Thiết kế phân xưởng lên men bia năng suất 30 triệu lít/ năm

Trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh
Khoa Kỹ thuật Hóa học
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



Đồ án môn học

THIẾT KẾ PHÂN XƢỞNG
LÊN MEN BIA
NĂNG SUẤT 30 TRIỆU LÍT/NĂM

GVHD : PGS., TS. Đống Thị Anh Đào
Sinh vieân : Leâ Anh Dũng
MSSV : 60700417


Naêm hoïc : 2010 – 2011

ii
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG v
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2
1.1 Giới thiệu về bia 2
1.2 Malt đại mạch 2
1.3 Thế liệu 4
1.3.1 Mục đích 4
1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật của thế liệu 4
1.3.3 Chọn thế liệu 4

1.3.4 Chỉ tiêu chất lƣợng gạo dùng sản xuất bia 5
1.4 Houblon 5
1.5 Nƣớc 7
1.6 Nấm men 7
1.7 Các chất phụ gia 8
CHƢƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 9
2.1 Quy trình công nghệ 9
2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 10
2.2.1 Tách tạp chất của malt và gạo 10
2.2.2 Nghiền malt và gạo 10
2.2.3 Xử lý thế liệu 11
2.2.4 Nấu dịch nha 12
2.2.5 Lọc dịch nha 14
2.2.6 Đun sôi dịch hoa với hoa houblon 15
2.2.7 Tách bã houblon 17
2.2.8 Làm lạnh dịch nha 17
2.2.9 Cung cấp oxy cho dịch nha và cấy giống nấm men 18
2.2.10 Lên men chính 18
2.2.11 Lên men phụ 20
2.2.12 Lọc bia 21
2.2.13 Làm lạnh bia 21
2.2.14 Bão hòa CO
2
22

iii
2.2.15 Rót bia và đóng nắp 22
2.2.16 Thanh trùng 23
2.2.17 Dán nhãn 23
2.3 Chỉ tiêu chất lƣợng sản phẩm 23

2.3.1 Yêu cầu về cảm quan 23
2.3.2 Yêu cầu về hóa học 23
2.3.3 Giới hạn hàm lƣợng kim loại nặng 24
2.3.4 Yêu cầu về vi sinh vật 24
CHƢƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 25
3.1 Thông số của nguyên liệu ban đầu 25
3.2 Tính cho phân xƣởng nấu 25
3.2.1 Đối với malt 25
3.2.2 Đối với gạo 25
3.2.3 Tổng cộng 25
3.3 Tính cho phân xƣởng lên men 26
3.3.1 Thông số ban đầu 26
3.3.2 Tính cân bằng vật chất cho 100 lít bia 26
3.4 Tính cho một năm 26
3.4.1 Lƣợng nguyên liệu sử dụng cho 1 mẻ 27
3.4.2 Lƣợng nguyên liệu sử dụng cho 1 ngày 27
3.4.3 Lƣợng nguyên liệu sử dụng cho 1 năm 27
3.4.4 Thể tích nguyên liệu chiếm chỗ trong 1 mẻ 27
3.4.5 Lƣợng dịch đƣờng đun sôi trong 1 mẻ 28
3.4.6 Lƣợng bia thu đƣợc sau quá trình lọc 28
3.4.7 Lƣợng bia thành phẩm 28
3.4.8 Lƣợng nƣớc sử dụng 28
3.4.9 Các phụ phẩm 29
3.4.10 Số chai 29
3.4.11 Số két, pallet 30
3.4.12 Số nắp 30
3.4.13 Lƣợng diatomit trong quá trình lọc bia 30
3.4.14 Phụ liệu trong quá trình vệ sinh thiết bị 30
3.4.15 Phụ liệu trong quá trình rửa chai 30

iv
CHƢƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 31
4.1 Phân xƣởng lên men 31
4.1.1 Thiết bị làm lạnh 31
4.1.2 Tank lên men 31
4.1.3 Thiết bị ở phòng xử lý men 32
4.1.4 Thiết bị lọc 33
4.1.5 Thiết bị làm lạnh bia nhanh 34
4.1.6 Thiết bị bão hòa CO
2
35
4.1.7 Tank tàng trữ bia 35
4.2 Phân xƣởng chiết 36
4.2.1 Bơm bia từ thùng tàng trữ đến hệ thống chiết 36
4.2.2 Thiết bị gắp chai 36
4.2.3 Thiết bị rửa chai 36
4.2.4 Thiết bị đóng nắp 37
4.2.5 Thiết bị thanh trùng 37
4.2.6 Thiết bị dán nhãn 37
CHƢƠNG 5: XÂY DỰNG PHÂN XƢỞNG LÊN MEN 38
5.1 Phòng nuôi cấy và xử lý men 38
5.2 Khu vực lên men 38
5.3 Khu vực hoàn thiện bia 39
5.4 Khu vực tàng trữ bia 40
5.5 Khu vực chiết rót bia 41
KẾT LUẬN 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43
PHỤ LỤC 44

v

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1: Thành phần hoá học của malt đại mạch 3
Bảng 1-2: Thành phần hóa học của gạo 5
Bảng 1-3: Thành phần hoá học của hoa houblon 5
Bảng 2-1: Yêu cầu cảm quan của bia 23
Bảng 2-2: Yêu cầu đối với các chỉ tiêu hoá học của bia 23
Bảng 2-3: Giới hạn tối đa hàm lƣợng kim loại nặng của bia 24
Bảng 2-4: Các chỉ tiêu vi sinh vật của bia 24
Bảng 4-1: Thông số kỹ thuật của thiết bị làm lạnh 31
Bảng 4-2: Thông số kỹ thuật của tank lên men 32
Bảng 4-3: Thông số kỹ thuật của thùng chứa nấm men bẩn 32
Bảng 4-4: Thông số kỹ thuật của thùng bảo quản nấm men sạch 33
Bảng 4-5: Thông số kỹ thuật của thiết bị lên men giống 33
Bảng 4-6: Thông số kỹ thuật của thiết bị lọc 34
Bảng 4-7: Thông số kỹ thuật của bơm 34
Bảng 4-8: Thông số kỹ thuật của thiết bị làm lạnh 34
Bảng 4-9: Thông số kỹ thuật của máy bão hòa CO
2
35
Bảng 4-10: Thông số kỹ thuật của tank tàng trữ bia 35
Bảng 4-11: Thông số kỹ thuật của bơm (từ tank tàng trữ đến bộ phận chiết) 36
Bảng 4-12: Thông số kỹ thuật của thiết bị gắp chai 36
Bảng 4-13:: Thông số kỹ thuật của thiết bị rửa chai 36
Bảng 4-14: Thông số kỹ thuật của thiết bị đóng nắp 37
Bảng 4-15: Thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng 37
Bảng 4-16: Thông số kỹ thuật của thiết bị dán nhãn 37

