Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm

Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
LỜI MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp thực phẩm là ngành khoa học kĩ thuật đóng một vai trò quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân và nó giải quyết nhu cầu thiết yếu nhất của con
người.
Ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sản
xuất bia nói riêng đang phát triển không ngừng, nhiều nhà máy, cơ sở sản xuất bia
lần lượt ra đời, tạo sự cạnh tranh lớn trong xã hội.
Bia là một loại nước uống ngoài tác dụng giải khát còn cung cấp năng lượng cho
cơ thể. Quy trình sản xuất bia khá phức tạp với nhiều công đoạn khác nhau. Trong
đó lên men là một trong những giai đoạn quan trọng nhất. Để thực hiện giai đoạn
này có nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp lên men liên tục, lên men cổ
điển, lên men hiện đại.
Trong 3 phương pháp trên, phương pháp lên men hiện đại được cho là có
nhiều ưu điểm hơn cả. Những ưu điểm đó là gì? Nó được tiến hành như thế nào? Hệ
thống thiết bị sử dụng ra sao, được bố trí như thế nào? Chính vì muốn tìm câu trả
lời cho những câu hỏi đó mà tôi đã chọn “Thiết kế phân xưởng lên men bia bằng
phương pháp lên men hiện đại với năng suất 50 triệu lít dịch lên men/ năm.” làm
đề tài tốt nghiệp của mình.
.

Trang: 1
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu về bia
Bia là một loại nước uống có độ rượu nhẹ, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng
dễ chịu của hoa hupblon. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch,
hoa hupblon và nước, ngoài ra người ta còn dùng một số nguyên liệu thay thế như
malt đai mạch chưa nẩy mầm, gạo, ngô đã tách phôi… để sản xuất một số loại bia.
Chất luợng của bia phụ thuộc vào nguyên liệu và kỉ thuật sản xuất. Để đánh giá chất
lượng của bia người ta dựa vào thành phần hoá học, các chỉ tiêu sinh học cũng như

các chỉ số cảm quan của bia.
1.1.1. Thành phần hoá học của bia
1.1.1.1. Các chất bay hơi
- Rượu etylic, với nồng độ 3%. Hàm lượng etylic có ảnh hưởng quyết định
đến chất lượng của bia và nó phụ thuộc vào nồng độ của dịch lên men ban đầu, phụ
thuộc vào độ lên men mà có thể dao động khác nhau. Hàm lượng rượu trong các loại
bia ở liên xô dao động từ 2,8 đến 6% khối lượng, ở Tiệp nó dao động từ 1,6 đến 4%
và cao hơn. Ngoài việc tăng vị cho bia, rượu etylic còn tăng thêm độ bền sinh học
cho bia bởi nó kìm hãm sự phát triển của một số loại vi khuẩn.
- CO
2
hàm lượng 0.4%. Khí CO
2
là thành phần quan trọng của bia, bia được
bão hoà đầy đủ CO
2
sẽ có vị tươi mát và chất lượng sẽ tăng hơn.
Trong bia còn chứa một lượng không nhiều các chất bay hơi khác như rượu
bậc cao, andehyt, các axit hữu cơ, este và một số chất khác.
- Rượu bậc cao được tạo thành trong khi lên men bằng cách khử amin các axit
amin. Các chất này có mùi và vị xác định và nó tham gia tạo các este có ảnh hưởng
đến mùi và vị của bia. Hàm lượng rượu bậc cao khoảng 70mg/l.
- Axetaldehyt là andehyt có chủ yếu trong bia và nó chứa khoảng 5mg/l. Các
axit hữu cơ bay hơi thì có axit axetic (khoảng 130mg/l) và axit focmic (khoảng
20mg/l).
- Trong bia còn chứa diaxetyl (hàm lượng diaxetyl cho phép có trong bia là
0.2mg/l) và một số hợp chất chứa lưu huỳnh như SO
2
, H
2

S, các mecaptan bay hơi.
Trang: 2
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
1.1.1.2. Các chất không bay hơi
Phụ thuộc vào nồng độ của dịch lên men ban đầu và mức độ lên men, bia
thành phẩm chứa 4% các chất không bay hơi. Trong đó saccarit chiếm 80÷85%, các
chất nitơ 6÷9%, glyxerin 5÷7%, các chất khoáng 3÷4%, các chất đắng tamin và chất
màu chiếm 2÷3%, các axit hữu cơ không bay hơi 0,7÷1% và một lượng nhỏ vitamin.
Saccarit trong bia chủ yếu là dextrin 60÷70% sau đó là oligosacarit 20÷30% và
pentozan 6÷8%. [2]
1.1.2. Các chỉ số cảm quan của bia
Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền
của bọt bia.
Mùi: Nếu bia có mùi của hoa hupblon và malt thì gọi là mùi tinh khiết. Các
mùi khác như mùi nhựa, gỗ, kim loại và men sẽ phá huỷ mùi đặc trưng của bia. Bia
không được có mùi lạ và mùi chua. Bình thường bia có pH dao động 4,1÷4,8. Độ
axit trung bình của bia khoảng bằng 4 (độ axit ở đây được tính bằng số ml dung dịch
NaOH 1N dùng để trung hoà 100ml bia).
Vị: Là chỉ tiêu quan trọng của bia. Vị của bia do vị của các thành phần khác
như dextrin, melanoidin, các chất nitơ, các chất của hoa huplon, rượu etylic, rượu
bậc cao và các este tạo nên. Mỗi loại bia đều có vị đặc trưng của mình. Trong những
năm gần đây họ đã nghiên cứu và thấy rằng axit glutamic là một trong những hợp
chất tạo vị cho bia. CO
2
cũng góp phần tăng vị cho bia. Yêu cầu CO
2
trong bia phải
ở dạng liên kết và tách ra khỏi bia chậm.
Màu: Bia cần phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh. Bia xuất
xưởng phải thật trong. Độ màu của bia:

