Báo cáo Rèn nghề nhà máy bia vinaken

malt đại mạch 14 Bảng 5 : Chỉ tiêu hóa học của malt đại mạch 15 Bảng 6 : Thành phần hóa học của hoa houblon cái chưa thụ phấn 16 Bảng 7 : Đánh giá chỉ tiêu chất lượng của hoa houblon 18 Bảng 8: Chỉ tiêu kỹ thuật của nấm men bia. 20 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY BIA VINAKEN Vị trí của nhà máy Nhà máy được đặt tại địa chỉ: 32/28 F, ấp Tiền Lân - Xã Bà Điểm - Huyện Hóc Môn - Thành phố Hồ Chí Minh, tại khu công nghiệp Vĩnh Lộc B với diện tích mặt bằng khoảng 5000 m2. Nhà máy nằm gần quốc lộ 1A thuận tiện cho việc vận chuyển hàng hóa, tiêu thụ sản phẩm và cách xa khu dân cư nên không ảnh hưởng đến sinh hoạt. ĐT: (08).3 425 4519. Fax: (08).3 425 4520. Email: vinaken@hcm.fpt.vn Trụ sở chính: 554 - Cộng Hòa - P.13 - Quận Tân Bình – thành phố Hồ Chí Minh ĐT: (08).3810 4192. Fax: (08).3810 045 Hình 1. Một số nhãn hiệu nhà máy bia VINAKEN Cổng chính Phòng bảo vệ Nhà xe Kho chứa nguyên liệu và các bock chứa bia hơi Lò hơi Kho vật tư WC Hệ thống xử lý nước để sản xuất Khu vực xã bã hèm Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Thiết bị thu hồi và nạp CO2 Cổng Máy lọc trong bia canno Khu vực lên men gồm nhiều tank lên men Khu vệ sinh chai Thanh trùng bia Khu chiết bia chai, đóng nắp Khu dán nhãn, đóng thùng Xưởng chiết bia chai pet Cổng Khu vực tàng trữ bia thành phẩm (bia TPF) Hệ thống cấp lạnh Thiết bị lắng xoáy Whirlpool Thiết bị làm lạnh nhanh Khu vực để hóa chất Cổng Phòng KCS Xưởng nấu bia Xưởng xay nghiền Khu vực tàng trữ và chiết bia hơi Khu vực văn phòng Khu để các ket bia không Hình 2. Sơ đồ mặt bằng nhà máy Sơ đồ nhà máy: Lịch sử hình thành và phát triển Nhà máy được thành lập vào ngày 29 tháng 11 năm 2005, với toàn bộ công nghệ, dây chuyền và thiết bị sản xuất bia hiện đại được nhập từ Đức do kĩ sư người Đức đảm nhận và giám sát. Thị trường tiêu thụ chính của nhà máy bia Vinaken là thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận, đến nay nhà máy Vinaken đã phát triển và mở rộng chiếm lĩnh thị trường đến cả khu vực miền Trung, từ Huế trở vào đã có 30 nhà hàng và hơn 1000 đại lí. Các sản phẩm bia của nhà máy Vinaken ngày càng được sự tín nhiệm của nhiều khách hàng, không chỉ ở thành phố Hồ Chí Minh mà còn từ các tỉnh từ Huế đến Cà Mau. 3. Cơ cấu tổ chức Hình 3. Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy 4. Thị trường và chủng loại bia a. Thị trường bia Bia BIG MAN BEER và VINAKEN BEER là sản phẩm bia tươi nổi tiếng đã đi vào cuộc sống và chiếm lĩnh thị trường cho những người sành bia tại thành phố Hồ Chí Minh. Loại bia này sản xuất từ nguyên liệu nhập khẩu từ Đức và được hướng dẫn sản xuất- kỹ thuật, chuyển giao công nghệ bởi chuyên gia cao cấp của Đức và luôn được chuyên gia điều hành từ xa cho quá trình phát triển để ổn định chất lượng sản phẩm lâu dài. Sau một thời gian hoạt động, BIG MAN BEER đã phát triển và mở rộng chiếm lĩnh thị trường đến cả khu vực miền Trung. Một số hoạt động kinh doanh chính của nhà máy bia : Ø Sản xuất bia. Ø Phân phối bia. Ø Nhà hàng. Hình 4. Hệ thống hoạt động kinh doanh nhà hàng của công ty b. Sản phẩm : Bia hơi, bia chai PET Vinaken, bia chai Smiler, bia chai Bigken, bia vàng, bia đen, bia lon Bigken. Bảng 1 : Một số sản phẩm của nhà máy bia Tên sản phẩm Quy cách Giá tiền( đồng/lít) Bia vàng Bock 30 lít hoặc 50 lít 17000 Bia đen Bock 30 lít hoặc 50 lít 19000 Bia lon Lon 50 lít 50000 Bia tươi Chai PET 0,7 lít hoặc 1 lít 4000 (Nguồn từ Công ty) Bia hơi đóng chai Bia vàng đóng lon 5 lít Bia chai Bigken đóng chai Bia hơi Thùng đựng bia 30 lít, 50 lít các loại Hình 5. Sản phẩm của nhà máy bia 5. An toàn lao động và phòng cháy chữa cháy a. An toàn lao động Các công nhân vận hành máy được hướng dẫn các thao tác và vận hành thiết bị có nhiều kinh nghiệm và khả năng thích ứng cao trong mọi trường hợp, làm việc tuân thủ theo quy tắc nghiêm ngặt. Mọi thông tin được ban quản lý điều hành theo đúng quy định dựa trên một quá trình nghiên cứu sâu sắc và được ghi chép lại một cách cẩn thận để thuận tiện cho việc kiểm tra và khắc phục. Ở mỗi máy đều niêm yết cách vận hành, mọi sự cố đều được các chuyên gia xử lý kịp thời, nhanh chóng đảm bảo tiến độ sản xuất và an toàn. Các máy móc được kiểm tra và bảo trì định kỳ. Các hóa chất sử dụng tong nhà máy đều được dán nhãn khoa học, tránh sự nhầm lẫn khi sử dụng. Hệ thống mặt bằng được bố trí một cách khoa học nên đã giảm được sức lao động cũng như nguồn năng lượng của nhà máy, bên cạnh đó đã giảm được ảnh hưởng qua lại lẫn nhau. b. Phòng cháy chữa cháy Các công nhân được huấn luyện về công tác phòng cháy chữa cháy, luôn chú trọng nâng cao ý thức của người công nhân về vấn đề này. Hệ thống điện được bố trí hợp lý, an toàn bằng hệ thống cầu dao dùng rơle tự động, giảm thiểu tới mức tối đa việc sử dụng lửa trong nhà máy, các khu vực sản xuất không dùng lửa. Bên cạnh đó còn bố trí các bình chữa cháy ở các bộ phận sản xuất. Chương 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT I. Nguyên liệu dùng trong sản xuất bia 1. Nước Nước là nguồn nguyên liệu chính không thể thay thế trong công nghệ sản xuất bia (nước chiếm 80 - 90% trọng lượng bia thành phẩm), nước có mặt trong suốt quá trình sản xuất bia. Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất bia và đặc biệt ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm, tính chất, chất lượng của bia thành phẩm. Lượng nước sử dụng trong sản xuất bia rất đáng kể ngoài việc dùng cho nấu, còn dùng cho các công đoạn khác như làm nguội dịch đường, làm mát máy lạnh cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh thiết bị, rửa chai, nhà xưởng…(Nguyễn Thông Minh Tuấn, 2002). Chất lượng của nước được quyết định bởi các chỉ tiêu: độ cứng, pH, hàm lượng chất rắn và các chỉ tiêu sinh học. Trong các chỉ tiêu này, chỉ tiêu về độ cứng được quan tâm nhiều nhất vì nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng bia thành phẩm. Độ cứng của nước được quyết định bởi hàm lượng Ca++ và Mg++, xử lý độ cứng của nước trong sản xuất bia là phải loại các ion đó ra khỏi nước. Nước được dùng trong sản xuất bia phải là nước mềm có ít ion Ca++ và Mg++, pH cũng có ý nghĩa quan trọng đối với nước dùng để sản xuất bia, nước phải có tính kiềm yếu ít ion Na+, K+, thông thường