Đề tài Nhà máy bia “33” Quang Trung

Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Mở Đầu TỔNG QUAN VỀ BIA GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 1 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 1. Tổng quan về nước giải khát có gas Từ ngàn xưa đến nay nhu cầu nước giải khát đối với con người là nguồn thức uống không thể thiếu được bởi nó mang lại cho ta nhiều khoáng chất, vitamin và chất dinh dưỡng cho cơ thể. Ngoài ra còn kèm theo hương vị đặc trưng giúp người uống cảm thấy dễ chịu hơn và thoải mái sau những giờ phút căng thẳng mệt mỏi. Trên thị trường hiện nay, loại đồ uống được tiêu thụ nhiều nhất phải kể đến đầu tiên là rượu, bia, nước giải khát. Trong đó chiếm ưu thế nhất vẫn là các loại nước uống có gas đặc biệt là bia và rượu với công suất hàng trăm ngàn lít một ngày đủ cung ứng cho nhu cầu tiêu thụ của người dân. Để thích ứng với môi trường hội nhập thì các doanh nghiệp phải tăng cường đầu tư mới công nghệ, đào tạo nâng cao năng lực cạnh tranh về giá cả, phương thức phục vụ, phải luôn nắm bắt thông tin thị trường để có mức điều chỉnh cho phù hợp. Nhìn chung ở Việt Nam ngành đồ uống ngày càng phát triển cao và việc ứng dụng nước giải khát đang dần trở thành thói quen của nhiều người. Vì vậy vị thế của ngành sản xuất nước giải khát đang chiếm một vai trò quan trọng trong thị trường thực phẩm và trong nền kinh tế quốc dân. Tốc độ tăng trưởng của ngành đồ uống Việt Nam từ năm 2005 đến 2010 ổn định từ 10 - 15% trong đó bia dự tính đạt 1,5 tỷ lít, rượu sản xuất công nghiệp đạt 80 triệu lít, nước giải khát 900 triệu lít và năm 2010 là 2,5 tỷ lít bia, 120 triệu lít rượu, 1,5 tỷ nước giải khát. 2. Giai đoạn hình thành và phát triển của bia - 4000 năm TCN: Thời kỳ người Xume, xuất hiện “Sikaru” bia và bia gia đình do người phụ nữ làm. - 3000 năm TCN: Thời kỳ Mesopotamia cổ đại, bia đóng vai trò rất quan trọng (cúng tế nữ thần Nia Harra). Người Ai Cập đã sản xuất bia (zythum) trên 3000 năm, đó là thức uống phổ biến của họ. - 2000 năm TCN: Người Babilon tiếp tục kế thừa phương pháp lên men bia của người Xume. - 500 năm TCN - 400 năm SCN: Người Hy Lạp và người La Mã ưa chuộng thức uống là rượu, bia là thức uống của người nghèo. Theo ghi chép của người La GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 2 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Mã: Các bộ tộc Pháp và Đức cổ đại hiểu rất rõ giá trị của bia, họ sản xuất bia từ yến mạch nảy mầm, hương lúa mạch với cây thì là Ai Cập, vỏ cây sồi,… - Năm 768: Hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia được trồng ở Bavaria. - Năm 1516: Tại Bavaria, Duke William 4 đưa ra tiêu chuẩn về dinh dưỡng và vệ sinh của bia, chỉ rõ các nguyên liệu thô được công nhận là malt đại mạch, hoa houblon và nước. - Giữa thế kỷ 18: Việc sản xuất bia chỉ do phụ nữ đảm nhiệm, đến cuối thế kỷ, cùng với gia tăng nhu cầu tiêu thụ bia, quá trình thương mại cũng được phát triển. - Năm 1789: A.L.De Lavoisier phát triển CO2 được hình thành bởi quá trình lên men. - Năm 1815: L.J.Gay – Lussac mô tả cân bằng của quá trình lên men, theo đó đường biến đổi thành 4 mol ethanol và 4 mol CO2. - Năm 1833: A.Payen và Persoz tìm ra enzym đường hóa trong malt và đặt tên là Diastase. - Năm 1839: Lý thuyết về quá trình lên men của J.V.Liebig dựa trên các quá trình vật lý và hóa học. - Năm 1874: N.Galland và J.Saladin phát triển quá trình sản xuất malt bằng sấy không khí nóng. - Năm 1876: Tác phẩm “Nghiên cứu về bia” của L.Pasteur được xuất bản. Nghiên cứu của Pasteur chứa đựng một số điều quan trọng cho quá trình ủ bia: • Cơ chế của quá trình lên men bởi vi sinh vật khác với lý thuyết của Liebig. • Sự hòa tan của oxy trong dịch đường. • Mô tả một số lượng lớn vi sinh vật gây bẩn cho bia. • Quá trình tẩy acid của men bia. • Quá trình bảo quản bia bằng cách đun nóng. - Năm 1892: M.Delburck mô tả một quá trình lên men 4 giờ bằng cách cố định men lên phôi bào bằng gỗ. - Năm 1894: E.Fisher tách được mantose từ men bia. - Năm 1898 - 1902: L.Nathan giới thiệu phương pháp lên men bia nhanh, ông cũng phát minh ra thùng thanh trụ, đáy côn, và được dùng phổ biến từ những năm 1970. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 3 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Năm 1901: S.P.L.Sorensen phát hiện ra tầm quan trọng của độ pH đối với phản ứng của các enzym, độ pH được cố định bằng cách sử dụng formol. - Năm 1905: Phát hiện quá trình lên men mới của E.Buchner (quá trình lên men đạt được cùng với sự hòa tan (trong tế bào) của các enzym có được từ quá trình nén và làm nát men bia. 3. Những thành tựu trong lĩnh vực sản xuất bia - Ứng dụng kỹ thuật gen và công nghệ tế bào để tạo ra các dòng, chủng đại mạch mới. Nghiên cứu chế độ canh tác, điều kiện gieo trồng và các yếu tố ảnh hưởng khác để đại mạch thu được có các pha của protein cân đối, đặc biệt hàm lượng của protein dễ kết lắng giảm đến mức tối thiểu, làm tăng độ bền keo của bia. - Nghiên cứu các biện pháp để làm tăng khả năng nảy mầm, kích thích mầm phát triển nhanh, tăng cường hoạt lực enzym thủy phân, làm tăng độ nhuyễn của malt, quá trình hồ hóa đồng đều và triệt để, rút ngắn thời gian ươm mầm, giảm bớt hao tổn chất khô và nâng cao hiệu suất hòa tan của chất chiết. - Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng các loại chế phẩm enzym để thúc đẩy các quá trình: đuờng hóa nguyên liệu, lọc bã malt, kết lắng protein, khử nhanh các sản phẩm bậc hai (chủ yếu là diacetyl và rượu bậc cao) rút ngắn thời gian lão hóa và lọc bia thành phẩm. - Nghiên cứu các giải pháp công nghệ ươm mầm một số loại hạt khác như: thóc, tiểu mạch, yến mạch… và công nghệ sản xuất dịch đường khi sử dụng các loại malt nói trên và thay thế malt đại mạch bằng các loại nguyên liệu hạt không ươm mầm như: gạo, ngô, đại mạch… nhằm giải quyết các vấn đề: • Hiệu suất đường hóa. • Hiệu suất lên men. • Độ bền keo của bia. • Các chất tạo màu và tạo hương sản phẩm. • Khả năng tạo và giữ bọt cho bia. - Lai tạo và gây đột biến bằng kỹ thuật gen để tạo ra các chủng nấm men mới có các đặc tính công nghệ: • Lên men nhanh, triệt để. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 4 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung • Tạo các sản phẩm bậc hai ở mức thấp, đặc biệt là diacetyl và rượu bậc cao. • Chịu được nhiệt độ cao, cường độ khuấy đảo cưỡng bức mạnh mà không chóng già, chống thoái hóa, có thể tái sử dụng để lên men sau nhiều thế hệ. • Dễ dàng kết lắng khi lên men chính kết thúc. • Có khả năng sinh tổng hợp các chất thơm trong quá trình hoạt động sống của chúng. • Có sức chống chịu cao, khả năng sinh sản mạnh, đề kháng tốt khi cộng đồng bị xâm nhập bởi các loại vi sinh vật khác. - Nghiên cứu các biện pháp công nghệ nhằm chế biến hoa houblon thành các dạng thương phẩm dễ vận chuyển, bảo quản và nâng cao hệ số sử dụng chất đắng, polyphenol và tinh dầu thơm của hoa. - Tìm kiếm về giải pháp về thiết bị phù hợp tính năng với công nghệ, giảm giá đầu tư, tăng công suất theo tỷ suất đầu tư, dễ thao tác vận hành, khả năng tự động hóa cao, mẫu mã đẹp… 4. Một số tính chất chung của bia Bia thông thường có những thành phần cơ bản sau đây 4.1. Chất hòa tan (chất trích ly) Chiếm 3,5 ÷ 5,0% trọng lượng bia. Chất hòa tan (chất trích ly) trong bia tuy chiếm một hàm lượng không lớn, song do sự phong phú về thành phần hóa học mà có tính chất quyết định đến chất lượng của bia. Cụ thể trong chất hòa tan (chất trích ly) của bia sẽ gồm có:  Hydrat cacbon: Chiếm 80 ÷ 85% chất hòa tan trong bia. Trong số này, riêng maltose và maltotriose chiếm khoảng 60 ÷ 70%, còn lại là các đường khác như glucose, saccarose, pentose, arabinose, xylose,…  Protein: Chiếm 6 ÷ 9% chất hòa tan trong bia (khoảng 700 mg/l các chất chứa Nitơ). Trong đó: - 140 mg/l protein có phân tử lượng cao. - 120 mg/l protein có phân tử lượng trung bình. - 440 mg/l protein có phân tử lượng thấp. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 5 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung  Glyceryl: Chiếm 3 ÷ 5%, là sản phẩm phụ hình thành khi lên men (khoảng 1200 ÷ 1600 mg/l).  Các chất tro: Chiếm 3 ÷ 4% trọng lượng chất hòa tan, tức khoảng 1,4 ÷ 1,8g/l. Trong đó 30% là photphat, còn lại là clorit, silicat, các cation như K+, Na+, Ca+, Mg2+,…  Các chất đắng – tanin (chát) – màu: - Hàm lượng chất đắng (đơn vị EBC): Khoảng 15 ÷ 20 mg/l theo izo – α – acid và α - acid đắng. - Khoảng 150 mg/l tanin. Trong đó 2/3 từ malt; 1/3 từ hoa houblon. - Hàm lượng các chất màu: + 50 ÷ 70 mg/l antocyanuagen. + 10 ÷ 12 mg/l catechine. + 10 ÷ 40 mg/l tannoide.  Các acid hữu cơ: Chiếm 0,7 ÷ 1,0% trọng lượng chất hòa tan của bia tức khoảng 300 ÷ 400 mg/l, trong đó: + 50 ÷ 70 mg/l pyruvat. + 170 ÷ 220 mg/l citrate + 30 ÷ 110 mg/l malat. + 30 ÷ 100 D - và L - lactate.  Các vitamin: Tuy hàm lượng rất nhỏ song cũng khá đa dạng: B1, B2, B6, biotin, nocotinamit, acid pantotenoic. Với các sản phẩm bia, vị có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng. Vị tùy thuộc vào các nguyên liệu đầu vào như: malt, hoa houblon, nước, nấm men và các quá trình công nghệ tạo nên malt và bia. Yếu tố O2 gây ảnh hưởng mạnh nhất lên tính ổn định của vị bia. Các quá trình oxy hóa sẽ làm ảnh hưởng tới các tính chất sau: độ ổn định hóa - lý, sự nhạy cảm với nhiệt độ, màu sắc, vị đắng, độ ổn định của vị, thời gian sử dụng. Giới hạn gây hại của O2 đối với bia như sau:  < 0,6 mg O2/l: Đối với các loại bia nhạy cảm.  ≥ 1,0 mg O2/l: Bắt đầu gây hại ở nhiệt độ cao.  ≥ 2,0 mg O2/l: Gây hại rõ ràng trong thời gian ngắn. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 6 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 4.2. Các chất dễ bay hơi - Etanol: 3,4 ÷ 4,5% trọng lượng bia. - Acid carbonic: 0,35 ÷ 0,55% trọng lượng bia. - Nước: 90 ÷ 92% trọng lượng bia. 5. Giá trị dinh dưỡng của bia Bia là một loại nước giải khát khá phổ biến. Nếu được sử dụng đúng mức, bia sẽ giúp cho con người cảm thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể. So với trà và cà phê, bia không chứa các kim loại có hại, so với các loại rượu uống thì hàm lượng etanol trong bia rất thấp (2 ÷ 6% V). Căn cứ vào thành phần hóa học của bia ta thấy: - Khoảng 80% chất hòa tan trong bia là glucid, trong đó khoảng 50% là maltose, còn lại là các loại đường như glucose, fructose, pentose,.. - Từ 8 ÷ 10% chất hòa tan là các chất chứa nitơ. Trong đó khoảng 30 ÷ 40% là protein có phân tử lượng cao, 50 ÷ 60% protein có phân tử lượng trung bình, 20 ÷ 30% là polypeptide và acid amin (amino acid). - Chất tro: chiếm 3 ÷ 4% chất hòa tan. Trong đó, 30% là P2O5, 40% là NaCl, KCl, 14% là SiO2 và một số chất khác như Al2O3, Fe2O3, CaO và MgO. Ngoài ra, trong thành phần chất hòa tan của bia còn có chất chát, chất đắng, glyceryl, acid hữu cơ…, hầu hết những thành phần này đều có ích cho cơ thể, và có khả năng cơ thể sử dụng trực tiếp tới 95%. Ta biết rằng, 1 gam etanol sẽ cho ta 7,08 kcal, đốt 1 gam chất hòa tan cho ta 3,8 kcal, trên cơ sở này ta tính được rằng 1 lít bia trung bình có 35 gam etanol (3,5% V) và khoảng 50 gam chất hòa tan (5%), như vậy 1 lít bia sẽ cung cấp cho cơ thể 428 kcal. Giá trị calori của 1 lít sữa thường là 680 kcal, trong khi đó 1 lít bia có thể cho ta từ 400 ÷ 800 kcal (tùy theo loại bia) mà năng lượng cần thiết cho cơ thể của 1 con người bình thường là 3000 ÷ 3500 kcal. Do vậy, nếu ta sử dụng bia đúng mức thì sẽ tiết kiệm được năng lượng lấy từ những nguồn thực phẩm dinh dưỡng khác như bánh mì, thịt, sữa,… GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 7 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Ngoài ra trong bia còn có một số vitamin, trung bình trong 1 lít bia 100S có 20 ÷ 50% mg tiamin (B1), 340 ÷ 560 mg riboflavin (B2), 5800 ÷ 9000 mg acid nicotinic (PP). • Tác