Vai trò của malt trong sản xuất bia

Tổng quan quy trình sản xuất bia

Quy trình sản xuất bia bao gồm 15 bước tuy nhiên tùy theo quy trình bắt đầu từ đâu chúng ta có số bước khác nhau

1.     Nảy mầm- Chuyển hạt đại mạch thành Malt [bao gồm các khâu: Sấy- Tồn trữ- Ngâm nước- Nảy mầm- Sấy- Tồn trữ Malt]

2.     Nghiền Malt- Nhằm mục đích phân nhỏ các hạt tinh bột tạo điều kiện thủy phân

3.     Trích ly nước nha- Thủy phân các thành phần trong hạt Malt thành cơ chất cho vi sinh vật sử dụng

4.     Tách nước nha- Tách pha lỏng khỏi pha rắn bằng thiết bị lọc thùng; lọc khung bản…

5.     Đun sôi dịch nha- Thanh trùng, đông tụ, cô đặc và trích ly hoa Houblon.

6.     Tách cặn- Loại bỏ thàh phần đông tụ và các mảnh còn lại của Hoa Houblon

7.     Làm lạnh dịch nha và sục khí- Tạo điều kiện lên men

8.     Chuẩn bị giống- Chuẩn bị canh cấy tinh sạch; giữ giống; loại bỏ vi khuẩn có hại; Họat hóa giống.

9.     Vào Giống- Cho giống vào môi trường lên men

10. Lên men chính- Vi sinh vật tăng sinh khối và tạo ra sản phẩm chính là Cồn; CO2 cùng các sản phẩm phụ

11. Lên men phụ- Ổn định và làm chín sản phẩm, bảo hòa CO2

12. Thu hồi men [rút men]- Nhằm giảm mật độ men trong sản phẩm chưa chín [trưởng thành]

13. Lọc trong bia- Loại bỏ thành phần cặn và làm sáng trong sản phẩm

14. Đóng chai- Chiết sản phẩm vào bao bì sử dụng

15. Tồn trữ và phân phối- Lưu trữ và vận chuyển sản phẩm đến nơi tiêu thụ cuối cùng trong điều kiện hoàn hảo.

Thường các nhà máy sản xuất bia chỉ tiến hành sản xuất từ khâu nghiền Malt còn khâu nảy mầm do những nhà máy chuyên biệt tiến hành.

3.1. Nguyên liệu trong sản xuất bia – yêu cầu kỹ thuật.

3.1.1. Malt đại mạch

Đại mạch được trồng ở nhiều nơi trên thế giới chủ yếu trong vùng khí hậu ôn đới. Có 2 loại đại mạch là Hordeum vulgare [6 hàng] và Hordeum distichon [2 hàng]. Trên bông của đại mạch có 6 hàng bông nhưng loại Hordeum distichon chỉ có 2 hàng bông phát triển thành hạt còn loại Hordeum vulgare cả 6 hàng bông đều phát triển thành hạt. Mặc dù cả 6 hàng bông đều có hạt nhưng kích thước hạt quá nhỏ nên Đại mạch 6 hàng không được sử dụng để sản xuất Malt trong khi Đại mạch 2 hàng có kích thước hạt phù hợp cho việc sản xuất Malt. Đại mạch trồng được 2 mùa: mùa Đông và mùa Xuân. Sản lượng đại mạch hàng năm trên thế giới khoảng 135 triệu tấn nhưng chỉ có khỏang 21 triệu tấn được dùng để tạo ra khỏang 17 triệu tấn Malt phục vụ cho nhu cầu của thế giới. Trong số này 94% dùng để sản xuất 1,6 tỉ Hl bia hàng năm; 4% để sản xuất rượu chưng cất; 2% dùng sản xuất giấm.

Hạt đại mạch bao gồm:

-Vỏ trấu [10- 12%];

-Vỏ lụa [2- 3%];

-Lớp Aleurone [4- 5%];

-Tinh bột trong nội nhũ [77- 82%]  và khoảng 5% Protein

-Phôi [2- 3%].

Sản xuất Malt

Sấy khô, tồn trữ và sử dụng

Hạt đại mạch cần phải được bảo đảm không bị hư hỏng nhất là lớp cám và phôi trong quá trình sấy khô và bảo quản nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho sử dụng. Tỉ lệ nảy mầm của đại mạch sử dụng sản xuất Malt phải bảo đảm trên 90%. Vì vậy nếu sử dụng phương pháp sấy để làm giảm hàm ẩm thì nhiệt độ sấy đại mạch không quá 60oC. Nếu hạt đại mạch có độ ẩm cao được khuyến cáo sấy ở nhiệt độ thấp hơn. Khi độ ẩm của hạt lớn hơn 16% chúng ta tiến hành sấy hạt cho đến độ ẩm của hạt thấp hơn độ ẩm không khí.  Hạt đại mạch có độ ẩm 16% không nên tồn trữ thời gian dài mà nên đem sử dụng ngay. Trong tồn trữ nếu độ thóang khí không tối ưu có thể ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm.

Khi hạt có độ ẩm nhỏ hơn 12% nên làm ấm hạt để tránh hiện tượng ngủ ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm. Quá trình làm ấm ở điều kiện kiểm soát nhiệt độ 35- 40oC thời gian 2- 4 tuần trong quá trình cần theo dõi khả năng nảy mầm của hạt.

Trong quá trình tồn trữ cần phải bảo đảm độ thoáng khí, tránh hiện tượng bốc nóng khối hạt và dịch chuyển ẩm cục bộ.

Ngâm nước; nảy mầm; sấy và chất lượng Malt

Ngâm nước với mục đích làm tăng độ ẩm của hạt tạo điều kiện cho hạt nảy mầm. Lượng nước dùng để ngâm khỏng 900 lít cho 1 tấn hạt. Ngoài phương pháp ngâm chúng ta có thể sử dụng phương pháp phun cho hiệu quả tiết kiệm nước nhưng hạn chế sự phát triển của Enzym nội bào β 1,3:1,4 glucanase. Giai đoạn ngâm và rửa làm mất một số chất như: Phenol; acid amin; đường; khoáng chất nhưng cũng giúp loại bỏ vi sinh vật. Ngâm nước đóng vai trò rất lớn đến hoạt tính sinh học của hạt. Trong quá trình ngâm có thể dùng thêm các chất: Ca[OH]2 0,05- 1%; NaOH 0,05- 0,1% với mục đích tăng khả năng loại bỏ hợp chất phenol. Formaldehyde 0,05- 0,1% với mục đích sát trùng; H2O2 0,1- 1% nhằm tăng cường oxy. Độ ẩm tối ưu của hạt sau quá trình ngâm đạt 46% nhiệt độ của quá trình ngâm duy trì 16oC, thời gian 2 ngày.

Bảng . Hàm ẩm của nguyên liệu đại mạch và Malt trong các giai đoạn.

Quá trình nảy mầm sảy ra khi độ ẩm của hạt đạt 40- 46% trong 2 ngày. Rất nhiều phản ứng sảy ra trong hạt nhằm phát triển mầm và bộ rễ của hạt đại mạch. Thời gian nảy mầm kéo dài 5- 6 ngày; nhiệt độ tối ưu từ 16- 20oC [ở 16oC enzym Amylase tạo ra nhiều hơn enzym Protease; ngược lại tại nhiệt độ 20oC enzym Protease lại được tạo ra nhiều hơn Amylase vì thế nhiệt độ nảy mầm cần thay đổi tùy theo mục đích và loại Đại mạch]. Đặc biệt trong quá trình nảy mầm độ ẩm không khí duy trì gần 100% và độ thoáng khí mạnh. Để thúc đẩy qua trình nảy mầm các chất Hocmon sinh trưởng có thể được sử dụng, từ năm 1959 những nhà sản xuất Malt sử dụng acid gibberellic một chất chiết xuất từ quá trình lên men của nấm mốc Gibberella fujikuroi với hàm lượng 0,2- 0,25 ppm dùng trong ngày đầu tiên của quá trình nảy mầm. Hạt phải được nảy mầm trước khi cho Hocmon vào như thế chúng mới hấp thụ hiệu quả. Việc dùng Kali bromate nồng độ 50- 100 ppm kết hợp với acid gibberellic giúp tăng khả năng thủy giải protein tuy nhiên Kali bromate lại hạn chế việc phát triển bộ rễ nên hiện giờ trong công nghiệp sử dụng rất hạn chế

