nấm men thực hiện quá trình hô hấp và tăng sinh khối. Trong điều kiện yếm khí, chúng thực hiện quá trình lên men.

2.4.2 Nguồn nấm men tinh khiết

Men giống được phân lập và giữ gìn từ chủng men hiện có bằng cách cấy vạch vào họp petri chứa môi trường dịch đường - agar 20 - 30oC sau 2 - 3 ngày, chọn khuẩn lạc mọc riêng lẻ, tròn, màu trắng sữa, soi kính hiển vi xác định là men bia.

2.4.3 Bảo quản nấm men tinh khiết

Nấm men, sau khi phân lập và đã được kiểm tra hoàn toàn phù hợp cho sản xuất như cho độ lên men tốt, bia trong sau khi lên men phụ và cho mùi vị tốt. Nấm men giống được bảo quản theo 2 cách sau:

Trên môi trường thạch nghiên dịch đường agar, men giống được cấy vào ống nghiệm chứa môi trường thạch nghiên dịch agar. Ủ ở 25oC trong 3 ngày rồi được bảo quản ở 2 - 4oC sau mỗi 3 tháng sẽ được cấy truyền sang dịch đường mới. Trong môi trường vô trùng, nấm men được bảo quản ở 5oC, sau 15 ngày được cấy truyền sang môi trường mới.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tăng sinh khối của nấm men

- Nhiệt độ tối ưu cho quá trình tăng sinh khối là 25 - 30oC, ở 40oC nấm men ngừng hoạt động và bắt đầu chết. Ở nhiệt độ thấp làm ức chế quá trình tăng sinh khối của nấm men, việc ức chế này mạnh hay yếu còn tùy thuộc vào chủng nấm men, ngoài ra chúng cũng không bị tiêu diệt ngay cả ở nhiệt độ -180oC.

- Ở nồng độ dịch đường ≥ 20%, quá trình phát triển nấm men và lên men ngừng hoạt động. Vì các tế bào bị huyết tương hóa do áp lực thẩm thấu cao.

- Hàm lượng CO2 cao, làm giảm sự tăng trưởng sinh khối, trong khi O2 cao làm tăng tốc độ phát triển nấm men.

Hình 7 Nấm men



24

- Hàm lượng cồn ≥ 0,5% có ảnh hưởng độc hại cho nấm men và ảnh hưởng này gia tăng khi nhiệt độ tăng.

- Chất kháng sinh, phụ thuộc vào nồng độ chúng sẽ giết chết nấm men như: Cl2 tự do, florid, H2SO3, formol…

2.4.4 Nhân giống nấm men thuần khiết

� Nhân giống trong phòng thí nghiệm

- Bình cầu 500 ml : chuyển men giống được bảo quản trong môi trường nước moût vào bình cầu 500 ml đang chứa 100 ml dịch đường đã vô trùng. Ủ ở điều kiện nhiệt độ 20 - 25oC trong 48 giờ. Lắc định kỳ trên máy lắc mỗi giờ lắc 15 phút. Sau đó kiểm tra về mặt vi sinh nấm men tăng sinh khối mạnh, tế bào khỏe thì dịch men này được chuyển sang bình 1000 ml.

- Bình tam giác 1000 ml: chuyển toàn bộ men sang bình tam giác 1000 ml đang chứa 300 ml dịch đường vô trùng. Ủ ở nhiệt độ 20 - 25oC trong 48 giờ, kiểm tra vi sinh như trên. Nếu đạt yêu cầu thì chuyển tiếp sang bình tam giác 2000 ml có vòi.

- Bình 2000 ml có vòi: chuyển toàn bộ dịch men sang bình tam giác 2000 ml có chứa 500 ml dịch đường vô trùng, ủ ở nhiệt độ 20 - 25oC trong 48 giờ, lắc định kỳ 1 giờ lắc 15 phút.

� Gây men trong sản xuất

Kiểm soát về mặt vi sinh dịch men, khi đạt yêu cầu thì chuyển dịch men này qua giai đoạn nhân giống trong hệ thống gây men.

Trong hệ thống gây men gồm 2 bồn: V = 200 l và V = 1000 l

- Bồn 200(l): chuyển toàn bộ dịch men trong bình 2000 ml sang bồn gây men 200 l đang chứa 50 l dịch đường đã thanh trùng và làm lạnh xuống 14 - 16oC (cao hơn nhiệt độ cấy men từ 2 - 4oC). Sụt gió liên tục sau 48 giờ châm thêm vào bình này 50 l nước dịch đường hóa vô trùng ở 14 - 16oC sụt gió liên tục để nấm men tăng sinh khối.

Sau 48 giờ kiểm tra vi sinh và chuyển dịch men này vào bồn 1000 l.

- Bồn 1000(l): ép toàn bộ dịch men này vào bồn 1000 l, lúc này đang chứa 700 l dịch đường vô trùng ở 14 - 16oC. Sụt gió mạnh liên tục sau 48 giờ kiểm tra vi sinh, khi đạt yêu cầu dịch men được đưa nhân giống tiếp trong sản xuất.

Đưa dịch men này cùng với dịch đường bảo hòa O2 vào tank gây men trong sản xuất. Để nấm men phát triển, sau mỗi 24 giờ bổ dung dịch đường 10oC bảo hòa O2 như sau:



25

Châm thêm

hl

hl

hl

30

10

5

hl

hl

hl

150

100

50

2.5 Thế liệu

Gạo là loại nguyên liệu có hàm lượng tinh bột cao, cấu trúc hạt khá rắn chắc, hàm lượng protein thấp ít tan trong nước nên ta có thể dùng thay thế malt có chỉ số Kolbach cao. Tinh bột gạo hồ hóa và trương nở ở nhiệt độ 75-85oC.

Bảng 7 Các thành phần chính của gạo

Thành phần %chất khô

Carbohydrate chung Protein (các hợp chất chứa nitơ) Chất béo Nước

85 - 90 5 - 8 0,2 - 0,4 13 - 14


Các chỉ tiêu đánh giá gạo dùng trong sản xuất:

- Màu sắc đồng nhất, không hạt mốc, sạn, rác, hôi.

- Tỉ lệ tạp chất <2%.

- Tinh bột >76%.

- Chất béo <1,6% chất khô.

- Độ ẩm 13 -13,5%.

- Tro 1,1% chất khô.

- Cellulose 0,8% chất khô.

2.6 Phụ gia

- H2SO4 : dùng hạ pH nồi gạo, tăng khả năng phân giải tinh bôt.

- CaCl2: cung cấp Ca2+ cho nấm men, tăng độ bền nhiệt cho enzyme, giúp đường hóa triệt để. Cl- để điều vị tạo vị đậm đà, ổn định thành phần bia.

- Acid lactic: điều chỉnh pH khối cháo ở nồi malt và nước nha ở giai đoạn đun sôi và khử độ cứng carbonate.

- ZnCl2: cung cấp Zn2+ cho nấm men, nhưng nếu nhiều quá sẽ gây độc đối với nấm men. Trong quá trình đun sôi và lắng nước nha một phần kẽm bị mất, vì vậy lượng kẽm sử dụng phải được xác định bằng phương pháp thực nghiệm.

- Caramel: tăng cường độ màu cho bia

- Malturex: bản chất là hợp chất α- acetolactate decarboxlase để rút ngắn quá trình lên men.



26

- Culupoline: bản chất là enzyme protease dùng phân hủy các hợp chất cao phân tử hạn chế sự đục bia. Khi cho nên cần tính toán vì cho nhiều sẽ làm giảm độ bền bọt của bia.

- Vicant: chất chống oxy hóa.

- PVPP (polyvinyl polypropylen lydol): dùng làm bột trợ lọc trong máy lọc đĩa để hấp phụ polyphenol. Đây là hợp chất hữu cơ dạng bột không tan trong tất cả các dung môi và trương nở trong nước. Có thể tái sinh để sử dụng nhiều lần.

- Diatomit (hyflosupercel – standarsupercel): dùng trong máy lọc nến để lọc cặn thô.



27

CHƯƠNG III SẢN XUẤT DỊCH ĐƯỜNG LÊN MEN

3.1 Tiếp nhận nguyên liệu và tồn trữ

Malt nhập về được tiếp nhận và tồn trữ vào các silo bằng kim loại có ưu điểm hơn các loại si lo bằng gỗ hay bằng bêtông là rẻ tiền hơn, ít nặng hơn, có thể di chuyển được, tuy nhiên cần bảo ôn để tránh việc thay đổi nhiệt độ theo khí trời.

Hai silo chứa malt và một silo chứa gạo có dung tích chứa mỗi silo là 40 tấn. Các silo malt được đóng kín để không hút ẩm vào trong, tránh lây lan sâu mọt, chim chóc, chuột bọ... riêng silo gạo cần thông thoáng hoặc có hệ thống thông gió vì gạo thường có độ ẩm cao 15 - 16% nên dễ bốc hơi và ngưng tụ nước.

Để tiện việc quản lý nguyên liệu ở hai đầu nhập và xuất đều được kiểm tra số lượng bằng hệ thống cân tự động, qua đó ta có thể đánh giá mức hao phí và mức độ tạp chất trong nguyên liệu.

Nguyên liệu được xuất ra từ đáy silo qua bộ phận vít đẩy để đưa vào các thiết bị sàng lọc tạp chất, máy tách sạn, tách kim loại và cân lại trước khi nghiền. Dù vậy cũng còn một số ít đinh, vít, con tán... bị long sút ra từ trong thiết bị lẫn vào malt. Ở trong môi trường dày đặc bụi, bột, nhiệt độ và áp suất khi các kim loại này va chạm vào trục nghiền gây tia lửa phát ra sẽ dễ dàng tạo nổ làm hỏng thiết bị. Để tránh sự cố, ngoài việc tách kim loại người ta còn áp dụng các biện pháp như hút bụi, làm giảm áp và nối dây tiếp đất để loại trừ tĩnh điện...

Lượng bụi sinh ra trong quá trình nghiền rất lớn, từ 0,4 kg đến 1,4 kg/100 kg malt nghiền, bụi này phải được thu hồi vào bao hoặc silo bụi và dùng pha trộn vào bã hèm để bán làm nguồn thức ăn gia súc.

3.2 Nghiền nguyên liệu

3.2.1 Mục đích

Mục đích của quá trình nghiền là nhằm tạo ra những điều kiện thuận lợi cho sự tiến triển của các biến đổi lý, sinh hóa trong quá trình đường hóa, nhằm làm thế nào thu được lượng chất hòa tan lớn nhất.

3.2.2 Mức độ nghiền nguyên liệu

- Nghiền malt

Mức độ nghiền malt phụ thuộc vào mức độ phân hủy của nó. Nếu malt có độ phân hủy kém, thì cần thiết phải nghiền mịn nhưng đối với malt phân hủy tốt thì chỉ nghiền thô. Mức độ nghiền cũng phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị lọc.

Mức độ nghiền tốt nhất của malt là ở mức độ đó tỷ lệ bột và vỏ trấu cho phép ta thu được lượng chất chiết lớn nhất. Nhưng vỏ trấu nếu ta nghiền được càng thô càng tốt, để kiểm tra mức độ nghiền thô hay mịn người ta thường sử dụng một



28

thiết bị để phân loại, thiết bị thường dùng nhất là "Plansichter de pfungstadf". Bột malt đưa vào sẽ phân ra làm 6 loại:

- 2 loại đầu nhằm giữ vỏ trấu

- Loại thứ 3 và thứ 4 là tấm thô và nhỏ

- Loại thứ 5 và thứ 6 là bột và bột thật mịn

- Mức độ nghiền malt phù hợp với máy lọc khung bản phải đạt yêu cầu như sau:

Bảng 8 Mức độ nghiền malt

Rây Meura 2001

1 2 3 4 5 Đáy

1% 2% 15% 29% 24% 29%


Chất lượng của bột malt nghiền ra ảnh hưởng đến:

- Quy trình nấu

- Thời gian đường hóa

- Hiệu suất thu hồi nguyên liệu

- Quá trình lên men

- Lọc bia, màu, mùi vị và các đặc tính khác

Điều kiện để nghiền tốt: malt phải có độ phân hủy cao, độ ẩm đạt yêu cầu

Hệ thống nghiền gồm:

- 2 silo malt có sức chứa 40 tấn mỗi silo cung cấp malt cho quá trình nghiền.

- Gàu tải

- Máy sàn tách tạp chất lớn, sạn, đá công suất 2 tấn/h.

- Nam châm tách kim loại

- Thiết bị điều hòa lưu lượng

- Máy nghiền búa hai chiều, lỗ lưới 1 mm, 4 hàng với 24 cánh búa.



29

- Nghiền gạo

Gạo chưa ươm mầm nên cấu trúc cứng rất khó bị thủy phân vì vậy cần nghiền nhỏ trước khi nấu.

Hệ thống nghiền tương tự hệ thống nghiền malt, chỉ khác máy nghiền một chiều với vận tốc quay 1250 vòng/phút, công suất 1,2 tấn/h, lỗ lưới 2 mm.

3.3 Đường hóa nguyên liệu

3.3.1 Mục đích của quá trình đường hóa

Nhằm chuyển về dạng hòa tan tất cả các chất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng không hòa tan trong bột malt. Chúng sẽ cùng với những chất hòa tan có sẵn, tạo thành chất chiết chung. Quá trình thủy phân các chất hữu cơ phức tạp trên là kết quả sự tác dụng của hệ thống enzyme có sẵn trong malt.

Trong bột malt chỉ có 15% chất hòa tan và hiệu suất hòa tan bình thường trong mẽ nấu đạt từ 78 - 80%, như vậy còn từ 62 - 65% phải chuyển về dạng hòa tan qua quá trình đường hóa. Các chất hòa tan có sẵn trong malt thường là: đường, dextrin, các chất vô cơ và một phần là protein. Các chất không hòa tan trong malt cần chuyển hóa gồm phần lớn là tinh bột, vỏ trấu, một phần protein có phân tử lượng cao và một số chất hỗn hợp khác, khi nấu xong sẽ được giữ lại trong bã hèm.

Về mặt hiệu quả kinh tế: người ta cố gắng chuyển về dạng chất hòa tan càng nhiều càng tốt. Điều này được thể hiện qua việc tính toán hiệu suất thu hồi và kết quả của phân tích bã hèm sau khi lọc. Tuy nhiên, không phải chỉ riêng về sản lượng mà ta cũng phải quan tâm về chất lượng, có những thành phần cần hạn chế càng ít càng tốt (như tannin trong vỏ trấu), trái lại có những thành phần khác như: đường hay sản phẩm thủy phân của protein phải đặc biệt quan tâm.

3.3.2 Hệ enzyme amylase trong quá trình thủy phân

Sự phân cắt tinh bột thành các sản phẩm cấp thấp phân tử là kết quả của quá trình tác động của hệ enzyme amylase, bao gồm α-amylase, β-amylase và γ-amylase.

a. α-amylase



30

α-amylase trong malt có nhiệt độ tối thích là 72 -76oC, pH tối thích 5,3 – 5,8, kém bền trong môi trường acid, hoạt hóa bởi Ca2+, kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+, vô hoạt ở 80oC. Tác động lên mạch amylose và amylopectin của tinh bột và bẻ gãy các mối liên kết α - 1,4 glucoside. Sau một thời gian ngắn, toàn bộ mạch amylose và mạch chính của amylopectin bị cắt nhỏ thành từng mảnh có năm hoặc sáu gốc glucoside. Nhờ có quá trình này, độ nhớt của dịch cháo giảm đi một cách nhanh chóng và màu xanh với iod cũng mất. Tiếp theo của quá trình thủy phân là tinh bột bị phân cắt thành chủ yếu là dextrin, một lượng ít glucose và maltose.

b. β-amylase

Enzyme β-amylase nhiệt độ tối thích 65oC, pH tối thích 5,1, vô hoạt ở 70oC, bền khi không có Ca2+, kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+. Cắt hai gốc glucoside trên toàn mạch của amylose và mạch nhánh của amylopectin để tạo thành đường maltose. Enzyme này không vượt qua được liên kết α -1,6 glucoside chúng dừng tác động trước điểm rẽ của mạch nhánh amylopectin. Tác động của enzyme này trên mạch amylose bắt đầu từ phía cực kín, còn trên mạch amylopectin từ phía ngoài của mạch nhánh đi vào. Sản phẩm tạo thành do tác động phân cắt của β-amylase là đường maltose.

c. Sự tác động đồng thời của α - và β-amylase lên tinh bột

Hai enzyme cùng phân cắt một mảnh cơ chất ở những vị trí liên kết khác nhau. Sản phẩm phân cắt của enzyme này là cơ chất của enzyme kia. Sự đồng tác động của các enzyme lên cơ chất bao giờ cũng đem lại hiệu quả cao hơn so với sự tác động riêng rẽ.

d. γ-amylase

Chỉ tồn tại một lượng nhỏ trong malt, nhiệt độ tối thích 50oC, pH tối thích 3,5 – 5,5, kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+. Cắt liên kết α - 1,4 glucoside, α - 1,6 glucoside từ ngoài vào mỗi lần cắt một gốc glucoside tạo thành sản phẩm là đường glucose.



