BỘ giáo dục và ĐÀo tạo cộng hòa xã HỘi chủ nghĩa việt nam trưỜng đẠi học bách khoa hà NỘI Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
tải về 1.16 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật
- II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường
- 2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
- 4. Vùng tiêu thụ sản phẩm
- 5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh
- 6. Nguồn cung cấp nhiên liệu
- II.2.7. Lạnh nhanh và bổ sung khí O 2 cho dịch lên men
- II.2.8.5 Lên men phụ
- II.2.10 Bão hòa CO 2 .
- II.2.11 Hoàn thiện sản phẩm
- II.2.11.2 Hoàn thiện bia chai
LỜI NÓI ĐẦUBia là một loại đồ uống giải khát hiện rất được ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới. Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng, dễ dàng phân biệt với các loại đồ uống khác. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa hublon... bia đem lại giá trị dinh dưỡng, một lít bia cung cấp 400 – 450kcal, bia có khả năng kích thích tiêu hoá, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng với liều lượng thích hợp và đặc biệt còn có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống nhờ đặc tính bão hoà CO2. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm trước Công nguyên, bắt nguồn từ các bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà, sau đó được truyền sang các châu lục khác thông qua quá trình trao đổi, buôn bán giữa các bộ lạc. Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị rất đặc biệt và nhiều đặc tính quý giá. Hiện nay, hoa hublon vẫn là nguyên liệu không thể thay thế trong sản xuất bia. Đến thế kỷ XIX Louis Pasteur xuất bản cuốn sách về bia đã tạo ra ngành công nghiệp sản xuất bia dưới ánh sáng khoa học, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác quy trình công nghệ sản xuất bia đang ngày càng trở nên hoàn thiện. Chính vì vậy, bia đã trở thành loại đồ uống được ưa chuộng nhất hiện nay, được sản xuất và tiêu thụ ngày nhiều trên phạm vi toàn thế giới. Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm (chỉ khoảng 100 năm), ngành công nghiệp sản xuất bia vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển. Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng. Rất nhiều nhà máy cũng như cơ sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số lượng. Hơn nữa bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết. Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm. Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất.
I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt NamTrong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được phổ biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng. Ở các nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ... ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 tỷ lít/năm. Công nghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam. Mức tiêu thụ bia bình quân ở các nước này khá cao khoảng 100 lít/người/năm. Các nước Á Đông tuy hiện tại có mức tiêu thụ bia chưa cao bình quân khoảng 20 lít/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50 lít/người/năm. Nhưng đây là một thị trường đông dân cư, sản lượng bia ở Trung Quốc và Nhật Bản cũng gần bằng sản lượng bia của Đức, Mỹ. Ở Việt Nam bia mới chỉ xuất hiện từ đầu thế kỉ 20, nhưng là một nước nằm trong vùng nhiệt đới cận xích đạo đã tạo điều kiện thuận lợi để ngành công nghiệp bia tồn tại và ngày càng phát triển. Từ ban đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhà máy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay các nhà máy bia đã xuất hiện ở hầu khắp các tỉnh trong cả nước, sản lượng của các nhà máy cũng ngày càng tăng. Hiện nay năng suất của nhà máy bia Hà Nội đã đạt trên 100 triệu lít/năm và đang tiếp tục tăng năng suất tới 200 triệu lít/năm vào năm 2010, năng suất của nhà máy bia Sài Gòn đã đạt trên 350 triệu lít/năm và dự kiến sẽ là 780 triệu lít/năm vào năm 2010. Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken... Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam hiện còn thấp khoảng 15 lít/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển.
1. Lựa chọn loại bia sản xuấtĐể sản phẩm sản xuất ra có thể tiêu thụ được đặc biệt là sản phẩm bia chai có thể chiếm lĩnh được thị trường rộng thì sản phẩm bia phải có chất lượng cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Do đó em lựa chọn sản xuất loại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng là loại bia đang rất được ưa chuộng hiện nay. Sản phẩm bia sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau: * Các chỉ tiêu cảm quan: - Độ bọt: Khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn có các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt. Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 5 – 15 phút. - Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa houblon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ. - Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt, không được có cặn hay vẩn đục. * Các chỉ tiêu hoá học: - Độ cồn: 4,6 ± 0,2 - Hàm lượng đường sót: 1 – 2% - Hàm lượng CO2: 4,5 – 5 g/l - Hàm lượng diacetyl: ≤ 0,2 mg/l - Chất khoáng: 0,14 – 0,38% - Đạm tổng: 3,5 – 5 g/l - Este: 15 – 50 mg/l - Aldehyt: 10 – 15 mg/l
- Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố. - Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm. - Thuận tiện về mặt giao thông. - Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu. - Nguồn nhân lực không quá khan hiếm. Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khu công nghiệp Quang Minh, thuộc huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc. Đây là một khu công nghiệp mới có diện tích rộng và đang tiếp tục được phát triển, có nhiều tiềm năng để phát triển kinh tế xã hội. Các khu dân cư và đô thị xung quanh đang được xây dựng và mở rộng. Bên cạnh đó hệ thống giao thông gần khu công nghiệp đã và đang được xây dựng, cải tạo và hoàn thiện như đường cao tốc Bắc Thăng Long - Nội Bài, đường quốc lộ 2, quốc lộ 3, quốc lộ 18, tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai là những tuyến giao thông quan trọng nhờ thuận lợi trong vận chuyển nguyên liệu và phân phối sản phẩm. Mạng lưới điện quốc gia ở đây cung cấp cho cả khu công nghiệp rất ổn định và thuận lợi.
3. Vùng nguyên liệuNguyên liệu chính đầu tiên để sản xuất bia là malt đại có thể nhập ngoại từ Đức, Úc... Hoa houblon nhập từ Tiệp Khắc dưới dạng cao hoa và hoa viên. Nguyên liệu thay thế là gạo có thể mua ngay trong tỉnh hay mua từ các tỉnh lân cận Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương, Nam Định, Thái Bình với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ô tô. Trong nhà máy còn thiết kế một hệ thống lấy nước từ giếng khoan xử lý lọc và làm mềm nước dùng cho nấu bia và các hoạt động khác của nhà máy. 4. Vùng tiêu thụ sản phẩmBia nhà máy sản xuất ra cung cấp cho các cửa hàng trong tỉnh và các tỉnh lân cận như Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Tây, Nam Định, Phú Thọ, Thái Nguyên... Sản phẩm sau chiết chai, chiết bock được chuyên chở bằng ô tô, nếu số lượng ít có thể sử dụng các phương tiện khác. 5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnhNguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực. Mạng lưới điện này cung cấp 24/24 giờ trong ngày, nhưng để đề phòng sự cố mạng lưới, nhà máy bố trí một trạm biến thế và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng. Nguồn nước: nước được lấy từ hệ thống giếng khoan. Trong nhà máy nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước rửa chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy... Nước nấu bia cần đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu cho công nghệ sản xuất bia. Do đó nước phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất. Bên cạnh đó cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải của nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh. Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén phù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhà máy. Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH3 hay Freon, chất tải lạnh sử dụng nước glycol hay nước muối. 6. Nguồn cung cấp nhiên liệuNhiên liệu sử dụng trong nhà máy là cho nồi hơi phục vụ cho các mục đích khác nhau như nấu nguyên liệu, thanh trùng... Nhà máy sử dụng nhiên liệu là than. 7. Nguồn nhân lựcĐịa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyến giao thông đi tới các vùng đô thị trung tâm như thành phố Hà Nội nên có nguồn nhân lực dồi dào. Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Các công nhân có thể tuyển chọn lao động phổ thông, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt. 8. Giao thông vận tảiNhà máy nằm gần trục giao thông nên thuận tiện cho vận chuyển nguyên nhiên vật liệu đến nhà máy, và vận chuyển sản phẩm phân phối cho các đại lý, cửa hàng tiêu thụ bằng đường bộ. PHẦN II : THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ II.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 