Độ bền: Bia ngon là bia phải có bọt mịn, đặc và bền. Độ bọt của bia là thời
gian (tính bằng giây hoặc bằng phút) kể từ lúc bọt xuất hiện cho đến lúc xuất hiện
hoàn toàn. Nếu trong bia có chứa đầy đủ các chất giữ bọt như abumoza, pepton, các
chất gôm, chất đắng của hoa hupblon và bão hoà đầy đủ CO
2
thì khi rot bia vào cốc
các bọt khí CO
2
tách khỏi bia chậm và tạo thành lớp bọt bền trên bề mặt bia.
Trang: 3
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
Các chỉ số cảm quan của bia được đánh giá bằng cách thử nếm và cho điểm.
Ở Liên Xô, bia có chất lượng cao được đánh giá theo thang điểm sau:
- Độ trong 10 điểm
- Vị và mùi 50 điểm
- Độ bọt và sự bão hoà CO
2
40 điểm.
Tổng số bọt nếu đạt 96÷100 điểm thì bia có chất lượng rất tốt, còn 90÷95
điểm thì chất lượng tốt, 85÷89 điểm thì chất luợng đạt, còn nhỏ hơn 85 điểm thì chất
luợng kém. [4]
1.2. Nguyên liệu sử dụng trong giai đoạn lên men bia
1.2.1. Dịch lên men
+ Nhiệt độ 10
0
C
+ Nồng độ dịch lên men: 11%.
+ Thành phần: Phần lớn các chất chiết được trong dịch lên men là
hydratcacbon, trong đó chứa: fuctoza 1÷3%, glucoza 3÷8%, saccaroza 2÷6%,
maltoza 38÷50%, mantotrioza 11÷19%, mantotetraoza 2÷6%, dextrin 14÷22%. Như

vậy phần lớn chất chiết (75%) là đường lên men rượu. Phần không lên men được
chủ yếu là dextrin, protein và chất khoáng. [4]
+ Màu vàng trong của malt và hoa.
+ Mùi thơm, vị đắng đặc trưng của malt và hoa houblon.
1.2.2. Nấm men
1.2.2.1. Vai trò của nấm men
Nấm men có vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất bia bởi lẽ nó là
nhân tố tham gia trực tiếp vào quá trình lên men bia, lên men thực chất là hình thức
trao đổi chất giữa tế bào nấm men với môi trường, là một quá trình được đặc trưng
bằng các phản ứng sinh hóa. Trong đó yêu cầu về nguồn năng lượng cho hoạt động
sống của nấm men lấy từ các chất dinh dưỡng trong môi trường và các chất này
được chuyển hóa thành sản phẩm của quá trình lên men. Sự biến đổi của dịch đường
xảy ra với sự tham gia của một số lượng lớn enzim có trong nấm men.
1.2.2.2. Yêu cầu của nấm men bia
Trang: 4
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
- Tốc độ lên men nhanh.
- Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao.
- Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ và nồng độ CO
2
phù
hợp với từng nhà máy.
- Có khả năng kết bông hoặc kết lắng tốt.
- Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng.
- Sản phẩm tạo ra bao gồm các hợp chất hương và vị đặc trưng cho bia.
- Đặc tính di truyền, ổn định cao.
1.2.2.3. Chọn chủng nấm men
Nấm men dùng để sản xuất bia gồm hai loại sau:
+ Saccharomyces cerevisiae: Thuộc loại lên men nổi.
+ Saccharomyces carlsbergensis: Thuộc loại lên men chìm.

Chủng nấm men nổi và nấm men chìm có một số tính chất khác nhau. Nấm
men chìm lên men ở nhiệt độ 8-10
0
C và ngừng lên men ở nhiệt độ dưới 0
0
C, trong
khi đó chủng nấm men nổi lên men ở nhiệt độ 14-25
0
C. Vào cuối thời kỳ lên men
chính, nấm men nổi thì lơ lửng hoặc tập trung lên bề mặt của dịch lên men còn nấm
men chìm thì kết lắng xuống dưới đáy thiết bị lên men, đồng thời kéo theo các chất
lơ lửng góp phần làm trong bia.
Ngoài ra hai chủng nấm men này còn khác nhau về khả năng sinh trưởng và
chuyển hóa cơ chất trong quá trình lên men. Chủng nấm men chìm có chứa enzim
melibiaza nên lên men được hoàn toàn đường rafinose, còn chủng nấm men nổi
không có enzim đó nên chỉ lên men được 1/3 đường rafinose. Nấm men nổi lại chứa
enzim piruvatoxydaza nên sử dụng trực tiếp glucose cho quá trình hô hấp. Do đó
trong thời kỳ đầu của quá trình lên men nấm men nổi phát triển nhanh hơn nấm men
chìm. Trong sản xuất bia nấm men chìm được sử dụng nhiều hơn vì lên men ở nhiệt
độ thấp nên an toàn về phương diện vi sinh vật.
Khi sử dụng nấm men chìm, một phần nấm men bị yếu và nó kết tủa kém cho
nên có thể làm cho bia có mùi men. Do đó phải thường xuyên thay men.
Trang: 5
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
Ở đây nhà máy chọn chủng nấm men lên men chìm do:
+ Nấm men lên men chìm
lên men ở nhiệt độ thấp, đảm bảo
an toàn về phương diện vi sinh vật.
+ Nấm men chìm có tốc độ
lên men vừa phải, tạo độ cồn thấp,

phù hợp với tính chất của bia. Còn
nấm men lên men nổi lên men
mạnh, tạo độ cồn cao, phù hợp để
sản xuất rượu hơn. Hình 1.1. Nấm men saccharomyces carlsbergensis [10].
+ Khi quá trình lên men kết thúc phải tiến hành thu nấm men. Nếu sử dụng
nấm men chìm thì chúng sẽ kết lắng xuống dưới đáy thiết bị, chúng ta có thể thu
được một cách dễ dàng. Còn sử dụng nấm men nổi thì chúng nổi lên trên mặt hoặc
lơ lửng trong bia làm cho quá trình lắng lọc phức tạp, tốn kém.
+ Nấm men chìm cho chất lượng bia thành phẩm cao hơn so với nấm men
nổi, độ bền keo và độ bền sinh học cao.
1.2.2.4. Cấu tạo tế bào nấm men bia
Tế bào nấm men bia có cấu tạo phức tạp nhưng thành phần chính của nó là
màng tế bào, nguyên sinh chất và nhân.
Màng tế bào có bề dày khoảng 150nm, ngoài việc tạo hình dáng cho nấm men
nó còn chứa các enzim và thực hiện việc nẩy chồi.
Nguyên sinh chất có vai trò điều khiển quá trình trao đổi chất nhờ tính hấp
thụ chọn lọc.
Nhân nấm men có dạng hình tròn đường kính 0,5-1,5nm. Thành phần chính
của nó là nucleoprotein. Nhân tế bào có tác dụng là điều khiển quá trình hóa học xảy
ra trong tế bào và chứa các gen xác định tính di truyền cơ bản của nòi giống.
Ngoài ra trong tế bào nấm men còn chứa các thành phần quan trọng khác
như: ty thể, không bào, glucogen
Trang: 6
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
1.2.2.5. Các enzim có trong nấm men xúc tác cho sự lên men
Qúa trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia là sự lên men rượu và
nó được xúc tác bởi 12 enzim. Ngoài ra còn có ba enzim khác là maltaza, invectaza
và maltotriaza tham gia vào việc chuẩn bị cho quá trình lên men tức là chúng rạo ra
các monosaccharit từ disaccharit và maltotriose là những loại đường mà nấm men
không thể lên men trực tiếp được

