Thuyết Minh Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Bia

Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất Bia 

Sơ đồ công nghệ quy trình sản xuất Bia 

Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất Bia 

Chuẩn bị nguyên liệu :  sàng nguyên liệu, mục đích của quá trình sàng là làm sạch sơ bộ và làm sạch nguyên liệu trước khi mang nguyên liệu đi nghiền. Nguyên lý của quá trình sàng là dùng sàng tuần hoàn có đầu vào và đầu ra có hút khí

Thiết bị sàng nguyên liệu :  đường kính các lỗ sàng là 1.2 m, hình bầu dục. Hộp sàng lắc tự do được treo bằng các thanh nhựa và được truyền động từ bánh đà. Việc làm sạch các sàng nhờ vào các bi cao su, có sự hút khí đầu ra để làm sạch bụi.

Nguyên lý hoạt động :  Nguyên liệu cần làm sạch qua ống nhập liệu rồi tới sàng sơ bộ, các phần tử lớn hơn lỗ sàng được sàng lọc và đưa ra ngoài thông qua máng trượt và lấy ra ở 2. Nguyên liệu được làm sạch sẽ đi xuống sàng chính ở phía dưới và lấy ra ở 1. Phần nguyên liệu nhỏ hơn lỗ sàng chính sẽ lọt xuống sàng ở phía dưới sàng chính qua máng trượt và được lấy ra ở 3. Sản phẩm sau khi được làm sạch được đưa tiếp đến hệ thống sấy (sàng đứng) đặt tại đầu ra của máy. Tại đây nguyên liệu sạch được hút hết bụi.

Một số sự cố thường xảy ra trong quá trình vận hành:

– Sản phẩm bị dồn đọng ở đường vào nguyên liệu, khắc phục bằng cách điều chỉnh lượng nguyên liệu ở đầu vào.

– Khí hút đầu ra không đủ dẫn đến sự phân loại đầu tiên có quá nhiều hạt nhẹ

– khí hút đường ra quá lớn, hoặc lắp sai sàng dẫn đến khí bay ra có lẫn nhiều bột

Sàng không sạch do bị mất cao su…Ngoài ra còn một số sự cố khác

Tách đá trong nguyên liệu : mục đích của quá trình là tách đá ra khỏi nguyên liệu, nâng cao chất lượng nguyên liệu. Thiết bị tách đá làm việc theo nguyên lý lực trọng trường

Thiết bị :  Cấu tạo thiết bị tách đá gồm: Bộ phận làm việc chính của máy là 2 tấm sàng rung đặt chồng lên nhau trong buồng chân không. Sàng tách đá chia ra làm 3 phần có kích thước khác nhau, vùng 1: 2mm, vùng 2: 2.5mm, vùng 3: 1mm. Sàng dưới có đường kính 1mm.

Nguyên lý hoạt động : nguyên liệu được đưa vào máy qua máng nhập nguyên liệu, nhờ thiết bị phân phối đặt tại đầu vào mà nguyên liệu được phân bố đồng đều trên khắp bề rộng của bề mặt sàng trên. Sàng trên lại có 3 vùng khác nhau được phân biệt bằng kích thước của từng vùng trên lỗ sàng. Khi nguyên liệu ở sàng trên với sự kết hợp giữa khí thổi từ dưới lên với độ rung của hộp D nguyên liệu được phân bố đều trên bề mặt sàng, đá, sỏi và các hạt nguyên liệu có kích thước lớn rơi xuống sàng thấp, những hạt nguyên liệu nhẹ được lấy ra ở cửa Q. Những tạp chất nhẹ được chuyển cùng khí đi qua ống hút 4 ra phía ngoài. Sàng dưới có sự phân loại đá, sỏi ra khỏi nguyên liệu bằng một van điều chỉnh đặt trên cửa loại bỏ đá.

Một số sự cố thường xảy ra trong quá trình vận hành :

– Khối lượng hạt quá lớn bị loại ra ở đầu ra đá, cách khắc phục là điều chỉnh thanh treo hộp rung cho đến khi hạt được tách ra khỏi đá

– Không khí vào nhiều làm cản trở độ xả của đá, lượng sản phẩm hút ra ở cửa thoát khí nhiều. Cách khắc phục là điều chỉnh độ hút không mở van hút quá lớn.

Nghiền nguyên liệu : gồm có quá trình nghiền Malt và quá trình nghiền gạo.  Mục đích của quá trình nghiền là làm dập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước làm cho sự xâm nhập của nước vào thành phần của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và quá trình thủy phân khác nhanh hơn và triệt để hơn.

Yêu cầu quá trình nghiền : quá trình nghiền Malt càng bảo toàn nguyên vỏ Malt bao nhiêu càng tốt bấy nhiêu. Thứ nhất, nếu nghiền vỏ quá mịn lượng chất đắng, chất chát trong vỏ dễ hòa tan vào dịch đường gây cho bia có vị đắng và chát khó chịu. Thứ hai, lớp vỏ trấu đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng lọc, nhờ có vỏ trấu lớp lọc được kết cấu rất chắc nhưng vẫn đảm bảo đủ độ xốp để tạo thành các mương mao dẫn đi theo đường ziczăc. Dịch đường ở phía trên màng lọc sẽ chảy theo các đường ziczăc xuyên qua lớp lọc đạt đến độ trong cần thiết và giải phóng khỏi hỗn hợp.

Nếu các cấu tử của vỏ trấu bị nghiền nhỏ quá thì độ dài đường ziczăc sẽ ngắn hơn, khả năng lọc trong sẽ kém hơn, các mương dẫn dễ bị tắc, kết quả dẫn đến là hiệu quả của quá trình lọc kém hơn.

Nếu nghiền vỏ quá to quá trình lọc sẽ kéo theo nhiều bột, cặn do đó dịch lọc sẽ bị đục, quá trình lọc không đạt yêu cầu.

