Tài liệu Thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia liên tục năng suất 42 triệu lít năm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỂN THỊ HIỀN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LÊN MEN NHÀ MÁY BIA LIÊN TỤC NĂNG SUẤT 42 TRIỆU LÍT/NĂM. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1. Giới thiệu sản phẩm 1.1.1: Thành phần hóa học của bia 1.1.2: Chỉ tiêu cảm quan 1.2: Nguyên liệu 1.2.1: Malt 1.2.1.1: Vai trò 1.2.1.2: Yêu cầu của malt đại mạch 1.2.1.3: Nguồn thu nhập và phương pháp bảo quản 1.2.2: Hoa houblon 1.2.2.1: Vai trò 1.2.2.2: Thành phần hóa học của hoa houblon 1.2.2.3: Cách bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng 1.2.3: Ngô 1.2.3.1: Vai trò 1.2.3.2: Yêu cầu của ngô khi nấu bia 1.2.3.3: Nguồn thu nhập và phương pháp bảo quản 1.2.4: Nước 1.2.4.1: Vai trò 1.2.4.2: Những yêu cầu cơ bản của nước dùng để nấu bia 1.2.4.3: Sự ảnh hưởn của nước đến chất lượng của bia 1.2.5: Nấm men 1.2.5.1:Vai trò của nấm men trong sane xuất bia 1.2.5.2: Phân loại 1.2.5.3: Cấu tạo về tế bòa của nấm men bia 1.2.5.4: Các enzym có trong nấm men xúc tác cho sự lên men 1.2.6: Chế phẩm enzym 1.2.7: Các chất phụ gia 1.3: Các quá trình sinh lý, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia 1.3.1: Các quá trình xảy ra khi nấu 1.3.1.1: Quá trình enzym 1.3.1.2: Quá trình phi enzym 1.3.2: Các quá trình xảy ra khi lên men 1.3.2.1: Lên men chính 1.3.2.2: Lên men phụ CHƯƠNG 2: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất bia 2.2: Thuyết minh dây chuyền công nghệ 2.2.1: Làm sạch 2.2.1.1: Mục đích 2.2.1.2: Cách tiến hành 2.2.2: Nghiền nguyên liệu 2.2.2.1: Mục đích 2.2.2.2: Phương pháp thực hiện 2.2.2.3: Thiết bị 2.2.3: Nấu nguyên liệu 2.2.3.1: Mục đích 2.2.3.2: Phương pháp nấu 2.2.3.3: Cách tiến hành 2.2.4: Lọc dịch đường 2.2.4.1: Mục đích 2.2.4.2: Cách tiến hành 2.2.5: Houblon hóa 2.2.5.1: Mục đích 2.2.5.2: Cách tiến hành 2.2.6: Tách bã hoa 2.2.7: Lắng trong và làm lạnh 2.2.7.1: Mục đích 2.2.7.2: Cách tiến hành 2.2.8: Lên men 2.2.8.1: Chuẩn bị giống 2.2.8.2: Cách tiến hành 2.2.9: Lọc bia 2.2.9.1: Mục đích 2.2.9.2: Cách tiến hành 2.2.10: Ổn định bia 2.2.11: Chiết và đóng nắp 2.2.12: Thanh trùng 2.2.13: Hoàn thiện sản phẩm CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1: Các số liệu ban đầu 3.2: Tính cân bằng sản phẩm 3.2.1: Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu 3.2.2: Kế hoạch sản xuất của nhà máy 3.2.3: Tính cân bằng sản phẩm cho 1 ngày 3.2.4: Chi phí bao bì CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 4.1: Phân xưởng lên men 4.1.1: Thiết bị lên men chính 4.1.2: Thiết bị lên men phụ 4.1.3: Thiết bị nuôi cấy nấm men 4.1.3.1: Nuôi cấy cấp 1 4.1.3.2: Nuôi cấy cấp 2 4.1.3.3: Nuôi cấy cấp 3 4.1.4: Thiết bị lọc bia 4.1.5 Thùng phối trôn chất trợ lọc 4.1.6: Thùng ổn định bia sau khi lọc trong 4.1.7: Thiết bị làm lạnh 4.2: Bơm phân xưởng lên men 4.2.1: Bơm dịch đường đi lọc 4.2.2: Bơm dịch nấm men 4.2.3: Bơm dịch đường đi lên men 4.2.4: Bơm bia đi làm lạnh 4.2.5: Bơm nước vệ sinh LỜI MỞ ĐẦU Đối với các nước có nền kinh tế phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng. Hiện nay trên thế gới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng 100tyr lít / năm. Trong đó Mỹ, Đức mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít / năm, Trung quốc 7 tỷ lít/ năm.. Châu Á là một trong những khu vực có lượng tiêu thụ bia đang tăng nhanh , các nhà nghiên cứu trên thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới. Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm thì ở châu Á tăng bình quân 6,5% / năm ( theo số liệu của viện rượu bia NGK VN ). Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau, vấn đề kiểm soát và mở rộng hệ thống phân phối càng trở nên khó khăn hơn khi nghiên cứu về thị trường, vì vậy các công ty nước ngoài có ý đồ kiểm soát càng nhiều càng tốt. Một hướng đi khác nữa là xây dựng và mở rộng càng nhiều nhà máy bia khắp nơi để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, như vậy nghành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm. Hiên nay do nhu cầu của thị trường càng tăng, ngành sản xuất bia có nhiều nước đang phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy mới thộc trung ương và địa phương quản lý , các nhà máy liên doanh với các hãng bia nước ngoài , công nghiệp sản xuất bia phát triển kéo theo sự phát triển của nghành công nghiệp khác. Những thương hiệu bia sản xuất tại Việt Nam đang chiếm ưu thế,đứng vững ở thị trường trong nước và có khả năng phát triển mạnh mẽ trong quá trình hội nhập đó là: Sài Gòn, Sài Gòn Spencial, 333, Hà Nội, Heineken, Tiger, Huda…..Lượng bia thuộc các thương hiệu này đại 731,8 triệu lít , chiếm 55,24 thị phần tiêu thụ, mãng thị trường bia cao cấp cũng đã xuất hiện một số loại bia nhập khẩu và các nhà máy bia tươi với sản lượng nhỏ nhưng được nhiều người ưa chuộng. Hiện nay các nhà máy bia đã và đang đầu tư nhiều về chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ tiên tiến vào công nghệ sản xuất. Qua đây tôi xin giới thiệu một trong những phương pháp lên men bia hiên nay đã và đang được sử dụng tại Việt Nam đó là phương pháp lên men bia liên tục. Với chuyên đề “thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia liên tục năng suất 42 triệu lít / năm” dưới sự hướng dẩn của Th.S Ngô Thị Minh Phương. CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA 1.1. Giới thiệu sản phẩm Bia là một loại nước giải khát lên men có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng có hương thơm và vị đắng đặc trưng. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước. Ở nước ta một số nhà máy có thể dùng một số nguyên liệu thay thế malt như ngô, gạo… với tỉ lệ thích hợp để giảm chi phí sản xuất đồng thời tạo sản phẩm bia đặc trưng. Ngoài việc cung cấp một lượng lớn năng lượng, trong bia còn chứa một hệ enzym khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzym kích thích tiêu hoá amylaza. Đặc biệt khí cacbonic bão hoà trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát cho người uống. Nhờ những ưu điểm như vậy nên bia được sử dụng rộng rãi ở trên khắp thế giới và sản lượng của nó ngày càng tăng. Hình 1.1- Sản phẩm bia[ 26] 1.1.1. Thành phần hóa học của bia [6, 315] Nước là thành phần chính của bia, bên cạnh đó là rượu etylic, rượu bậc cao, một ít este, axit cacbonic, glyxerin, các hợp chất