pH tốt nhất từ 5,8 – 6 (Lâm Thanh Hiền, 2006). Nước được sử dụng rất nhiều trong công nghệ sản xuất bia: nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt, nước dùng nấu bia, nước dùng để rửa nấm men, vệ sinh thiết bị, nhà xưởng. Yêu cầu quan trọng nhất đối với các loại nước này là phải sạch, không được chứa nhiều tạp chất hữu cơ và đặc biệt không chứa vi sinh vật, NH3 và các muối nitrit (Nguyễn Thị Hiền, 2003). Bảng 2: Yêu cầu chất lượng nước dùng trong sản xuất bia Chỉ tiêu Giới hạn Cảm quan Trong suốt, không màu, không mùi vị lạ pH 6,5 - 7 Độ cứng (oD) 4 - 12 (từ nước mềm đến nước cứng trung bình) Muối cacbonat (mg/l) ≤ 50 Muối clorua (mg/l) 70 - 150 Hàm lượng CaSO4 (mg/l) 130 - 200 Hàm lượng Fe2+ (mg/l) ≤ 30 Các muối có gốc –NO3- ; -NO2- (mg/l) 0 Muối Mg (mg/l) ≤ 100 Khí NH3 Không có Vi sinh vật (tế bào/ml) ≤ 100 E.coli, coliform (tế bào/ml) Không có (Nguồn: theo Nguyễn Thị Hiền, 2003) Malt Malt là thuật ngữ dùng để chỉ sản phẩm được chế biến từ các loại hạt ngũ cốc (đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô…) đã nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và được sấy khô đến độ ẩm nhất định với những điều kiện bắt buộc. Trong đó malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia (Hoàng Đình Hòa, 2002). Tuy nhiên ở Việt Nam chưa trồng được đại mạch, do đó phải nhập malt từ nước ngoài (chủ yếu từ châu Âu) như Pháp, Đức, Bỉ, Úc, Đan Mạch,… Malt giữ vai trò quyết định đến chất lượng bia thành phẩm, là nguồn nguyên liệu chính cung cấp các chất hòa tan cho dịch đường trước khi lên men. Đại mạch giống gieo trồng có tên Latinh là Hordeum sativum – jessen, thuộc nhóm thực vật có hạt (Spermophyta), phân nhóm bí tử (Angiospermae), lớp một lá mầm (monocotyledonae), họ lúa mì (Graminaceae). Đại mạch có giống 2 hàng hay nhiều hàng nhưng để sản xuất bia chỉ dùng giống đại mạch hai hàng Hordeum distichum (Hoàng Đình Hòa, 2002) Hình 6: Cây đại mạch Hình 7. Malt đại mạch Các loại malt cơ bản sử dụng trong sản xuất bia: malt pisener, malt vienna, malt munich. Các loại malt đặc biệt: malt lúa mỳ, malt đậm màu, malt caramen, malt khói, malt melanoid. Thành phần hóa học của malt Malt là loại bán thành phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, chứa khoảng 16 – 18% các chất có phân tử lượng nhỏ dễ hòa tan, chủ yếu là các đường đơn đơn giản, dextrin bậc thấp, các acid amin, khoáng, các vitamin, đặc biệt là các hệ enzyme phong phú như protease, amylase. Các enzyme này sẽ là động lực chủ yếu để phân tách các hợp chất cao phân tử, protein và glucid trong nội nhũ của hạt thành các sản phẩm có phân tử nhỏ hòa tan bền vững vào nước tạo thành chất chiết của dung dịch đường. Bảng 3: Thành phần chính của malt đại mạch khô tính theo % chất khô Thành phần Hàm lượng (%) Tinh bột 58 Pentozan hòa tan 1 Cellulose 6 Saccharose 5 Đường khử 4 Protid (đạm tổng N = 6.25) 10 Protid hòa tan 3 Chất béo 2,5 Chất tro 2,5 (Nguồn: theo Lâm Thanh Hiền, 2006) Vai trò của malt trong sản xuất bia: Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) để chuyển hóa thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác. Các loại enzyme trong malt gồm có: a - amylase, b - amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ. Malt chứa đầy đủ enzyme amylase để thủy phân tinh bột. Nếu sử dụng thế liệu nhiều thì lượng enzyme này cung cấp không đầy đủ và ta buộc phải bổ sung enzyme từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzyme từ vi sinh vật. Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzym protease để thủy phân chúng. Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym này được hoạt hóa mạnh mẽ, khi chuyển sang giai đoạn nấu chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả năng giữ CO2 tốt, tạo vị bia đặc trưng. Bảng 4: Chỉ tiêu cơ học và lí học của malt đại mạch Chỉ tiêu Đặc điểm, hàm lượng Màu hạt malt Vàng sáng, óng mượt Mùi Thơm đặc trưng Vị Ngọt nhẹ Hình dáng To tròn, đều hạt Tạp chất (cỏ dại) (%) ≤ 0,1 Hạt gãy (%) ≤ 0,5 Khối lượng hạt (g/1000 hạt) 28 – 38 Hạt có bọt xốp (%) >98 Dạng bán thủy tinh (%) <1 Dạng thủy tinh (%) <1 (Nguồn: theo Bùi Ái, 2003) Bảng 5: Chỉ tiêu hóa học của malt đại mạch Chỉ tiêu Yêu cầu Độ hòa tan tính theo chất khô 76 - 81,7% Độ ẩm <5% Thời gian đường hóa <15 phút Độ màu của nước nha 0,18 - 0,3% Amylase 280 – 330 WK Chất đạm toàn phần theo % 11,5% Chất khô 5 - 8% pH 5,5 – 6,5 Poliphenol 5 - 8% (Nguồn: theo Bùi Ái, 2003) Hình 8: Hoa houblon 3. Hoa houblon Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupulus, là cây lưu niên cao trung bình từ 6 – 8 m, có hoa đơn tính biệt chu, thường được sử dụng để tạo vị đắng cho bia kể từ khoảng 3000 năm trước Công nguyên loại thực vật này chỉ thích hợp với khí hậu ôn đới nên được trồng nhiều ở Đức, Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ,… Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng cho từng cây. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn (nón hoa), hoa đực không được sử dụng vì nó rất nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém (Hoàng Đình Hòa, 2002). Bảng 6: Thành phần hóa học của hoa houblon cái chưa thụ phấn Thành phần Hàm lượng (%) Ẩm độ hoa khô 10 – 12% Chất đắng - α và β acid đắng (humulong – C21H30O5, lupulong – C26H38O4) - Nhựa đắng 19% (12 – 21%) Tanin (C25H24O13) 4% (2,5 – 6%) Tinh dầu thơm (103 chất) 0,5% Protein 20% (10 – 21%) Khoáng 8% (5 – 8%) Cenlulose 13% (12 – 14%) Các chất hòa tan không chứa đạm 26 – 28% (Nguồn: theo Lâm Thanh Hiền, 2006) Vai trò của hoa houblon trong sản xuất bia: Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) được sử dụng 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 bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia. Hoa houblon chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia như sau: Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha. Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc. Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn. Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn. Các dạng hoa houblon được dùng trong sản xuất bia: Trong công nghệ sản xuất bia người ta có thể sử dụng hoa houblon ở dạng hoa tươi, hoa khô hay hoa khô nghiền ép thành viên hoặc cao hoa (chiết các chất hòa tan sau đó cô đặc) (Bùi Ái, 2003). Tùy thuộc vào các nhà máy sản xuất và phương pháp bảo quản mà lựa chọn chế phẩm của hoa houblon cho phù hợp. Dạng hoa cánh khô là dạng đã sấy khô có độ ẩm < 13. Dạng hoa houblon hạt, viên là dạng hoa khô được nghiền mịn, đem ép (a - axit chiếm khoảng 8%). Dạng hoa cao trích ly là hỗn hợp các chất đắng được chiết tách từ hoa và đem cô đặc lại (a - axit chiếm hơn 50%). Ưu điểm khi dùng chế phẩm thay hoa tươi: Giảm hao phí chất đắng khi bảo quản. Sử dụng được nhiều hơn chất đắng và những hợp chất có lợi khác. Bớt được chi phí cho kho bảo quản. Tính toán liều lượng chính xác hơn. Việc lọc bã hoa đơn giản hơn. Giảm được chất gây bất lợi cho bia. Bảng 7: Đánh giá chỉ tiêu chất lượng của hoa houblon Chỉ số Loại 1 Loại 2 Loại 3 Màu hoa Vàng đến vàng óng Vàng lục Vàng xanh đến vàng Màu hạt lupulin Vàng, vàng óng ánh Vàng, vàng sẫm Vàng sẫm Mùi Thơm dễ chịu, đặc trưng Thơm, không có mùi tạp chất khác Hơi nồng Cánh hoa To đều, chắc, không rách Cánh có thể bị rách (1,5 cm), có chấm đỏ cà phê Rách nhiều, nhiều chấm đỏ cà phê % tạp chất (chất khô) ≤ 1,75 ≤ 3 ≤ 9 % hoa bệnh (chất khô) Không < 1 < 5 % chất đắng (chất khô) > 15 > 12 > 10 % ẩm < 13 < 13 < 13 % tro ≤ 10 ≤ 11 ≤ 12 (Nguồn: theo Bùi Ái, 2003) 4. Nấm men bia Nấm men dùng để lên men các chất vô cơ trong dịch nha. Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp yếm khí tùy tiện nghĩa là trong điều kiện có hay không có oxi chúng đều có thể sống được. Nấm men sử dụng để lên men bia thuộc loại đơn bào chủng Saccharomyces. Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành 2 nhóm: * Nhóm nấm men nổi thuộc loại Saccharomyces cerevisiae với các đặc tính: Nhiệt độ lên men: 10 – 25 oC . Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường. Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm. Sản phẩm là bia đen * Nhóm nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces carlsbergensis với các đặc tính: Nhiệt độ lên men: 0 – 10 oC . Khả năng lên men tốt, có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường rafinose hoàn toàn). Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy thùng, lên men rất nhanh, nhờ vậy bia tự trong nhanh hơn lên men nổi. Hiện nay các nhà máy bia trên thế giới sử dụng phổ biến là chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis được Hasen phân lập năm 1833. Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt (6 - 8 đời), tỷ lệ tế bào chết < 10%. Sản phẩm là bia vàng. * Vai trò của nấm men trong sản xuất bia: Nấm men là nguồn nguyên liệu đặc biệt trong sản xuất bia, là yếu tố quan trọng để tạo ra chất lượng của bia, giống nấm men tốt làm cho bia tốt hơn, có hương vị đậm đà và mùi thơm đặc trưng và làm giảm hàm lượng diacetyl. Nó không những quyết định hiệu suất thu hồi sản phẩm mà còn trực tiếp tham gia vào sự chuyển hóa dịch đường thành rượu etylic, khí CO2. Chúng hấp thu dịch đường và chất dinh dưỡng để phát triển sinh khối đến một số lượng nhất định và trong môi trường yếm khí nó lại thực hiện vai trò tạo rượu và hương độc đáo cho bia. Vỏ tế bào có khả năng kết dính lại với nhau và lắng xuống, quá trình này rất có ý nghĩa trong nấu bia làm cho dịch lên men trong hơn. Bảng 8: Chỉ tiêu kỹ thuật của nấm men bia. Chỉ số Tính chất cần đạt Tỉ lệ tế bào chết <10% Số lượng tế bào trong 1 ml dịch nha 10 – 20 triệu tế bào Độ thuần khiết Nấm men phải thuần khiết tuyệt đối không có tế bào lạ, không thoái hóa, có nhiều tế bào nảy chồi Hình thái, khích thước Có hình dạng đặc trưng, ,kích thước tế bào từ 6 – 9 μm Màu sắc nấm men Vàng sáng Mật độ lên men Lên men 75% gucid có trong dịch đường (Nguồn: theo Nguyễn Thị Hiền, 2005) 5. Thế liệu Trong sản xuất bia việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện chủ quan và khách quan, có thể nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm, tạo ra các sản phẩm bia có mức chất lượng khác nhau hoặc cải thiện một vài tính chất của sản phẩm theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng. Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid mà từ đó dưới tác dụng của enzyme trong malt, glucid của thế liệu sẽ chuyển hóa thành đường hòa tan. Vì vậy các loại ngũ cốc được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia và lượng thế liệu tối đa là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn malt. Khi sử dụng thế liệu chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia (màu sắc, mùi vị). Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu. Hiện nay các nhà máy bia ở nước ta thường sử dụng thế liệu là gạo do gạo có những ưu điểm sau: Có sẵn trong nước với giá rẻ và chất lượng cao. Do hàm lượng glucid và protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt, có thể đạt 90% chất khô. Thực tế và thực nghiệm đã cho ta thấy có thể thay thế gạo cho malt đến 50% (nếu malt có hoạt tính enzyme tốt). 6. Các Enzyme Hệ thống enzym thủy phân tinh bột: - Với enzyme alpha-amylase cơ chất của nó là tinh bột và destrin, từ đó tạo ra sản phẩm là maltose và các destrin mạch ngắn. Enzyme này hoạt động tối ưu ở pHopt = 5.8, topt = 72 – 76 0C. - Với enzyme beta-amylase, nó có trong hạt đại mạch ở dạng liên kết cũng như dạng tự do, nhưng trong quá trình ươm mầm hoạt tính của enzyme này sẽ tăng dần. Với sự tham gia của enzyme này, tinh bột đại mạch sẽ bị phân cắt thành đường maltose. Enzyme này hoạt động tối ưu ở pHopt = 5.5 – 5.8, topt = 62 – 650C Hệ thống enzyme protease: Trong hạt đại mạch, toàn bộ hệ thống enzyme này ở trạng thái liên kết, hầu như không hoạt động. Nhưng khi chuyển qua giai đoạn ươm mầm thì hoạt tính chung của hệ enzyme protease tăng nhanh. - Proteinase: sẽ tấn công lên các phân tử protein nguyên thủy để tạo ra các sản phẩm trung gian như: pepton, peptit, polypeptit, với pHopt = 5.1, topt = 50 – 550C. - Peptidase: nó sẽ phân cắt các peptit có sẵn trong hạt đại mạch và những peptit trong malt do proteinase phân giải để tạo thành các acid amin trong hạt malt, với pHopt = 7.3 – 7.9, topt = 40 – 450C. - Amidase: chúng sẽ tấn công các muối amit để hình thành NH3 và acid amin, góp phần làm thay đổi tính chất và hàm lượng của protein trong hạt malt, các enzyme amidase có pHopt = 7.3 – 8.0, topt = 45 – 500C. Hệ thống enzyme esterase (phosphatase): Hệ thống enzyme esterase (phosphatase) gồm có: saccharophosphatase, phytase, glyxerophosphatase, nucleotidase… tham gia thúc đẩy và xúc tác cho các quá trình ester hoá trong quá trình nảy mầm. 7. Các chất phụ gia Các chất phụ gia được chia thành hai nhóm chính: * Nhóm phụ gia trực tiếp: gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất có mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ với hàm lượng cho phép. Các hóa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nước công nghệ như HCl, Al2(SO4)3.16H2O, CaSO4, . . . . Các hóa chất đưa vào để ngăn chặn quá trình oxy hóa những thành phần trong bia như acid ascorbic, H2O2, . . . Các hóa chất dùng để điều chỉnh pH như: H2SO4, acid lactic, CaCl2 . . . Chất tạo màu cho bia: caramen. Malt aroma: chủ yếu được nhập từ Đức và Bỉ, được bổ sung vào nồi houblon hóa với lượng thấp để tạo mùi thơm dễ chịu cho bia. * Nhóm phụ gia gián tiếp: nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm. Các bột trợ lọc: bột trợ lọc Diatomit, kizelgua, . . . Các hóa chất để vệ sinh thiết bị, vệ sinh phân xưởng như: H2SO4, KMnO4, NaOH… Các chất được dùng như tác nhân làm lạnh NH3, glycol, nước muối. II. Quy trình sản xuất bia: Quy trình công nghệ Thu hồi nấm men Tái sử dụng nấm men Men Giống Nhân giống Đường hóa Lọc bã, thu dịch đường Lên men chính Làm lạnh nhanh Lắng trong, làm nguội Houblon hóa Hoa houblon Cặn Lên men phụ Bã men Thu hồi CO2 Xử lý CO2 Bão hòa CO2 Chiếc bock Bia tươi Chiết bock Bia hơi Lọc trong bia Bão hòa CO2 Cặn Thanh trùng Bia chai Chiết chai Đóng nắp Chai Rửa chai Nấu malt Phối trộn Nghiền Malt Nước đã xử lý Gạo Nghiền Nấu gạo Phối trộn Nước đã xử lý Bã Rửa bã Bã hèm Nước rửa bã Nước ấm Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia 2. Thuyết minh quy trình 2.1. Nghiền malt, nghiền gạo Nghiền là để phá vỡ cấu trúc tinh bột của hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu với nước, giúp cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn. Tuy nhiên, với từng loại nguyên liệu thì mức độ nghiền nhỏ khác nhau. Nghiền malt cần giữ cho các mảnh vỏ trấu không bị nát vụn để tạo lớp lọc tự nhiên trong quá trình lọc tách bã, đối với thế liệu thì do hạt tinh bột cứng nên khó bị phá vỡ và lâu chín do đó phải được nghiền mịn. Có 3 giải pháp để nghiền: nghiền malt ở trạng thái khô, nghiền có phun ẩm vào hạt và nghiền malt cùng với nước. Nhà máy bia Vinaken sử dụng cách nghiền malt ở trạng thái khô sau đó hòa trộn với nước và khuấy đều (bằng thiết bị phối trộn có cánh khuấy) nhằm làm cho bột malt không bị vón cục, sau khi khuấy đều malt được bơm sang nồi nấu. Đối với gạo cũng tương tự. 2.2. Nấu malt, nấu gạo Mục đích của quá trình nấu là trích ly các chất chiết từ malt và gạo vào nước, góp phần tạo màu cho bia, thuỷ phân một số chất có phân tử lượng lớn thành các chất phân tử lượng nhỏ để cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men phát triển. Quá trình thủy phân này chủ yếu nhờ hệ enzyme có sẵn trong malt, ngoài ra có thể bổ sung thêm một lượng nhỏ chế phẩm enzyme. Tác dụng của các enzyme có ý nghĩa rất quan trọng trong giai đoạn này. Trong điều kiện của nước, nhiệt độ, pH, thời gian, các enzyme sẽ xúc tác quá trình thủy phân các chất cao phân tử không hòa tan thành các hợp chất đơn giản hòa tan. Các enzyme hoạt động tích cực trong quá trình này là: Amylase: a - amylase nhiệt độ tối thích 70 – 76 oC, pH 5,6 – 5,8. b - amylase nhiệt độ tối thích 60 – 65 oC, pH 5,4 – 5,6. Protease: nhiệt độ tối thích 50 – 60 oC, pH thích hợp 5,2 – 5,6 (Hoàng Đình Hòa, 2002). Các enzyme xúc tác sinh học nói chung và enzyme amylase nói riêng, hiệu quả hoạt động của chúng phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ, pH và một số yếu tố khác của môi trường. Một số biến đổi đã xảy ra trong quá trình nấu như sau: Tinh bột dưới tác dụng của enzyme a - amylase bị thủy phân thành dextrin, sau đó enzyme b - amylase tiếp tục thủy phân tinh bột tạo ra chủ yếu là đường mantose và một ít glucose. Các protein trong malt cũng bị biến đổi. Ở giai đoạn đầu protein bị thủy phân thành polypeptide nhờ enzyme protease và giai đoạn hai là polypeptide bị thủy phân thành acid amin nhờ enzyme cacboxypeptidase và mylopeptidase. Ngoài quá trình biến đổi của tinh bột và protein, trong quá trình này còn có sự lắng tủa của protein, sự tạo thành melanoid và phản ứng thủy phân các hợp chất photpho, hemicellulose (Nguyễn Thông Minh Tuấn, 2002). Nấu gạo Gạo sau khi xay mịn được cân và vận chuyển đến thiết bị phối trộn để tiến hành trộn với nước ấm 32 oC theo tỷ lệ 1:3. Sau đó, hỗn hợp gạo – nước sẽ được bơm sang nồi nấu gạo. Bật cánh khuấy của nồi gạo để bột gạo không lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy khét và chống vón cục, đồng thời ta bổ sung thêm malt lót lần 1 vào, tỷ lệ malt lót là 10% so với trọng lượng gạo. Thêm malt lót để giúp cho sự hồ hóa tinh bột dễ dàng hơn. Ngoài ra còn bổ sung thêm acid lactic, việc thêm acid lactic vào giai đoạn này để điều chỉnh pH của nồi cháo và pH của dịch đường sau này, lượng acid lactic thêm vào để đảm bảo cho pH của hồ cháo sau khi nấu xong khoảng 5,2 – 5,6. Ta tiếp tục nâng nhiệt nồi gạo lên 72 oC trong 15 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút, lúc này các enzyme trong malt lót hoạt động xúc tác cho sự thủy phân liên kết 1 – 4 glucoside ở bất kì đầu không khử của tinh bột và dừng lại khi gặp liên kết 1 – 6 glucoside, sản phẩm chủ yếu là dextrin, một ít glucose và maltose. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 85 oC và duy trì nhiệt độ này trong 15 phút để tiếp tục hồ hóa tinh bột, kết thúc giai đoạn này phần lớn tinh bột đã được hồ hoá, tuy nhiên ở nhiệt độ này phần lớn enzyme α – amylase đã bị vô hoạt. Sau đó mở van hơi để hạ nhiệt độ xuống 72 oC và giữ nhiệt độ này trong 20 phút, đồng thời cho malt lót lần thứ 2 vào để cung cấp thêm enzyme α – amylase 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 100 oC trong thời gian 20 phút và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 15 phút để hồ hoá hoàn toàn tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hoá và quá trình lọc sau này Nấu malt Trước tiên ta hòa trộn nước với lượng malt đã nghiền theo tỷ lệ 1:5 rồi bơm sang nồi nấu malt. Đồng thời lúc này cánh khuấy của nồi malt bắt đầu hoạt động để bột malt không lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy, khét và chống vón cục. Cùng lúc với quá trình pha bột malt, tiến hành bổ sung thêm CaCl2 nhằm làm mềm nước và hạ nhiệt độ của nước. Ngoài ra Ca2+ có tác dụng làm tăng tính bền và tăng tính hoạt động của enzyme α – amylase, cải thiện sự kết lắng của nấm men. Sau đó nâng nhiệt độ nồi malt lên 52 oC trong vòng 15 phút và giữ nhiệt độ này trong 20 phút, để thực hiện giai đoạn đường hóa. Hội cháo Bơm dịch từ nồi gạo sang nồi malt để tiến hành đường hóa, nhiệt độ nồi gạo lúc này là 100 0C trong khi nhiệt độ nồi malt là 64 oC, vì vậy phải bơm thêm nước lạnh vào nồi gạo để hạ nhiệt độ xuống 64 oC rồi mới bơm sang nồi malt. Thời gian hội cháo khoảng 7 phút, giữ ở nhiệt độ của hỗn hợp này ở 64 oC trong thời gian 40 phút, đây là nhiệt độ tối ưu đối với hoạt động của enzyme β – amylase. Enzyme này sẽ thủy phân tinh bột tạo một lượng lớn maltose và một lượng không đáng kể dextrin. Tiếp tục nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 72 oC trong vòng 15 phút và giữ trong 30 phút, đây là nhiệt độ thích hợp cho α – amylase tác dụng lên amylose và amylopeptin của tinh bột tạo thành nhiều gốc glucose và các gốc này sẽ tạo thành những phân tử dextrin khác nhau. Sản phẩm chủ yếu của công đoạn này là dextrin (chính các dextrin này sẽ tạo độ keo của bọt, độ bền và độ dày của bọt). Đến đây quá trình đường hoá kết thúc. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 76 oC trong vòng 5 phút với mục đích làm giảm độ nhớt của hồ malt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc. Giữ nhiệt độ 76 oC trong 5 phút, sau đó lấy mẫu dịch đường đem thử màu với iốt để kiểm tra tinh bột sót, khi hết tinh bột sót bơm qua nồi lọc. Tinh bột sót trong dịch đường là nguyên nhân làm tăng độ nhớt gây khó khăn cho quá trình lọc. Hình 10. Giản đồ nấu bia của nhà máy Vinaken 2.3. Lọc bã thu dịch đường và rửa bã Việc lọc là để tách dịch đường ra khỏi bã và những phần không tan trong nội nhũ, đồng thời việc rửa bã giúp tận thu chất dinh dưỡng còn sót lại trong bã. Quá trình lọc gồm hai bước: bước thứ nhất là tách dịch ra khỏi bã, trong suốt quá trình lọc, bã đóng vai trò như một lớp vật liệu lọc. Bước thứ hai là rửa bã malt. Yêu cầu kĩ thuật: dịch lọc phải trong, nhiệt độ lọc 70 oC. Thiết bị lọc: máy lọc khung bản hoặc nồi lọc. Quá trình lọc bã kết thúc khi nồng độ đường trong nước rửa giảm xuống còn 1 – 2%. Nồng độ chung của hỗn hợp dịch lọc và nước rửa bã cần đạt 90% so với nồng độ yêu cầu (theo Bùi Ái, 2003). Nhà máy Vinaken tiến hành lọc bã bằng nồi lọc Khi dịch cháo từ nồi malt được bơm sang nồi lọc thì bật cánh khuấy của nồi lọc để dàn đều bã malt trên mặt đáy nồi lọc, tạo thành lớp lọc phụ. Nhiệt độ dịch lọc khoảng 76 oC vì nhiệt độ này là yêu cầu tối ưu về độ nhớt và tạo điều kiện cho α – amylase tiếp tục hoạt động, tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền malt, mức độ phân hủy malt, cấu tạo màng lọc… Ngoài lớp vật liệu lọc thì bã malt và đặc biệt là vỏ trấu hình thành một lớp trợ lọc rất tốt . Dịch đường thu được sau khi lọc lần đầu còn rất đục nên được bơm hồi lưu trở lại máy lọc, quá trình bơm hồi lưu kéo dài 15 phút thì dịch đường bắt đầu trong. Sau đó tiến hành rửa bã, nước rửa bã là nước nóng 75 – 78 oC. Thời gian lọc khoảng 60 – 90 phút, quá trình lọc nhanh hay chậm cũng ảnh hưởng đến chất lượng dịch đường. Dịch đường sau khi lọc trong được bơm ngay sang thiết bị đun hoa houblon. Sau đó tiến hành rửa bã ở nồi lọc 2 – 3 lần (lượng nước rửa bã chiếm khoảng 25% dịch lọc thu được) đến khi lượng đường trong nước rửa bã nhỏ hơn 1% thì dừng rửa, nước rửa bã cũng được bơm sang nồi houblon hóa với dịch đường. 2.4. Đun sôi dịch đường với hoa houblon Đun sôi dịch đường với hoa houblon nhằm mục đích sau: Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường ngọt để biến đổi nó thành dịch đường có vị đắng dịu và hương thơm đặc trưng của hoa houblon (đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này). Vô hoạt enzyme, kết tủa protein kém bền nhiệt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần của dịch đường. Điều chỉnh nồng độ chất khô của dịch đường. Thanh trùng dịch đường, góp phần tiêu diệt vi sinh vật cho dịch đường trước khi lên men. Hình thành một số hợp chất có lợi cho bia thành phẩm như: melanoidin. Quá trình đun sôi kéo dài xảy ra phản ứng caramen, tạo ra độ màu cho bia. Nhà máy bia Vinaken sử dụng 2 nồi đun hoa houblon, mỗi nồi có thể tích là 6500 lít Dịch đường sau khi lọc được bơm ngay vào nồi houblon hóa. Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi, nhiệt độ lúc này khoảng 60 oC, bắt đầu mở van hơi cung cấp nhiệt để nâng nhiệt và giữ nhiệt dịch đường ở 72 oC cho đến khi nước rửa bã chảy vào trong nồi xong. Duy trì nhiệt độ này trong vòng 30 phút để cho enzyme amylase tiếp tục thủy phân tinh bột còn sót lại. Sau đó nâng dần nhiệt độ nồi đun lên 96 oC và tiến hành cấp houblon lần 1. Cho khoảng 2 – 2,5 kg hoa houblon dạng cao vào nồi, mục đích cho houblon dạng cao là nhằm chiết tối đa các chất đắng có trong hoa. Đồng thời với quá trình cấp houblon lần 1, tiến hành nâng nhiệt độ nồi lên 100,4 oC và giữ ở nhiệt độ này trong suốt quá trình cấp houblon, thời gian cấp houblon lần 1 khoảng 50 phút. Trong quá trình cấp houblon lần 1 được khoảng 45 phút thì bổ sung acid lactic để điều chỉnh pH, đồng thời kiểm tra độ brix nếu như không đạt 12 obrix thì phải tăng thời gian đun sôi hoặc giảm bớt lượng nước rửa. Sau khi kết thúc quá trình cấp houblon lần 1, tiến hành cấp houblon lần 2 khoảng 1,8 – 2,2 kg houblon viên. Thời gian cấp houblon lần hai rất ngắn chỉ khoảng 5 phút. Sau khi cấp hoa houblon lần 2 xong, tiếp tục đun sôi khoảng 20 phút nữa thì kết thúc quá trình houblon hóa. Tổng thời gian houblon hóa là 75 phút, bao gồm 70 phút đun sôi và 5 phút cấp houblon lần 2. 