II.2. Thuyết minh quy trình công nghệ II.2.1 Nghiền II.2.1.1 Nghiền malt * Mục đích: Mục đích của nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn. *Nguyên tắc nghiền: Bảo đảm yêu cầu thu nhận được nhiều chất hòa tan nhất nhưng thể tích bột nghiền vã bã malt cũng đạt giá trị cao nhất trong điều kiện có thể đạt được. Vỏ malt phải càng lớn càng tốt bởi lẽ trong vỏ malt có chứa nhiều lanin nên nếu nghiền quá nhỏ , lanin sẽ dễ hòa tan gây ảnh hưởng tới chất lượng bia. Ngoài ra, vỏ nhỏ khó lọc sẽ dễ gây tắc đường ống. Thông thường có 3 phương pháp nghiền malt: Nghiền khô, nghiền ẩm, và nghiền ướt. + Nghiền khô: Malt đạt yêu cầu sau khi cân được đưa máy nghiền và nghiền trong trạng thái khô. - Ưu điểm: Có thể nghiền mịn được khối hạn. Kéo dài thời gian sử dụng (Nghiền trước khi nấu lâu được). Thiết bị đơn giản, dễ vận hành. - Nhược điểm: Không bảo toàn vỏ trấu được, khi nghiền có nhiều bụi bay ra ngoài nhiều. Ảnh hưởng đến quá trình lọc và chất lượng của bia. + Nghiền ướt: Malt được nghiền với nước theo tỉ lệ phối trộn nhất định - Ưu điểm: Nghiền ướt làm cho độ rỗng của khối bã tắng nên làm rút ngắn được thời gian lọc bã khoảng 10-20% . - Nhược điểm: Đòi hỏi kỹ thuật tốt, nguyên tắc nghiền phức tạp, khó xác định các pha trong thành phần cơ học để có tỷ lệ phối trộn nhất định. Chi phí đầu tư thiết bị lớn,nghiền không tốt những loại malt chưa nhuyễn. + Nghiền ẩm: Malt đạt yêu cầu được phun ẩm bằng nước ấm trước khi đi vào máy nghiền. Phun ẩm bằng nước ấm để trong 5- 10 phút để vỏ trấu được làm ẩm khoảng 20%. Mục đích của việc phun ẩm: làm cho vỏ ẩm để bảo toàn trạng thái sau nghiền, làm trương nở các hạt sợi keo của nội nhũ.Phương pháp nghiền ẩm khắc phục được nhược điểm của hai phương pháp trên: vỏ trấu được bảo toàn, nghiền được malt có độ nhuyễn thấp,ít bội,chi phí máy móc không lớn. Có thể áp dụng cho mọi phân xưởng từ nhỏ tới lớn, từ thủ công tới tự động. So sánh 3 phương pháp trên, ta chọn chế độ nghiền malt theo phương pháp nghiền ẩm. Ta chọn máy nghiền bốn trục một sàng. Thiết bị thường được sử dụng trong trường hợp malt có độ nhuyễn tốt hoặc sản xuất các loại bia phổ thông.Thiết bị không cồng kềnh,dễ lắp đặt, vệ sinh và chi phí đầu tư không lớn.
Công nhân vận chuyển từng tải malt vào phễu chứa. Sau đó malt được gầu tải chuyển lên xilô, và tại đây, có cân điện tử cân và báo về bảng hệ thống điều khiển. Tiếp theo, malt được gầu tải vận chuyển lên phễu chứa malt và malt được phun ẩm bằng nước ở nhiệt độ 60oC trong 60s Sau đó, malt được chuyển vào máy nghiền malt loại máy nghiền hai bộ trục một sàng và tại đây malt được nghiền tới kích thước yêu cầu rồi chuyển lên thùng nấu malt *Yêu cầu malt sau khi nghiền:
( Bột + Tấm mịn 2 ÷ 3 lần tấm thô ) II.2.1.2 Nghiền gạo *Mục đích : Làm tăng bề mặt tiếp xúc với enzym, giúp quá trình trương nở và hoà tan tốt hơn. Tăng việc phá vỡ cấu trúc màng tế bào của gạo. * Nguyên tắc nghiền: Gạo là nguyên liệu có cấu trúc rất cứng và khó bị phân huỷ để tạo chất chiết cho dịch đường, do vậy phải nghiền gạo thật nhỏ để phá vỡ cấu trúc của tinh bột tạo điều kiện cho sự hút nước, trương nở hạt tinh bột tạo điều kiện cho enzyme tiếp xúc với hạt tinh bột, thuỷ phân tinh bột thành chất chiết của dịch đường. Do đó ở đây chọn phương pháp nghiền khô bằng máy nghiền búa
Từng tải gạo được vận chuyển tới phễu chứa. Tại đây, nguyên liệu được gầu tải chuyển tới xilô chứa gạo chưa nghiền, trong đó có cân định lượng để xác định lượng nguyên liệu trong một mẻ. Gạo được chảy xuống máy nghiền. Và gạo được nghiền theo đúng kích thước nhất định. Gạo sau khi nghiền chứa trong xilô và sau đó được gầu tải vận chuyển xuống phễu chứa gạo và nghiền nhờ vít tải vận chuyển gạo sang nồi hồ hoá. Hệ thống có thêm phần tách bụi bằng xyclon.
Gạo chứa 70 ÷ 75% hàm lượng tinh bột so với lượng chất khô nên cần nghiền mịn, nghiền càng mịn thì quá trình dịch hoá và đường hoá càng đạt hiệu quả cao. Gạo sau khi nghiền cần đạt tiêu chuẩn kỹ thuật :
II.2.2 Hồ hóa *Mục đích: Làm trương nở, hòa tan tinh bột của gạo. Nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân cắt của enzyme. Trong giai đoạn này chủ yếu sử dụng nhiệt độ để làm trương nở và hòa tan tinh bột của gạo. Khi tinh bột bắt đầu trương nở và hòa tan thì độ nhớt tăng nhanh và đạt cực đại, nhiệt độ tại thời điểm này gọi là nhiệt độ hồ hóa.
*Cách tiến hành Tỉ lệ bột gạo / nước là 1/5. Trước khi nhập liệu bột gạo, cho nước vào trước nhằm chống cháy malt (lúc này cánh khuấy trong nồi bắt đầu hoạt động). Sau đó cho một lượng malt lót vào (bằng 10% trọng lượng gạo) và được chia làm hai lần. Lần thứ nhất cho khoảng 50% tổng số malt lót giúp cho sự hồ hóa tinh bột dễ dàng hơn. Vì trong malt có hệ enzyme amylaza, đặc biệt là ở giai đoạn đầu có enzyme α-amylase, enzyme này cắt phân tử tinh bột thành những phần mạch ngắn hơn, làm cho nồi gạo không bị vón cục, tránh khê, khét. Thời gian xuống malt lót khoảng 1 phút. Sau khi xuống malt lót xong tiến hành nhập liệu gạo. Gạo và nước được xuống cùng một lúc với áp lực mạnh nhằm hòa tan bột gạo trong nước, tránh hiện tượng gạo bị vón cục. Nhiệt độ của nồi gạo sau khi xong công đoạn pha bột gạo, nhiệt độ khoảng 43 oC. Do trong công thức nấu tỷ lệ bột gạo là 20% nên pH dịch bột tăng lên, do đó bổ sung H2SO4 (2%) để điều chỉnh pH dịch bột về khoảng 5,2÷5,6, là pH tối ưu cho enzime amylase hoạt động, rút ngắn thời gian lọc, nâng cao hiệu suất đường hoá, đồng thời làm cho quá trình kết tủa protein sau này triệt để hơn. Nâng dần nhiệt độ lên khoảng 72oC trong thời gian khoảng 11 phút. Trong khoảng thời gian này hạt tinh bột sẽ bắt đầu hút nước và trương nở lên, làm tăng độ nhớt của dịch bột. Giữ ở nhiệt độ 72oC trong thời gian khoảng 10 phút để tác dụng lên các phân tử amylose và amylopectin. Kết quả là sau một thời gian ngắn, các phân tử polymer của tinh bột sẽ bị cắt thành những phân tử có số gốc glucose ít hơn, tập hợp thành những dạng dextrin khác nhau. Lúc này tinh bột đã được dịch hoá một phần. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 83oC trong 13 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 30 phút để tiếp tục hồ hoá tinh bột. Kết thúc giai đoạn này, phần lớn tinh bột đã được hồ hoá. Tuy nhiên ở nhiệt độ này phần lớn enzim α-amylaza đã bị vô hoạt. Thêm nước để hạ nhiệt độ xuống 72oC trong khoảng 4 phút. Khi thời gian hạ nhiệt độ xuống được 2 phút (khoảng 72oC) thì đồng thời xuống malt lót lần thứ 2 (nốt chỗ malt lót còn lại) để cung cấp thêm enzyme α-amylaza giúp cho quá trình hồ hoá triệt để hơn, vì nhiệt độ tối ưu của enzyme này là (72÷75 oC), làm giảm độ nhớt của nồi cháo, giúp cho quá trinh đun sôi dễ dàng hơn. Tiếp theo nâng nhiệt độ lên 100oC trong thời gian 30 phút (khi nhiệt độ nồi gạo lên 88oC thì nồi malt bắt đầu hoạt động) và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 30 phút để hồ hoá hoàn toàn tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hoá và quá trình lọc sau này. Sau đó ta chuyển nồi cháo sang nồi đường hóa làm hai lần bằng thiết bị bơm. Trong khi dịch cháo bơm sang nồi malt thì cánh khuấy của nồi cháo và nồi malt hoạt động liên tục.