Sấy Malt nhằm bất họat vi sinh vật và làm độ ẩm của Malt từ 43% đến 5% với mục đích kéo dài thời gian tồn trữ của Malt. Trong giai đoạn đầu của quá trình sấy cần tăng cường độ thóat ẩm trái lại ở cuối giai đoạn sấy cần giảm cường độ thoát ẩm. Độ ẩm thấp có tác dụng làm dừng hoạt động của enzym. Quá trình sấy cũng quyết định đến màu sắc của Malt dựa vào nhiệt độ ngoài ra còn tạo hương cho sản phẩm. Màu sắc của Malt có được do phản ứng Melanoidin [Maillard] giữa đường và acid amin. Malt được sấy trong điều kiện độ ẩm cao và thời gian dài dẫn đến lượng enzym bền nhiệt thấp. Malt sấy ở nhiệt độ dưới 65oC có thể làm gia tăng hàm lượng DMS trong nước nha nóng. Trong khi Malt sấy ở nhiệt độ từ 80- 82oC có thể làm tăng SMD trong quá trình lên men từ việc chuyển hóa Dimethysulfoxide [DMSO]. S- methymethyonin [SMM] trong Malt quyết định đến hàm lượng Dimethysulfate [DMS] tồn tại trong bia thành phẩm [hàm lượng từ 50- 100ppb] chất này có vai trò quan trọng đến hương thơm của bia thành phẩm [chất này có trong bia lager nhưng ít thấy trong bia ale]. Nitrosodimethylamine [NDMA] là một tác nhân gây ung thư sinh ra trong quá trình nảy mầm khi Hordernin của phôi phản ứng với Oxyt nitơ sinh ra trong quá trình sấy trực tiếp bằng khí thiên nhiên. Hàm lượng NDMA trong Malt thương phẩm nhỏ hơn 20ppb. Ethyl carbamate cũng là một tác nhân gây ung thư nó được tạo ra trong quá trình nảy mầm nhưng phát triển trong qua trình chưng cất để khống chế chất này người ta chỉ sử dụng loại nguyên liệu chứa ít Cyanide để sản xuất rượu. Nồng độ cho phép của Ethyl carbamate trong rượu nhỏ hơn 150ppb.

Sự đa dạng của sản phẩm Malt

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại Malt, ta có thể chia ra làm 2 loại Malt: dùng cho rượu chưng cất và bia

Malt dùng cho rượu chưng cất có 2 loại: Whisky lên men từ dịch trích ly Malt và Whisky lên men từ hạt Malt. Cả 2 loại này đều được sấy ở nhiệt độ thấp nên hàm lượng DP [β- amylase]cao. Người ta cũng có thể sử dụng Malt tươi để sản xuất rượu vì chúng chứa một lượng enzym lớn hơn so với Malt đã sấy.

Bảng 5.2. Bảng phân tích các chỉ tiêu của Malt

Ghi chú: TSN tổng số nitrơ hòa tan. TN nitơ tổng

Malt dùng cho sản xuất bia cũng có nhiều loại: Malt Pilsener và Lager có độ màu thấp khoảng 2 EBC; Malt trung bình có độ màu khỏang 7 EBC; Malt Munich có độ màu khoảng 15- 20 EBC và nồng độ enzym thấp hơn so với Malt lager. Màu sắc của Malt phụ thuộc vào nhiệt độ sấy ví dụ Malt hổ phách/nâu có độ màu từ 900 đến 1100 EBC; Malt đen có độ màu từ 1100 đến 1400 EBC.

Bảng 5.1. Bảng phân tích màu sắc của Malt và nhiệt độ sấy

3.1.2. Nguyên liệu thay thế và phụ liệu

Theo luật độ thuần khiết của Đức ban hành thì thế liệu [Phụ liệu] được định nghĩa là những nguyên liệu ngòai Malt; Houblon; Nước; Nấm men. Thực tế trong  văn bản chính thức của luật độ tinh khiết bia đức năm 1516 không xem Nấm men là nguyên liệu chính sản xuất bia. Còn theo Ủy ban tiêu chuẩn thực phẩm của Anh định nghĩa phụ liệu là bất cứ nguồn Carbon hydrat ngoài Malt đại mạch góp phần vào chất lượng đường của dịch nha. Phụ liệu được sử dụng trong 3 lĩnh vực sau:

-Những phụ liệu thô phi Malt dạng rắn sử dụng trong quá trình sản xuất bia [Gạo; ngũ cốc chưa nảy mầm].

-Những phụ liệu dạng lỏng đưa vào tạo nên tính chất đặc trưng [chế phẩm Sirop]

-Những loại Malt ngũ cốc khác Malt đại mạch góp phần vào chất lượng dịch nha [Malt thóc; Malt lúa miến…]

Trong chương này chúng ta tìm hiểu các thế liệu dùng trong sản xuất bia. Việc sử dụng thế liệu có thể mang lại những bất lợi [hàm lượng nitrogen hòa tan giảm do protein ít; không hoặc chứa ít enzym] tuy nhiên chúng cũng mang lại lợi ích đáng kể [Giảm giá thành; tăng tính chất hương vị cho sản phẩm bia; cải thiện khả năng giữ bọt].

Trong sản xuất bia Giá trị của bia dựa theo công thức:

Giá trị bia= Khả năng chiết xuất+ Số lượng sản phẩm – Giá thành

Như vậy hiệu xuất chiết xuất càng cao thì giá trị sản phẩm càng lớn

Tại Mỹ lượng phụ liệu sử dụng trung bình khỏang 38%, Bắp là loại phụ liệu được sử dụng nhiều và thông dụng nhất chiếm 46%; Gạo chiếm 31%; các loại đường và Sirop chiếm 22%.

Bắp [Ngô]

Bắp được sử dụng nhiều ở Mỹ và Canada ở dạng xay của bắp vàng, mục đích loại bỏ lớp vỏ ngoài và phôi [chứa nhiều dầu] chỉ để lại nội nhũ. Hiệu suất trích ly của Bắp thấp hơn những thế liệu khác nhưng lại chứa nhiều đạm và chất béo hơn. Nhiệt độ hồ hóa của thế liệu bắp thấp hơn [62- 74oC] so với gạo [64- 78oC]. Bắp nếu sử dụng dạng tấm cho hiệu suất trích ly cao hơn và khả năng lên men được cải thiện kết quả này được kiểm chứng trong quy mô phòng thí nghiệm. Các nghiên cứu cũng khảo sát về khả năng trích ly, hàm lượng amino acid, độ nhớt của dịch nha và cho thấy một số lợi ích của thế liệu Ngô.

Trong nghiên cứu của Meilgaard ông thấy rằng chất lượng đường trong dịch nha khi sử dụng thế liệu là bắp và gạo với tỉ lệ 20% [có nghĩa tỉ lệ thế liệu đạt 20% mà không thay đổi chất lượng dịch nha so với sử dụng 100%] mặc dùmức độ đường Succrose và đường Fructose giảm khi tăng tỉ lệ thế liệu. Khi sử dụng tỉ lệ Bắp 30% ta có thành phần chất thơm bay hơi tương ứng với khi dùng 100% Malt. Việc dùng thế liệu với tỉ lệ cao là nguyên nhân tăng mức độ Diacetyl khi kết thúc quá trình lên men chính, tuy nhiên chúng ta có thể khắc phục hiện tượng này trong quá trình lên men phụ.

Gạo

Gạo là loại thế liệu được sử dụng đứng hàng thứ 2 sau Bắp tại Mỹ. Gạo có giá thành cao hơn bắp khoảng 25%. Gạo được sử dụng dưới dạng đã tách trấu, cám và mầm. Tuy nhiên trong quá trình loại bỏ các thành phần trên chú ý giảm tỉ lệ hình thành tấm thực tế để giảm giá thành công nghệ chấp nhận tỉ lệ tấm 30%. Do gạo chứa ít chất béo hơn bắp vì thế Gạo được sử dụng trong nhiều nhà máy sản xuất bia. Gạo dùng trong sản xuất bia sẽ cho hương thơm và vị trung tính, sản phẩm có màu sáng và trong.

