Công nghệ sản xuất bia

MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 2 PHẦN I: TÌM HIỂU CHUNG 4 I. Lịch sử xây dựng và phát triển 4 II. Cơ cấu tổ chức bộ máy sản xuất 7 PHẦN II: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 8 I.Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia 8 II. Nguyên liệu 9 III. Thuyết minh quy trình công nghệ 13 PHẦN III: CÁC THIẾT BỊ 26 I. Nghiền 26 II.Hệ thống thiết bị của nhà nấu 26 III. Hệ thống tank lên men 31 IV. Thiết bị chứa sản phẩm 32 V. Lọc bia 33 VI. Hệ thống chiết chai tự động 35 PHẦN IV: CÁC HỆ THỐNG PHỤ TRỢ 50 I. Hệ thống xử lý nước cấp 50 II. Hệ thống thu hồi và xử lý CO2 50 III. Hệ thống xử lý nước thải 50 IV. Lò hơi 52 KẾT LUẬN 54 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại công nghiệp hoá và hiện đại hoá toàn cầu, ngành công nghiệp thực phẩm –công nghệ sinh học và đặc trưng là ngành công nghệ lên men ngày càng khẳng định được vị thế và chiếm một vai trò quan trọng trong đời sống của nhân loại. Một đại diện tiêu biểu cho ngành công nghệ lên men là công nghiệp sản xuất bia. Ngày nay, bia đã trở thành một loại đồ uống chiếm lĩnh toàn bộ thị trường tiêu thụ nước giải khát trên thế giới. Với những quy trình công nghệ và trang thiết bị sản xuất ngày càng hiện đại đã cho ra đời ngày càng nhiều loại bia có giá trị dinh dưỡng cao đáp ứng nhu cầu của xã hội phát triển. Bia là một loại đồ uống có độ cồn thấp, có bọt mịn, xốp, mang hương vị đặc trưng và rất giàu giá trị dinh dưỡng.Ngoài việc cung cấp một lượng calori lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hóa có tên là amylaza. Đây là một loại nước giải khát đặc hiệu giúp chúng ta giải tỏa bớt căng thẳng, tạo cho chúng ta cảm giác mát lạnh, sảng khoái sau những ngày lao động vất vả. Hương vị đặc trưng của bia là do các chất chiết từ malt, hoa houblon, cồn, CO2 và các sản phẩm lên men khác tạo nên. Đặc biệt với lượng CO2 hoà tan trong bia khá cao nên khi uống có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát và tạo cho người uống một cảm giác dễ chịu, thoải mái…. Nền kinh tế của nước ta ngày càng phát triển, đời sống của người dân ngày càng được cải thiện, nhu cầu sống ngày càng cao. Do đó ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đang ngày càng được chú trọng phát triển. Đã có rất nhiều loại bia xuất hiện trên thị trường Việt Nam, phong phú về chủng loại và chất lượng đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ của người dân. Để tiếp cận và hiểu rõ về công nghệ sản xuất bia thì những đợt thực tâp là điều không thể thiếu đối với những kĩ sư tương lai. Nhất là trong thời kì nền kinh tế thị trường đang có những sự cạnh tranh khốc liệt về các mặt hàng bia, các nhà sản xuất luôn tìm tòi đổi mới công nghệ để nâng cao chất lượng sản phẩm đồng thời giảm giá thành sản phẩm. Công ty cổ phần bia Hà Nội - Hải Dương là công ty đang áp dụng dây chuyền công nghệ sản xuất bia hiện đại với mục tiêu: rút ngắn thời gian sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế, chất lượng sản phẩm. Qua quá trình thực tập tại Công ty cổ phần bia-nước giải khát Hà Nội- Hải Dương, chúng em đã có cơ hội xem xét, tìm hiểu về công nghệ sản xuất bia chai và bia hơi, là hai sản phẩm chính của công ty hiện nay. Tuy không được trực tiếp tham gia sản xuất, vận hành hệ thống máy móc, thiết bị nhưng em cũng đã thu nhận được nhiều kiến thức mới mẻ, bổ ích và rất thực tế. Giúp em tự tin hơn đứng vững trên đôi chân của mình sau khi ra trường. Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo công ty và các cô chú công nhân đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ chúng em trong đợt thực tập vừa qua. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo đã hướng dẫn chúng em trong thời gian vừa qua là Tiến sĩ Quản Lê Hà và T.S Lê Thanh Hà, T.S…... Hà Nội ngày 10/01/2008 sinh viên thực hiện: Vũ Thị Thu Hà Lớp CNSHA- K48 PHẦN I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN BIA HÀ NỘI - HẢI DƯƠNG I. LỊCH SỬ, XÂY DỰNG VÀ PHẤT TRIỂN CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN BIA HÀ NỘI - HẢI DƯƠNG: 1. Lịch sử xây dựng và phát triển nhà máy - Công ty cổ phần bia Hà Nội - Hải Dương được cổ phần hoá tháng 9 năm 2003. Trước kia công ty là doanh nghiệp nhà nước, sau đó là doanh nghiệp của tỉnh Hải Dương. Sau khi cổ phần hoá nhà nước chiếm 55% cổ phần,vốn điều lệ lúc đó là 13,4 tỷ. Tháng 6 năm 2004 Tổng công ty Rượu – Bia - Nước Giải khát Hà Nội mua lại 55% cổ phần và đổi tên thành công ty cổ phần bia Hà Nội- Hải Dương. Năm 1974, công ty là xí nghiệp sản xuất mỳ sợi do các nước Đông Âu giúp đỡ. Trong quá trình phát triển đã sát nhập rất nhiều công ty. Xí nghiệp chế biến nông sản thực phẩm, sản xuất các hàng lương thực - thực phẩm phục vụcho Đông Âu Đến những năm 80, tình hình chung có nhiều biến chuyển, doanh nghiệp làm ăn thua lỗ. Năm 1990, doanh nghiệp chuyển sang sản xuất bia, đầu tư dây chuyền sản xuất bia công suất 500000 lit/ngày. Năm 1992, doanh nghiệp đầu tư nâng cao năng suất lên 1000000 lit/ năm. Năm 1994, sản xuất bắt đầu có bước phát triển, công ty làm đề án mở rộng sản xuất 5000000 lit/ năm. Lúc đó hoàn toàn đầu tư bằng vốn vay. Dây chuyền thiết bị sản xuất trong nước nhưng vẫn còn thủ công. Thiết bị lên men dùng trong phòng lạnh với các thiết bị bảo ôn rất cầu kỳ. Trong quá trình kinh doanh doanh nghiệp nhận được sự tín nhiệm của người tiêu dùng và ngày càng phát triển. Đến năm 1996 doanh nghiệp mở rộng công suất 16 triệu lit/ năm và nộp ngân sách bằng tất cả các doanh nghiệp địa phương cộng lại. Năm 1997 doanh nghiệp mở rộng 1 dây chuyền lớn hơn nữa Năm 2001, công ty đầu tư hệ thống lọc nồi nấu và lọc mới. - Năm 2002, doanh nghiệp trang bị thêm hệ thống lên men 12 tank 97m3 điều khiển bằng hệ thống máy vi tính, điều chỉnh nhiệt độ thông qua các van khí nén. Năm 2004 , Tổng công ty rượu bia nước giải khát Hà NộI mua lạI và mở rộng lên 50 triệu lít / năm. Tổng dự án là 130 tỷ. Dây chuyền sản xuất 20triệu lít bia chai và 30 triệu lít bia hơi. Năm 2006 doanh nghiệp nộp ngân sách 28 tỷ đồng, năng suất đạt 26,3 triệu lít bia hơi/ năm và hoàn thành dây chuyền chiết chai. Năm 2007, về cơ bản nhà máy đã hoàn thiện xong. Với hệ thống thu hồi CO2 công suất 150 kg/h và hệ thống xử lý nước thải công suất 300 - 400 m3/ ngày đêm. Hiện nay, doanh nghiệp bắt đầu sản xuất bia chai.,tổng năng suất bia chai và bia hơi đạt được trong năm là 44 triệu lit/ năm (năng suất dự kiến là 50 triệu lit/năm). Trong đó bia chai chất lượng cao (bia chai Hà Nội) đạt năng suất 20 triệu lit/ năm: đạt chỉ tiêu đề ra. 11/2007: Doanh thu đạt được của công ty rất cao là 202 tỷ. Thu nhập của công nhân ổn định với mức lương 3-4 triệu/tháng. Dự kiến năm 2008 sẽ tăng năng suất lên 50 triệu lít/năm và 6/2008 sẽ hoàn thành hệ thống xử lý nước thải với công suất 1200m3/ngày đêm. Đồng thời mở rộng thêm nhà nấu với việc đầu tư thêm một nồi cháo. Hiện nay công ty đã có những bước nhảy vọt về công nghệ với hệ thống nấu được điều khiển bằng máy vi tính, hệ thống CIP tự động, hệ thống lọc trị giá 20 tỷ đồng của hãng Krones vừa tiếp thu vận hành vào tháng 7/2007. Tổng công suất của dây chuyền đã đạt 44 triệu lít / năm, xấp xỉ công suất thiết kế. 2. Trang thiết bị trong nhà máy bao gồm: Máy nghiền gạo của trung quốc có cải tiến nghiền khô. Hệ thống nhà nấu gồm có: 1 nồi chấo; 2 nồi malt; 2 nồi hoa; 2 nồi lọc; 1 thùng lắng xoáy; và các thiết bị phụ kiện đi cùng. Hệ thống chủ yếu được điều khiển bằng hệ thống máy tính màn hình cảm nhận màu. Đây là hệ thống điều khiển tự động chứ khong phải tự động hoá quá trình, từng nồi tự động hoá khống chế nhiệt độ còn chuyển giai đoạn thì phần lớn công nhân phải thực hiện. Hệ thống lên men gồm 16 tank 150 m3, 12 tank 97m3 và 70 tank 12m3 (tank 12m3 bây giờ dùng để sản xuất bia hơi). Hệ thống tank 12m3 được điều khiển bằng tay. Hệ thống tank thành phẩm gồm 2 tank 69 m3 dùng chứa bia thành phẩm cho quá trình chiết chai. Ngoài ra còn có hệ thống gồm: 1 tank 30m3, 2 tank 20m3, 2 tank 10m3, 5 tank 5m3 và 30 tank 3m3. Hệ thống lên men giống tự nhân được. Hệ thống máy lọc gồm có: Hệ thống máy lọc nến và lọc đĩa của Đức mới đầu tư năm 2007 với công suất 15m3/h. Đây là hệ thống điều khiển tự động toàn bộ. Ngoài ra còn có 2 máy lọc khung bản của Đức có công suất là 3m3/h năm 1994 và công suất 6m3/h năm 1997. Hệ thống dây chuyền chiết chai rất hiện đại có công suất 15000 chai/h. Đây là một hệ thống tự động hoàn toàn từ khâu xếp chai, dỡ chai đến xếp chai vào két. Hiện vẫn chưa đầu tư hệ thống kiểm tra chai rỗng. Hệ thống thu hồi CO2 với công suất 150kg/h rất hiện đại, dây chuyền của Đức. Đây cũng là hệ thống điều khiển tự động đảm bảo cung cấp CO2 cho toàn bộ hệ thống dây chuyền sản xuất. Hệ thống xử lý nước thải công suất 300 – 400m3/ ngày đêm. Tương lai đến 6/2008 sẽ hoàn thành hệ thống xử lý nước thải công suất 1200m3/ ngày đêm. Hệ thống xử lý nước nấu bia…. Các trang thiết bị phụ khác như: Hệ thống nồi hơi, 2 máy nén khí….. II. BỘ MÁY TỔ CHỨC, QUẢN LÝ HÀNH CHÍNH VÀ KĨ THUẬT: SƠ ĐỒ TỔ CHỨC QUẢN LÝ VÀ SẢN XUẤT KINH DOANH: Héi ®ång qu¶n trÞ Chủ tịch Phó chủ tịch Phßng TCL§HC Phßng KHĐT Phßng Kế to¸n Phßng Kü thuËt Ph©n x­ëng C¬ nhiÖt ®iÖn Ph©n x­ëng Bia h¬i Ph©n x­ëng Bia chai C¸c tæ S¶n xuÊt C¸c tæ S¶n xuÊt C¸c tæ S¶n xuÊt Phßng TTTT Ban Gi¸m ®èc PHẦN II: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 1.Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia 2. CÁC NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA Nguyên liệu chính cho quá trình sản xuất bia là Malt, gạo, hoa Houblon, và nước. Ngoài ra còn có các nguyên liệu phụ khác. 2.1 Malt Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các loại bia, có hai loai chủ yếu là đại mạch 2 hàng và đại mạch 6 hàng. Malt là sản phẩm được chế biến từ đại mạch được cho nảy mầm nhân tạo và sấy khô đến độ ẩm thích hợp. Quá trình quan trọng nhất qua đó hạt đại mạch trở thành malt là sự nảy mầm, trong quá trình này hệ enzym có trong hạt đại mạch được hoạt hoá, tích luỹ về khối lượng và hoạt lực. Hệ enzym (amilase, protease, sitase, esrase...) này là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp chất protein và gluxit cao phân tử trong nội nhũ cuả hạt thành các sản phẩm có phân tử nhỏ (đường đơn, dextrin bậc thấp, axit amin, anbumozơ, pepton và nhiều chất khác). Tuỳ thuộc vào nhiệt độ sấy mà thu được malt vàng hay malt đen để sau đó lên men tạo ra bia vàng hay bia đen. Malt đại mạch đạt tiêu chuẩn phải đáp ứng những yêu cầu gồm: Yêu cầu về nguyên liệu: + Cảm quan: - Màu vàng sáng, óng mượt, hạt mẩy tròn đều - Mùi thơm đặc trưng tự nhiên của mầm đại mạch, không có mùi lạ (mùi ẩm, mốc, cháy khét...) - Vị ngọt nhẹ - Không lẫn tạp chất <0,1%. + Cơ học: - Dung trọng: 530 - 500 g/l. - Trọng lượng khô tuyệt đối: 28 - 38g/1000 hạt. - Độ hòa tan tuyêt đối >285 + Thành phần hoá học: - Độ ẩm: < 5,5% - pH dịch: 5.5 - 6.5 - Hàm lượng maltoza: 65 - 70% chất hoà tan. 2.2. Nguyên liệu thay thế Như ngô, sắn, bột mỳ, mạch nha và gạo … được sử dụng nhằm cung cấp thêm một lượng thức ăn cacbon nhất định cho nấm men trong quá trình lên men. Trong công nghiệp chế biến bia, để giảm giá thành sản phẩm, có thể dùng thêm nguyên liệu thay thế malt là gạo. Trong gạo chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa phải, chất béo và xenluloza ở mức độ thấp. Người ta có thể sử dụng gạo thay thế lên tới 50%, tuy nhiên tỷ lệ càng cao thì chất lượng bia càng giảm. Nếu tỷ lệ gạo bằng 30% thì chất lượng bia không thua kém so với sử dụng toàn bộ đại mạch là bao. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo: - Hình thức: trắng bóng, không mối mọt hay vón cuc, không lẫn thóc - Mùi vị: Không có mùi l ạ, không có vị đắng - ít tạp chất, cho phép < 2%, tỷ lệ gẫy <40% - Độ ẩm < 14% - Độ hòa tan tuyệt đối >90% 2.3. Hoa Houblon Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản thứ 2 trong công nghệ sản xuất bia. Hoa có màu xanh lá mạ, hơi vàng với dạng hoa viên, màu hổ phach với dạng cao hoa. Hoa có mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, vị đắng dịu và mùi thơm đặc biệt; vị đắng rõ với cao hoa. Hoa houblon có tác dụng: làm cho bia có vị đắng nhẹ, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, ổn định thành phần sinh học của sản phẩm . Hoa được sử dụng là hoa cái, chưa thụ phấn, vì hoa này có chứa nhiều Lupulin, nơi tập trung chất đắng. Độ chín kỹ thuật là khi hoa từ màu xanh chuyển sang màu vàng lục. Hoa houblon được chế biến ở các dạng khác nhau: - Dạng cao: dễ bảo quản, vận chuyển , chất lượng ổn định. - Dạng cánh: khó bảo quản, giá thành cao nhưng chất lượng tốt. - Dạng viên: dễ bảo quản, khống chế được số lượng cần sử dụng, được sử dụng rộng rãi nhất. Thành phần hoá học quan trọng của hoa houblon: - Nước: 11 - 13% - Chất đắng: chiếm từ 15 - 21% khối lượng chất khô của hoa. Chất đắng có vai trò quan trọng trong tạo vị đắng đặc trưng cho bia. Các chất đắng là chất có hoạt tính sinh học cao, tạo ra sức căng bề mặt làm cho bia có khả năng giữ bọt lâu. Ngoài ra chất đắng còn có tác dụng ức chế sự phát triển của vi sinh vật, làm tăng độ bền sinh học của bia. Chất đắng bao gồm các hợp chất như a- axit đắng, b- axit đắng, nhựa mềm, nhựa cứng. - Tinh dầu thơm: chiếm từ 0.3 - 1%, là những chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu. Tinh dầu thơm có mùi rất mạnh, bay hơi nhanh ở nhiệt độ thường.Tinh dầu thơm là hỗn hợp gồm 103 chất khác nhau như: terpen, rượu, xeton, aldehit, este và axit. Trong quá trình houblon hoá, tinh dầu thơm bay hơi 98% chỉ còn lại 2% trong sản phẩm. - Polyphenol: chiếm từ 2.5 - 6%. Polyphenol có tác dụng kết lắng các protit cao phân tử khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia. Polyphenol có nhiều loại, nhưng hầu hết chúng thuộc nhóm Flavonoid. - Protein: 15 - 21% - Xelluloza: 12 - 14% - Chất khoáng: 5 - 8% - Các hợp chất khác: 26 -28% 2.4. Nước - Nước là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất trong sản xuất bia. Nước chiếm tới 90 - 95% khối lượng sản phẩm. - Thành phần hóa học của nước ảnh hưởng trực tiếp tới toàn bộ quá trình kỹ thuật sản xuất và đặc biệt ảnh hưởng rất lớn tới đặc điểm tính chất, chất lượng bia thành phẩm. - Trong quá trình sản xuất tuỳ từng công đoạn khác nhau mà đưa ra từng chỉ tiêu kỹ thuật khác nhau trong xử lý nước. + Nước dùng trong quá trình nấu bia thì độ cứng tốt nhất là 0,8 - 1,20H. Ngoài ra, trong quá trình sản xuất nước còn dùng để rửa bã, vệ sinh nhà xưởng và các thiết bị khác. - Nước là yếu tố cực kỳ quan trọng trong ngành sản xuất bia nên khi lắp đặt xây dựng nhà máy phải tìm hiểu kỹ xem có đảm bảo được yêu cầu hay không. - Một số chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của nước dùng trong sản xuất bia. + Nước không màu, trong suốt, không mùi, không vị + Nước không bị nhiễm độc và có độ pH = 6,5 ¸ 7,5 + Nước không có vi khuẩn kỵ khí, vi khuẩn đường ruột Ecoli £ 20 tế bào/lít. + Nước có độ cứng < 100D và có hàm lượng muối , hàm lượng muối clo 75 ¸ 150mg/l. + Hàm lượng muối Mg: 2mg/l + Hàm lượng CaSO4 ; 1 ¸ 150mg/l + Hàm lượng sắt < 0,3mg/l + Vi sinh vật hiếu khí < 100 tế bào/ml + Trong nước không có các kim loại nặng như As, Pb. Vì nước rất quan trọng trong quá trình sản xuất bia nên trước khi đưa vào sản xuất ta phải xử lý nước đứng với chỉ tiêu kỹ thuật đã đề ra nhằm không làm ảnh hưởng tới chất lượng của bia thành phẩm và người tiêu dùng. 2.5. Đường kính Trắng bóng, không vón cục, độ ẩm <0,2% 2.6. Nấm men Là tác nhân chính của quá trình lên men tạo