Dịch cháo phải đồng đều, không bị cháy khét hay vón cục. Có độ nhuyễn tốt. II.2.3 Đường hóa* Mục đích. Đường hóa là quá trình chuyển tối đa những chất không hòa tan dự trữ trong malt, thông qua hệ enzym có sẵn trong hạt malt bằng con đường thủy phân. Thực hiện quá trình đường hoá nhằm tạo các điều kiện thuận lợi cho hệ enzym có sẵn trong malt như amylaza, proteaza, amilophosphataza... xúc tác quá trình thuỷ phân các hợp chất cao phân tử như protein, tinh bột, các hợp chất chứa phospho... thành các hợp chất thấp phân tử: tinh bột → dextrin, đường; protein → peptit, axit amin... Đây là chất chiết của dịch đường sau này.
Có hai nhóm phương pháp để tiến hành đường hóa: đường hóa phân đoạn và đường hóa toàn khối, đều là phương pháp cổ điển. Đường hóa theo phương pháp toàn khối.
Tính ưu việt của hai phương án thể hiện ở chỗ:
Với phương án tăng dần nhiệt độ được áp dụng trong trường hợp malt phải có độ nhuyễn trên mức trung bình. Với phương án giảm dần nhiệt độ chỉ áp dụng trong trường hợp malt phải có hoạt lực amylaza rất cao và có độ nhuyễn proteaza rất tốt. Đường hóa theo phương pháp phân đoạn.
Căn cứ vào các công đoạn được phân ra mà có các phương án đường hóa tương ứng: nhất phân đoạn, nhị phân đoạn, tam phân đoạn. Trong quá trình thực hiện còn phân ra: đọan nhất, đoạn nhị, đoạn tam.
Thời gian đường hóa một mẻ kéo dài và năng lượng tiêu hao lớn. Với phương pháp tam phân đoạn tổng thời gian đường hóa là 5,5 – 6h, phương pháp nhị phân đoạn có thời gian là 4 – 4,5h, phương pháp nhất phân đoạn là 3,5h. Qua phân tích 2 phương pháp trên, em chọn đường hóa theo phương pháp toàn khối tăng dần nhiệt độ..
Sau khi vệ sinh sạch sẽ , kiểm tra đường ống, van. Cấp nước vào nồi đường hóa, nước cấp có nhiệt độ khoảng 38-400C .Đây là nhiệt độ hồ hóa của bột malt tốt nhất.Lượng nước đưa vào theo tỉ lệ malt : nước = 1: 5.Bổ sung axit H3PO4 để điều chỉnh PH tới PH hoạt động của các enzym đường hóa, đồng thời bổ sung thêm CaCl2. - Bật cánh khuấy hoạt động, tốc độ cánh khuấy là 50v/ph. - Xuống bột malt và ngâm 20-30 phút giúp cho bột malt hòa tan tốt vào nước. - Mở van hơi cấp nhiệt cho nồi đường hóa đến khi nhiệt độ đạt 52˚C, giữ nhiệt độ này trong thời gian 20 phút. Đây là nhiệt độ thích hợp cho E. Proteaza hoạt động,nó sẽ phân cắt phân tử protein thành các hợp chất đơn giản như albumoza, pepton, polypeptid, peptid, axit amin cung cấp nguồn thức ăn cho nấm men, tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt bia. - Bơm dịch cháo 900C từ nồi cháo sang,khi cháo bơm sang được hòa trộn với nồi malt khoảng 520C và nhiệt độ sẽ lên khoảng 65˚C . Nếu trong trường hợp nhiệt độ thấp hơn thì cần mở van hơi cấp nhiệt để đảm bảo nhiệt độ theo yêu cầu. Giữ nhiệt độ 65˚C trong 45 - 60 phút.Là nhiệt độ hoạt động của enzym - Tiếp tục cấp hơi để nâng nhiệt độ của khối dịch lên 75˚C, thời gian giữ nhiệt là 20 phút, đây là nhiệt độ thich hợp cho - Nâng nhiệt độ lên 76˚C, giữ trong 5 phút. Kiểm tra sự đường hoá của malt bằng Iod 2%. Cách kiểm tra bằng iot như sau: Lấy gáo múc dịch 750C sau đó cho 1 lượng nhỏ trên tấm kính, lắc nhẹ cho dịch nguội, tiếp đến nhỏ vài giọt iot vào mẫu dịch, sau 30 giây đến 1 phút quan sát thấy: + Dịch màu xanh tím (không biến đường) + Dịch màu xanh đen (biến đường kém) + Dịch không làm mất màu iot (biến đường tốt). Nếu iod không đổi màu tức là tinh bột đã chuyển hóa hết thành đường, quá trình đường hoá đã hoàn thành.Kết thúc quá trình giữ nhiệt độ dịch đường được bơm sang thùng lọc đáy bằng. *Những biến đổi của nguyên liệu sau trong quá trình đường hóa: Dưới tác dụng của hệ enzym có sẵn trong dịch đường như proteaza, sitaza, amylaza phân cắt hợp chất cao phân tử thành thấp phân tử và hòa tan trong nước tạo thành chất chiết của dịch đường. Matl, gạo hòa tan tạo thành dịch đường. - Nhóm enzym sitaza thủy phân hemixelluloza và các chất dạng keo thành các đường đơn pentoza, hexoza và các sản phẩm khác. - Hệ enzym proteaza thủy phân protein thành các các peptid nhỏ hơn và axit amin. - Hệ enzym amylaza gồm - amylaza và - amylaza phân cắt tinh bột thành đường đơn giản và các dextrin.
Hàm lượng đường maltoza và các phân tử dextrin bậc thấp là chủ yếu. Dịch đường không đặc quá, đồng đều và có độ nhuyễn tốt. II.2.4 Lọc dịch đường.* Mục đích. Cháo malt sau khi đường hóa xong gồm hai phần: phần đặc và phần loãng. Phần đặc bao gồm tất cả các phần tử nhỏ không hòa tan của malt, phần loãng là dung dịch nước chứa tất cả các chất hòa tan trong mẻ nấu gọi là “dịch đường”. Mục đích của quá trình lọc là nhằm phân tách phần loãng riêng ra khỏi phần đặc. Đặc trưng của cháo malt là trong đó có rất nhiều phần tử rắn trong quá trình lọc, những phần tử này sẽ tạo thành một lớp nguyên liệu lọc phụ. Điều này rất có ý nghĩa trong khi lọc. Mục đích của quá trình lọc bã malt là tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn là loại bỏ các phế liệu ra ngoài. Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo hai bước: Bước đầu tiên là ép tách dịch cốt và bước thứ hai là rửa bã để chiết chất hoà tan ở giai đoạn rửa bã dựa trên cơ sở của sự khuếch tán.
Giải pháp lọc dịch đường hiện nay có nhiều phương án: + Sử dụng thùng lọc đáy bằng + Sử dụng máy lọc ép khung bản + Sủ dụng nguyên lý phân ly ( ví dụ : hệ Flomaho) + Ly tâm kiểu “vắt” ( ví dụ: hệ A.P.V) + Ép bằng vít tải… Trong các giải pháp này, hai thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất, mặc dù cổ điển nhất, nhưng cho chất lượng dịch đường cao nhất là thùng lọc đáy bằng và lọc ép kiểu khung – bản. Trong nhà máy, ta chọn thiết bị lọc là thùng lọc đáy bằng.