dụng của bia đối với sức khỏe con người: • Ưu điểm: Ngoài tác dụng giải khát bia còn mang đến cho con người 3 chất kích thích tiêu hóa là men, CO2, rượu. - Nấm men: Do lúa mạch mang đến những yếu tố trợ giúp đắc lực làm phân tán nhanh chóng thức ăn trong bao tử. - Khí CO2: Kích thích tiêu hóa và thường được dùng trong thực phẩm ngành y dược vì đặc tính làm tăng cường nấm men do bao tử và ruột tiết ra. - Độ rượu tương đối thấp khoảng 3 - 6% có khả năng dễ tiêu hóa mà không ảnh hưởng đến bộ máy tiêu hóa hoặc lá gan như các loại rượu hoặc các loại thức uống có độ rượu cao. Mỗi lít bia còn chứa 40 ÷ 50 g đường các loại, cùng với protid và lubulin, chất lubulin trong hoa houblon có đặc tính an thần giúp người uống dễ ngủ làm tăng khả năng chống lại tình trạng căng thẳng. • Nhược điểm: Bên cạnh những ưu điểm trên, bia cũng có những hạn chế nhất định. Mặc dù bia là loại thức uống bổ dưỡng, độ rượu thấp nhưng chỉ nên uống từ 250 - 500 ml mỗi ngày thì tốt. Uống nhiều hơn sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe chẳng khác nào uống rượu mạnh, vì số lượng rượu vào cơ thể cao, gan sẽ không đủ khả năng hóa giải nên sẽ gây hại cho gan. Mặt khác uống quá nhiều bia sẽ làm cho hệ thần kinh kém nhạy bén, rất dễ gây tai nạn trong lúc làm việc và lúc lái xe. Bia có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người bị bệnh béo phì, tiểu đường, rối loạn tiêu hóa, bệnh tim mạch,… 6. Tình hình sản xuất của các nhà máy bia Việt Nam Bộ Công nghiệp cho biết, trong quý I/2005 công suất các nhà máy sản xuất bia trong nước đã đạt tới gần 1,5 tỷ lít/năm. Riêng 10 tỉnh miền Trung trên 500 triệu GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 8 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung lít/năm. Công ty Bia Huế có kế hoạch nâng công suất lên 100 triệu lít/năm, và công ty bia này còn hợp tác với Nhà máy Bia Đông Hà (Quảng Trị) nâng công suất lên 30 triệu lít/năm. Tại Nghệ An, một dự án sản xuất bia với công suất trên 100 triệu lít/năm cũng đã đi vào hoạt động. Chỉ tính riêng trong năm 2004, Tổng Công ty Bia - Rượu và Nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) đạt sản lượng hơn 403 triệu lít bia các loại. Trong đó có 268 triệu lít bia sản xuất tại đại bản doanh của Sabeco, số còn lại gia công tại 10 nhà máy bia địa phương. Với phương thức gia công này, Bia Sài Gòn đã tăng nhanh được năng lực sản xuất, không phải bỏ vốn đầu tư nhưng vẫn có sản phẩm phục vụ thị trường. Trong khi đó, các nhà máy bia địa phương, sau khi đầu tư thiết bị lại không có thương hiệu, sẵn sàng nhận gia công vì vừa huy động được máy móc thiết bị vừa giải quyết việc làm và thu nhập cho người lao động, đóng góp ngân sách cho địa phương. Những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp trong nước đã không ngừng tăng tốc, đầu tư mở rộng công suất. Năm 2003 công suất bia cả nước đạt 1,29 tỷ lít, đến năm 2004 con số này vượt lên mức 1,37 tỷ lít. Dự kiến, năm nay, sản lượng bia cả nước đạt khoảng 1,5 tỷ lít và đạt công suất quy hoạch dự kiến vào năm 2010. Theo quy hoạch mới điều chỉnh, đến năm 2010 năng lực sản xuất toàn ngành sẽ đạt 2,5 tỷ lít/năm, tăng 1 tỷ lít bia so với quy hoạch cũ. Habeco (Tổng công ty Rượu - Bia - Nước giải khát Hà Nội) đang khẩn trương đầu tư mới một dự án sản xuất bia tại Vĩnh Phúc, công suất 100 triệu lít/năm, có khả năng mở rộng lên 200 triệu lít/năm vào năm 2010. Đơn vị này cũng đang mở rộng nhà máy Bia Thanh Hóa, tiếp nhận Công ty Bia Hải Dương và Quảng Bình về làm công ty con và đầu tư để nâng công suất 2 nhà máy này. Còn Sabeco sẽ tiếp tục nâng công suất nhà máy Bia Cần Thơ từ 15 triệu lít lên 50 triệu lít/năm, Sài Gòn - Phú Yên từ 15 triệu lít lên 50 triệu lít/năm, Bia Hà Tĩnh từ 15 triệu lít lên 30 triệu lít/năm, thực hiện đầu tư mới nhà máy Bia Củ Chi công suất 100 triệu lít/năm có khả năng mở rộng lên 200 triệu lít/năm, đầu tư nhà máy Bia Bạc Liêu 15 triệu lít/năm, đầu tư nhà máy bia tại Quảng Nam hoặc Quảng Ngãi có công suất 50 triệu lít/năm. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 9 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Đối với các doanh nghiệp đầu tư nước ngoài, cuộc tranh đua mở rộng năng lực sản xuất cũng không kém phần sôi nổi. Một số doanh nghiệp đã đạt công suất cho phép, đang xin tăng thêm công suất như công ty Bia Việt Nam từ 150 triệu lít nâng lên 230 triệu lít/năm. Công ty Bia Huế đầu tư mới nhà máy 50 triệu lít tại Phú Bài, nhà máy liên doanh Đông Hà - Huda (Quảng Trị) đầu tư thêm 30 triệu lít/năm, công ty Foster’s Đà Nẵng mở rộng công suất từ 45 triệu lên 75 triệu lít/năm. Mới đây, công ty Cổ phần Sữa Việt Nam cũng chính thức thông báo sẽ đầu tư gần 300 tỷ đồng để xây dựng nhà máy bia. Một số hãng bia nổi tiếng của Mỹ, Nam Phi, Đan Mạch đang xúc tiến tìm hiểu thị trường và có xu hướng hợp tác liên doanh với doanh nghiệp trong nước để góp vốn sản xuất bia phục vụ thị trường nội địa và xuất khẩu. Ông Nguyễn Bá Thi, chủ tịch hội đồng quản trị Sabeco, nhận xét, hiện nay nhiều ngành, nhiều doanh nghiệp đang tiếp tục đầu tư vào phát triển năng lực sản xuất bia, bất kể quy hoạch ngành. Để khắc phục khó khăn do việc phải nhập khẩu toàn bộ nguyên liệu, hướng tới đây của các doanh nghiệp là sẽ chỉ nhập khẩu đại mạch để chế biến malt cung ứng cho sản xuất. Công ty TNHH Đường Man sẽ đầu tư nâng công suất chế biến malt từ 50.000 tấn/năm lên 100.000 tấn/năm. Sabeco và Habeco cũng đang nghiên cứu đầu tư xây dựng nhà máy chế biến có công suất 100.000 tấn/năm. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 10 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY BIA “33” QUANG TRUNG GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 11 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy Nhà máy bia “33” Quang Trung thuộc tổng công ty TNHH Rượu – Bia - Nước giải khát MEKONG, được Uỷ ban nhân dân Thành Phố Hồ Chí Minh cấp giấy phép thành lập số 167/GP – UB và giấy phép kinh doanh số 048251 ngày 17/02/1993. Đến năm 1997, nhà máy được khởi công xây dựng tại địa chỉ số 33 - đường Quang Trung, Phường 10, quận Gò Vấp, Thành Phố Hồ Chí Minh trên tổng diện tích là 20.000 m2 (chiều rộng là 100m, chiều dài là 200m), mặt tiền giáp đường Quang Trung. Tổng số vốn đầu tư ban đầu của nhà máy là 5 tỷ đồng dùng để mua thiết bị, máy móc, xây dựng cơ sở hạ tầng, nhà xưởng để sản xuất bia tươi mang nhãn hiệu Bia tươi “33” Quang Trung. Đến nay tổng số vốn đầu tư của nhà máy đã lên tới 20 tỷ đồng. Ngày 16/01/2000, nhà máy đi vào sản xuất mẻ bia đầu tiên. Những ngày đầu mới thành lập, nhà máy đã gặp nhiều khó khăn. Thứ nhất đây là sản phẩm mới nên chưa được nhiều người biết đến, chưa cạnh tranh được với các loại bia khác,… Nhưng chỉ mấy tháng sau với việc tiếp thị rộng rãi, sản phẩm được người tiêu dùng biết đến, cùng với nhu cầu giải khát ngày càng tăng nên bia sản xuất ra bán ngày càng nhiều. Hiện nay nhà máy đã đi vào sản xuất ổn định và phát triển không ngừng. Thiết bị máy móc hiện đại sản xuất theo một dây chuyền công nghiệp, nguyên liệu được nhập từ các nước Đức, Úc,… nên sản phẩm của nhà máy đạt chất lượng cao và lượng bia sản xuất ngày càng tăng. Năng suất sản xuất của nhà máy hàng năm đã lên tới 12 triệu lít/năm. Hàng năm nhà máy lấy ngày 16/04 làm ngày kỷ niệm thành lập nhà máy. 1.2. Các sản phẩm của nhà máy  Sản phẩm chính • Bia thủy tinh. • Bia PET. • Bia Đen. • Bia VIP. • Bia Bock. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 12 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung  Các sản phẩm phụ CO2 được thu hồi trong quá trình lên men chính, một phần được sử dụng cho quá trình sau khi lên men phụ, một phần được bán cho các nhà máy sản xuất nước giải khát có gas.  Phụ phẩm • Bã hèm thu được ở phần lọc được bán làm thức ăn gia súc. • Cặn men được bán làm thức ăn gia súc hoặc làm thuốc. • Các sản phẩm không đạt yêu cầu đều được loại bỏ. 1.3. Thị trường tiêu thụ Sản phẩm của nhà máy được tiêu thụ ở một số tỉnh, thành phố như • Thành phố Hồ Chí Minh. • Vũng Tàu. • Tây Ninh. • Tiền Giang. • Sóc Trăng. • Cần Thơ. • Đắk Lắk. • Gia Lai. • Phan Rang. 1.4. Hệ thống tổ chức nhân sự • Ban giám đốc. • Phòng kế toán. • Phòng Kế hoạch. Phòng kinh doanh. Phòng kỹ thuật. Phòng quản đốc. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 13 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy Hình 1.1. Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 14 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A GIÁM ĐỐC PHÓ GIÁM ĐỐC KẾ TOÁN TRƯỞNG Nhân viên QUẢN ĐỐC TRƯỞNG PHÒNG KỸ THUẬT TRƯỞNG PHÒNG KINH DOANH Nhân viên Nhân viên Nhân viên TRƯỞNG PHÒNG KẾ HOẠCH Nhân viên Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 1.5. Sơ đồ bố trí mặt bằng nhà máy Hình 1.2. Sơ đồ bố trí mặt bằng nhà máy GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 15 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A SƠ ĐỒ BỐ TRÍ MẶT BẰNG Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 1.6. Hệ thống thiết bị sản xuất bia tại nhà máy bia “33” Bảng 1. Hệ thống thiết bị tại Nhà máy bia “33” Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Năng suất 1 Máy nghiền gạo 1 200 kg/h 2 Máy nghiền malt 1 250 kg/h 3 Nồi phối trộn 1 V = 15 m3 4 Nồi gạo 1 V = 3 m3 5 Nồi malt 1 V = 5 m3 6 Nồi hoa houblon 1 V = 6 m3 7 Nồi lắng 1 V= 6 m3 8 Thùng chứa nước nấu 1 V = 5 m3 9 Thùng lọc 1 V = 3 m3 10 Máy làm lạnh 2 5 m3/h 11 Tank lên men 30 V = 12 m3 12 Thùng lọc bia 1 V = 300 ml 13 Máy chiết chai 10 10 12 m3/h 14 Máy nén CO2 1 250 kg/cm3 15 Nồi hơi 1 1,5 tấn/h 16 Máy rửa chai 2 60 chai/phút 17 Thùng pha trộn bột lọc 1 V = 0,04 m3 18 Cân định lượng 1 300kg 19 Máy bơm 10 5 m3/h 20 Bồn trộn xút 1 V = 0,5 m3 21 Tank nuôi nấm men 1 V = 3000 lít 22 Bồn đựng H3PO4 1 V = 1800 lít 23 Bồn đựng P3 - Oxonia 1 V = 1800 lít 24 Tank TBF 6 V = 6 m3 25 Tank đựng cồn 2 V= 9 m3 1.7. An toàn vệ sinh lao động và phòng cháy chữa cháy 1.7.1. An toàn lao động Dựa trên văn bản pháp quy của nhà nước về an toàn lao động (thông tư 14C7998) nhà máy bia “33” Quang Trung soạn ra văn bản hướng dẫn thực hiện cho phù hợp với đặc điểm của nhà máy như sau: - Coi công tác bảo hộ lao động là quyền lợi và nghĩa vụ của mỗi người. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 16 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Số người nhận trách nhiệm chuyên trách tùy theo từng phân xưởng để đảm bảo các khâu được kiểm tra an toàn, vệ sinh lao động và phòng cháy chữa cháy được tốt. - Mạng lưới an toàn vệ sinh do bán giám đốc nhà máy quản lý. - Mỗi phân xưởng có một ban bảo hộ do quản đốc phân xưởng làm trưởng ban. • Kế hoạch bảo hộ lao động của nhà máy - Huấn luyện giáo dục về bảo hộ lao động . - An toàn lao động cho toàn bộ cán bộ công nhân viên. - Vệ sinh lao động và bồi dưỡng hiện vật. - Cấp phát các phương tiện lao động. - Phòng chống cháy nổ, cải thiện lao động. Ban bảo hộ thường xuyên kiểm tra theo định kỳ, xử lý nghiêm khắc các trường hợp không tuân thủ về các nội quy an toàn lao động. 1.7.2. Phòng cháy chữa cháy - Huấn luyện cho công nhân sử dụng các phương tiện phòng cháy chữa cháy. Kiểm tra thực hiện nghiêm ngặt các quy định về phòng cháy chữa cháy. - Trang bị các phương tiện về phòng cháy chữa cháy như bình xịt, bơm nước có công suất lớn và các ống nước phòng cháy chữa cháy rộng khắp nhà máy. 1.8. Hướng phát triển trong tương lai - Trong thời gian tới nhà máy sẽ đầu tư, hiện đại hóa trang thiết bị, máy móc sản xuất, nhập một số hệ thống chiết chai tự động, hiện đại hóa lao động thủ công, tăng cường việc quảng cáo, tiếp thị sản phẩm. - Duy trì và mở rộng thị trường tiêu thụ. - Xây dựng hệ thống xử lý nấm men, hệ thống xử lý nước dùng trong sản xuất và hệ thống nước thải. Cùng với những chính sách và hướng phát triển đúng đắn, nhà máy bia “33” Quang Trung sẽ từng bước khẳng định thương hiệu của mình trên thị trường. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 17 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 18 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Chương 2 NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT BIA 2.1. Nguyên liệu chính 2.1.1. Malt đại mạch 2.1.1.1. Mục đích sử dụng Malt đại mạch là hạt đại mạch được nảy mầm trong điều kiện nhân tạo (nảy mầm trong môi trường và độ ẩm nhất định). Malt được sử dụng ở dạng chất khô hòa tan thành dịch đường. Malt là nguyên liệu truyền thống, thiết yếu không thể thiếu GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 19 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung được trong công nghệ sản xuất bia. Qua quá trình nảy mầm một lượng lớn các enzym xuất hiện và tích tụ trong hạt đại mạch như: enzym amylase, enzym protease. Các enzym này là những nhân tố thực hiện việc chuyển các chất trong thành phần hạt đại mạch thành nguyên liệu (các acid amin tự do, các loại đường, các vitamin…) mà nấm men có thể sử dụng để tạo thành sản phẩm bia. Hình 2.1. Malt vàng Hình 2.2. Malt đen 2.1.1.2. Phân loại và cấu tạo hạt đại mạch 2.1.1.2.1. Phân loại đại mạch  Đặc tính thực vật Đại mach giống gieo trồng (Hordeum sativum - jessen) thuộc nhóm thực vật có hạt (Spermophyta), phân nhóm bí tử (Angiospermae), lớp một lá mầm (Monocotyledonae), họ lúa mỳ (Grainae). Đại mạch gieo trồng là loại thực vật một năm. Chúng được chia thành hai nhóm: Đại mạch mùa đông (gieo hạt mùa đông, thu hoạch mùa hè) và đại mạch mùa xuân (gieo hạt mùa xuân, thu hoạch vào mùa thu). Chu kỳ sinh trưởng của đại mạch thông thường là 100 - 120 ngày.  Đại mạch hai hàng Đại mạch hai hàng được dùng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất bia. Dấu hiệu đặc trưng của chúng là hình dáng của hạt rất cân đối. Loại đại mạch này được trồng nhiều ở Anh, Ailen và Bắc Mỹ.  Đại mạch đa hàng GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 20 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Đại mạch đa hàng được dùng chủ yếu làm thức ăn cho gia súc và gia cầm. Tuy vậy ở một số nước vẫn dùng một ít loại đại mạch này để làm bia. Đại mạch đa hàng được chia làm hai nhóm: Đại mạch bốn hàng và đại mạch sáu hàng. Đại mạch bốn hàng có thể dùng để sản xuất bia, một số chủng nổi tiếng của loại đại mạch này như: N0 1241, N0 133,… Hình 2.3. Đại mạch 2.1.1.2.2. Cấu tạo hạt đại mạch GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 21 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Hình 2.4. Cấu tạo hạt đại mạch Gồm 3 bộ phân chính: Vỏ hạt, phôi và nội nhủ. - Vỏ hạt (Hull): Vỏ hạt chia thành ba bộ phận chính: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron. Phần này thường chiếm từ 8 ÷ 15% trọng lượng hạt. - Phôi: Là cơ quan sống, hô hấp của hạt. Phôi thường chiếm từ 2,5 ÷ 5% trọng lượng hạt. Trong phôi có từ 37 ÷ 50% chất khô là thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5 ÷ 6% đường saccharose, 7 ÷ 7,5% pentose, 6 ÷ 6,5% chất tro và một số ít thành phần khác. Riêng tinh bột hầu như rất ít. - Nội nhũ (Endosperm): Chiếm từ 45 ÷ 68% trọng lượng hạt. Phần này của hạt đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia. Thành phần chính trong nội nhũ là hạt tinh bột hình tròn, có kích thước rất lớn (từ 20 ÷ 30μ) hoặc rất bé (từ 2 ÷ 10μ). Rất ít những hạt có kích thước trung bình. Nếu hàm lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột kích thước nhỏ. Tinh bột đại mạch có nhiệt độ hồ hóa là 75 ÷ 800C. Tính chất này cần phải lưu ý khi nấu bia. Tinh bột đã qua hồ hóa thì khi đường hóa sẽ nhanh và thuận lợi hơn. Những hạt tinh bột, ngoài thành phần là tinh bột, còn chứa một số tạp chất khác như: nitơ 0,5 - 1,5%, tro 0,2 - 0,7%, acid béo 0,6%. 2.1.1.2.3. Thành phần hóa học của malt - đại mạch Bảng 2.1. Thành phần hóa học của malt - đại mạch (Tính theo % trọng lượng chất khô) GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 22 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Thành phần Đại mạch Malt Tinh bột 63 ÷ 65 58 ÷ 60 Đường saccharose 1 ÷ 2 3 ÷ 5 Đường khử 0,1 ÷ 0,2 3 ÷ 4 Những đường khác 1 2 Chất dạng gom 1 ÷ 1,5 2 ÷ 4 Hemicellulose 8 ÷ 10 6 ÷ 8 Cellulose 4 ÷ 5 5 Lipid 2 ÷ 3 2 ÷ 3 Protein thô (N * 6,25) 8 ÷ 11 8 ÷ 11 Dạng hòa tan thể muối: albumin, globulin 0,5 2 Hodrein – protein (prolamin) 3 - Glutein – protein 3 ÷ 4 2 Acid amin và peptid 3 ÷ 4 3 ÷ 4 Acid nucleic 0,5 1 ÷ 2 Tro 0,2 ÷ 0,3 0,2 ÷ 0,3 Những chất còn lại 2 5 ÷ 6 2,2 6 ÷ 7 Thành phần hóa học của malt đại mạch phụ thuộc vào giống đại mạch, điều kiện đất đai, khí hậu, kỹ thuật trồng và điều kiện bảo quản. Thành phần hóa học của malt và đại mạch có những tính chất và chức năng sau: • Nước (thủy phần) Thủy phần của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản hạt. Hạt ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt. Thủy phần cao quá mức sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, gây cho hạt nhanh hư hỏng. Lượng nước trong malt ảnh hưởng đến quá trình sản xuất bia, đặc biệt là quá trình nghiền malt. • Glucid Glucid được chia thành bốn nhóm: monosaccharide, disaccharide, trisaccharide và polysaccharide. - Monosaccharide trong đại mạch bao gồm glucose, fructose. - Trong thành phần của disaccharide thì chủ yếu là saccharose và maltose, còn thành phần chính của trisaccharide là đường rafinose. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 23 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Polysaccharide là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt đại mạch. Chúng bao gồm: tinh bột, cellulose, hemicellulose, pentosan, amylase và các hợp chất dạng keo (glucid cao phân tử). Tinh bột: - Đối với công nghệ sản xuất malt và bia, tinh bột có hai chức năng: Chức năng thứ nhất là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi và chức năng thứ hai là nguồn cung cấp chất hòa tan cho dịch đường trước lúc lên men. - Tinh bột bao gồm hai polysaccharide hợp thành: amylase và amylopectin. Dưới sự xúc tác của enzym amylase, mạch amylase sẽ bị phân cắt thành destrin và các đường đơn giản maltose, glucose để nấm men sử dụng. Cellulose: - Cellulose của hạt đại mạch được phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm khoảng 20% chất khô của vỏ, có cấu tạo là những polyme đồng dạng với tinh bột. Số gốc glucose trong các polyme này lên đến 2000 ÷ 10000 tạo thành những chuỗi xoắn rất dài, chúng không tan được trong nước, trong quá trình chế biến bia hầu như không thay đổi. - Cellulose có ý nghĩa lớn trong quá trình lọc dịch đường hóa vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo lớp màng lọc phụ lý tưởng. Hemicellulose: Chiếm phần lớn chất khô của vỏ trấu, gồm những hỗn hợp polysaccharide khác nhau. Sự phân giải hemicellulose dưới tác dụng của enzym sitase có ý nghĩa lớn trong quá trình nảy mầm, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho sự xâm nhập của enzym khác vào bên trong nội nhũ của hạt. Pentose: Có trong thành phần của hemicellulose, đặc biệt có nhiều trong vỏ trấu (đến 2%), không tan trong nước. Nếu bị thủy phân sẽ cho ra đường arabinose và klilose. Các glucid cao phân tử: Trong đại mạch còn chứa các chất ở dạng gom, những chất này tan trong nước sẽ tạo nên những dung dịch nhớt. Khi chúng bị thủy phân, sẽ cho ra galactose và kcilose, hoặc như pectin, với hàm lượng rất nhỏ trên thành vỏ trấu, hình thành một màng ngăn trung gian. Những hợp chất này, khi đi vào dịch đường hoặc bia, sẽ gây GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 24 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung trở ngại cho quá trình lọc, song chúng cũng làm cho bia có khả năng tạo bọt và có mùi vị được cải thiện hơn. Các chất đường: Trong đại mạch có chứa một lượng nhỏ mono -, di - và trisaccharide, trong đó nhiều nhất là đường saccharose, chiếm khoảng 1,8% chất khô của hạt. Hàm lượng glucose và fructose là không đáng kể. Các chất đường có ý nghĩa rất lớn trong quá trình sản xuất malt, đặc biệt là trong giai đoạn đầu tiên. Chất đắng và chất chát: Có chứa nhiều trong vỏ trấu của hạt đại mạch. Các chất màu sẽ đi vào thành phần của những lớp bên ngoài màng ngăn giữa vỏ trấu và hạt gạo, tham gia vào quá trình hình thành lớp màng ngăn này, do vậy nó đóng vai trò rất lớn trong quá trình ngâm đại mạch. Một phần của chất chát sẽ liên kết với các chất protid, tạo thành acid textinoic có vị đắng và mùi khó chịu. Chúng không hòa tan trong nước lã nhưng hòa tan tốt trong dung dịch kiềm loãng (0,2 ÷ 0,4%). Qua đó, ta nhận thấy các chất chát, đắng, màu có tác dụng xấu đến thành phần của bia. Vì vậy các biện pháp công nghệ loại bỏ chúng là rất cần thiết. • Các hợp chất chứa nitơ: Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ trong đại mạch khoảng 9 ÷ 11% so với lượng chất khô của hạt. Tuy chiếm tỷ lệ thấp nhưng vai trò của chúng đối với công nghệ sản xuất bia thì lại rất quan trọng vì ở chừng mực nào đó, chúng quyết định chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Protid: Là chỉ số quan trọng thứ hai (sau tinh bột) để đánh giá xem lô hạt đó có đủ tiêu chuẩn để sản xuất bia hay không. Nếu hàm lượng cao quá, bia dễ bị đục, rất khó bảo quản. Ngược lại nếu thấp quá, quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà. Hàm lượng protid tốt nhất cho mục đích sản xuất bia là 8 ÷ 10%. Khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia cũng như độ bền keo của chúng (độ bền colloide) phụ thuộc trước hết vào mức độ thủy phân của protid. Các hợp chất chứa nitơ phi protid: Tập hợp những sản phẩm phân giải từ protid với các mức độ phân giải khác nhau cho ta những sản phẩm sau: GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 25 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Albumoza và pepton: có cấu tạo gần giống protein, song có số gốc acid amin ít hơn, có khả năng tan được trong nước lã, không bị kết tủa trong quá trình chế biến sẽ đi vào thành phần nước đường hóa, làm tốt khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia. - Peptid: Có số gốc acid amin ít hơn pepton, gồm có di -, tri - và polypeptide, hòa tan dễ dàng trong nước và đi vào thành phần của bia. - Acid amin: Ở dạng tự do trong hạt đại mạch chín thường chiếm khoảng 0,1% chất khô, thành phần rất phong phú, gồm khoảng 20 acid amin khác nhau. Do tác động của enzym trong thời gian sản xuất malt, hàm lượng acid amin tăng lên ở dịch đường và bia. Đặc biệt chúng có vai trò quan trọng trong việc hình thành menadion ở thời kỳ sấy malt. • Vitamin: Đại mạch chứa các loại vitamin B1, B2, B6, C, PP2, tiền vitamin A, E, acid pantotenic, biotin, và nhiều dẫn xuất vitamin khác. Tuy hàm lượng rất ít nhưng hệ vitamin trong đại mạch đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất malt vì chúng là nhân tố điều hòa sinh trưởng của mầm. • Chất khoáng: Các chất khoáng của đại mạch đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất malt và bia. Đặc biệt có ý nghĩa là nguyên tố phospho, vì nó đóng vai trò chủ yếu trong việc hình thành hệ thống đệm của dịch đường. • Chất béo và lipoid: Thành phần chủ yếu của các loại dầu béo trong đại mạch là este của glyceryl với acid béo bậc cao. Chất béo và lipoid tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của sản phẩm. • Fermen (men - enzym): Trong hạt đại mạch, luôn có hai nhóm enzym chính: - Nhóm enzym xúc tác cho các quá trình oxy hóa - khử: Các enzym này tham gia vào quá trình oxy hóa - khử khi hạt hô hấp hoặc phân hủy hiếu khí các glucid nghĩa là chúng tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng của các tế bào sống. Ở hạt đại mạch hoạt tính giảm thiểu, ở giai đoạn đầu của việc tạo malt chúng tăng cường hoạt động nhanh, trong quá trình sấy malt chúng hầu như bị phá hủy. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 26 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Nhóm enzym thủy phân: Tùy thuộc vào nguồn cơ chất enzym xúc tác cho quá trình thủy phân, ta có thể tách thành 2 phân nhóm nhỏ: + Nhóm enzym thủy phân các hợp chất glucid: - Diastase (amylase): thủy phân các glucid có mạch polyme tương đối đơn giản (như tinh bột). - Sitase: Thủy phân các glucid có mạch polyme phức tạp hơn (như hemicellulose). Tác dụng của các enzym này là phá vỡ màng ngăn giữa hạt gạo và vỏ trấu khi hạt gạo bắt đầu nảy mầm, nhờ vậy các enzym khác mới dễ dàng xâm nhập vào bên trong nội nhũ của hạt, làm biến đổi dần những thành phần hóa học của nội nhũ. Đây chính là quá trình chuyển hóa từ hạt đại mạch thành hạt malt. + Nhóm enzym thủy phân protid: Trong nhóm này, tiêu biểu có: - Proteinase: xúc tác để chuyển protid → albumose và pepton, rồi → polypeptide và peptid (t0: 500C, pH = 5). - Peptidase: chuyển polypeptide và peptid → acid amin (gồm polypeptidase và dipeptidase) (t0 < 500C, pH = 7,5). - Amidase: Tác dụng deamin hóa các acid amin, tạo thành các acid hữu cơ và nitơ. Đồng thời chúng còn phá vỡ các mối liên kết amid (-CO-NH-) của các muối amid. + Nhóm enzym esterase: tham gia làm vỡ các mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ với nhau hoặc giữa hợp chất hữu cơ và vô cơ. - Lipase: thủy phân các este của glyceryl và một số loại rượu với các acid béo bậc cao. - Phosphatase: tách acid phosphoric ra khỏi những hợp chất hữu cơ có chứa phospho. Tiêu biểu là aminophosphatase và phytase. 2.1.1.2.4. Các yêu cầu kỹ thuật của malt  Yêu cầu về cảm quan, sinh lý Cảm quan - Màu sắc: Malt có màu vàng óng như rơm, malt đen có màu sẫm hơn, vỏ malt phải óng ánh. Kích thước, hình dáng gần giống như hạt đại mạch khô. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 27 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Mùi vị: Có vị đặc trưng của malt, không có mùi vị lạ. Nếu có vị chua hay mốc chứng tỏ malt còn ẩm. Malt vàng có vị ngọt dịu. Malt đen có vị thơm cà phê, ngọt mạnh. Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ tươi, khi cắn hạt thóc thấy có mùi tinh bột và hơi ngọt. - Độ sạch: Không lẫn tạp chất, hạt không bị vỡ và không bị bệnh. Lượng tối đa cho phép đối với: hạt vỡ là 0,5%, hạt bệnh là 1% và hạt không nảy mầm là 5%. Sinh lý: Hạt đại mạch được dùng trong sản xuất bia cần có: • Dung trọng: là trọng lượng một lít hạt được tính bằng (g/l).  Loại 1: có dung trọng ≥ 680 g/l.  Loại 2: có dung trọng từ 650 ÷ 680 g/l.  Loại 3: có dung trọng từ 630 ÷ 650 g/l. + Trọng lượng tuyệt đối: Là trọng lượng của 1000 hạt (không chọn), thường từ 35 ÷ 45 gam. + Lực nảy mầm: Là số hạt nẩy mầm (tính ra %) sau ngày thứ ba của quá trình nẩy mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường phải từ 80 ÷ 85%. + Khả năng nẩy mầm: Là số hạt nẩy mầm (tính ra %) sau ngày thứ năm của quá trình nẩy mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường phải đạt từ 90 ÷ 95%. Đại mạch có chất lượng cao nếu có lực nẩy mầm > 90% và khả năng nẩy mầm > 95%.  Chỉ số hóa học - Vỏ: không vượt quá 7 ÷ 9% trọng lượng hạt (nếu từ 10 ÷ 12% thì sẽ không thích hợp cho sản xuất bia). - Hàm lượng ẩm: W = 10 ÷ 15%. Nếu cao hơn sẽ khó bảo quản, nhưng nếu < 10% thì hạt sẽ nhanh chóng mất khả năng nẩy mầm. - Hàm lượng protid: 8 ÷ 14% chất khô của hạt. Protid càng cao tinh bột càng giảm và do đó chất hòa tan càng thấp. Ngược lại, nếu protid < 8% thì, khi chế biến, bia sẽ ít bọt. Hàm lượng protid cao cũng là nguyên nhân gây khó khăn cho chế biến. Đại mạch có chất lượng cao nếu P = 9 ÷ 11% chất khô. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 28 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Glucid (tinh bột): thường chiếm từ 55 ÷ 62% trọng hạt (hoặc từ 63 ÷ 66% trọng lượng chất khô). - Thời gian đường hóa: Là thời gian để đường hóa hoàn toàn cháo malt. Malt vàng: 10 ÷ 20 phút ở 700C, malt đen 20 ÷ 30 phút ở 700C. Thời gian đường hóa cũng cho ta biết tình trạng của hệ enzym thủy phân và mức độ nhuyễn của malt. - Hiệu số của hiệu suất chiết khi nghiền mịn và khi nghiền thô tính bằng % để đánh giá mức độ nhuyễn và mức độ hồ hóa của malt khi ươm mầm. Giá trị này càng bé thì chất lượng malt càng cao. - Cường độ màu: Là màu của dịch đường được biểu thị bằng số ml dung dịch Iot 0,1 N dùng để nhuộm màu 400 ml nước đến màu vàng. Trong thực tế sản xuất lấy màu chuẩn cho malt vàng (0,3 ÷ 0,56 ml I2 0,1N trong 1 lít nước) và malt đen (0,7 ÷ 1,3 ml I2 0,1N trong 1 lít nước). - Độ acid: pH đường hóa là 5,5 ÷ 6,5, pH càng tiến về 6,5 thì càng có lợi cho đường hóa. - Chất hòa tan trung bình từ 65 ÷ 82% chất khô. Chất hòa tan trung bình trên 78% (malt vàng) và trên 75% (malt đen) được xem là malt có chất lượng cao.  Malt dùng để sản xuất bia Malt dùng để sản xuất bia phải được bảo quản ít nhất 3 ÷ 4 tuần trước khi sử dụng vì: - Vỏ malt mới sấy giòn nên dễ bị nghiền nát, trong quá trình đường hóa các chất trong vỏ malt sẽ bị hòa tan làm cho bia có vị đắng chát, khó lọc. - Hoạt lực của enzym thủy phân chưa ổn định, quá trình đường hóa diễn ra khó khăn, hiệu suất thu hồi thấp. Khi bảo quản hạt hút ẩm làm cho vỏ malt mềm dẻo không bị nát khi nghiền và sẽ là chất trợ lọc tốt sau này. Đồng thời trong hạt xảy ra một số quá trình mà kết quả là: + Hoạt lực của amylase và protease sẽ tăng. + Làm tăng lượng đạm hòa tan. + Chỉ số độ pH đường hóa tăng.  Malt sử dụng tại nhà máy GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 29 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Nhà máy bia “33” Quang Trung sử dụng malt vàng nhập từ Úc để sản xuất bia tươi và malt đen để sản xuất bia đen. Malt được chứa trong những bao tải, mỗi bao tải có trọng lượng 50kg, giá thành của malt: 15000 VND/kg. 2.1.2. Hoa houblon 2.1.2.1. Mục đích sử dụng Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ 2 (sau malt đại mạch) trong công nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. 2.1.2.2. Đặc tính thực vật Hình 2.5. Hoa houblon - Houblon thuộc họ dây leo, sống lâu năm (30 ÷ 40 năm), có chiều cao trung bình từ 10 ÷ 15 m, lá cây to bằng bàn tay. - Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng biệt cho từng cây. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa đực không được sử dụng bởi vì nó rất nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém. - Cấu tạo của hoa houblon gồm có những thành phần chính: cuống hoa, cánh hoa và phấn hoa. Trọng lượng từng phần được phân bố như sau: Cánh hoa: 66 ÷ 67%, cuống hoa: 12 ÷ 14%, phấn hoa: 19 ÷ 20%. - Hoa có dạng hình quả trứng, dài từ 3 ÷ 4 cm, khi chín có màu vàng đến vàng óng. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 30 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Hiện nay trên thế giới đang trồng trên 100 giống hoa houblon khác nhau. Loại thực vật này chỉ thích hợp với khí hậu ôn đới nên được trồng nhiều ở Đức, Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ, Trung Quốc và Triều Tiên… - Về nguyên tắc, hoa houblon có thể dùng ở dạng tươi nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển ta cần sấy khô chúng đến hàm ẩm 11%. - Quá trình sấy hoa có thể bằng phương pháp tự nhiên (phơi khô) hoặc nhân tạo (sấy cưỡng bức ở 400C). - Hoa houblon cần được bảo quản ở nơi khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánh sáng mặt trời. Nhiệt độ bảo quản 0,5 - 20C, hàm lượng ẩm cho phép là 13% khi bảo quản. Hiện nay có thể bảo quản hoa bằng CO2 hoặc nitơ. 2.1.2.3. Thành phần hóa học trung bình Bảng 2.2. Thành phần hóa học trung bình của hoa houblon (Theo % chất khô) STT Thành phần Tỷ lệ (%) 1 Nước 10,0 2 Tổng chất đắng (α - 4,5, α - 9, γ - 1,5) 15,0 3 Tinh dầu phấn 0,5 4 Tanin 4,0 5 Đường khử 2,0 6 Pectin 2,0 7 Acid amin 0,1 8 Protein (N* 6,25) 15,0 9 Chất béo 3,0 10 Tro 8,0 11 Cellulose, lignin, và những chất còn lại 40,4 Trong các phần trên, các hợp chất đắng, tinh dầu phấn hoa và chất chát đóng vai trò quan trọng nhất trong sản xuất bia. Ngoài ra, những thành phần khác như tanin, protein, đường khử cũng có ý nghĩa nhất định trong các bước công nghệ.  Chất đắng (C11H30O35) Chất đắng làm cho bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, các 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 rất lâu. Với một nồng độ khá thấp, các chất đắng cũng có khả năng ức chế GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 31 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung rất mạnh sự phát triển của vi sinh vật. Vì vậy chúng có tính kháng khuẩn rất cao và nhờ đó làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm. Thành phần của chất đắng trong hoa houblon được phân loại như sau: Công thức tính lực đắng  Chất chát – tanin (C25H24O13) Chiếm khoảng 4% trọng lượng hoa, hoa houblon bắt đầu chín thì hàm lượng tanin trong hoa cũng bắt đầu giảm. Chúng tồn tại trong hoa như những hạt bụi màu xám, dễ dàng hòa tan trong nước nóng, aceton, ethanol, methanol,…nhưng không hòa tan được trong cồn tuyệt đối, ete và benzol. Tanin có một vai trò nhất định trong quá trình công nghệ sản xuất bia. Trong bia thành phẩm chiếm khoảng 0,012 ÷ 0,018 % tanin. Tanin giúp cho dịch đường trong nhanh và kết tủa các thành phần protein không bền, làm tăng độ bền vững keo của bia. Mặt khác, tanin cũng làm kết tủa cả những phần protein bền, dẫn đến giảm khả năng tạo bọt cho bia. Nếu hàm lượng tanin có trong bia vừa phải thì sẽ gây cho bia có vị đắng chát dễ chịu, nhưng nếu cao hơn sẽ gây vị khó chịu do đó cần cho lượng hoa houblon vừa phải tùy hàm lượng tanin có trong hoa.  Tinh dầu Tinh dầu phấn hoa houblon chiếm từ 0,17 ÷ 0,65% trọng lượng hoa. Thành phần hóa học của tinh dầu thơm trong hoa houblon rất phức tạp, gồm 103 hợp chất khác nhau. Nhóm hợp chất chiếm lượng nhiều nhất là hydratcacbon (75%).Tinh dầu GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 32 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Chất đắng (tan trong ete dietyl) Nhựa mềm (5%) β - acid đắng (3%) α - acid đắng (6 ÷ 8%) Nhựa cứng (2%) Acid đắng Nhựa đắng Lực đắng = α - acid đắng + 1/9 β - acid đắng Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung houblon tan yếu trong nước, khó hòa tan trong cồn thấp độ nhưng tan hoàn toàn trong cồn tuyệt đối và este. Đa phần cấu tử dễ bay hơi, thậm chí ở nhiệt độ phòng. Tinh dầu hoa ở điều kiện gia nhiệt nhẹ dễ bị oxy hóa, khi đó tác dụng gây mùi sẽ thay đổi nhiều, thậm chí tạo ra mùi không phù hợp cho sản phẩm bia. Trong quá trình bảo quản, những hợp chất khác nhau của tinh dầu sẽ bị thủy phân một phần, dẫn đến thay đổi tính chất gây thơm có lợi cho bia. Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, đại bộ phận những cấu tử gây hương đều bay hơi hết, song một số cấu tử khác lại biến đổi, hình thành những sản phẩm mới bền hương hơn. Tồn tại những cấu tử hương bền để hình thành hương thơm houblon cho bia. 2.1.2.4. Các dạng hoa houblon trên thị trường Trên thị trường hiện nay phổ biến 3 dạng hoa houblon: dạng hoa cánh khô, dạng hoa houblon viên và dạng hoa cao trích ly.  Dạng hoa cánh khô Hoa đã sấy khô đến độ ẩm < 13%, sau đó được ép chặt thành bánh, bọc kín trong các loại giấy đặc biệt, đồng thời có thể nạp thêm khí trơ (SO2 hoặc nitơ ) để ngăn chặn tối đa tình trạng giảm chất lượng do bảo quản.  