Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
CHƯƠNG 3 : KHẢO SÁT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA TƯƠI
CHẤT LƯỢNG CAO
I.

Quy trình cơng nghệ tổng qt sản xuất
bia tươi từ 100% malt

Malt đại mạch

Nước

Sàng
Xử lý
Cân

Nghiền

Nấu dịch nha

Lọc – rửa bã
Houblon viên
+ houblon cao

Houblon hóa

Lắng

Làm lạnh nhanh
O2 vơ trùng

Men giống

B
ã

Lên men chính

Lên men phụ
Tàng trữ

51

B
ã


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
Hình 3.1 : Sơ đồ tổng quát QTCN sản xuất bia tươi từ 100% malt
II.

Khảo sát các công đoạn của quy trình

2.1 Xử lý nước để nấu bia
Nước sử dụng để nấu bia phải đạt được những tiêu chuẩn nhất định như đã trình bày ở
chương II – mục 1.3. Với mục đích sản xuất ra loại bia có chất lượng cao, đảm bảo vệ sinh an
toàn thực nên chất lượng nguồn nước sử dụng trong q trình sản xuất đóng vai trị rất quan
quan trọng. Quy trình xử lý nước cho quá trình nấu bia như sau :

Nước đầu
vào

Lắng

Lọc sơ bộ

Hấp phụ than hoạt tính

Trao đổi ion

Nước đã
xử lý

Hình 3.2 : Sơ đồ quy trình xử lý nước dùng sản xuất bia
2.1.1 Lắng
o

Mục đích : loại ra khỏi nước các hạt cát và cặn lơ lửng, các phù sa và huyền phù có

kích thước lớn.
o

Cơ chế : dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn

khối lượng riêng của nước sẽ tự lắng xuống đáy. Có hai dạng lắng chính là lắng của các
hạt ổn định với tốc độ lắng gần như không đổi và lắng của các hạt không ổn định khi các
hạt tương tác với nhau.
o

Thiết bị : bể lắng ngang.
2.1.2 Lọc sơ bộ

o

Mục đích : loại ra khỏi nước các hạt lơ lửng và các hạt keo mà không thể tách ra

được từ quá trình lắng nước. Lọc nước là quá trình bắt buộc trong xử lý nước cấp nhằm

52


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
đảm bảo nước có độ trong suốt cần thiết, đạt các tiêu chuẩn và yêu cầu chất lượng được
đặt ra ban đầu.
o

Cơ chế : lọc là sự kết hợp giữa hấp phụ bề mặt và ngăn giữ cơ giới của vật liệu lọc.

Tùy theo bản chất và kích thước của hạt lơ lửng mà cơ chế nào sẽ đóng vai trị quyết
định.
o

Thiết bị : bể lọc nhanh

2.1.3 Hấp phụ than hoạt tính
o

Mục đích : loại ra khỏi nước các chất gây mùi và vị, các chất hữu cơ tự nhiên và tổng

hợp có hại, các hóa chất trừ sâu, các hóa chất tẩy rửa …
o

Cơ chế : dựa trên quá trình hấp phụ vật lý của các tạp chất hữu cơ lên trên bề mặt của

than hoạt tính do cấu trúc lỗ xốp rất nhỏ (10 – 500 Ao) và diện tích bề mặt rất lớn (500 –
1500 m2/g) của than. Cân bằng hấp phụ đạt được khi tốc độ hấp phụ bằng với tốc độ giải
hấp phụ. Lượng chất bị hấp phụ tỷ lệ thuận với nồng độ của chúng trong nước.
o

Thiết bị : bồn lọc than hoạt tính

2.1.4 Trao đổi ion
o

Mục đích : loại ra khỏi nước các ion gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia như Fe2+

o

Cơ chế : dựa vào sự tương tác giữa các ion mang điện tích trái dấu để loại bỏ các ion

khơng mong muốn trong nước.
o

Thiết bị : cột trao đổi ion

2.2 Sàng – nghiền malt đại mạch

53


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao

Hình 3.3 : Quy trình xử lý nguyên liệu

2.2.1
o

1. Sàng tách bụi

7. Hệ thống từ tính

2. Hệ thống tách bụi

8. Phễu

3. Quạt hút bụi

9. Vít tải

4. Sàng tách sạn và malt

10. Hệ thống bổ sung nước

5. Cân định lượng

11. Hệ thống phân phối

6. Gàu tải

12.Máy nghiền

Mục đích
Sàng : nhằm tách khỏi nguyên liệu các thành phần tạp chất không mong muốn như

bụi, rơm, rác, đá, sỏi và các mảnh vụn kim loại để làm tăng độ tinh sạch cho nguyên liệu,
hạn chế các tác động không mong muốn trong các quá trình tiếp theo.
o

Nghiền : nhằm phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo điều kiện thuận lợi và thúc đẩy các q

trình sinh lý, sinh hố xảy ra trong ngun liệu khi nấu nhằm thu được dịch đường có
nồng độ các chất hoà tan cao nhất từ nguyên liệu ban đầu.
2.2.2

Các biến đổi trong quá trình nghiền
Nhiệt độ malt, hàm lượng nước trong malt và thể tích hạt đều tăng. Sau khi nghiền,

malt có kích thước nhỏ và mịn hơn ban đầu rất nhiều.
2.2.3

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền
Độ mịn cần đạt được của khối bột : đối với gạo thì thực hiện nghiền khơ sau đó

o

mới bổ sung nước, đối với malt cần thực hiện nghiền ướt.
Nhiệt độ nghiền : nhiệt độ nghiền quá cao có thể làm vơ hoạt enzyme. Nhiệt độ

o

thích hợp là 50-52oC.