Mười hai enzim tham gia trực tiếp vào quá trình chuyển hóa các
monosaccharit thành các sản phẩm trung gian và các sản phẩm cuối cùng là rượu và
CO
2
:
- Hexokinaza
- Glucophotphatizomeraza
- Photphatfructokinaza
- Aldolaza
- Triphotphatizomeraza
- Triphotphadehydrogenaza
- Photphoglyxerakinaza
- Photphoglyxeromutaza
- Photphopyruvathdrataza
- Piruvatkinaza
- Piruvatdecaboxylaza
- Alcodehdrogen
1.2.2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm men
1. Nhiệt độ:
Có ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và phát triển của nấm men. Nhiệt độ tối
ưu: 28-32
0
C. Tuy nhiên, nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dài hơn,
nhiệt độ cao thì hoạt tính của nấm men giảm nhanh hơn.
2. Ảnh hưởng của pH:
Nấm men chịu được độ pH rất rộng 2-8, nhưng khoảng thích nghi nhất là 4,5-
5,0. Khi lên men giống điều chỉnh pH 3,8-4,0.
Trang: 7
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
3. Ảnh hưởng của nồng độ dịch đường:

Nồng độ dịch đường cao làm tăng áp suất và làm mất cân bằng trạng thái sinh
lý của nấm men. Khống chế nồng độ chất khô của dịch đường 16-18%.
4. Ảnh hưởng của nồng độ rượu:
Nồng độ rượu lớn thì nấm men giảm khả năng nảy chồi, sự sinh trưởng và phát
triển chậm dần.
5. Ảnh hưởng của sục khí:
Sục khí làm tăng lượng rượu và CO
2
bay hơi, tạo nhiều sinh khối và andehit do
đó làm giảm hiệu suất lên men rượu.
6. Ảnh hưởng của đảo trộn:
Đảo trộn làm tăng sự tiếp xúc giữa các tế bào nấm men với môi trường thúc
đẩy quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men. Đồng thời làm giải phóng rượu
, CO
2
và nhiệt độ.
7. Ảnh hưởng của yếu tố khác:
Chất sát trùng, mật độ của nấm men gieo cấy, trạng thái sinh lý, thành phần môi
trường, vật liệu thiết bị .
1.2.3. Nước dùng để xử lý sữa men và rửa thiết bị
Nước dùng để rửa men và thiết bị đòi hỏi phải sạch, không chứa nhiều tạp
chất hữu cơ và vi sinh vật, đảm bảo chỉ tiêu của nước uống. Đặc biệt các vi sinh vật
và vi khuẩn có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình kỉ thuật sản xuất bia nên phải
thường xuyên kiểm tra nước bằng kính hiển vi để xcs định lượng vi sinh vật có trong
nước, nếu lượng này nhiều quá phải tiến hành sát trùng.
Nước dùng để rửa thiết bị không được chứa NH
3
và các nitrit. Tốt nhất nên
dùng nước có độ cứng thấp đến độ cứng trung bình. Về mặt cảm quan trước hết phải
thoả mãn yêu cầu giống như nước uống. Các cơ sở làm bia sử dụng hơi nước trực

tiếp để gia nhiệt phải đảm bảo hơi nước đạt chất lượng thực phẩm. Các nồi thanh
trùng pasteur nên sử dụng nước ít tạp chất khoáng và muối, loại trừ sự phát triển của
các loài tảo và các vi sinh vật bằng các chất sát trùng thích hợp để tránh ăn mòn thiết
bị.
Trang: 8
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
1.2.4. Oxy
Thời gian đầu của quá trình lên men, nấm men cần một lượng oxy để sinh
trưởng và phát triển tốt, vì vậy cần phải thông khí sau khi làm lạnh dịch đường.
Dùng oxy tinh khiết. Việc thông khí được tiến hành sau khi làm lạnh và trước khi bổ
sung nấm men.
1.2.5. Các nguyên liệu phụ khác
1.2.5.1. Bột trợ lọc điatomit
Đây là một dạng hoá thạch của một loại tảo đơn bào có chứa silic oxit với
15000 loại khác nhau. Đá điatomit thô
chứa 25-60% nước.
Ưu điểm của bột trợ lọc điatomit:
+ Độ thẩm thấu, độ xốp
lớn.
+ Bề mặt, tốc độ lọc lớn.
+ Độ trong của bia cao,
không gây ảnh hưởng đến mùi vị, màu
sắc, pH của bia. [3]
Hình 1.2. Bột trợ lọc diatomit [7].
1.2.5.2. NaOH
Dùng để trung hòa và vệ sinh, tẩy rửa.
Yêu cầu kỉ thuật: NaOH >96%
NaCl < 1.5%
Fe
2

(CO)
3
1.2.5.3. Axít
Dưới đây là một vài axit thường dùng trong phân xưởng lên men bia.
Trang: 9
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
Bảng 1.1. Một số loại axit thường dùng trong phân xưởng lên men bia. [3]
Tên axit Yêu cầu kỉ thuật Mục đích sử dụng
HCl
HCl > 30%
Fe < 0.01%
SO
4
< 0.077%
Điều chỉnh pH nước và
xử lý men sữa.
H
2
SO
4
D= 1.84(g/l), 95- 98%
Điều chỉnh pH nước và
xử lý men sữa.
HNO
3
hoặc HNO
2
Vệ sinh tẩy rửa sát trùng
H
3

PO
4
Điều chỉnh pH nước và
vệ sinh tẩy rửa

1.3. Các quá trình xảy ra trong giai đoạn lên men bia
Lên men là một quá trình phức tạp và dẫn tới nhiều biến đổi sâu sắc trong
dịch đường. Qúa trình lên men được chia làm hai giai đoạn: lên men chính và lên
men phụ. Các quá trình cơ bản xảy ra trong quá trình lên men:
1.3.1. Qúa trình sinh lý
Qúa trình được thể hiện bằng sự sinh sản của nấm men và nó chỉ xảy ra trong
thời kỳ đầu của quá trình lên men chính. Lúc đó trong dịch đường xảy ra đồng thời
sự sinh sản của nấm men và sự lên men. Nhưng trong điều kiện lên men bình thường
sự sinh sản của nấm men kết thúc xa trước khi lên men chính xong.
1.3.2. Qúa trình sinh hoá
Qúa trình sinh hoá cơ bản trong lên men là sự chuyển đường thành rượu và
CO
2
. Phần lớn các chất chiết được trong dịch lên men là hydratcacbon, trong đó
chứa: fuctoza 1÷3%, glucoza 3÷8%, saccaroza 2÷6%, maltoza 38÷50%, mantotrioza
11÷19%, mantotetraoza 2÷6%, dextrin 14÷22%. Như vậy phần lớn chất chiết (75%)
là đường lên men rượu. Phần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein và chất
khoáng.
Trang: 10
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
Sự chuyển hoá đường thành rượu và CO
2
xảy ra chủ yếu trong thời kỳ lên
men chính, còn trong lên men phụ nó diễn ra chậm chạp với một hàm lượng đường
nhỏ. Ngoài rượu và CO

