Luận văn Tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Công nghệ thực phẩm: Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Miền Tây (WSB)

cơ đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho tơi trong 5 năm học tại trường. Xin chân thành cảm ơn cơ Bùi Thị Quỳnh Hoa đã quan tâm giúp đỡ em rất nhiều để tơi cĩ thể hồn thành bài luận văn này. Xin chân cảm ơn Cơng ty cổ phần bia Sài Gịn – Miền Tây tạo điều kiện tơi được vào cơng ty thực tập. Cảm ơn anh Lê Thành Phúc và anh em trong cơng ty đã giúp đỡ tơi rất nhiều Chân thành cảm ơn. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... i MỤC LỤC .............................................................................................................. ii DANH SÁCH HÌNH VÀ BẢNG ........................................................................... v PHẦN I GIỚI THIỆU CƠNG TY ......................................................................... 1 1.1 Lịch sử hình thành ..................................................................................... 1 1.2 Quy mơ doanh nghiệp ............................................................................... 2 1.3 Sơ đồ cơng ty ............................................................................................. 3 1.4 Hệ thống quản lí chất lượng ...................................................................... 3 1.4.1 Yêu cầu chung ........................................................................................... 3 1.4.2 Các quy tắc trong QMS ............................................................................. 3 1.4.3 Mục tiêu chất lượng năm 2008 .................................................................. 4 PHẦN II NỘI DUNG ............................................................................................ 5 CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ BIA ...................................................................... 5 1.1 Lịch sử về bia ............................................................................................ 5 1.2 Qui trình sản xuất bia ................................................................................ 5 CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT BIA ............... 7 2.1 Malt đại mạch ............................................................................................ 7 2.1.1 Đại mạch .................................................................................................... 7 2.1.2 Malt đại mạch .......................................................................................... 10 2.2 Houblon (Humulus lupulus) .................................................................... 14 2.2.1 Chất đắng ................................................................................................. 15 2.2.2 Tinh dầu thơm: ......................................................................................... 17 2.3 Nước ........................................................................................................ 18 2.3.1 Thành phần hĩa học của nước ................................................................. 18 2.3.2 Độ cứng và pH trong nước ...................................................................... 18 2.3.3 Ảnh hưởng của một số ion trong nước đến chất lượng bia ..................... 19 2.3.4 Phương pháp xử lí nước : ........................................................................ 21 2.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá nước nấu bia: .......................................................... 21 2.4 Nấm men ................................................................................................. 23 2.4.1 Chủng nấm men ....................................................................................... 23 2.4.2 Nguồn nấm men tinh khiết ...................................................................... 23 2.4.3 Bảo quản nấm men tinh khiết .................................................................. 23 2.4.4 Nhân giống nấm men thuần khiết ............................................................ 24 2.5 Thế liệu .................................................................................................... 25 2.6 Phụ gia ..................................................................................................... 25 CHƯƠNG III SẢN XUẤT DỊCH ĐƯỜNG LÊN MEN .............................. 27 3.1 Tiếp nhận nguyên liệu và tồn trữ ............................................................ 27 3.2 Nghiền nguyên liệu ................................................................................. 27 3.2.1 Mục đích .................................................................................................. 27 Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng iii 3.2.2 Mức độ nghiền nguyên liệu ..................................................................... 27 3.3 Đường hĩa nguyên liệu ........................................................................... 29 3.3.1 Mục đích của quá trình đường hĩa .......................................................... 29 3.3.2 Hệ enzyme amylase trong quá trình thủy phân ....................................... 29 3.3.3 Sự thủy phân tinh bột ............................................................................... 31 3.3.4 Sự thủy phân protein ................................................................................ 32 3.3.5 Các quá trình khác ................................................................................... 33 3.3.6 Các quá trình enzyme khác ...................................................................... 34 3.3.7 Phương pháp nấu cĩ thế liệu: .................................................................. 34 3.3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến quá trình nấu ................................... 36 3.3.8 Kiểm tra sự thủy phân của tinh bột .......................................................... 39 3.3.9 Thành phần của dịch đường sau đường hĩa ............................................ 39 3.4 Lọc dịch đường và rửa bả ........................................................................ 39 3.4.1 Phương pháp lọc ...................................................................................... 40 3.4.2 Bã hèm ..................................................................................................... 40 CHƯƠNG 4 ĐUN SƠI DỊCH ĐƯỜNG VỚI HOUBLON ............................ 41 4.1 Sự ổn định thành phần dịch đường ......................................................... 41 4.1.1 Về mặt sinh học ....................................................................................... 41 4.1.2 Về mặt sinh hĩa ....................................................................................... 41 4.1.3 Ổn định keo .............................................................................................. 41 4.2 Sự gia tăng cường độ màu ....................................................................... 42 4.3 Ảnh hưởng của DMS (dimethylsulfite) .................................................. 42 4.4 Ảnh hưởng của Zn trong dịch đường ...................................................... 42 4.5 Quá trình hịa tan các thành phần của hoa houblon ................................ 43 4.5.1 Hịa tan các chất đắng .............................................................................. 43 4.5.2 Thời gian và cường độ đun sơi ................................................................ 45 4.5.3 Ảnh hưởng của pH ................................................................................... 45 4.5.4 Sự kết tủa isohumulon ............................................................................. 45 4.5.5 Hịa tan polyphenol .................................................................................. 45 4.6 Hướng dẫn đun sơi dịch đường ............................................................... 46 CHƯƠNG 5 LẮNG CẶN VÀ LÀM LẠNH DỊCH ĐƯỜNG ....................... 48 5.1 Lắng cặn .................................................................................................. 48 5.2 Làm lạnh dịch đường .............................................................................. 49 5.3 Kiểm tra chất lượng dịch đường: ............................................................ 50 CHƯƠNG 6 LÊN MEN ................................................................................ 54 6.1 Lên men chính ......................................................................................... 54 6.2 Lên men phụ ............................................................................................ 55 6.2.1 Các giai đoạn của quá trình lên men phụ ................................................. 55 6.2.2 Quá trình loại bỏ các sản phẩm phụ ........................................................ 55 6.2.3 Chỉ tiêu bia sau lên men phụ ................................................................... 58 Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng iv 6.3 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men ....................................... 59 6.3.1 Thành phần của dịch đường ..................................................................... 59 6.3.2 Nhiệt độ lên men ...................................................................................... 59 6.3.3 Nấm men .................................................................................................. 59 6.4 Các phản ứng và biến đổi khác ............................................................... 59 6.4.1 Sự thay đổi trong thành phần hợp chất chứa nitrogen ............................. 59 6.4.2 Sự làm giảm pH ....................................................................................... 60 6.4.3 Những thay đổi trong tính chất oxy hĩa của bia ...................................... 61 6.4.4 Độ màu của bia ........................................................................................ 61 6.4.5 Kết tủa các chất gây đắng và polyphenol ................................................ 61 6.4.6 Hàm lượng CO2 trong bia ........................................................................ 62 6.4.7 Việc lắng trong và làm ổn định keo của bia ............................................ 62 CHƯƠNG 7 LỌC BIA ................................................................................... 