ra rượu etylic và một số sản phẩm thứ cấp khác. Để thực hiện quá trình lên men dịch nha cần phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men thuần chủng đảm bảo về hoạt tính cũng như năng lực lên men. Nấm men dùng trong sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào, kích thước tế bào nấm men trung bình 6 - 9 mm, sinh sản bằng hình thức nảy chồi và phân cắt. Tỷ lệ tế bào chết / tế bào sống cho phép là < 10%. Nấm men được sản xuất trong sản xuất bia gồm hai loại: - Saccharomyces cerevisial (giống nấm men nổi) - Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm) . Định mức đối với nấm men: 10 - 20 triệu tế bào / 1ml dịch men giống. 2.7. Nhóm các chất phụ gia Nhóm các chất phụ gia được sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm đạt được những yêu cầu kỹ thuật cần thiết trong quá trình sản xuất. - Nhóm chất phụ gia dùng để xử lý nước: than hoạt tính, các muối sunfat natri. - Nhóm sát trùng nước và điều chỉnh pH: dung dich acid lactic, clo … - Nhóm sát trùng tẩy rửa, vệ sinh đường ống, thiết bị, rửa chai...: dung dịch acid HNO3 ,NaOH 2, P3- Polix , P3- stabilon (ACP) , Foam- Nox…. - Nhóm chất dùng trong quá trình thu hồi khí cacbonic: Than hoạt tính, acid sunfuric, pemanganat kali. - Nhóm hoá chất cho men tiêu hoá và phân lập: enzym acetolactatedecacboxylase (ALDS) , CaCl… - Nhóm các chất trợ lọc: Diatomite, PVPP. II.3. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN BIA HÀ NỘI - HẢI DƯƠNG II.3.1. Nghiền nguyên liệu II.3.1.1. Mục đích Nguyên liệu malt và gạo trước khi đưa vào chế biến phải được nghiền nhằm mục đích là đập nhỏ hạt thành phẩm 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 tuỷ phân khác nhanh và triệt để hơn. II.3.1.2. Các tiến hành 1. Nghiền malt Quá trình nghiền phải đảm bảo tối đa các chất trích ly chuyển từ khối hạt vào dung dịch, mức độ nghiền nhỏ malt có vai trò quan trọng vì hạt càng nhỏ thì diện tích chịu ảnh hưởng của enzim càng lớn. Tuy nhiên, việc nghiên nhỏ cần đúng yêu cầu kỹ thuật, không xay nhỏ như bột. Thành phần cấu tạo của malt gồm hai phần: vỏ và nội nhũ. - Vỏ của hạt có cấu tạo chủ yếu từ xenluloza, lignin, các hợp chất polyplunol và các chất khoáng, một ít pentoza, cácchất màu và chất đắng. Xenluloza và lignin là những hợp chất không hòa tan trong nước và không hề bị thay đổi cấu trúc dưới tác dụng của hệ enzim trong malt nên không nhận được các chất hòa tan cho dịch đường. Chỉ có một lượng không đáng kể pentoza có thể bị thủy phân để tạo thành đường đơn giản hòa tan. Tất cả những thành phần còn lại của vỏ ở mức độ ít nhiều chúng có thể hòa tan vào nước và đi vào thành phần của dịch đường làm cho bia có vị đắng và chát khó chịu. Vì vậy ta phải nghiền sao cho càng bảo toàn nguyên vỏ bao nhiêu càng tốt bấy nhiêu, nhưng bột cần phải nghiền nhỏ để làm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết. Nếu vỏ nghiền càng nhỏ thì lượng chất đắng và chất chát càng dễ hòa tan vào dịch đường; mặt khác nếu vỏ trấu nhỏ thì sẽ khó lọc. - Nội nhũ: chủ yếu là tinh bột, dextrin, đường, protein các sản phẩm thủy phân của protein và nhiều hợp chất khác. Các hợp phần này của nội nhũ là nguồn chính cung cấp chất hòa tan (chất chiết) cho dịch đường. Trong quá trình đường hóa chúng phải chịu tác động của nhiều quá trình enzim để chuyển hóa thành các hợp chất thấp phân tử, dễ hòa tan vì vậy nội nhũ được nghiền thật mịn. Nhược điểm của nội nhũ malt nghiền mìn quá sẽ làm phần cháo trong màng lọc sẽ nén rất chặt, thể tích của chúng ít, sẽ cản trở việc lọc dịch và đến lúc rửa bã malt sẽ không thế nào chiết rút hết các thành phần dinh dưỡng ở trong đó. Bột malt sau khi nghiền phải đạt được các yêu cầu sau: + Vỏ trấu: 15 ¸ 18% + Tấm to: 12 ¸ 18% + Tấm nhỏ: 30 ¸ 35% + Bột mịn: 25 ¸ 35% 1.2. Tiến hành Nhà máy bia Hải Dương sử dụng công nghệ nghiền khô Nhà máy sử dụng malt Trung Quốc đối với