Tài liệu đồ án sản xuất bia

MỤC LỤC Trang 1 MỞ ĐẦU Đồ án Bia Vũ Kim Thoa Chương 1. CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG 3 NGHỆ 1.1. Chọn nguyên liệu cho sản xuất bia 3 1.1.1. Malt đại mạch 3 1.1.2. Nguyên liệu thay thế ( gạo ) 4 1.1.3. Hoa houblon 5 1.1.4. Nước 7 1.1.5. Nấm men 8 1.1.6. Sử dụng enzym trong sản xuất bia 9 1.1.7. Nguyên liệu phụ trợ 9 1.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ 11 1.2.1. Nghiền nguyên liệu 12 1.2.1.1. Nghiền malt 1.2.1.2. Nghiền gạo 1.2.2. Hồ hoá và đường hóa nguyên liệu 12 14 15 1.2.2.1. Hồ hoá 15 1.2.2.2. Quá trình đường hóa 16 1.2.3. Lọc dịnh đường và bã 18 1.2.4. Đun sôi dịch đường với hoa houblon. 19 1.2.5. Quá trình lắng xoáy và làm lạnh sơ bộ 20 2.2.6. Làm lạnh nhanh dịch đường và bổ sung oxy hòa tan 21 1.2.7. Quy trình lên men 23 1.2.7.1. Quá trình lên men chính 25 1.2.7.2. Qúa trình lên men phụ 27 1.2.8. Lọc trong bia 29 2.2.9. Bão hòa CO2 31 1.2.10. Hoàn thiện sản phẩm (chiết bock) 32 Chương 2. TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 33 2.1. Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn 33 2.2. Tính lượng nguyên liệu cho 100 lít bia hơi 100Bx 34 2.3. Tính lượng men giống Lớp CNTP3 2.4. Tính lượng bã malt và gạo 35 2.5. Tính lượng nước dùng cho quá trình nấu và rửa bã. 36 Trang 1 35 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa MỞ ĐẦU Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khoẻ, ăn cơm ngon, dễ tiêu hoá mà còn giảm được sự mệt mỏi sau những ngày làm việc mệt nhọc, có tác dụng giải khát, ngoài ra nó còn chứa Vitamin B 1, B2, PP và rất nhiều axít amin cần thiết cho cơ thể. Năng lượng thu được khi sử dụng 0,5l bia tương đương với ăn 100g bánh mỳ, 300ml rượu vang 12° cồn, 300g khoai tây. Một lít bia mang lại cho người sử dụng khoảng 400 – 500 kcal. Bia được chế biến từ malt đại mạch, nguyên liệu thay thế (gạo,…), hoa houblon, nước, nấm men. Hương thơm và vị của bia là do các hợp chất chiết từ nguyên liệu, từ các quá trình lên men dịch đường sinh ra CO2, rượu và các sản phẩm lên men khác. Nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng hầu hết khắp các nước trên thế giới và sản lượng của nó ngày càng tăng. Theo dấu tích của các nhà khảo cổ học đã tìm thấy và chứng minh quá trình sản xuất bia cách đây 5 – 7 nghìn năm. Mãi đến năm 1857 nhà bác học người Pháp Louis – Pasteur đã tạo ra bước ngoặt lớn cho ngành công nghệ sản xuất bia, đó là khi ông phát hiện ra “Nấm men - vi sinh vật duy nhất mà hoạt động của chúng đã làm nên quá trình lên men bia”. Đến cuối thế kỷ 19 một số nhà khoa học Đức, Nga mới chứng minh được rằng nấm men tạo nên các Enzyme và các Enzyme này có khả năng chuyển hoá đường thành rượu và CO 2, đây là thành phần quan trọng nhất của bia. Tình hình sản xuất bia trên thế giới và Việt Nam phát triển không ngừng, tuy nhiên sản lượng bia của Việt Nam còn rất khiêm tốn so với sản lượng bia của các nước có công nghiệp sản xuất bia phát triển, như Mỹ, Đức, mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm... Mức tiêu thụ bia của nước ta cũng rất thấp khoảng 17lít/người/năm, Tiệp 154lít/người/năm, Đức 147 lít/người/năm... Lớp CNTP3 Trang 2 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa Theo số liệu của Bộ Công nghiệp, cả nước hiện có trên 300 cơ sở sản xuất bia với công suất thiết kế 1,7 tỷ lít/năm. Trong số các nhà máy bia hiện đang hoạt động có 19 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít, 15 nhà máy bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít, còn lại phần lớn các cơ sở chỉ có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm. Tốc độ tăng trưởng của ngành bia được dự báo vẫn khá