31

3.3.3 Sự thủy phân tinh bột

Sự thủy phân tinh bột được tiến hành thành 3 giai đoạn:

Hồ hóa → dịch hóa → đường hóa

a. Hồ hóa

Tinh bột không hòa tan trong nước lã, không hòa tan trong dung môi hữu cơ trung tính. Khi ở trong nước lã bình thường, chúng hút nước và trương nở ra. Vì thế khi gia nhiệt thể tích của khối bột tăng lên, các hạt tinh bột bị nén chặt, sau cùng chúng bị vỡ ra và tạo thành một dung dịch nhớt. Độ nhớt của dung dịch phụ thuộc vào lượng nước pha vào và tùy theo cấu trúc của từng loại tinh bột. Ví dụ: tinh bột gạo trương nở hơn tinh bột malt.

Quá trình này gọi là sự hồ hóa, sự hồ hóa tinh bột có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau tùy theo nguồn gốc của chúng, người ta gọi nhiệt độ hồ hóa là nhiệt độ ở đó dung dịch keo đạt độ nhớt lớn nhất. Đối với bột gạo 80 - 85oC, ngô 75 - 78oC. Hồ hóa có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình công nghệ sau này, vì tinh bột được hồ hóa sẽ đường hóa nhanh hơn.

Hồ hóa có nghĩa là làm trương nở và phá vỡ các hạt tinh bột trong dịch hồ nóng, nhờ vậy các men amylase sẽ dễ tác dụng hơn là tinh bột chưa hồ hóa.

b. Dịch hóa

Dưới tác dụng của α - amylase các chuỗi dài amylose và amylopectin sẽ bị nhanh chóng cắt đứt thành những chuỗi nhỏ hơn, vì thế nên độ nhớt trong mẽ nấu giảm rất nhanh. β - amylase chỉ có thể cắt từ từ vào cuối mạch của amylose và cuối mạch nhánh của amylopectin và cứ cắt 2 gốc một như vậy.

Dịch hóa có nghĩa làm giảm độ nhớt trong dung dịch tinh bột đã hồ hóa bởi α - amylase.

c. Đường hóa

α - amylase tuần tự phân cắt các chuỗi của amylose và amylopectin thành dextrin có từ 7 - 12 gốc glucose còn lại, β - amylase tách 2 gốc từ đuôi còn lại của α - amylase đã cắt, để hình thành các chuỗi nhỏ hơn, các loại đường khác như maltotriose và glucose có độ dài của chuỗi khác nhau cũng được hình thành.

Đường hóa tinh bột phải kiểm tra, bởi vì những tinh bột và dextrin chưa phân cắt sẽ là nguyên nhân gây đục cho bia.

Mức độ đường hóa của tinh bột được kiểm tra bằng dung dịch 0,02N iodine (dung dịch iodine và potassium iodine trong cồn), việc kiểm tra phải được thực hiện trên mẫu đã ngâm lạnh.

Khi thử với iodine với tinh bột thì màu cho ra sẽ phụ thuộc vào chiều dài của chuỗi, cụ thể là phụ thuộc vào các gốc của glucose:



32

• Nếu số gốc của glucose trên 60 thì cho ra màu xanh hay màu tím (amylodextrin).

• Nếu từ 40 - 50 thì cho ra màu đỏ cà phê (erytrodextrin).

• Nếu dưới 40 thì không bắt màu (axtrodextrin hay maltodextrin).

Tóm lại: đường hóa có nghĩa là sự thủy phân hoàn chỉnh các tinh bột ra maltose và dextrin bởi các hệ enzyme amylase. Sử dụng iodine để kiểm tra xem mức độ hoàn chỉnh của quá trình.

Sản phẩm của sự thủy phân tinh bột trong quá trình nấu phải phù hợp với khả năng lên men của nấm men từng loại bia:

• Dextrin: không len men

• Maltotriose: phù hợp cho giống men nổi, nó thường chiếm khoảng 2% trong dịch đường

• Maltose: lên men dễ dàng và nhanh chóng bởi nấm men, thường chiếm khoảng 59%

• Glucose: là đường được lên men trước nhất thường chiếm khoảng 14%

• Sucrose: 6%

• Fructose

Thành phần quan trọng nhất của bia là cồn được sinh ra trong quá trình lên men từ dịch đường và được thể hiện qua độ lên men của dịch đường. Tinh bột phải được thủy phân thành đường maltose và dextrin, sự thủy phân phải toàn diện, không phản ứng bắt màu với iodine - sự thủy phân toàn diện rất cần thiết cho hiệu quả kinh tế, ngược lại các tinh bột còn sót sẽ gây đục bia sau này.

Người ta phân biệt độ lên men dịch đường như sau:

• Độ lên men biểu kiến: được đo khi bia còn giữ nguyên cồn.

• Độ lên men thực sự: được đo sau khi tách cồn và được quy về trọng lượng nguyên thủy.

• Độ lên men triệt để: là độ lên men biểu kiến tối đa đạt được sau khi lên men hoàn toàn các đường có thể lên men được. Thông thường các loại bia vàng độ lên men triệt để khoảng 80%.

3.3.4 Sự thủy phân protein

Mặc dù lượng protein và các sản phẩm thủy phân của chúng chỉ chiếm một lượng rất bé trong dịch đường (5 - 6%) nhưng chúng giữ vai trò rất quan trọng, tham gia trực tiếp vào sự hình thành chất lượng bia. Các phân tử protein có phân tử lượng thấp (amino acid và peptid) là nguồn thức ăn chính của nấm men. Các protein có



33

phân tử lượng trung bình (albumose, pepton, polypeptid) tham gia vào việc tạo bọt, gây cho bia có khả năng tạo bọt lâu, còn các protein có phân tử lượng cao thường là nguyên nhân gây đục bia.

Sự thủy phân protein gồm 2 giai đoạn:

- Ở giai đoạn khi nảy mầm, do nhiệt độ thấp nên sự thủy phân sâu xa hơn và tạo nhiều protein bậc thấp (peptid bậc thấp và amino acid).

- Ở giai đoạn đường hóa tạo nhiều protein bậc trung (albumose, pepton, peptid bậc cao) một phần protein hòa tan sau khi đường hóa hoặc những quá trình về sau như đun sôi với hoa houblon, làm nguội... chúng sẽ bị kết tủa và bị thải bỏ. Phần khác còn lại trong dịch đường là các protein chịu nhiệt, phần lớn chúng tồn tại trong dịch đường ở dạng hòa tan sau khi đun sôi ở nhiệt độ cao, đây chính là protein hòa tan bền vững nhất.

Hoạt động thủy phân protein xảy ra hữu hiệu nhất là ở 45 - 55oC, ở điểm nghỉ 45oC sẽ thu được nhiều sản phẩm phân tử lượng thấp, ở 55oC sẽ thu được nhiều chất có phân tử lượng cao. Nấm men tiêu thụ ít nhất từ 10 - 14 mg α - amino nitrogen / 100 ml dịch đường, nếu điều kiện trên không được đảm bảo thì:

- Nấm men tăng trưởng yếu

- Quá trình lên men chính và phụ chậm lại

- Mùi bia chưa chín bị giữ lại trong bia

Vì vậy việc cung cấp đầy đủ lượng α-amino acid cho nấm men để đảm bảoquá trình trao đổi chất rất là cần thiết. Dịch đường chế biến từ các loại malt có độ phân giải bình thường luôn có đủ lượng α-amino acid cần thiết. pH cũng làm ảnh hưởng quá trình thủy phân protein, ở pH = 5 khối lượng các chất có nitrogen hòa tan kể cả amino acid, peptide, peptone và albumose sẽ tăng lên.

3.3.5 Các quá trình khác

- Một phần các chất phosphate hữu cơ không hòa tan, tiếp tục hòa tan bởi men phosphatase, các men này cần thiết cho quá trình lên men cồn. Chúng phản ứng với các muối tạo nên độ cứng của nước, góp phần làm thay đổi pH và hệ đệm của dịch đường.

- Trong quá trình nấu, nếu ta tăng thêm nhiệt độ và kéo dài thời gian, các tanin và anthocyanogen được hòa tan từ vỏ trấu và từ nội nhũ tăng thêm. Quá trình này cần được kiểm tra và điều chỉnh trong phạm vi giới hạn của mẽ nấu. Các tanin có phân tử lượng cao và anthocyanogen giữ vai trò thiết yếu trong việc tạo đục bia, gây ảnh hưởng bất lợi cho vị bia, chúng kết hợp với protein phân tử lượng cao và kết tủa.. Các tanin có phân tử lượng thấp có phạm vi hoạt động yếu hơn nếu quá trình nấu ngăn chặn được sự xâm nhập của oxy.



34

3.3.6 Các quá trình enzyme khác

a. Thủy phân fitin

Trong các hợp chất hữu cơ chứa phospho thì fitin là cấu tử chiếm nhiều nhất về khối lượng và có ý nghĩa hơn cả trong công nghệ sản xuất bia. Ở giai đoạn ươm mầm, fitin đã bị thủy phân cục bộ nhưng với tốc độ bé. Đến giai đoạn đường hóa quá trình này mới xảy ra với tốc độ tối đa dưới sự xúc tác của enzyme fitase, xúc tác phân cắt acid phosphoric khỏi phân tử amylopectin. Nhiệt độ tối ưu của enzyme này là 45 – 50oC, pH tối thích 5,2 – 5,3.

Sự thủy phân fitin và những hợp chất hữu cơ khác chứa phospho và kèm theo đó là sự giải phóng acid phosphoric đã làm cho độ chua định phân và tính đệm của dịch cháo tăng lên. Điều này rất có ý nghĩa trong công nghệ sản xuất dịch đường, vì sự tăng độ chua của dịch cháo luôn kèm theo sự tăng hiệu suất đường hóa và nhiều ảnh hưởng dương tính đến dịch đường thu được.

b. Thủy phân hemicellulose

Sự thủy phân hemicellulose mang hai ý nghĩa: thứ nhất là cung cấp bổ sung chất hòa tan cho dịch đường, thứ hai là phá bỏ hàng rào chắn tạo điều kiện cho các enzyme còn lại hoạt động. Tham gia thủy phân hemicellulose là nhóm enzyme sitase, nhiệt độ tối ưu là 45oC, pH là 5,0.

Ở giai đoạn đường hóa các hợp chất cao phân tử khác cũng bị thủy phân bởi các enzyme tương ứng.

3.3.7 Phương pháp nấu có thế liệu:

Bảng 9 Nguyên liệu cho mẻ nấu

Nguyên liệu Đơn vị

Số lượng

Thời điểm cho vào nồi

Ghi chú

Nồi gạo Nồi malt

Gạo

kg

310

Pha 900ml nước + 100ml

H2SO4 → 1(l) tương

đương 120ml dung dịch acid đủ pha loãng 10 lần

H2SO4 đậm đặc Malt Úc

ml kg

22 940

Ngay sau khi xuống bột gạo

CaCl2

g

1200

Ngay khi xuống bột malt

Acid lactic cho vào nồi malt

ml

400 Ngay khi xuống bột malt

Cho pH nồi malt giai đoạn 65oC tương đương 5,6




35

Biểu đồ nấu

Bảng 10 Thông số vận hành mẻ nấu

Thông số Nhiệt độ (oC)

Thể tích (hl)

Thời gian (phút) Ghi chú Giới hạn

cho phép Quy định

Hòa bột lót 30 3

Hòa bột gạo 30 6, 100hl/h

Hòa bột malt 50±1 18 – 19 Tinh chỉnh thể tích nước sao cho sau khi hội cháo: Nhiệt độ malt đạt được 64 – 68oC Mức lỏng trong nồi malt không chạm đầu dò trên (nếu không sẽ không mở được van hơi để gia nhiệt nồi malt)

Hạ nhiệt nồi gạo trước khi hội cháo

30 4 – 5

Nồi gạo: giai đoạn 72oC(1) 83oC 72oC(2) sôi

72±1

83±1

72±1

>100

1– 2

15 – 25 2 – 6 15 – 30 15 – 30

20 5 20 15

Cho nước, chờ 4 phút (nhiệt độ < 77oC) rồi mới bơm malt lót

Nồi malt

20’

Thời gian

15’ β - amylase

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Xuống gạo

Xuống malt

20’

5’ 20’

10’

20’

Nhiệt độ

α- amylase α- amylase

Proteinase γ-amylase



36

50oC 65oC 75oC

50±1

65±1

75±1

10 – 15 15 – 35 15 – 25

10 20 20

Khi giữ nhiệt độ 75oC cho được 10 – 15 phút, đo tinh bột sót

Thể tích nước cốt dự kiến

28 Sau khi kết thúc giai đoạn Pre-compression Tinh chỉnh cho Plato nước rửa bã cuối nhỏ hơn 1,5oP Cài đặt nước rửa bã sao cho tổng thể tích nước nha sau lọc khoảng 65 – 70 hl

Cài đặt nước rửa bã

32, 36hl/h

Thể tích nước nha trước đun sôi

75–78


3.3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến quá trình nấu

a. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ thủy phân là yếu tố quyết định cường độ và chiều hướng tiến triển của quá trình enzyme. Trong khoảng có ý nghĩa công nghệ, nếu nhiệt độ thủy phân tăng thì khả năng phản ứng của các phân tử cơ chất cũng tăng.

Mối liên quan giữa hằng số tốc độ phản ứng và nhiệt độ được thể hiện qua phương trình Arrhennius:

2

ln

RTdT

Kd µ=

Trong đó K – hằng số của tốc độ phản ứng

R – hằng số khí vạn năng, R = 8,3134 KJ/Kmol.oK

T – nhiệt độ tuyệt đối, oK

µ - năng lượng hoạt hóa, KJ.Kmol-1

Đại lượng đặc trưng cho ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hóa học cũng như phản ứng của enzyme là hệ số nhiệt trung bình, ký hiệu Q10.

Hệ số nhiệt trung bình Q10 là tỷ số giữa các hằng số tốc độ tại các điểm nhiệt độ t(oC) và (t + 10)(oC):

t

t

K

KQ 10

10+=

Ở nhiệt độ bình thường nếu Q10 càng lớn thì phản ứng càng khó xảy ra. Thông thường Q10 của phản ứng enzyme nằm trong khoảng từ 1 – 2.



37

Bảng 11 Q10 ở các vùng nhiệt độ của phản ứng enzyme

Vùng nhiệt độ (oC) Q10

25 – 35 1,67 35 – 45 1,35 40 – 50 1,3 45 – 55 0,9 50 – 60 0,58


Nếu Q10 > 1, tốc độ phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng còn nếu Q10 < 1 thì khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng lại giảm. Nếu Q10 = 1 thì tốc độ phản ứng là một hằng số.

Nhiệt độ hoặc vùng nhiệt độ mà tại đó enzyme thể hiện hoạt lực tối đa, phản ứng xúc tác đạt tốc độ cao nhất gọi là nhiệt độ hoặc vùng nhiệt độ tối ưu. Mỗi một enzyme đều có nhiệt độ hoặc vùng nhiệt độ tối ưu riêng, tại đó nó sẽ xúc tác phản ứng với cường độ mạnh nhất.

Việc điều chỉnh nhiệt độ của dịch cháo cho phù hợp với nhiệt độ tối ưu của từng enzyme riêng biệt và khi đạt đến nhiệt độ tối ưu cần duy trì ở nhiệt độ đó một thời gian để enzyme đó xúc tác quá trình thủy phân, có như vậy quá trình phân cắt các hợp chất cao phân tử mới triệt để, hiệu suất thu hồi chất chiết mới cao. Thuật ngữ chuyên môn gọi là “nghỉ enzyme”, tên gọi của giai đoạn “nghỉ” được đặt theo tên enzyme tương ứng với điểm nghỉ, hoặc tên cơ chất bị phân cắt hoặc tên của mục đích. Ví dụ, ở nhiệt độ 48 – 52oC vùng tối ưu của protease thì thời gian nghỉ ở đây được gọi là “nghỉ protease” hoặc “nghỉ đạm hóa”.