Phần nội nhũ của Malt chứa chủ yếu là tinh bột, dextrin, đường, protein, các sản phẩm thủy phân của protein… và các hợp chất khác. Các hợp chất này là nguồn chính cung cấp các chất hòa tan cho dịch đường. Trong công ty bia Hà Nội sử dụng máy lọc khung bản để lọc bã Malt nên nội nhũ của Malt được nghiền nhỏ là rất tốt, nhưng cũng tùy thuộc vào chất lượng của Malt để quyết định mức độ nghiền mịn hay thô của phần nội nhũ. Nếu Malt chất lượng tốt mức độ nghiền có thể thô hơn Malt chất lượng kém.

Tuy nhiên cũng không nên nghiền phần nội nhũ quá mịn vì phần cháo trong màn lọc sẽ nén rất chặt, thể tích của chúng ít, sẽ cản trở việc lọc dịch và đến lúc rửa bã Malt sẽ không chiết rút hết các thành phần dinh dưỡng ở trong đó. Không nên nghiền phần nội nhũ quá thô sẽ kéo dài thời gian đường hóa, dịch đường thu được có nồng độ đường không đạt yêu cầu.

Một số sự cố thường gặp :

– Khi máy làm việc bị tắc trong buồng nghiền, nguyên liệu còn nguyên cả hạt, nguyên liệu nghiền có kích thước không đạt yêu cầu.

– Cháy nổ máy

Cách khắc phục: Cho nguyên liệu nghiền lại. Kiểm tra định kỳ máy móc, có hệ thống chống cháy nổ và hệ thống tách từ tính để tránh làm tắc trong buồng nghiền.

Công đoạn chuẩn bị dịch lên men : 

1. Quá trình hồ hóa : Gạo sau khi được nghiền nhỏ sẽ được xử lý hồ hóa trước khi  mang đi đường hóa, Mục đích của quá trình hồ hóa là dùng nhiệt dộ cao để nấu chin  tinh bột gạo và nhờ sự hoạt động của Enzim thủy phân trong 10% Malt lót để phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong gạo, phá vỡ màng tế bào của tinh bột và làm đứt các liên kết giữa chúng để tạo ra các cấu tử thấp phân tử dễ hòa tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường. Các loại gạo khác nhau có độ bền của  màng tế bào không giống nhau do đó đối với mỗi mẻ nguyên liệu phải có chế độ hồ hóa thích hợp.

Thiết bị hồ hóa : Nhà máy Bia Hà Nội sử dụng nồi nấu 2 vỏ để hồ hóa nguyên liệu phụ (Gạo) trước khi chuyển sang nồi đường hóa.

Nồi hồ hóa có thân hình trụ làm bằng Inoc, có lớp bảo ôn bên ngoài giữ nhiệt, Bên trong thiết bị có:

– 4 cánh khuấy hình mái chèo đặt so le nhau ở trên, 1 cánh khuấy chân vịt ở đáy nồi. Hệ thống cánh khuấy giúp khuấy trộn bột tiếp xúc với nhiệt để bột chín đểu và không bị vón cục, cánh khuấy chân vịt khuấy bột ở đáy nồi tránh bị cháy bột.

– Động cơ khuấy giúp cánh khuấy hoạt dộng được gắn ở trên đỉnh của nồi.

– Hệ thống đường ống cấp hơi khi nấu, trên ống hơi có những lỗ nhỏ giúp cho quá trình phun hơi vào nồi đều hơn, tránh cháo bị chin cục bộ ở nơi được cấp hơi nhiều.

– Hệ thống đường ống, van xả nguyên liệu vào và ra, ống thoát hơi khi nấu.

– Ngoài các bộ phận chính kể trên, trên thân nồi có gắn đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ, van lấy mẫu đi kiểm tra, cửa và đèn quan sát bên trong nồi.

Nhà máy Bia Hà Nội sử dụng Malt lót để hỗ trợ quá trình thủy phân bột Gạo thành đường đơn giản và các Dextrin bậc thấp. tỷ lệ phối trộn bột với nước theo tỉ lệ 1: 4.

Sau khi đã vệ sinh thiết bị sạch sẽ và kiểm tra tổng thể động cơ tiến hành bơm nước vào nồi nấu, cho cánh khuấy hoạt động và tiến hành cấp hơi. Khi lượng nước trong nồi được khoảng 20cm ta tiến hành xuống bột Gạo + 10% Malt lót (lấy từ lượng Malt nấu) và bắt đầu nâng nhiệt độ lên 45oC. Nhờ các vít tải nguyên liệu từ các Xilô bột được đưa vào nồi hồ hóa, tốc độ cánh khuấy lúc này đạt 60% khuấy trộn đều nguyên liệu với nước tránh hiện tượng vón cục của bột gạo và malt. Khi nhiệt độ trong nồi đạt 45°C điều chỉnh lượng hơi vào để giữ nhiệt độ 45°C trong vòng 15 phút (quá trình ngâm bột).

Sau đó ta bắt đầu nâng nhiệt độ nồi hồ hóa lên 86°C, điều chỉnh lượng hơi vào giữ ở nhiệt độ này trong vòng 19 phút tốc độ cánh khuấy đạt 90% trong vòng 2 phút. Sau đó tiếp tục duy trì ở nhiệt độ này trong vòng 28 phút với vận tốc cánh khuấy đạt 60%. Sau khoảng thời gian quy định ta bắt đầu hạ nhiệt độ nối hồ hóa xuống 72°C trong 5 phút, tốc độ cánh khuấy đạt 90% rồi giữ nhiệt độ 72°C trong vòng 30 phút tốc độ cánh khuấy đạt 90%. Dưới tác dụng của hệ Enzim trong Malt lót sẽ thủy phân tinh bột Gạo, phá vỡ lớp thành tế bào và chuyển hóa một số chất cao phân tử thành dạng thấp phân tử dễ hòa tan. Tiếp tục gia tăng nhiệt để tăng nhiệt độ lên 95°C lúc này hơi ở đáy đạt 75%, hơi đỉnh là 50%, tốc độ cánh khuấy là 90%. Tiếp theo nâng nhiệt độ lên 98°C hơi đáy là 60%, hơi đỉnh là 40%, rồi lên 99.9°C hơi đáy là 40%, hơi đỉnh là 30%.