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 1
LỜI MỞ ĐẦU

Bia là một loại đồ uống có độ cồn thấp giàu chất dinh dƣỡng có hƣơng thơm đặc trƣng,vị
đắng dịu lớp bọt trắng mịn với hàm lƣợng CO
2
5 – 6 g/l ngoài việc cung cấp một lƣợng
calorie khá lớn trong bia còn chứa hệ enzyme khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzyme kích
thích tiêu hóa amylase giúp con ngƣời giải khát một cách triệt để khi uống. Vì vậy bia là loại
đồ uống hiện rất đƣợc ƣa chuộng ở nƣớc ta cũng nhƣ trên thế giới.
Theo báo Tuổi Trẻ số ra ngày 25/5/2011 cho biết: Lƣợng bia tiêu thụ trong năm 2010 là
2,5 tỉ lít. Trong đó, có những thƣơng hiệu đạt con số tiêu thụ 1 tỉ lít/năm. Dự kiến năm 2015
lƣợng bia tiêu thụ sẽ đạt 4 tỉ lít/năm. Do tốc độ tiêu thụ bia tăng nhanh nên nhiều nhà máy bia
có công suất hàng trăm triệu lít/năm “đua” nhau đi vào hoạt động. Trong đó, Sabeco đã đƣa
vào hoạt động ba nhà máy sản xuất bia tại Quảng Ngãi và Hà Nam với tổng công suất xấp xỉ
300 triệu lít/năm cho loại bia lon và bia hơi. Sabeco còn có dự án nâng công suất nhà máy bia
Sài Gòn - Củ Chi lên 264 triệu lít, dự án nhà máy bia Sài Gòn - Vĩnh Long công suất 200 triệu
lít/năm, nhà máy bia Sài Gòn - Hà Tĩnh công suất 50 triệu lít bia/năm, nhà máy bia Sài Gòn -
Ninh Thuận công suất 50 triệu lít bia/năm. Theo công bố của Sabeco, doanh nghiệp này đã
hoạch định mục tiêu tăng trƣởng sản xuất giai đoạn 2011-2015 có tốc độ tăng trƣởng bình
quân giá trị sản xuất công nghiệp đạt 14-16%/năm, sản lƣợng bia tăng 13-15%/năm và sẽ đạt
1,8 tỉ lít vào năm 2015.
Tham gia với cuộc chạy đua đầu tƣ bia với các doanh nghiệp trong nƣớc còn có các doanh
nghiệp nƣớc ngoài. Những năm gần đây hàng loạt nhãn hiệu bia ngoại nhập khẩu đã đổ bộ
vào thị trƣờng VN. Tại các siêu thị, cửa hàng bán lẻ bia ngoại nhập đƣợc bày bán phổ biến
nhƣ các thƣơng hiệu bia sản xuất trong nƣớc. Các loại bia nhƣ Corona, Budweiser, Bit
Burger, Leffe Brown, Hoegaarden White, MOA, Cooper, Bavaria xuất xứ Mexico, Đức, Bỉ,
Hà Lan đã trở nên quen thuộc với nhiều ngƣời, cho dù giá các loại bia này cao gấp 2-3 lần
so với bia sản xuất trong nƣớc. Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà máy bia Việt Nam (VBL)
với thƣơng hiệu bia Heiniken dự kiến sẽ nâng công suất sản xuất bia của nhà máy tại quận 12
từ 280 triệu lít/năm lên 420 triệu lít/năm trong vòng 12 tháng tới.
Từ các thông tin trên, ta thấy nhu cầu tiêu thụ bia trong cả nƣớc là rất lớn. Đây là một thị
trƣờng rất giàu tiềm năng và cần tiếp tục khai thác. Trên cơ sở đó, em thực hiện đề tài: “Thiết

kế phân xƣởng lên men bia năng suất 30 triệu lít/năm” với tỉ lệ malt : thế liệu gạo là 3 : 1.


Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về bia
Bia là một loại nƣớc giải khát có gas, có độ cồn rất thấp, giàu chất dinh dƣỡng, vị đắng và
hƣơng thơm rất đặc trƣng. Bia là sản phẩm của quá trình lên men ethanol từ dịch nha, không
qua chƣng cất, dịch nha đƣợc nấu từ malt đại mạch, các hạt giàu tinh bột, protein (nhƣ gạo,
ngô, đại mạch…), hoa houblon và nƣớc.
So với các loại thức uống khác bia có nhiều ƣu điểm nhƣ:
 So với các loại rƣợu uống thì bia có nồng độ cồn rất thấp (2 – 6%). Do đó nếu sử dụng
bia đúng mức sẽ giúp cơ thể cảm thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể.
 So với trà, cà phê thì bia không có chứa các kim loại có hại.
 Bia là nguồn cung cấp năng lƣợng cho cơ thể, 1 lít bia có thể cung cấp 400 – 800 kcal.
 Với hàm lƣợng CO
2
khá cao (5 – 6 g/l), bia giúp cơ thể giảm nhanh cơn khát, kích
thích quá trình tiêu hóa tốt hơn.
 Khoảng 80% chất hòa tan trong bia là glucid, 8 – 10% là các hợp chất chứa nitơ, 3 –
4% là các chất khoáng. Ngoài ra trong bia còn có chất chát, chất đắng, glycerin, acid
hữu cơ, một số vitamin nhƣ B1, B2, PP.
 Ngoài ra, những nghiên cứu gần đây nhận thấy rằng nếu uống một lƣợng bia vừa phải
mỗi ngày thì sẽ có tác dụng tốt cho tim mạch và não, giúp cơ thể hƣng phấn hơn và
hiệu quả làm việc cao hơn.
Nhờ có những ƣu điểm này mà bia đƣợc sản xuất ở khắp nơi trên thế giới với sản lƣợng và
chất lƣợng ngày càng đƣợc nâng cao.
1.2 Malt đại mạch
Malt đại mạch đƣợc xem là nguyên liệu chính sản xuất bia. Đại mạch là một loại ngũ cốc

vùng ôn đới thuộc nhóm thực vật có hạt, lớp một lá mầm, họ hoà thảo.Đại mạch là loại thực
vật một năm. Dựa vào mùa vụ chúng đƣợc chia thành 2 nhóm chính: đại mạch mùa đông
(gieo hạt mùa đông, thu hoạch mùa hè), đại mạch mùa xuân (gieo hạt mùa xuân, thu hoạch
mùa thu).
Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên các bông đại mạch mà chia đại mạch thành 2 loại:

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 3
 Đại mạch 2 hàng: Chỉ có một hạt phát triển ở mỗi đốt vì các hoa nhỏ mọc bên cạnh
không sinh sản, từ trên nhìn xuống chỉ có một hạt có thể nhìn thấy ở bên trái và bên
phải. Hạt đại mạch to, đều đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng. Các hạt rất đồng đều
và hàm lƣợng chất hoà tan tƣơng đối cao. Hạt đại mạch 2 hàng trồng tốt nhất vào mùa
xuân và chúng có tất cả các đặc điểm mong muốn trong sản xuất bia.
 Đại mạch 6 hàng: có kích cỡ không đồng nhất, bởi vì các hạt thiếu không gian để phát
triển đầy đủ, hàm lƣợng protease nhiều. Nên không thích hợp sử dụng sản xuất bia.
Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ƣơm mầm sẽ trở thành hạt malt xanh, hạt malt xanh
lại tiếp tục qua quá trình sấy khô và tách mầm sẽ thu đƣợc các hạt malt dùng cho sản xuất bia.
Sau khi qua quá trình ƣơm mầm, các enzyme có trong hạt sẽ đƣợc hoạt hoá, đồng thời sản
sinh ra một số enzyme mới. Bên cạnh đó, những cơ chất có phân tử lƣợng lớn nhƣ tinh bột,
protein… trong hạt malt sẽ bị thuỷ phân một phần, giúp cho quá trình nấu sau này dễ dàng
hơn.
Bảng 1-1: Thành phần hoá học của malt đại mạch
Thành phần
% chất khô
Tinh bột
58 – 60
Đƣờng sacharose
3 – 5
Đƣờng khử
3 – 4