Bảng 12 Ảnh hưởng của nhiệt độ đường hóa đến hàm lượng đường và dextrin tạo thành

Nhiệt độ đường hóa, oC

Thành phần chất chiết, % tổng glucid Tỷ số đường :dextrin Đường theo maltose Dextrin

62,5 65,0

78,64 70,28

21,36 29,72

1 :0,27 1 :0,42

70,9 62,72 37,28 1 :0,59 75,0 59,93 40,07 1 :0,67


b. Ảnh hưởng của pH

Độ chua tác dụng (pH) của dịch cháo là yếu tố khá mạnh ảnh hưởng đến động lực học của quá trình thủy phân và đường hóa. Yếu tố này ảnh hưởng khá rõ rệt đến phản ứng enzyme vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và ảnh hưởng đến độ bền protein của enzyme. Đa số các enzyme bền trong giới hạn pH giữa 5 và 9. Độ bền của chúng có thể tăng lên khi trong môi



38

trường có sự hiện diện của cơ chất, Co-enzyme hoặc Ca2+. pH của môi trường mà tại đó enzyme thể hiện hoạt lực cao nhất của mình gọi là pH tối ưu, các enzyme khác nhau có pH tối ưu khác nhau.

Bình thường thì độ chua tác dụng của dịch cháo malt là thấp hơn (pH cao hơn) độ chua tối ưu của các enzyme, nó dao động trong khoảng pH = 6,0 – 6,5, Nếu trong quá trình sản xuất ta lại sử dụng nước cứng cacbonat thì độ chua tác dụng của dịch cháo lại còn giảm nữa. Độ chua tác dụng của môi trường thấp sẽ gây ảnh hưởng bất lợi cho tiến trình phản ứng enzyme, dẫn đến cơ chất bị phân cắt không triệt để, hiệu suất thu hồi chất hòa tan thấp, khó lọc bã, dịch đường đục, bia thành phẩm có độ bền keo kém, hương và vị không hài hòa, không đặc trưng. Để khắc phục tình trạng này phải có biện pháp tích cực để ngăn chặn sự giảm độ chua hoặc phải tăng cường nó bằng biện pháp nhân tạo. Những giải pháp đó có thể là:

- Làm mềm nước trước lúc sử dụng

- Tăng độ chua của dịch cháo bằng cách bổ sung acid lactic.

Độ chua tác dụng của dịch cháo malt là một đại lượng khá bền vững. Nguyên nhân của đặc điểm này là do tính đệm của nó khá lớn do hệ thống muối kali phosphat bậc I và II của malt tạo ra.

Độ chua tác dụng tối ưu cho hoạt động của α – amylase trong điều kiện đường hóa là pH = 5,5 – 5,8, cho β – amylase là ở 4,8 – 5, còn cho amylophosphatase là ở pH = 5,5 – 5,7. Độ chua tác dụng tối ưu cho cả nhóm amylase là ở pH khoảng 5,4 – 5,6. Nếu pH dưới 2,8 hoặc cao hơn 8,0 thì sẽ xảy ra quá trình ức chế không thuận nghịch, nghĩa là enzyme dần dần bị tê liệt đến vô hoạt và sau đó thì phân tử của chúng sẽ bị biến dạng. Điểm pH tối ưu của amylase phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong đó yếu tố mạnh nhất là nhiệt độ của môi trường.

Khi ta tăng nhiệt độ của dịch cháo thì pH tối ưu của enzyme cũng tăng theo. Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với β – amylase vì enzyme này có pH tối ưu thấp hơn rất nhiều so với pH của dịch cháo. Khi tăng nhiệt độ thì pH tối ưu của nó cũng tăng lên, càng tiệm cận với pH thực của dịch cháo, do đó sẽ có ảnh hưởng dương tính đến độ hoạt động của enzyme này. Điều này có nghĩa là nếu đường hóa tiến hành ở pH thấp thì lượng đường maltose tạo thành sẽ tăng lên.

Trong một khoảng giới hạn xác định nếu giảm pH của môi trường thì hiệu suất đường hóa sẽ tăng lên, còn thời gian đường hóa sẽ được rút ngắn.



39

Bảng 13 Sự phụ thuộc giữa pH môi trường với thời gian và hiệu suất đường hóa

pH Thời gian đường hóa phút Hiệu suất đường hóa (% theo chất khô)

6,4 5,6 5,3 5,1 4,8

25 15 15 35 40

76,89 78,21 78,86 79,41 79,06


3.3.8 Kiểm tra sự thủy phân của tinh bột

- Tinh bột phải được thủy phân triệt để không bắt màu với iodine

- Việc kiểm tra phải được thực hiện trên các mẫu đã ngâm lạnh

- Dịch đường sẽ được kiểm tra lại một lần nữa sau khi đun sôi kết thúc. Biện pháp được gọi là kiểm tra "đường hóa trễ", để tránh tình trạng tinh bột sót gây đục bia sau này.

3.3.9 Thành phần của dịch đường sau đường hóa

Có khoảng từ 75- 80% trọng lượng của bột được hòa tan trong quá trình nấu. Những thành phần không hòa tan còn lại được tách ra ở bã hèm, phần lớn các chất hòa tan trong quá trình nấu gồm các đường maltose, maltotriose, glucose, thêm vào đó các đường khác có sẵn trong đại mạch như là sucrose, fructose. Những thành phần không lên men còn lại chủ yếu là dextrin, protein, chất keo và các chất vô cơ khác.

Ngoài ra, trong quá trình đường hóa các hợp chất polyphenol, chất chát và chất đắng trong vỏ malt sẽ hòa tan vào nước, sự hòa tan các hợp chất này vào dịch đường là một dấu hiệu bất lợi vì chúng sẽ tạo cho bia vị lạ khó chịu. Sự oxy hóa các hợp chất này là nguyên nhân làm tăng cường độ màu của dịch đường. Nhiệt độ càng cao, pH càng cao và thời gian đun nấu càng dài, sử dụng nước có độ cứng cacbonat cao để đường hóa nguyên liệu thì lượng hòa tan càng lớn

3.4 Lọc dịch đường và rửa bả

Cháo malt sau khi đường hóa xong, gồm 2 phần: phần đặc và phần loãng. Phần đặc bao gồm tất cả những phân tử nhỏ không hòa tan của bột malt. Phần loãng là dung dịch nước chứa tất cả chất hòa tan trong mẽ nấu gọi là dịch đường.

Mục đích của quá trình lọc nhằm phân tách phần loãng riêng ra khỏi phần đặc. Trong quá trình lọc, những phân tử rắn trong cháo sẽ tạo thành một lớp vật liệu lọc phụ. Quá trình lọc chia làm 2 giai đoạn: giai đoạn tách phần dịch đường ra



40

khỏi phần đặc và giai đoạn thu hồi những phần hòa tan còn bám ở phần rắn bằng nước nóng gọi là rửa bả.

Tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền malt và mức độ phân hủy của malt, cấu tạo của màng lọc, nhiệt độ, áp suất...

- Nhiệt độ tối thích cho quá trình lọc là 70 - 75oC

- Độ pH tối thích cho quá trình lọc là 5,5

Để tránh hiện tượng oxy hóa chất polyphenol do tiếp xúc với không khí phải giữ cho bã malt luôn luôn ngập nước. Thành phần muối của nước dùng rửa bã cũng gây ảnh hưởng nhiều đến thành phần của dịch đường và cho cả bia sau này. Không nên dùng nước cứng để rửa bã vì các chất tanin từ vỏ trấu sẽ hòa tan và gây cho bia có vị đắng khó chịu. Không nên rửa bã quá lâu vì lượng tanin hòa tan sẽ tăng lên gây cho bia có vị đắng khó chịu.

Nhiệt độ của nước rửa bã không được quá 76oC vì trong bã hèm có thể còn chứa tinh bột, nếu nhiệt độ cao có thể gây ra hiện tượng hồ hóa tinh bột trở lại, nhưng không đường hóa kịp do enzyme α – amylase đã bị vô hoạt sẽ gây đục bia sau này.

3.4.1 Phương pháp lọc

Nhà máy sử dụng máy lọc khung bản Meura 2001, là thiết bị ở thế hệ mới nhất có công suất và hiệu suất cao.

- Ưu điểm : lọc nhanh hơn, chiếm ít mặt bằng, có thể sử dụng nhiều phụ liệu (gạo, bắp...), hiệu suất thu hồi cao hơn (vì nghiền nhuyễn hơn). - Nhược điểm : khi thay đổi công thức của mẻ nấu phải điều chỉnh lại số lượng khung bản, tháo hèm và vệ sinh máy lọc đòi hỏi phải thêm công nhân, bố lọc rất đắc tiền.

3.4.2 Bã hèm

Bình quân 100 kg nguyên liệu sẽ có từ 110 - 120 kg hèm ướt ở 75 - 80% nước. Trong bã hèm còn chứa nhiều chất có khả năng lên men, nếu chứa lâu và ở nhiệt độ cao sẽ phát triển vi sinh vật, bã hèm rất dễ hỏng. Nên để xa những nơi dễ nhiễm như phòng men, phòng lên men và bộ phận rót chai...

- Thành phần của bã hèm:

- Nước: 75 - 80% - Cellulose: 5% - Protein: 8,5% - Khoáng: 1% - Chất béo: 2%



41

CHƯƠNG 4 ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI HOUBLON

4.1 Sự ổn định thành phần dịch đường

Tạo điều kiện để hình thành sự kết tủa giữa các protein kém bền vững với các chất polyphenol qua quá trình đun sôi. Đun sôi dịch đường không chỉ là đơn thuần tăng nhiệt độ cho mẻ nấu mà còn phụ thuộc vào các điều kiện khác như: thời gian đun sôi, sự đảo trộn...

4.1.1 Về mặt sinh học

Nhờ có pH thấp và khả năng kháng sinh của hoa houblon nên chỉ cần đun sôi trong một thời gian ngắn, dịch đường sẽ được thanh trùng. Dù vậy các vi khuẩn kháng nhiệt vẫn thường tìm thấy trong lớp cặn kết tủa nóng, trong đường ống dẫn và ở đáy thùng. Vì vậy nếu không được vệ sinh tốt chúng sẽ là mầm mống gây nhiễm cho dịch đường.

4.1.2 Về mặt sinh hóa

Nhờ đun sôi, các enzyme còn sót lại trong dịch đường sẽ bị loại trừ, nếu không chúng sẽ tiếp tục thủy phân về sau ở quá trình lên men, gây ảnh hưởng đến chất lượng của bia.

4.1.3 Ổn định keo

Qua đun sôi các keo protein kém ổn định sẽ được loại bỏ dưới dạng kết tủa. Tuy nhiên nếu đun sôi chỉ đơn thuần là gia nhiệt thì sẽ không đạt được kết quả tốt. Quá trình keo tụ còn phụ thuộc vào các yếu tố hóa lý khác như sau:

a. Yếu tố lý học

Thời gian đun sôi từ 70 -80 phút, thời gian đun sôi phải được nghiên cứu sao cho đạt được kết quả tốt nhất. Sau khi đã đạt nên tiếp tục giữ nguyên, cặn kết tủa nóng phải thô giúp cho việc tháo bỏ được dễ dàng, tuy nhiên thông thường chúng kéo theo một ít cặn mịn lẫn lộn. Nếu cặn mịn quá nhiều hay quá mịn là do dùng malt có độ phân giải thấp hoặc đun sôi không đúng mức hay nước nấu có hàm lượng carbonate cao.

- Sự đảo trộn khi đun sôi

Việc đảo trộn dịch đường khi đun sôi rất là quan trọng, phải tạo điều kiện cho dịch đường được đảo trộn hoàn toàn để đạt được một nhiệt độ đồng nhất trong mẻ nấu. Nếu không, ở những vùng không đảo trộn được, dịch đường sẽ bị cháy khét trên bề mặt truyền nhiệt, không những làm giảm hiệu quả của sự truyền nhiệt mà còn gây cho dịch đường có màu sậm và mùi vị xấu.

Hình 8 Dịch đường



42

Các bọt nước tạo ra trong quá trình sôi góp phần cho việc kết tủa tốt, các protein biến tính được bọt nước mang lên bề mặt, sau đó bọt vỡ ra, các phần tử li ti này kết hợp lại thành những cụm nhỏ. Vì vậy cần thiết kế việc đảo trộn sao cho toàn bộ dịch đường đều phải xuyên qua những vùng tạo bọt.

b. Yếu tố hóa học

Các yếu tố hóa lý làm ảnh hưởng đến sự ổn định keo rất phức tạp. Sự hiện diện của oxy trong dịch đường được coi như là cản trở quá trình keo tụ protein trong khi đó, nếu thêm vào dịch đường các chất khử như là sulfite thì quá trình keo tụ sẽ được cải thiện hơn.

Tuy nhiên sự hiện diện của oxy trong dịch đường sẽ làm các chất tanin bị oxy hóa, do đó tạo ra sự kết tủa tốt hơn. Phản ứng giữa các calcium (có trong nước nấu) và phosphate (có trong nguyên liệu) làm giảm pH của dịch đường, cũng giúp cho kết tủa protein.

Trong trường hợp nếu pH của dịch đường không giảm được đến mức yêu cầu, có thể bổ sung acid lactic trực tiếp vào nồi nấu. Tuy nhiên, cần lưu ý việc hạ thấp pH trong dịch đường sẽ làm tổn thất độ đắng nhưng vị đắng sẽ thanh hơn. Ngược lại nếu pH của dịch đường tăng cao lên, độ đắng sẽ tăng lên nhưng chất lượng đắng sẽ xấu hơn.

4.2 Sự gia tăng cường độ màu

Trong quá trình đun sôi dịch đường, một lượng nhỏ amino acid được chuyển hóa thành melanoidine, chất này góp phần tạo thành mùi và màu cho bia thành phẩm. Do đó sau khi đun sôi dịch đường có phần sậm màu hơn trước. Tuy nhiên trong quá trình lên men về sau, màu sẽ nhạt bớt đi.

4.3 Ảnh hưởng của DMS (dimethylsulfite)

DMS là một hỗn hợp sulfite rất dễ bay hơi trong quá trình đun sôi. Một lượng amino acid bị phá hủy, đáng kể nhất là các chất cystine và cyteine. Hỗn hợp này là nguồn cung cấp sulfur cho nấm men, trong quá trình lên men chúng sẽ tạo thành hydrogen sulfite (H2S) làm cho bia có mùi "trứng ung". Chúng cần được loại bỏ, bằng cách kéo dài thời gian đun sôi và cho sôi thật mạnh. Hàm lượng DMS cho phép trong dịch đường sau khi đun sôi từ 50 - 60 ppm/l.

4.4 Ảnh hưởng của Zn trong dịch đường

Chỉ cần những vết nhỏ của Zn trong dịch đường cũng đủ gây tác động sinh lý quan trọng trong quá trình tổng hợp protein và phát triển tế bào của nấm men.

Nếu thiếu Zn trong dịch đường, nấm men sẽ phát triển chậm và quá trình lên men cũng yếu theo, như thế việc loại trừ diacetyl sẽ không hoàn toàn. Vì vậy việc giữ Zn trong malt nhiều càng có lợi, tuy nhiên chỉ có 20% Zn chứa trong malt hòa tan vào dịch đường và sau đó giảm dần.



43

Các yếu tố thuận lợi để làm cho Zn tăng lên như sau:

- pH thấp

- Nhiệt độ nấu thấp

Hàm lượng Zn sau khi đun sôi phải đạt ít nhất từ 0,1 – 0,15 mg/l Zn tham gia vào quá trình tổng hợp protein cho sự phát triển tế bào nấm men. Vì vậy nếu thiếu Zn nấm men sẽ không phát triển nhanh được. Quá trình lên men sẽ bị chậm lại, trái lại nếu bổ sung vào quá liều lượng, trước nhất nấm men sẽ phát triển quá nhanh, sau đó sẽ chậm lại và quá trình lên men sẽ bị ngừng hẳn.