bia Hải Dương; malt nhập từ Ph¸p vµ Úc đối với bia Hà Nội, trong đó malt Pháp dùng làm malt lót và bổ sung vào nồi cháo, chỉ sử dụng khoảng 450kg ở nồi đường hóa, còn malt Úc để cho vào nồi đường hóa. Gầu tải Máy lọc sạn Nghiền Thùng chứa Malt Vít tải phân phối vào nồi 2. Nghiền gạo Đối với nguyên liệu gạo ta nghiền sao cho gạo càng nhỏ càng tốt. Gạo sau khi nghiền phải đạt được các yêu cầu sau: + Thành phần cơ học của bột nghiền phải phù hợp với tính năng của thiết bị lọc, thời gian ngắn nhất, hiệu suất chất lượng cao nhất. + Khối lượng pha tấm bé và bột chiếm ưu thế + Bột mịn > 45% + Tấm nhỏ > 35% và tấm to < 20%. 2.2. Tiến hành Nhà máy bia Hải Dương sử dụng gạo V, Q Gầu tải Máy lọc sạn Nghiền Thùng chứa Gạo Vít tải phân phối vào nồi II.3.2. Nấu nguyên liệu * Mục đích Tinh bột của các loại ngũ cốc có màng tế bào bảo vệ nên enzim amylaza không thể tác dụng trực tiếp lên được, khi nghiền chỉ 1 phần các màng đó bị phá vỡ, phần lớn màng tế bào còn lại sẽ ngăn cản sự tiếp xúc của enzim với tinh bột. Mặt khác, ở trạng thái không hòa tan amylaza lên tinh bột rất chậm và kém hiệu quả. Quá trình nấu nguyên liệu nhằm chiết tối đa các chất có thể hòa tan trong nguyên liệu và loại bỏ các chất không hòa tan ra ngoài. II.3.2.1. Nồi hồ hóa (nồi nấu cháo) 1. Mục đích Quá trình này làm trương nở tinh bột phá vỡ mang liên kết tạo cho quá trình đường hóa đạt hiệu suất cao. Tinh bột chuyển thành các sản phẩm thấp phân tử như glucoza, maltoza, fructoza, sacarcoza, các dextrin với phân tử lượng khác nhau. Tinh bột ® deztrin (chủ yếu) + glucoza + maltoza (rất ít) Tinh bột ® maltoza + dextrin (không đáng kể) Tinh bột ® fructoza + saccaroza. Dưới tác dụng của proteaza có mặt trong malt, các hợp chất cao phân tử khó hòa tan chuyển hóa thành các hợp chất thấp phân tử hòa tan bền vững, tạo thành chất chiết của dịch đường: protit ® axit amin. Nghiên cứu quá trình thủy phân nhận thấy nhiệt độ pH và nồng độ có tác động rất mạnh mẽ tới tốc độ thủy phân và đường hóa. Vì vậy cần hiệu chỉnh nhiệt độ, pH thích hợp tạo điều kiện cho sự hoạt hóa tối đa các enzim thủy phân, nếu quá trình diễn ra tốt có thể khống chế được tỷ lệ thành phần trong sản phẩm đường hóa. 2. Cách tiến hành *. Tiến hành Sau khi rửa nồi cháo cho nước 40-500 C vào ngập cánh khuấy, bật cánh khuấy. Cho nguyên liệu và nước, tỷ lệ nước : ( gạo + malt lót ) là 4 : 1. Malt lót ở đây ngoài mục đích tạo điều kiện cho quá trình hồ hoá còn có tác dụng chống khê, giảm độ nhớt của dung dịch. Nước nấu bia Hải Dương ở 40oC còn bia Hà Nội là 300 C. Ngâm trong khoảng 10 phút. Nếu sản xuất bia Hải Dương, thêm enzim termamyl (E1) (chính là enzim a-amylaza). Bia Hà Nội không cần bổ sung enzym. Nâng nhiệt độ lên 86oC để hồ hóa tinh bột, giữ trong 15 phút đối với bia hơi, 60 phút đối với bia chai. Nếu sản xuất bia Hải Dương, tiếp tục nâng nhiệt độ lên đến sôi (1000C), giữ ở nhiệt độ sôi 60 phút. Với sản xuất bia chai Hà Nội: đưa về 730C, bổ sung 200 kg malt tiếp, giữ trong 30 phút cho enzym a-amylaza trong malt hoạt động. Sau đó tiếp tục nâng nhiệt độ lên đến sôi, giữ ở nhiệt độ sôi 60 phút. Sau đó bơm sang nồi đường hóa, bơm làm 2 lần, mỗi lần khoảng một nửa khối lượng dịch cháo. II.3.2.2. Nồi đường hóa 1. Mục đích Để chuyển hóa các chất có trong thành phần chính của malt và nguyên liệu thay thế thành những chất hòa tan trong nước. Trong malt có 10% lượng chất khô là những hợp chất phân tử dễ hòa tan, sau khi đường hóa ở trong dung dịch đường có 75 ¸ 78% lượng chất khô ở trạng thái hòa tan. Đây là một quá trình sinh hóa phức tạp dưới tác dụng của hệ thống enzim. Trong quá trình đường hóa xảy ra quá trình thủy phân các chất cao phân tử thành các chất thấp phân tử hơn… Quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ pH độ pha loãng của hỗn hợp thủy phân … 2. Tiến hành Cháo sôi được khoảng 15 phút thì bắt đầu vận hành nồi