2.5. Lắng trong và làm lạnh nhanh Dịch đường sau khi đun sôi với hoa houblon có chứa các cặn ở dạng huyền phù và cặn từ hoa houblon. Lắng trong dịch đường nhằm tạo điều kiện cho sự kết tủa của các cặn thô và cặn lắng của dịch nha sau khi houblon hóa nhằm tách các chất này ra khỏi dịch đường để tránh cho bia khỏi bị đục. Làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ của dịch đường xuống nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men, đồng thời làm lạnh nhanh để tránh các vi sinh vật trong môi trường nhiễm vào dịch men. Mặc khác quá trình làm lạnh nhanh cũng tạo điều kiện kết tủa các huyền phù (các chất hữu cơ kém chịu nhiệt). Lên men chìm: nhiệt độ thích hợp 5 – 6 oC. Lên men nổi: nhiệt độ thích hợp 14 – 16 oC. Ngoài ra, sau khi houblon hóa, lượng oxy trong dịch đường đã bị thất thoát nên phải bổ sung lượng oxy 6 – 8 mg/l bằng cách sục không khí vô trùng vào dịch đường, nhằm đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men trong quá trình lên men. 2.6. Lên men bia 2.6.1. Nhân giống nấm men Quá trình nhân men giống nhằm chuẩn bị lượng men giống ban đầu cần thiết. Đồng thời hoạt hóa tính năng của nấm men. Sơ đồ nhân giống nấm men được trình bày qua hình 2.6. Nấm men giống Nhân giống trong phòng thí nghiệm Nhân giống trong phân xưởng Nấm men sản xuất Hình 11. Sơ đồ nhân giống nấm men Nhà máy bia Vinaken sử dụng chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis, trong quá trình nhân giống men nhà máy sử dụng dịch đường từ nồi nấu làm môi trường sống cho men giống và tiến hành nhân giống nấm men ở 15 oC. Khi số lượng nấm men tăng lên đủ lớn mới bơm sang tank để bắt đầu lên men. 2.6.2. Lên men chính Đây là giai đoạn chuyển hoá đường và dextrin bậc thấp thành ethanol, CO2, cùng các sản phẩm phụ khác như rượu bậc cao, ester, aldehyde, acid hữu cơ…từ quá trình trao đổi chất của nấm men. Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men như sau: Đầu tiên các nấm men sinh trưởng và phát triển làm tiêu tốn đến khoảng 75% hydratcacbon. Men ở giai đoạn này hô hấp hiếu khí tạo ra CO2 và nước. Sau khi oxy trong dịch lên men được tiêu thụ thì xảy ra quá trình lên men kị khí tạo ra rượu và khí CO2. Cần phải thu hồi CO2 để sử dụng CO2 vào giai đoạn bão hòa CO2. Song song với quá trình lên men rượu là quá trình hình thành các loại alcohol bậc cao với các mùi vị khác nhau. Mặt khác pH môi trường bị giảm do sự hình thành CO2 và acid hữu cơ tạo điều kiện cho protein đông tụ và kết lắng một phần tế bào nấm men. Lúc đầu CO2 hòa vào dịch lên men, sau đó lượng CO2 tăng dần và tách ra ở dạng túi khí. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men gồm: chất lượng của nấm men sản xuất, lượng nấm men gieo cấy ban đầu, nồng độ chất hòa tan của dịch đường sau khi houblon hóa, nhiệt độ dịch lên men, áp suất bề mặt lên men, cường độ khuấy đảo dịch lên men, nồng độ của sản phẩm lên men. Nhà máy bia Vinaken sử dụng tank lên men hình trụ đứng, đáy côn, nắp hình chỏm cầu. Có 3 loại tank với kích thước 8 m3, 12 m3, 24 m3, được chế tạo từ thép không gỉ. Tank lên men bia vàng có thể tích 8 m3. Thời gian lên men chính từ 7 – 10 ngày, nhiệt độ lên men từ 6 – 10 oC, pH 5,5. Dịch đường sau khi lọc được làm lạnh đến nhiệt độ lên men và sục khí oxy vô trùng, tiếp theo được đưa vào thiết bị lên men cùng với giống nấm men đã được nuôi cấy nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc tốt với môi trường và nhanh bước vào giai đoạn lên men chính. Nhà máy bia Vinaken sử dụng phương pháp lên men chìm với chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis có độ ẩm khoảng 88%. Chúng sẽ được hoạt hóa trong 24 giờ trước khi nạp vào thiết bị lên men nhằm kích hoạt cho nấm men hoạt động tốt. Nồng độ nấm men cho vào quá trình lên men chính là 200 triệu tế bào/ml dịch đường. 2.6.3. Lên men phụ Quá trình lên men phụ được tiến hành sau khi lên men chính nhằm chuyển hoá phần chất khô còn lại sau quá trình lên men chính để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác. Ở nhiệt độ thấp nấm men và các kết tủa lắng xuống đáy thùng, CO2 được hòa tan trong bia làm cho bia có khả năng tạo bọt. Ngoài ra, quá trình lên mên phụ còn góp phần ổn định hương vị và độ trong cho bia thành phẩm. Bia sau khi lên men chính được gọi là bia non, trong thành phần vẫn còn lại một lượng chất hòa tan không nhiều, có khả năng lên men. Lượng chất hòa tan này sẽ được lên men tiếp tục trong quá trình lên men phụ ở điều kiện nhiệt độ rất thấp, thời gian kéo dài và thực hiện trong các thùng kín. Bia non được hạ xuống 5 – 7 oC trong vòng 48 giờ, sau đó giảm tiếp xuống 1 – 2 oC. Thời gian lên men phụ, tàng trữ bia từ 3 – 6 tuần (nhanh nhất là 6 – 8 ngày và cao nhất là 9 tháng cho bia đặc biệt). Trong quá trình làm lạnh, tế bào nấm men lắng nhanh xuống đáy tank và được lấy ra xử lý và tái sử dụng. 2.7. Lọc trong bia Việc lọc trong bia là để tách khỏi bia những hạt nhỏ như hạt tinh bột, nấm men,… làm tăng thêm giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng thêm độ bền sinh học và độ bền keo của bia. Nguyên tắc lọc: Giữ chặt bằng lực cơ học tất cả những hạt có kích thước lớn hơn kích thước lỗ hỏng của vật liệu lọc. Hấp thụ các hạt có kích thước bé hơn, kể cả các hạt hòa tan dạng keo và các hạt hòa tan phân tử. Độ trong lấp lánh (hay còn gọi là độ trong tinh thể) của bia đạt được là nhờ quá trình thứ hai này. Hiệu quả của quá trình hấp phụ phụ thuộc trước hết vào bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ (Hoàng Đình Hòa, 2002). Bia có thể được lọc bằng máy lọc ống, máy lọc đệm khung bản hoặc qua máy ly tâm cao tốc. Nhiệt độ khi lọc là 1 – 4 oC, tốt nhất là 1 oC, không nên lọc bia ở nhiệt độ cao hơn vì không giữ được CO2. 2.8. Bão hòa CO2 Mục đích bão hòa là để được hàm lượng CO2 cần thiết nhằm làm tăng giá trị cảm quan, chống oxy hóa, chống kết lắng và tạo môi trường tốt để bảo quản bia. Bia sau khi lên men chính, lên men phụ và chiết ra bock thì lượng CO2 bị giảm đáng kể. Để khôi phục lại sự bền CO2 ban đầu của bia thì ta phải tiến hành nạp CO2. Quá trình này được thực hiện trong bình inox đầy, chịu lực, sử dụng CO2 đã thu hồi. Để CO2 bão hòa tốt phải tiến hành nạp nhiều lần ở nhiệt độ thấp 0 – 1 oC, mỗi lần nạp tới áp suất 4 – 5 kg/cm2. Quá trình nạp lặp đi lặp lại nhiều lần, thời gian nạp CO2 từ 2,5 – 3 giờ. 2.9. Hoàn thiện sản phẩm 2.9.1. Chiết chai Chai sử dụng có dung tích 0,5 l hoặc 0,33 l hoặc đóng trong lon. Chai có màu sẫm (xanh hoặc nâu) để tránh ánh sáng làm thay đổi màu sắc và mùi vị của bia. Chai phải ngâm rửa và được vòi phun nước rửa sơ bộ, nhiệt độ của nước là 50 – 55 oC. Sau đó được chuyển qua khu vực phun xút 1,5% ở nhiệt độ 80 oC với áp