Đun sôi nồi cháo ở 100°C trong 60 phút lúc đó hơi đáy là 15%, hơi đỉnh là 15%, tốc độ cánh khuấy đạt 100%. Để nồi cháo sôi bùng lên làm chín hoàn toàn tinh bột, lớp thành tế bào bột gạo bị phá vỡ hoàn toàn. Kiểm tra chất lượng dịch cháo trước khi chuyển 40% lượng cháo trong nồi hồ hóa sang nồi đường hóa. Lượng cháo còn lại trong nồi tiếp tục duy trì ở nhiệt độ 100°C trong vòng 30 phút rồi chuyển nốt lượng cháo trong nồi hồ hóa sang nồi đường hóa. Mục đích của việc chuyển cháo từng phần nhằm thủy phân triệt để lượng tinh bột Gạo thành các đường đơn giản.

Kết thúc quá trình hồ hóa tiến hành vệ sinh thiết bị để chuẩn bị cho mẻ nấu mới.

Dịch cháo được coi là chin nếu: Cháo có mùi thơm nhẹ đặc trưng của Gạo, màu vàng rơm, nếu cháo có màu tối sẫm, mùi khét, vị đắng là cháo bị cháy, mùi ngái thì nguyên liệu chưa chín

Ngoài kiểm tra bằng cảm quan còn kiểm tra bằng hóa học. Kiểm tra độ Iod bằng cách lấy dịch cháo rồi thả Iod ( theo tính toán) vào dịch, nếu dịch cháo chuyển sang màu vàng là được. thông thường hay kiểm tra theo kinh nghiệm của cán bộ, công nhân nấu hoặc lấy một ít dịch cháo đổ qua lớp vải lọc nếu dịch chảy đều và róc là được

Các sự cố thường xảy ra : 

– Trong quá trình hồ hóa hay xảy ra hiện tượng cháo bị trào ra ngoài do nhiệt độ cao trong quá trình đun sôi. Để khắc phục sự cố này tiến hành cấp nước lạnh vào, mở van xả hơi, tạm thời ngừng cấp hơi. Sau đó mới từ từ điều chỉnh lại hơi vào nồi

– Cháo bị vón cục, bột rơi vào các ổ trục cánh khuấy, van xả dịch bị tắc, cháo bị dính dầu mỡ. Khi van xả bị tắc phải tiến hành ngừng xả kiểm tra lại van. Cháo bị cháy ít trộn lẫn vào các mẻ nấu khác, nếu bị cháy nhiều phải bỏ đi để đảm bảo yêu cầu công nghệ.

– Trong nhà máy Bia Hà Nội sử dụng hệ thống nấu với độ tự động hóa cao do đó rất ít xảy ra các sự cố về công nghệ trong quá trình sản xuất.

– Để đạt được hiệu quả cao trong quá trình hồ hóa thường bổ sung muối kiềm và muối trung tính để tạo độ chua và pH thích hợp cho Enzim hoạt động mặt khác để giảm nhiệt độ hồ hóa ( nhà máy Bia Hà Nội sử dụng muối CaCl2). Có nhiều biến đổi làm thay đổi bản chất của nguyên liệu trong quá trình hồ hóa vì vậy trong quá trình hồ hóa phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra đặc biệt là tăng, giữ nhiệt độ phù hợp tránh các sự cố xảy và nâng cao hiệu suất thu hồi.

2. Quá trình Đường Hóa : mục đích của quá trình đường hóa nguyên liệu là tạo các vùng nhiệt độ thích hợp cho hệ thống Enzim hoạt động để phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong Malt và gạo thành các sản phẩm thấp phân tử để cùng với các cấu tử thấp phân tử đã có sẵn trong nguyên liệu hòa tan bền vững vào dịch đường.

Thành phần của dịch đường gồm 93% chất hữu cơ chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp, 7% các chất vô cơ.

Thực chất của các quá trình ở giai đoạn này là sự thủy phân các hợp chất cao phân tử dưới sự xúc tác của  các Enzim.

Thiết bị đường hóa là để đường hóa và đun sôi từng phần của khối cháo. Thiết bị đường hóa được trang bị áo hơi để gia nhiệt, áp suất hơi trên đường ống là 4 ÷ 5kg/cm3, áp suất hơi giữa hai vỏ thường phải đạt là 2.5 ÷ 3kg/cm3, hệ thống truyền động và cánh khuấy được đặt ở phía dưới để tránh dầu mỡ chảy, các đường ống nước nóng, lạnh, cửa quan sát, van an toàn, nhiệt kế, áp kế…được bố trí trên thân thiết bị,

Thiết bị đường hóa và hồ hóa có cấu tạo như nhau chỉ khác nhau về kích thước.