Các đƣờng khác
2
Hemicellulose
6 – 8
Cellulose
5
Lipid
2 – 3
Protein
8 – 11
Acid amin và peptit
3 – 4
Các hợp chất khác
6 – 7
Tro
2,2
Một số chỉ tiêu chất lƣợng đối với malt đại mạch:
 Màu sắc : màu vàng nhạt
 Mùi : mùi đặc trƣng
 Độ sạch : hạt gãy < 0.5%
tạp chất < 1%
 Cỡ hạt : > 85% hạt có kích thƣớc > 2.5 mm

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 4
 Độ xốp : 82%
 Độ ẩm : 5%
 Thời gian đƣờng hóa : 10 – 15 phút
 Hàm lƣợng chất chiết : 78%
 Hoạt lực amylase : > 2500

o
WK
 Chỉ số Kolbach : > 41%
 Độ nhớt của dịch đƣờng : 1,3 – 1,5 cP
 pH của dịch đƣờng : 5,5 – 6
1.3 Thế liệu
1.3.1 Mục đích
Giảm giá thành sản phẩm.
Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm.
Tạo ra các sản phẩm bia có các mức chất lƣợng khác nhau.
Theo đơn đặt hàng của ngƣời tiêu dùng
1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật của thế liệu
Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid. Vì vậy các loại ngũ cốc thƣờng đƣợc chọn làm thế
liệu trong sản xuất bia.
Khi sử dụng thế liệu, chất lƣợng của thế liệu sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến màu sắc, mùi vị
của bia. Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu.
1.3.3 Chọn thế liệu
Thế liệu là gạo do có những ƣu điểm sau:
 Có sẵn ở thị trƣờng trong nƣớc với giá rẻ, chất lƣợng cao.
 Với hàm lƣợng tinh bột khá cao, protein ở mức vừa phải còn chất béo và cellulose ở
mức thấp, khả năng hòa tan tốt có thể đến 90% chất khô.
 Trong nguyên liệu thay thế không có các enzyme thủy phân hoặc có rất ít và không
hoàn chỉnh. Do đó khi sử dụng tỉ lệ nguyên liệu thay thế lớn thì phải bổ sung thêm chế
phẩm enzyme nhằm nâng cao hiệu suất thủy phân trong khi nấu.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 5
1.3.4 Chỉ tiêu chất lượng gạo dùng sản xuất bia
Đồng nhất về kích thƣớc
Không có hạt mốc, mùi hôi.

Màu sắc đồng nhất.
Tạp chất  2%.
Độ ẩm: 12 – 14 %.
Độ trích ly: 75 – 85%
Bảng 1-2: Thành phần hóa học của gạo
Thành phần
% chất khô
Tinh bột
75
Protein
6 – 8
Chất béo
1 – 1,5
Cellulose
0,5 – 0,8
Chất khoáng
1 – 1,2
1.4 Houblon
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ hai sau malt trong sản xuất bia,
hiện chƣa có nguyên liệu nào có thể thay thế đƣợc. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu,
hƣơng thơm rất đặc trƣng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành
phần sinh học của bia. Các hợp chất có giá trị trong hoa phải kể đến chất đắng, polyphenol và
tinh dầu thơm ngoài ra còn một số hợp phần khác.
Houblon là dạng cây leo (tên khoa học là Humulus iupulus), cao 5 – 7 m, thƣờng chỉ sử
dụng hoa cái chƣa thụ phấn trong sản xuất bia.
Bảng 1-3: Thành phần hoá học của hoa houblon
Thành phần
% chất khô
Độ ẩm
10 – 11

 - acid
2 – 12
 - acid
2 – 10
Tinh dầu
0,5 – 2
Polyphenol
2 – 5
Protein
12 – 18
Lipide
2 – 4
Cellulose
40 – 50
Pectin
1 – 2
Tro
1 – 2

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 6
Trong các cấu tử trên thì có giá trị nhất đối với công nghệ sản xuất bia là chất đắng (-
acid, -acid tinh dầu thơm và thứ ba là polyphenol.
 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 đƣờng 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.
- -acid: gồm humulone (35-70%), cohumulone (20-55%), adhumulone (10-15%),

prehomulone (1-10%) và posthumulone (1-5%).
- -acid: gồm lupulone (30-55%), colupulone (20-55%), adlupulone (5-10%),
prelupulone (1-3%), postlupulone (7% ).
- -acid có độ đắng thấp hơn -acid nhƣng độ hoà tan lại tốt hơn. Do vậy, khi trích
ly quan tâm đến -acid nhiều hơn.
 Tinh dầu: hơn 200 chất (terpen, ether, hợp chất chứa lƣu huỳnh…) tạo cho bia có một
mùi thơm đặc trƣng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu.
 Polyphenol: dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protid cao phân tử ra khỏi dịch
đƣờng, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia thành phẩm.
Các dạng sản phẩm hoa houblon:
 Hoa tƣơi: có độ ẩm cao(75 – 80%), khó bảo quản nên ít sử dụng.
 Hoa khô: Hoa tƣơi đƣợc sấy khô ở nhiệt độ nhỏ hơn 55
o
C, đến độ ẩm 8-10%. Thƣờng
đƣợc bào quản ở nhiệt độ 0
o
C, trong kho kín để hạn chế mất mùi.
 Bột hoa khô: Hoa khô đƣợc sấy về độ ẩm 4 – 6%, sau đó nghiền, rây (2 – 8 mm), cuối
cùng bao gói trong bao bì chân không hoặc sử dụng CO
2
hay N
2
.
 Hoa viên: dùng bột hoa khô tiến hành định hình tạo viên.
 Cao hoa: dùng một số dung môi hữu cơ thích hợp (ethanol, chlorua methylene, hexane,
CO
2
lỏng…) để trích ly chất đắng trong hoa ra. Sau đó dùng biện pháp thích hợp tách
dung môi ra thu đƣợc dung dịch đậm đặc chất đắng đem cô đặc ta đƣợc hoa cao. Hàm
lƣợng chất đắng trong cao hoa nhiều hơn, sử dụng thuận tiện hơn và hiệu quả hơn. Giá