cao khoảng 15%/năm, vào 2010 nhu cầu về bia tại Việt Nam sẽ vào khoảng 2,5-2,7 tỷ lít. Năm 2006 mức tiêu thụ đạt khoảng 1,7 tỷ lít. xuất phát từ nhu cầu thực tế, lợi ích kinh tế giải quyết công ăn việc làm cho người dân nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức tốt cùng các thiết bị hiện đại sẽ cung cấp cho người tiêu dùng bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là điều rất cần thiết. Xét tình hình phát triển của nước ta hiện nay việc xây dựng các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức tốt cùng các thiết bị hiện đại sẽ cung cấp cho người tiêu dùng bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là điều rất cần thiết. Xét tình hình phát triển của nước ta hiện nay việc xây dựng các nhà máy bia với quy mô vừa và nhỏ, với năng suất thích hợp, chất lượng cao sẽ giúp nhà máy hoạt động hiệu quả đem lại nhiều lợi ích kinh tế góp phần vào nền công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Lớp CNTP3 Trang 3 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa Chương 1. CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.1. Chọn nguyên liệu cho sản xuất bia Để sản xuất ra sản phẩm bia theo đúng yêu cầu và được thị trường chấp nhận thì điều kiện tiên quyết là phải đảm bảo nguyên liệu mang đi sản xuất phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật. Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bia là malt, hoa houblon, nguyên liệu thay thế là gạo, nước và nấm men. 1.1.1. Malt đại mạch Malt là một nguyên liệu chính để sản xuất bia, malt được sản xuất từ hạt đại mạch, được nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ nhất định. Trong malt chứa nhiều chất dinh dưỡng : 16 – 18%, các chất có phân tử lượng thấp dễ hòa tan chủ yếu là đường đơn giản, dextrin có phân tử lượng thấp, các axít amin, các chất khoáng các nhóm vitamin cà đặc biệt có hệ enzyme phong phú. Chủ yếu là proteaza, amylaza và các loại enzym khác. Lượng enzym này có tác dụng phân cắt các hợp chất cao phân tử thành chất chiết của dịch đường để nấm men chuyển hoá thành bia non. Trước kia nước ta hay nhập khẩu malt đại mạch từ các nước Australia, Liên Xô, Trung Quốc, Mỹ. Nhưng hiện nay do nhà máy Đường Malt - Từ Sơn Bắc Ninh7 đã sản xuất được malt đại mạch cung cấp cho các nhà máy sản xuất bia trong nước và chất lượng cũng khá cao nên ta mua nguyên liệu malt đại mạch của nhà máy Đường malt sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất. Có hai loại malt khác nhau : malt vàng và malt đen, trong dây chuyền sản xuất này ta chọn malt vàng để sản xuất bia. * Yêu cầu về chất lượng malt : - Về cảm quan :  Màu sắc : Malt có màu sắc vàng tươi, vỏ óng ánh.  Mùi vị : Có mùi thơm, vị ngọt dịu, không có mùi ủng, chua, mốc  Kích thước hình dáng : Phải đồng đều. Lớp CNTP3 Trang 4 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa  Độ sạch : Không lẫn tạp chất, tỷ lệ hạt gãy, hạt vỡ tối đa là 0,5%, hạt bị bệnh tối đa là 1%, hạt không nảy mầm tối đa là 5%. - Tính chất vật lý :  Dung trọng : 500 ÷ 580g/l.  Trọng lượng tuyệt đối : 28 ÷ 38g/1000 hạt.  Kích thước hạt : chiều rộng > 2,5mm  Chiều dài mầm : từ 2/3 ÷ 3/4 chiều dài hạt - Thành phần hóa học :  Độ ẩm : W ≤ 5%  Chất hòa tan : 65 ÷ 82% Thành phần hoá học của malt tính theo chất khô  Tinh bột : 60 ÷ 65%  Xenluloza : 4 ÷ 6%  Saccaroza : 3 ÷ 5%  Đường khử : 2 ÷ 4%  Chất béo : 2 ÷ 3%  Chất khoáng : 2,5 ÷ 3%  Đạm hoà tan : 3%  Protit : 7 ÷ 9% 1.1.2. Nguyên liệu thay thế ( gạo ) Để hạ giá thành sản phẩm, cải thiện thành phần dịch chiết, cải thiện mùi vị của bia và để bảo quản được lâu dài trong quá trình sản xuất người ta thay thế một phần malt bằng một số đại mạch chưa