– Kích thước nồi đường hóa là 2.5m x 2.8m

-Tốc độ cánh khuấy từ 16 ÷ 32 vòng/phút

Thiết bị nấu đường hóa, hồ hóa, nhũ hóa  hãng JIMEI

Trước khi kết thúc quá trình hồ hóa 20 phút người ta bắt đầu vận hành nồi Đường hóa. Đầu tiên kiểm tra vận hành an toàn thiết bị, vệ sinh lại thiết bị sau đó cấp nước vào nồi theo tính toán của phòng công nghệ. Nước cấp vào nồi đường hóa được lấy từ tank chứa nước 32°C, sau đó bật cánh khuấy, Malt bột trong các Xilo chứa bột được vít tải đưa vào nồi đường hóa phối trộn cùng nước theo lượng đã tính toán tùy thuộc vào từng mẻ nấu. Tỷ lệ phối trộn của Malt và nước là 1:5 hỗn hợp Malt nước được hệ thống cánh khuấy trộn đều và được duy trì ở nhiệt độ 30°C trong nồi hồ hóa 15 phút ( quá trình ngâm Malt nhằm mục đích giải phóng các Enzim khỏi trạng thái nghỉ chuyển sang trạng thái hoạt động nâng cao hiệu suất đường hóa). Quá trình đường hóa được diễn ra theo 3 giai đoạn.

Giai đoạn 1: Giai đoạn đạm hóa.

Kết thúc quá trình ngâm malt sau 15 phút hỗn hợp Malt + nước trong nồi đường hóa đang ở nhiệt độ 30°C tốc độ cánh khuấy trong nồi đạt 90%, người ta tiến hành phóng 40% cháo ở nồi hồ hóa sang nồi đường hóa làm nhiệt độ trong nồi đường hóa tăng từ 30°C lên 52°C và duy trì nhiệt độ này trong nồi đường hóa 30 phút. Trong quá trình đạm hóa Enzim pectinaza và proteaza hoạt động mạnh thủy phân protit đơn giản và phức tạp thành albumin, pepton, polypeptit và sau đó thành các axit amin. Các sản phẩm này giúp cho Bia có khả năng giữ bọt tốt, tạo hương vị đậm đà. Đặc biệt các axit amin là nguồn cung cấp thức ăn chứa Nito cho nấm men hoạt động trong quá trình lên men. Khoảng nhiệt độ thích hợp cho các Enzim hoạt động thủy phân tạo nhiều đạm hòa tan bền vững và các axit amin là 48 – 52°C.

Giai đoạn 2: Giai đoạn đường hóa

Sau khi kết thúc 30 phút của quá trình đạm hóa ta bơm nốt lượng cháo trong nồi hồ hóa sang nồi đường hóa làm cho nhiệt độ của nồi đường hóa tăng từ 52°C lên 65°C bắt đầu quá trình đường hóa. Quá trình đường hóa kéo dài 30 phút. Trong khoảng nhiệt độ này Enzim β-amylaza hoạt động mạnh phân cắt hợp chất amyloza và amylopectin thành đường Maltoza, dextrin và một ít glucoza. Kết thúc quá trình đường hóa nâng nhiệt độ lên 75°C và duy trì nồi đường hóa ở  nhiệt độ này trong vòng 40 phút để tiến hành giai đoạn dịch hóa.

Giai đoạn 3: Giai đoạn dịch hóa

Giai đoạn dịch hóa nhằm giữ nhiệt độ yêu cầu cho Enzim α- amylaza hoạt động phân cắt cơ chất. Enzim này phân cắt tinh bột theo 2 giai đoạn.

• Giai đoạn 1: Cắt tinh bột thành dextrin
• Giai đoạn 2: Cắt một phần dextrin thành glucoza

Sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân là glucoza và dextrin, nhờ quá trình này độ nhớt của tinh bột giảm nhanh chóng vì hầu hết tinh bột đã bị cắt thành dextrin, Amylaza phân cắt tinh bột qua 6 gốc đường.

Kết thúc quá trình đường hóa tinh bột được thủy phân thành Maltoza, dextrin…các hợp chất hòa tan có thể lên men được.

3. Quá trình lọc thô : lọc và rửa bã malt,  mục đích chính của quá trình lọc dịch đường là tách pha  lỏng của hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của quá trình công nghệ còn pha rắn ( bã Malt) được loại bỏ ra ngoài, mục đích của quá trình rửa bã: Dùng nước nóng khoảng 75- 78°C để hòa tan, khuếch tán các thành phần chất tan còn sót lại trong bã thu dịch đường để hạn chế tổn hao chất khô.

Quá trình lọc bã gồm 2 giai đoạn.

– Giai đoạn 1: Ép để tách dịch lọc

– Giai đoạn 2: Rửa bã để chiết rút các chất hòa tan còn sót lại trong bã. Thường sau quá trình lọc + rửa bã dịch đường thu được có nồng độ khoảng 12%.

Hệ thống lọc JIMEI

4. Quá trình nấu Hoa bia : mục đích của quá trình nấu dịch đường với hoa Houblon là trích ly chất đắng, tinh dầu thơm polyphenol, các hợp chất chứa Nitơ và các thành phần khác của hoa Houblon vào dịch đường để biến đổi dịch đường ngọt thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của Bia sau này

Hòa tan polyphenol của hoa Houblon sẽ có tác dụng kết hợp với các hợp chất Protein cao phân tử để tạo thành phức chất dạng màng nhày dễ kết lắng và sẽ kéo theo các phân tử cặn nhỏ trong dung dịch đường lắng theo. Với quá trình này độ bền keo của dung dịch tăng lên, thành phần sinh học của nó được ổn định hơn.

Các hợp chất polyphenol, chất đắng, hợp chất chứa Nitơ trong hoa được trích ly sẽ là những chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính cao, nhờ có màng căng này bọt khí CO2 trong Bia không dễ dàng thoát khỏi bề mặt của nó. Những hợp chất này tham gia vào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho Bia.

Sau quá trình nấu dịch đường với hoa Houblon thành phần hóa học của Bia sẽ ổn định hơn có mùi thơm và vị đắng đặc trưng, gia tăng nồng độ, độ axit, cường độ màu tạo thành các chất khử và làm giảm độ nhớt của dịch đường.