đường hóa.Rửa nồi, cho nước 40-500 C vào ngập cánh khuấy, bật cánh khuấy. Đưa nước, malt đã nghiền vào nồi ngâm trong 20 phút, tỉ lệ malt: nước là 1: 4. Đối với sản xuất bia Hải Dương bổ sung enzim Newtrase E2 (proteaza) và enzim Furgomyl E3 (a và b-amylaza). Thêm cháo lần 1 để nâng nhiệt độ khối dịch lên khoảng 52oC, tốc độ nâng nhiệt 1oC/phút, giữ ở 52oC trong 30 phút để enzim proteaza thủy phân protein thành axit amin. Tiếp tục bơm cháo lần 2 để nâng nhiệt độ lên khoảng 65oC, giữ trong 30 phút để tinh bột chuyển thành maltoza dưới tác dụng của b-amylaza. Nâng nhiệt độ lên 75oC, giữ 45 phút để a-amylaza thủy phân tinh bột thành dextrin và glucoza. Nâng tiếp lên 78oC, thử Iot đến khi kết thúc rồi bơm đi lọc. II.3.2.3. Lọc dịch đường 1. Mục đích Thành phần cơ học của cháo malt sau khi đường hoá kết thúc bao gồm 2 hợp phần: pha rắn và pha lỏng. Thành phần của pha rắn bao gồm các cấu tử không hoà tan của bột nghiền được gọi là bã malt. Còn pha lỏng bao gồm nước và các chất thấp phân tử được trích ly từ malt và gạo thì gọi là dịch đường. Mục đích của quá trình lọc dịch đường là tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của quá trình công nghệ, còn pha rắn phải loại bỏ ra ngoài.. Tốc độ lọc dịch phụ thuộc vào độ nhớt của dịch đường. Để giảm độ nhớt và tăng tốc độ lọc, người ta giữ nhiệt độ của dịch lọc tương đối cao. 2. Nguyên tắc lọc Sử dụng sự chênh lệch áp suất giữa phía trên và phía dưới màng lọc, dịch đường sẽ tự chảy qua lớp lọc ra ngoài. 3. Tiến hành Bơm nước ở 78-80 0C vào ngập đáy giả. Dịch bơm vào lọc có nhiệt độ 78oC, được ủ trong 10 phút để tạo lớp màng lọc, sau đó tiến hành lọc. Khoảng 500 l dịch lọc đầu được cho hồi lưu vì lúc này lớp lọc chưa đủ dày, dịch lọc chưa trong. Sau 500 l đầu mới bắt đầu thu dịch. Sau 1 tiếng thì hết dịch đầu và bắt đầu rửa bã bằng nước nóng 78oC. Tiến hành rửa 3 lần, mỗi lần 4m3 nước. Quá trình rửa kết thúc khi nồng độ đường trong nước rửa bã còn 0,30Bx. Thời gian 1 mẻ lọc là 2 tiếng rưỡi. II.3.2.4. Đun sôi dịch đường với hoa Houblon 1. Mục đích Nhằm trích ly các thành phần của hoa houblon vào dịch đường, đặc biệt quan trọng như: chất đắng đặc trưng cho bia tinh dầu thơm và các hợp chất polyphenol. Các chất polyphenol còn có tác dụng là các điện tích âm hết hợp chất với các protein là các điện tích dương tạo thành các phức chất dạng màng nhầy và có khả năng hết lắng kéo theo các chất nhỏ ly ty trong dịch đường kết lắng theo làm tăng độ bền keo của dịch đường và thành phần sinh học của dịch đường được ổn định làm tăng chất lượng của bia thành phẩm sau này 2. Tiến hành Bơm dịch lọc vào nồi đun hoa, khi bơm được khoảng 15-16m3 (ngập bầu gia nhiệt) thì bắt đầu nâng nhiệt. Nhiệt của dịch sau lọc khoảng 70-73oC. Khi bơm lọc sang nồi hoa kết thúc thì nồi hoa bắt đầu sôi. Bổ sung đường với tỉ lệ 10%. Tiến hành bổ sung hoa làm 2 lần. Lần 1 khi nồi hoa bắt đầu sôi, bổ sung 1,5 kg cao hoa (30% a axit đắng) + 1,2 kg hoa viên (8% a axit đắng) + 2,5 kg hoa viên (10% a axit đắng. Sau khi sôi được 30 phút, bổ sung hoa lần 2 là 1 kg hoa viên (8% a axit đắng). Tùy độ màu sau 30 phút có thể bổ sung caramen. Tổng thời gian nấu hoa là 60 phút. Sau khi nấu hoa tiến hành kiểm tra độ đường sao cho đạt 9,80 Bx với bia hơi, 10,50 Bx với bia chai là được. II.3.5. Lắng trong dịch đường 1. Mục đích Mục đích của quá trình lắng xoáy là tách các cặn lớn ra khỏi dịch đường. Dịch đường sau khi houblon hoá là một hỗn hợp gồm bã hoa, các mảng lớn protein kết tủa, các hạt cặn có kích thước khác nhau. Tốc độ lắng của chúng phụ thuộc vào khối lượng riêng của hạt, nhiệt độ và nồng độ của dịch đường. Những hạt có kích thước lớn có thể kết lắng khi nhiệt độ của dịch đường cao còn những hạt nhỏ phải kết lắng ở nhiệt độ thấp. 2. Tiến hành - Dịch đường sau khi đã đun sôi với hoa houblon được bơm sang thùng lắng xoáy theo bơm tiếp tuyến với