Trước lúc tiến hành lọc, thiết bị lọc được rửa bằng nước, các mảnh của đáy, nắp, sàng được ghép thật khít với nhau. Lỗ hở tròn để tháo bã malt và các van xả dịch vào máng được đóng chặt. Sau đó ta cho nước nóng 76oC chảy vào các ống dẫn dịch đường sao cho ngập nước so với lưới lọc khoảng 1 – 1,5cm để đuổi không khí ra ngoài, đồng thời để chứa đầy khoảng không giữa hai lớp đáy của thùng lọc. Ngoài ra còn để hâm nóng thiết bị để khi chuyển dịch đường từ nồi đường hóa sang không bị giảm nhiệt độ. Tiếp theo bơm toàn bộ lượng dịch từ nồi đường hóa sang thùng lọc, khi bơm thì bật răng cào theo chiều ngược kim đồng hồ trong khoảng 10 phút. Đầu tiên các hạt tấm thô và lớp vỏ malt lắng xuống đáy giả trước tạo thành màng lọc dày, phía trên lớp này là lớp rất mỏng những phần tử tinh bột rất bé, mịn, nhẹ. Sau khi để lắng 15 phút thì dịch lọc đi qua lớp lớp lọc xuống đáy, rồi dịch lọc qua hệ thống ống góp ở đáy đi vào bình trung gian. Tuy nhiên lúc này dịch đường thu được vẫn đục nên ta cho chạy tuần hoàn trở lại cho đến khi đạt độ trong rồi thì tiến hành bật bơm để chuyển dịch sang nồi nấu hoa houblon đồng thời cho một lượng dịch lọc hồi lưu trở lại thùng lọc để tăng khả năng lọc hết dịch có trong bã và thu được dịch có độ trong đảm bảo kỹ thuật. Thời gian lọc dịch đầu thường tiến hành trong 60 phút. Sau khi lọc dịch đầu ta tiến hành rửa bã, nước dùng để rửa bã cũng là nước ở nhiệt độ 76oC vì tại nhiệt độ này thích hợp cho đường hóa tinh bột còn lại trong phần hồ malt cuối cùng. Nếu nhiệt độ xuống thấp hơn sẽ cản trở đến tốc độ rửa bã, còn nếu nhiệt độ cao hơn sẽ xảy ra hiện tượng hồ hóa tinh bột và trích ly môt số chất đắng và chất chát có trong vỏ trấu làm cho bia bị đục và có vị lạ. Đầu tiên tiến hành tưới nước nóng 76oC cho đến khi mức nước cao hơn mức bã khoảng 2cm, rồi tiến hành bật răng cào lần thứ nhất. Tiếp tục rửa bã lần thứ hai, lần thứ ba tương tự như lần đầu. Tổng thời gian rửa bã khoảng 1 giờ. Quá trình rửa bã tiến hành nhiều lần cho đến khi đạt lượng dịch cần thiết cũng như nồng độ chất hòa tan trong nước rửa bã còn khoảng 0,3 – 0,5% thì dừng lại và xả bã ra ngoài. Bã cuối cùng này được dùng làm thức ăn chăn nuôi.
II.2.5 Nấu hoa*Mục đích Nấu dịch đường với hoa houblon nhằm trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol… vào dịch đường, tạo vị đắng dịu và hương thơm đặc trưng cho bia sau này. Tăng độ bền keo cho sản phẩm: độ bền sinh học, hóa sinh và keo: Polyphenol + protein tạo thành chất kết tủa và kéo cặn nhỏ kết tủa theo đảm bảo độ bền keo và ổn định thành phần bia đồng thời làm cho bia trong hơn. Chất đắng trong hoa là những chất tạo sức căng bề mặt và có hoạt tính sinh học cao, tham gia vào quá trình tạo bọt và giữ bọt cho bia. Tăng màu và cô đặc dịch đường: làm cho màu sắc nước thay đổi từ nhạt sang đậm do hiện tượng caramen hóa,sự hình thành các melanol và các chất màu của hoa houblon chuyển từ hoa vào dịch đường. Chất đắng ở nồng độ dù nhỏ cũng có tính kháng khuẩn đảm bảo độ bền sinh học cho bia. *Cách tiến hành Trước khi nấu, vệ sinh sạch sẽ thiết bị, kiểm tra các đường ống, van xả hơi, xả đáy. Dịch đường được bơm từ thùng lọc đáy bằng sang nồi nấu hoa, trong quá trình bơm phải gia nhiệt, đảm bảo nhiệt độ dịch đường lớn hơn 700C để enzym amylaza thủy phân tinh bột còn sót lại. Trong quá trình rửa bã ở máy ép lọc khung bản cấp nhiệt cho nồi hoa sao cho kết thúc quá trình rửa bã ở máy ép thì nồi hoa sôi. Bổ xung CaCl2 và toàn bộ lượng cao hoa vào với mục đích tăng khả năng kết lắng của các phần tử keo. Đun sôi khoảng 30 phút để tạo các phức chất protein- tanin kết tủa và tạo vị đắng cho bia. Tiếp tục cho 1/2 hoa viên vào trước khi kết thúc 10 phút thì cho nốt 1/2 còn lại đồng thời khóa van hơi của hệ thống gia nhiệt trung tâm để giảm cường độ sôi để giữ hương cho bia. Việc bổ sung hoa 2 lần nhằm mục đích tạo hương tốt hơn cho bia, bởi vì trong quá trình đun hoa thì lượng tinh dầu thơm sẽ tổn hao là 80 – 90% vì vậy việc bổ sung làm 2 lần như vậy sẽ làm giảm bớt tổn thất.
II.2.6. Lắng xoáy*Mục đích: Tách các phần tử rắn, cặn, bã hoa và các kết tủa protein cao phân tử ra khỏi dịch đường sau khi houblon hoá. Nguyên tắc tách cặn là dựa vào lực hướng tâm của chuyển động tròn theo phương tiếp tuyến.
Trước khi lắng, thiết bị phải được vệ sinh sạch sẽ và rửa bằng nước sôi vì đây là công đoạn rất dễ nhiễm vi sinh vật. Kiểm tra đường ống,các van xả. Bơm dịch đường hoa houblon sang thùng lắng xoáy theo phương tiếp tuyến với vỏ thùng dưới áp lực mạnh.Chất lỏng xoay cưỡng bức, lực hướng tâm hướng cận tập trung tâm nồi và lắng xuống đáy nồi.Thời gian bơm khoảng 30 phút. Thời gian lắng là 30 phút. Nhiệt độ dịch ra ngoài nồi lắng khoảng 900C và được bơm tới thiết bị làm lạnh nhanh. Kết thúc quá trình lắng, tháo bã và vệ sinh thiết bị. II.2.7. Lạnh nhanh và bổ sung khí O2 cho dịch lên men*Mục đích Làm lạnh dịch đường tới nhiệt độ lên men. Yêu cầu giảm nhanh nhiệt độ dịch đường xuống nhiệt độ cần thiết (10 – 14˚C), hạn chế sự nhiễm tạp VSV, đồng thời bão hòa thêm một lượng oxi (oxi được bão hòa vào dịch khi được bơm trên đường ống) để cung cấp cho nấm men sinh trưởng, phát triển trong giai đoạn đầu. *Cách tiến hành. Trước khi làm lạnh nhanh thiết bị được vệ sinh sạch sẽ, sau đó cho chạy nước nóng có nhiệt độ gần bằng với nhiệt độ của dịch đường trong thùng lắng xoáy qua máy lạnh nhanh tới toàn bộ đường ống dẫn vào tank lên men. Khi kiểm tra nhiệt độ của nước thấy đạt đến nhiệt độ dịch đường cần lên men mới bơm dịch đường vào lạnh nhanh sau khi đã xả hết nước đi, để tránh trường hợp khi qua may lạnh nhanh mà nhiệt độ dịch đường vẫn cao quá sẽ làm chết men. Tác nhân làm lạnh là nước và glycol. Khi làm lạnh sẽ trao đổi nhiệt gián tiếp qua các tấm bản. Nhiệt độ dịch đường vào máy lạnh nhanh khoảng 90oC, nhiệt độ của nước ra khỏi máy lạnh nhanh khoảng 45oC, nước này được gia nhiệt rồi cho vào thùng nước nóng để làm nước nấu và rửa bã. Sau khi làm lạnh xong dịch được bổ sung khoảng 6 mg/l không khí vô trùng (khí nén qua bộ khử trùng bằng tia UV) và đưa sang tank lên men. Lượng không khí cung cấp đủ để đảm bảo cho nấm men tạo sinh khối ban đầu, nếu lượng không khí quá nhiều sẽ dẫn tới trường hợp nấm men sẽ sử dụng nhiều đường để tạo lượng sinh khối không cần thiết, vì vậy sẽ làm giảm hiệu suất lên men. Nếu thiếu không khí cũng không tốt, vì nấm men sẽ không tạo đủ lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men, nấm men sẽ chóng già, xảy ra hiện tượng ỳ.