chứa nitơ… Hàm lượng axit cacbonic không phụ thuộc vào sự lên men, nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ tàng trữ bia, áp suất đối kháng và sự khuấy trộn khi chiết bia hay phụ thuộc vào hàm lượng khí bổ sung vào trong bia. Bình thường hàm lượng CO 2 trong bia vào khoảng 0,35 – 0,4%. Các hợp chất chứa nitơ chiếm khoảng 8 -10% dịch chiết. Các chất khoáng, chiếm 3 – 4% dịch chiết, nhưng hàm lượng thay đổi theo thành phần nguyên liệu đặc biệt là nước. Trong đó, có khoảng 1/3 là muối của Na và K, 1/3 là muối của P, một ít SO 2, Ca, Mg, Al và Fe. Các chất đắng, axit hữu cơ, vitamin, este… có hàm lượng thấp nhưng ảnh hưởng khá quan trọng đối với chất lượng bia. 1.1.2. Các chỉ tiêu cảm quan Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền của bọt bia. Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, không được có mùi lạ và mùi chua. Độ axit trung bình của bia bằng 4, pH = 4,1 - 4,8. Bia phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh, bia phải thật trong Bia phải có mùi thơm, đắng đặc trưng của hoa houblon và malt, không có mùi vị lạ và chua.. 1.2. Nguyên liệu 1.2.1. Malt đại mạch. 1.2.1.1. Vai trò Malt là hạt hoà thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhất định. Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với các loại malt khác. Dùng malt đại mạch trong sản xuất bia có 2 mục đích chính vừa là nguyên liệu vừa là tác nhân đường hoá vì nó cho một tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho công nghệ sản xuất bia, ngoài ra vỏ malt đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp . 1.2.1.3. Những yêu cầu của malt dùng để sản xuất bia[ 9 , 32] + - Màu: malt có màu vàng tươi, sáng. - Kích thước hình dáng phải đồng đều, tương tự như hạt đại mạch khô, hạt trên sàng 2,8 mm - Vị và mùi: phải có mùi đặc trưng, không có mùi vị lạ. Nếu có mùi chua hay mốc chứng tỏ malt bị ẩm, matl phải có vị ngọt dịu (nhẹ). - Độ sạch: không tạp chất, hạt không bị vỡ và không có hạt bị bệnh, hạt vỡ tối đa 0,5 %, hạt bị bệnh tối đa 1 %, hạt không nảy mầm tối đa 5 %. - Trọng lượng khô tuyệt đối: 28÷38 g/1000 hạt (theo trọng lượng), 25÷37 g/1000 hạt (theo chất khô tuyệt đối) - Độ ẩm của malt không quá 6%. - Thời gian đường hoá: từ 10÷35 phút. - Về thành phần hoá học của malt, quan trọng nhất là hàm lượng tinh bột. Hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein phải nằm trong giới hạn cho phép từ 9÷12%. Nếu hàm lượng protein cao thì bia dễ bị đục, khó bảo quản, nếu thấp hơn thì bia sẽ kém bọt và có hương vị kém đậm đà. 1.2.1.4. Bảo quản malt đại mạch - Malt được nhập từ nước ngoài và được chứa trong các bao bì dày rồi đem bảo quản trong kho. - Độ ẩm của malt khi bảo quản sẽ tăng lên 5-6%. Khi bảo quản hạn chế sự tiếp xúc của malt và không khí, tránh khả năng malt hút ẩm nhiều làm tăng hoạt tính của hệ enzym có trong malt, lúc đó malt không được sản xuất ngay thì chất lượng trong malt sẽ giảm. Đối với malt vừa sấy xong thì trong quá trình bảo quản sẽ làm tăng độ ẩm trong malt, do đó khi nghiền malt sẽ ít nát , có thể giữ nguyên vỏ. - Malt sa khi bảo quản có độ axit tăng , do đó hoạt tính của hệ enzym cũng tăng so với malt khi chưa sấy. 1.2.1.4.Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản Nước ta không sản xuất được malt do đó phải nhập ngoại. Nhà máy thu nhận malt chủ yếu từ Úc rồi được đưa về nhà máy và bảo quản trong kho. Thời gian bảo quản dự trữ là 1 tháng. 1.2.2. Hoa houblon 1.2.2.1.Vai trò Cây hoa houblon có tên khoa học Hamulus lupulus ,là một thân leo thuộc hàng Urticace , họ Morace. Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bia nó đứng sau malt đại mạch. Nó truyền cho bia mùi thơm và vị đắng dịu, ngoài ra nó còn có khả năng tạo bọt cho bia, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm, tăng khản năng sát trùng cho bia. Hoa houblon là loài thực vật lâu năm đơn tính. Nó gồm hoa đực và hoa cái nằm trên hai thân khác nhau. Trong công nghệ sản xuất bia thỉ chỉ dùng hoa cái chưa thụ phấn, nếu hoa cái đã thụ phấn thì giá trị công nghiệp sẽ giảm. Người ta còn sử dụng hoa houblon dưới nhiều dạng khác nhau: dạng nguyên cánh , chế phẩm: hoa viên , cao hoa,các chế phẩm dạng đồng phân. Tuy nhiên người ta khuyến cáo rằng các nhà máy bia không nên sử dụng 100% cao hoa để nấu bia sẽ làm cho mùi vị của bia giảm sút. Tốt nhất nên sử dụng kết hợp với tỉ lệ theo điều kiện nhà máy cũng như yêu cầu, sở thích của người tiêu dùng . Nhà máy sử dụng hoa houblon ở dạng hoa nguyên cánh. Sử dụng hoa nguyên có ưu điểm là bảo toàn được chất lượng, nhưng đồng thời cũng có nhược điểm là giá thành cao, khó bảo quản. 1.2.2.2. Yêu cầu chất lượng của hoa houblon + Màu sắc: hoa có màu xanh hơi ngà, cánh hoa phải màu sáng ngà, không có màu nâu hoặc màu đen sẩm. + Mùi vị: có vị đắng, mùi thơm đặc trưng + Hàm lượng ẩm: Dùng tay nghiền hoa, hoa không được dính vào nhau hoặc mất lá, không bị ướt, không bị gãy. + Các hạt lupulin( nhụy hoa): có nhiều lupulin càng tốt, lupulin có màu vàng chanh đến màu vàng bóng sáng. 1.2.2.3. Thành phần hóa học của hoa houblon [ 9, 33] Trong hoa houblon bao gồm nhiều chất khác nhau, nhưng những chất có giá trị đối với công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các chất tanin, tinh dầu. Ngoài ra, hoa houblon còn chứa một số chất khác như, protein, mỡ sáp, các hợp chất fiprotein, xenluloza... các chất này có thể tham gia ít hoặc hoàn toàn không tham gia vào quá trình sản xuất bia. - Nhựa hoa là thành phần chính, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α -nhựa mềm và β -nhựa mềm, trong nhựa mềm gồm các dạng axit đắng là α,β,γ,δ- axit đắng. Vị đắng của bia chủ yếu là do α- axit đắng tạo nên, còn các dẫn xuất của β- axit đắng tạo nên vị đắng hài hoà dễ chịu. - Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ bị oxi hoá nên nó bảo vệ nhựa hoa houblon. Trong quá trình nấu bia, hầu hết tanin của hoa houblon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu là của malt và chỉ khoảng 10÷20% là polyphenol của hoa. - Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hyđratcacbon và nhiều hợp chất chứa oxi dạng tecpen. Tinh dầu hoa houblon không hoà tan trong nước nhưng dễ bay theo hơi nước. Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay hơi, chỉ tồn tại khoảng 2% để tạo hương thơm cho bia. Trong quá trình bảo quản, tinh dầu sẽ dần mất đi do bay hơi và bị oxi hoá. Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia vì các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng bia. Bảng 2. Thành phần hóa học của hoa houblon Thành phần Phần trăm chất khô (%) Nước 11 – 13% Chất đắng 15 – 21% Tanin 2,5-6% Protein 15-21% Xenluloza 12-14% Chất khoáng 5-8% Tinh dầu thơm 0,3-1% Các loại chất khoáng 26-28% +Thành phần hóa học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng những chất có giá trị đối với công nghệ sản xuất bia là: Chất đắng, tinh dầu và tanin. 1.2.2.4. Các dạng hoa houblon sử dụng + Dạng cánh: Sử dụng trực tiếp hoa tươi, hoa có màu xanh hơi vàng, cánh hoa phải có màu sáng ngà, hoa có nhiếu lupulin càng tốt. + Dạng viên: Hoa houblon được sấy khô nghiền thành bột, sau đó ép thành viên.Ở dạng viên hoa houblon có thể định lượng và bổ sung dễ dàng. Hoa sử dụng lâu dài và có hiêu quả cao. + Dạng cao hoa: Có hàm lượng chất đắng thấp nhưng tinh dầu cao vì vậy được cho vào cuối quá trình nấu hoa để tránh tổn thất hàm lượng tinh dầu. 1.2.2.5. Bảo quản hoa houblon - Hoa houblon được nhập từ nước ngoài về, nếu chưa sử dụng ngay thì ta tiến hành bảo quản để đảm bảo chất lượng của hoa. - Bảo quản ở điều kiện thấp ở ( 0◦C ) vì nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm các quá trình hóa học xảy ra và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. - Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản chúng trong môi trường chân không hoặc khí trơ, người ta có thể nén chặt cánh hoa trong thùng kín. - Kho bảo quản phải được cách ẩm tốt - Có thể ức chế hoạt động của vi sinh vật bằng cách xông hơi lưu huỳnh cho hoa. 1.2.3. Ngô 1.2.3.1. Vai trò Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế liệu là ngô nhằm để giảm giá thành sản phẩm, đa dạng hóa sản phẩm, chủ động được nguồn nguyên liệu. Ngô có các loại: ngô đá, ngô bột, ngô sáp... Hạt có màu vàng hoặc màu trắng. Ngô vàng là do nội nhủ có chứa các hợp chất carotenoid, xantophin. Thành phần nội nhủ gồm tinh bột, protein, chất béo, đường, tro, xenluloza. 1.2.3.2. Yêu cầu của ngô khi nấu bia [ 6, 85] - Ngô phải có màu trắng đục, hạt có kích thước đồng đều. - Hạt ngô sạch, được tách phôi hoàn toàn và được nghiền mịn. Ngô được dùng trong sản xuất bia dưới dạng hạt lứt, hạt dẹt hoặc tinh bột… Quy trình làm hạt lứt bao gồm các thao tác sau: làm sạch, làm ướt, bơm hơi, nẩy mầm, rây, hút khí, rang, loại bỏ cám, hút khí, sàng nghiền, dần, rây, sấy. Sản phẩm là hạt ngô mảnh với hàm lượng chất béo < 1% và kích thước hạt (0,152 – 1,27mm). 1.2.3.3. Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản Ngô được cung cấp từ các huyê ̣n địa phương đồng thời được lấy từ các tỉnh lân câ ̣n. Ngô đã tách phôi được bảo quản trong các xilô. Xilô có bề mặt tiếp xúc với không khí ít nên hạn chế sự xâm nhập của ẩm và vi sinh vật gây bệnh. Thời gian dự trữ là 10 ngày. Hình 1.2: Nguyên liệu nấu bia ( malt, hoa houblon, ngô) [ 17 ] 1.2.4. Nước 1.2.4.1. Vai trò Chất lượng cuối cùng của bia bị ảnh hưởng rất lớn bởi thành phần ion có trong nước nấu bia. Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm 77 – 90% với một tỉ lệ lớn như vậy, ta có thể nhận thấy rằng nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Chính vì thế nước nấu bia đòi hỏi không những là nước uống là được mà đòi hỏi phải có những chỉ têu riêng để đáp ứng yêu cầu trong sản xuất bia. Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion: - Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+,H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+ - Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước. 1.2.4.2. Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia [ 9, 36 ] + Nước trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịu, không chưa các vi sinh vật gây bệnh. + Nước có độ cứng trung bình là 5-6 mg đương lượng/ lít. + Chẩn độ coli không nhỏ hơn 3. + Độ oxi hóa không vượt quá 1-2 mg/lít. + Hàm lượng căn thô không vượt quá 600 mg/lít. + Hàm lượng tối đa các kim loại nặng như sau: Thành phần Hàm lượng ( mg/lít) Sắt 0,3 Mangan 0,05 Magie 125 Chì 0,1 Đồng 3 Kẽm 5 Flo 1 Sunfat 60-80 Asen 0,05 1.2.4.3. Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng bia [ 9, 38] Ion SO42- làm cho bia có vị chát, tuy nhiên đô ̣ chát này chỉ nhâ ̣n ra khi lượng Ion SO 42nhiều, còn Ion SiO32- với hàm lượng 10 - 30 mg/l có thể xáo trô ̣n quá trình lên men và kết quả làm đục bia. Ion SiO32- có nhiều ở trong malt, còn trong nước không đáng kể. Ion NO 3- nhiều − − cũng ảnh hưởng đến vị của bia. Mă ̣t khác trong quá trình lên men NO 3 bị khử thành NO 2 − rất đô ̣c đối với nấm men. Với nồng đô ̣ 25mg/l NO 2 đã có ảnh hưởng đến vị của bia. Các Ion Fe2+, Fe3+ sẽ làm cho bia đục, có vị khó chịu, màu bia đâ ̣m và bọt màu nâu. Cho nên hàm lượng sắt trong nước không quá 0,2 - 0,5 mg/l. Sự ảnh hưởng của mangan lên bia cũng giống như sắt và có phần mãnh liê ̣t hơn. Các ion Mg2+ và Na+ đều làm cho bia có vị không bình thường. Người ta thấy nếu dùng nước mềm hoă ̣c nước có đô ̣ cứng trung bình để nấu bia thì các ion có trong nước ảnh hưởng đến chất lượng của bia. 1.2.5.Nấm men [ 9, 56 ] 1.2.5.1. Vai trò của nấm men trong công nghệ sản xuất bia Nấm men sử dụng trong bia là nấm men thuộc giống saccharomyces có nhiệt độ sinh trưởng từ 25- 30 ◦C. Nhưng có thể phát triển ở 2-3◦C và có thể chịu nhiệt tới 180◦C, ở nhiệt độ không khí lỏng vẩn sống. Là nhân tố trực tiếp tham gia vào quá trình lên men bia, lên men thực chất là quá trình trao đổi chất giữa tế bào nấm men và môi trường. Trong đó yêu cầu về nguồn năng lượng cho hoạt động sống của nấm men lấy từ các chất dinh dưỡng trong môi trường và các chất này chuyển hóa thành các sản phẩm của quá trình lên men. 1.2.5.2. Phân loại Nấm men bia thuộc loại nấm men đơn bào, không có clophin Trong công nghệ sản xuất bia người ta sử dụng hai chủng nấm men sau: + Saccharomyces cerevisiae: thục loại nấm mên nổi + Saccharomyces carlsbergensis: thuộc loại men chìm Chủng nấm men nổi và nấm men chìm có một số tính chất khác nhau , nấm men chìm lên men ở nhiệt độ 8-10◦C và ngừng lên men ở nhiệt độ dưới 0◦C . Trong khi nấm men nổi lên men ở nhiệt độ 14-25◦C , và cuối quá trình lên men chính nấm men nổi lơ lửng hoặc tập trung ở trên bề mặt dịch lên men còn nấm men chìm thì chìm xuống đáy thiết bị đồng thời kéo theo các chất lơ lững trong dịch góp phần làm trong bia. Ngoài ra hai chủng nấm men này còn khác nhau