Chất lượng của bia dùng thế liệu Gạo có thể cần phải cải thiện một số yếu tố như: Độ trong; Nhiệt độ hồ hóa; Độ nhớt của dịch cháo; Hương thơm của cháo; Hàm lượng chất béo; Hàm lượng protein…Gạo bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển và tồn trữ cũng là một vấn đề cần quan tâm nhưng với những tiến bộ khoa học kỹ thuật trong bảo quản điều này không còn là mối quan ngại.

Không phải tất cả các loại gạo đều có thể dùng sản xuất bia, do có những lọai gạo có độ nhớt cao khi hồ hóa dẫn đến việc khó khăn khi bơm dịch. Theo các nhà nghiên cứu nếu gạo có thời gian dịch hóa khi đun sôi trong thời gian 15 phút có thể dùng làm thế liệu sản xuất bia. Trong quá trình hồ hóa để tạo điều kiện thuận lợi trong giai đoạn đường hóa và dịch hóa gạo người ta thêm vào lượng Malt lót từ 5- 10% với mục đích sử dụng lượng enzym có trong Malt để làm giảm khối lượng mạch tinh bột. Vào cuối giai đoạn nấu cháo trong một số trường hợp nhiệt độ nồi cháo đạt đến 112oC.

Theo các nghiên cứu và hiện còn tranh luận về hàm lượng nitơ hòa tan trong dịch nha khi dùng thế liệu gạo còn thấp hơn khi dùng thế liệu Bắp.

Lúa mạch

Việc sử dụng lúa mạch chưa nảy mầm trong sản xuất bia như một thế liệu đã có từ lâu. Tuy nhiên, do độ ẩm cao của hạt lúa mạch cao [18- 20%] nên gây ra một số khó khăn trong quá trình.

Trong quá khứ lúa mạch sử dụng trong sản xuất bia ở dạng đã được hồ hóa sơ bộ ở nhiệt độ 85oC sau đó được làm khô đến độ ẩm 8- 10%. Việc hồ hóa sơ bộ giúp cho khả năng trích ly β- Glucan và làm gia tăng hàm lượng β- Glucan trong dịch nha. Khi quá trình hồ hóa sơ bộ bằng hơi nước có thể dẫn đến tăng độ nhớt của dịch nha. Tinh bột của lúa mạch dễ dàng bị thủy phân hơn tinh bột bắp và gạo. Lúa mạch bỏ vỏ có thể làm tăng khả năng trích ly tuy nhiên việc này lại ảnh hưởng đến quá trình lọc vì vỏ trấu đóng vai trò trong việc tạo màng lọc. Nhược điểm của thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm là làm giảm lượng nitơ hòa tan và màu của dịch nha. Khi dùng thế liệu với tỉ lệ thấp có thể làm tăng khả năng ổn định bọt, tuy nhiên khi dùng với tỉ lệ cao có thể làm tăng độ nhớt của dịch nha và khó lọc do lượng β- Glucan nhiều. β- Glucan dễ dàng bị phân hủy ở nhiệt độ 65oC với tác dụng của β- Glucanase của Malt.

Tại một số nhà máy bia tại Úc sử dụng thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm lên 50%. Tuy nhiên, người ta bổ sung lượng enzym bằng các chế phẩm có chứa β- Amylase, Protease và β- Glucanase chiết xuất từ vi khuẩn Bacillus subtilis.

Khả năng lên men dịch nha từ thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm với tỉ lệ 50% bằng với tỉ lệ 100% Malt. Tuy nhiên, trong dịch nha dùng thế liệu này chứa ít đường Fructose, Succrose, Glucose, Maltotriose nhưng nhiều đường Maltose hơn so với dịch nha trích ly từ Malt đại mạch. Sản phẩm bia có sử dụng thế liệu so với sản phẩm dùng 100% Malt không có sự khác biệt về cảm quan.

Lúa Miến [Kê]

Mặc dù được xem là thế liệu rất có tiềm năng trong thời gian 50 năm trước nhưng chỉ trong 20 năm gần đây lúa miến mới được sử dụng rộng rãi. Đây là loại ngũ cốc có sản lượng đứng hàng thứ 5 trên thế giới đây là nguồn lương thực chủ yếu của vùng trung Mỹ và Châu Phi.

Châu phi đã sử dụng lúa miến để sản xuất bia với nhãn hiệu “Bantu bia” ở Nam Phi, “dolo” ở Burkina Faso, và “billi billi” ở Chad [Sát]. Những loại bia này không dùng houblon, có vị chua nhẹ và thường không qua quá trình lọc vì thế thừơng được sử dụng ở vùng nông thôn. Tại Mỹ mãi đến năm 1943 lúa miến mới được sử dụng như một thế liệu vì tình hình khan hiếm nguyên liệu. Tuy nhiên, vào thời gian này kỹ thuật nghiền chưa tốt nên dẫn đến những vấn đề về hiệu suất trích ly và vị đắng của sản phẩm. Ngày nay với những tiến bộ khoa học kỹ thuật vấn đề trên đã được giải quyết. Có lẽ vì những tác động xấu của lúa miến khi sử dụng lần đầu nên tại Mỹ việc sử dụng nó như một thế liệu rất hiếm trừ khi sử dụng với yếu tố kinh tế.

Lúa miến là một loại ngũ cốc có khả năng Strees nước rất cao vì thế nó thường được trồng tại vùng nhiệt đới và vùng Trung Mỹ với sản lượng 2- 3,8 tấn/ Arce khi không được bón phân và sẽ tăng cao khi được chăm bón tốt.

Tổ chức lương nông thế giới [FAO] khuyên nên dùng lúa miến để sản xụất bia.

Thành phần tinh bột của lúa miến tương tự như bắp gồm 75% Amylopectin và 25% amylose. Kích thước hạt tinh bột lúa mạch 15μm so với 10μm của tinh bột bắp. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột lúa mạch [68- 72oC] cao hơn so với tinh bột bắp [62- 68oC]. Trong quá trình nấu cháo để quá trình trích ly đạt hiệu quả cao người ta bổ sung 5%lượng Malt lót vào nồi cháo.

Tinh bột bắp

Tinh bột bắp là một thế liệu có giá thành cao nhất trong sản xuất bia. Nó được tạo thành bằng công nghệ nghiền ướt. Do giá thành cao nên chúng ít được sử dụng trong sản xuất bia. Thành phần tinh bột bắp chứa 96% lọt sàng 200 mesh.

Tinh bột ngô có thể sử dụng chung với gạo và bắp đây là lựa chọn khả thi của các nhà sản xuất. Nhiệt độ hồ hóa và dịch hóa của tinh bột bắp thấp hơn so với gạo và bắp vì thế khi sử dụng kết hợp chúng ta chú ý tránh bị khét do quá trình lắng đọng [tăng tốc độ khuấy].

Sử dụng tinh bột bắp cho dịch nha có thành phần và tính chất tương tự khi dùng thế liệu gao. Hiệu suất thu hồi có thể tăng 1- 2%; không có khó khăn trong quá trình lọc. Nhìn chung việc sử dụng thế liệu tinh bột bắp trong sản xuất bia vào quy mô và giá thành.

Tinh bột lúa mì

Tinh bột lúa mì ít được sử dụng tại Mỹ trong sản xuất bia vì lý do giá thành cao, chỉ có Canada sử dụng lượng lúa mì trong thời kỳ vào mùa chính vụ. Thành phần hóa học của tinh bột lúa mì rất giống với tinh bột bắp. Một tính chất quan trọng của tinh bột lúa mì là nhiệt độ hồ hóa của chúng tương đương với nhiệt độ của Malt nên có thể trộn trực tiếp vào nồi nấu Malt. Tuy nhiên, nếu sử dụng thiết bị nấu riêng chúng ta có thể nâng hiệu suất thu hồi lên 10% so với sử dụng chung nồi.

Để thu nhận tinh bột lúa mì chúng ta sử dụng công nghệ tương tự đối với bắp. Nhiệt độ trong tồn trữ nên dưới 52oC để tránh hiện tượng vón cục. Nhiệt độ nấu tinh bột lúa mì không vượt quá 98oC để tránh hiện tượng trào bọt.