2
trong quá trình lên men còn tạo ra nhiều sản phẩm phụ
khác. Những sản phẩm phụ này đều có vai trò quan trọng trong việc hình thành
hương và vị của bia. Vai trò đó có thể là tích cực hoặc tiêu cực. Các sản phẩm phụ
bao gồm:
- Glyxerin: Nó được hình thành chủ yếu trong quá trình lên men chính.
Glyxerin là một cấu tử rất quý với bia vì nó làm mềm vị và làm tăng thêm độ đậm đà
chp sản phẩm.
- Rượu bậc cao: lượng và thành phần các loại rượu bậc cao phụ thuộc vào
nguồn gốc của cơ chất, loài và chủng nấm men được sử dụng và nhiệt độ của môi
trường lên men. Ở trong bia chứa các loại rựơu bậc cao như: propylic, isopropylic,
butylic, isobutylic, amylic, isoamylic và nhiều loại khác. Khối lượng của chúng dao
động trong một khoảng rộng 20 – 95 mg/l nhưng thông thường là khoảng 50 -60 g/l.
Hàm lượng rượu bậc cao được tạo thành chủ yếu ở giai đoạn lên men chính,
đặc biệt ở pha logarit. Ở các pha sau chúng được tạo thành ít hơn. Sang giai đoạn lên
men phụ thì có tăng nhưng không đáng kể, trong nhiều trường hợp người ta còn thấy
hàm lượng của chúng giảm đi.
Từng loại rượu bậc cao đều tạo cho bia có hương vị riêng biệt. Nhưng nhìn
chung những hương vị đó không phải là đặc trưng cho bia. Do đó, các loại rượu bậc
cao gây ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất cảm quan của bia.
- Axit hữu cơ: đây là sản phẩm phụ thường trực trong quá trình lên men rượu.
Trong lên men bia tạo thành các axit như: lactic citric với hàm lượng 150 – 200mg/l
trong điều kiện lên men bình thường, axit susinic 60 – 70mg/l, axit axetic 80 –
100mg/l, axit formic đến 300mg/l và một số axit khác.
- Ester: là sản phẩm phụ không thường trực của quá trình lên men và nó
không phải sản phẩm tạo thành từ hoạt động sống của tế bào nấm men mà là kết quả
của sự tương tác giữa axit và các loại rượu. Loại ester chiếm khối lượng nhiều nhất
là etyl axetat 15 – 20mg/l. Ngoài ra còn có các ester khác như izoetyl formiat,
Trang: 11
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm

izoamin axetat…Tổng lượng các ester có trong bia dao động khoảng 30 – 80mg/l.
Với rượu etylic cùng axit cacbonic có thể tham gia phản ứng để tạo thành các ester
mono và dietylcacbonat không bền vững.
Ester có ý nghĩa quan trọng trong việc hình thành vòng thơm của bia. Chúng
được tạo ra chủ yếu trong quá trình lên men chính và một phần nhỏ được hình thành
trong lên men phụ. Ở điều kiện nhiệt độ lên men nổi, ester được tạo thành nhiều hơn
so với lên men chìm. Trong cùng một điều kiện, nấm men nổi tạo ra nhiều ester hơn
so với lên men chìm.
- Aldehyd: Là sản phẩm thường trực của quá trình trao đổi chất ở nấm men và
cũng có thể được tạo thành qua con đường oxi hoá các loại rượu. Chiếm nhiều nhất
trong bia là axetaldehyd 5 – 7mg/l. Tổng lượng aldehyd có trong bia dao động 9 –
10mg/l. Ở điều kiện yếm khí, lượng aldehyd tạo thành ít hơn so với điều kiện hiếu
khí.
Ở mức độ vừa phải (10 – 15mg/l), aldehyd làm tăng thêm hương cho bia,
nhưng nếu cao quá thì vai trò của chúng lại trở nên tiêu cực. Trong giai đoạn lên
men phụ hàm lượng của chúng có trong bia giảm đi rất nhiều.
- Axetoin, diaxetyl và 2,3-butandiol: ba hợp chất này thu nhận chủ yếu ở giai
đoạn lên men chính. Chúng là sản phẩm phụ thường trực trong quá trình lên men
yếm khí và hiếu khí. Trong ba sản phẩm trên thì diaxetyl là nguy hiểm nhất vì nó có
ảnh hưởng xấu đến mùi vị của bia và tác động mạnh đến hệ thần kinh của con người.
Diaxetyl được hình thành trong quá trình lên men chính và hàm lượng của nó
phụ thuộc vào điều kiện lên men. Trong lên men phụ hàm lượng của nó sẽ giảm dần.
Quá trình khử diaxetyl đựơc coi là một trong các chỉ tiêu hàng đầu để xem xét và
đánh giá sự tàng trữ bia đã đạt yêu cầu hay chưa.
- Hydro sunfua và mercaptan: nguồn gốc tạo thành các hợp chất này là các
hợp chất chứa gốc sunfat, sunfic và các axit amin chứa lưu huỳnh ở trong dịch
đường. Ở thời điểm lên men chính, đặc biệt là ở giai đoạn lên men phụ và tàng trữ
bia non đã xảy ra quá trình khử nhóm disunfic (- S-S-) thành các nhóm sunfohydrin
Trang: 12
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm

(- SH-). Khi đó có cơ hội cho sự tạo thành các sản phẩm phụ không thường trực đã
nêu.
Sunfuahydro và mercaptan là những hợp chất đặc biệt có hại đối với mùi vị
của bia. Theo số liệu của nhiều nhà chuyên gia thì hàm lượng của chúng có thể lên
tới 0,5 – 0,9mg/l. Nếu dịch lên men có chứa nhiều cặn hàm lượng của chúng còn có
thể cao hơn. [4]
1.3.3. Các quá trình hoá lí
- Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: trong giai đoạn lên men chính có sự
thay đổi về độ chua định phân. Sỡ dĩ có sự tăng là do sự tạo thành CO
2
và một số các
axit hữu cơ trong quá trình lên men.
Tuy nhiên sự giảm mạnh về pH (từ trên 5,5 giảm xuống còn dưới 4,5) không
thể giải thích bằng sự tạo thành các axit hữu cơ và chúng được sinh ra với hàm
lượng ít và khả năng phân li yếu. Hiện tượng này chỉ giải thích bằng sự phá vỡ hệ
thống đệm trong dung dịch đường. Khả năng đệm của dung dịch đường hình thành
và ổn định là nhờ các muối photphat bậc một và bậc hai (chúng ổn định pH trong
khoảng 5,67 – 7,07). Trong thời kì lên men, một phần muối photphat bị nấm men
hấp thụ, do đó năng lực đệm của hệ thống này giảm đi một cách nhanh chóng. Thay
thế vào đó là hệ thống “ photphat bậc một, bicacbonat, axitcacbonic tự do”. Song
song với nó, trong bia non lại hình thành hệ thống đệm thứ hai “axit hữu cơ, muối
của axit hữu cơ”. Cả hai hệ thống này đều tạo ra lực đệm ở khoảng pH = 4,27 – 5,67
và trong quá trình lên men khả năng đó của chúng được gia tăng.
- Sự thay đổi thế oxy hoá - khử và cường độ màu: trong giai đoạn lên men
chính, thế oxy hoá khử của hệ thống cũng bị biến đổi đáng kể. Sở dĩ như vậy vì
trong quá trình lên men chính hàm lượng oxy chứa trong dung dịch lên men giảm
dần và có sự tạo thành các chất có tính khử.
Cường độ màu của dịch đường trong những ngày lên men cũng bị giảm đáng
kể. Nguyên nhân là do các hợp chất polyphenol dễ bị oxy hoá bị khử và sau đó bị
kết lắng.

Trang: 13
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
- Sự hoà tan CO
2
và tạo bọt: CO
2
sinh ra trong quá trình lên men sẽ được hoà
tan vào bia. Trong bia non chứa 0,2% CO
2
. Trong quá trình lên men phụ nó sẽ được
bổ sang và bảo đảm cho hàm lượng CO
2
có trong bia thành phẩm không nhỏ hơn
0,3%.
- Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, lượng CO
2
tạo ra chưa nhiều, lại ở
nhiệt độ thấp cho nên chúng hòa tan hết vào dịch lên men. Ở giai đoạn sau của quá
trình, lượng CO
2
tạo ra nhiều hơn và trong dịch lên men đã hòa tan một lượng đáng
kể, cho nên CO
2
tạo thành lúc này sẽ thoát ra ngoài dưới dạng những bong bóng nhỏ
li ti. Trên bề mặt của những bong bóng này hình thành một có sức căng bề mặt của
các chất như protein, polyphenol. Chính do có lớp sức căng bề mặt này mà bong
bóng khí CO
2
không thể giải thoát mà chúng bị liên kết hấp thụ lại với nhau để tạo
thành bọt.

- Sự kết màng của tế bào nấm men: hiện tượng này xảy ra suốt thời kỳ lên
men chính, nhưng đặc biệt nhiều là ở những ngày cuối cùng, kho mà lượng CO
2
tạo
ra đã ít đi và một phần khá lớn các loại cặn đã kết tủa xuống đáy thùng lên men.
Khi kết tủa các tế bào nấm men sẽ kéo theo sự kết tủa của một số các chất
khác nên làm cho bia trở nên trong hơn.[4]
Trang: 14
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
CHƯƠNG 2. CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH
2.1. Sơ đồ quy trình công đoạn lên men

Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ lên men của nhà máy bia
2.2. Thuyết minh dây chuyền
2.2.1. Lắng trong
Trong sản xuất bia có thể tiến hành làm lạnh trước khi lắng trong hoặc là lắng
trong trước khi làm lạnh. Ở đây nhà máy chọn phương pháp lắng trong trước, làm
lạnh sau. Trình tự tiến hành: Sau khi tách bã hoa xong dịch đường được đưa đi tách
cặn ở thiết bị lắng Wirlpool. Sau đó phần dịch đường được đưa đi làm lạnh và phần
cặn được cho qua máy li tâm để tiếp tục tách cặn.
Ưu điểm của phương pháp này:
+ Thao tác ngắn, đơn giản.
+ Nếu làm lạnh lắng trong thì rất dễ bị nhiễm vi sinh vật.
+ Làm lạnh lắng trong: Trong quá trình lắng, nhiệt độ của dịch
đường có thể tăng nên không khớp với nhiệt độ yêu cầu của quá trình lên men.
2.2.1.1. Mục đích
Tách cặn cho dịch đường.
Trang: 15
Nấm men giống
Lên men chính và lên men phụ

CO
2
Làm lạnh
Nuôi cấy
Nấm
men
tinh
khiết
Sữa men
Xử lý
Hoạt hoá
Lọc bia
Ổn định bia
Bia chờ rót
Xử lý
Nạp bình
O
2
Lắng trong
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
2.2.1.2. Thiết bị lắng Wirlpool
Là thiết bị lắng kiểu mới. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ. Chiều cao
từ đáy đến vai thùng thường là lớn gấp 1,2- 1,3 lần đường kính. Đáy thùng có độ
nghiêng 8- 10%. Trên thân thùng có cửa vệ sinh, có nhiệt kế, có ống thủy báo mức
còn trên vai thùng có cửa quan sát và đèn báo tín hiệu. Nối tiếp cổ thùng là ống thoát
hơi, cao từ 4-5m hoặc hơn nữa. Ở độ cao ¼ thân thùng từ đáy lên là đường ống để
bơm dịch vào thùng. Hướng đi của đường ống là theo phương tiếp tuyến của thân
thùng. Theo hướng đi của dịch bơm, khi cách thùng Wirlpool khoảng 0,4- 0,5m,
đường ống đột ngột thắt lại. Bằng cách đó tốc độ của dịch đường phóng vào thùng
rất lớn, tạo nên một sức đẩy rất mạnh. Lực này tạo ra một xung lượng theo phương

tiếp tuyến của cột chất lỏng bên trong thùng và làm cho cả cột đó xoay tròn. Nhờ có
lực hướng tâm lớn, cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Khi nhiệt độ
của dịch hạ xuống 90
0
C thì dịch đường trong được bơm sang thiết bị làm lạnh, còn
cặn lắng bị nén chặt ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài. [2]

Hình 2.2. Thùng lắng Wirlpool cấu
tạo của nó
1- ống thoát hơi; 2- Cửa quan sát; 3-
Thân thiết bị; 4- Ống dẫn dịch vào; 5- Van xả
cặn; 6- Nhiệt kế; 7- Cửa vệ sinh; 8- Ống
thủy báo mức; 9- Mức dịch đường.
2.2.2. Làm lạnh
2.2.2.1. Mục đích
Trang: 16
3