Điều chỉnh nồng độ đường theo yêu cầu, thanh trùng dịch

Thiết bị nấu hoa là nồi 2 vỏ có hệ thống gia nhiệt trung tâm bằng hơi. Thân hình trụ đáy nghiêng 1 góc 20°, trên nghiêng 25°. Cấo tạo gồm 1 lớp vỏ ở ngoài thường làm bằng thép không gỉ, lớp bên trong thường làm bằng thép tráng men. Các đường ống dẫn hơi vào và hơi ra được bọc một lớp cách nhiệt để đảm bảo cho quá trình an toàn lao động. Ngoài ra còn các bộ phận như van tháo nước ngưng, van hơi an toàn, đồng hồ đo áp suất và một số thiết bị khác thuận tiện cho quá trình vận hành và kiểm tra.

Kích thước nồi: 2.5 x 4.7m

Làm việc liên tục: 11 mẻ/ngày

Thể tích nồi nấu: 500hl/mẻ

Phía trên của nồi nấu hoa thông với 2 thùng hòa trộn cao hoa và hoa viên.

Bồn nấu do hãng JIMEI cung cấp

Lượng hoa Houblon cho vào trong quá trình nấu đối với các loại bia khác nhau không giống nhau và phụ thuộc vào mức độ đắng của loại bia cần sản xuất, chất lượng của hoa, thành phần hóa học của nước nấu. Khi nước nấu có độ cứng thấp thì lượng hoa phải sử dụng nhiều hơn và ngược lại. Nếu hai loại nước có độ cứng như nhau thì loại nước nào có độ cứng cacbonat cao hơn thì lượng hoa cần sử dụng sẽ ít hơn và cần đảm bảo các yêu cầu sau:

• Đủ lực đắng cho bia mà nguyên liệu hoa cần dùng là nhỏ nhất
• Đủ các chất và thời gian cần thiết để kết lắng Protein
• Đảm bảo được lượng hương thơm trong bia

Sau quá trình lọc bã Malt dịch đường ban đầu và dịch lọc bã được hòa trộn với nhau trong thiết bị nấu hoa. Nhiệt độ của dịch đường không được hạ dưới 70°C do vậy từ khi dịch đường được chuyển vào nồi nấu hoa ta phải cấp hơi để nâng nhiệt độ của dịch lên khoảng 75- 78°C. Tiếp theo ta cho đường kính đã hòa tan ở thùng phối trộn vào nhằm tăng nồng độ dịch đường để dịch đường sau quá trình nấu hoa có nồng độ đạt yêu cầu của quá trình  lên men. Khi dịch trong nồi nấu hoa sôi ta tiến hành cho hoa vào. Lượng hoa cho vào phụ thuộc vào từng loại bia.

Bảng ghi lượng đường và hoa dùng trong quá trình nấu hoa:

STT	Loại Bia	Đường kính	Hoa viên	Cao hoa
1	Bia hơi	800 kg	12 kg	4 kg
2	Bia lon	700 kg	14 kg	5 kg
3	Bia chai 450ml	700 kg	11.5 kg	5 kg
4	Bia chai 330ml	không	14 kg	Không

Sau khi đun sôi dịch được 5 phút  ta tiến hành cho hoa lần 1( cao hoa). Quá trình nấu hoa kéo dài 1- 2h. Trước khi kết thúc quá trình nấu hoa 15 phút ta cho nốt lượng hoa còn lại vào nồi. Nhiệt độ của quá trình nấu hoa khoảng 101 – 107°C.

CÔNG ĐOẠN LÊN MEN

1. Chủng nấm men : 

Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì nó là nhân tố để thực hiện quá trình chuyển hóa đường thành cồn và tạo hương vị đặc trưng cho từng loại bia.

Nấm men sử dụng trong quá trình sản xuất Bia là loại vi sinh vật đơn bào. Thường dùng chủng Saccharomyces Carlsbergensis. Đây là loại nấm men chỉ thích nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp

Đặc điểm của loại này là phân bố ở tầng sâu của dịch đường trong thiết bị lên men và có xu hướng kết lắng xuống đáy thùng (thường gọi là chủng nấm men chìm), nên thuận lợi cho việc tháo và thu hồi men sữa, hạn chế tạp nhiềm và ít tạo ra sản phẩm phụ.

Một số yêu cầu của nấm mem giống trong sản xuất Bia:

Nấm men được dùng trong sản xuất Bia được phân lập hoặc mua từ các viện nghiên cứu men, được nuôi cấy và thuần hóa có thể lên men ở 10 – 12°C.

Nấm men phải được phân giống từ chủng thuần khiết một đời lên men giống có thể sử dụng được 6 – 10 chu kì lên men

Giống nấm men phải thích ứng với điều kiện sản xuất như nhiệt độ,  pH, thành phần của môi trường

Số men giống ít nhất phải đạt từ 8- 10 x 106 tế bào/ 1cm3 khi cho vào để lên men dịch đường ban đầu lượng tế bào chết không vượt quá 5%.

Tránh cho vào quá nhiều men vì như vậy sẽ hạn chế sự phát triển hấp thụ Nitơ

Ở nhiệt độ thấp nên tăng số lượng nấm men

2.Nhân giống nấm men  trong sản xuất : Mục đích của quá trình nhân men giống là cung cấp đầy đủ lượng giống cần thiết và chất lượng cho quá trình lên men.