được nảy mầm hoặc các loại ngũ cốc khác thay thế nguyên liệu nảy mầm. Nhờ thế mà ta thu được bia thành phẩm có giá rẻ hơn, chất lượng của bia thành phẩm lại giảm không đáng kể. Tuy nhiên lượng nguyên liệu thay thế chỉ được sử dụng với một tỷ lệ nhất định, không được quá nhiều nếu không sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và tính chất đặc trưng của bia. Lớp CNTP3 Trang 5 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa Do nước ta là nước nông nghiệp nên gạo là loại nông sản phổ biến và giá thành rẻ, thành phần hoá học tương ứng với thành phần hoá học của malt vì vậy ta chọn gạo là nguyên liệu thay thế một lượng malt. *Yêu cầu về chất lượng của gạo : - Các chỉ tiêu về cảm quan : Đồng nhất về kích thước, màu sắc, không có hạt bị mốc, mối mọt, không có mùi hôi, không có cát sạn - Tính chất vật lý :  Độ ẩm : 12 ÷ 14%  Độ hòa tan : 80 ÷ 85 % - Thành phần hóa học của gao :  Tinh bột : 70 ÷ 75%  Các loại đường : 2 ÷ 5%  Protit : 7÷8%  Chất béo : 1 ÷ 1,5%  Chất khoáng : 1÷ 1,2% 1.1.3. Hoa houblon Hoa houblon là nguyên liệu chính thứ hai trong quá trình sản xuất bia. Nó đem lại hương vị cho bia và tạo ra đặc tính cảm quan cho bia. Các thành phần như axit đắng nhựa mềm có trong hoa khi nấu ở nhiệt độ cao, các thành phần này hòa tan vào dịch đường làm tăng tính bền của dịch đường và của bia sau này. Các yếu tố này giúp bia bảo quản lâu hơn, làm cho thành phần của bia được ổn định và bọt bia được giữ lâu hơn. Những chất quyết định đến chất lượng của bia trong hoa bao gồm :  Chất đắng : Là thành phần giá trị nhất trong hoa, ngoài tác dụng truyền vị đắng nó còn có tác dụng sát khuẩn mạnh giúp bảo quản bia lâu hơn. Lớp CNTP3 Trang 6 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa  Tinh dầu thơm của hoa houblon hòa tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và tạo cho bia một mùi thơm rất đặc trưng, rất nhẹ và dễ chịu.  Tanin có tác dụng kết tủa các protein không tan ra khỏi dung dịch đường, ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia. Hoa houblon được nhập từ Đức, Tiệp, Úc dưới dạng hoa viên và cao hoa. Hoa houblon được đóng gói cẩn thận, phải bảo quản kho lạnh, nhiệt độ từ 0,2 ÷ 0,5 oC. Nếu bảo quản ở nhiệt độ cao, không khí ẩm, ánh sang mặt trời sẽ làm giảm chất lượng hoa. * Yêu cầu chất lượng hoa Houblon : * Hoa viên - Chỉ tiêu cảm quan  Màu sắc : màu xanh lá mạ hơi vàng  Mùi : Mùi thơm đặc trưng không hắc, dễ nhận mùi  Vị : Vị đắng dịu  Hình dáng : viên đơn không vỡ vụn - Chỉ tiêu hoá học  Loại viên 90 hàm lượng axít đắng 5%, loại viên 45 hàm lượng axít đắng 8%  Có khả năng tạo kết lắng nhanh khi đun sôi với nước nha, làm trong nước nha, hương thơm rõ rệt, có vị đắng dịu * Hoa cao - Chỉ tiêu cảm quan  Màu sắc : dạng keo vàng hổ phách  Mùi : Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi  Vị : Vị đắng rõ rệt - Chỉ tiêu hoá học  Hàm lượng axít đắng 30% Lớp CNTP3 Trang 7 Đồ án Bia  Vũ Kim Thoa Tan hết và tạo kết lắng nhanh khi đun sôi với nước, hương thơm rõ rệt, có vị đắng dịu Thành phần hóa học của hoa ( tính theo % chất khô ) :  Nước : 11 ÷ 13%.  Chất đắng : 15 ÷ 21%.  Polyphenol : 0,5 ÷ 6%.  Protein : 14 ÷ 21%.  Xenluloza : 12 ÷ 14%.  Tinh dầu thơm : 0,3 ÷ 1%.  Este : 0,4%  Các hợp chất khác : 26 ÷ 28%. 1.1.4. Nước Nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia. Trong thành phần bia nước chiếm từ 87% ÷ 90%. Nước được dùng trong tất cả các công đoạn sản xuất bia. Vì vậy thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm cuối cùng là bia. Cho nên nước dùng sản xuất bia đều phải xử lý dù lấy ở giếng khoan hay từ hệ thống cấp nước sinh hoạt . Tuỳ theo công đoạn khác nhau mà yêu cầu về chất lượng nước cũng khác nhau. * Yêu cầu chất lượng nước : - Chỉ tiêu cảm quan  Màu sắc : trong suốt  Mùi vị : không có mùi vị lạ - Chỉ tiêu hoá học  Độ cứng từ mềm đến trung bình : 4 ÷ 5oD  Hàm lượng muối cacbonat ( CO32- ) : không quá 50mg/l.  