1
0
6
5
2
1
9
7
8
4
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
+ Hạ nhiệt độ của dịch đến nhiệt độ lên men phù hợp với chủng nấm men sử

dụng
+ Kết tủa huyền phù
+ Bão hòa oxy, cung cấp oxy hòa
tan cho nấm men sinh trưởng và phát
triển.
2.2.2.2. Thiết bị làm lạnh
Thiết bị làm lạnh được sử dụng
phổ biến nhất hiện nay là thiết bị trao đổi
nhiệt dạng khung bản, thiết bị này bền,
hiệu suất cao, đa năng, thiết bị này dễ vệ
sinh, đảm bảo vô trùng.
Hình 2.3. Thiết bị làm lạnh kiểu khung bản [8].
Đó là thiết bị kín bao gồm nhiều tấm bản mảnh bằng thép không gỉ. Các tấm
bản được ghép chặt với nhau trong một khung. Số tấm bản phụ thuộc vào năng suất
của máy.
Trên mỗi tấm bản có nhiều đường rãnh và có bốn lỗ ở các góc. Mép tấm bản
có lắp gioăng cao su để khi ghép lại đảm
bảo độ kín cho máy và cho đường dẫn
dịch tạo thành.
Dịch đường chảy vào từ một đầu,
chảy qua đường khía tạo thành giữa hai
tấm bản và đi ra đường khác, trong khi
nước hặc tác nhân lạnh chảy theo chiều
ngược lại theo các rãnh kế tiếp của các
tấm bản.
Hình 2.4. Nguyên tắc làm việc của máy làm lạnh kiểu khung bản [3]
Máy làm lạnh nhanh kiểu tấm bản có thể là một cấp, cũng có thể là hai cấp.
Nhà máy sử dụng máy làm lạnh một cấp với tác nhân làm lạnh là nước.
Trang: 17
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm

Thiết bị làm lạnh kiểu tấm có ưu điểm sau:
- Gọn nhẹ.
- Thu hồi được nhiều năng lượng.
- Vệ sinh trong chu trình kín.
- Không nhiễm vi sinh vật. [3]
2.2.2.3. Tiến hành
Dịch đường sau khi ra khỏi thiết bị lắng trong được làm lạnh trong vòng 1h
đến nhiệt độ lên men trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng, dịch đường được
làm lạnh đến nhiệt độ 10
0
C.
Oxy cho vào dịch đường ngay sau khi làm lạnh với hàm lượng 7mg/l dịch
đường và tiếp theo chuyển vào thiết bị lên men bằng bơm. Việc bổ sung oxy vào
dịch đường nóng hoặc ấm đều gây ra các phản ứng oxy hóa các thành phần dịch
đường, làm biến đổi hương vị và làm sẫm màu bia.
2.2.3. Các quá trình xảy ra khi lắng trong và làm lạnh
2.2.3.1. Sự hoà tan oxy vào dịch đường
Để đảm bảo sự phát triển bình thường của nấm men thì dịch đường phải chứa
oxy với hàm lượng 6mg/l. Do đó giai đoạn này cần bổ sung oxy vào dịch đường .
Sự hoà tan của oxy vào dịch đường phụ thuộc vào nhiệt độ, bề dày lớp dịch,
nồng độ và cả sự chuyển động của dịch đường. Độ hoà tan của oxy vào dịch đường
tăng khi nhiệt độ và nồng độ của dịch giảm. Còn tốc độ liên kết hoá học của nó lại
giảm khi nhiệt độ của dịch giảm. Người ta thấy rằng ở nhiệt độ 85
0
C lượng oxy chi
phí cho các phản ứng này lớn hơn 5 lần so với nhiệt độ 45
0
C. Khi nhiệt độ nhỏ hơn
40
0

C các phản ứng này hầu như bị đình chỉ. Vì vậy chỉ nên tiến hành nạp oxy cho
dịch đường ở nhiệt độ thấp.
2.2.3.2. Sự tạo thành và kết tủa các cặn
Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, trong dịch đường tạo
thành nhiều kết tủa với kích thước khác nhau. Khi dịch đường ở trạng thái tĩnh, các
kết tủa này sẽ có chiều hướng rơi xuống đáy thùng theo nguyên lý rơi tự do. Tốc độ
rơi của chúng phụ thuộc vào khối lượng riêng.
Trang: 18
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
Khi làm nguội dịch đường đến nhiệt độ 60
0
C thì hầu hết các cặn có kích
thước tương đối lớn mà mắt thường có thể trông thấy được (gọi là kết tủa nóng hay
cặn thô) đã kết lắng. Tiếp tục hạ nhiệt độ đến nhiệt độ lên men thì các hạt có kích
thước bé hơn (gọi là kết tủa lạnh hay cặn mịn) vẫn kết tủa.
Thành phần hoá học của cặn thô chủ yếu là prôtein, các hợp chất polyphenol,
các hợp chất đắng, các chất khoáng và một lượng không đáng kể các hợp chất khác.
Sự có mặt của các loại cặn này trong dịch lên men sẽ gây sự xáo trộn ở giai đoạn đầu
của quá trình lên men và khi kết lắng sẽ làm cho nấm men bị bẩn. Cho nên về
nguyên tắc phải loại chúng ra khỏi dịch đường.
Về thành phần của cặn mịn chưa xác định được chính xác. Nhưng chắc chắn
là trong đó có chứa rất nhiều các phức chất protein-polyphenol. Khối lượng của các
kết tủa cặn mịn khoảng 8-10g/100l, ít hơn kết tủa nóng 10-15 lần. Sự ảnh hưởng của
chúng đến tiến trình lên men và chất lượng sản phẩm theo các nhà nghiên cứu cũng
có ý kiến trái ngược nhau.
2.2.3.3. Sự bay hơi nước
Khi làm lạnh dịch đường có một phần nước nhất định bị bay hơi. Do đó thể
tích của dịch lên men sẽ giảm và nồng độ của nó sẽ tăng. Nồng độ của dịch đường
tăng lên nhiều hay ít phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị làm lạnh, nó dao động
khoảng 0,4-1,2%. [4]

2.2.4. Nuôi cấy men giống thuần khiết
Nấm men giống được nuôi cấy qua hai giai đoạn: Giai đoạn nuôi cấy trong
phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất.
Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào. Trong phòng thí
nghiệm nấm men được nuôi cấy trong dịch đường nồng độ 10%, nhiệt độ là 25-30
0
C
và bảo quản 2-4
0
C , sau một đến hai tháng cấy chuyền một lần.
Để đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí
nhiệm đến 5-10l. Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dùng, mỗi lần nhân
giống thể tích men giống tăng từ 5-7 lần. Để nấm men sinh sản nhanh, dịch men
Trang: 19
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
chuyển từ giai đoạn trước ra giai đoạn sau phải ở trong thời kỳ mạnh tức là thời kỳ
tạo sóng để men giống sinh sản nhanh
Trong quá trình nuôi cấy nấm men giống cần phải khống chế các điều kiện kĩ
thuật như nhiệt độ, pH, nồng độ dịch đường, thành phần của môi trường dinh dưỡng,
tính vô trùng… một cách nghiêm ngặt.
Trong quá trình nuôi cấy thì giảm dần nhiệt độ: Bắt đầu nuôi cấy từ 25
0
C
trong phòng thí nghiệm, sinh sản ở nhiệt độ 18-20
0
C, Khi đưa vào nuôi cấy sản xuát
thì cho phát triển ở nhiệt độ 12-15
0
C và tiếp tục giảm đến 8-10
0