63 7.1 Lọc trong ................................................................................................. 63 7.2 Lọc hấp phụ ............................................................................................. 63 7.3 Lọc an tồn .............................................................................................. 63 7.4 Pha bia ..................................................................................................... 63 7.5 Tank chứa bia trong BBT ........................................................................ 64 CHƯƠNG 8 BIA THÀNH PHẨM ................................................................ 65 8.1 Rửa chai ................................................................................................... 65 8.2 Chiết chai ................................................................................................. 66 8.3 Thanh trùng ............................................................................................. 66 8.4 Dán nhãn ................................................................................................. 66 8.5 Chỉ tiêu chất lượng bia chai: ................................................................... 67 CHƯƠNG 9 THIẾT BỊ CHÍNH .................................................................... 68 9.1 Thiết bị khu nấu ....................................................................................... 68 9.1.1 Hệ thống nghiền ....................................................................................... 68 9.1.2 Nồi gạo ..................................................................................................... 69 9.1.3 Nồi malt ................................................................................................... 70 9.1.4 Máy lọc hèm ............................................................................................ 71 9.1.5 Nồi đun sơi ............................................................................................... 72 9.1.6 Hệ thống lắng và làm lạnh nước nha ....................................................... 73 9.2 Thiết bị khu lên men................................................................................ 75 9.2.1 Tank lên men ........................................................................................... 75 9.2.2 Máy lọc KG ............................................................................................. 77 9.2.3 Máy lọc FOM .......................................................................................... 77 9.2.4 Máy lọc securox ....................................................................................... 78 PHẦN III KẾT LUẬN ................................................................................... 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 80 Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng v DANH SÁCH HÌNH VÀ BẢNG Danh sách bảng Bảng 1 Thành phần hĩa học của đại mạch ............................................................. 7 Bảng 2 Nhiệt độ và pH tối thích của enzyme ......................................................... 9 Bảng 3 Thành phần hĩa học của houblon ............................................................. 15 Bảng 4 Thành phần hĩa học của nước .................................................................. 18 Bảng 5 Phân loại độ cứng nước ............................................................................ 19 Bảng 6 Các chỉ tiêu nước nấu bia ......................................................................... 21 Bảng 7 Các thành phần chính của gạo .................................................................. 25 Bảng 8 Mức độ nghiền malt ................................................................................. 28 Bảng 9 Nguyên liệu mẻ nấu .................................................................................. 34 Bảng 10 Thơng số vận hành mẻ nấu ..................................................................... 35 Bảng 11 Q10 ở các vùng nhiệt độ của phản ứng enzyme ...................................... 37 Bảng 12 Ảnh hưởng của nhiệt độ đường hĩa ....................................................... 38 Bảng 13 Sự phụ thuộc pH mơi trường với thời gian và hiệu suất đường hĩa ...... 39 Bảng 14 Cơ cấu nguyên liệu nồi đun sơi .............................................................. 46 Bảng 15 Tiêu chuẩn chất lượng nước nha lạnh .................................................... 50 Bảng 16 Tiêu chuẩn chất lượng bia sau lên men phụ .......................................... 58 Bảng 17 Chỉ tiêu chất lượng bia ........................................................................... 64 Bảng 18 Chỉ tiêu chất lượng bia chai ................................................................... 67 Danh sách hình Hình 1 Đại mạch ..................................................................................................... 7 Hình 2 Cấu tạo hạt đại mạch ................................................................................... 7 Hình 3 Malt đại mạch ........................................................................................... 10 Hình 4 Hoa houblon .............................................................................................. 15 Hình 5 Chế phẩm houblon .................................................................................... 18 Hinh 6 Hệ thống xử lí nước .................................................................................. 21 Hình 7 Nấm men ................................................................................................... 23 Hình 8 Dịch đường ............................................................................................... 42 Hình 9 Đồ thị tổng quát quá trình lên men ........................................................... 59 Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng vi Hình 10 Sơ đồ máy rửa chai ................................................................................. 66 Hình 11 Máy chiết ................................................................................................ 67 Hình 12 Máy dán nhãn .......................................................................................... 67 Hình 13 Hệ thống nghiền malt .............................................................................. 69 Hình 14 Máy nghiền gạo ...................................................................................... 69 Hình 15 Nồi malt .................................................................................................. 71 Hình 16 Máy lọc ................................................................................................... 72 Hình 17 Màng cao su ............................................................................................ 72 Hình 18 Nồi đun sơi .............................................................................................. 74 Hình 19 Thiết bị làm lạnh ..................................................................................... 74 Hình 20 Tank lên men .......................................................................................... 76 Hình 21 Lọc KG ................................................................................................... 78 Hình 22 Lọc FOM ................................................................................................. 79 Hình 23 Lọc securox ............................................................................................. 79 Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 1 PHẦN I GIỚI THIỆU CƠNG TY 1.1 Lịch sử hình thành - SACABECO là Cơng ty Liên doanh Bia Sài Gịn tại Cần Thơ, được thành lập từ hợp đồng liên doanh ký ngày 20/11/1996 giữa Cơng ty Bia Sài Gịn và Cơng ty Rượu Bia – NGK Hậu Giang. - Đến ngày 30/08/2000, Cơng ty Liên doanh Bia Sài Gịn tại Cần Thơ được bàn giao lại cho Cơng ty Bia Sài Gịn Thống Nhất, quản lý theo đúng chủ trương của Bộ Cơng Nghiệp (cơng văn số: 3005/CV-KHĐT ngày 03/08/2000) và UBND tỉnh Cần Thơ (cơng văn số 2615/UB ngày 09/08/2001). - Sau ngày tiếp nhận bàn giao, Cơng ty Bia Sài Gịn khẩn trương tiến hành nhà xưởng sản xuất, đưa thiết bị đã được nhập khẩu từ trước và lắp đặt trên diện tích 2ha. Sau đĩ, chủ tịch Hội đồng quản trị Tổng Cơng ty Rượu bia – NGK Việt Nam đã ký quyết định số 39/QĐ – HĐQT ngày 31/08/2001 về việc thành lập nhà máy Bia Cần Thơ trực thuộc Cơng ty Bia Sài Gịn. - Vào ngày 04/12/2001, nhà máy nấu thử mẻ bia đầu tiên. - Ngày 01/01/2002, nhà máy Bia Cần Thơ đi vào sản xuất chính thức theo kế hoạch do cơng ty Bia Sài Gịn giao. - Ngày 06/05/2003, Bộ trưởng Bộ Cơng nghiệp ban hành quyết định số: 74/2003/QĐ – BCN về việc thành lập Tổng Cơng ty Bia rượu – NGK Sài Gịn và Tổng Cơng ty Bia rượu – NGK Sài Gịn ban hành quyết định số 138/TCT/HC, ngày 21/07/2003 đổi tên Nhà máy Bia Cần Thơ thành Nhà máy Bia Sài Gịn – Cần Thơ trực thuộc Tổng Cơng ty Bia rượu – NGK Sài Gịn. - Ngày 12/05/2004, Bộ trưởng Bộ Cơng nghiệp ban hành quyết định số 1035/QĐ/TCB, về việc cổ phần hĩa Nhà máy Bia Sài Gịn Cần Thơ, trong đĩ nhà nước nắm giữ hơn 50% cổ phần. - Thực hiện Nghị quyết ngày 27/05/2006 của ĐHCĐ hợp nhất Cty cổ phần Bia Sài Gịn - Cần Thơ & Cty cổ phần Bia Sài Gịn Sĩc Trăng thành Cty cổ phần Bia Sài Gịn - Miền Tây. - Tên Cty: Cty Cổ phần Bia Sài Gịn - Miền Tây Tên tiếng Anh: Saigon Beer Western joint Stock Company Tên viết tắt: WSB Địa chỉ trụ sở chính: KCN Trà Nĩc, P.Trà Nĩc, Q.Bình Thuỷ, Tp.Cần Thơ ĐT: 071.84 3333; fax: 843.222 Email: wsb@vnn.vn Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 2 Các nhà máy sản xuất trực thuộc Cty: Nhà máy Bia Sài Gịn – Sĩc Trăng ĐC: 16 Quốc lộ 1, P.2, Thị xã Sĩc Trăng, tỉnh Sĩc Trăng ĐT: 079.826.494; fax: 824.070 Nhà máy Bia Sài Gịn - Cần Thơ ĐC: KCN Trà Nĩc, P.Trà Nĩc, Q.Bình Thuỷ, Tp.Cần Thơ ĐT: 071.84 3333; fax: 843.222 + Vốn điều lệ: 145.000.000.000 đồng # 14.500.000 cp Ngành nghề kinh doanh: SX, kinh doanh các sản phẩn bia, cồn, nước giải khát. Kinh doanh chế biến nơng sản để làm nguyên liệu sản xuất bia, cồn, nước giải khát và xuất khẩu. Hội đồng Quản trị: Bà Phạm Thị Hồng Hạnh: Chủ tịch Ơng Nguyễn Văn Nhơn: Thành viên- Giám đốc Cty Ơng Trần Cơng Tước: Thành viên Ơng Đỗ Văn Vẻ: Thành viên Ơng Nguyễn Văn Đồi: Thành viên Ban Kiểm sốt: Ơng Đồng Việt Trung: Trưởng ban Bà Đỗ Thị Lệ Thanh: Thành viên Ơng Nguyễn Ngọc Huyện: Thành viên Người đại diện theo pháp luật: Bà Phạm Thị Hồng Hạnh: Chủ tịch HĐQT Thời điểm bắt đầu hoạt động: 01/07/2006. 