Khoảng cách giữa hai trục nghiền : ảnh hưởng đến độ mịn của khối bột nghiền.

o

Để nghiền malt, khoảng cách giữa hai trục thường ở 0.3-2.5mm. Đối với gạo, do yêu
cầu nghiền mịn hơn nên khoảng cách giữa hai trục nghiền cũng gần hơn so với nghiền
malt.

54


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
Tốc độ nghiền : tốc độ nghiền chậm thì năng suất nghiền thấp, ngược lại tốc độ

o

nghiền nhanh thì năng suất lớn nhưng bột nghiền kém mịn.
2.2.4

Các yêu cầu kỹ thuật khi nghiền
Vỏ malt giữ càng nguyên vẹn càng tốt, nhằm khơng cho chất tannin trích ly ra dung

dịch vì nó làm cho bia có vị đắng. Đồng thời vỏ malt cịn ngun có tác dụng rất lớn cho q
trình lọc bia sau này, nó làm cho q trình lọc dễ dàng hơn. Trong quá trình nghiền phải
khống chế sao cho hạt malt nghiền ra không quá lớn cũng không được q nhỏ. Nếu hạt malt
có kích thước lớn q thì khơng thể trích ly hết các thành phần trong malt, nếu hạt q nhỏ thì
gặp khó khăn cho q trình lọc sau này.
2.2.5

Phương pháp thực hiện

Trước khi nghiền, malt được cho qua hệ thống phun nước làm ẩm malt, nước dùng để

phun vào là nước ấm có nhiệt độ là 58C, nước hồ trộn với malt khơ tạo thành một hỗn hợp
có nhiệt độ là 52C. Nghiền ướt làm cho vỏ malt mềm sẽ không bị nghiền nát, giảm bớt lượng
tannin sẽ bị trích ra từ vỏ trong q trình nấu, hạt malt nghiền không quá nhỏ nên dễ dàng cho
q trình lọc, nhiệt độ nghiền khơng cao nên khơng ảnh hưởng lớn đến hoạt tính enzym, tạo
mơi trường pH thích hợp. Ngược lại, q trình nghiền khơ khó tự động hóa, bụi nhiều, hạt nhỏ
nên lọc chậm.
2.2.6
o

Một số sự cố và cách khắc phục
Vỏ malt bị nát. Nguyên nhân do khoảng cách hai cặp trục nghiền quá hẹp hoặc do

malt có độ ẩm thấp khơng đạt u cầu. Khắc phục: kiểm tra và điều chỉnh khoảng cách
hai cặp trục cho hợp lý, điều chỉnh độ ẩm của malt cho thích hợp hơn.
o

Malt bi kẹt trong trục nghiền. Nguyên nhân do nhiệt độ của nước dùng để phun ẩm

quá cao làm cho hạt malt trương nở làm kẹt trục nghiền. Khắc phục: kiểm tra và điều
chỉnh nhiệt độ nước phun cho hợp lý.
o

Gạo hoặc malt có mức độ nghiền khơng hợp lý. Nguyên nhân do khe hở của hai cặp

trục không hợp lý, cần điều chỉnh khoảng cách giữa hai cặp trục nghiền.
o

Nguyên liệu bị ứ đọng tại trục nghiền. Nguyên nhân do khe điều chỉnh lưu lượng quá

rộng nên nguyên liệu chảy xuống nhiều. Khắc phục: kiểm tra và điều chỉnh lại khe phân
phối lưu lượng cho hợp lý.
2.3 Nấu dịch nha (đường hóa)

55


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
2.3.1

Mục đích
Chuyển về dạng hịa tan tất cả những chất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng khơng

hịa tan trong bột malt; chúng sẽ cùng với những chất hòa tan có sẵn trong bột malt tạo thành
extract (chất hịa tan chung) của dịch đường hóa.
Trong malt thường có sẵn 15% chất hòa tan. Trong nguyên liệu chưa nảy mầm hàm
lượng chất hịa tan có sẵn khoảng 6 – 7%. Điều này chứng tỏ rằng phần chính của thành phần
quan trọng nhất trong ngun liệu là ở dạng khơnh hịa tan. Thơng thường sau q trình
đường hóa, hiệu suất chất hịa tan trong dịch đường hóa khoảng 75 – 78% chất khơ của malt,
nghĩa là trong q trình đường hóa, hàm lượng chất hòa tan sẽ tăng lên từ 60 – 63%.
2.3.2

Các biến đổi chính trong q trình đường hóa
Vật lý

o
-

Sự thay đổi về cấu trúc các hạt tinh bột, có sự hồ hóa tinh bột.