Do tinh bột lúa mì chứa nhiều β- Glucan nên trong quá trình nấu chúng ta sử dụng lượng Malt lót 10%, duy trì nhiệt độ 48oC trong 30 phút trước khi nâng nhiệt độ lên 66oC để tạo điều kiện thủy phân β Glucan tốt hơn.

Bỏng ngũ cốc

Là sản phẩm ngũ cốc được xử lý ở nhiệt độ 260oC sau đó cho tăng kích thước đột ngột bằng phương pháp giảm áp suất đột ngột. Loại thế liệu này khi sử dụng không cần có quá trình hồ hóa sơ bộ. Quá trình tạo sản phẩm làm biến tính một lượng protein đáng kể nên khi sử dụng có thể làm giảm lượng protein hòa tan trong dịch nha.

Cả lúa mạch và lúa mì đều có thể dùng tạo bỏng ngũ cốc. Các phân tích thành phần hóa học cho kết quả tương đương giữa 2 loại nguyên liệu trên. Người ta thấy rằng nếu nấu bỏng ngũ cốc trong thiết bị riêng ở nhiệt độ 71- 77oC trước khi hội cháo vào nồi Malt sẽ cho hiệu suất cao hơn khi nấu chung. Một vấn đề cần quan tâm trong quá trình vì bỏng ngũ cốc hút nước nhiều hơn những loại phụ liệu khác.

Siro

Các loại siro thường dùng trong sản xuất bia như siro Glucose; siro đường mía và siro đường nghịch chuyển. Mặc dù khác nhau về thành phần như chúng đều là nguồn Carbonhydrat.

Sản phẩm siro Glucose được sử dụng trong những năm 1950 với độ chuyển hóa 64- 68 DE [“dextrose equivalent”]. Bằng những tiến bộ của công nghệ enzym ngày nay thế giới tạo được các sản phẩm siro với độ DE khác nhau. Một trở ngại khi sử dụng thế liệu này là chúng chứa khỏang 20% đường không lên men.

Bảng . Tỉ lệ đường [%] của Siro được tạo thành bởi các phương pháp so với 100% Malt đại mạch.

Nguồn: Cung cấp bởi Chantler, J. 1990. Tech. Q. Master Brewers’ Assoc. Am., 27:78–82.

Một điểm yếu của thế liệu siro là trong quá trình tồn trữ xảy ra các phản ứng hóa nâu [melaloidin] vì vậy các nhà sản xuất thường thêm Sulfite vào siro nhằm ngăn chặn hiện tượng này. Sulfite là tác nhân gây dị ứng cho một số người và làm mất mùi của sản phẩm. Ngoài ra siro còn được cho là có dư vị  gắt và mang hương vị của bắp. Chính vì thế chúng ít được sử dụng làm phụ liệu trong sản xuất bia mãi cho đến những năm 1980 khi mà kỹ thuật xay ướt được ứng dụng và do xu hướng sử dụng phụ liệu dạng lỏng ở những nước Nam Mỹ [Tỉ lệ phụ liệu lên đến 50%] cùng với việc nhu cầu thị trường tăng lên 50%. Việc sử dụng phụ liệu dạng lỏng trong sản xuất bia rất có triển vọng trong tương lai nếu chúng ta khắc phục được các nhược điểm của loại nguyên liệu này như: Tăng tỉ lệ đường có khả năng lên men [Maltose]; giảm tỉ lệ đường Glucose; cải thiện khả năng tồn trữ [giảm phản ứng hóa nâu] hoặc tạo ra các loại siro chứa các loại đường riêng biệt để khi sử dụng chúng ta nhanh chóng pha trộn các loại đường theo yêu cầu lên men.

Malt làm từ các loại ngũ cốc khác Đại mạch

Malt lúa mì

Bia Berlin Weiss là nhãn hiệu được sản xuất từ Malt lúa mì, việc sản xuất bia từ Malt lúa mì còn hạn chế vì kỹ thuật nẩy mầm lúa mì còn một số vấn đề cần nghiên cứu thêm. Malt lúa mì cho khả năng trích ly tinh bột cao vì trong quá trình nảy mầm chúng ta đã xử lý lớp vỏ hạt.

Malt yến mạch và Malt lúa mạch đen

Malt yến mạch chỉ được sử dụng hạn chế trong sản phẩm bia nâu khi dùng kết hợp với Malt đại mạch. Malt lúa mạch đen ngày nay hầu như không còn sử dụng trong sản xuất bia mặc dù trước đây 50 năm nó đã được dùng để sản xuất loại bia đặc biệt. Lúa mạch đen đã được dùng để sản xuất giấm và thức uống chứa cồn có qua chưng cất [Wishky lúa mạch đen của Canada ].

Malt lúa miến

Malt lúa miến có nhiều khác biệt so với Malt đại mạch. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột lúa miến từ 64- 68oC cao hơn nhiệt độ hồ hóa tinh bột của Malt đại mạch khỏang 10oC. Họat độ enzym của lúa miến chỉ bằng 50% so với Malt lúa mạch được giải thích do họat độ của enzym β- Amylase thấp hơn, mặc dù họat độ của enzym α- Amylase của Malt lúa miến cao hơn so với Malt đai mạch.

Việc sử dụng nguồn thế liệu Malt lúa miến ngày nay đang gia tăng một phần xuất phát từ những chính sách kinh tế. Cụ thể vào những năm 1988 khi Nigeria ban hành luật cấm nhập khẩu Malt đại mạch và khuyến khích sử dụng các nguyên liệu địa phương [lúa miến] dẫn đến các nghiên cứu trên nguyên liệu này nhằm mục đích sử dụng như một thế liệu thay thế cho Malt đại mạch. Các nghiên cứu này dẫn đến việc 30% sản lượng lúa miến của Châu Phi được sử dụng trong mục đích sản xuất Malt đáp ứng nhu cầu sản xuất bia. Malt của lúa miến trắng thích hợp hơn để sản xuất Malt hơn so với lúa miến đỏ vì chúng chứa ít polyphenol.

Bảng . So sánh giữa Malt lúa miến và Malt đại mạch

Kết luận

Việc sử dụng các loại phụ liệu trong sản xuất bia liên qua trực tiếp đến luật thuần khiết sản phẩm bia của Đức. Ngày nay, phụ lịêu được sử dụng rộng rãi tại nhiều khu vực và quốc gia trên thế giới nhằm mục đích giảm giá thành và đạt được những tính chất đặc trưng cho sản phẩm. Với các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ sinh học và công nghệ enzym mở ra hướng ứng dụng các loại phụ liệu trong sản xuất bia ngày càng phổ biến.

3.1.3. Hoa houblon

Mặc dù các chứng cứ cho thấy rằng bia đã được sản xuất từ những năm 7000 trước công nguyên bởi người Babylon nhưng chắc chắn hoa Houblon chưa được dùng trong sản xuất bia cho mãi đến gần đây. Các chứng cứ của việc sử dụng Houblon đầu tiên trong bia tại trung tâm Châu Âu khoảng năm 1000 sau công nguyên nhưng không được chắc chắn. Các tài liệu ghi chép cho thấy Houblon được sử dụng trong sản xuất bia tại Đức và Cộng hòa Séc trong thời gian từ 1000- 1200 và nước Anh sử dụng vào thế kỷ 14. Văn bản luật đầu tiên quy định việc sử dụng houblon trong sản xuất bia là luật độ thuần khiết được ban hành vào năm 1516. Houblon cũng theo những người khai phá vào Mỹ và Nam Phi vào thế kỷ 17; Úc và New Zealand vào thế kỷ 19; Ngoài những ưu điểm về hương thơm houblon còn được các nhà sản xuất quan tâm rất sớm vì khả năng kháng khuẩn của nó trước khi máy lạnh nhân tạo được giới thiệu.

Houblon ngày nay

Hiện nay Houblon được trồng rất rộng rãi cả Nam và Bắc bán cầu, để thành công trong việc trồng cây houblon cần phải đạt yêu cầu cả mặt kỹ thuật [cách chăm bón] và điều kiện khí hậu [ôn đới]. Hiện nay Đức và Mỹ là 2 quốc gia sản xuất Hop lớn nhất thế giới [chiếm 60% tổng sản lượng]. Sản lượng và tỉ lệ được thể hiện trong bảng.