trị chất đắng trong 1 kg cao hoa bằng 5 – 6 kg hoa cánh hay hoa viên. Nhƣng hàm

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 7
lƣợng tinh dầu thơm trong hoa cao kém do đó thƣờng sử dụng phối hợp cao hoa với
hoa viên
1.5 Nước
Trong quá trình sản xuất bia, nƣớc đƣợc sử dụng rộng rãi trong mọi khâu, từ các công
đoạn chính nhƣ nấu, lọc, pha loãng dịch đƣờng… Trong thành phần bia thành phẩm, nƣớc
cũng chiếm một lƣợng lớn (80 – 90%). Bởi vậy, nƣớc dùng trong sản xuất bia phải có chất
lƣợng tốt, đáp ứng đƣợc các chỉ tiêu quan trọng.
 Chỉ tiêu cảm quan: trong suốt, không màu, không mùi, không vị.
 Chỉ tiêu hóa lý:
- pH trung tính (6,5 – 7)
- Độ cứng: càng thấp càng tốt, thƣờng từ 2 – 4mg đƣơng lƣợng/l.
- Độ kiềm < 50mg CaCO
3
/l
- Chất khô < 1500mg/l, tối ƣu là 500mg/l.
- Sulfate < 500mg/l.
- Clorue < 250- 300mg/l.
- Nitrate < 30mg/l.
- Fe
2+
:  0,3 mg/l.
 Chỉ tiêu vi sinh:  100 cfu/ml.
Nếu nhƣ nƣớc không đạt tiêu chuẩn, phải tiến hành xử lý trƣớc khi đƣa vào sản xuất.
1.6 Nấm men
Nấm men sử dụng trong lên men bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống
Saccharomyces có nhiệt độ sinh trƣởng là 25 – 30

o
C nhƣng có thể phát triển đƣợc ở 2 – 3
o
C.
Kích thƣớc trung bình 6 – 9 m. Nấm men sinh sản dƣới hình thức nẩy chồi và thuộc loại
hiếu khí không bắt buộc. Trong điều kiện có oxy chúng tiến hành quá trình tăng sinh khối là
chính. Trong điều kiện không có oxy chúng tham gia quá trình lên men để tạo C
2
H
5
OH, các
sản phẩm lên men khác nhƣ: rƣợu bậc cao, ester, aldehyde, acid hữu cơ… và CO
2
.
Sử dụng nấm men chìm Saccharomyces cerevisiae có đặc điểm:
 Lên men nhanh.
 Quá trình lên men xảy ra trong lòng môi trƣờng.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 8
 Nhiệt độ lên men 0 – 10
o
C.
 Lên men đƣợc glucose, mannose, galactose, fructose, sacarose, maltose, melibiose.
 Lên men ôn hòa nhƣng triệt để. Có khả năng lên men 100% đƣờng rafinose. Từ giống
thuần chủng, nấm men sẽ đƣợc cho qua hệ thống nhân giống rồi đƣa vào sản xuất.
Nấm men đƣợc thu hồi có thể tái sử dụng đến đời thứ 7, thứ 8.
 Các tế bào nấm men có khả năng kết chùm hoặc chuỗi và lắng nhanh xuống đáy, giúp
quá trình tự làm trong của bia nhanh hơn, tốt hơn.
1.7 Các chất phụ gia

Trong qui trình sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thiếu đƣợc nhƣ đã nói
trên, ngƣời ta còn phải dùng đến một số nguyên liệu hoặc các hoá chất phụ, gọi chung là phụ
gia để dễ quản lý. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, mà hàm lƣợng các chất phụ gia sử
dụng khác nhau. Các phụ gia này chia làm hai nhóm chính:
 Nhóm phụ gia gián tiếp: Nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hoá chất đƣợc sử dụng
trong quy trình công nghệ, song không đƣợc phép có trong thành phần của sản
phẩm.Ví dụ: các loại bột trợ lọc (kieselguhr, PVPP - Polyvinyl Pyrrolydone…), các
hóa chất dùng để vệ sinh thiết bị, vệ sinh phân xƣởng sản xuất nhƣ H
2
SO
4
, NaOH…
 Nhóm phụ gia trực tiếp: gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất đƣợc phép có mặt
trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ trong một giới hạn hàm
lƣợng cho phép. Ví dụ: nhóm hoá chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nƣớc
công nghệ (nƣớc nấu bia) nhƣ HCl, Na
2
SO
4
, KOH, CaCl
2
…; nhóm các hóa chất đƣa
vào ngăn chặn quá trình oxy hoá những thành phần trong bia nhƣ acid ascorbic; nhóm
tạo màu cho bia: caramel.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 9
CHƢƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1 Quy trình công nghệ
Sơ đồ khối quy trình sản xuất bia chai từ 75% malt đại mạch và 25% gạo

Nấu dịch nha
Lọc dịch nha và rửa
bã
Nấu dịch nha với
hoa houblon
Tách bã houblon
Làm lạnh
Cung cấp oxy cho
dịch nha
Cấy giống
Lên men chính
Lên men phụ
Lọc bia
Làm lạnh
Bão hòa CO
2

Rót chai, đóng nắp
Thanh trùng
Nƣớc
Nƣớc
Houblon
CO
2

Nhân giống

Bã malt

Bã houblon

CO
2


Bã men

Cặn men

Cặn
Bia chai

Bao bì


Không khí
vô trùng

Malt đại mạch
Gạo
T
ạp
chất
Tách tạp chất
Nghiền

Tạp chất
Tách tạp chất
Nghiền
Xử lý thế liệu

Nƣớc
Malt lót
Amylase

Tạp chất

Nấm men
bia

Dán nhãn
Rửa

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 10
2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ
2.2.1 Tách tạp chất của malt và gạo
 Mục đích: chuẩn bị: Malt và gạo có thể bị lẫn một số tạp chất nhƣ rơm rạ, bụi, kim
loại… Tách tạp chất là một quá trình làm sạch nguyên liệu trƣớc khi đƣa sản xuất.
 Các biến đổi của nguyên liệu: Quá trình tách tạp chất không gây ra những biến đổi hóa
học bên trong hạt nguyên liệu.
 Thiết bị: Ngƣời ta sử dụng thiết bị làm sạch nguyên liệu với hệ thống rây và quạt. Rây
sẽ tách các tạp chất có kích thƣớc quá lớn hoặc quá nhỏ ra khỏi hạt. Còn quạt sẽ tách đi
các tạp chất nhẹ nhƣ bụi, rơm rạ… Ngoài ra, ngƣời ta còn dùng thiết bị tách từ để loại
bỏ sắt bị lẫn trong nguyên liệu.
2.2.2 Nghiền malt và gạo
 Mục đích: chuẩn bị: Malt và gạo đƣợc nghiền nhỏ, giảm kích thƣớc, tăng diện tích tiếp
xúc với nƣớc giúp quá trình thu nhận chất chiết trong quá trình nấu dịch nha đạt hiệu
quả cao.
 Các biến đổi của nguyên liệu: Trong quá trình nghiền xảy ra các biến đổi vật lý nhƣ
kích thƣớc hạt nguyên liệu giảm, nhiệt độ của khối hạt tăng do ma sát. Các nhà sản

xuất thƣờng tiến hành quá trình nấu dịch nha ngay sau khi nghiền xong nguyên liệu để
hạn chế sự giảm hoạt tính enyme trong khối malt.
 Thiết bị và thông số công nghệ
- Do hạt malt có cấu tạo không đồng nhất
 Vỏ gồm: cellulose, lignin, các hợp chất polyphenol, các chất đắng, SiO
2
.
Cellulose và lignin không tan trong nƣớc, không bị biến đổi dƣới tác dụng của
enzyme trong malt. Các hợp chất còn lại thì có thể hòa tan vào nƣớc đi vào
thành phần dịch đƣờng sẽ làm cho bia có vị đắng chát, khó chịu (đặc biệt là
polyphenol). Đây là những thành phần không mong muốn có trong bia nên
không cần phải nghiền mịn malt. Ngoài ra, vỏ trấu sau này đƣợc tận dụng tạo
thành một lớp lọc rất hiệu quả, hỗ trợ tốt cho quá trình lọc. Vì vậy phần vỏ
không nên nghiền mịn, nghiền càng thô càng tốt.
 Nội nhũ: gồm các tế bào tinh bột, liên kết nhau qua lớp kết dính protein và
hemicellulose. Ngoài ra, còn có đƣờng, dextrin và một số hợp chất khác. Do