4.5 Quá trình hòa tan các thành phần của hoa houblon

Bia là một loại giải khát có mùi thơm và vị đắng rất đặc trưng, mùi thơm và vị đắng đặc trưng này gây nên bởi hoa houblon. Đồng thời hoa houblon còn giúp cho bia thêm phần bền vững sinh học và khả năng tạo bọt tốt. Một trong những phương pháp thông dụng nhằm chiết đắng và dầu thơm của hoa houblon là đun sôi trực tiếp dịch đường với hoa.

4.5.1 Hòa tan các chất đắng

α – acid đắng (humulone) hoàn toàn không hòa tan trong nước lạnh, khi đun sôi với dịch đường chúng bị thay đổi cấu trúc, nhờ sự thay đổi này mà các acid đắng trở về dạng những sản phẩm có khả năng hòa tan tốt hơn. Một trong những sản phẩm này quan trọng nhất là isohumulon hay là iso α–acid. Nó là thành phần chủ yếu tham gia vào việc tạo mùi vị cho bia.



44

OH

CO

OH

H2C

OCH2HO

HC CH2CH3C

H3C

CH CCH3

CH3

CHCH3

CH3

OH

OH

OH

CO CH2 CHCH3

CH3CH2HCC

H3C

H3C

CHH3C

H3CCH CH OC

+H2O

Humulon

isohumulon

CH3

HC

CH3

CHO

OH

OH

OH

CO CH2 CHCH3

CH3CH2HCC

H3C

H3C

H3C OC

+

isobutaldehyde

+H2O

OH

OHHO

CO CH2 CHCH3

CH3CH2HCC

H3C

H3C

CH3COOH+

acid humulinic acid acetic

� Tính chất của isohumulon (iso α–acid)

Các thành phần khác nhau của α – acid được đồng phân ở mức độ khác nhau, cohumulone cho ra isohumulon ở hiệu suất cao nhất, vì vậy khi sử dụng houblon có hàm lượng cohumulone cao sẽ cho bia có độ đắng cao.

Các tác dụng của isohumulon như sau:

- Các isohumulon (iso α – acid) không chuyển hóa hòa tan rất ít trong bia lạnh (chỉ khoảng từ 1 – 3 ppm)

- Các isohumulon đã chuyển hóa có thể hòa tan trong bia lạnh lên đến 120 ppm



45

- Độ đắng do isohumulon tạo thành gọi là “đơn vị đắng” (BU)

- Isohumulon có khả năng kháng sinh dù là ở mức độ nhỏ 15 ppm, nhưng nếu trên 50 ppm thì khả năng này rất mạnh. Chúng có thể tác dụng trên diện rộng đối với các vi sinh, nhưng đặc biệt không làm ảnh hưởng đến hoạt động và sự sống của nấm men bia

- Isohumulon còn có khả năng hoạt động mạnh trên bề mặt nhờ vậy góp phần trong việc ổn định bọt bia.

4.5.2 Thời gian và cường độ đun sôi

Nếu kéo dài thời gian đun sôi sẽ chiết suất được nhiều isohumulon hơn. Phần lớn các acid được đồng phân ở giai đoạn đầu của quá trình đun sôi. Sau đó tỷ lệ sẽ giảm dần nếu đun sôi vẫn tiếp tục.

Cường độ đun sôi đặc trưng bởi hai yếu tố đó là vòng tuần hoàn và tỷ lệ bốc hơi, cường độ đun sôi càng mạnh thì khả năng trích ly càng cao. Trong sản xuất tỷ lệ bốc hơi phải đạt 7 – 8 %, sự đối lưu trong nồi đạt 14 – 15 vòng/phút.

4.5.3 Ảnh hưởng của pH

pH dịch đường càng cao, quá trình đồng phân càng mạnh nhưng các thành phần trích ly được có vị không ngon. Chất lượng đắng ở dịch đường có pH thấp, luôn luôn được coi như hài hòa và mùi vị thanh hơn. Trong quá trình đun thì pH giảm dần do quá trình chuyển hóa và hòa tan acid vào dịch đường.

4.5.4 Sự kết tủa isohumulon

Một lượng lớn isohumulon sẽ bị loại ra do cặn tủa hấp thu, thông thường BU còn lại trong bia thành phẩm khoảng 25 – 30% so với lượng α-acid cho vào.

- Phương pháp chiết suất: tốt nhất là dùng nhiệt độ cao như là đun sôi dưới áp lực

- Chiết tinh dầu: tinh dầu của houblon gây cho bia mùi thơm dễ chịu, tinh dầu bao gồm nhiều thành phần khác nhau, có mùi thơm khác nhau và khả năng bay hơi khác nhau. Phần lớn các chất này khi đun sôi sẽ khuếch tán trong hơi nước và bay ra ngoài, trong dịch đường còn lại rất ít tinh dầu chúng bao gồm những thành phần kém bay hơi. Vì vậy trong thực tế sản xuất để tăng thêm lượng tinh dầu còn lại, người ta tiến hành cho hoa vào khoảng 15 – 20 phút trước khi kết thúc quá trình đun sôi.

4.5.5 Hòa tan polyphenol

Polyphenol hòa tan ngay trong nước, polyphenol của houblon bao gồm anthocyanogen, tanin và catechin. Chúng giữ một vai trò thiết yếu trong việc kết tủa các protein. Trong quá trình sản xuất bia về sau, polyphenol đặc biệt là anthocyanogen sẽ bị polyme hóa dần dần, mức độ ngày càng lớn hơn làm cho bia bị cặn.



46

4.6 Hướng dẫn đun sôi dịch đường

Bảng 14 Cơ cấu nguyên liệu cho nồi đun sôi

Nguyên liệu Đơn vị

Số lượng

Thời điểm cho vào Ghi chú

Caramel gr 10 phút phản ứng khi bắt đầu đun sôi

Đạt 8,5EBC

ZnCl2 gr 3,2 Bắt đầu sôi (nhiệt độ đạt 99,6-100oC trên bộ điều khiển 133

Hòa tan với 100ml nước trước khi cho vào nồi đun sôi

35% hop cao VAnr 0,6-222 (50% α-acid đắng)

gr 670 Bắt đầu sôi (nhiệt độ đạt 99,6-100oC trên bộ điều khiển)

65% hop viên VA 0,6-222 8,1% α-acid đắng

gr 2360 20 phút trước khi dừng đun

Acid lactic vào nồi đun sôi

ml Sao cho pH nước nha đạt 5,3


- Khi máy lọc kết thúc, bơm hết nước nha lên nồi đun sôi. Châm nước nóng đến 75hl.

- Mở hơi đun khoảng 5 - 7 phút cho đảo trộn đều. Lấy mẫu đo độ đường P75, Trong thời gian đo độ plato, có thể dừng đun chờ kết quả.

- Tính thể tích sau khi đun: V1 (hl) = (75 x P75) / 13

- Tính ngược lại thể tích trước khi sôi: Vo (hl) = V1 + 6

Trong đó 6 là thể tích nước bốc hơi trong quá trình đun sôi.

Nếu Vo > 75 hl thì phải châm nước nóng cho đạt Vo. Mở hơi đun tiếp.

- Cho houblon cao với khối lượng ở bảng cơ cấu nguyên liệu và acid lactic vào bình tuần hoàn houblon. Khi nhiệt độ dịch đường đạt từ 98,5- 99oC thì cho tuần hoàn houblon khoảng 5 phút. Lượng acid lactic được tính toán dựa vào pH của mẻ trước.

- Cho houblon viên theo bảng cơ cấu nguyên liệu và caramel theo tính toán dựa trên độ màu mẻ trước sao cho đạt độ màu tiêu chuẩn vào bình tuần hoàn houblon. 20 phút trước khi dừng đun bơm tuần hoàn houblon khoảng 5 phút.

- Lượng houblon cho vào theo công thức:

Lượng dùng = (415 * % houblon * %α – acid đắng) * khối lượng nguyên liệu

- Quá trình đun mở áp lực hơi sao cho thể tích nước bốc hơi 5,5 - 6 hl/mẻ, khi kết thúc sôi đạt thể tích V1 theo tính toán ở trên. Chú ý: đầu quá trình đun nồi có thể



47

bị trào nước nha qua đường xả nước ngưng ống hơi xuống cống, khóa van đường này khi bắt đầu đun cho đến khi nồi hết trào.

- Kiểm tra tỷ lệ bốc hơi và tính thời gian kéo dài thêm cho đạt Vbh = 5,5 hl:

• Kiểm tra tỷ lệ bốc hơi: 60 phút kể từ khi bắt đầu tuần hoàn hop 1 (hay là 10 phút kể từ khi bắt đầu tuần hoàn hop 2) thì đo mức lỏng trong nồi đun sôi (trong khi đang đun). Thể tích đo được trừ 0,2 hl.

• Tính thể tích bốc hơi Vbh. Nếu Vbh ≥ 4,7 hl thì đạt yêu cầu (kết thúc bình thường). Nếu thể tích bốc hơi Vbh < 4,7 hl thì phải kéo dài thêm T phút được tính như sau:

T = [(5,5 - Vbh) x 60 / Vbh] - 10 (phút)

Ví dụ: kiểm tra thể tích bốc hơi là 4,5 hl, thời gian kéo dài thêm T ≈ 3 phút

Theo quy định của TCT, thời gian đun kéo dài thêm không nên vượt quá 10 phút.

- Thể tích nước nha nóng bơm xuống whirlpool: V2 = V1 + thể tích nước châm thêm.

Việc châm thêm nước phải hạn chế tối đa, chỉ châm bổ sung cho những trường hợp độ đường cao hơn 13,4oP và khi đó phải tìm nguyên nhân khắc phục ngay.

Nếu không châm nước: V2 = V1



48

CHƯƠNG 5 LẮNG CẶN VÀ LÀM LẠNH DỊCH ĐƯỜNG

5.1 Lắng cặn

Whirpool là thiết bị lắng bằng lực xoáy hướng tâm có nhiệm vụ tách các protein kết tủa, các xác houblon và các cặn rắn không tan, lơ lửng trong dịch đường. Đây là phương pháp tách cặn tốt nhất và rẻ tiền so với các phương pháp khác.

Whirpool là một thùng hình trụ đứng thể tích 8000l, đáy phẳng, có độ nghiên khoảng 2% về phía đường ống ra. Tỷ lệ giữa đường kính và chiều cao thường từ 1:1 – 3:1. Bên trong thùng không có đường ống, dịch đường được bơm vào theo tiếp tuyến của vách thùng, thường có 2 ngã vào:

- Ngã thứ 1: sát đáy thùng để bơm vào lúc đầu để ngăn chặn oxy vào.

- Ngã thư 2: ở khoảng 1/3 chiều cao của mức chứa dịch đường, dịch đường được tháo ra luôn luôn ở về điểm thấp nhất của thùng lắng. Nguyên lý của whirpool là khi những phân tử rắn không tan lơ lửng trong dịch đường bị xoáy tròn, chúng sẽ bị chuyển dịch vào tâm của đáy thùng. Vì vậy khi bơm dịch đường vào thùng toàn bộ khối dịch đường bị xoáy tròn, các mảnh cặn kết tủa trong quá trình đun sôi sẽ dịch chuyển vào trung tâm tập hợp lại dưới dạng một cái bánh hình cone.

Tốc độ của bơm nạp vào không được quá nhanh, dòng xoáy tốt nhất có tốc độ là 5 m/giây để tránh những lực xé làm biến dạng các cấu trúc của β – glucan dịch đường, gây ảnh hưởng khó khăn cho khâu lọc bia sau này.

Mật độ và độ đặc của bánh cặn phụ thuộc vào kết tủa của quá trình đun sôi và thành phần của nguyên liệu. Sử dụng houblon viên không những giúp cho việc tạo cặn tốt mà quá trình bơm dịch đường vào thùng hay tháo cặn ra cũng sẽ dễ dàng. Thời gian lắng tối ưu từ 20 – 40 phút. Không nên kéo dài hơn để tránh nguy cơ bị oxy hóa. Trong thời gian lắng nhiệt độ sẽ giảm dần nhưng ít khi dưới 82oC.

Dịch đường trong, sau khi được rút ra khỏi thùng lắng còn để lại dưới đáy một phần cặn đục, gọi là kết tủa nóng chúng chứa khoảng 75% dịch đường và 25% cặn rắn. Cặn rắn lại được tách ra, dịch đường trong được thu hồi lại.

Cần phân biệt cặn kết tủa ở đáy thùng lắng gọi là “kết tủa nóng”. Cặn kết tủa khi dịch đường hạ nhiệt để lên men gọi là “kết tủa lạnh”.

a. Thành phần kết tủa nóng

Cặn kết tủa nóng gồm những phân tử có kích cỡ từ 30 – 80 ppm, chúng nặng hơn dịch đường thông thường sẽ lắng tốt do tác dụng của dòng xoáy hướng tâm chúng được gom lại giữa và hình thành một khối nhão hình cone.

Theo Schild, Endes và Spregh thành phần của chúng, tính theo chất khô như sau:

- 50 – 60% protein



49

- 16 – 20% nhựa houblon

- 20 – 30% các chất hữu cơ khác, đáng kể nhất là phlobaphene (do tanin oxy hóa)

- 3 – 30% chất tro

“Kết tủa nóng” hấp thu rất mạnh kim loại sắt như sắt, đồng và các kim loại khác. Các kim loại này ở nồng độ cao sẽ gây độc hại cho nấm men và cũng là yếu tố gây đục cho bia thành phẩm, “kết tủa nóng” gây ảnh hưởng đến tốc độ lên men.

b. Thành phần của kết tủa lạnh

Gồm những phức chất giữa protein và tanin. Theo Hartong thì lượng tanin kết tủa vào khoảng 20%, các protein trong phức chất là những sản phẩm thủy phân của globulin.

“Kết tủa lạnh” gồm những phân tử rất nhỏ khoảng 0,5 ppm đường kính cho nên rất khó lắng, nó thường ở dạng lơ lửng trong dịch đường và có đặc tính là hay kết dính vào những thành phần khác. Ví dụ: nấm men, bọt khí…

Khi bám vào nấm men, chúng sẽ làm giảm diện tích tiếp xúc giữa nấm men và dịch đường, nấm men sẽ khó khăn trong việc hấp thu dinh dưỡng làm quá trình lên men chậm lại. Nó là sản phẩm thủy phân của globulin và đặc biệt là β – globulin rất không bền vững, là nguyên nhân trực tiếp gây đục. Nó còn là nguồn gốc sinh ra các rượu bậc cao, H2S chất này gây cho bia có mùi khó chịu.

Có nhiều phương pháp để tách kết tủa lạnh nhưng không phương pháp nào loại hẳn hoàn toàn và ở mức độ từ 40 – 60 mg/l trong dịch đường là tốt nhất. Lên men với dịch đường đã tách tốt kết tủa lạnh, bia sẽ cho mùi vị dịu và dễ chịu hơn. Tính ổn định keo cũng sẽ tốt hơn.

Thành phần kết tủa lạnh trong dịch đường cũng giống như thành phần của bia bị kết tủa khi ngâm lạnh. Để ngăn ngừa, người ta loại nó ở khâu lên men phụ bằng cách kéo dài thời gian, để các keo tiếp tục kết tủa sâu hơn với các chất tanin. Cũng có thể loại nó bằng các chất hấp thu hoặc tiếp tục phân hủy bằng những enzyme thủy phân protein.

5.2 Làm lạnh dịch đường

Bởi vì nấm men chỉ có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp, nên dịch đường cần được hạ nhiệt độ càng nhanh càng tốt ở khoảng 6 - 8oC. Điều phải hết sức quan tâm khi hạ nhiệt độ dịch đường là phải tránh mọi sự nhiễm khuẩn, dịch đường bị nhiễm sẽ làm hỏng chất lượng của bia. Thời điểm quan trọng nhất là khi nhiệt độ giảm từ 40 – 20oC. Khoảng nhiệt độ này rất thuận lợi cho sự phát triển vi sinh.

Trong quá trình hạ nhiệt phải đảm bảo các yếu tố sau:

- Dịch đường cần phải đảm bảo vô trùng

- Cung cấp oxy từ 8 – 10 mg/l



50

- Dịch đường phải trong và được loại bỏ các kết tủa nóng

- Đảm bảo loại trừ ít nhất một phần kết tủa lạnh để các keo không còn lơ lửng trong bia non.

