Quy trình công nghệ sản xuất bia.DOC

Quy trình công nghệ sản xuất bia

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368

3.2.Thuyết minh quy trình……….

3.2.1.Quy trình công nghệ ở phân xưởng nấu………

4.7.Thiết bị làm lanh nhanh………

4.8.Tank lên men………

4.9.Máy bão hoà CO2……….

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368

Mở đầu

Trong những năm gần đây,cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật việc ứng dụng những thành tựu công nghệ mới vào thực tiễn sản xuất diễn ra mạnh mẽ và có những bước đột phá Có thể nó, sự đổi mới liên tục về công nghệ đã trở thành yếu tố then chốt để duy trì sức cạnh tranh cho các doanh nghiệp trên thị trường Công nghệ sản xuất Bia cũng không nằm ngoài xu hướng đó.Là một mặt hàng có tính cạnh tranh cao trên thị trường đồ uống nói riêng cũng như trên thị trường tiêu thụ nói chung ,các doanh nghiệp trong nước hiện nay luôn tìm cách đổi mới công nghệ nhằm gia tăng lợi nhuận cho mình đồng thời cũng đáp ứng những nhu cầu ngày càng khắt khe từ phía khách hàng Trong bài báo cáo này,nhóm chúng em xin trình bày một cách tổng quát về công nghệ sản xuất bia để nắm rõ hơn về một ngành nước giải khát có truyền thống lâu đời này

I.Khái niệm

Bia là một loại nước uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của

đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men Nói một cách khác, bia là loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và có hương vị đặc trưng của hoa houblon Đặc biệt CO2 hòa tan trong bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa, ngoài ra trong bia còn chứa một lượng vitamin khá phong phú (chủ yếu là vitamin nhóm B như vitamin B1, B2, PP .) Nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng Đối với nước ta bia đã trở thành loại đồ uống quen thuộc với sản lượng ngày càng tăng và đã trở ngành công nghiệp mũi nhọn trong ngành công nghiệp nước ta.

Quá trình sản xuất bia được gọi là nấu bia Do các thành phần sử dụng để sản xuất bia có khác biệt tùy theo từng khu vực, các đặc trưng của bia như hương vị và màu sắc cũng thay đổi rất khác nhau và do đó có khái niệm loại bia hay các sự phân loại khác.

2

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368

II.Nguyên vật liệu chính

Thành phần chính của bia là nước,lúa mạch đã mạch nha hóa, hoa bia và men bia Các thành phần khác, chẳng hạn các chất tạo mùi vị hay các nguồn tạo đường khác được thêm vào như là các phụ gia Các phụ gia phổ biến là ngô và lúa gạo Các nguồn tinh bột này được ngâm ủ để chuyển hóa thành các loại đường dễ lên men và làm tăng nồng độ cồn trong bia trong khi bổ sung rất ít hương vị

2.1 Nước

Do thành phần chính của bia là nước (chiếm từ 80 - 90%) nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có một ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung

thì nước cứng là phù hợp hơn cho

sản xuất các loại bia sẫm màu như

bia đen, trong khi nước mềm là

phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sáng màu, chẳng hạn như

bia pilsener của Cộng hòa Séc

2.2 Mạch nha

Định nghĩa:

Tất cả những hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ của các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió), sử dụng trong công nghệ sản xuất bia đều có thể gọi chung là mạch nha hay malt (như malt thóc, malt bắp, malt lúa mì…).

Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô… sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định với điều kiện bắt buộc

Malt là một loại bán thành phẩm và giàu chất dinh dưỡng: 16 – 18% chất thấp phân tử dễ hòa tan + hệ enzyme đặc biệt phong phú, chủ yếu là amylase và protease

Mạch nha được tạo ra từ hạt ngũ cốc bằng cách ngâm chúng vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy Hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa tạo ra các enzym để chúng chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường có thể lên men.

Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu mạch nha khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn Ngày nay, trong phần lớn các trường hợp, hai hoặc nhiều loại mạch nha được phối hợp để sản xuất bia

Vai trò của Malt

Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) để chuyển hóa thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác Để giảm giá thành, người ta có thể sử dụng ngũ cốc làm thế liệu, và lượng tối đa là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn malt Malt chứa đầy đủ enzym amilaza để thủy phân tinh bột Nếu sử dụng thế liệu nhiều thì lượng enzym này cung cấp không đầy đủ và ta buộc phải bổ sung enzym từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzym từ vi sinh vật Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzym proteaza để thủy phân chúng.

Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym này được hoạt hóa mạnh mẽ Khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả năng giữ CO2 tốt, tạo vị bia đặc trưng.

STT Chỉ tiêu kiểm traTiêu chuẩn

1 Ngoại quan Màu vàng rơm, không có mốc, khôngsâu mọt

Các loại enzym trong malt Hệ thống enzyme này gồm có: alpha-amylase, beta-amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ.

2.3 Hoa bia (Hublon)

Định nghĩa

Hoa bia là thực vật dạng dây leo (Humulus lupulus), sống lâu năm (30-40 năm), có chiều cao trung bình từ 10-15 m Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng cho từng cây Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn.

Thành phần hóa học - Nước : 11 -13% - Chất đắng : 15 -21% - Polyphenol :

2,5 -6% - Protein : 15 – 21% - Cellulose : 12 -14% - Tinh dầu thơm : 0,3 – 1% - Chất khoáng : 5 – 8% - Các hợp chất khác : 26 – 28%

Hình ảnh hoa bia

Vai trò của hoa bia trong sản xuất bia

Hoa bia chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia:

 Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha,

 Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc,

 Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn.

 Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn (tạo ra bởi các chất cacbonat hóa bia).

Vai trò của chất đắng: Là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon Làm cho bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia Khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu Với nồng độ thấp các chất đắng cũng có khả năng ức chế rất mạnh các vi sinh vật, vì chúng có tính kháng khuẩn rất cao và do đó làm tăng độ bền của bia thành phẩm - Nhóm acid đắng có 2 loại : + Alpha-acid: gồm humolone (35-70%), cohumolone (20-55%), adhumolone (10-15%), prehomulone (1-10%) và posthumolone (1-5%) + Beta-acid: gồm lupulone (30-55%), colupulone (20-55%), adlupulone (5-10%), prelupulone (1-3%), postlupulone.

Vai trò của tinh dầu thơm: Tinh dầu trong hoa houblon gồm hơn 200 chất: terpen, ester, cetone và các hợp chất chứa lưu huỳnh - Tinh dầu phấn hoa houblon chiếm từ 0,17 – 0,65% trọng lượng hoa, trong đó khoảng 3/4 là các cấu tử thuộc nhóm tecpen (C5H8)n và 1/4 là các cấu tử có mang oxy, đại diện chính là geraniol (C10H18O) - Tinh dầu hoa ở điều kiện gia nhiệt nhẹ dễ bị oxy hoá, khi đó tác dụng gây mùi sẽ thay đổi nhiều, thậm chí tạo ra mùi không phù hợp cho sản phẩm bia như mùi tỏi - Các hợp chất trong tinh dầu có thể tồn tại dưới các dạng hydratcacbon với nhân là một tecpen (C5H8), hoặc dưới dạng aldehyd, ceton, rượu,… Khi hòa tan vào dịch đường, tinh dầu tồn tại trong bia và tạo ra cho bia một mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu Vai trò của tannin :Với hàm lượng trung bình khoảng 4% trọng lượng hoa, tannin có 1 vai trò nhất định trong quá trình công nghệ, từ đó có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến chất lượng bia Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, trước hết tannin được tách ra dưới dạng hòa tan Sau đó, do điều kiện nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, chúng sẽ bị oxy hoá và trùng ngưng ở các mức độ khác nhau, các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các protein trong dịch đường, hình thành những phức tannin – protein, tạo ra dạng kết tủa nóng trong quá trình này Mặt khác, một dạng phức tương tự, nhưng trọng lượng phân tử nhỏ hơn, khi hạ nhiệt độ xuống chúng sẽ kết tủa lại tạo thành kết tủa nguội trong dịch đường Tóm lại, tannin có ảnh hưởng tốt đến quá trình công nghệ: giúp dịch đường trong nhanh hơn và kết tủa các thành phần protein không bền, làm tăng độ bền keo của bia, nhưng mặt khác tannin cũng làm kết tủa các protein bền làm giảm khả năng tạo bọt của bia.