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 11
trong nội nhũ chứa các thành phần chất hòa tan cần thiết cho dịch đƣờng nên
cần nghiền mịn.
- Nhƣ vậy trên cùng 1 hạt malt, 2 vùng khác nhau yêu cầu 2 mức độ nghiền khác
nhau. Không thể cùng lúc thỏa mãn cả 2 yêu cầu. Đồng thời, khi tiến hành nghiền
mịn phần nội nhũ thì quá trình trích ly các chất tan tốt, nhƣng quá trình lọc bã lại
lâu do trở lực tăng. Do đó, phải tối ƣu hóa quá trình nghiền.
- Riêng thế liệu gạo chỉ còn lại nội nhũ. Do vậy có thể nghiền càng mịn càng tốt.
- Qua những yêu cầu nêu trên ta chọn các thiết bị phù hợp.
 Đối với malt: chọn phƣơng pháp nghiền ƣớt. Trƣớc khi nghiền, malt đƣợc cho
qua hệ thống phun hơi nƣớc ấm có nhiệt độ 58C để làm ẩm malt, nƣớc hòa
trộn với malt khô tạo thành một hỗn hợp có nhiệt độ 50C. Nghiền ƣớt có tác

dụng làm mềm vỏ malt, tránh cho vỏ bị nghiền nát nhiều. Vỏ malt không bị
nghiền quá nhỏ sẽ giúp cho quá trình lọc dễ dàng hơn, cũng nhƣ giúp giảm bớt
ảnh hƣởng của các chất đắng và chất chát có trong vỏ malt. Ngoài ra, nhiệt độ
nghiền không cao nên không ảnh hƣởng nhiều đến hoạt tính enzyme, giúp tạo
môi trƣờng pH thích hợp cho dịch đƣờng. Ngƣời ta sử dụng thiết bị nghiền 6
trục, khoảng cách giữa hai trục của cặp trục thứ nhất, thứ hai, thứ ba lần lƣợt là
1,2 – 1,4mm; 0,6 – 0,8mm và 0,3 – 0,5mm. Tỷ lệ các thành phần sau quá trình
nghiền malt nhƣ sau: trấu 15 – 18%, tấm lớn 12 – 15%, tấm nhỏ 30 – 35%, bột
25 – 35%.
 Đối với gạo: sử dụng thiết bị nghiền búa. Tỷ lệ các thành phần sau quá trình
nghiền gạo là: tấm lớn 30 – 35%, tấm nhỏ 40 – 45% và bột 20 – 25%.
2.2.3 Xử lý thế liệu
 Mục đích: chuẩn bị
- Quá trình xử lý thế liệu sẽ hỗ trợ cho quá trình đƣờng hóa tinh bột xảy ra nhanh
hơn và dễ dàng trong quá trình nấu dịch nha kế tiếp. Xử lý thế liệu là thực hiện giai
đoạn hồ hóa và dịch hóa phần tinh bột có trong thế liệu. Các nhà sản xuất có thể sử
dụng chế phẩm enzyme  - amylase từ vi sinh vật hoặc từ trong malt lót để giúp
cho giai đoạn hồ hóa và dịch hóa diễn ra nhanh hơn. Tỷ lệ malt lót sử dụng thƣờng
là 10 – 15% so với khối lƣợng thế liệu.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 12
 Các biến đổi của nguyên liệu
- Vật lý và hóa lý: dƣới tác dụng của nhiệt, hạt tinh bột sẽ hút nƣớc, trƣơng nở và
làm tăng độ nhớt của khối nguyên liệu. Khi nhiệt độ tăng đến 100
o
C thì cấu trúc hạt
tinh bột bị phá vỡ, giải phóng các sợi amylose và amylopectin ở dạng tự do, đồng
thời độ nhớt khối nguyên liệu sẽ giảm xuống.
- Hóa sinh: các phân tử tinh bột bị thủy phân sơ bộ nhờ hoạt động của  - amylase

làm giảm khối lƣợng phân tử.
- Hóa học: đƣờng và acid amin tự do có trong nguyên liệu có thể bị phân hủy.
 Thiết bị và thông số công nghệ:
- Tỷ lệ thế liệu gạo và malt sử dụng là 1:3. Do lƣợng gạo sử dụng 25% là khá cao
nên enzyme có trong malt lót (chủ yếu là  - amylase có t
opt
= 70 – 75
o
C và
pH
opt
=5,3 – 5,8) không đủ phá vỡ triệt để tinh bột nên cần thiết bổ sung chế phẩm
enzyme  - amylase (Termamyl 120L có t
opt
= 90
o
C và pH
opt
= 5,8 – 6,0), kết hợp
dùng nƣớc mềm và chỉnh pH thích hợp cho enzyme hoạt động ổn định.
- Thiết bị có hình trụ đứng, đáy cầu, xung quanh đáy có lớp vỏ áo để gia nhiệt, bên
trong thiết bị có cánh khuấy.
 Phƣơng pháp thực hiện: Cho thế liệu gạo và nƣớc vào thiết bị với tỉ lệ 1:4 (w/w) có bổ
sung malt lót và chế phẩm Termamyl 120L 0,1%, bổ sung thêm CaCl
2
. Hỗn hợp sẽ
đƣợc gia nhiệt nhanh lên đến 72
o
C và giữ ở nhiệt độ này trong vòng 20 – 30 phút. Đây
là điều kiện thuận lợi cho  - amylase trong malt hoạt động. Lúc này đã xảy ra quá

trình dịch hóa một phần khối nguyên liệu, giúp giảm độ nhớt. Sau đó tiến hành gia
nhiệt lên đến 90
o
C và giữ ở nhiệt độ này trong vòng 20 phút, nhằm tiếp tục hồ hóa và
dịch hóa khối nguyên liệu với sự tham gia của chế phẩm enzyme Termamyl 120L (do
 - amylase trong malt đã bị vô hoạt). Cuối cùng, gia nhiệt lên đến 100
o
C và đun sôi
trong 20 phút để quá trình hồ hóa và dịch hóa xảy ra hoàn toàn, giúp cho quá trình
đƣờng hóa sau này thuận lợi. Lƣu ý: trong suốt quá trình xử lý thế liệu, cánh khuấy
luôn hoạt động.
2.2.4 Nấu dịch nha
 Mục đích: khai thác: Quá trình nấu dịch nha nhằm mục đích trích ly các chất chiết từ
nguyên liệu vào nƣớc và thủy phân những cơ chất có phân tử lƣợng cao (tinh bột,