Hàm lượng muối Clorua : 75 ÷ 100 mg/l.  Hàm lượng muối Magiê ( Mg2+ ) : không quá 100mg/lít.  Hàm lượng CaSO4 : 150 ÷ 200mg/l. Lớp CNTP3 Trang 8 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa  NH3 và muối NO2 : không có.  Kim loại nặng (As, Ag, Pb, Hg…) : không có  Hàm lượng Fe2+ : < 0,3 mg/l.  Độ cứng tạm thời : 0,7mĐ/lít.  Độ cứng vĩnh cửu : 0,7mĐ/lít  pH cho phép : 6,8 ÷ 7.  Vi sinh vật : < 100 tế bào/1cm3 Riêng nứơc trong nồi hơi phải là nước mềm, có độ cứng toàn phần bằng không để chống đóng cặn và giảm hệ số trao đổi nhiệt. Để xử lý nước có thể dung hệ thống xử lý trao đổi Ion, lắng lọc…Tuỳ thuộc vào mức độ chất lượng nước cho từng công đoạn mà ta có phương pháp xử lý sao cho phù hợp. 1.1.5. Nấm men Trong công nghiệp sản xuất bia thường có hai loại nấm men được sử dụng. Giống nấm men nổi : Saccharomyces cerevisiae, loại này chỉ phát triển và lên men ở nhiệt độ từ 15 ÷ 25°C và kéo dài 3÷7 ngày. Khi kết thúc lên men nấm men nổi lên trên. Vì vậy rất khó tách nấm men để sử dụng làm men giống cho các đợt lên men tiếp theo. Giống nấm men chìm : Saccharomyces carlsergensis. Loại nấm men này chỉ phát triển lên men ở nhiệt độ thấp 6 ÷ 7°C kéo dài 5 ÷ 10 ngày. Khi kết thúc lên men nấm men kết dính chìm xuống dưới đáy thiết bị thuận lợi cho việc tách chúng làm men giống cho các đợt lên men sau. Căn cứ vào đặc điểm trên và kết hợp với điều kiện khách quan, nhà máy chọn sử dụng nấm men chìm Saccharomyces carlsergensis để sử dụng lên men bia cho nhà máy. Yêu cầu nấm men : Nấm men dùng là một chủng thuần khiết và một đời men giống có thể dùng được 6 ÷ 10 chu kỳ lên men. 1.1.6. Sử dụng enzym trong sản xuất bia Lớp CNTP3 Trang 9 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa * Sử dụng chế phẩm Enzym Termanmyl -120L để thuỷ phân tinh bột. Đây là chế phẩm dạng lỏng có chứa  - amylaza được sản xuất từ vi khuẩn Bacilis Lichenformis của công ty Novo Đan Mạch, là loại enzyme endo amylaza có khả năng chịu được nhiệt độ lên men tới 120°C. Enzym này xúc tác thuỷ phân liên kết  -1,4 glucozit một cách ngẫu nhiên vì vậy tinh bột nhanh chóng bị thuỷ phân thành các dectrin phân tử lượng thấp, hoà tan trong nước, giảm độ nhớt tinh bột đã được hồ hoá. Ưu điểm của phương pháp dùng Termanmyl -120L so với phương pháp không sử dụng Termanmyl -120L là :  Tăng hiệu suất thu hồi chất hoà tan  Tăng tỷ lệ thay thế  Có thể tăng nhiệt độ nồi hồ hoá lên đến nhiệt độ sôi mà vẫn đảm bảo quá trình dịch hoá tốt  Thuỷ phân triệt để hơn * Enzym cereflor 200L ( B.amyloquefaciens ) Là chế phẩm enzyme endo - beta - glucanase có khả năng thuỷ phân các beta – glucan. Nhiệt độ hoạt động tối ưu là 45 ÷ 50°C, pH 6 ÷ 7,5. Khi các beta – glucan bị phân huỷ dạng hoà tan làm cho khả năng tạo keo giảm, do đó làm cho độ nhớt dịch đường giảm, tăng khả năng lọc và tránh gây đục cho bia. 1.1.7. Nguyên liệu phụ trợ Là tất cả các chất phụ khác được sử dụng để đạt yêu cầu kỹ thuật cần thiết cho mục đích quá trình sản xuất gồm :  Nhóm các chất dùng để điều chỉnh pH : H 2SO4, axít Lactic, H3PO4...  Nhóm các chất sát trùng, tẩy rửa vệ sinh thiết bị : Dung dịch Clo, NaOH, HNO3, Trimeta HC, Oxonia Active…  Nhóm các chất dùng cho thu hồi CO2 : Than hoạt tính, H2SO4.  Bột trợ lọc : Sử dụng bột trợ lọc Diatomit với định lượng nhất định dùng để lọc trong bia sau khi lên men xong. Lớp CNTP3 Trang 10 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa 1.