về thời kỳ sinh trưởng và chuyển hóa các cơ chất trong quá trình lên men. Chủng nấm men chìm có chứa enzym melibiaza nên lên men được hoàn toàn đường rafinose, còn chủng nấm men nổi thì lại chứa enzim piruvatoxydaza nên sử dụng trực tiếp đường glucose cho quá trình hô hấp. Do đó trong thời kỳ đầu của quá trình lên men , men nổi phát triển nhanh hơn men chìm.Trong sản xuất bia men chìm được sử dụng nhiều hơn vì lên men ở nhiệt độ thấp, an toàn về phương diện vi sinh vật. 1.2.5.3. Cấu tạo về tế bào của nấm men bia Tế bào nấm men bia có cấu tạo phức tạp nhưng thành phần chính của nó là màng tế bào, chất nguyên sinh và nhân. Màng tế bào có bề dày 150nm, ngoài việc tạo hình dáng cho nấm men nó còn chứa các enzym và thực hiện việc nảy chồi. Nguyên sinh chất có vai trò điều khiển quá trình trao đổi chất nhờ tính hấp thụ có chọn lọc. Nhân nấm men có hình tròn đường kính 0,5-0,15nm. Thành phần chính của nó là nucleoprotein. Nhân tế bào có tác dụng điều khiển các quá trình hóa học xảy ra trong tế bào và chứa các gen quy định di truyền nòi giống. Ngoài ra trong nấm men còn có tinh thể, không bào, glucogen… 1.2.5.4. Các enzym có trong nấm men xúc tác cho sự lên men [ 6, 110] Quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia là quá trình lên men rượu và nó được xúc tác từ 12 enzym. Ngoài ra còn có 3 enzim khác là maltaza, invectaza.và maltotriaza tham gia vào việc chuẩn bị cho quá trình lên men tức là chúng tạo ra các monosaccharit từ disaccharit và maltotriose là những loại mà nấm men không thể lên men trự tiếp được. Các enzym tham gia trực tiếp vào quá trình chuyển hóa các monosaccharit thành sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng là. - Hexokinaza Photphatfructokinaza Aldolaza Glucophotphattizomaraza Photphoglycerakinaza Photphoglyromutaza Piruvatkinaza Piruvatdecacboxylaza PhotphopiruvatthydratazaAlcodehydrogenaza Triphotphatadehydrogenaza Hoạt lực enzym của nấm men chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như : Đặc tính di truyền, thành phần môi trường, nhiệt độ lên men, hàm lượng oxy trong môi trường lên men, hàm lượng hydrocacbon, aminoaxit, các chất khoáng và tỉ lệ giữa đường lên men và các chất chứa nito có trong dịch lên men. 1.2.5.5. Chế phẩm enzym Trong sản xuất bia nếu dùng một lượng lớn nguyên liệu thay thế từ 30% trở lên thì lượng enzym trong malt không thể đường hóa hết lượng cơ chất thay thế. Do đó cần bổ sung eim từ ngoài vào nhằm tăng hoạt lực của enzim. Nhà máy sử dụng enzym Termamyl và enzym Utraflo.  Enzym Termamyl + Công dụng: Chế phẩm của enzym này có bản chất α- amylaza, dùng bổ sung vào nguyên liệu thay thế để hộ trợ cho quá trình thủy phân tinh bột để tạo ra sản phẩm là glucose và dextrin. + Là chế phẩm lấy từ Baccillus lichcheniformis + Màu sắc: từ màu sáng cho đến nâu tối + Hoạt độ: 120 KNU- T/g + Độ nhớt: 1 -25 cps + Tỷ trọng: 1,26 mg/lít + PH ở 25◦C là 5,5 – 7 + Chất ổn định: Methyonine, Sodium chloride, Sucrose  Enzym Utraflo - Là chế phẩm lấy từ nấm Humicola Sorbate - Công dụng: Chế phẩm enzym này có bản chất là β – amylaza và gluco – amylaza dùng đẻ bổ sung vào nồi malt để hộ trợ cho quá trình thủy phân gluxit tạo ra sản phẩm là glucose, maltose và dextrin. - Màu sắc: Màu nâu - Hoạt độ: 45 FBG/g - Tỉ trọng: 1,2g/ml - Chất ổn định: Glyxerol, sorbitol - Các cơ chất có tác dụng của enzym: Arabinoase, cellulose, pentosanooase, xylanose. 