lực phun 2 kg/cm2. Cuối cùng chai đi qua khu vực xử lý nước nóng 85 oC, nước ấm 40 oC và nước 15 oC. Chai sau khi rửa sạch theo băng chuyền đi ra và được kiểm tra độ sạch bằng máy soi chai bởi công nhân. Chai làm sạch xong được đưa đến máy chiết bia, ở đây chai được hút chân không và nạp CO2 để cân bằng áp suất. Sau đó tiến hành chiết bia đẳng áp vào trong chai và được đưa qua máy đóng nắp ngay lúc đó. 2.9.2. Thanh trùng và dán nhãn Thanh trùng nhằm tiêu diệt toàn bộ tế bào vi sinh vật (kể cả nấm men trong bia) giúp ổn định chất lượng sản phẩm, kéo dài thời gian bảo quản và thuận tiện cho người sử dụng. Bia đủ tiêu chuẩn được dán nhãn nhằm tạo mẫu mã cho sản phẩm, quảng bá sản phẩm trên thị trường, cung cấp thời hạn sử dụng và thông tin về sản phẩm cho người tiêu dùng. Chương 3 MÁY THIẾT BỊ TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA 1. Thiết bị nghiền malt Hình 12. Máy nghiền 4 trục 1 sàng a. Cấu tạo: Trục cấp liệu Malt vào Đôi trục nghiền thô Đôi trục nghiền lại vỏ Sàng rung Vỏ và tấm Hỗn hợp bột sau nghiền thô Bột mịn b. Nguyên lý hoạt động: Máy gồm 2 cặp trục rulo. Cặp trục thứ nhất (3) nghiền bột thành dạng tấm thô. Hỗn hợp bột nghiền này được phân loại bởi sàng (5), những hạt to và vỏ không lọt qua lỗ sàng được đổ vào cặp rulo thứ hai (4) để nghiền lại lần nữa. Malt từ trục cấp liệu xuống đôi trục nghiền (3) thành phần hỗn hợp sau khi nghiền lần một gồm: vỏ 30%, tấm 50%, bột mịn 20%. Phần bột mịn lọt qua lỗ sàng (5) đi ra ngoài theo lối (8). Bột và vỏ được tách ra ở cặp trục thứ hai, sau khi nghiền lần hai thành phần bột nghiền : vỏ 20%, tấm 50%, bột mịn 30% Máy nghiền 4 trục 1 sàng thường dùng trong trường hợp malt có độ nhuyễn tốt. Tuy nhiên hạn chế lớn nhất của máy này là cặp trục thứ hai tấm lớn và vỏ đều được nghiền một chế độ như nhau . 2. Thiết bị nghiền gạo Hình 13. Máy nghiền búa va đập tự do Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Phễu nguyên liệu Trục phân phối nguyên liệu Máng trượt Roto Sàng Đường không khí vào Đường hạt rơi vào Búa nghiền Bộ phận quan trọng của thiết bị nghiền gạo là búa nghiền. Búa được lắp trên chốt búa và được gắn trên các đĩa lắp chặt trên trục tạo thành roto nghiền. Lưới nghiền được lắp một phần hoặc xung quanh rôto nghiền tạo thành buồng nghiền. Để máy làm việc tốt cần phải đảm bảo vận tốc va đập của búa nghiền, thông thường 30- 80 m/s. Vật liệu từ máng cung cấp rơi vào buồng nghiền qua cửa điều chỉnh, trong trạng thái rơi lơ lửng sẽ được các búa nghiền va đập, các hạt sẽ vỡ ra và có thể còn bám vào phần nhám xung quanh và hai bên buồng nghiền. Nó sẽ tiếp tục vỡ ra, các hạt bột sẽ lọt qua lưới sàng và sẽ được thu hồi nhờ các bộ phận như vít tải, cyclon. 3. Nồi nấu Hình 14. Thiết bị nấu bia a. Cấu tạo thiết bị nấu ống thoát hơi cánh khuấy hộp giảm tốc van tháo dịch bơm dịch van hơi van ngưng ống phân phối hơi ngưng hơi van đuổi không khí áp kế ống dẫn dịch cháo nhiệt kế ký đồ nhiệt b. Nguyên lý hoạt động Nhà máy sử dụng nồi nấu nguyên liệu gồm nồi hình trụ đứng, đáy côn làm bằng thép inox, hai lớp vỏ. Gồm ba lớp, lớp vỏ ngoài làm bằng inox, kế đến là lớp bảo ôn để tránh nhiệt ra ngoài và lớp trong là thành nồi. Thiết bị được trang bị một áo hơi để gia nhiệt , tùy vào thể tích thiết bị mà áo hơi có thể có môt mảnh hai mảnh hoặc ba mảnh. Nôì nấu có ống thoát hơi cao khoảng 3m, tiết diện ống có đường kính là 25cm. Vận tốc cánh khuấy: Nồi gạo 25 vòng/phút Nồi malt 25 vòng/phút Thể tích thiết bị 4000 l Áp suất hơi trên đường ống trục thông thường phải có áp lực khoảng 4-5 kg/cm2, còn áp suất hơi giữa hai lớp vỏ của áo hơi thường phải đạt khoảng 2,5-3 kg/cm2 . Hệ thống truyền động và cánh khuấy của nồi đường hóa được đặt ở phía dưới ( mục đích chính là để tránh dầu mỡ chảy vào nồi ) Nồi nấu gạo và malt đều có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống nhau. Đầu tiên bơm nguyên liệu vào nồi rồi cho cánh khuấy hoạt động đồng thời gia nhiệt để thực hiên quá trình thủy phân. Lúc này mở van hơi (6) và van hơi ngưng (7), cho nước vào đủ thể tích. Tiếp tục gia nhiệt lên 500C và giữ trong vòng 20 phút. Ống dẫn (12) dùng để dẫn cháo từ nồi gạo qua nồi malt. Van tháo dịch (4) chuyển dịch sang thùng lọc, đóng tất cả các van nhiệt, van hơi và van không khí ngưng. 4. Thùng lọc Hình 15. Thiết bị lọc đáy bằng Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Cửa Đèn Cip Vòi phun nước rửa Lớp bảo ôn Cửa xả bã Trục cánh khuấy Cánh khuấy, dao cào bã Vị trí dao thấp khi cào bã Các ống thu dịch đường Đường ống thu dịch lọc Bơm Thùng chứa dịch lọc ống cấp dịch mô tơ, trục nâng, hạ cánh khuấy thùng chứa bã đế thiết bị Về cấu tạo phải có hai bộ phân chính là đáy giả để tạo lớp lọc từ bã và hệ thống lưỡi dao dể cào và đảo lớp bã lọc. Thực chất là một thùng hình trụ có hai đáy : đáy thật và đáy giả. Trên độ cao 10-15 cm từ đáy, thùng lọc được lắp một đáy giả thứ hai . Đáy giả bao gồm nhiều mảnh kim loại đục lỗ mắt sàng ghép lại. Hình dạng của các mảnh ghép thông thường là hình rẻ quạt. Trên đáy giả có lỗ hở, đường kính từ 200-300 mm dùng để tháo bã malt ra ngoài. Nguyên tắc lọc ở đây là sử dụng sự chênh lệch áp suất ở phía trên và phía dưới màng lọc , dịch đường sẽ tự chảy qua lớp lọc để thoát ra ngoài. Khi bơm dịch cháo vào thùng lọc , phần bã sẽ lắng xuống đáy giả, tạo thành màng lọc. Lưỡi dao cạo có thể tự quay xung quanh mình nó một góc xác định . Cả hệ thống này có thể nâng lên hạ xuống nhờ xylanh thủy lực và có thể quay được nhờ hộp số đặt dưới gầm 5. Thiết bị đun sôi dịch đường với hoa houblon Hình 16. Cấu tạo nồi đun hoa a. Cấu tạo: áo hơi van tháo dịch cánh khuấy hộp giảm tốc ống thoát hơi cửa quan sát áp kế hơi đường ống dẫn dịch vào nồi ống dẫn hơi hơi ngưng b. Nguyên lý hoạt động: Thiết bị là một dạng nồi có thân hình trụ, đáy lồi hoặc lõm. Nắp nồi hình bán cầu có tâm đặt ống thoát hơi. Trên cổ một đoạn ngắn, phía trong ống thoát hơi có bộ phận hứng hơi ngưng và có gắn đường ống để dẫn ra khỏi nồi. Thiết bị đun hoa có thể được trang bị cánh khuấy hoặc không. Đối với thiết bị đun hoa bộ phận áo hơi có ý nghĩa rất quan trọng, nó phải đảm bảo được cường độ sooicuar dịch đường đồng thời phải đảm bảo được tốc độ bay hơi dịch. 6. Thùng Lắng WHIRL POOL Hình 17: Thùng Lắng WHIRL POOL a. Cấu tạo: ống thoát hơi