Bảng . Quốc gia diện tích trồng và sản lượng trung bình của HOP từ năm 1999- 2002

Cây Houblon

Houblon được cho rằng có xuất xứ từ Châu Á [có thể từ Trung Quốc] chúng được phân bố vùng Nam bán cầu nhưng cũng phát triển tốt tại Bắc bán cầu. Theo phân loại thì Hop thuộc bộ thực vật Humulus lupulus L. Thuộc Bộ [order] Urticales; Họ [family] Cannabaceae; Chi [genus] Humulus; Loài [species] Lupulus được dùng trong sản xuất bia.

Humulus lupulus là một loại cây lâu năm thuộc loại dây leo lá có 3 hoặc 5 thùy được mô tả như một loại thực vật có cây đực và cây cái. Chỉ cây cái mới tạo thành hoa Hop bên trong chứa các hạch Lupulin. Vào mùa xuân cây Hop mọc ra các chồi hướng thẳng lên trên sau một thời gian ngắn chúng xoắn lại theo chiều kim đồng hồ dựa vào một trụ bất kỳ đóng vai trò như giá

đỡ và lớn lên. Khi cây đã lớn sẽ xuất hiện các chồi tại các vị trí nách là và phát triển thành bông. Hoa Houblon có cấu trúc gồm bao hoa và đài hoa, bao hoa chỉ có tác dụng bảo vệ và làm chỗ dựa cho đài hoa dính vào và các hạch Lupulin phát triển. Trong hạch Lupulin chứa những chất góp phần tạo nên đặc tính của sản phẩm bia gọi là Resin và các tinh dầu thiết yếu. Nếu để phát triển tự nhiên thì những cây đực sẽ ra hoa và thụ phấn cho hoa cái kết quả hình thành các hạt tại nhụy hoa; hoa đực sẽ rụng sau khi đã hoàn thành vai trò lịch sử của mình. Như vậy chỉ có hoa cái chưa thụ phấn mới được dùng trong sản xuất bia

Trong vùng trồng cây Houblon bất cứ cây đực nào hiện diện cũng cần được loại bỏ để tránh hiện tượng thụ phấn vì khi hiện tượng này xảy ra hoa Houblon không còn bảo đảm các thành phần góp phần tạo hương vị cho bia vì chúng tham gia vào quá trình phát triển hạt. Tuy nhiên trại một số vùng của Anh người ta trồng xen kẽ cây đực trong vườn cây cái để kích thích sự phát triển của hoa cái, bằng cách này người ta có thể làm tăng năng xuất của cánh đồng.

Humulus japonicus và Humulus yunnanensis là 2 loài cây houblon nhưng không được sử dụng trong sản xuất bia vì số lượng hạch Lupulin ít và không có tác động tích cực cho sản phẩm.

Kỹ thuật canh tác cây Houblon

Điều kiện thổ nhưỡng

- Đất trũng và phì nhiêu

- Có nắng vào mùa hè và lạnh vào mùa đông

- Cung cấp đủ nước

- Không có côn trùng và các bệnh khác

- Có thời gian nắng trong ngày [quang kỳ] thay đổi.

Điều kiện cuối cùng cực kỳ quan trọng đối với kỹ thuật trồng Houblon chúng chỉ được phát triển tốt trong vùng vĩ độ từ 35 đến 55 vì vùng này có thời gian ban ngày ngắn và trong chu kỳ phát triển chúng cần những khỏang ánh sáng khác nhau. Nếu thời gian nắng ban ngày dưới 13 giờ cây sẽ ngừng phát triển nhưng nếu trên 13 giờ nắng mỗi ngày cây sẽ phát triển ra hoa và tạo quả. Tuy nhiên, để ra hoa cây cần đạt một số yêu cầu về độ trưởng thành chính vì thế ở vùng ôn đới có những ngày thời gian nắng kéo dài 15- 16 giờ mà cây vẫn không ra hoa. Tại một số quốc gia [Nam Phi] tuy điều kiện địa lý không cho phép nhưng với việc cung cấp ánh sáng nhân tạo người ta cũng có thể trồng thành công cây Houblon

Cách trồng

Cây Houblon được trồng thành hàng có giàn cho cây leo [giống trồng đậu đũa]. Giàn cho cây leo thường có chiều cao từ 4- 6 mét và khỏang cách các gốc từ 1,6- 3 mét và khoảng cách mỗi hàng cách nhau từ 1,5- 2 mét.

Quá trình sinh trưởng

Sau thời kỳ trú đông cây bắt đầu hồi sinh bằng sự nảy chồi vào đầu mùa xuân. Trong giai đoạn này cân tỉa bỏ những đoạn cây chết và những phần đã ra hoa của mùa trước. Vào cuối mùa xuân chồi đã phát triển khoảng 50- 80 cm ta chỉ chọn khỏang 4 chồi khỏe nhất cho leo lên giàn, cần thường xuyên theo dõi sự tấn công của côn trùng và sâu bệnh để kịp thời can thiệp. Việc chăm sóc cây góp phần tạo nên thành phần của sản phẩm sau này.

Tưới tiêu

Tại những vùng khí hậu ôn đới và ven biển việc tưới tiêu không đáng quan tâm tuy nhiên nếu chúng ta quan tâm tốt đến việc này cũng góp phần tăng năng xuất thu họach. Những vùng có lượng mưa thấp việc tưới tiêu cực kỳ quan trọng. Có 3 cách tưới thường được sử dụng: Tưới từ trên ngọn xuống [dùng vòi phun]; tưới theo dòng [mương]; và tưới nhỏ giọt [ống nhỏ giọt]. Mỗi phương pháp tưới đều có ưu và nhược điểm, thường người ta kết hợp bổ sung dưỡng chất trong quá trình tưới.

Thuốc bảo vệ thực vật

Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên cây Houblon liên quan đến lịch sử và truyền thống của các vùng trồng trọt. Vùng Bắc bán cầu do đã trồng cây này trong thời gian lâu và tập trung nên thuốc bảo vệ thực vật rất cần thiết vì cây có nhiều bệnh và nhiều loại côn trùng phá hoại. Ngược lại ở vùng Nam bán cầu do thời gian canh tác chưa lâu cùng với việc không trồng tâp trung nên việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật rất hiếm. Các loại bệnh, côn trùng và thuốc bảo vệ thực vật thường dùng trên cây Houblon thể hiện trong bảng

Bảng . Các côn trùng và bệnh của cây Houblon

Sấy khô và đóng gói

Hoa Houblon được thu họach có độ ẩm 80% được sấy đến độ ẩm 7- 12%. Nhiệt độ sấy từ 60- 75 oC thời gian sấy 6- 8 giờ độ dày của lớp vật liệu sấy 1 mét. Quá trình sấy phụ thuộc nhiều vào tốc độ tác nhân sấy; chiều dày lớp vật liệu sấy; độ ẩm ban đầu…Trước đây người ta thường đốt lưu huỳnh để sấy nhưng vì lý do môi trường ngày nay phương pháp này ít được sử dụng nếu có nhà sản xuất phải ghi rõ trên bao bì để người sử dụng dễ dàng lựa chọn. Sau khi sấy Houblon được làm nguội bằng cách đổ đống trong thời gian vài giờ sau đó mới đem đi đóng gói nếu không vận chuyển ngay đến người sử dụng thì Houblon được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Tại Đức Houblon được chứa trong những bao có khối lượng 50- 60 Kg trong khi tại Mỹ người ta chứa trong những bao có khối lượng 200 lb [90 Kg]

Các loại sản phẩm Houblon

Trước đây người ta thường chia Houblon làm 3 loại: Hương [chứa nhiều hương, hàm lượng α-acid 3- 7%]; Nhiều mục đích [Hương thơm, hàm lượng α- acid 6- 10%]; Hàm lượng α-acid cao [hương thơm tạm chấp nhận, hàm lượng α- acid 9- 16%]. Hiện nay trên thị trường Houblon có 2 dạng: Dạng viên và dạng cao

Thành phần hóa học của Houblon

Theo nghiên cứu của Steven năm 1967 thành phần của Houblon như sau:

-         Resin chiếm 15%

-         Protein chiếm 15%

-         Đường đơn chiếm 2%

-         Polyphenol chiếm 4%

-         Pectin chiếm 2%

-         Tinh dầu dễ bay hơi 0,5%

-         Tro chiếm 8%

-         Ẩm chiếm 10%

-         Cellulose chiếm 43%

Resin [Nhựa]

Nhựa trong quả Houblon bao gồm 2 loại: nhựa mền và nhựa cứng

Nhựa mềm: Trong Houblon tươi chứa một số lượng nhỏ nhựa mà thành phần chủ yếu của nó là α- acid và β- acid ngoài ra còn chứa một phần nhỏ dedoxy α- acid [là thành phần không đóng vai trò gì trong sản xuất bia chúng sẽ bị nấm men hấp phụ trong quá trình lên men]. Nhựa mềm là thành phần có khả năng hòa tan trong dung môi hexane

Nhựa cứng: Chiếm 1 tỉ lệ rất nhỏ trong Houblon tươi nhưng sẽ tăng trong quá trình tồn trữ. Nó được cho là thành phần nhựa không hòa tan trong dung môi Hexane.