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia Malt G¹o C©n C©n NghiÒn NghiÒn 10% Malt lãt § êng ho¸ Hå ho¸ DÞch ho¸ N íc nãng Läc dÞch ® êng Hoa Houblon Röa B· N íc röa b· NÊu hoa L¾ng xo¸y Lµm l¹nh nhanh Kh«ng khÝ v« trïng Men gièng Nh©n gièng T¸i xö lý S÷a Men Lªn men chÝnh CO2 Lªn men phô Xö lý Läc trong bia B·o hoµ CO2 CO2tinh khiÕt ChiÕt bock Bock s¹ch Röa,khö trïng Bock Bia hëi Lớp CNTP3 Trang 11 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa 1.2.1. Nghiền nguyên liệu 1.2.1.1. 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. Nghiền malt là công đoạn đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao. Do thành phần chủ yếu của malt là vỏ và nội nhũ, hai hợp phần này khác nhau về thành phần, tính chất vật lý, hóa học và khác nhau về vai trò công nghệ, chính vì vậy cần phải lựa chọn phương pháp nghiền hợp lý, để tránh ảnh hưởng đến quá trình công nghệ và nâng cao hiệu suất chung của quá trình. Máy nghiền malt thường là máy nghiền hai bộ trục một sàng. * Các phương pháp nghiền malt : - Nghiền khô gồm :  Nghiền khô thường  Nghiền khô có phun ẩm vỏ ( nghiền ẩm )  Nghiền khô mịn Ưu điểm :  Áp dụng mọi phân xưởng từ nhỏ tới lớn, từ thủ công tới tự động. Chất lượng bia cũng khá tốt.  Có thể nghiền trước khi nấu được lâu.  Nghiền tốt các loại malt có độ nhuyễn kém  Dễ vệ sinh thiết bị. Nhược điểm :  Vỏ malt dễ bị vỡ nát, gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị của bia và các quá trình sau này  Khi nghiền bụi bay ra nhiều. - Nghiền ướt gồm : Lớp CNTP3 Trang 12 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa  Nghiền ướt không ngâm  Nghiền ướt có ngâm Ưu điểm :  Vỏ trấu được bảo toàn do rút ngắn được thời gian lọc bã được khoảng 10÷ 20%.  Có thể tăng chiều dày lớp lọc  Phù hợp với thiết bị thùng lọc Nhược điểm :  Nghiền không tốt những loại malt kém nhuyễn.  Hoạt lực của Enzyme không được kiểm soát trong thùng ngâm.  Thiết bị phức tạp, đầu tư ban đầu lớn.  Khó vệ sinh thiết bị. * Yêu cầu mức độ nghiền của malt thích hợp là : Phần nội nhũ của malt chứa nhiều hàm lượng tinh bột, dextrin, đường, protein, các sản phẩm thủy phân của protein. Các hợp chất này là nguồn cung cấp chính chất hòa tan cho dịch đường. Vì vậy cần phải nghiền nhỏ phần nội nhũ để tạo điều kiện cho các phản ứng của enzyme xảy ra trong quá trình nấu, quá trình đường hóa diễn ra triệt để thu được tối đa lượng chất chiết. Phần vỏ malt có cấu tạo chủ yếu là xenluloza, tanin, một số hợp chất polyphenol, các chất màu và chất đắng. Nếu vỏ malt bị nghiền nhỏ thì có thể một số thành phần bị hòa tan vào dịch đường tạo cho bia có vị đắng chát khó chịu và màu sắc xấu. Ngoài ra lớp vỏ còn đóng vai trò là một màng lọc phụ. Vì vậy nên tránh nghiền nhỏ để tránh tắc khi lọc. Malt sau khi nghiền phải đạt được những yêu cầu :  Vỏ trấu : 15%  Tấm to : 20%  Tấm nhỏ : 30%  Bột Lớp CNTP3 : 35% Trang 13 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa Việc lựa chọ phương pháp nghiền phụ thuộc vào : thiết bị lọc, chất lượng malt đem nghiền, chất lượng dịch đường yêu cầu. Do đó, tôi chọn phương pháp nghiền ẩm vì năng suất nhà máy ( phân xưởng ) không lớn lắm, hơn nữa có nhiều ưu điểm như đã nêu trên lên phù hợp với năng suất nồi lọc. * Cách tiến hành : 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 1.2.1.2. 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. 