nắp trên loại bỏ nước ngưng CIP Đèn Cửa quan sát ra vào ống thủy bảo ôn đáy nghiên 1% vòi phun vệ sinh đáy đường dịch vào đường dịch ra b. Nguyên tắc làm việc: Huyền phù (dịch nha) được bơm vào thùng theo phương tiếp tiến vào cửa số (7) tại độ cao ¼ thùng. Khi cách thùng khoảng 0.4-0.5m đường ống đột ngột thắt lại, vận tốc dòng chảy tăng mạnh, dòng chảy vận tốc lớn và liên tục tạo nên chuyển động xoáy của khối dịch trong thùng wirl pool các hạt lơ lững, bả hoa chịu tác dụng đồng thời của lực ly tâm, lực ma sát giữa chất lỏng với đáy và thành bình, chuyển động xoáy men theo thành đáy thùng, kết quả sẻ làm chúng lắng tụ vào tâm đáy thùng. Sau khoảng 90 phút phân ly trong điều kiện cường độ bốc hơi cao, nhiệt độ khối dịch sẽ từ khoảng 100oC giảm còn khoảng 900C, thông qua đường ống đặt cao hơn đáy số (2) và (3) ta thu được dịch trong gọi là dịch đường đã đun hoa (boiled wort), cặn lắng được tháo ra ngoài qua cửa số (1). Sau khi lắng xong, tiến hành bơm. 7. Máy lọc bia Sau khi tàng trữ Bia đã đạt đến độ trong nhất định, tuy vậy vẫn còn nhiều nấm men dưới dạng các tế bào phân tán, các hạt keo protein, các chất của hoa houblon, các hạt rắn cơ học... Do đó để tăng độ bền và tăng giá trị cảm quan thì Bia phải được làm trong. Có hai cách để làm trong Bia là lọc hoặc ly tâm. Ở đây công ty sử dụng phương pháp lọc, có thể lọc đĩa hoặc lọc bằng máy lọc khung bản. Máy lọc đĩa chỉ sử dụng khi cần lọc một lúc nhiều mẻ, nên thông thường thì lọc bằng máy lọc khung bản với bột trợ lọc là Diatomit (công suất lọc là 5000-6000 lít/h). 8. Làm lạnh nhanh Hình 18. Thiết bị làm lạnh nhanh Nhà máy bia Vinaken sử dụng thiết bị làm lạnh nhanh alphalaval (hình 4.9), với môi chất tải lạnh là glycol. Dịch đường được làm lạnh càng nhanh càng tốt theo nguyên tắc đối lưu giữa dịch đường và môi chất tải lạnh qua các tấm tản nhiệt. Nhiệt độ dịch đường sau khi ra khỏi hệ thống làm lạnh khoảng 10 – 12 oC. Ngoài ra sau khi houblon hóa, lượng oxy trong dịch đường đã bị thất thoát nên phải bổ sung lượng oxy khoảng từ 6 – 8 mg O2/lít dịch đường. Bằng cách sục không khí vô trùng vào dịch đường nhằm đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men. Sau đó bơm sang tank lên men, thời gian bơm dịch đường sang tank lên men khoảng 50 – 55 phút. 9. Hệ thống đóng chai trong nhà máy Một quy trình dây truyền đóng chai khép kín có thể được mô tả như sau: Từ khâu cấp chai, các chai được đưa vào hệ thống băng tải, trước tiên chai được cho đi qua hệ thống rửa. Chai dùng trong hệ thống đóng chai thường là chai thành phẩm, nên thường tại khâu này chỉ qua súc rửa để làm sạch bụi. Sau khi được rửa sạch, các chai được băng chuyền đưa đến hệ thống rót liệu, tới vị trí rót, chai sẽ được dừng chính xác nhờ một cảm biến, để đảm bảo chính xác hơn nữa, có thể bố trí các cơ cấu cơ khí để kẹp giữ chai. Hệ thống van rót, cơ cấu rót được hạ xuống sao cho vòi rót ngập sâu trong miệng chai. Sở dĩ cần thiết kế như vậy vì áp suất trong bể chứa được giữ rất lớn và không đổi, đảm bảo tốc độ rót cao và thời gian mỗi lần rót là như nhau, việc nhúng vòi rót vào trong chai để tránh chất lỏng văng ra ngoài khi rót với tốc độ lớn. Với thiết kế như vậy, tổng thời gian để nâng hạ van và rót liệu chỉ mất từ 2-3 giây. Khi chai đạt được mức quy định được băng tải vận chuyển đến vị trí đóng nút. Khâu đóng nút bao gồm cơ cấu cấp nắp chai và đóng nút. Cơ cấu đóng có thể là xi lanh thủy khí (với nút dập) hoặc mô tơ (với nút vặn), cơ cấu cấp nắp chai có thể dưới dạng gài sẵn trên băng tải hoặc kết hợp với cơ cấu dập. Sau đó là khâu dán nhãn, đây có thể coi là khâu đơn giản nhất trong hệ thống đóng chai. Cơ cấu bôi keo dính được gắn ngay trên băng tải và bố trí tiếp tuyến sao cho tì vào mặt chai, ngoài chuyển động thẳng trên băng tải, chai còn chuyển động quay tròn do lực tì của cơ cấu bôi keo. Tương tự với cơ cấu cấp nhãn, chai sau khi bôi keo, quay tròn, cuốn băng giấy nhãn 1 vòng quanh chai. Khâu cuối cùng là kiểm tra và đóng gói sản phẩm. khâu kiểm tra bao gồm một loạt các cảm biến để kiểm tra chất lượng sản phẩm(đủ định mức, đóng nút dán nhãn đạt yêu cầu…) sau khi kiểm tra sẽ qua cơ cấu phân loại, 1 tay gạt sẽ loại bỏ chai sang một băng tải khác. Các chai đạt tiêu chuẩn sẽ qua khâu đóng gói, chai được xếp thành khối nhờ các tay máy gạt và nâng hạ. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận. Sau hai tuần tìm hiểu thực tế quy trình sản xuất bia vàng tại nhà máy bia Vinaken chúng tôi nhận thấy nhà máy được xây dựng trên một diện tích rộng rãi, thoáng, gần tuyến đường giao thông chính của thành phố nên thuận tiện cho việc vận chuyển và mua bán. Các công xưởng sản xuất, văn phòng và các công trình khác được xây dựng và bố trí khoa học. Nguồn nguyên liệu của nhà máy được chủ động, chất lượng đảm bảo, nguồn nước không bị ô nhiễm phù hợp cho sản xuất. Đội ngũ quản lý, cán bộ và nhân viên của nhà máy có trình độ cao, dày dặn kinh nghiệm và có kỉ luật. Về quy trình sản xuất được thực hiện đúng yêu cầu kĩ thuật, dây chuyền sản xuất và thiết bị hiện đại nên đảm bảo chất lượng sản phẩm được ổn định. Kiến nghị Sau thời gian rèn nghề, tìm hiểu tại nhà máy chúng em có một số kiến nghị như sau : Nhà máy nên trang bị bảo hộ an toàn lao động cho công nhân hơn nữa và trang bị thêm hệ thống làm mát trong khu vực sản xuất. Công ty cần quan tâm nhiều đến chế độ ưu đãi cho công nhân. Nhà máy cần chú trọng hơn nữa việc kiểm tra chất lượng đầu vào, nhất là malt và gạo; định kỳ bảo trì máy móc để tránh xảy ra tình trạng hư hỏng khi chế biến. Đặc biệt công ty cần mở rộng thêm thị trường tiêu thụ nội địa. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Ái, 2003. Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh. Hoàng Đình Hòa, 2002. Công nghệ sản xuất malt và bia. Nhà xất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội. Lâm Thanh Hiền, 2006. Bài giảng công nghệ nước giải khát lên men. Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh. Nguyễn Thị Hiền, 2003. Vai trò của nước và hệ thống tẩy rửa, khử trùng (CIP) trong nhà máy thực phẩm. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội. Nguyễn Thị Hiền, 2005. Khoa học - công nghệ malt và bia. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội. Tài liệu của nhà máy VINAKEN. .html