2.4 Men bia

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường Các giống men bia cụ thể được lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, nhưng có hai giống chính là men ale (Saccharomyces cerevisiae) và men lager (Saccharomyces

uvarum), với nhiều giống khác nữa tùy theo loại bia nào được sản xuất Men

bia sẽ chuyển hóa đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn và cacbon điôxít (CO2) Trước khi các chức năng của men bia được hiểu rõ thì mọi quá trình lên men đều sử dụng các loại men bia hoang dã Mặc dù còn rất ít loại bia, chẳng hạn như bia lambic vẫn dựa trên phương pháp cổ này nhưng phần lớn các quá trình lên men ngày nay đều sử dụng các loại men bia được nuôi cấy và có độ tinh khiết cao Trung bình, hàm lượng cồn trong bia là khoảng 4-6% rượu theo thể tích, mặc dù nó có thể thấp tới 2% và cao tới 14% trong một số trường hợp nào đó Một số nhà sản xuất bia còn đưa ra loại bia chứa tới 20% cồn.

Hình ảnh men bia

Bột trợ lọcChai sạch

2.5 Các chất phụ gia

Nhóm phụ giai trực tiếp

Gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất có mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ với hàm lượng cho phép.

- Các hóa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nước công nghệ.

- Các hóa chất đưa vào để ngăn chặn quá trình oxy hóa những thành phần trong bia.

- Các hóa chất dùng để điều chỉnh pH - Chất tạo màu cho bia: caramen.

Nhóm phụ gia gián tiếp

Gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm.

- Các bột trợ lọc: PVPP, kizelgua,

- Các hóa chất để vệ sinh thiết bị, vệ sinh phân xưởng.

- Các chất được dùng như tác nhân làm lạnh NH3, glycol, nước muối

III.Quy trình công nghệ sản xuất bia

3.2.Thuyết minh quy trình

3.2.1.Quy trình công nghệ ở phân xưởng nấu

Gạo và malt được cho vào gàu tải và làm sạch 10

3.2.1.1.Làm sạch

Nguyên liệu (gạo và Malt) được đưa vào đầu vào của máy tách rác Do lực rung, nguyên liệu sẽ lọt qua lớp lưới trên của máy, còn tạp chất lớn sẽ bị giữ lại trên lớp lưới dưới và được đưa ra ngoài Khi xuống lớp lưới phía dưới, các tạp chất như cát, bột mịn sẽ lọt qua lớp lưới này sau đó nhờ hệ thống quạt hút, các tạp chất này sẽ được hút ra ngoài Còn nguyên liệu tốt (vẫn còn sạn có đường kính tương đương như hạt gạo, Malt) sẽ nằm phía trên lớp lưới, từ đây nguyên liệu sẽ được chuyển xuống máy sàng và tách sạn

Tại máy tách sạn, nguyên liệu được đưa vào đầu cao hơn Khí thổi vào vừa đủ để nâng hạt lên, còn sạn nặng hơn nằm dưới Khi sàng rung, nhờ độ rung của sàng, hạt di chuyển về đầu thấp đổ xuống dưới, còn sạn đi về hướng ngược lại vào thùng chứa Máy cũng được nối với quạt hút bụi như máy tách rác.

3.2.1.2 Cân

Nguyên liệu sau khi làm sạch được đi qua hệ thống cân tự động để định lượng cho mỗi mẻ nấu Trong nhà máy tỷ lệ gạo là 25% và Malt là 75% Do đó mỗi mẻ nấu thông thường là 2500kg gạo và 7500kg Malt (đối với gạo mỗi lần cân là 14kg còn đối với Malt là 30kg).

Nghiền gạo và Malt nhằm phá vỡ cấu trúc tinh bột của hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, giúp cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình hồ hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn.

Đối với gạo thì được nghiền càng mịn càng tốt khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme càng cao, hiệu quả thủy phân càng triệt để.

11

Đối với Malt, có một lớp vỏ trấu bên ngoài, nếu nghiền quá thô sẽ có lợi cho việc lọc bã Malt nhưng độ đường hóa sẽ không hoàn toàn Ngược lại nếu nghiền quá mịn vỏ trấu sẽ bị nát, khả năng lọc sẽ kém và trong quá trình nấu và lọc các chất trong vỏ trấu (tannin, polyphenol, lignin…) sẽ ảnh hưởng tới chất lượng bia thành phẩm.

Nguyên liệu theo hệ thống gàu tải vào thùng chứa rồi vào máy nghiền búa Sau khi qua máy nghiền nhờ động lực của quạt hút dưới máy nghiền, nguyên liệu được hút qua cửa vào, qua phần gờ hình tam giác Ở đây gió được thổi vuông góc với dòng nguyên liệu để những nguyên liệu nhẹ sẽ thay đổi góc rơi, rơi vào thùng nghiền còn những hạt sanh và tạp chất nặng sẽ được giữ lại và rơi vào thùng chứa tạp chất của máy.