1.2 Quy mơ doanh nghiệp - Sản phẩm của doanh nghiệp là bia Sài Gịn xanh 450 ml - Cơng suất thiết kế giai đoạn 1: 10 triệu lít bia/năm - Cơng suất thiết kế giai đoạn 2: 15 triệu lít bia/năm đã được hồn thành đưa vào hoạt động cuối tháng 12/2003 - Cơng suất thiết kế tại thời điểm cổ phần là 20 triệu lít/năm - Cơng suất hiện tại là 25 triệu lít/năm Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 3 1.3 Sơ đồ cơng ty 1 nhà để xe 2 nhà vệ sinh 3 nhà ăn 4 trạm biến áp 5 xử lí nước thải 6 kho thành phẩm 7 xử lí nước cấp 8,10 bảo vệ 14 nhà nấu 15 silo malt, gạo 16 khu xay xát 17 kho malt, gạo 18 lị hơi 19 xưởng bảo trì 20 máy phát điện 21 CO2 thu hồi 22 máy lạnh 24-26 kho vật tư 29 khu lên men 30 khu trữ men 31 phịng CIP 32 phịng BBT 34 khu chai rỗng 35 khu chiết bia 1.4 Hệ thống quản lí chất lượng Chất lượng: mức độ của một tập hợp các đặc tính vốn cĩ đáp ứng yêu cầu (ISO 9001:2000) 1.4.1 Yêu cầu chung QMS của WSB được xây dựng và thực hiện, duy trì và liên tục cải tiến tính hiệu lực của hệ thống theo yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 9001:2000 1.4.2 Các quy tắc trong QMS QMS tại WSB được xây dựng, thực hiện, duy trì dựa trên các quy tắc đã được áp dụng của QMS SABECO. - Sản xuất các sản phẩm với chất lượng theo tiêu chuẩn của khách hàng. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 4 - Chấp hành luật pháp hiện hành của nhà nước, các chế định của tổ chức chuyên nghành cĩ liên quan khác. - Định kì xem xét và cải tiến QMS, nhằm nâng cao tính hiệu lực và hiệu quả của QMS để gia tăng sự thỏa mãn các yêu cầu ngày càng cao của khách hàng. 1.4.3 Mục tiêu chất lượng năm 2008 - Sản lượng và tiêu thụ bia chai Sài Gịn đạt 53 triệu lít ( bia Sài Gịn xanh 30 triệu lít) - Đảm bảo 100% sản phẩm bia chai sản xuất đạt chất lượng theo qui định của tổng cơng ty. - Đảm bảo thực hiện định mức tiêu hao vật liệu do cơng ty ban hành. - Các bộ phận trong tồn cơng ty cĩ số điểm đánh giá 3S đầu > 55 điểm trong chương trình 5S ( sẵn sàng, sàng lọc, sạch sẽ, săn sĩc, sắp xếp). - 100% các thiết bị tham gia sản xuất cĩ lí lịch được bão dưỡng, bảo trì, thực hiện hiệu chuẩn đúng thời hạn. - Khơng để xảy ra tai nạn lao động nặng, lao động nhẹ khơng quá 2 vụ. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 5 PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ BIA 1.1 Lịch sử về bia Bia được định nghĩa theo J.De.Clerck là một thức uống qua sự lên men của dịch đường cĩ được từ ngũ cốc nảy mầm, thêm vào đấy là hương vị của hoa houblon. Bia khác với rượu ở chỗ nĩ cĩ hàm lượng cồn rất thấp nhưng cĩ hàm lượng các chất khơng lên men khá cao. Bia được phân biệt với các thức uống giải khát khác ở chỗ bọt bia được giữ lâu hơn và CO2 là của bản thân quá trình lên men tạo thành. So với rượu và các nước giải khát khác thì bia cĩ giá trị dinh dưỡng cao hơn do cĩ chứa vitamin B1, B2, B5, B6, PP..., một số chất khống và nguyên tố vi lượng. Ngồi ra, bia cịn kích thích tiêu hĩa và chứa CO2, houblon... Cĩ thể do các nguyên nhân trên mà bia đã được sản xuất từ rất lâu và ngày càng phát triển về cả cơng nghệ lẫn về chất lượng. Bia được con người tạo ra từ thế kỷ V trước cơng nguyên và được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của Ai Cập và Lưỡng Hà. Từ đĩ bia đã trở nên thiết yếu đối với tất cả các nền văn minh trồng ngũ cốc ở Việt Nam phía tây cổ xưa. Tuy bia được sản xuất từ rất sớm nhưng sự bổ sung houblon để tạo vị đắng, mùi hương và kéo dài thời gian bảo quản là một phát kiến tương đối mới. Houblon được tìm ra vào năm 1079 ở Đức và được sử dụng trong bia ở Anh vào đầu năm 1500. Bia đã cĩ từ xa xưa nhưng chỉ sản xuất thủ cơng và làm theo thĩi quen kinh nghiệm chứ khơng ai hiểu về tính chất hay cơ chế của sự lên men. Đến giữa thế kỷ XIX vào năm 1857, Louis Pasteur bắt đầu nghiên cứu về vi sinh. Ơng đã khám phá lý thuyết của sự lên men, hồn thiện kỹ thuật thanh trùng và kỹ thuật cấy giống nấm men. Sau đĩ, Hansen tiếp tục tìm ra phương pháp phân lập các tế bào nấm men, qua đĩ tuyển chọn và nhân giống đưa vào sản xuất bia. Nhờ vào những phát kiến trên mà các nhà sản xuất bắt đầu chế tạo thiết bị và đầu tư chiều sâu. Cơng nghệ sản xuất bia từ đĩ dần dần phát triển cho đến ngày nay với sản lượng ngày càng tăng. 1.2 Qui trình sản xuất bia Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 6 Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 7 CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT BIA 2.1 Malt đại mạch 2.1.1 Đại mạch a. Phân loại Đại mạch là loại thực vật một năm. Chúng được chia thành hai nhĩm chính: đại mạch mùa đơng (2 hàng hạt, gieo vào mùa đơng, thu hoạch mùa hè), đại mạch mùa xuân (đa hàng, gieo mùa xuân, thu hoạch mùa đơng). - Đại mạch mùa đơng: loại này cĩ 2 hàng hạt, là loại tốt nhất dùng trong sản xuất bia vì hạt to, hàm lượng protein thấp. Do đĩ sẽ thu được nhiều chất chiết, vỏ tương đối mỏng sẽ hạn chế những chất khơng cần thiết cĩ hại mùi vị bia hịa tan vào trong quá trình nấu. - Đại mạch mùa xuân: loại này cĩ từ 4 - 6 hàng hạt, hạt nhỏ, vỏ trấu dày nên thường dùng làm thức ăn gia súc. Tuy nhiên cũng cĩ một số loại đại mạch 4 hàng dùng trong sản xuất bia. b. Thành phần hĩa học Hạt đại mạch cĩ cấu tạo gồm: vỏ, nội nhũ và phơi. Thành phần hĩa học của hạt đại mạch rất phức tạp, nĩ phụ thuộc vào giống, kỹ thuật canh tác, đất đai, khí hậu và điều kiện bảo quản. Các chỉ số về thành phần hĩa học là nhân tố quyết định chất lượng và cũng là chỉ tiêu để xem xét loại đại mạch cĩ đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt và bia hay khơng. Bảng 1: Thành phần hĩa học của malt đại mạch Thành phần % chất khơ Carbohydrate chung Protein (các hợp chất chứa nitơ) Các chất vơ cơ Chất béo Thành phần khác 70 – 85 10,5 – 11,5 2 – 4 1,5 – 2 1 – 2 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng cơng ty bia Sài Gịn Độ ẩm bình quân thay đổi từ 14 - 14,5%, độ ẩm cĩ thể thay đổi từ 12% trong điều kiện thu hoạch khơ ráo đến 20% trong điều kiện ẩm ướt. Nếu độ ẩm cao sẽ kích thích quá trình hơ hấp làm hao hụt chất khơ. Mặt khác độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, gây hư hỏng hạt. Độ ẩm cao cịn làm tăng chi phí vận chuyển và giảm hiệu suất thu hồi chất chiết. Vì vậy nếu độ ẩm quá cao thì ta cần sấy đạt độ ẩm cần thiết <15%. Hình 1 Đại mạch Hình 2 Cấu tạo hạt đại mạch Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 8  Tinh bột: là cấu tử chiếm chủ yếu về mặt số lượng cũng như về ý nghĩa đối với cơng nghệ sản xuất malt và bia, chiếm 55 - 65%, cĩ cơng thức (C6H10O5)n. Trong mơi trường giàu H2O thủy phân thành đường glucose dưới tác dụng của acid, tạo thành chủ yếu dextrin, maltose, glucose dưới tác dụng của hệ enzyme amylase. Đây chính là nguồn cung cấp chất hịa tan chủ yếu cho dịch đường, là nguồn thức ăn cho nấm men. Tinh bột tập trung chủ yếu ở nội nhũ và chỉ một phần ít ở phơi. Đường kính hạt tinh bột khoảng 20 - 30 µm đối với hạt to, 2 - 10 µm đối với hạt nhỏ. Tỷ trọng hạt tinh bột khoảng 1,5 - 1,6, khơng tan trong nước lạnh và dung mơi hữu cơ trung tính. Điểm hồ hĩa của tinh bột đại mạch là 80oC, là nhiệt độ mà tại đây tinh bột cĩ hệ số trương nở và độ nhớt cực đại. Nhiệt độ này rất quan trọng vì tinh bột đã hồ hĩa tốt sẽ đường hĩa nhanh và triệt để hơn.  Các carbohydrate khác: - Cellulose: chiếm khoảng 2% chất khơ, nằm chủ yếu trong vỏ trấu của hạt. - Hemicellulose: là thành phần tạo nên thành tế bào, dưới tác dụng của enzyme sitrase tạo thành pentose và hexose hịa tan trong dịch đường, là nguồn dinh dưỡng cho nấm men. - Pectin: cĩ trong màng ngăn trung gian của đại mạch. Khi bị phân hủy sẽ cho ra sản phẩm là các đường đơn galactose và xilose. Pectin khi ._.tồn tại trong dịch đường sẽ tạo thành dịch keo cĩ độ nhớt cao làm khĩ khăn trong quá trình lọc. Tuy nhiên nĩ sẽ giúp bia cĩ vị đậm đà, tạo và giữ bọt tốt hơn.  Các hợp chất chứa nitơ: Đây là chỉ số quan trọng thứ hai sau tinh bột, dùng đánh giá đại mạch cĩ đủ chất lượng để sản xuất bia hay khơng. Dưới tác dụng của hệ enzyme protease sẽ tạo ra các nhĩm khác nhau và giữ những vai trị hết sức quan trọng. - Nhĩm đơn giản: acid amin tự do chỉ chiếm 0,1% chất khơ nhưng cĩ vai trị to lớn, là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, tạo melanoid tạo màu trong bia, tạo bọt. Tuy nhiên, nếu acid amin tự do tồn tại quá nhiều nấm men khơng sử dụng hết, lượng cịn lại sẽ là nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật khác làm hỏng bia trong quá trình bảo quản. - Nhĩm cĩ phân tử lượng trung bình cĩ tác dụng tạo và giữ bọt cho bia - Nhĩm cĩ phân tử lượng cao là nguyên nhân gây đục bia. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 9  Các chất vơ cơ: - Polyphenol và chất đắng: tập trung chủ yếu ở lớp vỏ. Polyphenol cĩ tác dụng làm tăng độ bền keo cho bia do dễ dàng kết hợp với các protein cao phân tử tạo thành phức chất để kết lắng. Tuy nhiên, đa số polyphenol trong đại mạch thuộc nhĩm flavonoid, nĩ cùng với chất chát, chất đắng trong đại mạch tạo vị đắng chát khĩ chịu trong bia. - Ritin: tập trung chủ yếu ở vỏ, chiếm 0,9% chất khơ của vỏ, là muối đồng thời của Ca và Mg với acid C6H6O6(H2PO3)6 khi bị thủy phân sẽ tạo C6H6(OH)6 và acid phosphoric là nguồn cung cấp phospho cho nấm men, tạo hệ đệm phosphate làm tăng độ chua tác dụng của dịch cháo trong giai đoạn đường hĩa, tăng hệ số thủy phân. - Vitamin: chứa vitamin B1, B2, B6, C, PP2, tiền vitamin A, E, acid pantoteic, biotin, acid pholievic và nhiều dẫn xuất vitamin E. - Chất khống: SiO2, K2O, MgO, CaO, Na2O, SO32-, Fe2O3, Cl. Trong các chất khống thì phospho giữ vai trị quan trọng nhất do tạo hệ đệm phosphate trong dịch đường. - Chất béo: tập trung nhiều ở phơi và lớp oleron, cĩ mùi thơm nhẹ dễ chịu. Chất béo tồn tại trong bia làm giảm độ bền keo của sản phẩm.  Các chất khác: - Enzyme: Bảng 2: Nhiệt độ và pH tối thích của một số enzyme Enzyme Nhiệt độ (oC) pH α-amylase β-amylase γ - amylase exopeptidase proteinase phosphatase lipase 72 - 76 65 - 70 50 40 - 45 60 45 - 50 35 5,7 - 5,8 5,1 - 5,9 3,5 - 5,5 7,8 4,6 4,6 5 Nguồn: Bài giảng rượu bia và nước giải khát, Bùi Thị Quỳnh Hoa - Các chất đường: chiếm khoảng 1,8% chất khơ. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 10 c. Đánh giá chất lượng đại mạch  Yêu cầu về cảm quan sinh lý: - Đại mạch cĩ chất lượng cao nếu vỏ khơng quá 7 - 9% trọng lượng hạt, nếu lớn hơn thì khơng thích hợp cho sản xuất bia. - Dung trọng (g/l): là trọng lượng 1lit hạt tính bằng gam. Dung trọng bình thường của đại mạch từ 65 - 75 g/l. - Trọng lượng tuyệt đối 1000 hạt: dao động khoảng 35 - 45g. - Lực nảy mầm: là số hạt nảy mầm (tính ra % sau ngày thứ 3 của quá trình nảy mầm), điều kiện tốt nhất thường từ 80 - 85%. - Khả năng nảy mầm: được tính ra % sau 6 ngày nảy mầm. Đại mạch cĩ chất lượng cao nếu lực nảy mầm trên 90% và khả năng nảy mầm trên 95%.  