-

Sự hịa tan các chất chát và chất đắng trong vỏ trấu: gây ảnh
hưởng đến chất lượng của dịch đường và bia, tạo cho bia có vị lạ khó chịu. Để hạn
chế sự hịa tan này ta phải sử dụng nước mềm để đường hóa nguyên liệu và tăng
cường độ chua cho dịch cháo bằng cách bổ sung acid lactic hoặc CaSO4.
Sự thay đổi về cấu trúc pha của hỗn hợp: từ lỏng – rắn thành

dung dịch sệt.
o

Hóa học (sự tạo thành melanoid)
Trong cháo malt hoặc dịch đường hóa có chứa một lượng đường khá lớn và một lượng

acid amin đáng kể. Khi nhiệt độ tăng cao đến một giới hạn nhất định, các hợp chất trên sẽ tác
dụng tương hỗ với nhau tạo thành melanoid, đồng thời, trong thời gian đun sôi cháo malt sẽ
xảy ra hiện tượng thủy phân từng pentosan, cho ra furfurol và oxy methylfurfurol. Những chất
này cũng sẽ tham gia vào q trình tạo melanoid.
Lượng melanoid này đóng vai trị quan trọng trong việc tạo màu, mùi, vị và khả năng
tạo bọt của bia. Nếu melanoid quá nhiều sẽ gây ảnh hưởng đến màu và vị của bia, do đó cần
phải điều chỉnh thời gian đun sôi cháo malt để cho lượng melanoid khơng vượt q giới hạn
cho phép.
o

Hóa lý

56

Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
Có sự chuyển pha của các chất có phân tử lượng thấp trong pha

-

rắn chuyển vào pha lỏng.
-

Sự bay hơi nước.

-

Sự kết lắng và biến tính protein: ở điều kiện nhiệt độ cao của
q trình nấu, protein có khả năng bị biến tính nên sẽ kết lắng và loại ra khỏi dung
dịch đường. Đây là q trình có lợi cho cơng nghệ sản xuất bia vì làm tăng độ bền
keo của bia, làm giảm khả năng gây đục cho bia. Sự biến tính và kết lắng protein có
ảnh hưởng hai mặt:


Mặt lợi: loại bỏ được các mạch polypeptide có khả năng kết tủa mà

không thể thủy phân được nữa, giúp tăng độ bền keo của bia.


Mặt bất lợi: những polypeptide mà chưa kịp bị phân cắt để tạo thành

acid amin đã biến tính và kết lắng gây hao phí protein.
Vì trong công nghệ sản xuất bia cần tăng độ bền keo cho bia nên sự kết lắng và biến tính
protein càng nhiều càng tốt.
Hóa sinh

o

Thủy phân tinh bột bởi enzyme

-

Q trình thủy phân tinh bột nhờ enzyme bắt đầu từ giai đoạn ươm mầm, sang giai
đoạn đường hóa do nhiệt độ thích hợp q trình thủy phân xảy ra với cường độ lớn, làm thủy
phân hịan tồn tinh bột của malt. Sự thủy phân tinh bột trong khi tác động là do tác động của
hệ enzyme amylase gồm α – amylase, β – amylase và amilophosphatase. Sự thủy phân tinh
bột có thể tóm tắt:
Tinh bột  dextrin  maltose
Các phản ứng thủy phân bởi enzyme biến các hợp chất cao phân tử thành các chất
phân tử lượng thấp hơn: phân cắt amylose, amylopectin và dextrin bậc cao thành đường đơn
giản, dextrin bậc thấp dễ hịa tan nào nước.
Q trình thủy phân tinh bột trong malt diễn ra theo ba giai đoạn: hồ hóa, dịch hóa và
đường hóa.

α – amylase, β – amylase
Tinh bột

-

maltose + dextrin + đường đơn

Sự thủy phân β – glucan bằng enzyme β – 1,4 – glucanase
57

Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
toopt = 37 – 45oC
pHopt = 4.7 – 4.8
Sự thủy phân một số hợp chất hữu cơ của acid photphoric

-

(phytate) tạo sản phẩm H3PO4, tạo thành một dạng đệm phosphate giúp ổn định pH của
dịch nha.
Nhiệt độ tối thích của α – amylase trong q trình đường hóa là 70 – 75 oC, β –
amylase thể hiện tính hoạt động mạnh nhất ở 60 – 65 oC, còn amilophosphatase ở 70oC. Tuy
nhiên, nhiệt độ này còn phụ thuộc vào pH của mơi trường đường hóa. [4]
Thủy phân protein

-

Sự phân giải protein do tác động của enzyme protease sẽ diễn ra theo trình tự sau:
Protein  albumose  polypeptide  peptone và acid amin
Sản phẩm thủy phân protein chỉ chiếm một hàm lượng nhỏ trong chất hòa tan (khoảng
5 – 6%), nhưng khá quan trọng trong q trình cơng nghệ, trực tiếp tham vào sự hình thành
chất lượng của bia.
Trước hết, các sản phẩm thủy phân của protein có phân tử lượng thấp (như peptide
hoặc acid amin) sẽ là nguồn cung cấp nitơ chủ yếu cho nấm men, các sản phẩm có phân tử
lượng trung bình (như albumose, peptone, polypeptide) sẽ tham gia vào việc tạo vị, bọt và
giúp cho bia có khả năng giữ bền bọt. Tuy nhiên, những sản phẩm có phân tử lượng cao
thường là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng đục bia.
Một phần của nitơ hòa tan sau khi đường hóa hoặc các q trình cơng nghệ về sau như
đun sôi với bia, làm nguội,… sẽ bị kết tủa và thải bỏ, phần khác còn lại trong dung dịch
đường ở trạng thái hịa tan sau khi đun sơi ở nhiệt độ cao. Đây chính là phần protein hịa tan
bễn vững nhất, một phần khác sau những quá trình này lại bị kết tủa.

Xúc tác cho sự thủy phân các protein là hai thành phần chủ yếu của protease:
proteinase và peptidase.


Proteinase thủy phân các protein đến albumose và

polypeptide, vùng nhiệt độ tối thích ở điều kiện đạm hóa là 50 – 60 oC. Ở nhiệt độ 50oC sẽ tạo
nên nhiều sản phẩm bậc thấp hơn như pepton, polypeptide (nhiệt độ pepton hóa). Nhiệt độ
60oC thích hợp cho sự hình thành các sản phẩm bậc trung hòa tan và thường ở dạng albumose,
pHopt = 4.6- 5.0.