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 tôi chọn phương pháp nghiền khô bằng máy nghiền búa. * Cách tiến hành : 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. Lớp CNTP3 Trang 14 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa 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. * Yêu cầu gạo sau khi nghiền : 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 :  Tấm lớn : ≤ 20%  Tấm nhỏ :  35%  Bột mịn :  75% 1.2.2. Hồ hoá và đường hóa nguyên liệu 1.2.2.1. Hồ hoá * Mục đích : Do sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ 30% nên cần tiến hành hồ hoá và dịch hoá gạo trong thiết bị riêng trước khi đường hoá chung với malt . Hồ hoá nhằm phá vỡ cấu tạo màng tế bào của tinh bột chuyển tinh bột từ trạng thái không tan về trạng thái hoà tan, tạo điều kiện cho quá trình phân cắt các mạch tinh bột của hệ enzym. * Tiến hành : Cip định kì toàn bộ nhà nấu, máy lạnh bằng hoá chấ, đối với trường hợp nghỉ nấu lâu ngày hoặc Cip tắt với trường hợp nấu liên tục. Cân hoá chất cho vào các mẻ nấu. Trước khi nấu, tráng lại thiết bị nhà nấu bằng nước > 80 oC. Tráng theo đường quả cầu Cip. Sau đó cho bơm từ nồi nọ sang nồi kia, mục đích để tráng sạch và kiểm tra sự an toàn của thiết bị trước khi cho vào đợt nấu mới. Tỉ lệ nguyên liệu / nước bằng 1/5 và sử dụng 10% malt lót so với gạo. Termamyl – 120L cho tất cả vào (chiếm khoảng 0,05% so với nguyên liệu thay thế). Lớp CNTP3 Trang 15 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa Thiết bị sau khi Cip sạch sẽ được bơm vào 1/3 lượng nước cần dung, đồng thời bật cánh khuấy quay với vận tốc 30 vòng/phút và cho toàn bộ lượng malt lót vào. Sau đó xuống gạo rồi bơm đủ lượng nước cần thiết vào. Nước được phối trộn giữa nước thường và nóng 85oC sau đó làm lạnh nhanh để đạt nhiệt độ từ 50 ÷ 52°C, là nhiệt độ tối ưu cho enzym proteaza hoạt động. Cho Termamyl, axit H3PO4 vào và mở van cấp hơi nâng nhiệt độ khối dịch lên 72 oC ngay sau khi kết thúc việc xuống gạo, giữ nhiệt độ này trong 20 phút để hệ enzym có trong malt lót hoạt động, phân cắt tinh bột thành các hợp chất thấp phân tử, như các dextrin, đường maltoza và một ít glucoza, giúp cho quá trình hồ hoá dễ dàng hơn. Tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 83oC, giữ trong 5 phút. Đây là nhiệt độ hồ hoá của gạo. Ở nhiệt độ này hầu hết tinh bột được hồ hoá hoàn toàn. Để hồ hoá một lượng tinh bột còn sót lại ta hạ nhiệt độ của khối dịch về 72 oC giữ nhiệt độ này khoảng 25 phút. Cuối cùng ta nâng nhiệt độ khối dịch lên 100oC trong 15 phút để làm cho chín cháo. Trong quá trình này, enzym Termamyl hoạt động mạnh mẽ để dịch hoá hết lượng tinh bột vứa được hồ hoá. Giữ ở 100 oC trong 25 phút, yêu cầu khối dịch phải sôi đều làm chin cháo. Dùng iốt để kiểm tra, nếu thấy tinh bột hồ hoá hoàn toàn thì bơm chuyển sang nồi đường hoá. * Yêu cầu chung :  Khi nâng nhiệt cánh khuấy để chế độ khuấy nhanh, giữ nhiệt thì chuyển cánh khuấy về tốc độ chậm  Điều chỉnh áp suất hơi vào khu vực nồi gạo là 4 at 1.2.2.2. Quá trình đường hóa * Mục đích : Tạo điều kiện thuận lợi cho hệ enzym amylaza, proteazacó sẵn trong nội nhũ của malt hoạt động, phân cắt các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp phân tử, các loại đường có khả năng lên men và không lên men (như glucoza, fructoza, maltoza, dextrin…) tạo thành chất chiết của dịch đường. * Cách tiến hành : Nguyên liêu : Lớp CNTP3 Trang 16 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa  Tỉ lệ nguyên liệu/nước là 1/5  CaCl2, CaSO4, Hexa Cecreflo, H3PO4 Quy trình công nghệ : Khi nhiệt độ nồi hồ hoá đạt khoảng 88 ÷ 90°C thì ta bắt đầu nghiền malt. Yêu cầu tính toán thời điểm nghiền malt sao cho phù hợp với tiến trình bên nồi gạo, tránh trường hợp kéo dài quá thời gian đường hoá quy định. Thiết bị sau khi Cip sạch sẽ bơm malt nghiền vào, đồng thời bật cánh khuấy và cho CaSO4 v à H3PO4 (CaSO4 có tác dụng điều chỉnh độ cứng của nước, cũng như đảm bảo độ bền hoạt lực của enzym. Axit H 