Công thức tính hiệu suất mẻ nấu

5.3 Kiểm tra chất lượng dịch đường:

Dịch đường là sản phẩm của khâu nấu, nhưng nó là nguyên liệu của khâu lên men cho nên để đạt được một quá trình lên men tốt, chất lượng đúng theo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sản xuất ra, người làm bia cần phải kiểm tra và nắm vững một số chỉ tiêu cần thiết để qua đó điều chỉnh lại quy trình công nghệ của mình.

Bảng 15 Tiêu chuẩn chất lượng nước nha lạnh

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn

pH Độ hòa tan Độ màu Độ đục Oxy hòa tan Tinh bột sót Độ đắng Màu sắc Độ đục Sự sủi bọt khí

oP

EBC % Neph

mg/l

BU 200 ml 200 ml 200 ml

5,3 13,0 9,0

9,0 0 38

không đổi không đục

không sủi khí

5,2 ÷ 5,4 12,8 ÷ 13,4 8,0 ÷ 11,0

< 1500 8,0 ÷ 10,0

0 36 ÷ 40


Cách kiểm tra một số chỉ tiêu nước nha lạnh:

- Tinh bột sót: Dùng cồn ethanol 96o để kết tủa tinh bột, sau đó hòa tan tinh bột bằng nước cất và dùng I2 để định tính tinh bột.

• Cách làm: 25 ml cồn ethanol + 5 ml mẫu. Lắc nhanh sau đó để yên khoảng 20 ÷ 30 phút, gạn bỏ cồn, thêm vào 10 ml nước cất, lắc nhẹ để hòa tan tinh bột. Nhỏ từng giọt iod N / 10 vào thành ống, cho dung dịch chảy dọc thành ống và quan sát mặt tiếp xúc giữa I2 và mẫu, sau đó lắc đều (lượng I2 sử dụng khoảng 1 ÷ 3 g).

• Kết quả: Nếu dung dịch có màu xanh: còn tinh bột sót

Nếu dung dịch có màu vàng: hết tinh bột

Hiệu suất =

Khối lượng riêng dịch đường * Vnước nha * oP

(Độ hòa tan malt*khối lượng malt)+ (Độ hòa tan gạo * khối lượng gạo)



51

- Độ đục: Đo trên máy đo độ đục trong MONITEX - TA 6 - F - S.

- Độ màu: Mẫu nước nha phải qua lọc với một ít bột trợ lọc. Rót mẫu nước nha cần so màu vào ống thạch anh cho đến quy định. Sau đó lau khô và sạch bên ngoài ống thạch anh, đưa mẫu vào máy so màu. Xoay bảng màu tìm màu gần giống giữa bảng so màu và mẫu. Nếu không thể tìm màu chính xác giống hoàn toàn thì chấp nhận mẫu hơi đậm hơn màu của bảng màu.

- pH: Đo bằng pH kế.

- Độ hòa tan: Đo bằng Plato kế.

- Độ đắng:

• Nguyên tắc: Các chất đắng được trích ly từ nước nha đã được acid hóa bằng iso - octane, đo độ hấp thu lớp iso - octane ở bước sóng 276 nm. Tính kết quả.

• Hóa chất và thiết bị:

Iso - octane (2,2,4 - trimethyl pentane), HCl 3 mol / l, octanol

Máy quang phổ UV, cuvette silica

Máy ly tâm tốc độ vận hành 3000 vòng / phút

Máy lắc trộn đều biên độ dao động 2 ÷ 3 cm

Các bình cầu thủy tinh 250 ml có nắp đậy

Các loại pipette 2, 10, 20 ml và các ống nghiệm ly tâm 15 ml

• Tiến hành thử:

Chuẩn bị mẫu: Lọc trong nước nha bằng cách lọc qua 2 lần giấy lọc và làm điều hòa ở 20oC trước khi phân tích. Lấy pipette hút 10 ml HCl nồng độ 3 mol / l cho vào mẫu + 200 ml iso - octane.

Đậy nắp bình cầu chứa mẫu, đưa vào máy lắc lắc với tốc độ 300 vòng / phút ở nhiệt độ 20oC trong 15 phút.

Cho pha nhẹ vào ống nghiệm rồi ly tâm với tốc độ 3000 vòng / phút.

Đo độ hấp thụ của iso - octane ở bước sóng 275 nm, mẫu trắng là iso – octane nguyên chất.

• Kết quả: Độ đắng (BU) = 50 × A275

Với: A275 là độ hấp thụ của iso - octane ở bước sóng 275 nm so với mẫu đối chứng iso - octane nguyên chất. Ghi kết quả là số nguyên gần nhất.



52

HƯỚNG DẪN XỬ LÝ SỰ CỐ TRONG VẬN HÀNH

HOẶC KHI NƯỚC NHA CÓ CHỈ TIÊU KHÔNG ĐẠT

Sai lỗi Tiêu chuẩn / quy định

Cách xử lý

Do sai sót khi chỉnh nước xuống bột làm cho lỏng trong nồi quá nhiều so với mức quy định hoặc chạm đầu dò trên (*)

Nồi gạo: không gia nhiệt, báo ngay cho Quản đốc để được hướng dẫn xử lý. Nồi malt: tùy trường hợp, xử lý theo một trong các cách sau: - Nếu nồi gạo trống, không kẹt mẻ sau: mở van cho khoảng 1/3 cháo ở nồi malt về nồi gạo. Tiếp tục nấu nồi malt, nấu nồi gạo như nồi malt. Khi bơm nồi malt lên máy lọc thì bơm nhồi cháo nồi gạo qua. - Nếu nồi gạo đang chứa cháo mẻ sau: mở van cho một phần cháo nồi malt về nồi gạo đến khi mức lỏng không còn chạm đầu dò trên. Tiếp tục nấu nồi malt (chấp nhận một phần cháo đi qua mẻ sau). - Nếu nồi gạo đang CIP: báo PX Bảo trì tạm tháo đầu dò trên. Tiếp tục nấu, xong mẻ đó thì lắp lại đầu dò.

Gia nhiệt bị quá nhiệt (nhiệt độ cao hơn quy định) (*)

Nồi gạo: 72 ± 1oC

Nồi gạo: 83 ±

1oC

Nồi malt: 65 ± 1oC

Nồi malt: 75 ± 1oC

- Cho nước vào hạ nhiệt xuống 72oC. - Bổ sung khoảng 10 kg bột malt lót vào nồi gạo. - Chú ý nhiệt độ nồi malt khi hội cháo. - Khóa ngay van hơi, cho thêm nước hạ nhiệt xuống 85oC. - Chú ý nhiệt độ nồi malt khi hội cháo. - Đây là bước giữ nhiệt quan trọng nhất trong toàn bộ quy trình nấu. Nếu ở bước này để nhiệt độ tăng cao 70oC trở lên thì có thể làm hỏng mẻ nấu, rất khó xử lý. Khi xảy ra trường hợp này, phải báo ngay cho Quản đốc để được hướng dẫn cụ thể tùy mức độ quá nhiệt. - Phòng ngừa: khi hội cháo phải theo dõi liên tục nhiệt độ nồi malt, dừng bơm cháo qua nồi malt ngay khi nhiệt độ tăng đến 66oC. - Cho nước vào hạ nhiệt độ nồi malt xuống 75oC. - Bổ sung khoảng 50 kg bột malt vào nồi malt, kiểm tra tinh bột sót thật kỹ. - Không gia nhiệt nồi chờ khi nhận nước nha mẻ đó.

Không chuyển tốc độ cánh khuấy nồi gạo, nồi malt được

Tốc độ nhanh/chậm tùy từng giai

đoạn

- Báo ngay cho thợ điện ĐLBT xử lý cánh khuấy. - Trong thời gian chờ ĐLBT sửa chữa, cho phép tạm thời nấu nồi malt, nồi gạo với cánh khuấy ở 1 tốc độ (nhanh hay chậm đều chấp nhận được)

Đang xuống bột giữa chừng thì sự

Sau khi xử lý khắc phục nguyên nhân, tiếp tục vận hành nồi như sau: - Ghi nhận thể tích nước đã vào nồi, tiếp tục xuống bột đều hết thể



53

cố gàu tải bột (có thể do đứt ống gió làm van không mở, kẹt gàu tải xích...)

tích nước còn lại rồi dừng chế độ xuống bột tự động. - Chạy gàu tải bột cho bột trực tiếp vào nồi mà không chạy bơm nước (có thể chạy dừng gàu nhiều lần cho bột có thời gian hòa vào nước) đến khi hết thùng bột. - Tráng nồi bằng nước lạnh.

Có tinh bột sót ở nồi malt (*)

Không có - Dừng lọc ngay. Cho nước lạnh vào nồi malt hạ nhiệt độ nồi malt xuống 74 - 75oC. - Không gia nhiệt nồi chờ. - Bổ sung 20 - 30 kg bột malt vào nồi malt, giữ 10 - 15 phút kiểm tra lại tinh bột sót, đạt thì lọc tiếp tục. - Cắt bớt nước rửa bả.

Độ Plato nước rửa bã cuối cao hơn quy định

1,5oP Đo đường sót liên tục đến khi xử lý xong đưa độ đường sót về dưới mức cho phép. Khắc phục: xem xét lần lượt các tình huống sau: - Kiểm tra bố lọc có dính bã không? Nếu có: ghi lại số thứ tự mặt bố bị dính, báo Quản đốc xử lý. - Áp suất rửa bã <300 mbar: phải nhảy về bước PRECOMPRESSION để ép lại. - Sai sót khi xay: lượng malt, gạo quá ít, không đủ điền đầy mặt bố lọc nên khó rửa bả. Kiểm tra cân có bị kẹt, bị lệch, tính toán mã cân có sai không? - Sai sót khi xuống bột: xuống không hết bột trong thùng.

Độ Plato cuối thấp hoặc cao hơn quy định

12,8 > oP hoặc

oP > 13,2

- Kiểm tra độ Plato trung bình cộng (Ptb) các mẻ đã nấy của lô đó (bao gồm mẻ Plato không đạt). - Nếu Ptb thấp hơn tiêu chuẩn, nấu các mẻ kế tiếp sao cho độ Plato trung bình lô đó đạt 12,8 ≤ oPtb ≤ 13,2

Độ màu thấp/cao hơn quy định

8 - 11 EBC Điều chỉnh caramel sử dụng mẻ kế tiếp cho độ màu trung bình lô đó đạt mức 9

pH thấp/cao hơn quy định

5,2 - 5,4 - Nếu pH ≤ 5,2 chỉnh các mẻ sau cho pH gần 5,4, - Nếu pH ≥ 5,4 chỉnh các mẻ sau cho pH gần 5,2,

Tỷ lệ bốc hơi thấp hơn quy định

Bốc hơi 5 hl/mẻ

(Vo: 65 - 67 hl)

- Kéo dài thời gian đưa mẻ đó cho đạt. - Phối hợp với Trưởng ca để sắp xếp CIP nồi đun sôi càng sớm càng tốt.

Nhiệt độ nước nha tăng cao quá 12oC (*)

7 - 9oC - Khóa ngay van đưa nước nha sang lên men. Sau đó tắt các bơm van liên quan. - Báo Trưởng ca PX. Lên men biết để phối hợp xử lý. - Báo Trưởng ca, Quản đốc tìm nguyên nhân để khắc phục.

(*) Khi xảy ra các trường hợp này phải báo ngay cho Quản đốc trước khi tiến hành xử lý.



54

CHƯƠNG 6 LÊN MEN

6.1 Lên men chính

Mục đích của quá trình lên men chính là nhờ sự hoạt động của nấm men để chuyển hóa đường trong dịch lên men thành cồn, CO2 và một số sản phẩm phụ khác nhằm tạo thành sản phẩm là bia.

Quá trình này kéo dài từ 5 – 7 ngày, áp suất trong tank là 0bar, nhiệt độ trung bình từ 7 - 9oC. Quá trình lên men chính bắt đầu khi tiếp nhận nước nha từ khâu nấu. Mẻ nước nha đầu tiên phải được làm lạnh ở 6oC để bù mất nhiệt vì đây là mẻ đầu tiên sau khi vệ sinh tank nên tank có nhiệt độ khá cao. Trong quá trình nhận nước nha tanin tiến hành cấy men theo công thức

Lượng men = (0,1÷ 1,2) * 100/cons * 100/(100 - %mc) * 415

cons : men đếm được mc: men chết

Lượng nấm men cấy vào khoảng 300 – 450 kg/tank, mật độ nấm men trong tank từ 20 -30.106 tế bào/ml. Đồng thời ta cũng cho thêm malturex để rút ngắn quá trình lên men theo tỉ lệ 1 ÷ 1,2 lit/tank. Nhiệt độ nước nha các mẻ kế tiếp lần lượt là: 6,5, 7, 7,8,8 để tránh nấm men bị sốc nhiệt, giúp nấm men thích nghi với điều kiện sống để quá trình trao đổi chất có thể diễn ra bình thường. Trong quá trình lên men chính nấm men sử dụng các chất hòa tan trong dịch đường để tạo cồn, CO2 và một số sản phẩm phụ khác. Do yêu cầu áp suất khi lên men chính là 0 bar nên sau khi lên men khoảng 24 giờ tiến hành đo độ tinh khiết của CO2, nếu đạt 99,98% trở lên thì mở van thu hồi CO2 sao cho áp kế chỉ từ 0,4 – 0,6 kg/cm2. Trong thời gian lên men cần xả cặn mỗi ngày để loại bỏ lượng nấm men chết, kết tủa lạnh gây ảnh hưởng mùi vị bia. Lên men chính kết thúc khi tốc độ lên men các chất hòa tan giảm xuống khoảng 0,15 – 0,2% mỗi 24 giờ hay khi hàm lượng dịch đường khoảng 3,1 – 3,2oP. Khi hàm lượng đường khoảng 3,5 – 3,8oP tiến hành dằn áp với áp lực 0,3 – 0,6bar để hạn chế quá trình lên men, giữ CO2 hòa tan trong bia. Đồng thời hạ nhiệt độ dịch bia xuống 4 – 5oC tùy tốc độ lên men nhanh hay chậm mà hạ nhiệt vùng 1 hay cả 3 vùng lạnh của tank. Khoảng 12 – 24 giờ thì dịch bia đạt độ hòa tan mong muốn tanin có thể kết thúc lên men chính thu hồi nấm men để chuyển sang lên men phụ.

Các giai đoạn trong quá trình lên men chính:

- Giai đoạn tăng sinh khối: từ 1 – 2 ngày kể từ khi bắt đầu, hàm lượng chất hòa tan giảm 0,3 – 0,5% mỗi 24 giờ, tạo bọt nhỏ và kín cả bề mặt.

- Giai đoạn lên men tăng: vào ngày thứ 2, nấm men phát triển cực đại, tốc độ lên men tăng mạnh, nấm men tiêu thụ các chất hòa tan để tạo thành sản phẩm của quá trình lên men

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + Q



55

- Giai đoạn lên men cực đại: kích thước bọt to, thô, chất hòa tan giảm 2,5 – 3% moiix 24 giờ, nhiệt độ tăng mạnh.

- Giai đoạn cuối: 2 – 3 ngày cuối, tốc độ lên men giảm, hàm lượng chất hòa tan giảm 0,8 – 1% mỗi 24 giờ, nhiệt độ giảm, nấm men lắng dần.

Khi giai đoạn cuối cùng kết thúc tiến hành thu hồi nấm men, nhiệt độ thu hồi từ 2 – 5oC. Chỉ thu hồi nấm men có số lần sử dụng <8 lần và tỉ lệ men chết < 10%. Sau khi thu hồi nấm men cần được trữ ở nhiệt độ 2 – 5oC trong tank kín để chờ cấy mẻ tiếp theo.

6.2 Lên men phụ

Mục đích quá trình lên men phụ nhằm tạo cho bia đạt độ chín cần thiết, khử các sản phẩm phụ, ổn định mùi, vị, bọt, hàm lượng CO2, tạo hương thơm đặc trưng cho bia. Khi kết thúc quá trình lên men chính, thu hồi nấm men ta tiến hành lên men phụ trong cùng một tank. Áp suất quá trình lên men phụ khoảng 0,3 ÷ 0,6bar, nhiệt độ lên men -1 – 5oC tùy tốc độ lên men, thời gian từ 5 – 7 ngày.