58


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
Peptidase sẽ thủy phân peptide đến acid amin, vì enzyme



này kém chịu nhiệt nên trong khi sấy malt hầu hết chúng bị phá hủy, ở điều kiện đường hóa
topt = 45 – 48oC, pHopt = 7.5 – 8.0.
Nếu yêu cầu kỹ thuật cần nhiều sản phẩm thủy phân protein bậc thấp, thì ta cần phải
tiến hành những khoảng thời gian dừng ở to = 48 – 50oC. Nếu yêu cầu kỹ thuật cần nhiều
albumose thì khoảng dừng tiến hành ở t oC = 58 – 60oC, khi đó bia sẽ sánh hơn, khả năng tạo
bọt tốt hơn, nhưng do một số protein bậc cao đi theo nên thường gây đục keo cho bia (do
chúng dễ thay đổi khi điều kiện kỹ thuật thay đổi dẫn đến kết tủa).
Sinh học : tiêu diệt một số vi sinh vật có trong nguyên liệu.

o
2.3.3

Các yếu tố ảnh hường trong q trình đường hóa
Sự hoạt hóa và tham gia phân cắt các hợp chất hữu cơ cao phân tử trong malt hoàn

toàn phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của các hệ enzym có trong malt. Hoạt động của hệ
enzym luôn chịu ảnh hưởng của các yếu tố khách quan.
o

Nhiệt độ : mỗi enzym đều có một nhiệt độ tối ưu riêng, tức là ở nhiệt độ đó enzym

thể hiện hoạt tính mạnh nhất. Thơng thường, trong q trình đường hóa, nhiệt độ tối ưu
của các enzym không trùng với nhiệt độ môi trường. Do vậy việc điều chỉnh, thay đổi
nhiệt độ khi đường hóa là biện pháp quan trọng và hữu hiệu nhất giúp ta điều khiển quá
trình thủy phân bởi các enzym.
Trong quy trình cơng nghệ, ta cần thiết lập chế độ nhiệt độ thích hợp cho q trình
đường hóa, tức là thích hợp cho một số hệ thống enzym quan trọng để đạt hiệu suất và
chất lượng dịch đường hóa như yêu cầu. Muốn được như vậy ta cần lưu ý đến những
“điểm dừng” cần thiết cho các quá trình thủy phân được sâu xa, nhằm tạo được nhiều
chất hòa tan mà yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi.
Đối với bia vàng, yêu cầu dịch đường hóa phải có mức độ thủy phân sâu xa hơn, nghĩa
là hàm lượng đường lên men nhiều hơn, hàm lượng đường khơng lên men ít hơn trong
bia đen. Đồng thời trong dịch đường của bia vàng hàm lượng các phân tử chứa nitơ ở
dạng trung và cao phân tử cũng ít hơn trong bia đen.
o

pH của mơi trường đường hóa : độ pH của mơi trường (dao động từ 6 – 7) thường

cao hơn pH tối ưu của các hệ thống enzym (thường là 5,3 – 5,6). Độ acid của môi trường
thấp thường làm châm quá trình hoạt hóa của các enzym, làm giảm hiệu suất chất hịa
tan, dịch đường bị đục và khó lọc làm cho sản phẩm bia có màu sẫm và vị đắng khó chịu.

59


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
Vì thế ta phải điều chỉnh pH bằng phương pháp nhân tạo, như dùng nước mềm để nấu
hoặc axit hóa mơi trường bằng axit lactic. Tuy nhiên nếu chất lượng nước tốt, malt tốt thì
khơng cần hiệu chỉnh pH.
o

Nồng độ của dịch đường hóa : trong một giới hạn nhất định, nếu dịch đường cao quá

sẽ kìm hãm các quá trình enzym (trừ enzym protease). Nếu nồng độ 16% thì các quá
trình enzym sẽ bị đình trệ, nhất là enzym  - amlylase. Trong sản xuất, nồng độ của dịch
đường thường được điều chỉnh nhờ sự thay đổi khối lượng nước trộn với bột malt.
Thông thường 100kg bột dùng sản xuất bia vàng cần khoảng 5 hl nước, đối với bia đen là
4 hl.
o

Các yếu tố khác : bản chất của nước cơng nghệ dùng trong q trình đường hóa;

chủng loại, hoạt tính và hàm lượng chế phẩm enzym sử dụng; cấu trúc, kích thước của
hạt nguyên liệu; cường độ khuấy trộn; thời gian đường hóa.
2.3.4
o

Phương pháp thực hiện
Malt dùng cho mỗi mẻ nấu là malt vàng có xuất xứ từ Đức, khối

lượng sử dụng là 200kg, lượng nước là 8 hl.

o

Nước dùng để nấu bia được bơm vào nồi nấu. Cấp nhiệt cho nồi nấu

để gia nhiệt nước lên 40oC. Điều chỉnh pH nước về pH = 5,4 – 5,6 bằng acid lactic. Độ pH
của nước được đo bằng máy đo pH.
o

Malt sau khi được nghiền ướt được cho vào nồi nấu, cánh khuấy nồi

nấu bắt đầu hoạt động để hòa trộn malt vào nước, phối trộn trong khoảng 5 phút. Tỉ lệ
bột : nước là 1:4, nếu ít quá thì khơng đủ hịa tan bột với nước, như vậy làm giảm khả
năng tiếp xúc của bột với nước, giảm hiệu suất đường hóa; nếu nước q nhiều thì tốn thời
gian để gia nhiệt, giảm tính kinh tế.
o