3PO4 để điều chỉnh pH của dịch, sao cho đạt được pH tối ưu của quá trình đường hoá là 5,5 ÷ 5,6). Giữ tại nhiệt độ sau khi kết thúc nghiền khoảng 45oC là nhiệt độ tối ưu cho enzym thuỷ phân protein và endo-beta-glucanaza hoạt động, rồi tiến hành hồi cháo lần 1 để nâng nhiệt độ khối dịch lên 51 oC duy trì nhiệt độ này trong khoảng 20 phút. Đây là thời gian đạm hoá, 51oC là nhiệt độ tối ưu cho enzym proteaza có trong malt hoạt động, thuỷ phân protein thành các chất đơn giản như axit amin, peptit, polypeptit, peptone,…Cung cấp nguồn thức ăn cho nấm men, tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình giữ bọt cho bia. Phải theo dõi quá trình để tiến hành dừng bơm nồi cháo cho hợp lý, tránh hiện tượng nhiệt độ trong nồi malt vượt quá yêu cầu (Thông thường bắt đầu dừng bơm khi nhiệt độ nồi malt đạt khoảng 48 ÷ 49°C. Sau đó tiến hành hồi cháo lần 2 để nâng nhiệt độ nồi malt 65oC, giữ nhiệt độ này trong 30 phút. Đây là nhiệt độ thích hợp cho enzym β amylaza hoạt động. Thuỷ phân tinh bột thành các đường có khả năng lên men, chủ yếu là đường maltoza. Tiếp tục cấp hơi nâng nhiệt của khối dịch lên 72 oC, tốc độ nâng nhiệt là 1oC/phút. Đây là nhiệt độ tối ưu cho hệ enzym  – amylaza trong malt hoạt động, phân cắt tinh bột thành dextrin phân tử lượng thấp, đồng thời cũng là nhiệt độ tối ưu cho quá trình lọc. Giữ nhiệt độ này trong 10 phút rồi kiểm tra sự đường hoá của malt bằng Iốt, nếu Iốt không đổi màu thì quá trình đường hoá coi như hoàn thành. Sau đó, nâng nhiệt độ của khối dịch lên 76 oC để Lớp CNTP3 Trang 17 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa đường hoá nốt lượng tinh bột còn sót lại và bơm sang thùng lọc (thử bằng Iốt thấy dung dịch không bị chuyển sang màu xanh). Yêu cầu dịch đường sau khi đường hoá là hàm lượng maltoza/dextrin = 4/1. Công việc kiểm tra phải thực hiện trong những khoảng thời gian nhất định. 1.2.3. Lọc dịnh đường và bã * Mục đích : Thành phần cơ học của cháo malt sau khi đường hóa kết thúc bao gồm 2 hợp phần : pha rắn và pha lỏng. Thành phần của pha rắn bao gồm các cấu tử không hòa tan của bột nghiền, còn pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất phân tử thấp được trích ly từ malt hòa tan trong đó. Pha rắn được gọi là bã malt, còn pha lỏng gọi là dịch đường. Mục đích của quá trình lọc dịch đường là tách dịch đường ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi cháo lớn nhất, đồng thời hạn chế tối đa sự oxy hoá của dịch đường. Lọc dịch đường có hai giai đoạn : giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi bã, giai đoạn thứ hai là rửa bã để rút nốt phần chất hoà tan còn sót lại trong bã. * Cách tiến hành : Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kĩ bằng nước, các mảnh của đáy giả phải được ghép thật khít với nhau. Lỗ tháo bã và các van xả dịch phải đóng chặt. Bơm nước nóng vào các ống dẫn dịch để đuổi không khí đồng thời bơm tới đầy khoảng không giữa hai đáy giả của thùng lọc. Dịch đường từ nồi đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang thùng lọc, đồng thời hệ thống cào bã hoạt động để giàn đều lớp bã trên mặt đáy giả. Sauk hi hết dịch đường hệ thống cánh đảo bã được nâng lên cao. Dịch đường được để yên 20 phút để bã kết lắng thành lớp lọc. Có thể chia lớp bã thành 3 lớp : lớp dưới gồm các phân tử nặng nhất và lớn nhất, dày khoảng 1cm, lớp giữa gồm các lớp vỏ và các phân tử khác, lớp trên cùng là các phân tử mịn và nhẹ, xám dày khoảng 1cm. Lớp CNTP3 Trang 18 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa Nếu nồi hoa chưa sãn sang thì dịch đường được đưa sang nồi trung gian có vỏ bảo ôn chứa tạm. Lúc đầu tốc độ nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó cần dừng quá trình lọc, dung hệ thống cào bã để tạo lớp màng lọc. Dùng áp kế để kiểm tra tốc độ lọc. Thời gian ép dịch lọc 90 phút sau đó tiến hành rửa bã. Tiến hành rửa bã khoảng 3 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78oC. Sau khi hết dịch đường khoá van xả dịch, cấp 1/3 lượng nước rửa bã, cho cánh khuấy quay để làm tơi lớp bã giải phóng chất hoà tan còn lưu trong bã vào dịch. Để yên 10 phút rồi tháo dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi hoa với dịch lọc trước đó. Kết thúc quá trình rửa bã hàm lượng đường trong bã còn 1,0 ÷ 1,5°Bx. Thời gian rửa bã khoảng 60 phút, pH tối ưu cho quá trình lọc bã là 5,5 Tổng thời gian lọc khoảng 140 phút 1.2.4. Đun sôi dịch đường với hoa houblon. * Mục đích : Mục đích chính của quá trình nấu hoa là diệt enzym của malt, diệt vi sinh vật; Kết lắng các phần tử khó tan trong dịch đường; trích li các chất đắng và tinh dầu thơm trong hoa houblon để đem lại hương vị đặc trưng cho bia thành phẩm. Trong quá trình đun hoa xảy ra một số biến đổi : sự đồng phân hoá các  -axit đắng thành Izo- -axit đắng có độ hoà tan cao hơn và lực đắng mạnh hơn, vị đắng dịu hơn, trích ly tinh dầu thơm của hoa tạo hương thơm đặc trưng cho bia vàng; tạo phức tannin – protein cao phân tử tạo màng kéo theo nhiều phần tử khác kết lắng theo làm trong dịch đường, tạo độ ổn định keo cho dịch; vô hoạt các protein enzym của malt và diệt vi sinh vật tạp làm tăng tính ổn định sinh học của dịch đường, đảm bảo quá trình lên men sau này dịch đường chỉ chuyển hoá bởi hệ enzym của nấm men. Ngoài ra trong quá trình nấu hoa do nhiệt độ cao xảy ra các phản ứng melanoid, phản ứng caramel hoá làm thay đổi tính chất cảm quan của dịch đường đặc biệt là độ màu của dịch đường. Đun sôi hoa còn có tác dụng làm bay hơi một số chất không mong muốn như dimethyl sulfua và các dẫn Lớp CNTP3 Trang 19 Đồ án Bia Vũ Kim Thoa xuất; cô đặc dịch đường nhờ quá trình bay hơi nước, pH dịch đường giảm từ 0,2 ÷ 0,3 * Cách tiến hành : Do không được để nhiệt độ của dịch đường hạ xuống 70 oC nên từ khi bắt đầu bơm dịch từ thùng lọc sang là phải cấp hơi cho nồi nấu hoa. Lượng dịch càng tăng lên thì lượng hơi cấp vào cũng càng mạnh dần. Phải tính toán sao cho khi quá trình rửa bã malt vừa kết thúc thì nồi đun hoa cũng sôi Tiến hành : Thiết bị được vệ sinh sạch sẽ, sau đó bật cánh khuấy và bơm dịch đường đã lọc sang. Mở van cấp hơi gia nhiệt nồi hoa sao cho khi kết thúc nồi lọc hoa cũng đạt đến nhiệt độ sôi.  Sôi hoa lần 1 : để khối dịch sôi được 10 phút thì tiến hành ngắt hơi. Cho phụ gia lần 1 sau khi lấy mẫu xong bao gồm : H3PO4, hoa viên 8%  -axit đắng, cao hoa 30%  -axit đắng, CaCl2, caramel.  Sôi hoa lần 2 : khi đun sôi lần 1 được 50 phút tiến hành ngắt hơi, lấy mẫu đo độ đường và lượng dịch trong nồi nấu hoa để quyết định quá trình đun sôi ở những phút còn lại. Cho hết lượng hoa viên 5%  -axit đắng còn lại và axit lactic vào. Mục đích của việc cho hoa 2 lần để lượng hương thơm trong hoa trích li vào bia tốt hơn. Tiếp tục cấp hơi để khối dịch sôi đến 100oC. Tổng thời gian đun sôi hoa là 70 phút. trước khi chuyển sang thùng lắng xoắy lấy mẫu kiểm tra các chỉ tiêu như : độ màu, pH, độ hoà tan tinh bột. 1.2.5. Quá trình lắng xoáy và làm lạnh sơ bộ * Mục đích : Quá trình lắng trong cũng đồng thời là làm lạnh sơ bộ dịch đường nhằm mục đích tách bỏ các phần tử rắn hay lắng cặn, bã hoa ra khỏi dịch đường tránh bia không bị đục. Đặc biệt là cặn nóng được tạo thành từ nhiệt độ trên 60 oC và cần được tách bỏ hoàn toàn vì chúng ảnh hưởng xấu tới quá trình lên men, làm bia kém chất lượng sinh ra một số axit có hại cho độ bền của bia. Lớp CNTP3 Trang 20