II.2.8. Lên menII.2.8.1 Mục đích : Chuyển hoá các chất hoà tan trong dịch lên men thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm phụ khác nhờ sự phát triển của nấm men. Sản phẩm của quá trình lên men chính là bia non. Bia non đục và có hương vị đặc trưng tuy nhiên lượng diacetyl còn cao. C12H22O11 + H2O → 2 C6H12O6 C6H12O6→ 2C2H5OH + 2CO2 + 28 kcal Đặc điểm của quá trình lên men chính là sự tiêu hao các chất diễn ra mạnh mẽ. Một lượng lớn đường chuyển thành rượu, CO2 và một số sản phẩm phụ khác như rượu bậc cao, glyceril, acid hữu cơ, ester, aldehyd, diacetyl,… góp phần làm lên hương vị cho bia. Trong giai đoạn này, quá trình quan trọng nhất là quá trình chuyển hoá đường thành rượu. Tuy nhiên đây lại không phải là sản phẩm quyết định chất lượng của bia mà lại là những sản phẩm có hàm lượng ít nhưng mang những tính chất rất đặc trưng như các chất tạo màu, mùi, vị, độ bền... cho bia. Chất lượng của bia phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng của các chất này và tỷ lệ giữa chúng. Vì vậy mục đích bản chất của quá trình lên men là điều khiển hoạt động sống của nấm men theo hướng có lợi cho việc hình thành một sản phẩm bia như mong muốn. II.2.8.2 Chọn phương pháp lên men : Có hai phương pháp lên men thường được sử dụng tại các cơ sở sản xuất bia : Lên men theo phương pháp cổ điển và lên men theo phương pháp hiện đại. - Lên men theo phương pháp cổ điển : Đặc điểm chính là hai quá trình lên men chính và lên men phụ được tiến hành trong các thiết bị riêng biệt (ở hai phòng lạnh khác nhau, có hệ thống bảo ôn lạnh khác nhau) Ưu điểm : Nhiệt độ lên men thấp 6 ÷ 9ºC nên thời gian lên men kéo dài, sản phẩm thu được có hương vị đậm đà. Nhược điểm : Tốn diện tích mặt bằng, tốn thiết bị, thời gian lên men dài, năng suất giảm, hệ thống làm lạnh lớn, do vậy tốn chi phí đầu tư. Việc vận chuyển dịch từ khu lên men chính sang khu lên men phụ gây tổn thất. - Lên men gia tốc (lên men hiện đại) : Với phương pháp này quá trình lên men chính và quá trình lên men phụ tiến hành trong cùng một thiết bị hình trụ, đáy côn. Có hệ thống áo lạnh bên ngoài để điều chỉnh nhiệt độ của hai quá trình lên men. Nhiệt độ lên men chính 14 ÷ 16ºC, lên men phụ 0 ÷ 2ºC. Ưu điểm : Thời gian lên men chính nhanh, rút ngắn hơn so với phương pháp lên men cổ điển. Thiết bị lên men gọn, không tốn diện tích mặt bằng phân xưởng. Có thể chủ động điều chỉnh thời gian lên men. Nhược điểm : Thời gian lên men nhanh làm chất lượng bia có giảm, tuy nhiên không khác nhiều so với lên men cổ điển. Ở đây, ta chọn phương pháp lên men gia tốc để sản xuất bia II.2.8.3 Chuẩn bị men giống Bia là sản phẩm của quá trình lên men nên việc chuẩn bị men giống là hết sức cần thiết, mục đích để tạo lượng giống đủ để lên men là hoạt hóa giống. Nấm men sử dụng lên men bia là Saccharomyces carbergensis là loại nấm men lên men chìm. Đặc điểm : Loại nấm men này thuộc loại nấm men đơn bào, lên men ở điều kiện yếm khí. Chúng có hình dạng khác nhau, có thể hình cầu, hình tròn, hình ovan. Kích thước khoảng 3 ÷ 5mm, sinh sản bằng nảy chồi, chủng nấm men này có khả năng lên men được đường glucoza, maltoza, fructoza và dextrin phân tử lượng thấp. Chúng còn có thể tạo chùm tế bào tốt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách men bia, làm trong bia.
Quá trình nhân giống trong phòng thí nghiệm trải qua hai giai đoạn là nhân giống trong phòng thí nghiệm và nhân giống ngoài sản xuất.
- Tái sử sụng men sữa : Men sữa có khả năng tái sử sụng vì có khả năng tái sử dụng vì có khả năng bù men tốt hơn. Men sữa phải sạch, màu vàng óng, tỷ lệ tế bào sống cao, không nhiễm tạp. Kỹ thuật thu hồi men sữa : Sau khi kết thúc quá trình lên men chính ta tiến hành hạ nhiệt độ hạ xuống 4ºC, giữ trong 24 giờ để thu hồi men sữa. Khối kết lắng bao gồm :
Cách xử lý men sữa : Lớp men sạch thu được từ đáy thùng lên được lọc qua và rửa bằng nước vô trùng 4oC, bơm nước lạnh vào các thùng rửa men rồi để lắng khoảng 90 phút. Sau đó gạn phần nước phía trên vì phần nước phía trên chứa chủ yếu là các xác tế bào nấm men. Tiến hành rửa khoảng 3 ÷ 4 lần để thu sữa men sạch. Các tế bào nấm men chết sẽ nổi lên trên bề mặt và được gạn ra ngoài. Số lần tái sử dụng men sữa khoảng 6 ÷ 7 lần II.2.8.4 Lên men chính * Mục đích : Chuyển hóa các chất hòa tan trong dịch đường thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm phụ khác nhờ sự phát triển của nấm men. Sản phẩm của quá trình lên men chính là bia non. Bia non đục và có hương vị đặc trưng tuy nhiên lượng diacetyl còn cao. C12H22O11 + H2O → 2 C6H12O6 Nấm men
C  6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 +28Kcal
Đặc điểm của quá trình lên men chính là sự tiêu hao các chất diễn ra mạnh mẽ. Một lượng lớn đường chuyển thành rượu, CO2 và một số sản phẩm phụ khác như rượu bậc cao, glycerin, acid hữu cơ, ester, andehyt, diacetyl góp phần làm nên hương vị cho bia. Thời gian lên men chính từ 5 ÷ 7 ngày. * Các biến đổi trong quá trình lên men chính. Biến đổi sinh học. * Giai đoạn sinh trưởng hiếu khí: Đây là giai đoạn đầu của quá trình lên men. Ở giai đoạn này nấm men nảy chồi và phát triển rất nhanh, đạt cực đại là ở cuối ngày thứ 3 đồng thời là sự giảm nhanh nồng độ chất hòa tan trong dịch đường, nhiệt độ tăng dần và sự xuất hiện của nhiều bóng khí to phủ kín bề mặt dịch nha. * Giai đoạn sinh trưởng kỵ khí Trong giai đoạn này nấm men vẫn tiếp tục sinh trưởng nhưng trong điều kiện không có O2 và nồng độ đường thấp. Quá trình lên men bắt đầu chuyển từ kiểu lên men hiếu khí (để tăng sinh khối nấm men) sang lên men kỵ khí (để tạo C2H5OH, CO2 và một số sản phảm phụ khác). Biến đổi vật lý. * Nhiệt độ lên men. - Trong quá trình lên men chính yếu tố nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lên men và từ đó ảnh hưởng đến chất lượng của bia non. - Nhiệt độ trong quá trình lên men tăng dần do quá trình trao đổi chất của nấm men kèm theo hiện tượng giải phóng nhiệt. Do đó, để đảm bảo nhiệt độ luôn ổn định người ta thường điều chỉnh nhiệt độ trong quá trình lên men một cách tự động. Việc điều chỉnh nhiệt độ lên men còn tùy thuộc vào đời men