Tổng nhựa của Houblon được xác định bằng tổng của nhựa cứng và nhựa mềm. Đây là thanh phần có thể hòa tan trong dung môi Diethylether và Methanol.

Phương pháp xác định phần trăm các loại acid được tiến hành bằng cách độ độ hấp thu của dung dịch trích ly acid từ Houblon trong dung môi Toluen sau khi pha loãng trong dung dịch Metanol kiềm được đo tại 3 bước sóng 275nm; 325nm; 355nmn bằng máy quang phổ kế. Công thức tính hàm lượng các acid như sau:

%α-Acids = D [_19.07A275 + 73.79A325 – 51.56A355]

%β-Acids = D [5.10A275 – 47.59A325 + 55.57A355]

Trong đó D là hệ số pha loãng.

Polyphenol [Tanin]

Proanthocyanidin

Là thành phần polyphenol hòa tan trong nước tên gọi Catechi và Enpicatechin thành phần được cấu tạo bởi các monomer flavan-3-ols. Phân tử Proanthocyanidin có thể chứa đến 20 monomer. Đa số Proanthocyanidin sẽ bị loại bỏ trong quá trình lắng vì chúng sẽ kết lắng dưới tác dụng của nhiệt, chỉ có những phân tử có khối lượng phân tử nhỏ [dimer; trimer..] tồn tại trong dịch nha góp phần vào việc bảo quản, chống ôxy hóa và cải thiện hiện tượng đục của bia đồng thời do chứa điện tích dương nên chúng có tác động đến sự ổn định của hương vị sản phẩm

Flavonoids

Xanthohumol [XN]

Màu vàng của Lupulin chứa Xanthohumol chiếm hàm lượng 1,5% so với khối lượng khô của Houblon trước đây chúng không được quan tâm lắm vì là nguyên nhân gây nên hiện tượng đục bia nên cần phải được loại bỏ. Tuy nhiên, gây đây người ta đang nghiên cứu và thấy rằng nó có khả năng chống ung thư và kháng khuẩn. Vì thế trong một số trường hợp sản phẩm bia chứa Xanthohumol được cho rằng có giá trị trong y học.

Isoxanthohumol [IX]

Xanthohumol hòa tan kém trong nước, thành phần này nhanh chóng bị kết tủa và chỉ có 1 phần rất nhỏ tồn tại trong bia thành phẩm. Vì thế trong quá trình đun sôi chúng chuyển sang một dạng đồng phân gọi là Isoxanthohumol có khả năng hòa tan tốt hơn chất này đã được chứng minh trong phòng thí nghiệm có khả năng chống ung thư

8-Prenylnaringenin và Desmethylxanthohumol

Một hợp chất khác chứa trong Houblon được quan tâm nhiều là 8-Prenylnaringenin [8- PN] còn được gọi là “Hopein”. Hop tươi chứa rất ít thành phần này chúng được hình thành do sự đồng phân hóa trong quá trình đun sôi của hợp chất Desmethylxanthohumol có trong Houblon với hàm lượng ít hơn XN rất nhiều vì thế sự hình thành 8- PN rất chậm. Trước đây các nhà khoa học cho rằng những người phụ nữ làm công việc thu hoạch hoa bằng tay có hiện tượng rối lọan kinh nguyệt là do trong hoa có chứa kích thích tố nữ [estrogen]. Ngày nay, thủ phạm gây nên hiện tượng này được xác định là do 8- PN vì chúng có họat tính như một kích thích tố nữ với hoạt độ cao hơn estrogen. Chính điều này dẫn đến khả năng chống ung thư các bộ phân như vú, tử cung, tuyến tiền liệt. Hàm lượng 8-PN trong bia thành phẩm rất nhỏ 0.

- Nếu dung dịch có màu vàng : mẫu không còn tinh bột, X = 0.

Quá trình nấu:

Sơ đồ nấu

Hình 4. Biểu đồ nấu

Ở một số nhà máy bia tại Việt Nam quá trình nấu thường dùng phương pháp đun sôi tức là đun sôi cháo gạo rồi nhập vào nồi Malt để nâng nhiệt độ toàn khối dung dịch lên nhiệt độ thuỷ phân. Vì phương pháp này đơn giản, rút ngắn thời gian nấu, do đó tăng số mẻ trong ngày, thao tác đơn giản ít phải bơm nhiều lần. Tỉ lệ nguyên liệu mà nhà máy bia Việt Nam thường  sử dụng là 75% Malt và 25% gạo tẻ và mỗi lần nấu 4 mẻ, sau đó vệ sinh và chuẩn bị cho mẻ nấu tiếp theo.

Nồi gạo: xuống gạo và cho Malt lót lần 1 ở 32oC giữ trong 10 phút, sau đó nâng lên 72oC trong 20 phút và giữ nhiệt độ này trong 20 phút. Tiếp tục nâng lên 83oC sau 10 phút, giữ 5 phút. Hạ nhiệt độ, cho nước vào, sau 5 phút thì dịch ở 72oC, cho Malt lót lần 2 vào, giữ nhiệt độ này trong 20 phút. Sau đó tăng lên 100oC [mất 15 phút] và giữ nhiệt độ này trong 15 phút rồi bơm qua nồi cháo. Lúc này gạo đã trương nở hoàn toàn.

Ở nồi Malt: khi nâng nhiệt độ nồi gạo lên 100oC thì ta bắt đầu hoà bột Malt cho xuống nồi nấu.  Nhiệt độ xuống Malt là 55oC, thì bắt đầu cho hội cháo, thời gian hội cháo là 10 phút, dịch đạt 65oC, giữ nhiệt độ này trong 20 phút. Tăng nhiệt độ lên 75oC [mất 10 phút], giữ trong 15 phút, sau 5 phút tăng nhiệt độ lên 76oC, duy trì nhiệt độ trong 5 phút. Sau thời gian này dịch trích ly được đưa vào quá trình lọc.

3.3.2. Quá trình lọc

Mục đích của quá trình lọc nhằm tách các thành phần đã trích ly từ pha rắn có trong Malt và các phụ liệu dạng rắn để phục vụ cho quá trình chuyển hóa của vi sinh vật tạo ra sản phẩm mong muốn. Cụ thể là tách dịch trích ly từ Malt, thế liệu ra khỏi hỗn hợp lỏng rắn. Lưu ý quá trình lọc nước đầu cần tiến hành nhanh nhưng rửa bã chậm để đủ thời gian cho đường trích ly ra dịch. Kết thúc quá trình rửa bã khi nồng độ đường trong nước rửa bã còn khoảng 1 độ.