6.2.1 Các giai đoạn của quá trình lên men phụ

- Giai đoạn đầu: quá trình lên men vẫn tiếp tục diễn ra với tốc độ thấp, CO2 vẫn sinh có chiều hướng sủi bọt lên bề mặt, nhiệt độ bia chưa đồng nhất nên vẫn xảy ra hiện tượng đối lưu nhiệt. Sau khi lên men đến ngày thứ 9 thì hạ nhiệt khoảng 0 – 2oC tạo đối lưu ngược nhằm giúp men kết lắng tốt hơn.

- Giai đoạn cuối: nấm men kết lắng, hợp chất protein – polyphenol tủa, tốc độ làm trong bia tăng nhanh.

6.2.2 Quá trình loại bỏ các sản phẩm phụ

a. Diacetyl

Chất này gây ảnh hưởng quan trọng đến mùi vị của bia. Trên giá trị ngưỡng cảm, diacetyl làm cho bia có vị ngọt không tinh khiết, ở hàm lượng cao bia có mùi “bơ”. Vì sự phân hủy diacetyl hay vicinal diketone ở lên men phụ xảy ra cùng lúc với các phản ứng làm chín bia khác, nên nó được xem như là tiêu chuẩn để đánh giá mức độ chín của bia.

Các yếu tố góp phần vào sự thải bỏ diacetyl

- Khả năng loại bỏ diacetyl của nấm men rất lớn, ước lượng 10 lần lớn hơn tốc độ sinh ra nó, khả năng này không thay đổi suốt quá trình lên men chính, sau đó giảm dần ở lên men phụ, các chủng nấm men khác nhau thì khả năng loại bỏ cũng khác nhau

- Khả năng thải bỏ phụ thuộc vào nhiệt độ của bia, nếu nhiệt độ càng tăng thì quá trình xảy ra càng nhanh



56

- Tốc độ thải bỏ phụ thuộc vào lượng nấm men còn lại trong bia và điều kiện tiếp xúc giữa nấm men và diacetyl có trong bia. Nếu điều kiện tiếp xúc tốt, ví dụ: đảo trộn, giảm áp thì thuận lợi cho sự thải bỏ. Nấm men lắng nhanh thì kết quả sẽ ngược lại.

b. Aldehyde

Trong bia, aldehyde quan trọng nhất là acetaldehyde nó là sản phẩm trung gian của quá trình lên men cồn. Acetaldehyde được hình thành trong bia non ở 3 ngày đầu của quá trình lên men, nó gây cho bia non có mùi táo, mùi cỏ mục và mùi mốc.

Các yếu tố làm tăng acetaldehyde: lên men nhanh, nhiệt độ cao, tỷ lệ men cấy cao, dãn áp lực trong quá trình lên men chính, hàm lượng O2 trong dịch đường thấp, dịch đường bị nhiễm.

Các yếu tố giúp loại bỏ acetaldehyde: kích thích cho quá trình lên men phụ và làm chín bia mạnh mẽ hơn, nhiệt độ ở quá trình làm chín bia ấm hơn, đảm bảo hàm lượng O2 đầy đủ trong dịch đường, gia tăng hàm lượng nấm men trong giai đoạn làm chín bia.

c. Cồn bậc cao

Cồn bậc cao hay dầu fusel là những chất tạo hương cho bia thành phẩm.

Chúng được hình thành bằng nhiều con đường khác nhau: nấm men chuyển hóa aminoacid trong dịch đường bằng cách khử amin và khử carbonyl, do tổng hợp từ đường qua con đường acetate, do hydroxy acid hay keto acid trung gian.

Khoảng 80% cồn bậc cao được hình thành trong quá trình lên men chính, riêng trong giai đoạn tồn trữ chỉ gia tăng chút ít. Đối với cồn bậc cao, người ta không thể loại bỏ bằng những phương pháp kỹ thuật thông thường mà phải điều chỉnh trong khi điều khiển quá trình lên men.

Hàm lượng cồn bậc cao gia tăng do: nhiệt độ lên men tăng, làm xáo trộn bia non, làm lượng amino acid trong dịch đường giảm, hàm lượng O2 sụt vào dịch đường khi cấy men quá nhiều, nhiệt độ cấy men > 8oC, nồng độ dịch đường > 13oP.

Hàm lượng cồn bậc cao sẽ giảm: tăng tỷ lệ men cấy, cấy men ở nhiệt độ thấp, lên men ở nhiệt độ thấp, dãn áp lực sớm ở giai đoạn lên men chính, cung cấp đầy đủ amino acid trong dịch đường. Hàm lượng cồn bậc cao ≥ 100 ppm cho hương xấu trong bia.



57

d. Ester

Ester là một hợp chất tạo hương quan trọng nhất trong bia và tạo nên hương đặc trưng cho từng loại bia. Tuy nhiên ở hàm lượng cao ester sẽ cho mùi trái cây và vị đắng khó chịu. Ester được hình thành trong suốt quá trình lên men chính do các acid béo bị ester hóa bởi ethanol và một lượng nhỏ cồn bậc cao, nồng độ ester tăng lên ở giai đoạn lên men mãnh liệt nhất. Trong bia chứa khoảng 60 ester khác nhau, nhưng chỉ có khoảng 6 ester có ảnh hưởng quyết định đến hương bia là: ethyl acetate, isoamylactate, isobutylactate, β – phenylactate, ethylcaproate, ethycaprylate.

Hàm lượng ester gia tăng do: độ hòa tan nguyên thủy của dịch đường > 13oP, độ lên men cuối cùng và độ lên men triệt để gia tăng, lượng gió sụt vào dịch đường không đầy đủ, nhiệt độ lên men thấp, gia tăng sự xáo trong quá trình lên men và tàng trữ.

Hàm lượng ester giảm khi: độ hòa tan nguyên thủy của dịch đường thấp, độ lên men triệt để giảm, sụt gió vào dịch đường gia tăng, nhiệt độ lên men tăng cao, gia tăng áp lực trong quá trình lên men.

e. Hợp chất sulfur

Nấm men khi trao đổi chất dẫn đến sự hình thành các hợp chất sulfur dễ bay hơi như H2S, mercaptan và các sản phẩm khác, mà ngay cả ở hàm lượng nhỏ cũng có mùi vị rất mạnh. Hàm lượng các chất sulfur vượt quá giá trị ngưỡng cảm, gây ra trong bia mùi vị bia non.

� Hydrogen sulfide : Được hình thành trong suốt quá trình lên men từ các acid amine chứa sulfur. Việc thiếu vắng các yếu tố phát triển trong nấm men cũng có thể dẫn đến hàm lượng H2S cao trong dịch đường đang lên men. Sự thải bỏ H2S gia tăng khi: nhiệt độ lên men tăng, theo chiều cao mức chứa của tank.

� Mercaptan : Là những thioalcohol, chúng là những hợp chất có thể gây hư hỏng hương bia.

f. D - methyl sulfide (DMS)

Là một hợp chất sulfur được coi như có liên quan đến quá trình sản xuất malt và đun sôi dịch đường. Bản thân nấm men không loại bỏ được DMS đã hình thành, tuy nhiên một số được thải ra theo CO2 và một vài trường hợp nữa DMS có thể hình thành do việc khử diacetyl sulfoxide. Thông thường hàm lượng DMS trong dịch đường được điều chỉnh bằng nhiệt độ và thời gian đun sôi.



58

g. Acid hữu cơ

Các acid hữu cơ hiện diện trong bia được hình thành bởi nấm men qua quá trình khử amine từ amino acid trong dịch đường.

6.2.3 Chỉ tiêu bia sau lên men phụ

Bảng 16 Tiêu chuẩn chất lượng bia sau khi lên men phụ:

Chỉ tiêu Giá trị mong muốn Giá trị tiêu chuẩn

Màu sắc Độ đục Độ hòa tan biểu kiến (oP) Độ cồn 20oC (% v/v) Độ hòa tan nguyên thủy (oP) pH Nhiệt độ Hàm lượng CO2 chưa bão hòa Tỷ lệ men chết Mật độ men Hàm lượng diacetyl Hàm lượng O2

Hàm lượng aldehyde Cồn bậc cao Ester

không đổi không đục 2,9 5,6 13 4,2 0 – 1oC >0,5% < 5% 2 x 106 >0,1 mg/l 0 mg/l

20 – 40 ppm 60 - 90 ppm 60 mg/l

không đổi không đục 2,4 ÷ 3,3 5,2 ÷ 5,9 12,8 ÷ 13,4 4,0 ÷ 4,4 > 5 x 106


Hình 9 Đồ thị tổng quát của quá trình lên men



59

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men

6.3.1 Thành phần của dịch đường

Tốc độ lên men phụ thuộc vào mức độ loại bỏ các cặn kết tủa nóng và kết tủa lạnh khỏi dịch đường, phụ thuộc vào pH, hàm lượng O2 hòa tan và các thành phần dinh dưỡng của nấm men.

6.3.2 Nhiệt độ lên men

Quá trình lên men được thúc đẩy bằng việc gia tăng nhiệt độ. Tuy nhiên nếu nấm men được giữ > 20oC sẽ bị tự phân nhanh chóng. Sự tự phân cũng có thể xảy ra ngay khi ở nhiệt độ thấp, nhưng với mức độ rất chậm. Bia lên men nhanh, pH sẽ giảm đột ngột làm cho các chất hòa tan ở dạng keo bị kết tủa nhanh, kết quả sẽ làm giảm đi độ hài hòa của bia và gây cho bia có vị “khô”. Bia được lên men từ từ luôn có hương vị êm dịu do sự keo tụ hoàn hảo hơn.

6.3.3 Nấm men

Bề mặt tiếp xúc giữa dịch đường và nấm men có ảnh hưởng quan trọng trong việc tiêu thụ đường của nấm men. Tỷ lệ cấy phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ của dịch đường, nhiệt độ và tố độ lên men theo yêu cầu kỷ thuật mong muốn.

- Thường tỷ lệ nấm men cấy vào luôn luôn tăng theo nồng độ của dịch đường.

- Nấm men cấy ở tỷ lệ thấp, nhưng tốc độ tăng sinh khối nhanh sẽ có xu hướng cho ra bia mùi thơm hơn, trái lại tỷ lệ cấy men cao, nhưng tốc độ tăng sinh khối thấp dẫn đến sự tự phân các tế bào nấm men sau đó.

- Sự xáo động: nếu dịch đường được khuấy trộn, bơm… thì sự tiếp xúc giữa nấm men và dịch đường sẽ tốt hơn, kết quả là làm cho quá trình lên men sẽ mạnh mẽ hơn.

- Chủng nấm men sử dụng: tốc độ lên men phụ thuộc vào đặc tính di truyền của chủng men sử dụng.

- Áp lực và sự quá áp: sự quá áp trong dịch đường sẽ làm trì trệ đến quá trình lên men, quá trình tăng sinh khối của nấm men và sự hình thành các sản phẩm phụ. Nguyên nhân là do sự gia tăng hàm lượng CO2 trong dịch đường đang lên men.

6.4 Các phản ứng và biến đổi khác

6.4.1 Sự thay đổi trong thành phần hợp chất chứa nitrogen

Nấm men sử dụng hợp chất nitrogen từ dịch đường để tổng hợp nên vật chất trong tế bào. Nấm men không chỉ hấp thụ nitrogen mà còn tiết vào môi trường một số hợp chất chứa nitrogen dưới dạng amino acid và peptide, phân tử lượng thấp trong suốt quá trình lên men chính và tàng trữ.



60

Những chất này gồm có amino acid và peptide, vitamin phosphate, glyco protein…

Do đó thu hoạch nấm men quá sớm sẽ sản xuất ra bia có vị khô và rỗng mặc dù quá trình tàng trữ được kéo dài.

Quá trình tiết hợp chất nitrogen bởi sự phân cắt không thuận nghịch của các enzyme nội bào dẫn đến sự tự phân. Khi quá trình tự phân xảy ra sẽ gây ảnh hưởng bất lợi cho chất lượng bia như:

- Làm xấu đi hương vị bia và có khuynh hướng cho mùi men, mùi dầu thảo mộc

- Làm tăng pH của bia

- Giảm độ màu

- Giảm độ ổn định keo và sinh học

- Giảm khả năng giữ bọt

- Độ đắng sẽ lớn hơn và bền hơn

- Hàm lượng diacetyl tăng

- Bia dễ bị nhiễm

- Khó khăn khi lọc bia

Khoảng trên 70% hợp chất chứa nitrogen hiện diện trong bia dưới dạng amino acid, vì vậy quá trình tự phân sẽ được phát hiện khi hàm lượng amino acid tăng cao.

6.4.2 Sự làm giảm pH

pH giảm đáng kể trong quá trình lên men từ 5,3 – 5,6 của dịch đường xuống còn 4,0 – 4,6 trong bia thành phẩm.

Sự giảm giá trị pH là do:

- Sự hình thành acid hữu cơ do quá trình khử amine

- Việc sử dụng ion phosphate bậc 1 bởi nấm men

- Do việc hấp thụ ion NH4+ bởi nấm men

- Do việc hấp thụ ion potassium bởi nấm men và sự giải phóng ion H+ vào bia.

Trong suốt quá trình lên men pH giảm từ từ và giữ ổn định cuối quá trình. Khi pH tăng trở lại là dấu hiệu bắt đầu sự tự phân của nấm men. pH có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của bia, pH thích hợp cho bia thành phẩm là 4,2 – 4,4

Nếu pH < 4,4: thúc đẩy quá trình kết tủa phức chất keo không ổn định protein – polyphenol, bia chín nhanh hơn, vị bia dịu và độ bền sinh học tốt hơn.



61

Nếu pH ≤ 4,1: gây cho bia có vị chua nên tránh, đặc biệt độ chua gây nên do nhiễm trùng trong quá trình lên men chính và phụ, phải hoàn toàn được loại trừ

Các yếu tố giúp bia đạt pH yêu cầu

- Nước nấu bia phải đạt độ kiềm dưới 5odH

- Acid hóa mẻ nấu và dịch đường

- Tăng độ lên men

- Mức sai biệt giữa độ lên men cuối cùng và triệt để lên men thấp

- Tránh nấm men bị tự phân

- Chất lượng dịch đường phải phù hợp với nấm men để tăng sinh khối

- Đảm bảo cho quá trình lên men mãnh liệt (nhiệt độ cao, tỷ lệ nấm men cấy lớn)

6.4.3 Những thay đổi trong tính chất oxy hóa của bia

Khả năng khử của bia tăng lên trong suốt quá trình lên men, do việc sử dụng oxy trong dịch đường bởi nấm men.

Lượng O2 trong dịch đường đang cấy men, được sử dụng nhanh chóng bởi nấm men và trong quá trình tàng trữ chỉ còn từ 0,00 – 0,01 mg/l bia.

Bia đạt được chỉ tiêu rH thấp khi:

- Lên men bằng tank kín

- Lên men mạnh

- Ngăn ngừa O2 hấp thụ vào bia

6.4.4 Độ màu của bia

Ngay trong ngày lên men đầu tiên của quá trình lên men, độ màu của bia giảm khoảng 3 EBC là do:

- Sự mất màu của một số hợp chất do độ pH giảm

- Sự hấp thụ các chất tạo màu trên tế bào men hay kết tủa theo bọt hoặc lắng xuống đáy tank

6.4.5 Kết tủa các chất gây đắng và polyphenol

Do ảnh hưởng của việc giảm độ pH nên trong suốt quá trình lên men một số chất gây đắng đã hòa tan ở dạng keo và các polyphenol được đưa xuống mức của điểm đẳng điện, chúng bị kết tủa trên bề mặt lớp bọt bao phủ.

Các α-acid không được đồng phân trong quá trình đun sôi sẽ bị kết tủa khi pH < 5 và nhiệt độ < 10oC.

Một phần isohumulon cũng kết tủa trên bề mặt lớp bọt bao phủ, vì nó chất hoạt động bề mặt rất mạnh nên được bọt khí CO2 giữ lại và mang lên, người ta có thể



62

hạn chế việc thất thoát các chất gây đắng bằng cách loại bỏ sự hình thành lớp bọt trên mặt bằng cách dằn áp. Trong quá trình lên men và làm chín bia thông thường, bắt đầu với lượng chất gây đắng trong dịch đường lạnh là 100% thì từ 20 – 30% bị mất đi và 70 – 80% lượng này bị mất trong quá trình lên men chính, 50% bị mất đi khi nhiệt độ lên men quá cao.