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 13
protein, -glucan…) thành những chất có phân tử lƣợng thấp (đƣờng, acid amin…) để
nấm men bia sử dụng trong quá trình lên men tiếp theo.
 Các biến đổi của nguyên liệu:
- Hóa lý: khi bắt đầu quá trình nấu, sự hòa tan và trích ly các chất có phân tử lƣợng
thấp trong malt vào nƣớc (đƣờng, acid amin, một số vitamin, khoáng…). Khi kết
thúc quá trình nấu, các enzyme sẽ bị đông tụ do tác dụng của nhiệt.
- Hóa sinh: xảy ra nhiều loại phản ứng, quan trọng nhất là phản ứng thuỷ phân.
 Hệ protease xúc tác thủy phân protein tạo sản phẩm là các polypeptid và peptid
(endoenzyme), acid amin (exo-enzyme), t
opt
= 45 – 50
o
C và pH

opt
= 5,5
 -amylase xúc tác thủy phân tinh bột tạo sản phẩm là maltose; t
opt
= 60 – 65
o
C
và pH
opt
= 5,2 – 5,6.
 -amylase xúc tác thủy phân tinh bột tạo sản phẩm chủ yếu là dextrin và các
oligosaccharide; t
opt
= 70 – 75
o
C và pH
opt
= 5,3 – 5,8.
 Thủy phân hemicellulose: sản phẩm -glucan mạch ngắn.
 Thủy phân một số hợp chất hữu cơ có chứa acid phosphoric: giải phóng acid
phosphoric.
- Hóa học: xảy ra phản ứng Maillard giữa đƣờng khử và acid amin, phản ứng oxy
hóa polyphenol.
 Thiết bị và thông số công nghệ
- Thiết bị nấu dịch nha có cấu tạo tƣơng tự nhƣ thiết bị xử lý thế liệu đã trình bày ở
trên. Có nhiều phƣơng pháp nấu dịch nha, ở đây chọn phƣơng pháp đun sôi một lần
(phần thế liệu gạo sẽ đƣợc xử lý bằng cách đun sôi trong một thiết bị riêng).
- Sau khi nồi nấu thế liệu hoạt động khoảng 70 phút, thì bắt đầu cho malt và nƣớc
vào thiết bị nấu với tỷ lệ 1:4 (w/w). Bổ sung thêm CaCl
2

vào nồi nấu nhằm giúp ổn
định hoạt tính của enzyme -amylase. Gia nhiệt hỗn hơp lên đến 50
o
C và dừng ở
nhiệt độ này trong thời gian 30 phút, thực hiện quá trình đạm hóa. Enzyme protease
sẽ phân cắt protein thành những chất có phân tử lƣợng thấp hơn nhƣ pepton,
polypeptid và acid amin. Pepton, polypeptid góp phần làm cho bia có vị đậm đà,
tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia. Acid amin, dipeptid là nguồn dinh
dƣỡng nitơ rất quan trọng cho nấm men sinh trƣởng và phát triển.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 14
- Sau đó, tiến hành phối trộn phần thế liệu gạo đã đƣợc hồ hóa và đun sôi ở 100
o
C
vào thiết bị nấu. Thời gian bơm dịch gạo vào thiết bị nấu khoảng 10 phút. Trong
lúc phối trộn sẽ bổ sung thêm nƣớc để hiệu chỉnh nhiệt độ hỗn hợp trong nồi ở
65
o
C. Tại đây giữ ở nhiệt độ này trong 20 – 30 phút. Ở nhiệt độ này, hai enzyme 
- amylase và  - amylase sẽ cùng tiến hành phân cắt tinh bột thành maltose và
dextrin. Tiếp theo, gia nhiệt hỗn hơp lên 72
o
C và giữ ở 72
o
C cho đến khi kết thúc
quá trình đƣờng hóa (kiểm tra bằng phƣơng pháp thử với dung dịch I
2
0,02N). Sau
cùng gia nhiệt hỗn hợp lên 78

o
C rồi bơm qua nồi lọc. Lƣu ý: trong suốt quá trình
nấu, cánh khuấy luôn hoạt động và giữ pH = 5,2 – 5,6.

Giản đồ nấu dịch nha
2.2.5 Lọc dịch nha
 Mục đích: khai thác: tách dịch đƣờng ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi lớn nhất, đồng
thời hạn chế tối đa sự oxy hoá dịch đƣờng. Sau đó, tiến hành rửa bã để tận thu phần
chất hoà tan còn sót lại trong bã.
 Biến đổi của nguyên liệu: Đây là quá trình phân riêng pha lỏng (dịch nha) và pha rắn
(bã malt chứa các hợp chất không tan).
 Thiết bị và thông số công nghệ:

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 15
- Quá trình lọc đƣợc thực hiện bằng nồi lọc đáy bằng với lớp vật liệu lọc là lớp bã.
Nồi lọc đƣợc chế tạo từ thép không gỉ có 2 đáy: đáy dƣới bằng, đáy trên là lƣới
gồm nhiều mảnh nhỏ ghép lại tạo thành các rảnh có kích thƣớc nhỏ, bã malt nằm
trên lƣới tạo thành lớp vật liệu lọc. Bên trong thiết bị có bộ phần đánh tơi bã lọc, có
cánh khuấy.
- Trƣớc khi tiến hành lọc, nồi lọc cần đƣợc vệ sinh kỹ bằng nƣớc. Dịch đƣờng từ nồi
đƣờng hoá sau khi đƣợc trộn đều, đƣợc bơm một lần sang nồi lọc, đồng thời bật
cánh khuấy và hệ thống đánh tơi bã hoạt động để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả.
Sau khi hết dịch đƣờng hệ thống cánh đảo bã đƣợc nâng lên cao. Dịch đƣờng đƣợc
để yên 20 phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc. Sau đó mở van thu dịch đƣờng, ban
đầu dịch đƣờng còn đục nên ta cho hồi lƣu trở lại nồi lọc. Khi dịch đƣờng bắt đầu
trong thì khoá van hồi lƣu, thu dịch đƣờng. Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ
lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó cần ngừng quá trình lọc
dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc. Dùng áp kế để kiểm tra tốc độ lọc. Thời
gian ép dịch lọc khoảng 90 phút. Sau đó tiến hành rửa bã.