Yêu cầu về hĩa học: - Hàm lượng ẩm: 12 - 15%. - Hàm lượng protein: 9 -11%. - Hàm lượng tinh bột: 63 - 65%.  Yêu cầu về cơ học: - Loại 1: 2,8 mm. - Loại 2: 2,5 – 2,7 mm. - Loại 3: 2,2 – 2,4 mm. Yêu cầu đại mạch dùng để sản xuất bia phải cĩ ít nhất 85% loại 1 và 2,  Yêu cầu về cảm quan: - Khơng lẫn đất cát, rác cỏ, các loại ngũ cốc khác. Các hạt đại mạch phải cùng một loại đồng nhất. - Nhìn hạt thĩc tốt, khơ và vỏ mỏng, khơng tì vết. - Hạt phải cĩ màu vàng nhạt, khơng bị ẩm mốc. - Hạt cĩ mùi thơm tươi, khi cắn cĩ mùi tinh bột và hơi ngọt. 2.1.2 Malt đại mạch Malt được cấu tạo từ đại mạch qua quá trình nảy mầm nhân tạo, sau khi nảy mầm ta dừng lại bằng cách sấy khơ. Hình 3 Malt đại mạch Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 11 a. Mục đích quá trình nảy mầm - Hoạt hĩa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzyme cĩ ích trong quá trình nấu. - Tạo cho hạt cĩ độ phân giải thích nghi cho quá trình đường hĩa được dễ dàng. - Tạo cho hạt cĩ mùi thơm đặc trưng và màu cho bia. b. Các cơng đoạn sản xuất malt - Chuẩn bị malt: nhằm mục đích tách bụi bặm, tách tạp chất lẫn lộn và các mảnh kim loại bằng quạt hút, sàng nam châm và đưa vào silo tồn trữ bảo quản. Vấn đề dự trữ mang ý nghĩa quan trọng vì đây là thời gian ổn định tính chất sinh lý của hạt đại mạch sau khi thu hoạch mặc dù khơ nhưng khả năng nảy mầm kém, khả năng mọc mầm chỉ trở lại bình thường sau 6 - 8 tuần bảo quản. Đồng thời tồn trữ cũng để ổn định nguồn nguyên liệu trong sản xuất. Trong quá trình bảo quản cần chú ý thơng giĩ hiệu quả, ổn định nhiệt độ trong kho và trong khối hạt, khống chế độ ẩm khơng vượt quá 15%, khơng trộn lẫn các lơ hạt khác giống và khác nhau về độ chín, chú ý tiêu diệt vi sinh vật trong kho. - Sàng lọc và phân cỡ: trong đại mạch khơng chỉ chứa các tạp chất, bụi bặm mà cịn chứa các hạt ngũ cốc khác, các hạt gãy, hạt lép... Vì vật cần tách chúng ra qua các thiết bị sàng. Các hạt đại mạch cĩ kích cỡ khác nhau sẽ hút nước khác nhau và nảy mầm khơng đồng đều, ảnh hưởng đến các quá trình sau. Sau khi qua thiết bị sàng thì lơ hạt được cho qua thiết bị phân cỡ. Cĩ 2 cỡ hạt: • Loại 1: 2,5 – 2,8 mm ngâm chung. • Loại 1: 2,2 – 2,4 mm ngâm chung - Ngâm: trước khi đưa vào ngâm ta cần làm sạch và phân loại lần hai do quá trình tồn trữ trong silo và vận chuyển để ngâm hạt cần cĩ những biến đổi, cọ xát, tạo bụi hay nhiễm tạp chất từ silo chứa. Mục đích chính của quá trình ngâm là: • Loại bỏ những hạt lép, những hạt khơng lép nhưng khơng chắc như những hạt tiêu chuẩn, các tạp chất, các mẫu hạt gãy vụn... mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa loại bỏ ra hết khỏi khối hạt. • Rửa sạch bụi, vi sinh vật, cơn trùng đồng thời sát trùng khối hạt bằng cách pha hĩa chất vào nước ngâm. • Tạo điều kiện cho hạt hút thêm lượng nước tự do, sao cho tổng độ ẩm đạt 43 - 45%. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 12 Trong quá trình ngâm, khi hạt hút đủ nước acid gibberelic hoạt động như một hormon kích thích sản sinh enzyme cho quá trình nảy mầm của hạt. Enzyme sinh ra từ phơi trong 24 giờ từ khi hạt hút nước và cĩ đủ oxy. Các quá trình xảy ra trong thời gian ngâm: sự thẩm thấu, khuếch tán nước vào hạt, hịa tan các chất chát, đắng, chất màu, polyphenol ở vỏ vào mơi trường, sự thẩm thấu ion, muối hịa tan từ mơi trường vào hạt, hút nước, trương nở của tinh bột, hình thành các hợp chất thấp phân tử trong nội nhũ vào nước, vận chuyển chất hịa tan về phơi, hình thành các enzyme vào nước, chuyển từ dạng liên kết thành dạng tự do, hoạt hĩa hệ enzyme oxy hĩa - khử, enzyme thủy phân, sự hơ hấp của hạt, thủy phân các hợp chất cao phân tử. Trong các quá trình này thì quá trình hoạt hĩa enzyme thủy phân và hơ hấp ở hạt là quan trọng nhất vì hơ hấp gắn liền với hoạt động của hệ enzyme oxy hĩa - khử, cịn hệ enzyme giúp phân giải các hợp chất cao phân tử thành hợp chất đơn giản cung cấp dinh dưỡng cho sự phát triển của mầm. Một số yếu tố cần quan tâm trong quá trình ngâm: • Nhiệt độ: nhiệt độ tối thích cho quá trình ngâm là 10 - 12oC. Nếu cao hơn 15oC vi sinh vật gây hư hỏng dễ phát triển, cịn nếu nhỏ hơn 10oC thì sự phát triển của phơi sẽ bị ức chế. • Độ lớn của hạt: hạt lớn hút nước chậm hơn hạt nhỏ và thời gian ngâm sẽ dài hơn. Vì vậy cần phân cỡ hạt trước khi ngâm. • Hồn cảnh khí hậu: đại mạch trồng ở vùng khơ sẽ khĩ hút nước và thời gian ngâm kéo dài hơn hạt trồng ở điều kiện khí hậu ơn hịa. • Thành phần hĩa học của nước: các ion kiềm và kiềm thổ giúp hịa tan tốt các hợp chất đắng, chát, polyphenol và giúp giảm thời gian ngâm hạt. Ngược lại, ion kim loại nặng đặc biệt là sắt ngăn cản quá trình thẩm thấu nước, cản trở sự tiếp xúc oxy, thải CO2 và làm biến màu hạt. - Ươm mầm: Mục đích: chuyển trạng thái của hệ enzyme trong hạt đại mạch từ trạng thái "nghỉ" sang trạng thái "hoạt động", tích lũy về khối lượng và tăng cường năng lực xúc tác của chúng. Quá trình này tạo ra một loạt các enzyme cần thiết cho sự chuyển hĩa trong nội nhũ như: sự phân giải tinh bột, sự tạo ra đường, sự hịa tan các protein, phá vỡ thành tế bào làm hạt mềm ra. Các quá trình này nhằm tạo thuận lợi cho giai đoạn đường hĩa. Khi sản xuất malt điều cần thiết là phải tạo ra hệ enzyme, đặc biệt là enzyme amylase cĩ hoạt lực cao, acid amin ở mức độ vừa phải, lượng protein hịa tan chỉ cần đủ khơng nên quá cao. Để đạt được điều đĩ ta cần chọn đại mạch loại cĩ hàm lượng protein thấp. Ngâm đạt độ ẩm khoảng 42 - 43%, nhiệt độ 10 - 15oC và phải thơng giĩ thật tốt. Nếu sử dụng đại mạch cĩ Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 13 protein cao cần ngâm đạt độ ẩm 44 - 46%, nhiệt độ khối hạt tối đa 20 - 22oC, ươm mầm trong khoảng từ 6 - 8 ngày. - Sấy malt tươi: đây là cơng đoạn quan trọng quyết định màu sắc, mùi vị bia, cĩ ảnh hưởng đặc biệt đến giai đoạn nấu. Mục đích: • Làm giảm độ ẩm xuống khoảng 1,5 – 3,5% dễ vận chuyển, bảo quản và giảm khả năng xâm nhập gây hư hỏng của vi sinh vật. • Tạo điều kiện thuận lợi cho hệ enzyme thủy phân hoạt động, làm tăng hàm lượng chất chiết hịa tan. • Tạo hương vị, màu sắc, các chất cĩ khả năng tạo và giữ bọt. • Tiêu diệt vi sinh vật. - Tách rễ: sau khi sấy xong ta cần tách rễ ngay vì khi đĩ rễ cịn nĩng giịn, dễ gãy. Cần tách rễ do trong rễ chứa nhiều các hợp chất alcaloid gây vị đắng khĩ chịu. - Bảo quản malt: cần bảo quản trước khi sử dụng do: • Vỏ malt cịn giịn, khi nghiền sẽ bị nát, các chất trong vỏ sẽ hịa tan nhiều hơn, đặc biệt là polyphenlol làm giảm độ bền keo của sản phẩm, vỏ nát hiệu quả lọc sẽ kém. • Hoạt lực enzyme chưa ổn định nên hiệu suất chưa đạt giá trị cực đại. Cần bảo quản malt khoảng 3 - 4 tuần để malt đạt độ ẩm 5 - 6%. c. Đánh giá chất lượng malt  Cảm quan - Màu sắc : vàng ĩng, hạt to chắc. - Hương vị : ngọt thơm đặc trưng của malt. - Độ sạch: tỉ lệ tạp chất cho phép < 1%, hạt gãy vỡ <5% trong khối hạt.  Chỉ số cơ học - Khối lượng hectolit nằm trong giới hạn 45-60kg. - Khối lượng tuyệt đối: là khối lượng của 1000 hạt ngẫu nhiên từ 29-37g. - Hình thái vết cắt: là mức độ trắng đục hay trắng trong của nội nhũ, qua đĩ xác định mức độ nhuyễn và mức độ hồ hĩa của nội nhũ. - Độ xốp: là chỉ số nghịch đảo độ cứng của malt, nĩ cho biết mức độ nhuyễn của malt, đo bằng xốp kế (mubrimeter). Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 14  Chỉ số hĩa học - Thủy phần: cĩ ý nghĩa cho độ bền và an tồn của malt khi bảo quản, vận chuyển. Nếu ẩm cao chi phí vận chuyển lớn và khĩ bảo quản, tốt nhất là khoảng 5%. - Thời gian đường hĩa: là thời gian để đường hĩa hồn tồn cháo malt ở 70oC, chỉ số này cho ta biết tình trạng hoạt động của hệ enzyme và mức độ nhuyễn của malt. Đối với malt vàng thời gian này khoảng 15-20 phút mới đạt yêu cầu. - Hiệu số của hiệu suất chiết khi nghiền mịn và nghiền thơ tính bằng % để đánh giá mức độ nhuyễn và mức độ hồ hĩa của malt khi ươm mầm. Giá trị này càng bé thì malt cĩ chất lượng càng cao. - Số Hactong: cho biết hoạt lực của hệ enzyme amylase và protease. - Hàm lượng đường maltose: yếu tố quyết định mức độ lên men của dịch đường. Đối với malt ,vàng chỉ số này phải đạt từ 65-70%. - Độ chua: độ chua định phân khoảng 5,5 – 5,6, càng tiến về 4,5 thì càng cĩ lợi cho đường hĩa. Độ chua tác dụng khoảng 15-17 ml NaOH 1N/100g chất khơ - Đạm hịa tan: đánh giá mức độ thủy phân của protein, chỉ số này được qui định trong khoảng 35 - 41% protein hịa tan khi đường hĩa. Tỷ số giữa lượng đạm hịa tan vào dịch đường và và tổng lượng các hợp chất chứa N gọi là chỉ số Kolbach. Malt tốt phải cĩ chỉ số Kolbach >41. - Đạm khả kết: là hàm lượng protein kết lắng sau 5 giờ đun sơi dịch đường (13- 18% đạm tổng của dịch đường). Hiệu số giữa đạm tổng và đạm khả kết chính là hàm lượng đạm hịa tan bền vững. - Hoạt lực catalase: mức độ tạo thành melanoid của malt đại lượng này càng cao thì lượng melanoid tạo thành càng thấp. Malt nhà máy sử dụng là malt nhập từ Úc đã được tổng cơng ty kiểm tra các chỉ tiêu trên. Khi nhập malt về sản xuất nhà máy chỉ kiểm tra độ ẩm, cảm quan và độ hịa tan của malt. 2.2 Houblon (Humulus lupulus) Là nguyên liệu quan trọng thứ hai trong cơng nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia cĩ vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Đây là loại thực vật lưu niên đơn tính thuộc họ Gai mèo (Cannabinaceae), đơi lúc cũng cĩ những cây cĩ đồng thời hoa đực và hoa cái. Tuy nhiên trường hợp này hoa đực thường bị điếc. Trong cơng nghệ sản xuất bia ta chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn, vì vậy trong vườn hoa cần loại các cây đực. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 15 Bảng 3 Thành phần hĩa học của houblon Thành phần Tỉ lệ (% chất khơ) Nước Chất đắng Polyphenol Tinh dầu thơm Protein Cellulose Chất khống Các hợp chất khác 11 – 13 15 – 21 2,5 – 6 0,3 – 1 15 – 21 12 – 14 5 – 8 26 – 28 Nguồn: Bài giảng rượu bia và nước giải khát, Bùi Thị Quỳnh Hoa 2.2.1 Chất đắng Là thành phần cĩ giá trị nhất trong houblon, nĩ tập trung chủ yếu ở các hạt lupulin dưới dạng nhựa hay acid đắng kết tinh. Đây là thành phần cĩ vai trị tạo vị đắng dịu, tạo sức căng bề mặt để giữ bọt, làm tăng độ bền sinh học cho bia do cĩ tác dụng kháng khuẩn. a. α - acid đắng Gồm 6 hợp chất: humulon, cohumulon, prehumulon, adhumulon, posthumulon, 4 - deoxuhumulon. Cơng thức cấu tạo: Trong các hợp chất trên thì humulon là thành phần quý nhất trong hoa houblon vì nĩ là nguồn cung cấp chính các chất đắng và khả năng kháng sinh. Humulon và các đồng phân tạo ra từ 85 - 95% chất đắng trong bia, nĩ cĩ vị đắng mạnh, độ hoạt động bề mặt lớn. Hình 4 Hoa houblon Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 16 Khả năng hịa tan của α - acid đắng trong nước khoảng 500 mg/l, trong dịch đường thì ít hơn, trong bia thì khơng đáng kể (10 - 30 mg/l). Độ kiềm càng cao thì khả năng hịa tan càng nhiều. Trong quá trình đun sơi α - acid đắng qua quá trình đồng phân hĩa tạo thành các chất cĩ khả năng hịa tan và độ đắng cao hơn nhiều. b. β - acid đắng Gồm 4 hợp chất lupulon, colupulon, adlupulon và prelupulon. Mạch acyl giống như ở α – acid đắng. OH CO OH H2C O CH2HO HC RC H3C H3C CH C CH3 CH3 α – acid đắng C O C H 2 C H C H 3 C H 3 C O H C C H 3 C H 3 C O H C C H 2 C H 3 C H 3 H 2C C H C H 3 C H 3 C O C H 2 C H 3C O C H 2 Humulon Cohumulon Adhumulon Prehumulon Posthumulon Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 17 Cơng thức tổng quát của β - acid đắng Lupulon là dạng hợp chất dạng tinh thể, màu trắng, nĩng chảy ở 92oC. Theo Jean de Clerk thì bản thân nĩ khơng đắng, tuy nhiên các loại nhựa mềm chuyển hĩa từ lupulon thì đắng. β - acid đắng dễ tan trong eter, hexan, rượu methylic. Khả năng hịa tan trong nước, trong dịch đường kém hơn rất nhiều so với α - acid đắng. Nếu bị oxy hĩa, β - acid đắng sẽ chuyển thành hupulon, khả năng hịa tan kém. Nếu phản ứng kéo dài hupulon sẽ chuyển thành nhựa mềm và sau đĩ là nhựa cứng. c. Nhựa mềm, nhựa cứng: Nhựa mềm là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình oxy hĩa và polyme hĩa. Ở giai đoạn này thì chất đắng và khả năng kháng sinh chỉ cịn một phần. Tuy nhiên khả năng hịa tan cao nên lực đắng được tạo ra lớn, tạo giá trị cho hợp phần này. Nhựa đắng là sản phẩm cuối của quá trình. Ở giai đoạn này thì chúng khơng thể hịa tan vào dịch đường và bị thải theo cặn lắng, chính vì vậy hợp phần này khơng cĩ giá trị trong sản xuất bia. 2.2.2 Tinh dầu thơm: Tạo mùi thơm đặc trưng nhẹ nhàng và dễ chịu cho sản phẩm. Là chất lỏng trong suốt, khơng màu hoặc màu vàng nhạt. Tinh dầu thơm cĩ mùi rất mạnh, tỷ trọng của chúng là 0,88, dễ hịa tan trong rượu ethylic ở nhiệt độ cao. Trong nước tỷ lệ hịa tan của chúng là khơng đáng kể, khoảng 1 : 20000. Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường. OH CO OH H 2C O CH2H 2C HC RC H3C H3C CH C CH3 CH3 HCC H 3C H 3C O CO O H2C O HC RC H3C H3C OH CO OH H2C O CH2H2C HC RC H3C H3C CH C CH3 CH3 HCC H3C H3C hupulon → lupulon Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 18 Thành phần hĩa học của tinh dầu thơm trong houblon rất phức tạp, nĩ chiếm khoảng 0,4% thành phần của hoa và gồm 103 hợp chất khác nhau. Trong đĩ phần lớn là terpen, rượu, cetol, aldehyde, ester, acid. Nhĩm các hợp chất chiếm khối lượng nhiều nhất là các hydrocarbon (75%). Nhà máy sử dụng hai dạng chế phẩm của houblon là houblon cao và houblon viên nhập khẩu từ Đức trữ ở nhiệt độ 5 – 7oCvới mục đích : - Houblon cao (CO2 extract) hàm lượng α- acid đắng 50% tạo vị đắng cho sản phẩm. Dạng chế phẩm này sẽ giảm được hao phí chất đắng trong quả trình bảo quản, tăng hệ số sử dụng hữu ích của houblon, giảm lượng bã, chất màu. - Houblon viên hàm lượng α-acid đắng 8,1% tạo mùi hương đặc trưng cho sản phẩm 2.3 Nước 2.3.1 Thành phần hĩa học của nước Phụ thuộc chủ yếu vào nguồn cung cấp nước, ngồi HOH trong nước cịn cĩ: Bảng 4: Thành phần hĩa học của nước Thành phần Hàm lượng (mg/l) Cặn khơ CaO MgO SO3 Cl dạng chiết SiO2 N2O5 Các chất hữu cơ 200 – 500 80 – 160 20 – 40 50 – 80 10 – 40 5 – 10 10 2 mgO2/l Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng cơng ty bia Sài Gịn Đáng chú ý, hàm lượng Ca, Mg, Fe tồn tại trong nước dạng Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaCO3, Fe(HCO2)2 đều gây ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất. 2.3.2 Độ cứng và pH trong nước - Độ cứng tạm thời gây ra bởi các muối bicarbonate sẽ kết tủa khi đun nĩng theo phương trình Ca2+ + 2H2O → CaCO3↓ + H2O + CO2 - Độ cứng vĩnh cữu gây ra do muối CaSO4, CaCl2, Ca(NO3)2 khơng thay đổi khi đun sơi - Độ cứng(oH) được đánh dựa vào hàm lượng Ca2+, Mg2+ trong nước. Hình 5 Chế phẩm houblon Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 19 Độ cứng = độ cứng tạm thời + độ cứng vĩnh cửu - Độ cứng của nước cĩ thể đo bằng độ Đức (oH), độ Pháp, độ Anh, độ Mỹ. 1 độ Đức = 10 mg/l CaO hoặc 7,14 mg/l MgO 1 độ Pháp = 10 mg/l CaCO3 1 độ Anh = 14,3 mg/l CaCO3 1 độ Mỹ = 1 mg/l CaCO3 - Sự tương ứng giữa các độ này như sau: 1 độ Đức = 1,79 độ Pháp = 1,25 độ Anh = 17,89 độ Mỹ 1 độ Pháp = 0,56 độ Đức = 0,7 độ Anh = 10 độ Mỹ 1 độ Anh = 1,47 độ Pháp = 0,8 độ Đức = 14,3 độ Mỹ - Độ cứng của nước cịn được đo bằng mili đương lượng viết tắt là meq (miliequivalent). 1meq tương ứng với 20,04 mg Ca2+ hoặc 12,16 mg Mg2+ trong 1 lit nước: 1 meq = 2,804oH. Cĩ nghĩa là: 1mg/l Ca2+ = 0,0495 meq/l Ca2+ 1mg/l Mg2+ = 0,0821 meq/l Mg2+ - Tùy thuộc vào độ cứng, nước được phân cấp như sau: Bảng 5 Phân loại độ cứng của nước Phân cấp oH meq/l Rất mềm Mềm Tương đối cứng Cứng Rất cứng 0 – 4 4 -8 8 -18 18 – 30 > 30 0 – 1,4 1,4 - 2,8 2,8 – 6,4 6,8 – 10,7 > 10,7 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng cơng ty bia Sài Gịn - Một chỉ số quan trọng của nước nữa là pH của nĩ. Độ chua tác dụng của nước dao động trong khoảng 6,5 – 7, Tính acid của nước là do sự tồn tại của acid cacbonic và trong nước cùng tồn tại muối cacbonate và bicacbonate tạo thế cân bằng. Độ chua của nước cĩ ảnh hưởng rất mạnh đến hiệu suất đường hĩa của malt. 2.3.3 Ảnh hưởng của một số ion trong nước đến chất lượng bia - Ca2+: thường tìm thấy trong nước với số lượng lớn, nĩ tạo độ cứng của nước. Trong quá trình nấu bia cĩ tác dụng giúp cho α-amylase chống tác dụng của nhiệt nhằm đảm bảo quá trình dịch hĩa.Kích thích men protease và amylase hoạt động Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 20 làm tăng hiệu suất mẻ nấu. Hỗ trợ qua trình kết lắng các protein trong quá trình đun sơi. Muối bicacbonate tác dụng với phosphate của malt làm tăng độ chua định phân gây bất lợi cho quá trình đường hĩa, ngược lại muối sunphate của nĩ lại làm tăng độ chua định phân cĩ lợi cho quá trình đường hĩa. 2KH2PO4 + 2NaHCO3 → K2HPO4 + Na2HPO4 + H2O + 2CO2 4KH2PO4 +3CaSO4 → Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4 Trong quá trình lên men giúp cho sự kết lắng, lắng nấm men tốt và loại các oxalate. Với lượng từ 40 – 70 ppm trong nồi gạo và nồi đường hĩa sẽ giúp cho các enzyme bền vững và nâng cao hiệu suất đường hĩa. Với lượng từ 80 – 100 ppm trong dịch đường sẽ giúp ổn định pH và cải thiện việc tăng trưởng nấm men, nấm men kết tủa tốt, loại bỏ oxalate và làm giảm độ màu của bia. Với lượng 60 – 80 ppm trong bia thành phẩm được coi là thích hợp nhất cĩ thể làm thay đổi vị bia theo sở thích. - Mg2+: ít khi vượt quá 30 mg/l nên ít ảnh hưởng đến pH dịch đường và mùi vị bia, tuy nhiên MgSO4 sẽ cho bia mùi vị khĩ chịu. Một số Mg2+ chuyển hĩa từ malt cĩ tác dụng như một Co-enzyme thường được tìm thấy ở dạng vết. Nếu ở nồng độ cao chúng thường gây vị đắng khĩ chịu, làm đĩng cặn lịng ống, làm suy yếu nấm men, tạo sự oxy hĩa với tanin trong bia là nguyên nhân gây đục. - Na+: hàm lượng cao tạo cho bia vị đắng chát khĩ chịu, trong phạm vi 200 mg/l sẽ tạo vị đậm đà cho bia. - Fe+, Fe2+, Mn2+: nếu trong dịch đường hàm lượng cao sẽ rút ngắn chu kì sinh trưởng của nấm men làm sự cân bằng trong quá trình lên men bị phá vỡ, ngồi ra cịn gây cho bia cĩ mùi vị lạ. Một tác dụng bất lợi nữa là nĩ xúc tác quá trình oxy hĩa gây đục bia. - SO42-: nhiều hơn 250 mg/l sẽ gây vị đắng khan. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 21 2.3.4 Phương pháp xử lí nước : Do sử dụng nguồn nước sinh hoạt để sản xuất nên chỉ cần xử lí nước qua 3 bước : - Lọc cát để loại cặn bẩn cịn sĩt lại. - Lọc qua than hoạt tính để loại bớt Cl2, tạp chất hữu cơ trong nước gây mùi khĩ chịu. - Trao đổi ion để khử độ cứng của nước, các hạt nhựa trao đổi ion được tái sinh bằng NaOH, HCl. - Dùng đèn cực tím để tiêu diệt vi sinh vật trong nước. Sau khi xử lí xong cần pha thêm một ít nước nguồn để đảm bảo hàm lượng kim loại trong nước sản xuất. 2.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá nước nấu bia: Bảng 6 Các chỉ tiêu của nước nấu bia Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị pH Độ kiềm tổng TAC Độ cứng tổng TH Hàm lượng muối (quy về NaCl) Độ trong Độ dẫn điện Hàm lượng chlor Mùi, màu Vị Hàm lượng sắt Hàm lượng chlor tự do Hàm lượng nitrite Hàm lượng nitrate Chloroform Total trihalomethane Trichloroethane Trichloroethylen Men mốc tạp trùng Tổng vi sinh vật hiếu khí Coliform và E.coli oF oF mg/l %Neph µs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l ppb ppb ppb ppb khuẩn lạc/ml khuẩn lạc/ml khuẩn lạc/ml 6,5 ÷ 7,5 ≤ 2,2 ≤ 2,2 < 20,0 ≤ 10,0 ≤ 60,0 <0,05 khơng mùi, khơng màu khơng vị lạ 0 ≤ 0,05 0 ≤ 2,5 ≤ 1,0 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 10 ≤ 100 0 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng cơng ty bia Sài Gịn Cách kiểm tra một số chỉ tiêu trong nước nấu bia: - Độ trong Hình 6 Hệ thống xử lí nước Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 22 % Neph = trị số đọc trên máy đo (EBC) × 26,8 - Hàm lượng muối quy về NaCl: • Nguyên tắc: Dùng AgNO3 để chuẩn độ chlorua với thuốc thử K2CrO4 đến khi xuất hiện kết tủa. • Thực hiện: Cho vào bình tam giác 250 ml: 100 ml mẫu nước + 4 ÷ 5 g K2CrO4 10%. Dùng AgNO3 1N / 10 định phân đến khi dung dịch xuất hiện kết tủa đỏ gạch AgCl2 bền vững. Ghi thể tích là V (ml). • Kết quả: Hàm lượng muối (mg/l) = 58,5 × V3 - Độ kiềm TA: Lấy 100 ml nước + 1 ÷ 3 g phenol. Nếu trắng: TA = 0 Nếu hồng: Ghi nhận thể tích V1 (ml) TA = 2 × V1 (oF) - Độ kiềm tổng (TAC): Cho vào bình vừa thử vài giọt thuốc thử methyl - organe. Dùng H2SO4 N / 25 chuẩn cho đến khi xuất hiện màu đỏ. Ghi thể tích H2SO4 N / 25, TAC = 2 × (V1 + VH2SO4) (oF) - Độ cứng tổng (TH): Dùng 50 ml mẫu + 2 ml dung dịch đệm pH = 8 ÷ 10 cho vào 5 g Noird Eriocrom 0,25%, dung dịch cĩ màu đỏ mận. Chuẩn độ dung dịch bằng EDTA 0,02N cho đến màu xanh ve. Ghi nhận thể tích V (ml). TH = 2 × V (oF) - pH: Đo bằng máy đo pH. - Chlorua tự do: Mẫu nước trắng + 1 viên DPD No - 1, khuấy tan hồn tồn. Để yên 5 phút rồi cho vào máy so màu, đọc trị số A (mg/l) trên máy (lượng chlorua tự do). - Chlorua tổng: Mẫu nước trắng + 1 viên DPD No - 3, khuấy tan hồn tồn. Để yên 5 phút rồi cho vào máy so màu, đọc trị số B (mg/l) trên máy. B là lượng chlorua tổng. Chlorua kết hợp: C (mg/l) = B - A - Fe tổng: Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 23 Mẫu trắng + Iron LR. Khuấy tan và để yên trong 5 phút. Đọc trị số mg/l, đĩ là Fe tổng. 2.4 Nấm men 2.4.1 Chủng nấm men Việc lựa chọn được chủng men thích hợp là yếu tố vơ cùng quan trọng để sản xuất bia cĩ chất lượng cao. Hiện nay bia Sài Gịn đang sử dụng chủng nấm men lên men chìm Saccharomyces carlbergensis, cĩ hình cầu hoặc elip, kích thước trung bình từ 6 - 8µm, sinh sản bằng cách nảy chồi hoặc tạo bào tử. Trong điều kiện hiếu khí, khi được cung cấp đầy đủ oxy nấm men thực hiện quá trình hơ hấp và tăng sinh khối. Trong điều kiện yếm khí, chúng thực hiện quá trình lên men. 2.4.2 Nguồn nấm men tinh khiết Men giống được phân lập và giữ gìn từ chủng men hiện cĩ bằng cách cấy vạch vào họp petri chứa mơi trường dịch đường - agar 20 - 30oC sau 2 - 3 ngày, chọn khuẩn lạc mọc riêng lẻ, trịn, màu trắng sữa, soi kính hiển vi xác định là men bia. 2.4.3 Bảo quản nấm men tinh khiết Nấm men, sau khi phân lập và đã được kiểm tra hồn tồn phù hợp cho sản xuất như cho độ lên men tốt, bia trong sau khi lên men phụ và cho mùi vị tốt. Nấm men giống được bảo quản theo 2 cách sau: Trên mơi trường thạch nghiên dịch đường agar, men giống được cấy vào ống nghiệm chứa mơi trường thạch nghiên dịch agar. Ủ ở 25oC trong 3 ngày rồi được bảo quản ở 2 - 4oC sau mỗi 3 tháng sẽ được cấy truyền sang dịch đường mới. Trong mơi trường vơ trùng, nấm men được bảo quản ở 5oC, sau 15 ngày được cấy truyền sang mơi trường mới. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tăng sinh khối của nấm men - Nhiệt độ tối ưu cho quá trình tăng sinh khối là 25 - 30oC, ở 40oC nấm men ngừng hoạt động và bắt đầu chết. Ở nhiệt độ thấp làm ức chế quá trình tăng sinh khối của nấm men, việc ức chế này mạnh hay yếu cịn tùy thuộc vào chủng nấm men, ngồi ra chúng cũng khơng bị tiêu diệt ngay cả ở nhiệt độ -180oC. - Ở nồng độ dịch đường ≥ 20%, quá trình phát triển nấm men và lên men ngừng hoạt động. Vì các tế bào bị huyết tương hĩa do áp lực thẩm thấu cao. - Hàm lượng CO2 cao, làm giảm sự tăng trưởng sinh khối, trong khi O2 cao làm tăng tốc độ phát triển nấm men. Hình 7 Nấm men Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 24 - Hàm lượng cồn ≥ 0,5% cĩ ảnh hưởng độc hại cho nấm men và ảnh hưởng này gia tăng khi nhiệt độ tăng. - Chất kháng sinh, phụ thuộc vào nồng độ chúng sẽ giết chết nấm men như: Cl2 tự do, florid, H2SO3, formol… 2.4.4 Nhân giống nấm men thuần khiết  Nhân giống trong phịng thí nghiệm - Bình cầu 500 ml : chuyển men giống được bảo quản trong mơi trường nước mỏt vào bình cầu 500 ml đang chứa 100 ml dịch đường đã vơ trùng. Ủ ở điều kiện nhiệt độ 20 - 25oC trong 48 giờ. Lắc định kỳ trên máy lắc mỗi giờ lắc 15 phút. Sau đĩ kiểm tra về mặt vi sinh nấm men tăng sinh khối mạnh, tế bào khỏe thì dịch men này được chuyển sang bình 1000 ml. - Bình tam giác 1000 ml: chuyển tồn bộ men sang bình tam giác 1000 ml đang chứa 300 ml dịch đường vơ trùng. Ủ ở nhiệt độ 20 - 25oC trong 48 giờ, kiểm tra vi sinh như trên. Nếu đạt yêu cầu thì chuyển tiếp sang bình tam giác 2000 ml cĩ vịi. - Bình 2000 ml cĩ vịi: chuyển tồn bộ dịch men sang bình tam giác 2000 ml cĩ chứa 500 ml dịch đường vơ trùng, ủ ở nhiệt độ 20 - 25oC trong 48 giờ, lắc định kỳ 1 giờ lắc 15 phút.  Gây men trong sản xuất Kiểm sốt về mặt vi sinh dịch men, khi đạt yêu cầu thì chuyển dịch men này qua giai đoạn nhân giống trong hệ thống gây men. Trong hệ thống gây men gồm 2 bồn: V = 200 l và V = 1000 l - Bồn 200(l): chuyển tồn bộ dịch men trong bình 2000 ml sang bồn gây men 200 l đang chứa 50 l dịch đường đã thanh trùng và làm lạnh xuống 14 - 16oC (cao hơn nhiệt độ cấy men từ 2 - 4oC). Sụt giĩ liên tục sau 48 giờ châm thêm vào bình này 50 l nước dịch đường hĩa vơ trùng ở 14 - 16oC sụt giĩ liên tục để nấm men tăng sinh khối. Sau 48 giờ kiểm tra vi sinh và chuyển dịch men này vào bồn 1000 l. - Bồn 1000(l): ép tồn bộ dịch men này vào bồn 1000 l, lúc này đang chứa 700 l dịch đường vơ trùng ở 14 - 16oC. Sụt giĩ mạnh liên tục sau 48 giờ kiểm tra vi sinh, khi đạt yêu cầu dịc._.ổi trong thành phần hợp chất chứa nitrogen Nấm men sử dụng hợp chất nitrogen từ dịch đường để tổng hợp nên vật chất trong tế bào. Nấm men khơng chỉ hấp thụ nitrogen mà cịn tiết vào mơi trường một số hợp chất chứa nitrogen dưới dạng amino acid và peptide, phân tử lượng thấp trong suốt quá trình lên men chính và tàng trữ. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 60 Những chất này gồm cĩ amino acid và peptide, vitamin phosphate, glyco protein… Do đĩ thu hoạch nấm men quá sớm sẽ sản xuất ra bia cĩ vị khơ và rỗng mặc dù quá trình tàng trữ được kéo dài. Quá trình tiết hợp chất nitrogen bởi sự phân cắt khơng thuận nghịch của các enzyme nội bào dẫn đến sự tự phân. Khi quá trình tự phân xảy ra sẽ gây ảnh hưởng bất lợi cho chất lượng bia như: - Làm xấu đi hương vị bia và cĩ khuynh hướng cho mùi men, mùi dầu thảo mộc - Làm tăng pH của bia - Giảm độ màu - Giảm độ ổn định keo và sinh học - Giảm khả năng giữ bọt - Độ đắng sẽ lớn hơn và bền hơn - Hàm lượng diacetyl tăng - Bia dễ bị nhiễm - Khĩ khăn khi lọc bia Khoảng trên 70% hợp chất chứa nitrogen hiện diện trong bia dưới dạng amino acid, vì vậy quá trình tự phân sẽ được phát hiện khi hàm lượng amino acid tăng cao. 6.4.2 Sự làm giảm pH pH giảm đáng kể trong quá trình lên men từ 5,3 – 5,6 của dịch đường xuống cịn 4,0 – 4,6 trong bia thành phẩm. Sự giảm giá trị pH là do: - Sự hình thành acid hữu cơ do quá trình khử amine - Việc sử dụng ion phosphate bậc 1 bởi nấm men - Do việc hấp thụ ion NH4+ bởi nấm men - Do việc hấp thụ ion potassium bởi nấm men và sự giải phĩng ion H+ vào bia. Trong suốt quá trình lên men pH giảm từ từ và giữ ổn định cuối quá trình. Khi pH tăng trở lại là dấu hiệu bắt đầu sự tự phân của nấm men. pH cĩ ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của bia, pH thích hợp cho bia thành phẩm là 4,2 – 4,4 Nếu pH < 4,4: thúc đẩy quá trình kết tủa phức chất keo khơng ổn định protein – polyphenol, bia chín nhanh hơn, vị bia dịu và độ bền sinh học tốt hơn. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 61 Nếu pH ≤ 4,1: gây cho bia cĩ vị chua nên tránh, đặc biệt độ chua gây nên do nhiễm trùng trong quá trình lên men chính và phụ, phải hồn tồn được loại trừ Các yếu tố giúp bia đạt pH yêu cầu - Nước nấu bia phải đạt độ kiềm dưới 5odH - Acid hĩa mẻ nấu và dịch đường - Tăng độ lên men - Mức sai biệt giữa độ lên men cuối cùng và triệt để lên men thấp - Tránh nấm men bị tự phân - Chất lượng dịch đường phải phù hợp với nấm men để tăng sinh khối - Đảm bảo cho quá trình lên men mãnh liệt (nhiệt độ cao, tỷ lệ nấm men cấy lớn) 6.4.3 Những thay đổi trong tính chất oxy hĩa của bia Khả năng khử của bia tăng lên trong suốt quá trình lên men, do việc sử dụng oxy trong dịch đường bởi nấm men. Lượng O2 trong dịch đường đang cấy men, được sử dụng nhanh chĩng bởi nấm men và trong quá trình tàng trữ chỉ cịn từ 0,00 – 0,01 mg/l bia. Bia đạt được chỉ tiêu rH thấp khi: - Lên men bằng tank kín - Lên men mạnh - Ngăn ngừa O2 hấp thụ vào bia 6.4.4 Độ màu của bia Ngay trong ngày lên men đầu tiên của quá trình lên men, độ màu của bia giảm khoảng 3 EBC là do: - Sự mất màu của một số hợp chất do độ pH giảm - Sự hấp thụ các chất tạo màu trên tế bào men hay kết tủa theo bọt hoặc lắng xuống đáy tank 6.4.5 Kết tủa các chất gây đắng và polyphenol Do ảnh hưởng của việc giảm độ pH nên trong suốt quá trình lên men một số chất gây đắng đã hịa tan ở dạng keo và các polyphenol được đưa xuống mức của điểm đẳng điện, chúng bị kết tủa trên bề mặt lớp bọt bao phủ. Các α-acid khơng được đồng phân trong quá trình đun sơi sẽ bị kết tủa khi pH < 5 và nhiệt độ < 10oC. Một phần isohumulon cũng kết tủa trên bề mặt lớp bọt bao phủ, vì nĩ chất hoạt động bề mặt rất mạnh nên được bọt khí CO2 giữ lại và mang lên, người ta cĩ thể Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 62 hạn chế việc thất thốt các chất gây đắng bằng cách loại bỏ sự hình thành lớp bọt trên mặt bằng cách dằn áp. Trong quá trình lên men và làm chín bia thơng thường, bắt đầu với lượng chất gây đắng trong dịch đường lạnh là 100% thì từ 20 – 30% bị mất đi và 70 – 80% lượng này bị mất trong quá trình lên men chính, 50% bị mất đi khi nhiệt độ lên men quá cao. 6.4.6 Hàm lượng CO2 trong bia Hàm lượng CO2 trong bia là một tiêu chuẩn chất lượng quan trọng nhất. Các loại bia “hấp dẫn” với độ tạo bọt tốt cĩ hàm lượng CO2 từ 0,45 – 0,5%, bia cĩ chất lượng tốt sau khi lọc phải chứa ít nhất từ 4,7 – 5,2 g/l. Độ hịa tan của CO2 trong bia phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Hàm lượng CO2 tăng lên khi nhiệt độ giảm, áp lực tăng. 6.4.7 Việc lắng trong và làm ổn định keo của bia Ở giai đoạn cuối cùng của quá trình làm chín bia là tạo điều kiện cho việc lắng trong, cải thiện khả năng lọc và tăng thêm độ bền vững keo của bia. Cách đánh giá khả năng lắng trong của bia là đo mật độ men cịn lơ lửng trong bia trước khi vào máy lọc, thơng thường khoảng ≤ 2 triệu tế bào/ml Khả năng lắng trong của bia phụ thuộc vào: - Số lượng và tính chất cặn trong bia - Nhiệt độ của bia - Sự xáo động của bia trong quá trình lên men phụ - Hình dạng tank chứa và chiều cao mức chứa dịch đường (chiều cao mức chứa thấp thì khả năng lắng trong tốt hơn) - Thời gian lắng trong, độ nhớt của bia Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 63 CHƯƠNG 7 LỌC BIA 7.1 Lọc trong Mục đích: loại bỏ nấm men, cặn kết tủa để làm trong bia tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Trước khi bắt đầu bơm bia từ tank lên men sang cần tiến hành áo bột cho thiết bị lọc. Áo bột lần một với 3 loại bột lần lượt harbolite ( 1kg), HYFLO ( 8kg) hai loại bột này cĩ kích thước lớn nên tránh được hiện tượng bột đi vào trong ống lọc, tiếp theo áo loại bột thứ ba là bột standard ( 10kg ). Áo bột lần hai với 40kg bột standard. Lượng bột áo tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nấm men để tránh bị nghẹt thiết bị. Tốc độ tuần hồn 120 hl/h, mỗi lần áo 15 phút. Quá trình áo bột được thực hiện tốt khi chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngồi ống lọc khoảng 0,5bar, áp suất bên ngồi ống lọc ≤7 – 8bar. Sau khi áo bột tiến hành bơm bia từ tank lên men sang, bia trước khi vào lọc được làm lạnh xuống -1 – 0oC bằng thiết bị làm lạnh bản mỏng - sử dụng glycol làm chất tải lạnh- để bù trừ mất nhiệt đường ống và giữ ổn định nhiệt độ trong suốt quá trình lọc, tránh thất thốt CO2. Các cặn lắng sẽ được giữ lại trên bề mặt lọc, bia trong đi vào trong ống và được đẩy lên trên qua thiết bị lọc hấp phụ. Trong quá trình lọc bổ sung culupoline và vicant. 