1.2.5.6: Các chất phụ gia Các chất phụ gia là các chất được sử dụng làm nguyên liệu phụ để tăng giá trị cảm quan và tăng chất lượng cho bia. Gồm có các nhóm phụ gia sau: - Nhóm chất phụ gia để xử lý nước: nhóm này có thể sử dụng các chất làm mềm nước phục vụ cho quá trình sản xuất như các muối: Na2SO3, Na2SO4. CaCl2. Nhóm sát trùng nước và điều chỉnh độ PH của nước và dich lên men như: clorin, axitclohydric, axitlactic…. Nhóm các chất sát trùng , tẩy rửa( vệ sinh đường ống, thiết bị rửa chai…) gồm: dung dịch clo, HCl, NaOH, KMnO4….. Nhóm các chất dùng trong quá trình thu hồi CO2 gồm: Than hoạt tính, H2SO4, KMnO4, CaCl2 khan…. Nhóm các chất chống oxi hóa cho bia: axit ascorbic, benzoat natri. H2O2.. Nhóm các chất làm tăng mùi vị cho bia: chất caramen, và hương bổ sung cho bia Nhóm các chất trợ lọc: bột diatomit, bentomit.. Nhóm các chất dùng cho thiết bị lấy men: dùng cồn 70%. 1.3.Các quá trình sinh lí, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia Trong quá trình sản xuất bia xảy ra rất nhiều quá trình sinh lí hóa làm thay đổi tính chất, thành phần hóa học cũng như chất lượng của bia. Sự thay đổi này có thể tác động tíc cực hoặc tiêu cực đến chất lượng của bia thành phẩm. Do đó cần phải nắm rõ các quá trình đó để có biện pháp duy trì, phát triển các điều kiện thuận lợi và hạn chế các quá trình bất lợi. Gồm một số quá trình cơ bản sau: 1.3.1 Các quá trình xảy ra khi nấu Các quá trình xảy ra trong khi nấu được chia làm 2 nhóm là: quá trình enzym và quá trình phi enzym. 1.3.1.1. Quá trình enzym [ 7, 241] - Sự thuỷ phân tinh bột: Tinh bột đưới tác dụng của hệ enzym amylaza sẽ bị thuỷ phân thành đường và các dextrin với phân tử lượng khác nhau. Đường có ý nghĩa lớn với quá trình lên men còn các dextrin tuy không lên men được nhưng nó góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện vị của bia. - Sự thuỷ phân protein: Dưới tác dụng của enzym proteaza thì protein bị thủy phân thành các axit amin và các sản phẩm có phân tử lượng lớn hơn như peptit, peptone, polypeptit. Các sản phẩm thấp phân tử của quá trình thuỷ phân như axit amin và peptit là nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men, còn pha có phân tử lượng trung bình như pepton và polipeptit tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia. Tuy nhiên nếu hàm lượng của chúng quá cao sẽ làm cho bia dễ bị đục và khó bảo quản. - Sự thuỷ phân fitin: Dưới tác dụng của hệ enzym fitaza xảy ra sự thuỷ phân fitin tạo thành axit phosphoric và các sản phẩm khác. Axit phosphoric là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho nấm men và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường đệm thích hợp cho các enzym hoạt động. - Sự thuỷ phân hemixenluloza và một số các chất khác: Dưới tác động của enzym xitaza dẫn đến sự thuỷ phân hemixenluloza và một số chất khác của nguyên liệu để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza. Sự thuỷ phân này mang 2 ý nghĩa là vừa bổ sung chất hoà tan cho