Sau khi kết thúc lên men chính hạ nhiệt độ từ từ xuống 2OC nhằm tạo điều kiện cho quá trình lắng men và tạo điều kiện thích hợp cho quá trình lên men phụ. * Áp suất lên men Áp suất lên men tăng dần do sự tạo thành khí CO2 và từ quá trình chuyển hóa đường glucose. Do đó tank lên men có nắp thiết bị điều áp tự động. Biến đổi hóa sinh. * Trong quá trình lên men diễn ra sự trao đổi glulcid ở tế bào nấm men chủ yếu bao gồm: - Sự thủy phân của các loại đường disacharide, trisaccharide,…thành glucose dưới xúc tác của một số enzym tương ứng như: maliase, invertase, melibiase,… - Chuyển hóa glycose thành etanol và CO2. Ngoài ra còn chuyển hóa các loại đường khác thành các loại rượu như propylic, izopropylic, amilic… - Sự tổng hợp vật chất tế bào từ glucose thành glucogen cũng có thể xảy ra
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển hiếu khí thường kèm theo quá trình tổng hợp các acid béo và sterol ở nấm men. Các chất này là thành phần quan trọng của tế bào. * Sự trao đổi các hợp chất nitơ: Các hợp chất nitơ có trong dịch nha gạo gồm: các phân đoạn protein (các polypeptide, peptid, pepton, acid amin), các muối amoni, các purite, nucleotide… Trong số các hợp chất này thì các muối amoni vô cơ và các acid amin sẽ được nấm men sử dụng như nguồn cung cấp nitơ phục vụ cho quá trình sinh trưởng và trao đổi chất. Biến đổi hóa học. * Sự thay đổi hàm lượng chất khô trong quá trình lên men, nấm men sử dụng đường trong dịch nha để tăng sinh khối và lên men ethanol. Do đó nồng độ chất khô trong dịch lên men sẽ giảm dần. Người ta dựa vào sự thay đổi Balling làm thông số điều khiển quá trình lên men. Độ Balling trước quá trình lên men là 130 Balling (Độ Balling nguyên thủy). Tùy theo từng loại bia mà kết thúc quá trình lên men chính và lên men phụ có độ Balling khác nhau. * Sự thay đổi pH: Sau khi kết thúc quá trình lên men chính pH giảm xuống còn khoảng 4,4÷4,5. Hiện tượng giảm pH trong quá trình lên men là do sự hình thành acid H2CO3 (do CO 2 sinh ra trong quá trình lên men hòa tan vào nước), sự vận chuyển ion H+ qua màng tế bào và hình thành nên các acid hữu cơ. Trong quá trình trao đổi chất của nấm men như acetic, acid, formic, acid lactic, acid citric… * Sự thay đổi hàm lượng khoáng chất Trong quá trình lên men, nấm men đã sử dụng một số kim loại cần cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men như: Ca2+; Mg2+; Fe2+; Mn2+; Co2+; K+; Ni2+ và Zn2+. Dịch nha được xem là nguồn cung cấp các thành phần khoáng cần thiết cho nấm men. Vì vậy trong quá trình nấu dịch nha cần bổ xung thêm Ca2+ và Zn2+ * Sự tạo thành các este: Các este được tạo thành vào cuối giai đoạn lên men chính nhờ phản ứng ester hóa giữa alcol (chủ yếu là ethanol) và các acid hữu cơ sinh ra trong quá trình lên men. Các loại ester này tạo nên hương đặc trưng cho bia thành phẩm. Biến đổi hóa lý. * Sự hình thành bọt: Bọt được tạo thành trong quá trình lên men chính nhờ sự giải phóng các khí ở dạng không liên kết đặc biệt là CO2. Do bản chất của dịch nha là hệ keo gồm các hợp chất có tính hoạt động bề mặt như protein, palyphenol, chất đắng…Các chất này tạo nên một lớp hấp phụ trên bề mặt các bóng khí do đó khí khó thoát khỏi bóng này và tạo thành bọt mịn. Những bọt này có xu hướng thoát lên trên bề mặt tạo nên sự khuấy trộn trong quá trình lên men. * Sự hòa tan khí CO2: Độ hòa tan của CO2 trong dịch lên men thấp hơn trong nước đồng thời hàm lượng CO2 sinh ra tăng nhanh cùng hàm lượng ethanol. Do đó, một phần CO2 tồn tại trong dịch men dưới dạng liên kết với một số thành phần khác như protein, ester. Phần CO2 còn lại có xu hướng thoát lên trên bề mặt tạo lên sự tự khuấy đảo dịch lên men. Ngoài ra sự tự khuấy đảo dịch lên men còn diễn ra bởi sự chênh lệch nhiệt độ trong quá trình giữ ổn định nhiệt. * Cách tiến hành : Bước 1 : thanh trùng đường cấp men bằng nước nóng từ hệ thống Cip trung tâm trước khi nhận mẻ dịch đầu tiên của tank lên men khoảng 40 ÷ 50 phút. Yêu cầu nước thanh trùng > 85oC. Đường cấp men đi tới đâu thì thanh trùng tới đó. Thời gian thanh trùng là 30 phút. Bước 2 : đặt lượng men cần đưa vào trên cân điện tử, mở đáy tank lên men và bật bơm cấp men vào mẻ đầu tiên của tank lên men, sau khi nhiệt độ dịch hèm ổn định và đạt nhiệt độ lên men. Bước 3 : vệ sinh đường ống và tank chứa men ngay sau khi cấp men xong lúc đầu chưa cần cấp lạnh ngay, vì nhiệt độ lên men chính yêu cầu là 14oC, nhưng do cần phải có thời gian chờ đợi giữa các mẻ nấu nên ở 3 mẻ đầu ta thường chỉ chạy lạnh đến khoảng 12oC, hai mẻ sau có thể ở 13oC để khi tank đầy thì nhiệt độ trong tank cũng đạt vừa đến 14oC do nấm men phát triển sinh khối làm tăng nhiệt độ. Trong quá trình lên men chính thường chỉ cấp lạnh cho khoang trên cùng, mục đích để tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa các khoang, nhờ đó tạo ra sự đối lưu, nấm men sẽ chuyển động từ dưới lên trên, tăng bề mặt tiếp xúc giữa enzym và cơ chất. Đồng thời trong quá trình lên men CO2 tạo ra nhiều đủ lớn nó sẽ kéo theo tế bào nấm men nổi lên trên bề mặt, bọt khí vỡ ra và nấm men lại rơi xuống. Cứ như vậy nấm men được đảo trộn, giúp quá trình lên men diễn ra nhanh hơn và đều hơn. Thời gian lên men chính khoảng 6 ngày, khi nồng độ chất khô giảm xuống ta chuyển sang lên men phụ. Sau 4 ngày lên men, ta hạ nhiệt độ khối dịch xuống 4oC giữ khoảng trong vòng 1 ngày để xác nấm men kết lắng rồi tiến hành thu hồi men. Trong thơì gian lên men chính , lượng CO2 tạo ra nhiều, khi kiểm tra thấy CO2 đạt độ tinh khiết > 99,6% thì tiến hành thu hồi. Trong quá trình lên men chính nấm men phát triển qua 4 giai đoạn sau :
Đây là giai đoạn nấm men làm quen dần với dịch lên men, chúng hấp thụ các chất dinh dưỡng có trong dịch đường như axit amin, đường maltoza…để sinh năng lượng cung cấp cho quá trình sinh tổng hợp tế bào.
Ở giai đoạn này nấm men đạt tốc độ sinh sản lớn nhất và với tốc độ không đổi. Tế bào được tăng theo cấp số nhân. Giai đoạn này tế bào hoạt động mạnh nhất, số tế bào nảy chồi và tế bào trẻ rất cao.
Nấm men ngừng sinh sản, số tế bào có trong dịch là không đổi, số tế bào nảy chồi giảm.
Là giai đoạn nấm bắt đầu kết bong lắng xuống đáy thiết bị, giai đoạn này số tế bào chết chiếm nhiều. II.2.8.5 Lên men phụ* Mục đích : Tiếp tục của quá trình lên men chính nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non. Ý nghĩa của quá trình lên men phụ rất lớn đối với việc tạo hương vị, bọt, hương thơm, nó quyết định tới độ bền vững của bia cũng như các đặc tính kỹ thuật của bia thành phẩm. 3 Trong quá trình lên men phụ, lượng CO2 tiếp tục được tạo ra và hòa tan vào bia non, CO2 chủ yếu ở dạng liên kết và một phần ở dạng tự do. Khi lên men phụ hàm lượng axit hữu cơ tăng nhưng không đáng kể, các ester đươc tạo thành thực hiện quá trình khử diacetyl đến mức cho phép ( < 0,2 mg/l ) rượu bậc cao giảm. Vì vậy hương vị của bia được hoàn thiện dần.