7.2 Lọc hấp phụ Mục đích: loại bỏ các polyphenol là nguyên nhân gây đau đầu khi uống bia, ngăn cản sự tạo thành phức protein – polyphenol gây đục bia trong quá trình bảo quản và tồn trữ. Các hạt nhựa PVPP được bơm vào thiết bị và nằm trên các đĩa cĩ rãnh, bia đi từ trên xuống được hấp phụ phần lớn polyphenol và đi qua thiết bị lọc an tồn. Lượng PVPP sử dụng cho một lần lọc với tỉ lệ 35g/hl. 7.3 Lọc an tồn Lọc lại các hạt nhựa hoặc bột trợ lọc cịn sĩt lại trong bia. Thiết bị lọc này khơng sử dụng bột trợ lọc mà sử dụng các sợi poly để làm vật liệu lọc nên cịn gọi là lọc chỉ. Dịch bia sau khi lọc được đưa vào bồn trung gian để ổn định mục bia, áp suất cho quá trình lọc. Bia từ bồn trung gian sẽ được đưa vào hệ thống pha bia. 7.4 Pha bia Bia sau lên men luơn cĩ độ cồn lớn hơn độ cồn mong muốn vì vậy cần pha bia với nước để đạt độ cồn mong muốn nhằm tạo độ hài hịa cho sản phẩm cũng như lợi ích về mặt kinh tế. - Nước pha bia lấy từ nước nấu bia ở 80oC, trước khi đưa vào máy pha cần phải xử lí lại. Nước được đưa qua hệ thống lọc tinh, bơm từ trên xuống đồng thời thổi CO2 từ dưới lên để khử O2 trong nước. Nước sau khi khử O2 được làm lạnh Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 64 nhanh xuống 2oC và đưa vào tank chứa để sử dụng. Trước khi pha nước được kiểm tra hàm lượng O2 khơng quá 0,05ppm mới cĩ thể sử dụng. - Quá trình pha bia bằng hệ thống tự động, tỉ lệ pha được tính theo cơng thức - Các thơng số kĩ thuật được cài sẵn trong hệ thống, nhưng cũng cần phải thường xuyên kiểm tra. Bia sau khi pha được đưa vào tank chứa bia trong. 7.5 Tank chứa bia trong BBT Bia đã lọc được đưa vào tank chứa cĩ áp lực, thời gian chứa từ 5 – 6 giờ ở nhiệt độ từ 2 - 5oC. Tank chứa bia trong được trang bị các phụ kiện an tồn áp lực và đảm bảo các yêu cầu: - Nhằm đảm bảo vệ sinh hồn tồn sạch bởi hệ thống CIP, quá trình vệ sinh phải được kiểm tra cẩn thận. - Bề mặt trong phải nhẵn, láng.Tank phải cĩ hệ thống dằn áp lực CO2 và đảm bảo khơng rị rỉ giĩ vào. - Phải cĩ hệ thống kiểm tra nhiệt độ tự động, phải cĩ thước đo mức lỏng trong tank. Bảng 17 Chỉ tiêu chất lượng bia Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn Độ hịa tan biểu kiến Độ cồn 20oC Độ hịa tan nguyên thủy Độ màu Độ trong Độ chua Hàm lượng CO2 hịa tan Mùi, vị Vi sinh Men mốc, tạp trùng Vi khuẩn hiếu khí oP % V/V oP EBC % Neph Số ml NaOH 0,1N/10ml bia g / l Khuẩn lạc / ml Khuẩn lạc / ml 2,2 4,3 10,3 6 ≤ 10 1,4 5,4 khơng cĩ mùi vị lạ ≤ 10 ≤ 10 2,0 ÷ 2,4 4,1 ÷ 4,5 ≥ 10,1 5 ÷ 8 ≤ 10 1,2 ÷ 1,6 ≥ 4,5 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng cơng ty bia Sài Gịn Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 65 CHƯƠNG 8 BIA THÀNH PHẨM 8.1 Rửa chai Mục đích lại bỏ các tạp chất, đất cát và nhãn chai. Chai dơ được thu hồi và đưa vào máy rửa bằng hệ thống bốc dỡ chai và băng chuyền. Đầu tiên chai được đưa vào hệ thống vịi phun cao áp nhiệt độ nước khoảng 30oC để làm sạch sơ bộ tạp chất trong chai. Chai tiếp tục đưa qua ngâm 10 phút ở bồn soude 80oC – 85oC, nồng độ 2,5 – 3% để tách nhãn giấy và hịa tan nhãn nhơm ở cổ chai và đưa qua vịi phun cao áp để loại nhãn thân đã trĩc trong quá trình ngâm. Sau cùng chai được đưa vào bồn nhiễm soude, bồn nước nĩng 1 55 - 60oC, bồn nước nĩng 2 50oC, vịi nước lạnh 40oC nhằm hạ nhiệt chai từ từ tránh vỡ chai do sốc nhiệt và rửa lại bằng nước sạch từ bên ngồi lần cuối cùng, áp lực bơm của 3 bồn 1,5 – 1,9bar. Trước khi đưa vào hệ thống chiết chai được kiểm tra bằng mắt thường để loại bỏ chai chưa sạch hoặc khơng đạt yêu cầu. Máy rửa cĩ cơng suất 9000 chai/giờ cĩ hai sợi xích thép để giữ chai, các vịi phun cao áp di chuyển liên tục để đảm bảo phun đúng miệng chai. Hình 10 Sơ đồ máy rửa chai Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 66 8.2 Chiết chai Bia được chiết bằng hệ thơng chiết đẳng áp hút chân khơng hai lần với mục đích chiết đúng 450ml theo định lượng chai. Chai sạch được băng chuyền đưa qua hệ thống chiết được hút chân khơng hai lần với áp suất 0,93 – 0,95bar để loại bỏ hồn tồn khơng khí và nước trong chai. Sau đĩ bia được rĩt vào chai qua van chiết cho đến khi cĩ sự cân bằng áp suất giữa chai và bồn thì van sẽ tự động đĩng lại. Bia được chuyển theo băng chuyền qua vịi nước nĩng 80oC để loại khơng khí ở cổ chai trước khi đĩng nắp. Máy cĩ 24 vịi chiết và 6 vịi đĩng nút. 8.3 Thanh trùng Mục đích của quá trình này nhằm hoạn thiện sản phẩm, ức chế hoạt động nấm men mốc, tạp khuẩn nhằm kéo dài thời gian bảo quản. Bia sau khi đĩng nắp được chuyển qua máy thanh trùng dạng hở cĩ 9 ngăn 6 vùng nhiệt độ. Ngăn 1- 9, 2 – 8, 3 -7 tuần hồn với mục đích nâng và hạ nhiệt cho bia. Ngăn 4, 5, 6 độc lập quyết định chất lượng bia sau thanh trùng. Nhiệt độ từng vùng lần lượt 33oC, 55oC, 60oC, 62oC, 63oC, 62oC. 8.4 Dán nhãn Chai sau thanh trùng được thổi khí cho khơ và dán nhãn bằng keo casein trong máy dãn nhãn tự động. cuối cùng chai được in ngày sản xuất và hạn sử dụng. Hình 11 Máy chiết Hình 12 Máy dán nhãn Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 67 8.5 Chỉ tiêu chất lượng bia chai: Bảng 18 Chỉ tiêu chất lượng bia chai Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn Độ hịa tan biểu kiến Độ cồn 20oC Độ hịa tan nguyên thủy Độ hấp Độ màu Độ đắng Độ chua Hàm lượng CO2 hịa tan Độ trong Hàm lượng Diacetyl Màu sắc Độ đục Sủi bọt khí Men mốc tạp trùng Vi khuẩn hiếu khí Vi khuẩn yếm khí Coliform và E.coli S.aureus và St.faecal P.aeruginosan Cl.perfrongeus Hàm lượng kim loại nặng oP % V/V oP EBC BU Số ml NaOH 0,1N / 10ml bia g / l % Neph mg/l Khuẩn lạc / ml Khuẩn lạc / ml Khuẩn lạc / 100 ml Khuẩn lạc / 100 ml Khuẩn lạc / 100 ml Khuẩn lạc / 100 ml Khuẩn lạc / 100 ml 2,2 4,3 10,3 tốt 6,0 19,0 1,4 4,8 ≤ 10 ≤ 0,1 khơng đổi khơng đục khơng sủi bọt khí 0 ≤ 10 0 0 0 0 0 2,0 ÷ 2,4 4,1 ÷ 4,5 ≥ 10,1 tốt 5 ÷ 8 16 ÷ 22 1,2 ÷ 1,6 ≥ 4,5 ≤ 10 ≤ 0,1 TCT SABECO Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng cơng ty bia Sài Gịn Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 68 CHƯƠNG 9 THIẾT BỊ CHÍNH 9.1 Thiết bị khu nấu 9.1.1 Hệ thống nghiền a. Vận hành hệ thống nghiền malt Bước 1: Kiểm tra trước khi nghiền đảm bảo: • Thùng bột malt: đèn báo trống • Van đáy thùng bột malt và gàu tải bột vào nồi đang đứng Bước 2: Khởi động máy: • Hệ thống hút bụi gạo gồm: 2 hệ thống giữ bụi malt, giữ bụi Waiweldal cho malt, hút bụi cho malt • Mở hệ thống giữ bụi và hút giĩ bột malt • Mở máy nghiền khoảng 30 giây cho máy nghiền tăng tốc độ tối đa, mở máy tách đá, sàng gạo, mở van đáy và xích tải gạo từ silo malt đến máy nghiền. Bước 3: Bắt đầu quá trình nghiền và theo dõi quá trình nghiền: • Chỉnh năng suất nghiền: Chỉnh cửa trượt đáy silo và tấm chắn phểu nạp liệu máy nghiền sao cho dịng tải máy nghiền từ 30 - 38A, cĩ tải liên tục, ổn định. • Theo dõi vận hành thiết bị, độ mịn của bột, theo dõi mã cân kết thúc nghiền khi đạt số mã cân cần thiết. b. Vận hành hệ thống nghiền gạo Bước 1: Kiểm tra trước khi nghiền đảm bảo: • Thùng bột gạo: đèn báo trống • Van đáy thùng bột gạo và gàu tải bột vào nồi đang đứng Bước 2: Khởi động máy: • Hệ thống hút bụi gạo gồm: 2 hệ thống giữ bụi gạo, giữ bụi Waiweldal cho gạo, hút bụi cho gạo • Mở hệ thống giữ bụi và hút giĩ bột gạo • Mở máy nghiền khoảng 30 giây cho máy nghiền tăng tốc độ tối đa, mở máy tách đá, sàng gạo, mở van đáy và xích tải gạo từ silo gạo đến máy nghiền. Bước 3: Bắt đầu quá trình nghiền và theo dõi quá trình nghiền: Hình 13 Hệ thống nghiền malt Hình 14 Máy nghiền gạo Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 69 • Chỉnh năng suất nghiền: Chỉnh cửa trượt đáy silo và tấm chắn phểu nạp liệu máy nghiền sao cho dịng tải máy nghiền từ 28 - 32A, cĩ tải liên tục, ổn định. Theo dõi vận hành thiết bị, độ mịn của bột, theo dõi mã cân kết thúc nghiền khi đạt số mã cân cần thiết. 9.1.2 Nồi gạo a. Cấu tạo Nồi hai vỏ thân hình trụ đáy lồi, làm từ thép khơng rỉ. b. Vận hành nồi nấu gạo - Bước 1: Kiểm tra đảm bảo: • Nồi đang rỗng (đèn báo rỗng sáng), đĩng chặt nắp nồi • Thùng bột gạo đã xay xong, thùng malt lĩt pha xong • Các van đều đang ở trạng thái đĩng. - Bước 2: Xuống gạo: • Lĩt đáy nồi bằng 2 hl nước lạnh, cánh khuấy tốc độ nhanh • Xuống bột gạo tự động với tổng nước cho vào nồi (cĩ 6 hl bao gồm nước tráng nồi) • Kiểm tra thùng bột gạo (đèn sáng là hết bột) • Nhập malt lĩt lần 1: bơm 1/2 thùng bột malt lĩt vào nồi gạo (mở van đáy nồi gạo, malt lĩt khoảng 50 giây) • Cho H2SO4 vào nồi. - Bước 3: Giai đoạn 72oC ± 1oC lần 1: • Nâng nhiệt 72oC, chạy cánh khuấy tốc độ nhanh • Giữ nhiệt 72oC trong 10 ÷ 20 phút. Cánh khuấy tốc độ chậm. - Bước 4: Giai đoạn 83oC ± 1oC: • Nâng nhiệt 83oC trong 5 ÷ 10 phút, cánh khuấy tốc độ nhanh. - Bước 5: Giai đoạn 72oC ± 1oC lần 2: • Hạ nhiệt xuống 72oC bằng cách bơm vào nồi gạo 1,5 ÷ 2 hl nước lạnh, chờ trong 4 phút để cho nhiệt độ nồi gạo ≤ 72oC, bơm hết 1/2 phần malt lĩt cịn lại, cánh khuấy tốc độ nhanh • Giữ nhiệt 72oC trong 10 ÷ 20 phút, cánh khuấy tốc độ chậm. - Bước 6: Giai đoạn sơi: • Nâng nhiệt đến sơi 100oC. Tốc độ nâng nhiệt là 1,3o/phút Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 70 • Giữ sơi nhẹ sao cho khơng trào bọt từ 10 ÷ 20 phút. 9.1.3 Nồi malt a. Cấu tạo Tương tự nồi gạo nhưng thể tích lớn hơn. b. Vận hành nồi nấu malt - Bước 1: Kiểm tra: • Nồi đang rỗng (đèn báo rỗng sáng), nắp nồi đĩng chặt. • Thùng bột malt đã xay xong. • Các van đều đĩng. - Bước 2: Xuống bột malt: • Chạy cánh khuấy tốc độ nhanh. • Xuống bột malt tự động với khoảng 18 hl nước bao gồm cả nước tráng nồi nhiệt độ 45 ÷ 50oC • Kiểm tra thùng bột malt phải hết bột. • Tráng nồi bằng nước lạnh. • Cho phụ gia CaCl2, acid lactic vào nồi. Hình 15 Nồi malt Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 71 - Bước 3: Giai đoạn 50oC: • Sử dụng nước 50oC nên sau khi xuống bột khối cháo đã đạt nhiệt độ 60oC. • Giữ nhiệt 60oC khoảng 10 phút, cánh khuấy tốc độ nhanh. - Bước 4: Giai đoạn hội cháo - giữ nhiệt 65 ± 1oC: • Hạ nhiệt nồi gạo: Tắt van hơi, cho vào nồi gạo 4 ÷ 5 hl nước. • Bơm cháo từ nồi gạo sang nồi malt, cánh khuấy nồi malt tốc độ nhanh, khống chế nhiệt độ nồi malt cuối giai đoạn này 64 ÷ 65oC. • Giữ nhiệt 65oC trong 20 phút, cánh khuấy chậm. - Bước 5: Giai đoạn 75 ± 1oC: • Nâng nhiệt 75oC, cánh khuấy nhanh, tốc độ nâng nhiệt là 1oC / phút. • Giữ 75oC trong 20 phút, cánh khuấy chậm, cuối bước này lấy mẫu kiểm tra tinh bột sĩt. - Bước 6: Nâng nhiệt 76oC và đưa sang máy lọc: • Nâng nhiệt lên 76oC, cánh khuấy nhanh. Bơm cháo lên máy lọc, cánh khuấy tốc độ chậm, khởi động máy lọc ở chế độ Automatic. 