Dạng hoa houblon hạt, viên Để sử dụng thuận tiện, đỡ tốn kém trong bảo quản và vận chuyển người ta có thể nghiền nát hoa khô thành dạng bột, sau đó qua máy ép viên để định hình, gói kín những viên houblon này trong các bọc giấy đặc biệt có nạp thêm khí trơ giống như cánh hoa. Giá trị chất lượng tính theo α - acid đắng của hoa cánh và hoa viên như nhau, song hoa viên có hiệu quả sử dụng cao hơn nên sẽ tiết kiệm hoa hơn. Hình 2.6. Hoa houblon dạng viên Hình 2.7. Hoa houblon dạng cao GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 33 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung  Dạng hoa cao trích ly Người ta dùng một số dung môi để trích ly chất đắng trong hoa ra dung môi, sau đó dùng các biện pháp thích hợp để tách dung môi sẽ thu được dung dịch cao hoa houblon sệt. Bằng cách trích ly như vậy sẽ tách được riêng chất đắng trong hoa ra ở dạng đậm đặc, chất lượng chất đắng được bảo quản tốt hơn, đồng thời việc sử dụng khi nấu với dịch đường sẽ thuận tiện và hiệu quả cao hơn. Thông thường giá trị chất đắng trong 1 kg cao hoa bằng 5 - 6 kg hoa cánh (hoặc viên), tùy thuộc vào chất lượng cánh hoa và hiệu suất trích ly. Sau khi thu hoạch nước cao chất đắng đậm đặc, người ta có thể bổ sung đường glucose vào để tăng độ đậm đặc của cao cho dễ định hình vào các bao bì thích hợp. • Tại nhà máy bia “33” Quang Trung hiện đang sử dụng 2 loại hoa houblon là: Hoa dạng viên được sản xuất từ Đức và hoa dạng cao. 2.1.1.5. Yêu cầu kỹ thuật đối với hoa houblon Bảng 2.3. Yêu cầu kỹ thuật đối với hoa houblon Yêu cầu kỹ thuật Loại 1 Loại 2 Loại 3 Màu hoa Vàng đến vàng óng Vàng lục Vàng xanh đến vàng Màu hạt lupudin Vàng hay vàng óng Vàng, vàng sẫm Vàng sẫm Mùi Thơm đặc trưng, dễ chịu Thơm đặc trưng, không lẫn tạp chất Hơi nồng Cánh hoa To đều, chưa bị rách và sâu mọt Cánh có thể bị rách, có chấm đỏ cà phê Rách nhiều, có nhiều chấm đỏ cà phê Tạp chất ≤ 1,75% < 3% 9% Độ ẩm 10 - 12% 2.1.3. Nước 2.1.3.1. Vai trò của nước trong sản xuất bia  Nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia, chiếm từ 80 ÷ 90% trọng lượng bia thành phẩm. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 34 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung  Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình sản xuất bia và đặc biệt là chất lượng bia thành phẩm.  Nước dùng trong sản xuất bia luôn được kiểm tra và phải thỏa mãn một số chỉ tiêu nhất định trước khi được đưa vào sử dụng, những chỉ tiêu này tùy thuộc vào từng nhà máy.  Ngoài ra nước còn đóng vai trò quan trọng trong các quá trình khác như: làm lạnh, cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh cho thiết bị, nhà xưởng,… 2.1.3.2. Thành phần hóa học Thông thường trong nước chứa các ion sau:  Cation: H+, Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Al3+,…  Anion: OH-, Cl-, HCO3-, CO32-, NO2-, NO3-, SO42-, PO43-, SiO32-,… Ngoài ra, trong nước còn chứa các hợp chất hữu cơ ở dạng keo vô cơ hoặc hữu cơ như SiO2 hoặc các chất khí O2, N2, CO2,… 2.1.3.3. Yêu cầu của nước trong sản xuất bia • Có độ cứng từ mềm đến trung bình. • Hàm lượng muối cacbonat không quá: 50 mg/l • Hàm lượng muối Mg không quá: 100 mg/l • Hàm lượng muối clorua: 75 ÷ 150 mg/l • Hàm lượng muối CaSO4: 130 ÷ 200 mg/l • Hàm lượng Fe2+ không quá: 0,3 mg/l • Khí NH3: không có • Các muối có gốc -NO3-, -NO2-: không có • Vi sinh vật không quá: 100 tế bào/1cm3 2.1.3.4. Ảnh hưởng của thành phần hóa học và các muối có trong nước đến quá trình sản xuất bia - Canxi: Thường tồn tại dưới muối Ca(HCO3)2, ảnh hưởng xấu đến quá trình nấu bia do làm giảm độ acid của hồ malt và dịch đường hóa. - Magie: Hàm lượng trong nước tuy ít hơn Canxi, nhưng gây tác dụng xấu hơn Canxi vì MgSO4 có vị đắng chát ảnh hưởng đến chất lượng bia. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 35 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Natri: Tồn tại trong nước dưới dạng Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4 và NaCl. Na2CO3 và NaHCO3 làm giảm độ acid của hồ malt, Na2SO4 với hàm lượng cao sẽ làm cho bia có vị đắng. NaCl nếu quá thấp hay quá cao cũng sẽ ảnh hưởng tới mùi vị của bia. - Kali: cũng tương tự như Natri. - Sắt: Thường tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2, hàm lượng cao cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bia. Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt (nhất là Na2CO3), gây cho bia có vị đắng khó chịu. Ngoài ra các muối này còn làm giảm độ acid của hồ malt, cản trở hoạt động của các hệ enzym trong malt. Các muối sunfat, chloride và nitrat của Magie và Canxi khi tác dụng với các muối phosphate trong malt làm tăng độ acid của hồ malt giúp các enzym hoạt động tốt ở pH tối ưu, nghĩa là có tác dụng có lợi trong quá trình nấu bia. Do thành phần hóa học và các muối có trong nước ảnh hưởng vừa tích cực và tiêu cực đến quá trình sản xuất bia nên ta cần có phương pháp xử lý nước phù hợp để thu được loại bia tốt nhất. Hiện nay nhà máy đang sử dụng 2 nguồn nước chính là nước máy và nước giếng, nước dùng để sản xuất bia có xử lý sơ bộ trước. Trong tương lai nhà máy đang xây dựng hệ thống xử lý nước đạt tiêu chuẩn yêu cầu đối với sản xuất bia. 2.1.3.5. Sử dụng nước trong công nghệ sản xuất bia  Nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất bia: Yêu cầu quan trọng nhất là nước không được chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật.  Nước dùng nấu bia: Qua thực tế và kết quả nghiên cứu ta thấy rằng: Nếu ta cho thêm một lượng CaSO4 (gipc) vào nước dùng để nấu bia thì sẽ loại bỏ được ảnh hưởng xấu của cacbonat và bicacbonat, đồng thời làm tăng hiệu suất chất hòa tan và tăng chất lượng cả những loại bia vàng. Song nếu lượng CO2 quá nhiều thì sẽ làm ảnh hưởng đến vị của bia, do trong phản ứng sẽ tạo nhiều K2SO4 có vị đắng khó chịu, hoặc do tác dụng tương hỗ giữa: CaSO4 + MgHPO4 = CaHPO4 + MgSO4 GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 36 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung thì MgSO4 cũng gây vị đắng khó chịu.  Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị: - Nước rửa nấm men cần phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu cơ và đặc biệt không chứa vi sinh vật. - Nước rửa thiết bị nên có độ cứng thấp hoặc trung bình, đặc biệt không chứa NH3 và các muối nitrit. 2.2. Nấm men Là một tác nhân cần thiết không thể thiếu được trong quá trình lên men bia. Nấm men là vi sinh vật đơn bào thuôc giống Saccharomyces có hình cầu hoặc hình elip, kích thước 6 ÷ 9 µm. Sinh sản vô tính bằng nảy chồi, phân cách hoặc tạo bào tử. Nấm men phát triển tốt ở nhiệt độ 8 ÷ 250C. 2.2.1. Mục đích sử dụng nấm men Trong công nghệ sản xuất bia, để lên men dịch đường hoa houblon có hai loại nấm men được sử dụng là Saccharomyces cerevisiae (lên men nổi) và Sacchromyces carlbergensis (lên men chìm). 2.2.2. Đặc điểm của hai loại nấm men - Saccharomyces cerevisiae (lên men nổi): Phát triển lơ lửng trên bề mặt là chủ yếu, ở nhiệt độ cao 14 – 160C, khó lắng, thời gian lên men từ 4 – 6 ngày. - Sacchromyces carlbergensis (lên men chìm): Phát triển ở tầng sâu của thiết bị, ở nhiệt độ dưới 100C, dễ lắng, dễ lọc tạo điều kiện thu hồi men tái sản xuất, thời gian lên men từ 12 – 17 ngày. Ở nước ta thường dùng nấm men Sacchromyces carlbergensis để lên men bia. Đây là loại nấm men hoạt động ở nhiệt độ thấp (5 - 100C), có khả năng tiêu thụ hoàn toàn đường rafinose, fructose, melibiose,… Tế bào nấm men có chế độ dính dưỡng cao là nguồn đạm và sinh tố phong phú. Đặc điểm nổi bật của nấm men là giàu sinh tố nhóm B như B1, B2, B6, B12, PP và một số nguyên tố khác không gây độc hại cho người và gia súc. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 37 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Nấm men được sử dụng từ men giống thuần chủng, men được sử dụng dưới dạng men khô, sau đó nhân giống trung gian rồi đưa vào sử dụng trong sản xuất bia. Hiện nay thông thường một đời men giống được sử dụng từ 6 – 10 chu kỳ lên men  Yêu cầu chất lượng của nấm men trước khi đưa vào lên men - Tế bào to khỏe, hình dáng đặc trưng. - Nấm men thuần khiết. - Khi đưa vào sản xuất tỷ lệ men chết dưới 2%, tỷ lệ nảy chồi lớn hơn 10%. Thời kỳ mạnh nhất khi độ đường xuống nhanh nhất có thể trên 80%. - Nấm men khi đưa vào dịch đường để lên men phải đạt được từ 10 – 20 triệu tế bào/ml dịch ống. - Nấm men có khả năng chuyển hóa các đường đôi, đường đơn giản, các peptid, acid amin, giải phóng ra CO2, rượu ethanol và nhiệt. - Men giống không nhiễm vi sinh vật.  Nấm men bia Men bia là một loại đơn bào có đường kính 5 – 10 Φ (1Φ = 1/1000 mm). Về kết cấu nấm men bia gồm có: GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 38 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Men giống Nhân giống trung gian Lên men mẻ sau Tách nấm mem Xử lý làm sạch Lên men bia Thu hồi nấm men Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung * Nhân tế bào ở giữa lớp nguyên sinh chất, trong nguyên sinh chất có chứa một số hạt nhỏ li ti và không bào, nó sẽ to lên khi men bia thiếu chất dinh dưỡng hoặc già cỗi. * Vỏ tế bào chiếm 20% trọng lượng của tế bào, là màng bán thẩm thấu có chức năng thẩm thấu các phân tử đạm và đường rất nhỏ bé thuộc loại dinh dưỡng của nấm men. * Chất đạm trong tế bào chiếm 45 – 70%. * Chất béo chiếm 2 – 5%. * Chất khoáng loại phosphate chiếm 8%. * Ngoài ra còn có vitamin B1, B2, một ít vitamin C, tiền sinh tố D và một loạt chất phân giải đạm, đường để phục vụ cho lên men, hô hấp và tổng hợp.  Sự trao đổi chất Nấm men thuộc một loại vi sinh vật mang tính chất thực vật, nó có khả năng phân giải các loại đường để lên men hô hấp. Trong quá trình hô hấp nó cần phải có oxy, nấm men sẽ chuyển các loại đường lên men được và các chất hữu cơ, aldehyd, cồn,… thành nước và CO2. Đối với chất đạm, nấm men chỉ sử dụng được muối amon, amino acid và polypeptide đơn giản… Những loại đạm phức tạp hơn không thể thẩm thấu qua màng tế bào của nấm men được. Thông thường chất đạm không bị hấp thu hoàn toàn bởi nấm men. Nấm men chỉ sử dụng được nhóm –NH4+ hoặc amin để tổng hợp chất đạm cho bản thân nó và thải ra chất còn lại. Nấm men cũng có thể sử dụng ure, nitrate. Đối với sử dụng nitrate cần phải thông oxy vào nhiều, nếu không nitrate bị khử thành nitric là chất độc của nó. Trong quá trình lên men bình thường, thì sự hấp thụ đạm là nhanh hơn lên men các loại đường. Khi tổng hợp đạm xong nấm men thải ra các chất đạm khác, càng đến cuối càng thải ra nhiều hơn là hấp thu. Đối với chất khoáng thì nấm men cần có các nguyên tố: K, Mg, Ca, Fe, P, Cl. Nấm men bia sau khi trao đổi chất sẽ làm giảm pH thấp xuống 4 – 4,4, trong khi đó pH bên trong tế bào nấm men thì chỉ đạt 5,9 – 6. Nếu trong môi trường không có chất đệm như bia thì pH môi trường sẽ bị nấm men hạ thấp xuống đến 3 hoặc 2. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 39 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung  Nấm men sử dụng trong nhà máy Hiện nay nhà máy bia “33” Quang Trung đang sử dụng chủng nấm men Sacchromyces carlbergensis để lên men chìm. Nhà máy sử dụng nấm men từ 2 nguồn khác nhau: + Nấm men được nhân giống từ ống giống, sau đó được nhân lên và đem sử dụng. + Nấm men tái sử dụng được thu hồi từ các tank lên men và lưu trữ ở tank men. • Cách thu men: Tiến hành thu men từ tank lên men về tank men để lưu trữ. Trong quá trình lưu trữ, áp suất trong tank phải giữ ở 0,5 – 1 atm, nhiệt độ 00C. 2.3. Thế liệu Các nguyên liệu thay thế malt đại mạch chủ yếu chủ yếu là tiểu mạch, thóc (hoặc gạo), ngô,… Các loại thế liệu này được sử dụng ở trạng thái chưa ươm mầm và đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiền mịn, phối trộn cùng với bột malt. Tỷ lệ thay thế của các nước trung bình hiên nay là 30%, có nơi lên đến 50% hoặc cao hơn. Trong các loại thế liệu trên thì các nhà máy bia ở Việt Nam người ta thường sử dụng gạo vì gạo được trồng rất nhiều, chất lượng tương đối ổn định và giá thành không cao lắm. Đây là một lợi thế rất lớn trong công nghệ sản xuất bia. 2.3.1. Mục đích sử dụng của các nguyên liệu thay thế Trong sản xuất bia, việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện chủ quan và khách quan, có thể nhằm các mục đích: • Hạ giá thành sản phẩm. • Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm: mùi vị, thời gian bảo quản. • Tạo ra chủng loại bia có mức độ phẩm cấp chất lượng khác nhau. • Đáp ứng yêu cầu theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng… 2.3.2. Yêu cầu kỹ thuật của nguyên liệu thay thế GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 40 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid (tinh bột), mà từ đó dưới tác dụng của enzym trong malt, glucid của thế liệu sẽ chuyển thành chất đường hòa tan. Vì vậy các loại ngũ cốc thường được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia. - Khi sử dụng thế liệu, chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia (mùi, vị, màu sắc,…). Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu. - Tại một số nơi, có thể dùng trực tiếp đường saccharose (từ mía hoặc củ cải) như một thế liệu cho malt, song điều này không khuyến khích. 2.3.3. Những thế liệu được sử dụng Tiểu mạch Hình 2.8. Cây tiểu mạch Về hình dạng bên ngoài và cấu trúc giải phẫu thì hạt tiểu mạch gần giống với đại mạch chỉ khác ở chổ tiểu mạch không có lớp vỏ trấu. Thành phần hóa học trong tiểu mạch tính theo phần trăm chất khô. Bảng 2.4. Thành phần hóa học trong tiểu mạch (Tính theo phần trăm chất khô) Thành phần Tỷ lệ (%) Tinh bột 60 ÷ 65% Saccharose 2,5 ÷ 3% Glucose và maltose 2% Protein 12 ÷ 13% Chất béo 1,5 ÷ 2% Cellulose 2,5 ÷ 3% Chất khoáng 1,5 ÷ 2% GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 41 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Các hợp chất không chứa nitơ 10 ÷ 11% Gạo Về khả năng thay thế của malt đại mạch trong sản xuất bia thì gạo là loại ngũ cốc được dùng nhiều hơn cả. Gạo được sử dụng nhiều ở các nước châu Á hoặc vùng Trung Đông. - Trong thành phần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm đến 75%, 8% protein, 1 ÷ 1,5% chất béo, 0,5 ÷ 0,8% cellulose, 1 ÷ 1,2% chất khoáng. Hình 2.9. Bông lúa Hình 2.10. Gạo - Gạo được coi là một thế liệu hàng đầu trong sản xuất bia, do hàm lượng glucid và protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt (có thể đạt đến 90% chất khô). - Thực tế và thực nghiệm đã cho thấy có thể dùng gạo thay cho malt đến 50% (nếu malt có hoạt tính enzym tốt). Quá trình đường hóa và lọc vẫn tiến triển bình thường. Cũng giống như đại mạch, hạt thóc bao gồm các bộ phận: Vỏ trấu. vỏ quả, vỏ hạt, lớp aloron, nội nhũ và phôi. Có thể sử dụng thóc để sản xuất bia sau khi đã ươm mầm. Khi tiến hành ươm mầm và đường hóa ta nên chú ý các đặc điểm sau: - Khối lượng vỏ của thóc nhiều, hàm lượng polyphenol cao, cho nên khi ngâm hạt nên sử dụng nước có độ cứng cacbonat cao. - Vỏ thóc dày, vì vậy thời gian ngâm nên kéo dài đến 3 ngày, ngâm ở nhiệt độ 12 – 180C. - Đường hóa ở nhiệt độ 670C và dịch hóa ở 770C. Ngô GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 42 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Hình 2.11. Ngô Ngô có các loại: Ngô răng ngựa, ngô đá, ngô bột, có màu vàng hoặc màu trắng. Hạt ngô thường có các phần sau: ngoài cùng là lớp vỏ quả chiếm 5 – 7% khối lượng hạt, tiếp đến là lớp vỏ hạt, mỏng, chiếm khoảng 2% khối lượng của hạt. Trong thành phần của vỏ quả và vỏ hạt có nhiều cellulose, pentose và một ít các nguyên tố tro. Sau lớp vỏ hạt là lớp aloron, chiếm 6 – 8% khối lượng hạt. Trong lớp aloron chứa các nguyên tố tro, protein, chất béo và cellulose. Phôi ngô chiếm 10 – 11% khối lượng hạt. Trong thành phần của phôi có 33 – 45% chất béo, 20% protein, 7,5% đường và tro, 4% cellulose và gần 5% tinh bột. Nội nhũ của ngô chiếm 75% khối lượng với các thành phần sau: Tinh bột 77 -84%, protein 7 - 11%, chất béo 1%, tro 0,3 - 0,8%, đường 1% và cellulose 0,5%. Một trở ngại là khi đưa ngô vào sản xuất bia là phôi của chúng quá lớn, hàm lượng chất béo nhiều, khó lọc và làm giảm độ bền keo cũng như khả năng tạo bọt của bia. Để sử dụng loại ngũ cốc này có hiệu quả, trước lúc đưa vào chế biến dịch đường ngô phải qua một công đoạn tách phôi và vỏ. Đậu Hàm lượng tinh bột trong đậu không lớn, thường < 40% trọng lượng, vì vậy trong nấu bia người ta sử dụng đậu không phải với ý nghĩa thế liệu cho malt (với tỷ lệ 0,5 – 1%), mà với những ý nghĩa khác: - Trong đậu chứa các glucozit có tính saponin, làm cho bia có khả năng tạo bọt mạnh. - Hàm lượng protein trong đậu rất cao, do đó các acid amin từ nguồn protein này sẽ là thức ăn tốt cho nấm men về sau. - Trong đậu còn có các vitamin A1, B1, B2, C, E, K và các chất kích tố tăng trưởng đối với nấm men. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 43 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung - Hàm lượng enzym trong đậu cao hơn nhiều so với trong đại mạch. Ví dụ: trong đậu có 15,7 đơn vị β - amylase, trong khi đại mạch chỉ có 7,5 đơn vị, pH tối ưu của β - amylase trong đậu là 5,9. - Từ thực tế cho thấy nếu sử dụng nước trích từ đậu đưa vào bổ sung ở khâu lên men lên men, quá trình lên men bia sẽ nhanh hơn, bọt bền hơn và bia trong hơn ở nhiệt độ lạnh. Ngoài các nguyên liệu thay thế dạng hạt trên đây, trong công nghệ sản xuất bia còn sử dụng một số loại nguyên liệu thay thế dạng đường hoặc bán thành phẩm chế biến từ đường: đường mía và củ cải đường, đường thủy phân, đường invertase, xiro tinh bột. Các nguyên liệu này bổ sung trực tiếp vào dịch đường ở giai đoạn nấu hoa houblon. • Nguyên liệu sử dụng tại nhà máy Hiện nay nhà máy sử dụng nguyên liệu chính là malt đại mạch được nhập từ Úc và thế liệu duy nhất là gạo được nhập từ nhiều vùng khác nhau nhưng nguồn nhập chính vẫn là ở Long An. Giá gạo nhập phụ thuộc vào sự biến động của thị trường, từ 8000 – 12000 đồng/kg. 2.4. Các chất phụ gia Trong công nghệ sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thay thế được như đã nói ở trên, người ta còn phải dùng đến một số nguyên liệu hoặc các hóa chất phụ. Tuy theo yêu cầu kỹ thuật công nghệ mà những dạng nguyên liệu phụ hoặc các hóa chất này được sử dụng với hàm lượng khác nhau. Tuy nhiên, để dễ quản lý ta gọi chung những dạng nguyên liệu này là phụ gia, và chia thành 2 nhóm chính: - Nhóm phụ gia gián tiếp: Nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ, song không được phép có trong thành phần của sản phẩm. Ví dụ: Các loại bột trợ lọc, các hóa chất dùng để vệ sinh thiết bị,… - Nhóm phụ gia trực tiếp: Gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất được phép có mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ hàm lượng cho phép. Ví dụ: Nhóm hóa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nước công GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 44 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung nghệ, nhóm các hóa chất đưa vào để ngăn chặn quá trình oxy hóa những thành phần trong bia,… Một số chất phụ gia được sử dụng tai nhà máy * Acid lactic: Làm giảm độ cứng của nước, tạo môi trường thuận lợi để các enzym hoạt động. * Acid ascorbic: Bảo quản, chống oxy hóa, ức chế sự biến chất của bia. * Acid sulfuric: Cho vào khi hồ hóa gạo tạo môi trường thích hợp cho enzym α, β - amylase có trong bột malt lót. * CaCl2: Tăng độ bền vững và khả năng chịu nhiệt của các enzym α - amylase ở nhiệt độ cao. * Caramel: Cho vào dịch nha khi đun và khi lọc, tạo độ màu cho bia. * Collupulin: Chống oxy hóa protein. * Maltured: Rút ngắn thời gian lên men, giảm lượng diacetyl tạo thành trong quá trình lên men chính. * Formol công nghiệp: Cho cùng lúc với CaCl2 trong nồi malt có tác dụng chống nhiễm khuẩn, làm giảm tanin và althocyanua có trong bia, tránh đục bia. * Hóa chất vệ sinh công nghiệp: NaOH công nghiệp. * Soude: 2 – 2,5% tẩy rửa chất cặn bã. * Deseil: có tác dụng thanh trùng sau khi rửa bằng soude hay septacid. * Sepracid: 0,4 – 0,7% dùng tẩy rửa thanh trùng. * Enzym Termamyl: Cho vào giai đoạn bắt đầu hồ hóa gạo và đạm hóa malt, tăng cường hoạt lực của enzym giúp quá trình thủy phân tinh bột nhanh chóng và triệt để hơn. * Vical: Cho vào sau khi lọc bia, có tác dụng chống oxy hóa, tăng độ bền keo của bia. * Diatomit: Bột trợ lọc. * Than hoạt tính: Dùng để làm sạch nước và CO2. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 45 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 46 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Chương 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 47 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 48 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A O 2 khử trùng Sản phẩm Bão hòa CO 2 Tàng trữ Chiết Cân Xay Phối trộn Gạo Nướ c Bã hèm H 2 SO 4 , malt lót Cặn Cặn Thu hồi men Xử lý Bánh men Bột trợ lọc Malt Cân Xay Phối trộn Đạm hóa CaC l==2 =22 Nướ c Houblon ZnCl 2 Caramel Đường hóa Lọc bã hèm Rửa bã Đun sôi Lắng Làm lạnh Lên men chính Lên men phụ Lọc Hồ hóa CaCl 2 Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 3.2. Thuyết minh quy trình 3.2.1. Sản xuất dịch lên men Hình 3.2. Sơ đồ nấu bia tại nhà máy Cơ sở khoa học của quá trình lên men này là nhờ hệ enzym thủy phân trong malt để phân cách các hợp chất cao phân tử (tinh bột, protein, hemicenllulose…) thành sản phẩm thấp phân tử (đường, acid amin, polypeptide…) để cùng với các cấu tử thấp phân tử có sẵn trong nguyên liệu hòa tan vào nước. Hỗn hợp và nước các cấu hòa tan gọi là nước nha. Muốn thu được dịch lên men thì phải qua các bước sau: làm sạch, cân, nghiền malt và gạo, phối trộn bột nghiền với nước, đường hóa nguyên liệu, lọc bã malt đun sôi dịch đường với hoa houblon, lắng trong và làm nguội dịch đường tới nhiệt độ lên men. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 49 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Malt được nhâp từ nước ngoài, gạo được thu mua trong nước. Malt và gạo được bảo quản trong kho chứa nguyên liệu. Khi nhà máy bắt đầu sản xuất thì malt, gạo được lấy ra từ trong kho và được đưa đến phân xưởng nấu để cân định lượng. Sau đó malt được nghiền bằng máy nghiền trục, gạo được nghiền bằng máy nghiền búa. Bột nghiền được đưa vào thiết bị phối trộn để trộn lẫn với nước và được bơm lên nồi nấu. Hình 3.3. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất dịch lên men 3.2.1.1. Nghiền nguyên liệu dạng hạt 3.2.1.1.1. Nghiền gạo Hạt gạo chưa ươm mầm nên chưa bị tác động bởi các quá trình enzym do đó cấu trúc tinh bột rất cứng nên khó bị thủy phân. Muốn biến chúng thành đường trước hết phải nghiền thật nhỏ sau đó xử lý hồ hóa ở nhiệt độ cao làm cho tinh bột chín. Yêu cầu: xay mịn hơn malt, càng mịn càng tốt nhưng nếu quá mịn bia sẽ đục và khó lọc. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 50 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A H 2 S O 4 Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Thiết bị nghiền mà nhà máy sử dụng là thiết bị nghiền búa với vận tốc vòng quay là 3000 vòng/phút, có nam châm để tách bụi, cửa nhập liệu bố trí đặc biệt theo nguyên tắc khí động để tách một phần sạn còn sót, kích thước lỗ sàng là 20mm. Cấu tạo của máy nghiền gạo gồm một vỏ máy, trên trục thẳng nằm ngang có gắn 6 đĩa, trên mỗi đĩa có gắn 4 búa làm bằng thép không gỉ hướng về 4 phía. Gạo được đưa vào cửa của máy nghiền. Khi trục quay, búa dang thẳng và đập mạnh vào hạt gạo làm cho hạt gạo vỡ ra. Những hạt có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng lỗ sàng sẽ lọt sàng ở dưới ra ngoài còn những hạt có kích thước lớn hơn sẽ bị giữ lại để nghiền tiếp. Hình 3.4. Cấu tạo máy nghiền gạo 3.2.1.1.2. Nghiền malt Mục đích là làm cho hạt malt nhỏ ra để tăng diện tích tiếp xúc với nước, làm cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn. Yêu cầu: Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt để không cho chất tanin trích ly ra dung dịch vì nó làm cho bia có vị đắng, đồng thời vỏ malt còn nguyên sẽ có tác dụng như một chất trợ lọc trong quá trình lọc trong dịch đường sau này, nội nhũ càng mịn càng tốt. Trong quá trình nghiền phải khống chế sao cho hạt malt nghiền ra không quá lớn cũng không quá nhỏ vì nếu hạt malt có kích thước quá lớn thì GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 51 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung không thể trích ly hết các thành phần trong malt còn nếu hạt nghiền quá nhỏ thì gặp khó khăn cho quá trình lọc sau này. Trên cùng một hạt malt có 3 khu vực khác nhau: Vỏ trấu, phần đầu, phần lõi của hạt malt với tính chất và tác động thủy phân khác nhau đối với 3 khu vực, với 3 mức độ nghiền khác nhau, điều này là không thể vì vậy ta chỉ có thể trung hòa cả 3. Có thể khắc phục tốt công việc này bằng cách bố trí hợp lý trục nghiền và sàng ta sẽ thu được các cấu tử với các mức độ nghiền khác nhau. Tại nhà máy thiết bị nghiền malt được dùng là thiết bị 4 trục 1 sàng. Malt được cho vào cửa của máy nghiền qua cặp trục nghiền thô gồm một cặp trục có đường kính bằng nhau và vận tốc quay như nhau, trên hai trục này có các rãnh để xé vỏ trấu và làm vỡ hạt malt. Hỗn hợp nghiền sau đó được xuống cặp trục nghiền tấm cũng gồm một cặp trục (bề mặt trục nhẵn) có đường kính bằng nhau và có vận tốc quay như nhau để nghiền tấm lớn mà vẫn không làm nát vỏ malt. Hỗn hợp vỏ và tấm sau khi nghiền được đưa ra ngoài và đưa đi nấu. Hình 3.5. Cấu tạo máy nghiền malt 3.2.1.1.3. Vận hành hệ thống xuất và xay nghiền nguyên liệu - Kiểm tra toàn bộ thiết bị. - Cân, xay và theo dõi tốc độ xay. - Theo dõi bao đựng bụi, phế liệu khi đầy thì thay thiết bị khác. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 52 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 3.2.1.2. Đường hóa nguyên liệu Đây là khâu quan trọng trong quy trình sản xuất bia. Do vậy, mọi tính toán nguyên liệu cho một mẻ nấu là rất quan trọng. Nếu có sử dụng thế liệu thì phải hồ hóa hoàn toàn trước khi đưa vào nấu chung với malt vì cấu trúc hạt tinh bột của nó còn rất bền chắc. Ở giai đoạn hồ hóa gạo có cho thêm malt lót, cho một lần và chiếm khoảng 10% tổng lượng malt dự kiến cho mẻ nấu. Để nâng cao hiệu suất và rút ngắn thời gian hồ hóa, nhà máy còn cho thêm chế phẩm enzym trong quá trình hồ hóa. Các chế phẩm enzym này thuộc hệ enzym amylase và protease. Quá trình đường hóa nguyên liệu là tạo điều kiện tốt cho enzym thủy phân các hợp chất cao phân tử mà quan trọng nhất là tinh bột, protein và các hợp chất chứa phospho tạo chất chiết cho dịch đường. 3.2.1.2.1. Các biến đổi xảy ra trong quá trình nấu a/ Sự biến đổi của tinh bột: Trong quá trình nấu nguyên liệu, sự hoạt động của các enzym có sẵn trong nguyên liệu là rất quan trọng. Để cho các enzym này hoạt động tốt thì trong quá trình nấu, ta phải điều chỉnh nhiệt độ thích hợp cho từng loại enzym để chúng tiến hành thủy phân nguyên liệu một cách hiệu quả nhất. Các biến đổi của tinh bột trong quá trình nấu dưới tác dụng của enzym là: Enzym α – amylase: Hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 70 – 750C, pH khoảng 5,6 – 5,8 tác động lên mạch amylose và amylopectin, cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit của phân tử tinh bột và chuyển thành các destrin, một lượng nhỏ glucose và maltose. Enzym β – amylase: Hoạt động tốt ở nhiệt độ 60 – 650C, pH khoảng 5,4 – 5,6 tác động lên mạch amylo và mạch nhánh amylopectin, cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit theo kiểu từng đôi một và sản phẩm tạo thành là các đường maltose và một lượng nhỏ destrin. Phương trình tổng quát: (C6H10O5)n + n H2O = nC6H12O6 Khi nhiệt độ lên tới 80 – 850C thì hầu hết các enzym ngừng hoạt động, nhiệt độ lúc này đóng vai trò hồ hóa tinh bột, hỗ trợ yếu tố công nghệ cho giai đoạn sau. Khi nhiệt độ lên tới 1000C thì lúc này là lúc nấu chín hoàn toàn các hạt tinh bột. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 53 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung b/ Sự biến đổi của protid: Trong điều kiện nhiệt độ khoảng 50 – 520C, pH khoảng 5,2 – 5,4 các enzym protease thủy phân protein tạo albumoza, pepton, polypeptid, peptid, acid amin. Ngoài ra còn có sự phân cách phân tử acid photphoric ra thành amilopepton. Sự hòa tan các chất malt, gạo và nước tạo chất chiết cho dịch đường, phản ứng giữa muối của nước và photphat của cháo malt. 3.2.1.2.2. Thiết bị đường hóa  Cấu tạo Nồi nấu là một loại thiết bị hai vỏ, hơi gia nhiệt được cấp vào ở giữa hai lớp vỏ của nồi. Thiết bị nấu có thân hình trụ, đáy hơi lõm, phần trên hình nón, được chế tạo hoàn toàn bằng thép không gỉ, mỗi nồi có hai cánh khuấy ở sát đáy nồi có tác dụng khuấy trộn tránh bị cháy nguyên liệu. Trên phần hình nón có gắn đồng hồ đo áp lực, một cửa kính quan sát lớn và bên trong thiết bị có quả cầu phun nước khi làm vệ sinh thiết bị. Thiết bị là một nồi hình trụ, đáy lõm được chế tạo bằng thép inox có trang bị thiết bị hệ thống cấp hơi để gia nhiệt. Thể tích nồi malt bằng thể tích nồi hoa houblon, khoảng 6 m3. Thân nồi được bảo ôn bằng vật liệu cách nhiệt, hệ thống chuyển động và cánh khuấy được đặt ở phía dưới (mục đích chính là tránh dầu mở chảy vào nồi), có cửa quan sát, đèn chiếu sáng, ống thoát hơi, nhiệt kế để đo nhiệt độ và đồng hồ để đo áp suất. Chiều cao thiết bị là 130 cm, đường kính trong là 180 cm, đường kính ngoài là 184 cm, có áp hơi để gia nhiệt là hai mảnh, mỗi mảnh có đường hơi vào và đường hơi ngưng thoát ra riêng biệt. Cánh khuấy hoạt động với tốc độ 10 – 15 vòng/phút, áp hơi trên đường ống khoảng 4 – 5 kg/cm2, còn áp suất hơi giữa hai lớp vỏ áo khoảng 2,5 – 3 kg/cm2. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 54 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Hình 3.6. Cấu tạo nồi nấu  Nguyên tắc hoạt động Khi nồi hoạt động xảy ra hai quá trình: Quá trình khuấy trộn và quá trình truyền nhiệt. Quá trình khuấy trộn: Trong nồi gạo và nồi malt có cánh khuấy, khi cánh khuấy quay thì chất lỏng chuyển động lên tuần hoàn. Quá trình truyền nhiệt: Hơi đốt được dẫn vào khoảng trống giữa hai lớp vỏ để đun nóng nồi. Hơi nước vào nồi với áp suất là 2 at và vận tốc là 30 – 50 m/s. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 55 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 3.2.1.2.3. Diễn biến trong quá trình nấu Hình 3.7. Giản đồ nấu  Quá trình nấu gạo Gạo sau khi nghiền được đưa vào nồi nấu gạo, tiếp theo cho nước vào, bật cánh khuấy đảo trộn cho đều. Nước cho vào nồi với tỉ lệ 1 : 4 hỗn hợp này chiếm 2/3 nồi nấu. Trước đó người ta đã cho malt lót vào để hỗ trợ cho quá trình thủy phân tinh bột. Sử dụng malt lót lần 1 khi nấu gạo để chống cháy xém nguyên liệu và cung cấp một ít enzym thủy phân để khi nâng nhiệt độ nồi gạo lên 720C thì tinh bột gạo bắt đầu hút nước để trương nở làm cho các phân tử tinh bột bị phá vỡ cùng với khoảng pH từ 5,6 – 5,8 là điều kiện tối ưu để cho enzym α – amylase hoạt động thủy phân tinh bột. Tuy nhiên với lượng malt lót không nhiều nên lượng destrin, maltose và glucose được tạo ra cũng không nhiều. Sau khi giữ nhiệt tại nhiệt độ này 20 phút thì nồi gạo được nâng lên 830C. Đây là nhiệt độ thích hợp để hồ hóa gạo, giữ ở 830C trong 5 phút để cho tinh bột gạo được hồ hóa hoàn toàn. Sau đó tiếp tục bơm nước nhằm làm loãng dịch cháo đồng thời cho malt lót lần 2 và để hạ nhiệt độ nồi gạo xuống 720C là nhiệt độ thích hợp cho enzym α – amylase có trong malt thủy GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 56 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung phân tinh bột đã hồ hóa thành các destrin, một ít maltose và glucose. Giai đoạn này gọi là giai đoạn dịch hóa. Trong quá trình nấu gạo, muối CaCl2 được cho vào để tạo điều kiện cho enzym α – amylase hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ cao. Sau giai đoạn dịch hóa, nhiệt độ của nồi gạo được tăng lên 1000C và được giữ trong 10 phút. Nhiệt độ càng tăng sẽ làm cho mạch tinh bột càng yếu đi giúp cho các quá trình thủy phân của các enzym sau này dễ dàng hơn.  Quá trình nấu malt • Quá trình đạm hóa Sau khi malt được hòa với nước thì được nâng lên 500C cùng với việc bổ sung acid lactic để điều chỉnh pH (pH = 5,2 – 5,6) thì đây là điều kiện lý tưởng cho enzym hoạt động. Sau quá trình đạm hóa thì protein bị thủy phân albumoza, peptone, polypeptide và các acid amin. Mặc dù sản phẩm thủy phân protein chiếm tỷ lệ không nhiều (5 – 6 %) trong chất hòa tan của dịch đường nhưng nó lại đóng vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng của bia vì các sản phẩm thủy phân của protein có phân tử lượng thấp như peptid và các acid amin sẽ là nguồn cung cấp nitơ chủ yếu cho nấm men trong giai đoạn lên men còn các sản phẩm thủy phân có khối lượng phân tử trung bình như albumoza, pepton, polypeptide sẽ tham gia vào việc tạo vị, tạo bọt và làm bền bọt cho bia. Tuy nhiên, các phân tử protein nếu chưa được thủy phân trong quá trình nấu sẽ là nguyên nhân làm đục bia sau này. • Quá trình đường hóa Sau giai đoạn dịch hóa kết thúc ở nồi gạo cũng là thời điểm bước sang giai đoạn đường hóa ở nồi malt. Toàn bộ dịch ở nồi gạo được bơm sang nồi malt tạo thành hỗn hợp có nhiệt độ 650C. Cùng với pH được điều chỉnh bằng acid lactic (pH = 5,4 – 5,6) thì đây là điều kiện tối ưu cho enzym β – amylase hoạt động. Enzym này bắt đầu cắt liên kết α – 1,4 glycozit của tinh bột trong quá trình dịch hóa từ đầu không khử và cắt hai gốc glucose để tạo thành đường maltose. Thời gian đường hóa kéo dài khoảng 30 phút nhằm thu được nhiều đường maltose. Kết quả của quá trình đường hóa là khoảng 50% maltose được tạo thành và là nguyên liệu cho quá trình lên men. Ngoài ra còn có các đường như saccharose, glucose, fructose. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 57 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung • Quá trình destrin hóa Sau quá trình đường hóa thì khoảng 1/3 cháo ở nồi malt sẽ được bơm qua nồi gạo. Tại nồi gạo cháo được nâng lên nhiệt độ 1000C để tăng hiệu suất của quá trình nấu. Không nâng nhiệt độ của nồi malt lên 1000C vì tại nhiệt độ này thì các enzym thủy phân có trong malt sẽ bị vô hoạt. Sau khi nâng nhiệt độ nồi gạo được 10 phút thì tiến hành hội cháo lần hai từ nồi gạo sang nồi malt, nhiệt độ tại nồi malt lúc này là 750C cùng với pH trong nồi khoảng 5,6 – 5,8 là điều kiện tối ưu cho quá trình destrin hóa dưới sự xúc tác của enzym α – amylase thì các đường, tinh bột còn sót sẽ bị thủy phân để tạo thành các đường đơn, các destrin có khối lượng phân tử thấp. Kết thúc quá trình đường hóa, dịch cháo được nâng nhiệt độ lên 760C để thuận tiện cho quá trình lọc vì khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm nhưng nhiệt độ cũng không quá cao trên 800C thì cellulose sẽ bị chuyển về dạng tinh bột làm đục bia và tanin hòa tan sẽ tạo vị đắng chát khó chịu do vậy sẽ làm giảm chất lượng bia sau này. Cũng không hạ nhiệt độ nhỏ hơn 760C vì khi đó dịch cháo sẽ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật ưa nhiệt phát triển làm giảm chất lượng bia sau này. • Ngoài ra, còn có một số biến đổi hóa lý như Sự tủa lắng protid: Nhiệt độ cao các protid kém nhiệt sẽ bị tủa lắng. Sự kết tủa này phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian đun nóng và pH của dịch. Sự tạo thành melanoid: Trong cháo có một lượng đường và lượng acid amin đáng kể do các quá trình thủy phân tạo thành. Ở nhiệt độ cao, chúng kết hợp với nhau tạo thành melanoid góp phần quan trọng trong việc tạo màu, mùi, vị và khả năng tạo bọt cho bia. Sự hòa tan các thành phần khác của malt: Nhiệt độ càng cao thì khả năng hòa tan các chất càng tăng do đó khi nấu những chất đắng, chất chát trong vỏ trấu sẽ bị hòa tan gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia thành phẩm.  Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu Nhiệt độ: Đây là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình nấu có ành hưởng đến cường độ và sự hoạt hóa của các enzym thủy phân. Mỗi enzym đều có một nhiệt độ tối ưu riêng tức là ở nhiệt độ đó enzym thể hiện hoạt tính mạnh nhất. Do đó, nếu nhiệt độ không thích hợp sẽ ức chế hoạt động của chúng. Từ đó thời gian nấu bị kéo dài, làm hao tốn nguyên liệu và ảnh hưởng đến chất lượng của bia. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 58 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung pH: Cũng ảnh hưởng đến hoạt lực của enzym. Độ pH của môi trường thấp thường làm chậm quá trình hoạt hóa của enzym, giảm hiệu suất chất hòa tan, dịch đường bị đục và khó lọc làm cho bia thành phẩm sẫm màu và có vị đắng khó chịu.  Các yêu cầu về nguyên liệu và phụ gia cho một mẻ nấu • Tiêu chuẩn về malt của nhà máy trước khi đưa vào sản xuất Bảng 3.1. Tiêu chuẩn về malt của nhà máy Chỉ tiêu Mức quy định Tình trạng bao bì Màu sắc Mùi vị Độ ẩm Độ hòa tan pH nước mout Thời gian đường hóa Tốc độ lọc Màu nước mout Tốt Vàng rơm Thơm đặc trưng, không có mùi lạ ≤ 5 % ≥ 78% 5,6 – 6,0 10 – 15 phút ≤ 45 phút 3,0 – 4,5 0EBC • Yêu cầu của nước dùng cho nấu bia Bảng 3.2. Chỉ tiêu của nước nấu bia Chỉ tiêu Mức quy định TH TA TAC TOH Độ mặn pH Mùi vị Độ trong ≤ 0,5 0F 0 0F ≤ 5 0F 0 0F ≤ 130 mg NaCl/l 6,0 ± 0,1 Không có Trong • Nguyên liệu và phụ gia cho một mẻ nấu GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 59 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Bảng 3.3. Chỉ tiêu nguyên liệu và phụ gia cho một mẻ nấu Nguyên liệu và phụ gia Hàm lượng Malt Malt lót lần 1 Malt lót lần 2 Gạo Viên hoa Cao hoa CaCl2 Formol Acid lactic Enzym Caramel ZnCl2 520 kg 10 kg 20 kg 250 kg 1,8 kg 0,88 kg 0,5 kg 200 ml 90 ml 0,25 kg 1,3 kg 0,003 kg • Tỷ lệ phối trộn giữa gạo, malt với nước Bảng 3.4. Tỷ lệ phối trộn giữa gạo, malt với nước Công đoạn Lượng nước (lít) Lượng gạo, malt (kg) Trộn gạo 750 250 Trộn malt 1600 550 • Yêu cầu của nước cấp lò hơi Bảng 3.5. Chỉ tiêu của nước cấp lò hơi Chỉ tiêu Mức quy định TH TA TAC TOH pH ≤ 0,5 0F 10 0F 10 – 30 0F 3 0F ≤ 6,5 • Tiêu chuẩn về cao hoa của nhà máy Bảng 3.6. Chỉ tiêu về cao hoa Chỉ tiêu Giới hạn Phương pháp đo GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 60 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Màu Vàng sẫm Cảm quan (mắt) Mùi Mùi đặc trưng của hoa houblon Cảm quan (mũi) α – acid đắng 30 ± 2% Thiết bị chuẩn độ • Tiêu chuẩn về viên hoa của nhà máy Bảng 3.7. Chỉ tiêu về viên hoa Chỉ tiêu Giới hạn Phương pháp đo Màu Màu xanh ôliu Cảm quan (mắt) Mùi Mùi đặc trưng của hoa houblon Cảm quan (mũi) α – acid đắng 8,0 ± 3% Thiết bị chuẩn độ Độ ẩm < 10% Cân phân tích 3.2.1.3. Lọc trong dịch đường 3.2.1.3.1. Mục đích Khi nấu xong, trong cháo malt gồm vỏ trấu, tinh bột sót và các chất hòa tan cần thu nhận do đó cần phải tách riêng chất hòa tan với các chất không hòa tan trong chất chiết để thu được dịch đường trong. Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo 2 bước: Bước đầu tiên là ép để tách dịch cốt và bước thứ hai là rửa bã để chiết rút hết tất cả những phần dinh dưỡng còn sót lại trong bã. Quá trình chiết rút chất hòa tan ở giai đoạn rửa bã dựa vào sự khuếch tán của các phần tử từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. 3.2.1.3.2. Thiết bị lọc  Cấu tạo Tại nhà máy bia “33” Quang Trung khi lọc bã malt người ta sử dụng máy lọc ép khung bản, đây là thiết bị lọc áp lực làm việc gián đoạn nghĩa là nhập liệu vào liên tục, nước lọc lấy ra liên tục nhưng bã lọc được tháo ra theo chu kì. Thiết bị lọc khung bản được cấu tạo chủ yếu là khung và bản. Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào. Bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn nước lọc. Khung và bản thường được chế tạo có dạng hình vuông và có sự bít kín tốt khi ghép khung và bản. Khung và bản được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ. Giữa khung và bản là vách ngăn lọc. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 61 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Hình 3.8. Thiết bị lọc khung bản Hình 3.9. Cấu tạo khung và bản lọc  Nguyên tắc hoạt động Cháo malt đi vào trong các khung xếp xen kẽ với bản lọc. Ngăn cách giữa khung và bản lọc là tấm vải lọc. Dịch trong đi xuyên qua vải lọc chảy theo các rãnh trên bản lọc về đường ống tập trung và chảy vào nồi nấu với hoa houblon. Khi lọc thường 5 phút đầu, dịch đường chảy ra còn rất đục, ta phải bơm hồi lưu về nồi phối trộn. Sau một thời gian lọc nhất định, trên tấm lọc đã được phủ một lớp cặn đáng kể, nó sẽ làm tăng khả GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 62 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung năng lọc, dịch đường chảy ra có độ trong cao hơn lúc đầu và ta bắt đầu bơm sang nồi hoa houblon, khóa van hồi lưu lại. Bã cháo được giữ lại trong khung, khi đầy tạo thành bánh lọc. Trong trường hợp này vỏ malt có vai trò quan trọng để làm xốp lớp bánh lọc và được xem như chất trợ lọc. 3.2.1.3.3. Một số lưu ý trong quá trình lọc Áp suất lọc: Áp suất lọc phải điều chỉnh từ từ vì áp suất cao sẽ bịt kín vải lọc gây trở ngại cho quá trình lọc. Nhiệt độ nước rửa: Phải sử dụng nước rửa có nhiệt độ đúng kỹ thuật (75 – 780C), không dùng nước nóng hơn vì sẽ làm cho nước nha bị đục, có mùi vị đắng chát làm giảm chất lượng bia. Khi lắp vải lọc, không được bịt kín lổ lọc vì nếu lổ lọc bị bịt kín thì dịch cháo không vào lọc được gây ảnh hưởng đến quá trình lọc. 3.2.1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc Tốc độ lọc và độ trong của dịch đường phụ thuộc vào các yếu tố sau: Nhiệt độ lọc: Nhiệt độ lọc tăng thì tốc độ lọc cũng tăng do độ nhớt của dịch cháo giảm. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ lọc quá cao thì sẽ xảy ra hiện tượng biến tính và kết tủa protein, tạo thành kết tủa dẻo gây cản trở cho quá trình lọc. Đồng thời một số chất đắng, chất chát hòa vào dịch đường gây ảnh hưởng đến chất lượng của bia. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lọc là 760C. Độ nhớt của dịch đường: Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ của dịch và thành phần riêng của nó. Nếu dịch đường chứa nhiều hydrat cacbon dạng polyme hoặc các hợp chất keo thì độ nhớt tăng lên đáng kể làm giảm tốc độ lọc. Độ chua của dịch đường: Tốc độ lọc và dịch trong của dịch đường cũng phụ thuộc vào độ chua, pH tối ưu cho quá trình lọc là 5,5. 3.2.1.4. Đun sôi dịch đường với hoa houblon 3.2.1.4.1. Mục đích Hòa tan chất đắng, chất thơm, chất chát tạo mùi vị và màu cho bia. Khử trùng dịch lên men. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 63 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Làm bay hơi bớt nước, giảm độ chua để đưa dịch đường về nồng độ và pH thích hợp cho quá trình lên men. Ở nhiệt độ cao polyphenol sẽ liên kết với protein tạo phức chất dạng màng nhầy. Khi lắng xuống nó sẽ kéo theo các mảng nhỏ li ti khác làm tăng độ bền sinh học của bia và độ trong của dịch đường. Polyphenol, chất đắng, chất chứa nitơ trong bia là những chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính cao, tạo độ bền bọt trong bia. 3.2.1.4.2. Thiết bị đun sôi dịch đường với hoa houblon Cấu tạo: Thiết bị là một nồi hình trụ bằng inox, có một bộ gia nhiệt, ngoài có vỏ áo hơi. Thể tích của nồi là 5000 lít. Hình 3.10. Cấu tạo nồi hoa 3.2.1.4.3. Các biến đổi trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon Khi nhiệt độ dịch đường đạt 1000C, đun sôi 10 phút bắt đầu cho caramel và cao hoa vào, caramel có vai trò là tạo màu cho bia. Cho vào đầu tiên khi dịch đường sôi vì nhiệt độ cao thì khả năng hòa tan của caramel càng tốt và có thời gian để mùi của caramel bay hơi hết. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 64 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Sau 50 phút tiếp tục cho cao hoa vào nhằm cung cấp chất đắng và hương cho bia. Thời gian đun cao hoa là 80 phút để chiết hết phần đắng có trong cao hoa, lượng α – acid đắng có trong cao hoa nhiều nên thời gian đun lâu.Viên hoa được cho vào sau vì lượng acid đắng trong viên hoa ít hơn trong cao hoa. Mặt khác, viên hoa cung cấp hương cho bia mà nếu đun lâu sẽ làm bay mất hương. Sau cùng ZnCl2 được cho vào để được hòa tan đều, nó có vai trò làm giảm sự thoái hóa của nấm men. Không cho caramel, viên hoa, cao hoa, ZnCl2 vào các giai đoạn trước vì nó sẽ làm tổn hao nguyên liệu và không ổn định chất lượng bia. 3.2.1.5. Quá trình lắng Dịch đường sau houblon hóa là một hỗn hợp rất phức tạp. Ngoài các mảng lớn của kết tủa protein, trong đó còn chứa vô số hạt có kích thước khác nhau. Các hạt có kích thước lớn có thể lắng khi nhiệt độ của dịch đường còn cao được gọi là tủa lắng (cặn thô), còn các hạt có kích thước bé hơn phải lắng ở nhiệt độ thấp được gọi là tủa lạnh (cặn mịn). Sự tồn tại của các cặn này gây ảnh hưởng xấu đến các quá trình lên men, lọc và bảo quản bia. 3.2.1.5.1 Mục đích Lắng cặn để loại bỏ toàn bộ cặn thô và cặn mịn ra khỏi dịch đường nhờ thùng lắng đảm bảo yêu cầu của dịch đường lên men và không gây ảnh hưởng đến chất lượng của bia. 3.2.1.5.2 Thiết bị lắng Cấu tạo: Thiết bị lắng có cấu tạo bằng thép không gỉ, có cửa vệ sinh, cửa quan sát, ống thoát hơi. Ống dẫn dịch vào được bố trí ở độ cao 1/3 thùng từ đáy lên. Dịch đường được bơm vào thùng có vận tốc lớn theo phương tiếp tuyến với thành trong của thùng lắng tạo nên vòng xoáy và làm cho cả cột chất lỏng xoay tròn. Nhờ có lực hướng tâm, cặn lắng được hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Van xả cặn được bố trí ở đáy thùng. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 65 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Hình 3.11. Cấu tạo thiết bị lắng 3.2.1.6. Làm lạnh dịch đường trước khi lên men 3.2.1.6.1. Mục đích Làm lạnh nhanh để đưa dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men. Làm lạnh nhanh còn có tác dụng tránh vi sinh vật nhiễm vào dịch đường lên men. 3.2.1.6.2. Thiết bị làm lạnh nhanh Nhà máy sử dụng thiết bị làm lạnh α – laval. Máy được cấu tạo từ những tấm bản mỏng, gấp sóng hình chữ nhật làm bằng thép không gỉ. Dịch đường có nhiệt độ khoảng 900C được thực hiện giải nhiệt bằng nước có nhiệt độ 320C. Sau giải nhiệt bằng nước, dịch đường có nhiệt độ khoảng 560C tiếp tục giải nhiệt bằng cồn lạnh có nhiệt độ -70C ÷ -100C để dịch đường đạt nhiệt độ 90C thích hợp đi lên men. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 66 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung Hình 3.12. Thiết bị làm lạnh nhanh 3.2.1.7. Dịch đường thu được Như vậy qua nhiều công đoạn phức tạp ta có dịch đường với các thành phần hóa học như sau: - Maltose 50% chất hòa tan. - Ngoài ra dịch đường còn chứa các hợp chất glucid khác - Hợp chất chứa nitơ 3,1 – 5,6%, 45% trong số này sẽ được nấm men hấp thụ, dịch đường đã houblon hóa chứa rất ít protein khả kết. - Hợp chất polyphenol 150 – 200 mg/lít. - Chất đắng 100 – 150 mg/lít. - Acid hữu cơ: acid lactic, acid sucsinic, acid oxalic, acid malic, acid citric với hàm lượng không đáng kể. - Viatmin: B1, B6 và các nhóm vitamin, tiền vitamin khác. - Chất khoáng: P2O5 (0,68%), K2O (0,41%), SiO2 (0,15%). - pH = 5,5 – 5,8. - Độ nhớt: 1,6 – 1,8 cp. - Sức căng bề mặt: 0,041 – 0,045 N/m. GVHD: Thầy Nguyễn Khánh Hoàng Trang 67 Nhóm SVTT: Lớp CĐTP7A Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Viện CN Sinh Học – Thực Phẩm ĐVTT: Nhà Máy Bia “33” Quang Trung 3.2.2. Quy trình công nghệ lên men Hình 3.13. Sơ đồ quy trình công nghệ lên men 3.2.2.1. Thuyết minh quy trình công nghệ Dịch đường đã đun sôi với hoa houblon được vào thùng lắng cặn dựa vào lực hút của lực hướng tâm. Sau đó làm lạnh bằng máy lạnh nhanh α – laval tới nhiệt độ 9oC rồi bơm sang tank lên men chính. Nước mout được bổ sung nấm men và oxy. Thực hiện lên men chính trong tank lên men hoàn toàn kín bằng thép không rỉ có thể tích 10.000 lít và dùng chất tải lạnh là cồn với thời gian lên men chính 5 – 6 ngày, CO2 sinh ra được thu hồi. Bia non sinh ra từ quá trình lên men chính được lên men phụ, thời gian lên men cho cả