Nâng nhiệt độ nồi nấu lên 50oC trong 15 phút và giữ nhiệt trong 10

phút. Trong giai đọan này, các enzym protease sẽ thủy phân protein thành các polypeptit,
peptid, axitamin là nguồn dinh dưỡng cho nấm men trong quá trình lên men. Thời gian
đạm hóa khơng nên kéo dài vì cần phải cịn lại một lượng protein nhất định cần thiết cho
sự tạo độ bền bọt cho sản phẩm bia.
o

Tiếp tục nâng nhỉệt khối nấu lên 65oC trong vòng 10 phút và giữ nhiệt

ổn định trong 25 phút. Tại nhiệt độ này, enzym -amylase sẽ hoạt động mạnh và thủy

60

Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
phân tinh bột thành đường maltose, dextrin, do đó giai đoạn này được gọi là điểm dừng
đường hóa.
Tiếp theo, hỗn hợp được nâng nhiệt lên khỏang 75oC trong 15 phút và

o

giữ trong 20 phút. Lúc này, - amylase sẽ tiếp tục thủy phân tinh bột sót, đồng thời cũng
có sự tạo thành maltose, dextrin và một phần dextrin sẽ còn lại trong sản phẩm sau cùng
tạo nên mùi vị đặc biệt cho sản phẩm bia.
Kiểm tra mức độ thủy phân bằng cách sử dụng dung dịch iod. Nếu

o

dịch nấu không làm đổi màu iod tức là lượng tinh bột đã được thủy phân hết, ta nâng nhiệt
độ khối nấu lên 76oC trong 10 phút để giảm độ nhớt cho dịch nha, chuẩn bị bơm sang nồi
lọc. Dịch nha sau khi được bơm sang nồi lọc ta tiến hành vệ sinh nồi nấu để chuẩn bị cho
cơng đoạn houplong hóa.
Nhiệt độ (oC)
100
90
75oC

80

76oC

65oC

70
60

50

50
40
30
20
10

Thời gian
(phút)

0
5

10 15 20

25

30 35 40 45

50 55 60

65 70 75

80

85 90 95 100

Hình 3.4 : Giản đồ đường hóa
2.3.5
o

Một số sự cố và cách khắc phục
Nhiệt độ quá cao dẫn đến enzym giảm hoạt lực do biến tính điều đó sẽ

làm q trình thủy phân khơng triệt để. Ta cần kiểm tra hệ thống cung cấp nhiệt, điều chỉnh
nhiệt độ cấp cho các nồi nấu phù hợp với yêu cầu.
o

Tỷ lệ nước ít sẽ gây khó khăn cho q trình thủy phân, ta cần cho
thêm nước vào nồi nấu để khắc phục tình trạng trên.

61


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
Thủy phân khơng triệt để gây khó khăn trong q trình lọc vì vậy ta

o

cần kiểm tra mức độ thủy phân trong giai đoạn cuối.
Cánh khuấy không hoạt động, ta kiểm tra và sửa chữa, kiểm tra thiết

o

bị thường xuyên, cho thiết bị chạy thử trước khi nấu.
o

Nhiệt độ không cung cấp đều cần kiểm tra và điều chỉnh cho phù hợp.

o

Nước nấu malt là nước cứng sẽ ức chế vi sinh vật hoạt động. Ta cần
xử lý và kiểm tra nguồn nước trước khi sử dụng.

2.4 Lọc – rửa bã
2.4.1 Mục đích
o

Thu hồi phần dịch lỏng chuẩn bị q trình lên men.

o

Loại bỏ phần bã lọc cùng với những chất không mong muốn như kim
loại nặng, tanin, lipit…
Tận thu phần đường sót.

o

2.4.2 Cơ sở lý thuyết của q trình lọc
Dịch hèm gồm có 2 pha là pha lỏng và pha rắn. Về khối lượng pha rắn nhỏ hơn rất
nhiều so với pha lỏng nhưng chúng có ý nghĩa rất lớn đối với tiến trình lọc. Các phân tử của
pha rắn sẽ được giữ lại trên lưới, còn pha lỏng được đi qua. Khi pha rắn bị giữ lại chúng tạo
thành lớp phụ lọc. Cấu trúc và độ dày của lớp lọc này đóng vai trị quyết định đến chất lượng
và tiến trình lọc.
Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo 2 giai đoạn.
 Giai đoạn 1 (lọc dịch đầu) : giai đoạn tách dịch ra khỏi bã. Trong suốt q

trình lọc bã đóng vai trị như một lớp vật liệu lọc.
 Giai đoạn 2 (rửa bã) : sau khi tách dịch ra khỏi bã, trong bã còn giữ lại một
lượng các chất hịa tan. Mục đích của q trình rửa bã là tận thu lại các chất chiết này.
Quá trình chiết rút chất hịa tan ở giai đoạn này dựa trên cơ sở của khuếch tán, nghĩa
là sự chuyển động phân tử từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Để hiệu suất q
trình cao cần phải biết cách bố trí các phân tử pha rắn trên bề mặt màng lọc. Để đạt được điều
này, khi bơm cháo malt vào thiết bị lọc thì cánh khuấy ở nồi phối trộn phải làm việc liên tục
để đảo đều pha rắn, hệ thống dao cũng hoạt động liên tục để cào đều bã malt trên đáy lọc.