9.1.4 Máy lọc hèm a. Cấu tạo Máy lọc khung bản hiệu meura 2001, cơng nghệ Đức với 15 cặp khung bản, cơng suất 1240 kg nguyên liệu nếu tăng cơng suất thì phải gắn thêm khung bản tối đa chỉ 16 cặp. Lọc dựa vào áp lực bơm dịch cháo và áp lực của màng cao su. b. Vận hành máy lọc - Trên màn hình máy lọc, nhấn "Start repice" để khởi động chương trình Minicompact. - Trên màn hình Minicompact nhấn SK control → chọn "Cantho" → Start → No. - Nhấn Alt + Tab chuyển màn hình sang máy lọc. Chọn chế độ Automatic → máy lọc chạy vào Step 1: Waiting. Hình 16 Máy lọc Hình 17 Màng cao su Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 72 - Nhấn nút Pause 2 lần, chương trình lọc tuần tự chạy theo các bước Các bước Thơng số quan trọng B1: Giai đoạn sẵn sàng cho lọc mẻ mới Máy đang đĩng, ngõ ra đang cạn B2: Bơm cháo đầy máy lọc Tốc độ bơm 30 ÷ 40% Lưu lượng 60 ÷ 70 hl / giờ B3: Lọc với áp suất nhỏ hơn áp suất giới hạn Áp suất giới hạn 500 mbar B4: Lọc với áp suất giới hạn B5: Ép bã lọc Áp suất giới hạn 400 ÷ 600 mbar B6: Rửa bã 1: bơm nước rửa bã đầy khoang lọc Tốc độ bơm 60 ÷ 70%, áp suất 700mbar, nhiệt độ 74 ÷ 77oC B7: Rửa bã 2: Rửa bã với lưu lượng cài đặt Lưu lượng 30 ÷ 34 hl / giờ, đường sĩt rửa bã < 1,5oP B8: Ép lần 1 Áp suất 400 ÷ 600 mbar B9: Ép lần 2 Áp suất 600 ÷ 1000 mbar B10: Xả cạn máy lọc Máy báo empty B11: Xả áp màng cao su 9.1.5 Nồi đun sơi a. Cấu tạo Hình dáng tương tự nồi nấu nhưng khơng cĩ cánh khuấy mà chỉ cĩ bộ đốt ở trung tâm gồm 32 ống, dài 2200mm, đường kính 34mm, thể tích 100hl. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 73 9.1.6 Hệ thống lắng và làm lạnh nước nha a. Cấu tạo Bồn lắng Whirlpool thể tích 8000 lít. Dịch nước nha bơm vào theo phương tiếp tuyến với thành bồn dưới áp lực mạnh, nhờ vậy, cột chất lỏng trong thùng sẽ bị xốy cưỡng bức tạo lực hướng tâm lớn nên các cặn lơ lửng cĩ khối lượng lớn sẽ lắng xuống gom vào tâm. Đáy bồn lắng thiết kế nghiêng một gĩc khoảng 8 – 10o. Dựa vào lực ly tâm hình thành do dịng chất lỏng xốy cưỡng bức khi dịch nha được bơm vào bồn với áp suất lớn, cặn được cuốn vào trung tâm của bồn và lắng xuống. Thiết bị làm lạnh là loại thiết bị làm lạnh nhanh dạng tấm mỏng, cĩ 128 bản kích thước 110x30 cm, sử dụng tác nhân lạnh là nước lạnh 2 – 4oC . Thiết bị cĩ hai mương dẫn để một cho dịch đường đi qua và một cho tác nhân lạnh đi theo chiều ngược lại. Thiết bị này nhỏ, gọn, làm lạnh nhanh tuy nhiên giá thành thiết bị khá cao. Hình 18 Nồi đun sơi Hình 19 Thiết bị làm lạnh Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 74 b. Vận hành - B1: Chuẩn bị: Các van đều đĩng, Wp đang trống, bồn nước lạnh ít nhất là 1/3 bồn. - B2: Nhận nước nha vào Wp lắng 20 phút. - B3: Thanh trùng đường ống 5 phút trước khi làm lạnh. - B4: Làm lạnh và sục giĩ nước nha. Chạy chế độ làm lạnh tự động, chỉnh lưu lượng nước nha 60 ÷ 65 hl/giờ. Mở van giĩ nước nha, oxy mẻ đầu phải đạt 8 ÷ 10 mg/l, đèn UV phải sáng. Lưu ý: Trong suốt quá trình làm lạnh theo dõi: • Nhiệt độ nước nha. • Lưu lượng nước nha, lưu lượng giĩ, nhiệt độ, bồn nước lạnh. • Tình trạng hoạt động của van, bơm. - B5: Đuổi nước nha và tráng đường ống bằng nước nĩng 5 phút. - B6: Rửa bã hop và tráng Wp. QUY TRÌNH TỔNG QUÁT ĐỂ CIP ( clean in place) MỘT THIẾT BỊ Bước 1: chuẩn bị nồi và bồn soude: kiểm tra nồi đã kết thúc, đĩng chặt nắp nồi, pha bồn soude / acid cho đủ nồng độ, gia nhiệt bồn soude cho đạt nhiệt độ 78 - 80oC. Bước 2: lắp các cút quay panel 1, đường CIP đi (panel 2), đường CIP hồi về (CIP-R). Bước 3: chọn chế độ CIP (bật contact chọn chế độ trên tủ điện), nếu đèn báo sáng xanh: cho phép tiếp tục; nếu cĩ lỗi đèn đỏ cháy, chuơng reo: dừng tìm nguyên nhân để xử lý. Bước 4: bơm phun soude: đĩng mở các van đường đi, về; chạy bơm CIP-S, bơm CIP-R (tùy trường hợp). Trong khi phun, kiểm tra nồng độ dung dịch soude bằng độ dẫn diện. Đủ thời gian quy định thì dừng phun, bơm / xả soude về bồn. Bước 5: tráng nồi: bơm nước sạch tráng nồi, xả cạn. Bước 6: kết thúc: tắt contact chọn chế độ CIP, tháo cút quay panel 2, cút quay đường về, tắt bơm, đĩng các van. - Ở bước 3: nếu khơng thỏa các điều kiện bắt buộc hệ thống sẽ báo lỗi và: • Tự động tắt bơm CIP-S. • Đèn báo lỗi chung (đỏ) sáng. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 75 • Đèn báo lỗi (đỏ) của chế độ CIP đang chạy sáng. • Chuơng kêu. - Cách xử lý: • Nhấn nút tắt chuơng (tạm thời trong khi tìm nguyên nhân để xử lý). • Căn cứ vào bảng: các điều kiện bắt buộc... tìm và khắc phục nguyên nhân gây lỗi. • Nhấn nút ACK để reset. • Nếu cịn lỗi, đèn đỏ vẫn sáng và chuơng tiếp tục kêu, nhấn nút tắt chuơng và trở lại xử lý như hướng dẫn trên đây. • Nếu hết lỗi, đèn đỏ tắt, đèn xanh sáng: tiếp tục các thao tác kế tiếp / chạy lại bơm CIP-S. 9.2 Thiết bị khu lên men 9.2.1 Tank lên men a. Cấu tạo Thể tích 500hl, thể tích sử dụng chỉ khoảng 400 – 410hl. Cĩ thân hình trụ, đáy cone 60 – 70o. Trên đỉnh tank cĩ hai van: van an tồn và van chân khơng dùng để điều áp, tồn bộ tank được làm bằng thép khơng gỉ. Thân tank cĩ 3 lớp áo lạnh để ổn định nhiệt độ; sử dụng glycol làm chất tải lạnh, cĩ ba vùng, vùng trên nhiệt độ thấp hơn vùng dưới. Trên thiết bị cĩ đường ống thơng giĩ để loại bỏ hết khơng khí khi cho nước nha vào và thu hồi CO2 sinh ra trong quá trình lên men chính. Đặc biệt thiết bị này cĩ đường dẫn nước nha vào, đường xả men và đường dẫn bia ra đều nằm dưới đáy tank nhằm tránh gây xáo trộn dịch bia tạo bọt và dễ dàng xả. Ngồi ra, phía trên tank cĩ quả cầu phun dùng để CIP thiết bị khi cần và cũng là nơi thu hồi CO2 trong quá trình lên men chính. Hoạt động dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng lạnh trong tank tạo sự đối lưu nhiệt giữa các dịng chất lỏng giúp nấm men hoạt động được ở mọi vị trí trong dung dịch bia trong tank b. Vận hành - Kiểm tra lại tồn bộ hệ thống tank lên men, tiếp nhận thơng tin từ nhà nấu báo nhận nước nha Hình 20 Tank lên men Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 76 - Thơng báo với tổ KTCN để kiểm tra việc cấy men và bơm Maturex – L vào tank - Kiểm tra bơm dịch men, tank chứa men cần cấy - Tại panel vận hành tank chứa men đấu nối đường ống từ đáy tank chứa men với bơm để cấy men và tank - Cấy men, bơm Maturex – L vào tank lên men. - Theo dõi và điều khiển nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men.  Ưu điểm • Thể tích lớn, dễ bố trí, diện tích chiếm chỗ nhỏ. • Lên men chính và lên men phụ đều được tiến hành trong cùng một tank nên tiết kiệm được kinh tế  Nhược điểm: địi hỏi người vận hành phải cĩ kiến thức tốt về quá trình lên men để tránh những sai sĩt. c. Vệ sinh - Tank lên men và TBF :  Chạy nước lạnh.  Chạy NaOH ( 0,5 – 1%) lạnh trong 45 phút.  Chạy nước lạnh rửa soude 10 phút.  Chạy acid HCl, H3PO4 (0,5 – 1%) trong 10 phút.  Chạy nước lạnh rửa acid.  Chạy desi tiệt trùng bằng acid peracetic, H2O2 trong 10 phút.  Trước khi nhận nước nha chạy tiệt trùng nước 2oC 10 phút, nước 85oC 10 phút, nước 2oC 10 phút. - Đường ống cơng nghệ :  Chạy nước lạnh 10 phút  Chạy soude nĩng ( 80 – 85oC, 1,5 – 2%) từ 15 – 20 phút.  Chạy nước nĩng 80 – 85oC từ 15 – 20 phút.  Chạy acid trimeta – HC ( 0,5 – 1%) trong 10 phút.  Chạy nước lạnh rửa acid  Chạy desi tiệt trùng bằng acid peracetic, H2O2 trong 10 phút. Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 77 9.2.2 Máy lọc KG a. Cấu tạo Dung tích 800l, hình trụ đứng, gồm cĩ 87 ống lọc, chiều dài mỗi ống 1200mm, được làm bằng thép khơng gỉ. Dựa vào sự chênh lệch áp suất bên trong và ngồi ống lọc, dịch bia sẽ di chuyển từ nơi cĩ áp suất cao sang nơi cĩ áp suất thấp. b. Vận hành - Làm đầy nước thiết bị lọc - Làm đầy nước Securex, BT2, và van đường ống - Xả hết nước và dằn áp bằng CO2 - Tuần hồn nội bộ xung quanh máy lọc - Xả khí trong thiết bị - Chuẩn bị và áo bột lần 1 - Tuần hồn, xả khí chuẩn bị áo bột lần 2 - Chuyển áo bột lần 2 - Tuần hồn, xả khí chuẩn bị bột trợ lọc - Chuẩn bị các chất phụ gia lọc - Dằn áp với bia - Xả cặn và rửa máy  Ưu điểm: lọc được cặn cĩ kích thước nhỏ hơn so với máy lọc khung bản  Nhược điểm: dễ bị nghẹt lỗ lọc gây cản trở quá trình lọc, thời gian lọc kéo dài. Ngồi ra, bột trợ lọc cĩ thể qua các lỗ lọc và ra khỏi máy lọc cùng với dịch bia 9.2.3 Máy lọc FOM a. Cấu tạo Thể tích 500l, hình trụ đứng gồm cĩ 21 đĩa lọc nối với nhau bằng một ống trụ ở tâm, mỗi đĩa lọc cĩ một lớp lưới ở trên cho bia xuyên qua được, phía dưới là lớp đĩa liền để chứa bia và cĩ một đường ống cho bia tập trung vào ống trung tâm b. Vận hành - Vị trí bắt đầu - Đuổi hết nước bằng CO2 - Tách PVPP ra khỏi đĩa lọc Hình 21 Lọc KG Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 78 - Đưa bia vào lọc - Áo bột PVPP - Tuần hồn áo bột PVPP  Ưu điểm: hấp phụ được polyphenol trong dịch bia, lọc được cặn cĩ kích thước nhỏ  Nhược điểm: những hạt PVPP cĩ thể bị vỡ do sốc áp và theo bia ra khỏi máy lọc 9.2.4 Máy lọc securox a. Cấu tạo Tương tự máy lọc KG – Filter nhưng khơng sử dụng bột trợ lọc, gồm cĩ 12 ống lọc được cấu tạo từ polypropylen hay các sợi poly. Ưu nhược điểm: lọc được gần như hồn tồn các cặn cịn sĩt lại sau khi qua máy lọc KG – Filter và máy lọc Fom. Tuy nhiên phải thường xuyên ngâm rửa ống lọc để tránh bị nghẹt trong quá trình lọc. Hình 22 lọc FOM Hình 23 lọc securox Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 79 PHẦN III KẾT LUẬN Sau một thời gian thục tập tại nhà máy bia Sài Gịn – Miền Tây đã giúp tơi học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm thực tế. Qua thời gian đĩ tơi cũng nhận thấy một số ưu nhược điểm của nhà máy như: - Cĩ vị trí địa lí hai mặt giáp đường thuận lợi trong việc vận chuyển nguyên vật liệu cũng như thành phẩm. - Thiết bị sản xuất hiện đại, cơng nghệ tiên tiến, thiết bị làm bằng thép khơng gỉ đảm bảo an tồn vệ sinh thực phẩm. - Thiết kế và lắp đặt dây chuyền dưới sự giám sát và tư vấn của chuyên gia Đức. Cách bố trí mặt bằng hợp lí giúp tận dụng tốt thiết bị, đường ống, giảm tổn thất năng lượng và nguy cơ nhiễm chéo. - Đội ngũ cơng nhân cĩ tay nghề, tinh thần trách nhiệm cao. - Vấn đề vệ sinh và bảo trì thiết bị được kiểm tra và thực hiện nghiêm ngặt, tất cả đều ghi thành văn bản để lưu trữ. - Tuy nhiên nhà máy cũng tồn tai một số vấn đề như : chưa cĩ hệ thống xử lí nước thải, chưa tận dụng tốt cặn houblon, cặn men… Luận văn tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tài liệu quản lí chất lượng bia Sài Gịn(2005), Tổng Cơng ty Bia – rượu nước giải khát Sài Gịn. 2. Bùi Thị Quỳnh Hoa(2007), Bài giảng Rượu – bia nước giải khát. ._.