Những biến đổi trong qúa trình lên men phụ cũng giống như biến đổi trong quá trình lên men chính. Trong đó, có những biến đổi rất quan trọng ảnh hưởng đến những biến đổi bia thành phẩm. Đó là sự chín của bia non kèm theo sự điều chỉnh các tính chất cảm quan của bia thành phẩm như: độ trong, độ bền, đặc trưng keo, màu sắc và hương vị bia. + Diacetyl: Trong giai đoạn này, nấm men sử dụng Diacetyl làm cơ chất và chuyển hoá chất này thành aceton và 2,3-butadiol trong điều kiện kỵ khí. Quá trình phân huỷ Diacetyl phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng lạnh thì càng chậm. Thông thường, giới hạn cho phép của diacetyl là ≤0,2mg/l thì mới được gọi là đã chín. + Acetaldehyde Vì quá trình lên men phụ hàm lượng Acetaldehyde tiếp tục giảm xuống do hoạt động trao đổi chất của nấm men. + Các axít béo dễ bay hơi. Sự tổng hợp các axit béo mặt ngắn (từ C4÷C10) sẽ bị đình chỉ trong giai đoạn đầu của quá trình lên mên phụ. Sau đó, nấm men sẽ kết nối các axit béo mặt ngắn thành triglycide dự trữ trong tế bào. Tuy nhiên, nếu quá trình lên men phụ kéo dài thì hàm lượng acid béo trong dịch lên men sẽ tăng do quá trình thuỷ phân glycide. Sự có mặt các acid béo này ảnh hưởng đến mùi vị của bia thành phẩm. + Sự bão hoà CO2 trong bia Sự bảo hoà CO2 phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và thời gian lên men phụ. Trong giai đoạn này, quá trình lên men ethanol vẫn tiếp tục diễn ra kèm theo sự giải phóng CO2 vào trong dịch lên men. Tuy nhiên, chỉ có 15% lượng CO2 tạo thành được hấp thụ trong bia, tồn tại ở dạng hoà tan hoặc liên kết với các thành phần khác của dạng lên men. Trong quá trình lên men phụ có những hợp chất không bền như este của acid cacbonic, chính những chất này làm cho CO2 thất thoát nhanh mỗi khi thay đổi áp suất đột ngột trong tank lên men. Acid cacbonic có thể liên kết với glycerin và glycol tạo nên các este và còn có thể kết hợp với các acid lactic, aceton, 2,3-butylenglycal. Như vậy, trong bia xuất hiện nhiều dạng liên kết hóa học và hoá lý khác nhau của CO2. Do đó, CO2 sinh ra không chỉ tồn tại ở dạng khí, dạng hoà tan mà còn tồn tại ở dạng liên kết, ba dạng này có mối quan hệ qua lại với nhau.
Bia sau khi lên men chính chứa một lượng đáng kể tế bào nấm men và các hạt cặn mịn, các hạt này bao gồm -glucan, ß-glucan, pentosan, xác vi sinh vật và các muối oxalate calcium. Trong quá trình lên men phụ, dưới tác dụng của nhiệt độ thấp (2÷4oC) và áp suất P=0,8÷1,13atm, các hạt này có xu hướng kết hợp lại với nhau thành những hạt lớn và lắng xuống đáy bồn lên men. Ở điều kiện này, qúa trình đông tụ nhựa houblon, đông tụ các hợp chất tanin-protêin cũng diễn ra. Tế bào nấm men cũng chịu ảnh hưởng của nhiệt độ thấp, áp suất cao cũng từ từ lắng xuống đáy thùng. * Cách tiến hành : Khi kết thúc quá trình lên men chính ta chuyển sang lên men phụ. Nhiệt độ của quá trình lên men phụ là 0 ÷ 2oC. Sau khi thu hồi men ta hạ nhiệt độ xuống 2oC thơì gian lên men phụ khoảng 8 ÷ 12 ngày, quá trình lên men phụ kết thúc khi độ đường đạt 2,1 ÷ 2,5oS. Trước khi lọc khoảng 2 ngày ta hạ nhiệt độ xuống 0oC. Ở giai đoạn cuối này tốc độ lên men chậm hơn, nấm men tiếp tục sử dụng phần đường còn lại trong dịch lên men tạo thành CO2 và các sản phẩm bậc 2 làm hương vị của bia được ổn định hơn (làm trong bia, khử diaxetyl, làm chín và ổn định bia). Lượng CO2 tạo ra dưới tác dụng của nhiệt độ thấp hoà tan vào dịch lên men. Nếu lượng CO2 này không đủ ta có thể bổ sung thêm. Tổng thời gian lên men khoảng 16 ÷ 18 ngày. Tuy nhiên tuỳ theo mức độ tiêu thụ có thể kéo dài hoặc ngắn hơn. Trong quá trình lên men, theo nguyên tắc mỗi ngày phải lấy mẫu một lần để kiểm tra các yếu tố sau : pH, độ đường và soi tế bào nấm men xem quá trình lên men có diễn ra bình thường hay không. Nếu pH của dịch lên men tăng nghĩa là dịch lên men có thể bị nhiễm vi khuẩn lactic hoặc axetic. Còn soi tế bào nấm men để biết mật độ tế bào nấm men, tỉ lệ nảy chồi và đặc điểm hình thái của tế bào. Kết thúc lên men độ đường đạt khoảng 2,1 ÷ 2,5oS.
Hệ thống Cip gồm bốn thùng :
II.2.9 Lọc trong bia* Mục đích : Quá trình này nhằm tách cặn lơ lửng, tách các tế bào nấm men sống và các tế bào trong bia để tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học và độ bền của bia. Dịch sau khi lọc trong suốt có màu vàng sáng. Nhiệt độ lọc bia khoảng 0÷ 2oC. * Các phương pháp lọc: - Lọc có chất trợ lọc :
- Lọc không có chất trợ lọc :
Máy lọc có chất trợ lọc lại có nhiều loại khác nhau : Máy lọc đĩa :
Máy lọc tấm bản :
Từ đặc điểm của máy lọc trên cùng với điều kiện sản xuất em chọn máy lọc ống có sử dụng chất trợ lọc là diatomit. * Cách tiến hành : Quá trình lọc trải qua 2 giai đoạn : Giai đoạn tạo lớp lọc và giai đoạn tiến hành lọc.
Trước hết hoà bột diatomit vào nước vô trùng với tỉ lệ bột/nước là 1/8 vào trong một thùng rồi bơm dịch này vào máy lọc khung bản tới khi bia đạt độ trong cần thiết thì tiến hành lọc. Sau đó tiến hành tạo màng lọc : người ta hòa bột diatomit vào nước vô trùng trong một thùng, khuấy đêu rồi bơm tuần hoàn dịch này qua máy lọc tới khi bia đạt tới độ trong cần thiết thì tiến hành lọc ( thường lọc khoảng 26 30 phút thì lượng trợ lọc sẽ bám đều trên bề mặt tấm vải lọc ).
Khi lớp lọc đã bám trên vải lọc thành lớp đảm bảo được tiêu chuẩn thì mở van cho bia chảy vào máy cùng với chất trợ lọc, chất trợ lọc được bổ sung với một lượng nhất định tuỳ theo yêu cầu. Độ dày lớp bã trên lớp vải lọc tăng dần, áp suất lọc tăng, bia không thoát ra hoặc có thoát ra nhưng bị đục do lớp lọc bị phá vỡ lúc này ta dừng quá trình lọc, tháo tấm bản của máy và giặt vải lọc. Áp suất lọc bia thường là 2 3,5 kg/cm2, áp suất trong đúng theo yêu cầu thì có thể kết thúc quá trình lọc và chuyển sang giai đoạn bão hòa CO2. II.2.10 Bão hòa CO2.* Mục đích: Trong quá trình lọc bia, hàm lượng CO2 thoát ra 1 phần trong khi lên men chưa nạp đủ CO2 nên cần bão hòa CO2 cho đạt hàm lượng cần thiết nhằm tăng chất lượng cảm quan, chống oxyhoá, chống kết lắng và tạo môi trường tốt để bảo quản bia. Vai trò của CO2 trong bia gồm:
* Cách tiến hành : Sau khi lọc bia xong nhiệt độ của bia lên đến 7 80C cho nên thùng nạp CO2 phải có hệ thống nước muối bao quanh nhằm hạ nhiệt độ của bia non xuống 0 10C để CO2 được bão hoà tốt. Bia được bơm vào thùng Inox dày, chịu lực theo đường ống từ dưới để tránh sủi bọt, chiếm 80% thể tích thùng. Khi đã bơm xong đóng các van lại mở van nạp CO2 vào thùng, CO2 trước khi đưa vào thùng đã được xử lí qua bình chứa KMnO4 0,1%, bình chứa bông và than hoạt tính, áp suất nạp CO2 là 4 5 Kg/cm2. Thời gian tăng áp lực từ 15 30 phút giữ áp suất này trong khoảng 12 giờ, để lượng CO2 nạp tối đa ta tiến hành nạp 2 3 lần. Bia sau khi bão hoà CO2 cần phải đạt hàm lượng CO2 đối với bia hơi là 3,5g/lít.