62


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
2.4.3 Các q trình biến đổi chính
Nhìn chung ở giai đoạn này cũng chỉ xẩy ra những phản ứng tương tự các giai đoạn
trước.
Biến đổi vật lý

o



Nhiệt độ tăng



Độ nhớt giảm

Biến đổi hóa sinh

o



Tiếp tục xẩy ra phản ứng thủy phân tinh bột cịn sót lại .



Vi sinh vật bị tiêu diệt.

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng
o Nhiệt độ


Nhiệt độ cao quá
- Độ nhớt giảm vì vậy quá trình lọc diễn ra nhanh hơn.
- Năng suất lọc cao.
- Giảm thời gian thực hiện q trình.
- Khơng thủy phân được phần tinh bột cịn sót lại.
- Hàm lượng đường sót sau q trình lọc cao.
- Hiệu suất lọc giảm.



Nhiệt độ quá thấp
-

Độ nhớt tăng, quá trình lọc diễn ra chậm.

-

Thời gian lọc dài.

-

Năng suất lọc giảm và cũng không thủy phân được phần tinh
bột cịn sót lại.

-

Hiệu suất lọc giảm.

o Lượng nước rửa


Phụ thuộc vào lượng và nồng độ dịch đầu cần sản xuất.

63


Khảo sát QTCN sản xuất bia tươi chất lượng cao
Nếu lượng nước rửa càng nhiều thì thu hồi được nhiều chất


chiết trong bã.


Hiệu suất thu hồi tăng.



Nhược điểm: lượng nước q nhiều thì thời gian houblon hóa
kéo dài.
Thời gian rữa bã

o


Thời gian rửa bã phụ thuộc vào hàm lượng chất chiết.



Nếu thời gia rửa bã kéo dài thì hàm lượng chất chiết tăng, hiệu suất quá trình tăng.



Nhược điểm : hàm lượng chất khơng mong muốn hịa tan vào dịch lọc như

polyphenol, các hợp chất đắng từ vỏ trấu, acid silicic,… làm giảm chất lượng bia. Ngược lại,
khi thời gian rửa bã q ngắn thì có những ảnh hưởng ngược lại.
Tóm lại thời gian rửa bã phải phù hợp, khơng quá dài hoặc quá ngắn sẽ giảm hiệu suất
thu hồi dịch lọc, chất lượng bia giảm.
o pH dịch lọc
Nếu pH quá cao thì sẽ tăng thời gian lọc. Thực tế các mẻ nấu cho kết quả như bảng sau :
Bảng 3.1 : Tương quan giữa pH dịch lọc và thời gian lọc *
pH

Thời gian lọc (phút)

6,5

120

6,1

50

5,3
*

40
o

: nhiệt độ dịch đường các lần lọc là 78 C

Như vậy ta cần giữ pH dịch lọc ở mức 5,3 – 5,5 để tối ưu hóa thời gian lọc.
2.4.5 u cầu kỹ thuật cơng đoạn lọc
Bảng 3.2 : Thông số kỹ thuật công đoạn lọcng 3.2 : Thông số kỹ thuật công đoạn lọc kỹ thuật công đoạn lọc thuật công đoạn lọct công đoạn lọcn lọcc
Nhiệt độ dịch đường

76oC

Nhiệt độ nước rửa bã

75 - 76oC

Hàm lượng đường sót trong bã

0,3 – 0,5%

pH dịch lọc

5,3 – 5,5

Độ đục

Không đục
64


2.4.6 Phương pháp thực hiện
Trước tiên, nồi lọc – rửa bã phải được vệ sinh sạch. Trước khi

o

đưa dịch hèm vào phải khóa van tháo bã malt và các nồi lấy dịch đường phải đóng kín. Sau
đó cho đầy nước nóng vào các ống dẫn dịch hèm và khoảng cách giữa hai đáy. Nước nóng
sẽ đuổi khơng khí ra ngồi đồng thời làm nóng thùng lọc.
Chuyển ngay dịch hèm vào thùng lọc và khuấy đều để dàn đều

o

bã trên bề mặt đáy giả nhằm nâng cao hiệu suất chất chiết. Vận tốc bơm luôn giữ càng thấp
càng tốt. Dịch hèm được bơm từ dưới lên để tránh oxi xâm nhập.
o

Sau đó để lắng khoảng 30 phút. Duy trì nhiệt độ lọc ở 76 oC.

o

Phần dịch lọc đầu tiên thu được ở khoảng giữa đáy thật và đáy
giả có chứa các hạt nhỏ có thể lọt qua lớp lọc. Phần dịch này được bơm trở lại thùng lọc
dưới bề mặt dịch hèm, hạn chế tối đa oxi xâm nhập vào dịch.
Khi quan sát thấy dịch lọc bắt đầu trong thì khóa van hồi lưu

o

và thu dịch. Do dịch đường chảy qua lớp bã nên càng lâu lớp bã càng bị nén nhiều hơn, làm
giảm tốc độ lọc. Do đó, cần điều chỉnh tốc độ lọc vừa phải.
Sau khi thu dịch lọc đầu thì tiến hành rửa bã và lấy dịch rửa

o
bã.

Nước rửa bã từ 75-76oC, nhiệt độ này thích hợp cho q trình

o

đường hóa phần tinh bột cịn sót lại trong bã malt cuối cùng.
Sau khi lấy hết dịch ra, hạ thấp cánh khuấy và cho quay để đẩy

o
hết bã ra ngoài.

2.4.7 Sự cố xẩy ra và biện pháp khắc phục.
o Dịch sau lọc bị đục.
Nguyên nhân: do thời gian hoàn lưu chưa đạt mà đã lấy dịch ra.
o Quá trình lọc bị tắc nghẽn.
Nguyên nhân: do nguyên liệu nghiền quá mịn.
Khắc phục: điều chỉnh mức độ nghiền cho thích hợp.