Thiết bị nuôi cấy men giống là các bình được đặt ở khu vực lên men, cấu tạo các bình có áo cấp lạnh ở bên ngoài, cánh khuấy, hệ thống van chuyển dịch và xả dịch, mô tơ để cánh khuấy hoạt động, nhiệt kế, cửa quan sát thuận tiên cho quá trình thao tác vận hành. Tiến hành nhân men giống trong phòng thí nghiệm trước sau đó nhân giống sản xuất

Hệ thống bồn bể nuôi cấy nấm men JIMEI 

3. Lên men :  Quá trình lên men Bia được chia làm 2 giai đoạn là lên men chính và lên men phụ.

Mục đích của quá trình lên men chính là: Tạo điều kiện thích hợp cho nấm men hoạt động chuyển hóa dịch đường hoa houblon thành rượu etylic ( C2H5OH ), CO2 và một số sản phẩm nhằm định hình hương và vị cho sản phẩm Bia.

Đặc điểm của quá trình lên men chính là tiêu hao cơ chất diễn ra mạnh mẽ, thải ra lượng nhiệt lớn , sản phẩm chính tạo thành rượu (C2H5OH ), CO2 và một số sản phẩm phụ theo phương trình sau:

C6 H12O6  →  C2 H5OH  + CO2  + Q

Sau quá trình lên men chính từ dịch đường Houblon hóa đã được chuyển thành sản phẩm bia non, do sự tác động của tế bào nấm men. Tuy nhiên lượng chất hòa tan trong bia non là thấp hơn so với dịch đường trước khi lên men. Nhưng trong thành phân bia non là một hỗn hợp chất hòa tan đảm nhận việc tạo hương và vị đặc trưng của bia thành phẩm sau này. Ngoài 2 sản phẩm chính là rượu C2H5OH và khí CO2 trong quá trình lên men chính còn tạo ra nhiều sản phẩm bậc 2. Những sản phẩm này có vai trò quan trọng trong việc tạo hương vị cho Bia thành phẩm

4. Lên men phụ và lưu trữ : mục đích của quá trình lên men phụ và tàng trữ được thể hiện ở những mặt sau: Tiếp tục lên men lượng chất hòa tan còn sót lại trong quá trình lên men chính. Đặc trưng của quá trình lên men phụ là lên men rất chậm với một lượng đường không đáng kể. Quá trình lên men phụ và tàng trữ là qúa trình quan trọng để ổn định thành phần chất lượng của Bia (tạo hương vị, tạo bọt, giữ bọt cho Bia, khử diaxetyl, rượu bậc cao, andehyd tới mức độ cho phép).

Trong quá trình lên men xảy ra hiện tượng ỳ men (nấm men không phát triển, sinh khối chậm, hoạt lực  lên men thấp).

Nguyên nhân: Do số lượng nấm  men gieo cấy quá ít, chất lượng nấm men không đạt yêu cầu, bị lẫn nhiều tạp nhiềm, hoạt lực nấm men yếu, tỉ lệ tế bào chết nhiều. Để khắc phục hiện tượng trên phải kiểm tra, bổ sung thêm nấm men.

Thứ 2 do dịch đường thủy phân chưa hết tình bột, nồng độ đường thấp. Phải bổ sung đường để nồng độ đường đạt yêu cầu

Thứ 3 hàm lượng oxi trong những ngày đầu quá ít, nấm men không đủ oxi để phát triển. Khắc phục bằng cách sục thêm oxi bằng cách khuấy đảo dịch trong thùng lên men.

Nếu bổ sung nấm men, khuấy đảo, tăng hàm lượng đường mà vẫn xảy ra hiện tượng ỳ men thì phải san thùng lên men đó sang các thùng khác hòa trộn vào thùng lên men mạnh và tăng nhiệt độ thùng lên men

QUÁ TRÌNH HOÀN THIỆN SẢN PHẨM 

1. Quá trình lọc bia : Mục đích chính của quá trình lọc Bia là loại bỏ nấm men, các hạt phân tán cơ hoc, chất protein – phenol, nhựa đắng và nhiều hạt nhỏ li ti khác nhằm làm tăng  độ bền của bia, tăng thời gian bảo quản khi chúng lưu hành trên thị trường.

Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ, Bia đã được làm trong  một cách tự nhiên nhưng chưa đạt đến mức yêu cầu cần thiết. Do còn có một số nấm men và các cặn mịn khó lắng trong quá trình bảo quản, Bia sẽ bị đục làm giảm giá trị cảm quan. Vì vậy để tăng thời gian bảo quản và giá trị cảm  quan của Bia thành phẩm ta phải tiến hành quá trình lọc. Với sự trợ giúp của bột trợ lọc polyclat, bencogus, eribasi, ở 3 dạng là ủ, thô, mịn sẽ làm cho bia có độ trong đạt yêu cầu tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, tăng độ bên keo, sinh học của  Bia.

2.Quá trình bão hòa CO2   Khí CO2 có trong bia là nhờ quá trình lên men rượu, nấm men chuyển hóa đường thành rượu và CO2. Trong quá trình lên men chính một lượng lớn bị thải vào môi trường không khí, nhưng trong quá trình lên men phụ một lượng lớn CO2 được hòa tan vào trong bia. Tuy nhiên do các công đoạn sau quá trình lên men đặc biệt là công đoạn lọc bia lượng CO2 bị thất thoát khá lớn vì vậy ta phải tiến hành bão hòa CO2 để đảm bảo lượng yêu cầu trong bia thành phẩm.

Hệ thống bão hóa CO2 do hãng JIMEI cung cấp 

Để đạt hiệu quả cao của quá trình bão hòa thì áp lực trong tank chứa bia nên có khoảng 1.6kG/cm2, còn áp lực CO2 tia vào bia khoảng 2kG/cm2.

Bia có thể được cacbonic hóa cấp tốc theo phương pháp liên tục. Trong trường hợp này ta dùng thiết bị cacbonic hóa là một thùng phối trộn bia – CO2 ở áp suất cao

3. Quá trình chiết rót Bia 

Thùng Bock là dụng cụ để chứa bia thành phẩm, có hình tang trống, với dung tích 25 l, 50 l, 100 l, và 200 lit, được chế tạo bằng gỗ hoặc kim loại. Mục đích của việc đóng bia vào thùng Bock là để vận chuyển đến các cơ sở tiêu thụ ngay trong ngày. Như vậy về nguyên tắc thì Bia chiết Bock, trước đó không cần phải bổ sung CO2 .