Lọc thùng [Tun]

Người ta thường sử dụng thùng đường hóa kết hợp với lọc thùng. Thiết bị lọc thùng được sử dụng nhiều tại Anh và một số quốc gia khác. Nó có đường kính 10m và chiều sâu 2m [tỉ lệ 5: 1]. Tuy nhiên tùy theo điều kiện nhà máy mà kích thước này có thể thay đổi. Cấu tạo thùng lọc với những đáy giả có rãnh với kích thước 1mm, dưới lớp đáy giả này có một số ống để thu nhận dịch nha và dẫn ra ngoài. Nước phun vào có nhiệt độ cao 75- 78oC tạo áp lực đẩy lớp chất lỏng bên dưới xuyên qua lớp bã lọc

Ở đầu quá trình lọc chúng ta có lưu lượng cao như ở cuối quá trình lưu lượng giảm. Tuy nhiên việc duy trì lượng nước vào giúp cho lưu lượng vẫn bảo đảm. Dịch nha sẽ được lấy cho đến khi nồng độ đường thấp hoặc đã đủ lượng. Thiết bị này chỉ thích hợp cho nhà máy có quy mô nhỏ vì không thể tự động hóa. Một chu kỳ lọc khỏang 4- 6 giờ; khả năng thu hồi thấp khỏang 96- 97%.

Lọc Laurte tun

Có cấu tạo tương tự lọc Tun nhưng có chiều sâu nhỏ và có diện tích lớn vì vậy thiết bị này cho năng suất rất cao. Thiết bị này có xuất xứ tại trung Âu và Nam Mỹ là nơi sử dụng tỉ lệ thế liệu cao. Thiết kế có những răng cào với mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho lỏng tách khỏi hỗn hợp. Mật độ cách cào thường 1- 1,5 cánh trên 1 mét vuông.

Lauter tun vận hành tốt khi tỉ lệ chất lỏng và rắn đạt 7,5 l/ kg. Thiết bị này lọc rất tốt dung dịch 100% Malt thậm chí tỉ lệ thế liệu là 50% thiết bị này vẫn họat động đạt năng suất yêu cầu. Tuy nhiên nếu tỉ lệ thế liệu vượt quá 50% cần duy trì kích thước của vỏ trấu để tăng cường lớp vật liệu lọc.

Lọc Strainmaster

Đây là một kỹ thuật phát triển dựa trên lọc Lauter Tun được cải tiến khả năng lọc bằng các ống đặt ở nhiều vùng.

Lọc khung bản

Thiết bị lọc khung bản hiện nay vẫn còn được sử dụng nhiều trong các nhà máy sản xuất bia dựa trên cở sở lý thuết phương trình Darcy. Thiết bị bao gồm 2 phần khung và bản, phần phân cách giữa khung và bản là một lớp vải lọc. Lọc khung bản thích hợp cho sản phẩm bia có tỉ lệ thế liệu cao và vật liệu nên được xử lý bằng máy nghiền búa.

Nước nha được tách ra khỏi hỗn hợp dưới áp lực lọc như hình dưới

Lọc màng

Lọc Nortek

3.3.3. Quá trình đun sôi dịch nha với hoa houblon.

Dịch nha sau khi lọc được mang đi đun sôi với hoa houblon. Dịch nha có thể được đưa trực tiếp vào nối nấu hoa hoặc cho vào nồi trung gian nếu thấy cần. lưu ý trong quá trình lọc và chuyển dịch nha vào nồi nên tránh tăng lượng oxy hòa tan vào dịch nha [giảm các phản ứng oxy hóa].

Nồi nấu có hệ thống cấp nhiệt cho dich nha từ 65- 78oC lên đến nhiệt độ sôi [trên 100oC]. Thời gian đun sôi từ 30- 120 phút [thường khỏang 90 phút]. Các phụ liệu và hoa Houblon được cho vào trong quá trình đun sôi. Trong quá trình đun sôi các chất rắn kết tủa sẽ được loại bỏ ở khâu lắng; trích ly hoa Houblon; loại bỏ những mùi không mong muốn; cô đặc dung dịch.

Nguyên tắc đun sôi dịch nha

Quá trình đun sôi gồm các giai đoạn: nhập liệu; gia nhiệt; sôi; chuyển sang nồi lắng. Đây là quá trình sử dụng năng lượng nhiều nhất trong cả quy trình [24- 54 mJ/ Hl; chiếm 18% tổng năng lượng]. Tổng năng lượng dùng cho cả quá trình sản xuất bia từ 145- 285 mJ/Hl. Trong qúa trình đun sôi lượng nước bốc hơi để đạt nồng độ chất khô thích hợp. Trước đây 30 năm lượng nước bốc hơi khoảng 12- 20% nhưng ngày nay số này chỉ còn từ 4- 8%. 99% năng lượng phục vụ cho quá trình sôi; 1% năng lượng tổn thất do nước bốc hơi.

Mục đích của quá trình đun sôi:

-Bốc hơi, cô đặc; loại bỏ những chất dễ bay hơi [DMS]

-Bất họat enzym

-Thanh trùng

-Trích ly hoa Houblon

-Đông tụ Protein

-Thúc đẩy phản ứng giữa protein và thành phần của hoa

-Tạo các muối

-Tạo phản ứng màu [Caramen; Melanoidin]

-Tạo hương

-Xử lý nhiệt đường không lên men.

Hoa houblon được cho vào trong quá trình đun sôi. Thời gian trích ly hoa tối ưu là 30 phút; hàm lượng acid đắng đạt cao nhất sau 60- 70 phút đun sôi; một lượng tinh dầu của hoa  sẽ mất trong quá trình đun sôi. Lượng Nitrogen trong dịch nha có liên quan đến pH; độ trong của dung dịch. Chúng bị thất thoát chủ yếu trong quá trình đun sôi, cứ một tiếng đun sôi lượng nitrogen mất 6%. Polyphenol có trong Houblon sẽ oxy hóa các hợp chất hữu cơ tạo thành kết tủa. pH của dịch nha sẽ giảm xuống từ 0,2- 0,3 và đạt đến chỉ số 5,2- 5,3 ở cuối quá trình nấu, nguyên nhân lượng ion Ca2+ bị thất thoát do liên kết với phosphate và polyphenol [phóng thích ion H+] trong quá trình đun sôi. Các dạng thiết bị đun sôi trong hình .

Trích ly hoa Houblon

Hoa sẽ được cho vào nồi sau khi sôi 20 phút và cho vào thành nhiều lần thường người ta cho hoa vào nồi 2 lần. 70- 80 % hoa sẽ cho vào nồi sau khi sôi 20- 30 phút, lượng còn lại sẽ được cho vào nồi trước khi kết thúc đun sôi 20- 30 phút. Với hoa viên do có hàm ẩm thấp nên cần làm ẩm truớc khi cho vào nồi [ngâm trong dịch nha] để tránh hiện tượng trào bọt [do hiện tượng giản nở thế tích khí]. Với hoa dạng cao do độ nhớt nên cần gia nhiệt sơ bộ [45- 50oC] trước khi cho vào nồi hoặc dùng hơi nước trực tiếp để gia nhiệt.

3.3.4. Quá trình lắng trong

Dịch nha sau khi đun sôi cần phải được lắng nhanh trước khi làm lạnh nhanh. Lắng trong mục đích loại bỏ cặn rắn hình thành trong quá trình đun sôi. Hàm lượng cặn lắng trong dịch nha từ 2- 8 gam/ lít tùy theo nguyên liệu sử dụng ; lượng cặn trong dung dịch trước khi đem làm lạnh phải nhỏ hơn 0,1 g/l.

Các thiết bị lắng cặn: Lắng thùng; Ly tâm lắng; Thùng lắng xoáy tâm

Lượng căn lắng chứa từ 10- 20% chất rắn có thể thu hồi bằng cách bơm ngược lại để thu hồi dịch; lượng chất rắn có thể nhập với hèm để làm thức ăn gia súc. Tại một số nhà máy người ta chuyễn cặn này vào nồi nấu hoa để tiến hành thu hồi lượng acid đắng chưa trích ly hết???

Quá trình lạnh nhanh

Ở cuối quá trình lắng nhiệt độ của dịch nha khoảng 95oC cần được làm lạnh đến nhiệt độ 8- 22oC [tùy theo công nghệ và giống nấm men lên men]. Quá trình này được kết hợp với sục khí để phục vụ cho tăng sinh khối của vi sinh vật.