Nguyên liệu xuống phía dưới bị đập nát bởi các búa đập với vận tốc 3000 vòng/ phút Để tránh trường hợp búa đập bị mòn một phía, máy có hộp đổi chiều để thay đổi chiều quay của búa.

Bột gạo và bột Malt sau đó sẽ được đưa vào thùng chứa trung gian để chuẩn bị cho quá trình hồ hóa và đạm hóa.

3.2.1.4.Hồ hóa

Trước khi nhập liệu bột gạo, cho nước vào nhằm chống cháy Malt (lúc này cánh khuấy trong nồi bắt đầu hoạt động) Sau đó cho một lượng Malt lót vào (bằng 10% trọng lượng gạo) và được chia làm hai lần Lần thứ nhất cho khoảng 53,85% tổng số Malt lót (140kg Malt) giúp cho sự hồ hóa tinh bột dễ dàng hơn Vì trong Malt có hệ enzyme amylaza, đặc biệt là ở gai đoạn đầu có enzyme α–amylase, enzyme này cắt phân tử tinh bột thành những phần mạch ngắn hơn, làm cho nồi gạo không bị vón cục, tránh khê, khét Thời gian xuống Malt lót khoảng 1 phút Sau khi xuống Malt lót xong tiến hành nhập liệu gạo.Gạo và nước được xuống cùng một lúc với áp lực mạnh nhằm hòa tan bột gạo trong nước, tránh hiện tượng gạo bị vón cục Thời gian để xuống hết 2500kg gạo khoảng 12 phút và nhiệt độ

12

của nồi gạo sau khi xong công đoạn pha bột gạo, nhiệt độ khoảng 460C Do trong công thức nấu tỷ lệ bột gạo là 25% nên ph dịch bột tăng lên, do đó bổ sung 100ml H2SO4 (2%) để điều chỉnh ph dịch bột về khoảng 5,2→5,6, là ph tối ưu cho enzime amylase hoạt động, rút ngắn thời gian lọc, nâng cao hiệu suất đường hoá, đồng thời làm cho quá trình kết tủa protein sau này triệt để hơn Tăng giảm nhiệt độ phù hợp nhiều lần để hồ hóa tinh bột.

3.2.1.5.Đường hóa

Đường hoá là quá trình chuyển tối đa những chất không hoà tan dự trữ trong Malt, thông qua các hệ thống enzyme (amylaza, proteaza) có sẵn trong hạt Malt bằng con đường thuỷ phân.

Mục đích quá trình đường hoá là chiết tối đa các chất có thể hoà tan trong nguyên liệu và thuỷ phân các chất có phân tử lượng cao, tạo thành những chất đơn giản, hoà tan được với nước tạo thành dịch đường hoá.

Khi nhiệt độ nồi gạo lên 880C, đồng thời lúc này nồi Malt bắt đầu hoạt động Bột Malt và nước được phun vào cùng một ống dẫn với áp lực lớn, nhằm hoà tan bột Malt vào nước, tránh hiện tượng vón cục Đồng thời lúc này cánh khuấy bắt đầu hoạt động để bột malt không lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy, khét và chống vón cục Cùng lúc với quá trình pha bột Malt, tiến hành bổ sung thêm

0.07% CaCl2.2H2O (5,3kg) nhằm làm mềm nước và hạ nhiệt độ của nước Ngoài ra Ca2+ có tác dụng làm tăng tính bền và tăng tính hoạt động của enzim α-amylaza, cải thiện sự kết lắng của nấm men Ngoài ra còn bổ sung 5,66kg acid lactic để điều chỉnh pH của môi trường về pH=5,2→5,6, thích hợp cho enzyme amylaza hoạt động Thời gian để pha 7500kg bột malt khoảng 18 phút, khi đó

nhiệt độ nồi malt khoảng 450C

Nâng nhiệt độ lên 500C trong thời gian khoảng 8 phút và giữa ở nhiệt độ này khoảng 2 phút (tuỳ theo hàm lượng acid amin trong Malt mà thời gian đạm hoá dài hay ngắn, nhưng thông thường thời gian này khoảng 0→30 phút) Trong giai đoạn này xảy ra sự thuỷ phân protein do tác động của enzyme proteaza sẽ diễn ra

13