Trong quá trình rót bia vào thùng Bock, cần đảm bảo 3 yêu cầu:

• Rót đầy thể tích thùng Bock
• Không sủi bọt
• Hao phí bia ít nhất

Để đảm bảo 3 yêu cầu trên việc chiết bia vào thùng Bock phải thực hiện trên nguyên tắc đẳng áp, nghĩa là áp suất đối kháng ở trong Bock phải bằng áp suất bề mặt trong thùng chứa bia.

Hệ thống chiết rót đẳng áp hãng JIMEI cung cấp 

Nguyên tắc hoạt động của máy chiết đẳng áp như sau: Dưới áp lực đẩy của không khí ở thùng chứa không khí vô trùng 5, pittong 1 hạ xuống và cắm vào thùng Bock, còn phần côn của đầu chiết thì bịt chặt miệng Bock. Mở van ống dẫn 7 để liên thông giữa Bock và khoảng không trên bề mặt của Bia trong thùng chứa 9 – áp suất 2 bên bằng nhau. Mở van trên ống dẫn bia 8 để chảy vào Bock. Bia vào thì không khí ở trong Bock bị đẩy lên thùng chứa 9 theo ống dẫn không khí 7 từ thùng Bock vào thùng chứa bia. Cứ  như thế áp suất đối kháng trong thùng Bock luôn luôn cân bằng với áp lực trên bề mặt của Bia; và ở điều kiện như vậy, Bia sẽ chiết đầy Bock mà không bị trào bọt. Khi Bock đầy thì đóng van Bia, xả khí ở thùng chứa không khí vô trùng 5, nhờ hệ thống lò xo, pittong 1 sẽ bị đẩy về vị trí ban đầu. Đứng trên bập bênh 3, Bock sẽ lăn ra khỏi vị trí chiết

4. Quá trình rửa chai : Để đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và đảm bảo chất lượng sản phẩm, chai dù là nhập mới hay thu mua lại đều phải rửa trước khi mang đi chiết bia.

Đối với những chai mới nhập về thì sẽ tiến hành rửa bằng máy, còn những chai thu mua lại phải ngâm và rửa thủ công trước khi cho rửa bằng máy.

Hệ thống máy rửa chai do JIMEI cung cấp 

Cấu tạo máy rửa chai gồm các bộ phận sau:

– Bộ phận đẩy chai vào hộp xích

– Xích gắn và vận chuyển vỏ chai

– Giàn phun nước rửa chai

– Bộ phận đẩy chai ra ngoài

– Khoang sấy

– Bể chứa nước rửa

– Hệ thống máy bơm

Trước khi khởi động máy người ta đưa lô chai cần rửa vào gần bệ máy. Công nhân phụ trách ca sản xuất cho khởi động máy và bắt đầu đưa chai vào băng chuyền. Chai được đưa vào khoang chứa nước rửa thứ nhất vào bộ phận đẩy chai vào hộp xích, ở đáy chai được làm sạch sơ bộ bằng nước javen + axit. Sau khi được làm sạch sơ bộ, chai tiếp tục được làm sạch ở khoang thứ 2 và thứ 3 chứa nước sạch.Ở khoang thứ 4 chai được dốc ngược xuống và được làm khô trước khi đem chiết Bia.

Đối với những vỏ chai tái sử dụng người ta phải rửa thủ công sơ bộ trước khi rửa bằng máy. Nếu chai quá bẩn phải ngâm bằng dung dịch xút đặc trước khi đem rửa thủ công

Tại chỗ cửa vào và ra của vỏ chai có công nhân theo dõi chai vào và ra liên tục, thao tác ngừng chạy máy khi có sự cố xảy ra

Chai sau khi ra khỏi máy rửa được hệ thống băng chuyền chuyển đến khu vực kiểm tra chai. Ở đây ánh sáng của đèn người công nhân có nhiệm vụ kiểm tra bằng mắt thường các chai chạy qua, để loại ra các chai có dấu hiệu chưa sạch. Những chai này được đem đi xử lý lại.

5. yêu cầu về chai : 

Chai đựng bia được thổi từ các loại thủy tinh chất lượng cao có màu cà phê hoặc xanh nhạt. Theo một số kết luận thì các tia bức xạ của mặt trời có thể gây cho Bia vị lạ, nguyên nhân là tạo ra cacbon oxit CO và các hợp chất chứa nhóm sunfohydrin. Thủy tinh màu nâu, màu cà phê hoặc xanh nhạt có khả năng hấp thụ các tia này. Ngoài ra, người ta cũng chứng minh được rằng, Bia đựng trong các loại chai thủy tinh màu, độ trong của nó giữ được lâu hơn các chai thủy tinh màu trắng. Vì vậy, trong công nghệ sản xuất bia không bao giờ dùng chai thủy tinh trắng.

Thành của chai phải nhẵn và phẳng, độ dày của vỏ phải đồng đều, không được phép có các vết của bọt khí. Đáy của chai phải bằng hoặc hơi lõm. Yêu cầu quan trọng đối với chai bia là phải chịu được áp suất cao, cực đại là 10kg/cm2  ở nhiệt độ 100°C.

Chai dùng để chiết bia có thể tích rất khác nhau thông thường là 330ml, 450ml. Một yêu cầu đặc biệt quan trọng là độ cao và hình  dạng của chai.