2.5 Houblon hóa dịch đường


2.5.1 Mục đích
Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất

o

chứa nitơ và các thành phần khác trong houblon vào dịch đường ngọt để biến nó thành
dịch đường có vị đắng và hương thơm đặc trưng của houblon.
Polyphenol của hoa giúp kết tủa các protein cao phân tử và kết

o

lắng chúng nhằm tăng chất lượng cảm quan cho bia.
Polyphenol, chất đắng, các hợp chất chứa nitơ của hoa là

o

những chất có sức căng bề mặt có hoạt tính cao, vì thế bọt khí CO 2 khơng dễ dàng thoát ra
khỏi bề mặt của bia làm tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt cho bia.
Tạo màu cho dịch đường nhờ phản ứng Melanoidin xảy ra

o

giữa acid amin và đường khử.
Tăng nồng độ chất hòa tan và diệt các vi sinh vật nhờ đun sôi

o
trong thời gian dài.

Trong hoa houblon có chất sát trùng nhờ vậy giúp cho dịch

o

houblon hóa được thanh trùng, tăng độ bền sinh học cho bia
2.5.2 Cơ sở lý thuyết
Bia là một loại nước giải khát có mùi thơm và vị đắng rất đặc

o

trưng, mùi thơm và vị đắng này tạo nên bởi hoa houblon.
Hoa houblon giúp bia thêm bền vững sinh học và khả năng tạo

o
bọt tốt.

Đun sôi trực tiếp dịch đường với houblon là phương pháp

o

thông dụng để chiết chất đắng và dầu thơm từ sản phẩm của houblon.
Q trình đun sơi làm các phân tử nước bay hơi từ 6-8%, làm

o

tăng nồng độ dịch đường. Trong q trình này sẽ làm hịa tan các thành phần của hoa vào
dịch đường và loại trừ các chất không bền vững. Đồng thời cũng xẩy ra sự kết tủa protit.
Thời gian đun sôi và cường độ đun sôi sẽ đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật của quá trình
này.

2.5.3 Các biến đổi xảy ra trong q trình houplong hóa


Vật lý : sự tăng nhiệt độ của dịch nha từ 78 oC lên 100oC dẫn đến một hệ quả là nồng

o

độ chất khơ trong dịch đường houblon hóa tăng lên do có một lượng nước bị bốc hơi ở
nhiệt độ cao (10-15%), do đó thể tích của dịch đường cũng giảm và có sự thay đổi về tỉ
trọng. Độ nhớt dịch đường cũng giảm.
Hóa lý

o


Sự trích ly các cấu tử hoa houblon

Các chất hòa tan của các thành phần trong hoa houblon được trích ly vào trong dịch
đường nấu: các acid đắng vốn không tan trong nước, song trong q trình houblon hóa, chúng
bị đồng phân hóa tạo thành các hợp chất tan tốt hơn rất nhiều và cố độ đắng hơn nhiều. Thông
thường, chỉ 1/3 hàm lượng α – acid đắng bị đồng phân hóa để tạo cho bia thành phẩm vị đắng
và hương thơm dịu từ các chế phẩm hoa houblon.


Sự hình thành hệ keo

Polyphenol, chất đắng và các hợp chất chứa nitơ trong hoa houblon là những chất có
tác dụng làm giảm sức căng bề mặt, vì thế chúng có khả năng giữ lại các bọt khí CO 2 trên bề
mặt và góp phần tạo bọt cho bia, tăng giá trị cảm quan.
Polyphenol của hoa houblon khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng

với các protein để tạo thành các phức chất dạng màng nhầy. Các phức chất này rất dễ kết lắng
và kéo theo các cặn nhỏ trong dịch đường kết lắng theo, do đó tăng độ bền keo và ổn định các
thành phần của dịch đường.


Sự biến tính của một số protein:

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, một số protein bị biến tính và kết tủa.


Sự bốc hơi của nước và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (tinh dầu, acid hữu
cơ).
Hóa học

o


Phản ứng đồng phân hóa các acid đắng: trong q trình houblon hóa có xảy ra
các phản ứng đồng phân hóa các thành phần acid đắng và làm cho chúng tan tốt
hơn trong dịch đường.



Các phản ứng thủy phân các chất đắng: tạo ra các sản phẩm thấp phân tử như
acid acetic, isobutandehyde… và các acid đắng. Các acid đắng tuy có phân tử
lượng thấp hơn nhưng có độ đắng nhiều hơn các hợp chất ban đầu.


Phản ứng Maillard: xảy ra giữa các đường khử và các nhóm amin tạo ra sản



phẩm melanoid làm tăng độ màu của dịch đường và bia thành phẩm.
Sự giảm nhẹ pH của dịch đường từ 5.4 – 5.5 về 5.2 do nước bay hơi và sự trích



ly acid đắng từ houblon.
o

Hóa Sinh

Trong thời gian đun sơi dịch đường, ở điều kiện nhiệt độ cao (100 0C) với thời gian đun
kéo dài (1,5  2h), toàn bộ hệ thống enzym thủy phân trong nguyên liệu sẽ bị phá hủy, chấm
dứt vai trị cơng nghệ của chúng. Hơn nữa trong điều kiện như vậy nếu trong dịch đường có
mặt một số vi sinh vật khơng mong muốn thì hầu như chúng cũng bị vơ hiệu hóa, nghĩa là
dịch đường đã được vơ trùng.
o

Sinh học
Hầu như các vi sinh vật đều bị tiêu diệt. Trước khi lên men, khơng có bất kỳ q trình

thanh trùng hay tiệt trùng nào là do trong quá trình nấu và đun sơi với hoa houblon, nhiệt độ
của quá trình đủ để tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật tạp nhiễm.
o

Cảm quan
Xảy ra các biến đổi về màu, mùi, vị của dịch đường, tăng độ bền bọt và bền keo, góp

phần tăng hương vị và giá trị cảm quan của bia thành phẩm.