C rồi mới đưa vào
phân xưởng lên men. [4]
2.2.5. Xử lý men sữa
Men cái là sữa men thu được sau khi lên men chính xong. Men cái được thu
vào các chậu và chuyển đến phòng xử lý men cái để xử lý. Đầu tiên men cái được
trộn với nước vô trùng có cùng thể tích. Sau đó cho qua rây có đường kính lỗ 0.4-
0.6mm và tiếp theo ngâm trong nước lạnh. Hằng ngày phải thay nước cho men và
giữ nhiệt độ nước trong thiết bị bảo quản gần 0
0
C. Trong nước lạnh nấm men có thẻ
bảo quản 4-6 ngày. Để lên men trở lại thì cho men cái sau khi đã rửa và sát trùng cho
trộn với dịch lên men theo tỉ lệ 4 lít dịch đường/1lit sữa men, khuấy đều rồi để yên
2h cho lên men ở nhiệt độ không quá nhiệt độ lên men chính đầu tiên. Khi nào nấm
men nẩy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 3% coi như là được. Men cái có thể tái
sử dụng nhiều lần. Tuy nhiên số lần tái sử dụng còn phụ thuộc vào hoạt lực và sự
tạp nhiễm của nó. [4]
2.2.6. Lên men
2.2.6.1. Các phương pháp lên men
a. Phương pháp lên men cổ điển
Quá trình lên men chính và phụ được thực hiện trong hai thiết bị riêng biệt,
các thiết bị đều được đặt trong phòng lạnh. Người ta khống chế nhiệt độ lên men
chính khoảng 8-10
0
C, quá trình này kéo dài 7-12 ngày. Sau khi kết thúc quá trình lên
men chính ta thu được bia non. Chuyển bia non sang thiết bị lên men phụ và tàng trữ
ít nhất 3 tuần, nhiệt độ lên men phụ là 1-2
0
C.
Trang: 20
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm

Ưu và nhược điểm của phương pháp:
- Ưu điểm: do quá trình lên men thực hiện ở điều kiện nhiệt độ thấp và
trong hầm lạnh nên an toàn về phương diện nhiễm vi sinh vật lạ đồng thời tạo bia có
chất lượng cao, ổn định.
- Nhược điểm: chu kỳ lên men kéo dài sẽ dẫn đến nhiều nhược điểm
như tốn nhiều thiết bị, thêm chi phí về lạnh và giá thành cao.
b. Phương pháp lên men hiện đại:
Quá trình lên men chính và phụ của bia được tiến hành trong một thiết bị.
Hay ở đây gọi là công nghệ lên men một pha.
Công nghệ len men một pha được tiến hành trong các thiết bị có kích thước
lớn. Do thiết bị có kích thước lớn nên hiệu ứng của các biến đổi thuỷ động học đến
trạng thái sinh lý của nấm men và các qua trình chuyển hoá là theo chiều hướng tích
cực. Điều đó có nghĩa chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn.
Thiết bị sử dụng là thiết bị thân trụ đáy côn, được chế tạo từ thép không rỉ,
với góc côn ở đáy là 70
0
C. Trên thân thiết bị có từ 3 – 5 áo lạnh. Với việc trang bị
áo lạnh riêng biệt trên thân ta dễ dàng tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ của các khối chất
lỏng ở trong các vùng khác nhau của thiết bị.
Trang: 21
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
Hình 2.5. Thiết bị lên men hiện đại [6]
Do có sự chênh lệch nhiệt độ, trong dịch lên men sẽ tạo thành dòng thuỷ
lực:chất lỏng ở phía trên lạnh hơn sẽ chuyển dịch xuống phía dưới, còn chất lỏng ở
phía dưới có nhiệt độ cao hơn sẽ chuyển dịch lên phía trên. Sự tuần hoàn cưỡng bức
này không tạo một cơ hội nào cho nấm men kết lắng, bắt chúng luôn luôn ở trạng
thái hoạt động, do tốc độ len men sẽ diễn ra nhanh chóng.
Nhờ lên men ở điều kiện trên mà lên men theo phương pháp này có một số ưu
điểm sau: Thời gian lên men được rút ngắn xuống ít nhất hai lần, vốn đầu tư cho
thiết bị giảm, năng suất lớn, dễ cơ giới hoá, tự động hoá do đó cải thiện được điều

kiện lao động, giảm bớt hao hụt. Ngoài ra thiết bị có thể đặt ngoài trời nên giảm chi
phí về lạnh so với lên men cổ điển và phương pháp lên men liên tục. Vì thế giảm
được giá thành sản phẩm.
Tuy nhiên do thời gian lên men ngắn nên lên men theo phương pháp này có
một nhược điểm là sản phẩm lên men theo phương pháp này có một nhược điểm là
sản phẩm phụ tạo ra nhiều đặc biệt là hàm lượng diaxetyl cao.
c. Len men liên tục
Qúa trình lên men chính và liên men phụ được tiến hành trong các thùng lên
men kín được nối với nhau bằng các ống chảy chuyền và tạo thành một hệ thống lên
men liên tục. Cũng giống như phương pháp lên men cổ điển, hệ thống lên men thiết
bị được đặt trong phòng lạnh.
Len men theo phương pháp này thì có ưu điểm là thời gian lên men được rút
ngắn tuy nhiên do các thiết bị nối với nhau nên nếu một thiết bị bị nhiễm khuẩn thì
dễ gây nhiểm khuẩn hoàng loạt, đây là một nhược điểm lớn của lên men liên tục và
để hạn chế được điều này thì đòi hỏi phải đảm bảo vô trùng cao. Một nhược điểm
lớn nữa là phương pháp này bia sản xuất được có chất lượng không ổn định.
Nhìn chung mỗi phương phương pháp lên men đều có ưu nhược điểm riêng.
Nhược điểm của phương pháp này được bù trừ bằng những ưu điểm riêng của nó.
Trang: 22
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
Ưu điểm đó có thể là lợi về kinh tế hay về chất lượng sản phẩm tạo thành. Tuỳ theo
điều kiện của nhà máy mà người ta sử dụng các phương pháp lên men kgác nhau.
Ở đây nhà máy sử dụng phương pháp lên men hiện đại vì phương pháp này
tiết kiệm được nhiều khoản cho phí mà chất lượng bia cũng chấp nhận được.
2.2.6.2. Các giai đoạn lên men
Qúa trình lên men trãi qua hai giai đoạn:
- Lên men chính: Lên men rượu các đường có trong dịch lên men dưới tác
dụng của các enzim của nấm men là quá trình chính trong len men bia. Khi lên men
đã làm thay đổi thành phần hoá học của dịch lên men và nó được chuyển thành một
loại nước uống thơm ngon gọi là bia.