6.4.6 Hàm lượng CO2 trong bia

Hàm lượng CO2 trong bia là một tiêu chuẩn chất lượng quan trọng nhất. Các loại bia “hấp dẫn” với độ tạo bọt tốt có hàm lượng CO2 từ 0,45 – 0,5%, bia có chất lượng tốt sau khi lọc phải chứa ít nhất từ 4,7 – 5,2 g/l.

Độ hòa tan của CO2 trong bia phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Hàm lượng CO2 tăng lên khi nhiệt độ giảm, áp lực tăng.

6.4.7 Việc lắng trong và làm ổn định keo của bia

Ở giai đoạn cuối cùng của quá trình làm chín bia là tạo điều kiện cho việc lắng trong, cải thiện khả năng lọc và tăng thêm độ bền vững keo của bia.

Cách đánh giá khả năng lắng trong của bia là đo mật độ men còn lơ lửng trong bia trước khi vào máy lọc, thông thường khoảng ≤ 2 triệu tế bào/ml

Khả năng lắng trong của bia phụ thuộc vào:

- Số lượng và tính chất cặn trong bia

- Nhiệt độ của bia

- Sự xáo động của bia trong quá trình lên men phụ

- Hình dạng tank chứa và chiều cao mức chứa dịch đường (chiều cao mức chứa thấp thì khả năng lắng trong tốt hơn)

- Thời gian lắng trong, độ nhớt của bia



63

CHƯƠNG 7 LỌC BIA

7.1 Lọc trong

Mục đích: loại bỏ nấm men, cặn kết tủa để làm trong bia tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.

Trước khi bắt đầu bơm bia từ tank lên men sang cần tiến hành áo bột cho thiết bị lọc. Áo bột lần một với 3 loại bột lần lượt harbolite ( 1kg), HYFLO ( 8kg) hai loại bột này có kích thước lớn nên tránh được hiện tượng bột đi vào trong ống lọc, tiếp theo áo loại bột thứ ba là bột standard ( 10kg ). Áo bột lần hai với 40kg bột standard. Lượng bột áo tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nấm men để tránh bị nghẹt thiết bị. Tốc độ tuần hoàn 120 hl/h, mỗi lần áo 15 phút. Quá trình áo bột được thực hiện tốt khi chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài ống lọc khoảng 0,5bar, áp suất bên ngoài ống lọc ≤7 – 8bar.

Sau khi áo bột tiến hành bơm bia từ tank lên men sang, bia trước khi vào lọc được làm lạnh xuống -1 – 0oC bằng thiết bị làm lạnh bản mỏng - sử dụng glycol làm chất tải lạnh- để bù trừ mất nhiệt đường ống và giữ ổn định nhiệt độ trong suốt quá trình lọc, tránh thất thoát CO2. Các cặn lắng sẽ được giữ lại trên bề mặt lọc, bia trong đi vào trong ống và được đẩy lên trên qua thiết bị lọc hấp phụ. Trong quá trình lọc bổ sung culupoline và vicant.

7.2 Lọc hấp phụ

Mục đích: loại bỏ các polyphenol là nguyên nhân gây đau đầu khi uống bia, ngăn cản sự tạo thành phức protein – polyphenol gây đục bia trong quá trình bảo quản và tồn trữ.

Các hạt nhựa PVPP được bơm vào thiết bị và nằm trên các đĩa có rãnh, bia đi từ trên xuống được hấp phụ phần lớn polyphenol và đi qua thiết bị lọc an toàn. Lượng PVPP sử dụng cho một lần lọc với tỉ lệ 35g/hl.

7.3 Lọc an toàn

Lọc lại các hạt nhựa hoặc bột trợ lọc còn sót lại trong bia. Thiết bị lọc này không sử dụng bột trợ lọc mà sử dụng các sợi poly để làm vật liệu lọc nên còn gọi là lọc chỉ. Dịch bia sau khi lọc được đưa vào bồn trung gian để ổn định mục bia, áp suất cho quá trình lọc. Bia từ bồn trung gian sẽ được đưa vào hệ thống pha bia. 7.4 Pha bia Bia sau lên men luôn có độ cồn lớn hơn độ cồn mong muốn vì vậy cần pha bia với nước để đạt độ cồn mong muốn nhằm tạo độ hài hòa cho sản phẩm cũng như lợi ích về mặt kinh tế.

- Nước pha bia lấy từ nước nấu bia ở 80oC, trước khi đưa vào máy pha cần phải xử lí lại. Nước được đưa qua hệ thống lọc tinh, bơm từ trên xuống đồng thời thổi CO2 từ dưới lên để khử O2 trong nước. Nước sau khi khử O2 được làm lạnh



64

nhanh xuống 2oC và đưa vào tank chứa để sử dụng. Trước khi pha nước được kiểm tra hàm lượng O2 không quá 0,05ppm mới có thể sử dụng.

- Quá trình pha bia bằng hệ thống tự động, tỉ lệ pha được tính theo công thức

- Các thông số kĩ thuật được cài sẵn trong hệ thống, nhưng cũng cần phải thường xuyên kiểm tra. Bia sau khi pha được đưa vào tank chứa bia trong.

7.5 Tank chứa bia trong BBT

Bia đã lọc được đưa vào tank chứa có áp lực, thời gian chứa từ 5 – 6 giờ ở nhiệt độ từ 2 - 5oC. Tank chứa bia trong được trang bị các phụ kiện an toàn áp lực và đảm bảo các yêu cầu:

- Nhằm đảm bảo vệ sinh hoàn toàn sạch bởi hệ thống CIP, quá trình vệ sinh phải được kiểm tra cẩn thận.

- Bề mặt trong phải nhẵn, láng.Tank phải có hệ thống dằn áp lực CO2 và đảm bảo không rò rỉ gió vào.

- Phải có hệ thống kiểm tra nhiệt độ tự động, phải có thước đo mức lỏng trong tank.

Bảng 17 Chỉ tiêu chất lượng bia

Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn

Độ hòa tan biểu kiến Độ cồn 20oC Độ hòa tan nguyên thủy Độ màu Độ trong Độ chua Hàm lượng CO2 hòa tan Mùi, vị Vi sinh Men mốc, tạp trùng Vi khuẩn hiếu khí

oP % V/V

oP EBC

% Neph Số ml NaOH 0,1N/10ml bia

g / l

Khuẩn lạc / ml Khuẩn lạc / ml

2,2 4,3 10,3

6 ≤ 10 1,4 5,4

không có mùi vị lạ

≤ 10 ≤ 10

2,0 ÷ 2,4 4,1 ÷ 4,5 ≥ 10,1 5 ÷ 8 ≤ 10

1,2 ÷ 1,6 ≥ 4,5




65

CHƯƠNG 8 BIA THÀNH PHẨM

8.1 Rửa chai

Mục đích lại bỏ các tạp chất, đất cát và nhãn chai.

Chai dơ được thu hồi và đưa vào máy rửa bằng hệ thống bốc dỡ chai và băng chuyền. Đầu tiên chai được đưa vào hệ thống vòi phun cao áp nhiệt độ nước khoảng 30oC để làm sạch sơ bộ tạp chất trong chai. Chai tiếp tục đưa qua ngâm 10 phút ở bồn soude 80oC – 85oC, nồng độ 2,5 – 3% để tách nhãn giấy và hòa tan nhãn nhôm ở cổ chai và đưa qua vòi phun cao áp để loại nhãn thân đã tróc trong quá trình ngâm. Sau cùng chai được đưa vào bồn nhiễm soude, bồn nước nóng 1 55 - 60oC, bồn nước nóng 2 50oC, vòi nước lạnh 40oC nhằm hạ nhiệt chai từ từ tránh vỡ chai do sốc nhiệt và rửa lại bằng nước sạch từ bên ngoài lần cuối cùng, áp lực bơm của 3 bồn 1,5 – 1,9bar. Trước khi đưa vào hệ thống chiết chai được kiểm tra bằng mắt thường để loại bỏ chai chưa sạch hoặc không đạt yêu cầu.

Máy rửa có công suất 9000 chai/giờ có hai sợi xích thép để giữ chai, các vòi phun cao áp di chuyển liên tục để đảm bảo phun đúng miệng chai.

Hình 10 Sơ đồ máy rửa chai



66

8.2 Chiết chai

Bia được chiết bằng hệ thông chiết đẳng áp hút chân không hai lần với mục đích chiết đúng 450ml theo định lượng chai. Chai sạch được băng chuyền đưa qua hệ thống chiết được hút chân không hai lần với áp suất 0,93 – 0,95bar để loại bỏ hoàn toàn không khí và nước trong chai. Sau đó

bia được rót vào chai qua van chiết cho đến khi có sự cân bằng áp suất giữa chai và bồn thì van sẽ tự động đóng lại. Bia được chuyển theo băng chuyền qua vòi nước nóng 80oC để loại không khí ở cổ chai trước khi đóng nắp. Máy có 24 vòi chiết và 6 vòi đóng nút.

8.3 Thanh trùng

Mục đích của quá trình này nhằm hoạn thiện sản phẩm, ức chế hoạt động nấm men mốc, tạp khuẩn nhằm kéo dài thời gian bảo quản.

Bia sau khi đóng nắp được chuyển qua máy thanh trùng dạng hở có 9 ngăn 6 vùng nhiệt độ. Ngăn 1- 9, 2 – 8, 3 -7 tuần hoàn với mục đích nâng và hạ nhiệt cho bia. Ngăn 4, 5, 6 độc lập quyết định chất lượng bia sau thanh trùng. Nhiệt độ từng vùng lần lượt 33oC, 55oC, 60oC, 62oC, 63oC, 62oC.

8.4 Dán nhãn

Chai sau thanh trùng được thổi khí cho khô và dán nhãn bằng keo casein trong máy dãn nhãn tự động. cuối cùng chai được in ngày sản xuất và hạn sử dụng.

Hình 11 Máy chiết

Hình 12 Máy dán nhãn



67

8.5 Chỉ tiêu chất lượng bia chai:

Bảng 18 Chỉ tiêu chất lượng bia chai

Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị mong muốn

Tiêu chuẩn

Độ hòa tan biểu kiến Độ cồn 20oC Độ hòa tan nguyên thủy Độ hấp Độ màu Độ đắng Độ chua Hàm lượng CO2 hòa tan Độ trong Hàm lượng Diacetyl Màu sắc Độ đục Sủi bọt khí Men mốc tạp trùng Vi khuẩn hiếu khí Vi khuẩn yếm khí Coliform và E.coli S.aureus và St.faecal P.aeruginosan Cl.perfrongeus Hàm lượng kim loại nặng

oP % V/V

oP

EBC BU

Số ml NaOH 0,1N / 10ml bia g / l

% Neph mg/l

Khuẩn lạc / ml Khuẩn lạc / ml

Khuẩn lạc / 100 ml Khuẩn lạc / 100 ml Khuẩn lạc / 100 ml Khuẩn lạc / 100 ml Khuẩn lạc / 100 ml

2,2 4,3 10,3 tốt 6,0 19,0 1,4 4,8 ≤ 10 ≤ 0,1

không đổi không đục

không sủi bọt khí 0

≤ 10 0 0 0 0 0

2,0 ÷ 2,4 4,1 ÷ 4,5 ≥ 10,1

tốt 5 ÷ 8

16 ÷ 22 1,2 ÷ 1,6 ≥ 4,5 ≤ 10 ≤ 0,1

TCT SABECO




68

CHƯƠNG 9 THIẾT BỊ CHÍNH

9.1 Thiết bị khu nấu

9.1.1 Hệ thống nghiền

a. Vận hành hệ thống nghiền malt

Bước 1: Kiểm tra trước khi nghiền đảm bảo:

• Thùng bột malt: đèn báo trống

• Van đáy thùng bột malt và gàu tải bột vào nồi đang đứng

Bước 2: Khởi động máy:

• Hệ thống hút bụi gạo gồm: 2 hệ thống giữ bụi malt, giữ bụi Waiweldal cho malt, hút bụi cho malt

• Mở hệ thống giữ bụi và hút gió bột malt

• Mở máy nghiền khoảng 30 giây cho máy nghiền tăng tốc độ tối đa, mở máy tách đá, sàng gạo, mở van đáy và xích tải gạo từ silo malt đến máy nghiền.

Bước 3: Bắt đầu quá trình nghiền và theo dõi quá trình nghiền:

• Chỉnh năng suất nghiền: Chỉnh cửa trượt đáy silo và tấm chắn phểu nạp liệu máy nghiền sao cho dòng tải máy nghiền từ 30 - 38A, có tải liên tục, ổn định.

• Theo dõi vận hành thiết bị, độ mịn của bột, theo dõi mã cân kết thúc nghiền khi đạt số mã cân cần thiết.

b. Vận hành hệ thống nghiền gạo

Bước 1: Kiểm tra trước khi nghiền đảm bảo:

• Thùng bột gạo: đèn báo trống

• Van đáy thùng bột gạo và gàu tải bột vào nồi đang đứng

Bước 2: Khởi động máy:

• Hệ thống hút bụi gạo gồm: 2 hệ thống giữ bụi gạo, giữ bụi Waiweldal cho gạo, hút bụi cho gạo

• Mở hệ thống giữ bụi và hút gió bột gạo

• Mở máy nghiền khoảng 30 giây cho máy nghiền tăng tốc độ tối đa, mở máy tách đá, sàng gạo, mở van đáy và xích tải gạo từ silo gạo đến máy nghiền.

Bước 3: Bắt đầu quá trình nghiền và theo dõi quá trình nghiền:

Hình 13 Hệ thống nghiền malt

Hình 14 Máy nghiền gạo



69

• Chỉnh năng suất nghiền: Chỉnh cửa trượt đáy silo và tấm chắn phểu nạp liệu máy nghiền sao cho dòng tải máy nghiền từ 28 - 32A, có tải liên tục, ổn định.

Theo dõi vận hành thiết bị, độ mịn của bột, theo dõi mã cân kết thúc nghiền khi đạt số mã cân cần thiết.

9.1.2 Nồi gạo

a. Cấu tạo Nồi hai vỏ thân hình trụ đáy lồi, làm từ thép không rỉ. b. Vận hành nồi nấu gạo - Bước 1: Kiểm tra đảm bảo:

• Nồi đang rỗng (đèn báo rỗng sáng), đóng chặt nắp nồi

• Thùng bột gạo đã xay xong, thùng malt lót pha xong

• Các van đều đang ở trạng thái đóng.

- Bước 2: Xuống gạo:

• Lót đáy nồi bằng 2 hl nước lạnh, cánh khuấy tốc độ nhanh

• Xuống bột gạo tự động với tổng nước cho vào nồi (có 6 hl bao gồm nước tráng nồi)

• Kiểm tra thùng bột gạo (đèn sáng là hết bột)

• Nhập malt lót lần 1: bơm 1/2 thùng bột malt lót vào nồi gạo (mở van đáy nồi gạo, malt lót khoảng 50 giây)

• Cho H2SO4 vào nồi.

- Bước 3: Giai đoạn 72oC ± 1oC lần 1:

• Nâng nhiệt 72oC, chạy cánh khuấy tốc độ nhanh

• Giữ nhiệt 72oC trong 10 ÷ 20 phút. Cánh khuấy tốc độ chậm.

- Bước 4: Giai đoạn 83oC ± 1oC:

• Nâng nhiệt 83oC trong 5 ÷ 10 phút, cánh khuấy tốc độ nhanh.

- Bước 5: Giai đoạn 72oC ± 1oC lần 2:

• Hạ nhiệt xuống 72oC bằng cách bơm vào nồi gạo 1,5 ÷ 2 hl nước lạnh, chờ trong 4 phút để cho nhiệt độ nồi gạo ≤ 72oC, bơm hết 1/2 phần malt lót còn lại, cánh khuấy tốc độ nhanh

• Giữ nhiệt 72oC trong 10 ÷ 20 phút, cánh khuấy tốc độ chậm.

- Bước 6: Giai đoạn sôi:

• Nâng nhiệt đến sôi 100oC. Tốc độ nâng nhiệt là 1,3o/phút



70

• Giữ sôi nhẹ sao cho không trào bọt từ 10 ÷ 20 phút.

9.1.3 Nồi malt

a. Cấu tạo Tương tự nồi gạo nhưng thể tích lớn hơn.

b. Vận hành nồi nấu malt - Bước 1: Kiểm tra:

• Nồi đang rỗng (đèn báo rỗng sáng), nắp nồi đóng chặt.

• Thùng bột malt đã xay xong.

• Các van đều đóng.