- Tiến hành rửa bã gián đoạn, nƣớc rửa bã có nhiệt độ 78˚C, pH = 6,5. Sau khi thu
hết dịch đƣờng, khoá van xả dịch, cho lƣợng nƣớc rửa bã vào, cho cánh khuấy
quay với vận tốc 4 – 5 vòng/phút để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lƣu
trong bã vào dịch. Sau đó tắt cánh khuấy để yên 10 phút thì tháo dịch, dịch này
cũng đƣợc bơm sang nồi nấu hoa houblon với dịch lọc trƣớc đó. Tiếp tục cho đến
khi hàm lƣợng đƣờng trong bã còn 0,5 – 1˚Bx, thƣờng là rửa 2 – 3 lần. Thời gian
rửa bã khoảng 60 – 120 phút. Lƣợng nƣớc rửa bã đƣợc sử dụng sao cho thu đƣợc
lƣợng thể tích dịch cần.
- Chú ý: chiều cao màng lọc thƣờng là 30 – 60 cm. Tốc độ lọc 0,5 – 4,5 m/s, nƣớc
nha đầu có 16 – 20
o
Pt, 40 – 50% thể tích. Thời gian cho quá trình lọc và rửa bã:
thời gian chuẩn bị 50 – 60 phút, thời gian lọc 60 – 110 phút, thời gian rửa bã 60 –
120 phút, thời gian tháo bã và vệ sinh 30 – 40 phút.
2.2.6 Đun sôi dịch hoa với hoa houblon
 Mục đích: khai thác và chuẩn bị cho quá trình lên men.
- Trích ly các chất đắng, tinh dầu, polyphenol từ houblon vào dịch nha, đồng phân
hóa một số chất đắng để tăng độ hòa tan của chất đắng.
- Góp phần điều chỉnh độ chất khô dịch nha.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 16
- Vô hoạt enzyme, đông tụ các protein kém bền nhiệt
- Đƣợc xem nhƣ quá trình thanh trùng: tiêu diệt vi sinh vật.
- Đun sôi ở 100
o
C trong thời gian dài sẽ xảy ra phản ứng Maillard, hình thành một số
hợp chất có lợi làm tăng cƣờng độ màu của bia.
- Tách một số hợp chất dễ bay hơi ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng sản phẩm.
 Các biến đổi của nguyên liệu:

- Vật lý: có sự thay đổi về tỉ trọng của dịch nha.
- Hóa học: xảy ra phản ứng Maillard (có lợi do tăng độ màu, ổn định độ bền bọt cho
bia), phản ứng đồng phân hóa chuyển các -acid thành iso -acid giúp tăng độ hòa
tan, đƣờng và acid amin bị phân hủy, pH giảm 0,1 – 0,2 đơn vị.
- Hóa lý: Các chất chiết đƣợc trích ly từ hoa houblon vào dịch nha, xảy ra quá trình
đông tụ protein, sự tạo phức giữa protein trong malt đại mạch và polyphenol trong
hoa houblon sẽ hình thành kết tủa, có sự bay hơi của nƣớc và một số cấu tử dễ bay
hơi trong dịch nha.
- Sinh học: hệ vi sinh vật trong dịch nha sẽ bị ức chế hoặc tiêu diệt.
 Thiết bị và thông số công nghệ
- Thiết bị có dạng hình trụ đứng. Bên trong thiết bị có bộ phận gia nhiệt dạng ống để
dẫn hơi vào.
- Lƣợng houblon sử dụng đƣợc tính theo lƣợng alpha acid (7 – 20g alpha acid/hl). Sử
dụng phƣơng pháp bổ sung hoa houblon hai lần: lần 1 khi dịch nha bắt đầu sôi, lần
2 là 15 phút trƣớc khi kết thúc. Với phƣơng pháp này sẽ có ƣu điểm là tổn thất tinh
dầu ít hơn.
- Thiết bị nấu hoa đƣợc vệ sinh sạch sẽ trƣớc mỗi mẻ nấu. Ngay từ khi dịch lọc đƣa
sang nồi hoa thì mở van cấp hơi nhƣng ở mức vừa phải để duy trì nhiệt độ dịch lọc
khoảng 78
o
C. Sau đó nâng dần nhiệt độ sao cho tới khi toàn bộ dịch lọc và nƣớc
rửa bã đƣợc bơm sang nồi hoa thì dịch đƣờng trong nồi cũng vừa sôi. Khi dịch nha
vừa bắt đầu sôi đƣợc khoảng 15 phút thì cho toàn bộ cao hoa và một nửa hoa khô
vào nồi. Trƣớc khi kết thúc đun hoa 15 phút thì bổ sung phần hoa khô còn lại vào
nồi nấu. Tỷ lệ cao hoa/hoa khô = 1/3. Tổng thời gian đun dịch nha với hoa houblon
không quá 2 giờ.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 17
2.2.7 Tách bã houblon

 Mục đích: hoàn thiện
 Các biến đổi của nguyên liệu: đây là quá trình phân riêng để tách bỏ những cấu tử
không tan ra khỏi dịch nha.
 Thiết bị:
- Sử dụng thiết bị lắng xoáy tâm có dạng hình trụ đứng, đáy côn.
- Dịch đƣờng ra khỏi nồi hoa đƣợc bơm vào thùng lắng xoáy theo phƣơng tiếp tuyến
với tiết diện hình tròn của thiết bị với vận tốc 12 – 14m/s. Dƣới tác dụng của lực ly
tâm và trọng lực các cấu tử rắn sẽ chuyển động theo quỹ đạo đƣờng xoắn ốc và
lắng xuống phần đáy hình trụ. Phần dịch lỏng đã tách cặn nằm phía trên sẽ đƣợc
tháo ra khỏi thùng, có nhiệt độ khoảng 95˚C đƣợc bơm sang thiết bị làm lạnh
nhanh. Cặn tập trung ở đáy thùng khi bơm hết dịch đƣợc xối nƣớc xả bã ra ngoài.
Thời gian lắng xoáy khoảng 30 phút.
- Dịch nha thu đƣợc có các chỉ tiêu:
 pH = 5,2 – 5,4.
 Nồng độ chất khô: 10 – 13
o
Pt.
 Hàm lƣợng monosaccharide: glucose 7 – 15g/l, fructose 0,5 – 2g/l.
 Disaccharide: sucrose 2–6g/l, maltose 45–65g/l (maltose là đƣờng khử chủ lực).
 Trisaccharide gồm có maltosetriose, raffinose…
 Dextrin: DP > 10 chiếm 12,5mg/l, DP 4 – 9 chiếm 9,8 mg/l.
 β glucan và gum: 200 – 800 mg/l.
 Nitơ tổng: 500 – 1100mg/l.
 Nitơ amin tự do: 100 – 250mg/l xác định theo phƣơng pháp ninhydrine.
 Phân đoạn nitơ theo Lundin: A (20 – 25%), B (15 – 20%), C (55 – 60%).
 Các chất khác: acid nucleic, vitamin, khoáng, polyphenol…
2.2.8 Làm lạnh dịch nha
 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men bia.
 Các biến đổi của nguyên liệu:
- Vật lý: dịch nha đƣợc làm lạnh từ 95