II.2.11.1 Hoàn thiện bia hơi.Bia sau khi bão hòa CO2 được chiết vào các thùng bock. Trước khi chiết, bock phải được kiểm tra chất lượng nếu đạt yêu cầu thì mới tiến hành chiết bock. Bia hơi thành phẩm được chiết vào bock có các dung tích sau : 100 lít, 50 lít, 25 lít. Để thuận tiện cho việc vận chuyển ta chọn loại bock 50 lít. Bock làm bằng inox hay bằng nhựa có lớp bảo ôn, chịu được áp suất dư do CO2 gây ra. Xung quanh có các đai cao su để khi vận chuyển tránh bị xây sát va đập. Chiết bock theo phương pháp chiết đẳng áp. Bock được xem như đảm bảo nếu sau một ngày chiết bock mà nhiệt độ của bia tăng không tới 1ºC. II.2.11.2 Hoàn thiện bia chaiChai đựng bia được thổi từ các loại thủy tinh chất lượng cao có màu nâu đậm hau xanh nhạt. Để ngăn cản các tia bức xạ mặt trời chiếu vào có thể gây cho bia có mùi vị lạ đồng thời gây mất màu bia. Nguyên nhân là do tạo ra CO2 và các hợp chất chứa nhóm sunfohydryl. Do các tia bức xạ mặt trời có khả năng kích thích các phản ứng quang hóa trong bia, Khử một số chất hữu cơ chứa lưu huỳnh thành metacaptain có mùi khó chịu. Chai bia phải chịu được áp lực 10 kg/cm2 ở 100ºC, độ dầy của thành chai phải đều, nhẵn và không có bọt khí, đáy chai hơi lõm. Chai dùng để chiết bia cá các thể tích khác nhau, thông thường là 0,33 lít; 0,5 lít ; 0,7 lít. Sau đây là các bước trong quá trình hoàn thiện bia chai
Trước khi chiết chai, chai phải được qua máy rửa, khử trùng và thiết bị soi chai để loại bỏ các chai bẩn và khuyết tật. Rửa chai bằng cách : chai bẩn được xích tải chuyển đến máy rửa. Nhờ cơ chế chuyển động, chai được đưa vào máy qua các vùng :
Yêu cầu sau rửa + Chai phải sạch về mặt hóa lý và đảm bảo về mặt an toàn vi sinh. + Giảm đến múc tối thiểu mức tiêu hao năng lượng và nước. + Giảm việc sử dụng hóa chất. + Giảm thiểu sự ảnh hưởng đến môi trường
Chai sau khi rửa được được băng chuyền chuyển đến thiết bị chiết chai ( chiết theo nguyên lý đẳng áp ). Nhiệt độ của bia là 0 - 1ºC. Trong quá trình chiết chai cần tránh tiếp xúc với không khí vì oxy là nguyên nhân gây nên hoạt động sống của các hệ vi sinh vật trong bia, gây kém bền cho bia. Đồng thời oxy là tác nhân gây ra các phản ứng oxy hóa mà sản phẩm là các chất kết tủa gây đục cho bia. Khi chiết chai, vòi chiết ngoạm khít vào cổ chai, giữa chai cà thùng chứa bia có ống thông với nhau để tạo áp suất đẳng áp, ống này nối giữa cổ chai và mặt thoáng của thùng bia, xi lanh vòi chiết chai được đưa xuống tận đáy chai và thực hiện quá trình chiết. Phương pháp chiết này tránh được sự trào bọt gây tổn thất và tránh bia tiếp xúc nhiều với không khí. Khi chiết xong bia được cho đi qua khâu kiểm tra mức đầy và rạn nứt ( nếu có ) và sau đó quan sát bộ phận dập nút, khi chai bia được dập nút xong, ta chuyển bia sang bộ phận thanh trùng.
Thanh trùng là gia nhiệt chai bia đến nhiệt độ thích hợp, trong khoảng thời gian cần thiết để tiêu diệt hoàn toàn tế bào nấm men còn sót lại trong bia sau khi lọc, đảm bảo tế bào nấm men không hoạt động trở lại (ở nhiệt độ 20 – 25oC) gây đục cho bia, kéo dài thời gian bảo quản cho bia. * Cách tiến hành: Tiến hành thanh trùng bằng thiết bị thanh trùng kiểu hầm tunel phun tự động. Các chai bia chạy dọc theo băng tải qua các vùng của hầm thanh trùng. Hầm thanh trùng có 8 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau.
Các băng tải tấm bằng nên nước sau khi phun vào vùng nào sẽ được thu gom vào các bể chứa đặt ở vùng đó. Các chai chạy trong hầm theo một đường thẳng ,vào ở đầu hầm và ra ở cuối hầm. * Các biến đổi trong quá trình thanh trùng.
Sự thay đổi nhiệt độ trong thiết bị thanh trùng làm xuất hiện gradien nhiệt độ. Sự thay đổi thể tích và tỷ trọng nhiệt độ. Sự thay đổi áp suất không khí trong chai theo từng vùng trong thiết bị thanh trùng.
Quá trình thanh trùng tạo ra các sản phẩm ứng trong bia như: phản ứng giữa đường và các acid amin hình thành nên các chất làm cho bia có màu sẫm hơn, phản ứng tạo phức, phản ứng thuỷ phân, phản ứng oxy hoá.
Quá trình thanh trùng có thể dẫn tới hiện tượng vẫn đục trong bia. Điều này phụ thuộc vào thành phần và hàm lượng protein trong bia, các hợp chất polyphenol, nhiệt độ và thời gian thanh trùng.
Nhiệt độ, thời gian và tốc độ phản ứng trong các vùng thanh trùng còn tuỳ thuộc vào sự thay đổi hoạt tính của enzyme theo nhiệt độ. Ở giai đoạn đầu của quá trình thanh trùng, nhiệt độ tăng dần. Khi đó, enzyme bắt đầu hoạt động mạnh làm tăng tốc độ phản ứng. Do đó, nếu như giai đoạn gia nhiệt và làm lạnh kéo dài sẽ làm thay đổi chất lượng sản phẩm.
Quá trình thanh trùng làm thay đổi màu sắc, hương vị sản phẩm do sự hình thành hoạt chất mêlanoid. * Chỉ tiêu sản phẩm - Vỏ chai không vỡ,không có dấu hiệu nứt. - Bia trong chai không có những biểu hiện bất thường như: biến đổi màu,có vở đục… - Sau thời gian bảo ôn không có các biến đổi gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. d. Dán nhãn, in hạn sử dụng. Sau khi thanh trùng bia được kiểm tra đi trên băng tải đến máy dán nhãn, nhãn phải được ghi ngay ngắn, hồ dán phải cho thêm CuSO4 0,1% để chống gián. Sau khi dán nhãn, bia được xếp vào két, mỗi két 20 chai. Cuối cùng là nhập kho và đem đi tiêu thụ
Каталог: nonghocbucket -> UploadDocument server07 id114188 190495 UploadDocument server07 id114188 190495 -> ChuyêN ĐỀ ĐIỀu khiển tán sắC UploadDocument server07 id114188 190495 -> Trong khuôn khổ Hội nghị của fifa năm 1928 được tổ chức tại Amsterdam (Hà Lan), Henry Delaunay đã đưa ra một đề xuất mang tính đột phá đối với lịch sử bóng đá UploadDocument server07 id114188 190495 -> MỤc lục phần I: MỞ ĐẦU UploadDocument server07 id114188 190495 -> «Quản trị Tài sản cố định trong Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa» UploadDocument server07 id114188 190495 -> Khóa luận tốt nghiệp 2010 Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội trong thời kì tới 85 UploadDocument server07 id114188 190495 -> ĐỒ Án tốt nghiệp tk nhà MÁY ĐƯỜng hiệN ĐẠi rs UploadDocument server07 id114188 190495 -> Đề tài: Qúa trình hình thành và phát triển an sinh xã hội ở Việt Nam UploadDocument server07 id114188 190495 -> Chuyên đề tốt nghiệp Trần Thị Ngọc – lt2 khct L ời cảM ƠN UploadDocument server07 id114188 190495 -> Địa vị của nhà vua trong nhà nước phong kiến Việt Nam tải về 1.16 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|
- amylaza.
- amylaza hoạt động, đồng thời đây cũng là nhiệt độ thích hợp cho quá trình lọc.