- Bước 2: Xuống bột malt:

• Chạy cánh khuấy tốc độ nhanh.

• Xuống bột malt tự động với khoảng 18 hl nước bao gồm cả nước tráng nồi nhiệt độ 45 ÷ 50oC

• Kiểm tra thùng bột malt phải hết bột.

• Tráng nồi bằng nước lạnh.

• Cho phụ gia CaCl2, acid lactic vào nồi.

Hình 15 Nồi malt



71

- Bước 3: Giai đoạn 50oC:

• Sử dụng nước 50oC nên sau khi xuống bột khối cháo đã đạt nhiệt độ 60oC.

• Giữ nhiệt 60oC khoảng 10 phút, cánh khuấy tốc độ nhanh.

- Bước 4: Giai đoạn hội cháo - giữ nhiệt 65 ± 1oC:

• Hạ nhiệt nồi gạo: Tắt van hơi, cho vào nồi gạo 4 ÷ 5 hl nước.

• Bơm cháo từ nồi gạo sang nồi malt, cánh khuấy nồi malt tốc độ nhanh, khống chế nhiệt độ nồi malt cuối giai đoạn này 64 ÷ 65oC.

• Giữ nhiệt 65oC trong 20 phút, cánh khuấy chậm.

- Bước 5: Giai đoạn 75 ± 1oC:

• Nâng nhiệt 75oC, cánh khuấy nhanh, tốc độ nâng nhiệt là 1oC / phút.

• Giữ 75oC trong 20 phút, cánh khuấy chậm, cuối bước này lấy mẫu kiểm tra tinh bột sót.

- Bước 6: Nâng nhiệt 76oC và đưa sang máy lọc:

• Nâng nhiệt lên 76oC, cánh khuấy nhanh.

Bơm cháo lên máy lọc, cánh khuấy tốc độ chậm, khởi động máy lọc ở chế độ Automatic.

9.1.4 Máy lọc hèm

a. Cấu tạo Máy lọc khung bản hiệu meura 2001, công nghệ Đức với 15 cặp khung bản, công

suất 1240 kg nguyên liệu nếu tăng công suất thì phải gắn thêm khung bản tối đa chỉ 16 cặp. Lọc dựa vào áp lực bơm dịch cháo và áp lực của màng cao su. b. Vận hành máy lọc - Trên màn hình máy lọc, nhấn "Start repice" để khởi động chương trình Minicompact. - Trên màn hình Minicompact nhấn SK control → chọn "Cantho" → Start → No. - Nhấn Alt + Tab chuyển màn hình sang máy lọc. Chọn chế độ Automatic → máy lọc chạy vào Step 1: Waiting.

Hình 16 Máy lọc Hình 17 Màng cao su



72

- Nhấn nút Pause 2 lần, chương trình lọc tuần tự chạy theo các bước

Các bước Thông số quan trọng B1: Giai đoạn sẵn sàng cho lọc mẻ mới Máy đang đóng, ngõ ra đang cạn

B2: Bơm cháo đầy máy lọc Tốc độ bơm 30 ÷ 40% Lưu lượng 60 ÷ 70 hl / giờ

B3: Lọc với áp suất nhỏ hơn áp suất giới hạn

Áp suất giới hạn 500 mbar

B4: Lọc với áp suất giới hạn

B5: Ép bã lọc Áp suất giới hạn 400 ÷ 600 mbar

B6: Rửa bã 1: bơm nước rửa bã đầy khoang lọc

Tốc độ bơm 60 ÷ 70%, áp suất 700mbar, nhiệt độ 74 ÷ 77oC

B7: Rửa bã 2: Rửa bã với lưu lượng cài đặt

Lưu lượng 30 ÷ 34 hl / giờ, đường sót rửa bã < 1,5oP

B8: Ép lần 1 Áp suất 400 ÷ 600 mbar

B9: Ép lần 2 Áp suất 600 ÷ 1000 mbar

B10: Xả cạn máy lọc Máy báo empty

B11: Xả áp màng cao su

9.1.5 Nồi đun sôi

a. Cấu tạo Hình dáng tương tự nồi nấu nhưng không có cánh khuấy mà chỉ có bộ đốt ở trung tâm gồm 32 ống, dài 2200mm, đường kính 34mm, thể tích 100hl.



73

9.1.6 Hệ thống lắng và làm lạnh nước nha

a. Cấu tạo Bồn lắng Whirlpool thể tích 8000 lít. Dịch nước nha bơm vào theo phương tiếp tuyến với thành bồn dưới áp lực mạnh, nhờ vậy, cột chất lỏng trong thùng sẽ bị xoáy cưỡng bức tạo lực hướng tâm lớn nên các cặn lơ lửng có khối lượng lớn sẽ lắng xuống gom vào tâm. Đáy bồn lắng thiết kế nghiêng một góc khoảng 8 – 10o. Dựa vào lực ly tâm hình thành do dòng chất lỏng xoáy cưỡng bức khi dịch nha được bơm vào bồn với áp suất lớn, cặn được cuốn vào trung tâm của bồn và lắng xuống. Thiết bị làm lạnh là loại thiết bị làm lạnh nhanh dạng tấm mỏng, có 128 bản kích thước 110x30 cm, sử dụng tác nhân lạnh là nước lạnh 2 – 4oC . Thiết bị có hai mương dẫn để một cho dịch đường đi qua và một cho tác nhân lạnh đi theo chiều ngược lại. Thiết bị này nhỏ, gọn, làm lạnh nhanh tuy nhiên giá thành thiết bị khá cao.

Hình 18 Nồi đun sôi

Hình 19 Thiết bị làm lạnh



74

b. Vận hành - B1: Chuẩn bị: Các van đều đóng, Wp đang trống, bồn nước lạnh ít nhất là 1/3 bồn.

- B2: Nhận nước nha vào Wp lắng 20 phút.

- B3: Thanh trùng đường ống 5 phút trước khi làm lạnh.

- B4: Làm lạnh và sục gió nước nha. Chạy chế độ làm lạnh tự động, chỉnh lưu lượng nước nha 60 ÷ 65 hl/giờ. Mở van gió nước nha, oxy mẻ đầu phải đạt 8 ÷ 10 mg/l, đèn UV phải sáng.

Lưu ý: Trong suốt quá trình làm lạnh theo dõi:

• Nhiệt độ nước nha.

• Lưu lượng nước nha, lưu lượng gió, nhiệt độ, bồn nước lạnh.

• Tình trạng hoạt động của van, bơm.

- B5: Đuổi nước nha và tráng đường ống bằng nước nóng 5 phút.

- B6: Rửa bã hop và tráng Wp.

QUY TRÌNH TỔNG QUÁT ĐỂ CIP ( clean in place) MỘT THIẾT BỊ

Bước 1: chuẩn bị nồi và bồn soude: kiểm tra nồi đã kết thúc, đóng chặt nắp nồi, pha bồn soude / acid cho đủ nồng độ, gia nhiệt bồn soude cho đạt nhiệt độ 78 - 80oC.

Bước 2: lắp các cút quay panel 1, đường CIP đi (panel 2), đường CIP hồi về (CIP-R).

Bước 3: chọn chế độ CIP (bật contact chọn chế độ trên tủ điện), nếu đèn báo sáng xanh: cho phép tiếp tục; nếu có lỗi đèn đỏ cháy, chuông reo: dừng tìm nguyên nhân để xử lý.

Bước 4: bơm phun soude: đóng mở các van đường đi, về; chạy bơm CIP-S, bơm CIP-R (tùy trường hợp). Trong khi phun, kiểm tra nồng độ dung dịch soude bằng độ dẫn diện.

Đủ thời gian quy định thì dừng phun, bơm / xả soude về bồn.

Bước 5: tráng nồi: bơm nước sạch tráng nồi, xả cạn.

Bước 6: kết thúc: tắt contact chọn chế độ CIP, tháo cút quay panel 2, cút quay đường về, tắt bơm, đóng các van.

- Ở bước 3: nếu không thỏa các điều kiện bắt buộc hệ thống sẽ báo lỗi và:

• Tự động tắt bơm CIP-S.

• Đèn báo lỗi chung (đỏ) sáng.



75

• Đèn báo lỗi (đỏ) của chế độ CIP đang chạy sáng.

• Chuông kêu.

- Cách xử lý:

• Nhấn nút tắt chuông (tạm thời trong khi tìm nguyên nhân để xử lý).

• Căn cứ vào bảng: các điều kiện bắt buộc... tìm và khắc phục nguyên nhân gây lỗi.

• Nhấn nút ACK để reset.

• Nếu còn lỗi, đèn đỏ vẫn sáng và chuông tiếp tục kêu, nhấn nút tắt chuông và trở lại xử lý như hướng dẫn trên đây.

• Nếu hết lỗi, đèn đỏ tắt, đèn xanh sáng: tiếp tục các thao tác kế tiếp / chạy lại bơm CIP-S.

9.2 Thiết bị khu lên men

9.2.1 Tank lên men

a. Cấu tạo Thể tích 500hl, thể tích sử dụng chỉ khoảng 400 – 410hl. Có thân hình trụ, đáy cone 60 – 70o. Trên đỉnh tank có hai van: van an toàn và van chân không dùng để điều áp, toàn bộ tank được làm bằng thép không gỉ. Thân tank có 3 lớp áo lạnh để ổn định nhiệt độ; sử dụng glycol làm chất tải lạnh, có ba vùng, vùng trên nhiệt độ thấp hơn vùng dưới. Trên thiết bị có đường ống thông gió để loại bỏ hết không khí khi cho nước nha vào và thu hồi CO2 sinh ra trong quá trình lên men chính. Đặc biệt thiết bị này có đường dẫn nước nha vào, đường xả men và đường dẫn bia ra đều nằm dưới đáy tank nhằm tránh gây xáo trộn dịch bia tạo bọt và dễ dàng xả. Ngoài ra, phía trên tank có quả cầu phun dùng để CIP thiết bị khi cần và cũng là nơi thu hồi CO2 trong quá trình lên men chính. Hoạt động dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng lạnh trong tank tạo sự đối lưu nhiệt giữa các dòng chất lỏng giúp nấm men hoạt động được ở mọi vị trí trong dung dịch bia trong tank b. Vận hành - Kiểm tra lại toàn bộ hệ thống tank lên men, tiếp nhận thông tin từ nhà nấu báo nhận nước nha

Hình 20 Tank lên men



76

- Thông báo với tổ KTCN để kiểm tra việc cấy men và bơm Maturex – L vào tank

- Kiểm tra bơm dịch men, tank chứa men cần cấy

- Tại panel vận hành tank chứa men đấu nối đường ống từ đáy tank chứa men với bơm để cấy men và tank

- Cấy men, bơm Maturex – L vào tank lên men.

- Theo dõi và điều khiển nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men.

� Ưu điểm

• Thể tích lớn, dễ bố trí, diện tích chiếm chỗ nhỏ.

• Lên men chính và lên men phụ đều được tiến hành trong cùng một tank nên tiết kiệm được kinh tế

� Nhược điểm: đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức tốt về quá trình lên men để tránh những sai sót.

c. Vệ sinh - Tank lên men và TBF :

� Chạy nước lạnh.

� Chạy NaOH ( 0,5 – 1%) lạnh trong 45 phút.

� Chạy nước lạnh rửa soude 10 phút.

� Chạy acid HCl, H3PO4 (0,5 – 1%) trong 10 phút.

� Chạy nước lạnh rửa acid.

� Chạy desi tiệt trùng bằng acid peracetic, H2O2 trong 10 phút.

� Trước khi nhận nước nha chạy tiệt trùng nước 2oC 10 phút, nước 85oC 10 phút, nước 2oC 10 phút.

- Đường ống công nghệ :

� Chạy nước lạnh 10 phút

� Chạy soude nóng ( 80 – 85oC, 1,5 – 2%) từ 15 – 20 phút.

� Chạy nước nóng 80 – 85oC từ 15 – 20 phút.

� Chạy acid trimeta – HC ( 0,5 – 1%) trong 10 phút.

� Chạy nước lạnh rửa acid

� Chạy desi tiệt trùng bằng acid peracetic, H2O2 trong 10 phút.



77

9.2.2 Máy lọc KG

a. Cấu tạo Dung tích 800l, hình trụ đứng, gồm có 87 ống lọc, chiều dài mỗi ống 1200mm, được làm bằng thép không gỉ. Dựa vào sự chênh lệch áp suất bên trong và ngoài ống lọc, dịch bia sẽ di chuyển từ nơi có áp suất cao sang nơi có áp suất thấp. b. Vận hành - Làm đầy nước thiết bị lọc

- Làm đầy nước Securex, BT2, và van đường ống

- Xả hết nước và dằn áp bằng CO2

- Tuần hoàn nội bộ xung quanh máy lọc

- Xả khí trong thiết bị

- Chuẩn bị và áo bột lần 1

- Tuần hoàn, xả khí chuẩn bị áo bột lần 2

- Chuyển áo bột lần 2

- Tuần hoàn, xả khí chuẩn bị bột trợ lọc

- Chuẩn bị các chất phụ gia lọc

- Dằn áp với bia

- Xả cặn và rửa máy

� Ưu điểm: lọc được cặn có kích thước nhỏ hơn so với máy lọc khung bản � Nhược điểm: dễ bị nghẹt lỗ lọc gây cản trở quá trình lọc, thời gian lọc kéo

dài. Ngoài ra, bột trợ lọc có thể qua các lỗ lọc và ra khỏi máy lọc cùng với dịch bia

9.2.3 Máy lọc FOM

a. Cấu tạo Thể tích 500l, hình trụ đứng gồm có 21 đĩa lọc nối với nhau bằng một ống trụ ở tâm, mỗi đĩa lọc có một lớp lưới ở trên cho bia xuyên qua được, phía dưới là lớp đĩa liền để chứa bia và có một đường ống cho bia tập trung vào ống trung tâm b. Vận hành - Vị trí bắt đầu

- Đuổi hết nước bằng CO2

- Tách PVPP ra khỏi đĩa lọc

Hình 21 Lọc KG



78

- Đưa bia vào lọc

- Áo bột PVPP

- Tuần hoàn áo bột PVPP

� Ưu điểm: hấp phụ được polyphenol trong dịch bia, lọc được cặn có kích thước nhỏ

� Nhược điểm: những hạt PVPP có thể bị vỡ do sốc áp và theo bia ra khỏi máy lọc

9.2.4 Máy lọc securox

a. Cấu tạo Tương tự máy lọc KG – Filter nhưng không sử dụng bột trợ lọc, gồm có 12 ống lọc được cấu tạo từ polypropylen hay các sợi poly. Ưu nhược điểm: lọc được gần như hoàn toàn các cặn còn sót lại sau khi qua máy lọc KG – Filter và máy lọc Fom. Tuy nhiên phải thường xuyên ngâm rửa ống lọc để tránh bị nghẹt trong quá trình lọc.

Hình 22 lọc FOM

Hình 23 lọc securox



79

PHẦN III KẾT LUẬN

Sau một thời gian thục tập tại nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây đã giúp tôi học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm thực tế. Qua thời gian đó tôi cũng nhận thấy một số ưu nhược điểm của nhà máy như:

- Có vị trí địa lí hai mặt giáp đường thuận lợi trong việc vận chuyển nguyên vật liệu cũng như thành phẩm.

- Thiết bị sản xuất hiện đại, công nghệ tiên tiến, thiết bị làm bằng thép không gỉ đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.

- Thiết kế và lắp đặt dây chuyền dưới sự giám sát và tư vấn của chuyên gia Đức. Cách bố trí mặt bằng hợp lí giúp tận dụng tốt thiết bị, đường ống, giảm tổn thất năng lượng và nguy cơ nhiễm chéo.

- Đội ngũ công nhân có tay nghề, tinh thần trách nhiệm cao.

- Vấn đề vệ sinh và bảo trì thiết bị được kiểm tra và thực hiện nghiêm ngặt, tất cả đều ghi thành văn bản để lưu trữ.

- Tuy nhiên nhà máy cũng tồn tai một số vấn đề như : chưa có hệ thống xử lí nước thải, chưa tận dụng tốt cặn houblon, cặn men…



80

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Tài liệu quản lí chất lượng bia Sài Gòn(2005), Tổng Công ty Bia – rượu nước giải khát Sài Gòn.

2. Bùi Thị Quỳnh Hoa(2007), Bài giảng Rượu – bia nước giải khát.

bia

Documents