o
C về nhiệt độ lên men.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 18
- Hóa lý: một số phân tử protein bị đông tụ trong quá trình làm lạnh và hình thành
nên cặn mịn.
 Thiết bị:
- Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng.
- Yêu cầu của quá trình phải thực hiện nhanh và kín để hạn chế quá trình nhiễm vi
sinh vật và hoạt hóa bào tử.
- Thông thƣờng ngƣời ta dùng nƣớc lạnh để hạ nhiệt độ dịch nha từ 95
o
C về 40
o
C,
sau đó dùng tác nhân lạnh để hạ tiếp về nhiệt độ lên men của chủng nấm men bia
sử dụng. Nhiệt độ hoạt động của nấm men chìm trong quá trình lên men chính
thƣờng dao động trong khoảng 14 – 18
o
C.
2.2.9 Cung cấp oxy cho dịch nha và cấy giống nấm men
 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men bia.
 Các biến đổi của nguyên liệu: khi sục không khí vô trùng vào dịch nha, oxy sẽ hòa tan
vào dịch nha.
 Thiết bị và thông số công nghệ:
- Thiết bị cung cấp oxy cho dịch nha có dạng ống hình trụ đƣợc đục lỗ trên thân
đƣợc đặt trong thiết bị lên men chính. Ngƣời ta sẽ nén không khí vô trùng vào ống
để sục vào dịch nha. Nồng độ oxy trong dịch nha đạt 6 – 12 mg/l
- Để cấy giống nấm men, ngƣời ta sẽ bơm canh trƣờng nấm men vào đƣờng ống dẫn

dịch nha từ thiết bị nạp oxy đến thiết bị lên men.
2.2.10 Lên men chính
 Mục đích: chế biến.
 Quá trình lên men chính gồm 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1 (2 ngày đầu tiên): nấm men sẽ nảy chồi, phát triển mạnh dần, sinh khối
đạt cực đại ở cuối ngày thứ hai. Đồng thời là sự giảm dần nồng độ chất hoà tan
trong dịch đƣờng, nhiệt độ tăng dần, xuất hiện nhiều bóng khí to thô bám xung
quanh thùng và ở cuối ngày thứ hai có thể tạo một lớp bọt khí mỏng gồm nhiều
bóng khí CO
2
ở bề mặt môi trƣờng lên men.
- Giai đoạn 2 (2 ngày tiếp theo): quá trình lên men bắt đầu chuyển từ quá trình lên
men hiếu khí (tăng sinh khối nấm men) sang kiểu lên men kị khí (tạo C
2
H
5
OH và

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 19
CO
2
), bọt bia xuất hiện nhiều và nhanh hơn, bóng khí khô và mịn hơn. Đồng thời là
sự giảm mạnh nồng độ chất hòa tan trong dịch đang lên men và nhiệt độ tăng
nhanh hơn.
- Giai đoạn 3 (2 – 3 ngày tiếp theo): trong giai đoạn này sự lên men xảy ra mãnh liệt
nhất thể hiện rõ qua sự giảm nhanh nồng độ chất hoà tan cùng sự tăng rất nhanh
nhiệt độ lên men. Chính trong giai đoạn này môi trƣờng lên men đang tích luỹ
nhiều diacetyl nhất đồng thời khí CO
2

thoát ra cũng nhiều nhất. Lúc này cần theo
dõi chặt chẽ biến động của nhiệt độ, ngăn chặn không cho nhiệt độ vƣợt quá nhiệt
độ lớn nhất của phƣơng pháp lên men đang áp dụng.
- Giai đoạn 4 (1 – 2 ngày cuối cùng): giai đoạn này cƣờng độ lên men yếu dần, nồng
độ chất hoà tan giảm chậm nhiệt độ ổn định và theo chiều hƣớng giảm dần, một bộ
phận nấm men sẽ bắt đầu lắng cùng với những thành phần keo tụ của protein,
tannin, nhựa đắng houblon.
 Các biến đổi của nguyên liệu:
- Sinh học: sự phát triển sinh khối và tăng về khối lƣợng nấm men.
- Hóa sinh:
 Sự trao đổi chất của nấm men.
 Trao đổi glucid.
 Trao đổi các hợp chất nitơ.
 Trao đổi lipid.
- Hóa lý:
 Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: pH giảm dần trong thời kỳ lên men
chính.
 Sự thay đổi thế oxy hóa khử: Do sự tƣơng tác của oxy với các cấu tử trong dịch
lên men, sự tạo thành các chất có tính khử trong thời gian lên men.
 Sự kết mảng của tế bào nấm men.
 Sự tạo bọt: Do lƣợng CO
2
tạo ra nhiều sau lên men.
- Vật lý: sự tỏa nhiệt do trao đổi chất của nấm men.

Đồ án môn học công nghệ thực phẩm Thiết kế phân xƣởng lên men bia
SVTH: Lê Anh Dũng Trang 20
 Thiết bị và thông số công nghệ:
- Thiết bị lên men đƣợc đặt ngoài trời (tank out door). Nhiệt độ lên men đƣợc giữ ổn
định ở 8 – 15

o
C, áp lực trong thùng lên men đƣợc giữ ở 1,2 – 1,5 kg/cm
2
. Quá trình
lên men chính kết thúc khi hàm lƣợng đƣờng lên men còn khoảng 1%. Trong quá
trình lên men chính có tiến hành thu hồi CO
2
.
- Khi quá trình lên men chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng, áo lạnh ở phần
côn của thùng lên men sẽ làm việc, nhiệt độ ở vùng này giảm cùng với áp suất
trong thùng đƣợc giữ ở 1,2 – 1,5kg/cm
2
sẽ thúc đẩy quá trình kết lắng của nấm men
nhanh và chặt hơn. Mở van ở đáy côn, sinh khối nấm men sẽ đƣợc bơm đến khu
vực xử lý và bảo quản ở 0 – 1
o
C để tái sử dụng. Nấm men có thể tái sử dụng đến
đời thứ 7. Sau khi thu hồi nấm men thì sẽ chuyển sang quá trình lên men phụ.
2.2.11 Lên men phụ
- Mục đích: hoàn thiện: lên men lƣợng đƣờng còn lại, bão hòa CO
2
cho bia tƣơi, ổn
định hƣơng vị, độ trong sản phẩm.
 Các biến đổi xảy ra:
- Ở giai đoạn lên men phụ các quá trình xảy ra hoàn toàn giống giai đoạn lên men
chính nhƣng với tốc độ chậm hơn do hầu hết nấm men đã kết lắng và nhiệt độ thấp
khoảng 0 – 2
o
C. Lên men phụ là tiếp tục quá trình lên men chính, nhằm chuyển hóa
hết phần đƣờng có khả năng lên men còn sót lại trong bia non.

- Ở giai đoạn này xảy ra các quá trình nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm
quan của sản phẩm nhƣ hàm lƣợng diacetyl giảm, các acid hữu cơ tác dụng với
rƣợu tạo thành este Nhiệt độ và thời gian lên men phụ là 2 yếu tố quan trọng nhất
ở giai đoạn này. Nhiệt độ thấp và thời gian dài là những điều kiện quan trọng nhất
để thu nhận đƣợc bia có độ bền keo và chất lƣợng cao.
- Hóa học:
 Trong quá trình lên men phụ xảy ra quá trình oxy hóa khử một số thành phần
của bia nhƣ: aldehyde, acid, các loại rƣợu, các chất màu, diacetyl… đồng thời
giữa chúng có sự tƣơng hỗ về mặt hoá học, góp phần tạo nên thành phần và
hƣơng vị của bia.
 Trong quá trình này một số tế bào nấm men bị chết và tự phân bởi các enzyme
protease có sẵn trong bản thân các tế bào nấm men. Sản phẩm tự phân là các