Sau khi đun sôi với hoa, cường độ màu của dịch tăng lên do 3 nguyên nhân sau : sự
tạo thành một lượng đáng kể melanoid trong thời gian đun hoa, sự oxy hóa các hợp chất
polyphenol và do các chất màu trong hoa houbon hòa tan vào dịch đường. Sự gia tăng cường
độ màu phụ thuộc vào thời gian đun sôi, nồng độ chất hòa tan của dịch đường, lượng houblon
sử dụng, mức độ tiếp xúc với oxy, pH.
2.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng
o pH
pH giảm thì khả năng hịa tan của chất đắng giảm và ngược lại. Khi pH kiềm thì khả năng
hịa tan của chất đắng tăng, hiệu suất quá trình cao.
o Nhiệt độ
Nhiệt độ đun sôi là 100 - 102oC. Nếu nhiệt độ tăng khả năng hòa tan của chất đắng tăng và
ngược lại


o Thời gian đun sôi
Thời gian đun sôi của quá trình là 120 phút. Trong 10 - 15 phút đầu tiên 80% lượng chất
đắng của dịch đường đã được hòa tan.
Thời gian đun nấu kéo dài thì mức độ đồng phân hóa triệt để hơn. Tuy nhiên, khi đó chất
đắng trong bia sẽ tăng lên do các đồng phân acid đắng tăng.
Xẩy ra phản ứng maillard và caramen gây tăng màu bia thành phẩm.
o Hàm lượng protein trong dịch đường
Nếu hàm lượng protein cao thì hàm lượng chất đắng tham gia vào quá trình kết tủa protein
cao. Như vậy, sẽ làm giảm hàm lượng đắng sau q trình trích ly.
2.5.5
o

Phương pháp thực hiện
Dịch đường từ nồi lọc được bơm sang nồi nấu, nâng nhiệt đến 100 0C và đun sôi

trong thời gian 120 phút.

o

Khi nhiệt độ đạt 1000C, sau 10 phút cho houblon lần 1 vào (100g houblon dạng cao)

để hòa tan các hợp chất của houblon, chủ yếu là chất đắng.
o

Tiếp tục giữ nhiệt độ suốt quá trình nấu, trước khi kết thúc 20  30 phút, cho

houblon lần 2 vào (700g houblon dạng viên). Houblon dạng viên chứa nhiều tinh dầu
thơm hơn houblon dạng cao, vì thế nếu cho vào quá sớm thì khi đun ở nhiệt độ cao trong
thời gian quá lâu sẽ làm bay hết hương thơm của hoa, làm giảm chất lượng bia thành
phẩm.
2.5.6

Yêu cầu kỹ thuật của dịch đường sau houplong hóa

Bảng 3.3 : Chỉ tiêu kiểm tra nước nha
STT

Tên chỉ tiêu kiểm tra

1

Tinh bột sót

2

Độ đục

3

Độ màu

4

pH

5

Độ đường

6

Vi sinh vật gây bệnh

Đơn vị

Yêu cầu
0

% NEPH
0

EBC

< 2000
8 10
5,2  5,4

0

P

12,8  13,1

con

Khơng có


2.6 Lắng trong
2.6.1

Mục đích

Tách cặn, bã hoa và các kết tủa để làm trong dịch nha, chuẩn bị cho quá trình làm lạnh và
lên men tiếp theo.
2.6.2

Cơ sở lý thuyết
Trong dịch đường sau khi đun sơi với hoa houblon có chứa các cặn tồn tại dưới dạng

huyền phù. Môi trường để nấm men phát triển phải hoàn toàn sạch tạp chất, làm lạnh đến
nhiệt độ thích hợp. Dịch đường phải được loại bỏ hết vi sinh vật.
Làm trong dịch đường có rất nhiều phương pháp và thiết bị khác nhau. Người ta có thể
sử dụng phương pháp lọc, ly tâm hoặc lắng. Mỗi phương pháp có một ưu nhược điểm riêng
của nó. Trong phạm vi luận văn này trình bày phương pháp lắng sử dụng thùng lắng xoáy để
làm trong dịch đường.
2.6.3

Các biến đổi chính
Biến đổi vật lý

o
-

Nhiệt độ dịch đường giảm.

-

Độ nhớt giảm

-

Thể tích giảm nhưng khơng đáng kể.
Biến đổi hóa lý

o
-

Biến đổi sinh học

o
2.6.4

Q trình lắng của các huyền phù có trong hỗn hợp dịch đường.

Một số vi sinh vật cịn sót lại bị tiêu diệt.
Phương pháp thực hiện

Sau khi q trình houblon hóa kết thúc, dịch nấu sẽ được chuyển vào thiết bị lắng, do
cửa vào được bố trí theo đường tiếp tuyến với thành trong của thiết bị nên dịng vào sẽ tạo
thành dịng chảy xốy, tủa sẽ được đẩy vào trung tâm của thiết bị lắng. Mực dịch nấu tăng lên