Chai trước khi mang đi chiết bia phải được rửa sạch, vô trùng

6. Máy siết nắp  :  Bia sau khi được chiết vào chai sẽ được chuyển sang máy dập nút  và xiết nắp.

Cấu tạo của máy bao gồm các bộ phận sau:

– Thùng chứa nắp

– Đường nắp xuống miệng chai

– Bộ phận xiết nắp

– Trục quay được gắn với bộ phận đỡ và  nâng chai

– Các bánh răng, con trượt, đưa chai vào và chai ra khỏi máy

Máy siết nắp do hãng JIMEI cung cấp 

Máy xiết dập nút – xiết nắp chai là thiết bị cơ học. Bộ phận chính của máy là một trục quay gắn cố định với bộ phận đỡ và nâng chai. Chai được đưa vào con trượt và bánh răng đưa chai vào. Khi mâm quay chính hoạt động kéo theo 2 cặp vòng kim loại (bộ phận xiết nút) quay.Chuyển động kép này làm cho các vòng kim loại xiết chặt nắp theo đường ren ở trên cổ chai, khi trục quay chuyển động được một vòng cũng là lúc mỗi chai được xiết nắp và đi ra ngoài nhờ bánh răng đưa chai ra ngoài

Chai sau khi đã được xiết nắp theo bộ phận băng truyền chuyển chai đến khu vực kiểm tra nút chai. Cũng tương tự như việc kiểm tra vỏ chai sau khi rửa, công việc này được thực hiện thủ công nhờ sự trợ giúp của đèn chiếu sáng và một gương phản chiếu. Công nhân sẽ loại bỏ các chai có nắp bị hỏng.

Sau khi kiểm tra nút chai xong chai được chuyển qua máy phun mực dán nhãn bằng hệ thống băng tải

7. Thanh trùng Bia 

Trong Bia thành phẩm thường còn chứa một số tế bào còn sống bao gồm nấm men thuần chủng, vi khuẩn lactic và cáccác vi sinh vật lạ khác có khả năng phát triển trong Bia. Xử lý nhiệt nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật có trong sản phẩm bia tăng thời gian bảo quản Bia và đảm bảo chất lượng của Bia.

Quá trình xử lý nhiệt gồm 2 cấp là tiệt trùng và thanh trùng. Tiệt trùng là nâng nhiệt độ lên đến 100 – 120°C. Quá trình thanh trùng diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn khoảng 60 – 80°C.

Tùy vào khả năng chịu nhiệt của các loại vi sinh vật có mặt trong sản phẩm để quyết định xử lý bằng phương pháp tiệt trùng hay thanh trùng. Đối với sản phẩm Bia ngoại trừ một số còn đa số nấm men đều bị tiêu diệt ở nhiệt độ khoảng từ 62 – 63°C trong vòng 2 phút.

Có 2 phương pháp thanh trùng sản phẩm Bia là: Thanh trùng toàn khối bia và thanh trùng trong bao bì. Trong thực tế sản xuất thường sử dụng phương pháp thanh trùng  trong bao bì trong các thiết bị khác nhau

Máy thanh trùng bia kiểu Tunel phun- tuyến tính

Hầm thanh trùng tuyến tính phun JIMEI sản xuất 

Cấu tạo máy thanh trùng (kèm theo hình vẽ)

Cấu tạo  máy thanh trùng kiều này gồm các bộ phận sau:

Khoang nâng nhiệt sơ bộ nhiệt độ 45°C, vùng thanh trùng nhiệt độ 60°C, vùng làm nguội nhiệt độ 45°C, vùng làm mát nhiệt độ 35°C, vùng làm lạnh nhiệt độ 25°C, điểm cấp nước lạnh và băng tải lưới để chuyển dịch chai giữa các vùng của máy

Trước khi đưa chai vào thanh trùng phải kiểm tra an toàn thiết bị trước, kiểm tra nhiệt độ nước ở các khoang làm nóng máy trước 5 – 10 phút.

Chai được đưa vào trong thân thiết bị nhờ hệ thống băng tải, chai bia lần lượt đi qua các vùng của máy. Chai chạy trong máy theo một đường thẳng vào ở đầu này và ra ở đầu kia. Thời gian thanh trùng kéo dài 90 phút.

Thanh trùng bia sẽ dẫn đến một số thay đổi bất lợi cho hương, vị và màu sắc của sản phẩm. Ngay sau khi thanh trùng những sự thay đổi đó rất khó nhận ra nhưng sau một thời gian bảo quản  chúng mới lộ rõ. Một trong những nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi đó là sự tạo thành Melanoid.

Thanh trùng bia cũng có thể dẫn đến vẩn đục dạng keo cho sản phẩm. Vấn đề này phụ thuộc vào thành phần của Protein của Bia, nhiệt độ và thời gian đun nóng. Protein cao phân tử là những thủ phạm chính gây ra vẩn đục dạng keo trong giai đoạn thanh trùng. Ở một mức độ nào đó, các hợp chất polyphenol ngưng tụ cũng góp phần làm hỏng bia.

Để loại trừ hoặc giảm bớt các hậu quả âm tính đến chất lượng sản phẩm do quá trình thanh trùng gây ra thì Bia phải được sản xuất theo một chế độ công nghệ đặc biệt nghiêm ngặt. Trước hết là sản xuất dịch đường, quá trình đường hóa và thủy phân phải đạt ở mức hoàn toàn. Lên men chính, lên men phụ và tàng trữ phải tiến hành ở nhiệt độ thấp và thời gian đủ mức cần thiết. Lọc bia 2 lần và làm lạnh sâu đến 0°C trước đó, tiến hành trong hệ thống kín tránh tiếp xúc với oxi. Ngoài ra, Bia cần phải được làm ổn định thành phần bằng cách xử lý các chất hấp thụ, các chất kết lắng, các phế phẩm Enzim proteaza và các chất chống oxi hóa.

Dây chuyền bia hoàn thiện do hãng JIMEI cung cấp