Lên men chính được đặc trưng được đặc trưng bằng sự lên men mạnh. Trong
thời kỳ này phần lớn đường lên men được chuyển thành rượu và CO
2
. Sản phẩm của
quá trình lên men chính là bia non.
- Lên men phụ: Mục đích chính của giai đoạn này là lên men phần đường còn
lại để bổ sung thêm CO
2
cho bia và hoàn thiện chất lượng của bia.
2.2.6.3. Phương pháp tiến hành
Dịch đường sau khi lọc được làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng
đến nhiệt độ 10
0
C. Sau đó dịch đường được sục khí vô trùng để có hàm lượng oxy
0.04g trong một lít dịch lên men và tiếp theo chuyển vào thiết bị lên men.
Dịch đường đưa vào thiết bị lên men có thể chia làm 2-3 lần trong ngày phụ
thuộc vào năng suất của xưởng nấu. Khi dịch đường chiếm 2-3% thể tích của thiết bị
lên men thì cho men giống vào. Men sử dụng ở đây có độ ẩm 88%, cho 0,9 lit men
tương ứng 10 lít dịch đường. Tiếp theo cho dịch đường vào đầy 85% thể tích của
thiết bị thì ngừng và cho lên men.
Hai ngày đầu thì khối dịch lên men có nhiệt độ 14
0
C. Nhiệt độ lên men yêu
cầu không vượt quá 14
0
C . Trong 3 ngày tiếp theo của quá trình lên men, phần trên
của dịch lên men được giữ ở nhiệt độ 13-14
0
C còn phần dưới hạ xuống 10-12
0

C. Với
nhiệt độ này của quá trình lên men người ta tiến hành chỉnh áp suất dư trong thiết bị
đạt 0.4-0.5at. Duy trì điều kiện này cho đến khi hàm lượng các chất hoà tan giảm
Trang: 23
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
còn 2,2-2,6% thì kết thúc quá trình lên men chính, quá trình lên men chính kéo dài 7
ngày.
Tiếp đến hạ nhiệt độ phần đáy xuống 2
0
C, giữ nhiệt độ này hai ngày đêm cho
nấm men lắng xuống đáy. Sau giai đoạn này mở hết các áo lạnh để làm lạnh bia non
xuống 0-2
0
C và cho lên men phụ trong 5-7 ngày. Sau khi lên men phụ kết thúc thì
cặn nấm men được tách ra và bảo quản ở 0-1
0
C. Tiến hành nạp thêm khoảng 1g
CO
2
/1lít bia ở áp suất 4-5at, nhiệt độ 0
0
C và kéo dài khoảng một ngày. Bia sau khi
bão hoà CO
2
được giữ trong thiết bị lên men một ngày ở nhiệt độ 0-5
0
C. Tiếp theo
bia được đưa đi lọc và thực hiện các công đoạn kế tiếp. Tổng thời gian lên men là 15
ngày.
Thiết bị lên men sau khi đựơc giải phóng phải tiến hành rửa, sát trùng và rửa

bằng nước lạnh rồi mới tiến hành lên men mẻ sau. [4]
2.2.7. Lọc bia
2.2.7.1. Mục đích
Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ bia đã được làm trong một cách tự
nhiên nhưng chưa đạt đến mức độ yêu cầu. Màu đục của bia được lí giải bằng sự
hiện diện của nấm men, của các hạt dạng keo, của các phức chất protein-
polyphenol, của nhựa đắng và của nhiều hạt li ti khác. Tất cả các cấu tử này sẽ làm
giảm độ bền của bia nếu nó cứ tồn tại trong đó. Vì vậy muốn làm tăng độ bền của
bia, làm tăng độ bền bảo quản khi chúng lưu hành trên thi trường cần phải loại bỏ
các cấu tử gây đục cho bia bằng phương pháp nhân tạo. Có hai giải pháp để làm
trong bia đó là lọc và li tâm.
2.2.7.2. Chọn phương pháp lọc
Thông thường có 3 phương pháp làm trong bia sau:
 Lắng: Dựa trên tác dụng của trọng lực, bản thân các hạt cặn, kết tủa sẽ
lắng dần và tách ra khỏi bia.
- Ưu điểm:
+ Đơn giản
+ Có thể kết hợp đồng thời với quá trình lên men phụ (ở nhiệt độ thấp).
Trang: 24
Thiết kế phân xưởng lên men bia hiện đại năng suất 50 triệu lít dịch lên men/năm
- Nhược điểm: Thời gian cần thiết để đảm bảo bia có độ trong nhất định
thường khá dài.
 Ly tâm: Sử dụng lực li tâm để tách các chất kết tủa có khối lượng ra khỏi
bia. Phương pháp này được sử dụng khi lượng nấm men có trong bia cần lọc rất
nhiều (lên men nổi, chu kì ngắn).
- Ưu điểm:
+ Thời gian làm trong ngắn.
+ Có thể sử dụng trước khi đưa bia vào lên men phụ.
+ Bia hầu như không thay đổi tính chất.
- Nhược điểm:

+ Vốn đầu tư cao.
+ Máy li tâm cần được bảo dưỡng thường xuyên.
+ Có nguy cơ hoà tan oxy.
+ Hao hụt nhiều.
+ Áp suất tăng đột ngột (cần thiết phải có thùng điều khiển áp suất).
 Lọc: Sử dụng bộ phận lọc (màng lọc, lớp lọc) để tách cặn ra khỏi bia. [3]
Trong 3 phương pháp trên, phương pháp lọc có hiệu quả và thông dụng nhất
Ở đây nhà máy sử dụng máy lọc khung bản với chất trợ lọc là điatomit
2.2.7.3. Máy lọc khung bản
* Nguyên tắc hoạt động: Một máy lọc khung bản bao gồm các khung và bản
được ngăn với nhau bằng các tấm giấy lọc phủ cả hai phía của bản. Sau khi các
khung và bản được ép sát nhau, khoảng khung giữa các khung sẽ là nơi chứa các
huyền phù bột trợ lọc và bia cần lọc. Lớp áo bột trợ lọc sẽ phủ lên bề mặt giấy lọc,
bia trong được lọc và đi qua các tấm bản ra ngoài.
Máy lọc khung bản có thể có bề mặt lọc lên đến 20-400m
2
, hiệu suất của máy
từ 70-1000 hl/h với khoảng 3,5 hl/m
2
bã lọc. Máy có thể chịu áp suất lên đến 6-8
KG. [3]
Trang: 25