vỏ thùng với áp lực mạnh ở áp suất 4,5-5 at , nhờ vậy cả cột chất lỏng trong thùng sẽ xoay cưỡng bức. Lực hướng tâm mạnh đã làm cho cặn tập trung vào tâm thùng và lắng xuống đáy với khối lượng nhiều hơn hẳn lượng cặn thô tách ra theo phương pháp cổ điển. - Sau khi bơm hết dịch đường sang thùng lắng xuống ta để lắng trong đồng thời hạn nhiệt độ của khối dịch xuống 900c. Sau khi hạ nhiệt độ dịch đường được đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh. Tổng thời gian lắng xoáy là 30 phút. II.3.6. Làm lạnh dịch đường 1. Mục đích Địa nhiệt độ dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men. Làm lạnh nhanh để tách các vi sinh vật có hại trong môi trường nhiễm tạp vào dịch đường lên men; đồng thời tạo điều kiện tốt để hết lắng các tạp chất hữu cơ kém chịu nhiệt, giảm nhiệt độ của dịch đường để tạo điều kiện thuận lợi cho việc bão hòa ôxy cần thiết cho quá trình lên men ở giai đoạn sau 2. Tiến hành Làm lạnh nhanh bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản. Dùng tác nhân là glycol làm lạnh nước, sau đó dùng nước lạnh để làm lạnh dịch đường. Glycol được thu lại để hồi lưu. Nước nóng cũng được thu lại cho quá trình nấu tiếp theo hoặc CIP. Thiết bị trao đổi nhiệt làm lạnh nước có nhiệt độ nước vào 28oC, nước ra ở 2-4oC. Nhiệt độ glycol vào -5 đến -2oC, ra ở nhiệt độ 5-7oC. Làm lạnh dịch đường: dịch vào ở 70-75oC, dịch ra đối với bia Hà Nội là 9,5oC, đối với bia hơi là 14oC. II.3.7. Bão hòa O2 cho dịch đường trước khi đưa vào lên men 1. Mục đích Vì dịch đường mất hầu hết O2 trong quá trình chế biến nhiệt nên ta cần bổ sung O2 cần thiết cho quá trình tạo sinh khối nấm men của giai đoạn đầu của quá trình lên men. 2. Cách tiến hành - Chuẩn bị: + Đóng van tiết lưu + Mở từ từ van cấp khí nén qua cụm giảm áp sao cho áp suất P = 3¸ 3,5 kg/cm2. + Mở từ từ van xả dưới bầu lọc khí cho ra hết khí tạp và nước đọng sau đó đóng van lại. - Thao tác: + Thao tác để dịch qua máy lạnh nhanh theo quy trình. + Mở từ từ van cấp khí vào bầu sục. Trong quá trình vận hành luôn theo dõi phao chỉ mức cấp khí để điều chỉnh van kịp thời: phao chỉ mức bổ sung khí cho dịch đi lên men để ở vạch 1,5 ¸ 2 (tính theo chân đế phao). + Khi hết dịch, thứ tự thao tác như sau: Đóng van cấp khí, đóng van tiết luư, mở van xả dưới bầu lọc cho hết khí dư sau đó đóng lại. II.3.8. Lên men dịch đường ● Tìm hiểu chung về quá trình lên men của nhà máy Thời gian lên men chính 4-5 ngày, thời gian chuyển phụ 1 ngày, thời gian lên men phụ 7 ngày. Đối với sản phẩm bia chai thời gian lên men chính lâu hơn. Mật độ tế bào nấm men ban đầu: 14-25 triệu tế bào/ml. Tỉ lệ tế bào nấm men sống sót trước khi đi lọc nhỏ hơn 5 triệu tế bào/ml. II.3.8.1. Lên men chính 1. Mục đích Quá trình lên men chính là chuyển các chất đường, dextrin phân tử lượng thấp thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm phụ khác theo yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm. Chất hòa tan của dịch đường bị biến đổi về tính chất và số lượng. Sản phẩm của quá trình lên men chính là bia chai. 2. Cách tiến hành Mỗi tanh lên men nhận 6 mẻ nấu khoảng 13.000 lít. Đặt áp lực tanh lên men là 0,2 ¸ 0,3 at, nhiệt độ lên men chính là 10,50C mở máy lạnh trong giai đoạn này dùng van 3 của tanh (khoang trên). Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ chất hòa tan ban đầu của dịch đường và yêu cầu của chất lượng bia thành phẩm. Ở Công ty cổ phần bia Hà Nội - Hải Dương. Thời gian lên men chính thường 4 ¸ 5 ngày. Khi nồng độ Bx dịch lên men là 6,5 ¸ 7 thì đặt áp lực cho tanh là 0,5 ¸ 0,6 at. II.3.8.2. Lên men phụ 1. Mục đích Nhằm lên men để lượng đường còn sót lại trong dịch lên men, bão hòa CO2 cho bia. Quá trình lên men phụ thực chất là quá trình tàng trữ và hoàn thiện sản phẩm làm chín bia non và làm cho bia có hương vị hài hòa hơn. 2. Các tiến hành Khi nồng độ Bx của dịch lên men đạt 5._.