Quá trình làm lạnh cần được thực hiện nhanh và bảo đảm tránh nhiễm trùng. Thường thiết bị lạnh nhanh có một hoặc 2 ngăn nước nha và chất tải lạnh đi ngược chiều nhau trong thiết bị truyền nhiệt dạng tấm [có hệ số truyền nhiệt lớn 3000- 6000 W/moC]. Ở thiết bị có 1 ngăn [a] người ta làm nguội dịch nha bằng nước lạnh cách này thích hợp cho làm lạnh dịch nha xuống nhiệt độ không thấp lắm. Thiết bị lạnh nhanh có 2 ngăn [b]: ngăn đầu sử dụng nước để làm nguội dịch nha xuống khoảng 16oC; ngăn 2 sử dụng chất tải lạnh [nước lạnh; glyco- nước] hạ nhiệt độ xuống khỏang 8oC, phương pháp này dùng để hạ nhiệt độ dịch nha xuống thấp.

Sục khí:

Nấm men cần phải được tăng sinh khối vì thế dịch nha cần được sục khí trước khi vào thiết bị lên men. Nếu khí được cho vào phía dịch nóng sẽ rất thuận lợi để thanh trùng tuy nhiên chúng sẽ tham gia phản ứng oxy hóa polyphenol làm sẫm màu dịch nha. Vì thế, người sản xuất nạp oxy vào dịch nha lạnh; ở một số nhà máy ngừơi ta cho oxy vào giữa 2 ngăn [ở thiết bị có 2 ngăn] lúc này nhiệt độ dịch nha khoảng 10- 15oC.

Lượng Oxy cung cấp chủ yếu phục vụ quá trình tăng sinh khối của nấm men. Hàm lượng oxy cung cấp cho dịch nha cần đạt 70- 90% nồng độ bão hòa [4- 14 mg/l]. Dịch nha ở nhiệt độ 15oC bão hòa không khí chứa 8 mg/l oxy; nhưng cũng ở nhiệt độ này nồng độ oxy bão hòa là 38 mg/l vì thế việc chọn nguồn khí sục vào dịch nha có ảnh hưởng đến quá trình lên men. Khí cung cấp vào dịch nha phải ở trạng thái bọt nhỏ để tăng cường khả năng hòa tan. Thiết bị phun khí có các dạng sau:

Lõi sứ; ống Venturi; Trộn tĩnh học [Static mixers]; Trộn ly tâm

Cấp men giống

Trước khi dịch nha vào thiết bị lên men, chúng được cấp giống thông qua thiết bị lưu trữ giống bằng bơm hoặc van. Mật độ và chất lượng giống được kiểm sóat bằng kỹ thuật đếm men sau khi bơm dịch nha vào thiết bị lên men. Nếu quá trình cấp dịch tiến hành nhiều lần [thể tích của Tank lên men lớn hơn thể tích nồi nấu] chúng ta cũng tiến hành cấp giống nhiều lần.

Các thông số yêu cầu về nấm men sử dụng trong sản xuất bia được trình bày trong phần nấm men.

Để thu nhận được các loại bia có chất lượng cao thì yếu tố đầu tiên cần được thỏa mãn là chất lượng của men giống. Việc lựa chọn một chủng nấm men thích hợp cho những điều kiện cụ thể của sản xuất là tiền đề cho sự thành công trong công nghệ sản xuất bia.

Khi đánh giá chất lượng của một chủng nấm men sản xuất, cần xem xét các chỉ số sau đây:

-         Tốc độ và mức độ lên men.

-         Hàm lượng sản phẩm bậc hai tạo thành.

-         Tốc độ và khả năng kết lắng.

-         Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật [tức là mức độ thoái hóa].

-         Khả năng chống chịu khi bị tấn công.

Một chủng nấm men phù hợp và có chất lượng có thể tái sử dụng đến đời thứ 7 thứ 8 [sau mỗi lần lên men là một đời].

Trước khi cho nấm men vào tank phải kiểm tra các chỉ tiêu sau:

- Độ thuần khiết không có vi sinh vật lạ.

- Số lượng tế bào từ 10.106 đến 20.106 tế bào / 1ml dịch lên men

- Tỷ lệ của tế bào chết £ 5%.

Tỉ lệ tế bào nảy chồi 15– 20%.

 3.3.5. Quá trình lên men bia

Dịch nha khi vào thiết bị lên men có những đặc điểm như sau:

-pH 5,0- 5,4

-Tổng chất rắn hòa tan [độ plato] tính theo đường Saccharose 10- 12 độ

-Oxy đủ để nấm men tăng sinh khối [8- 10 mg/l]

-Mật độ nấm men 10- 20 triệu tế bào/ ml dịch lên men

Biến dưỡng và phát triển của nấm men

Trong quá trình lên men, nấm men sẽ chuyển hóa cơ chất trong dịch nha nhằm phục vụ nhu cầu tăng sinh khối và tạo sản phẩm chuyển hóa [cồn].

Hình . Cơ sở hóa sinh của quá trình lên men dịch nha.

Quá trình chuyển hóa hydrocarbon theo thứ tự ưu tiên: Fructose và Glucose; Maltose; Maltotriose. Đường dextrin không được chuyển hóa bởi nấm men.

Acid amin rất cần thiết để nấm men tổng hợp tế bào vì thế cần phải có một lượng nitơ amin tự do [FAN] trong dịch nha .

Bên cạnh ethanol là sản phẩm chủ yếu nấm men còn tạo ra các hợp chất khác đóng vai trò trong hương vị của san phẩm bia.

Một hợp chất quan trọng được tạo ra trong quá trình lên men là Glycogen [một dạng dữ trữ của tế bào nấm men].

Lên men chính

Phát triển nấm men trong quá trình lên men chính: Có 3 giai đoạn trong suốt quá trình lên men

-Pha thích nghi [từ 12- 24 giờ] trong giai đoạn này nấm men làm quen với môi trường dinh dưỡng mới chúng sử dụng oxy nhiều để hô hấp và Glycogen được tạo thành trong tế bào nấm men. Lượng Glycogen này được cho là tác nhân kích họat sử dụng glucose để tổng hợp sản phẩm.

-Pha sinh trưởng là giai đọan nấm men phát triển mạnh nhất đạt mật độ cực đạt; quá trình lên men cũng đạt độ cực đạt [bắt đầu sau khi mật độ đã đạt cực đại]. Trong giai đoạn này Glycogen cũng được tổng hợp nhằm giúp tế bào đối phó với tình trạng cạn kiệt dưỡng chất [trong một số tài liệu pha này được chia làm hai giai đoạn]

-Pha chậm: khi dưỡng chất trong môi trường bắt đầu cạn kiệt, nấm men sẽ chuyển dần vào pha dừng. Các tế bào kết cụm lại với nhau và chìm xuống đáy thiết bị [giống nấm men chìm], tốc độ phát triển chậm lại. Lưu ý nấm men tăng sinh khối suốt cả quá trình lên men chúng chỉ chậm lại ở cuối quá trình lên men chính

Đặc điểm của quá trình lên men

Trong suốt quá trình lên men nhiệt độ là yếu tố chỉ đạo, việc duy trì nhiệt độ lên men chính từ 7- 14oC giúp tạo ra sản phẩm mong muốn. Khỏang nhiệt độ trên có thể biến thiên vài độ vì trong quá trình sinh trưởng nấm men tạo ra một nhiệt lượng 140Kcal/ kg cơ chất. Vì thế thiết bị lên men cần có hệ thống ổn nhiệt nhằm duy trì  nhiệt độ tối ưu. Ở sản phẩm bia truyền thống thời gia lên men chính từ 8- 20 ngày nhưng với kỹ thuật hiện đại thời gian này còn 7 ngày.

Trong 6- 10 giờ đầu tiên nấm men sử dụng hết lượng oxy hòa tan trong dịch nha [không có dấu hiệu sử dụng Glucose], sau 8- 16 giờ dấu hiệu lên men bắt đầu được phát hiện bởi các bọt khí CO2 tạo thành lớp bọt mỏng trên bề mặt.

Nấm men nảy chồi trong vòng 24 giờ, lúc này nhiệt độ tăng lên nếu không được kiểm sóat. Trong khỏang thời gian từ 24- 48 giờ tốc độ sinh sản và đồng hóa đường đạt cực đại, CO2 cũng được tạo ra nhiều trong giai đọan này.

pH của dịch lên men sẽ giảm và đạt đến mức tối thiểu 3,8- 4,4 do hình thành các acid hữu cơ ngoài ra còn do pH của dịch lên men giảm và do mật độ nấm men tăng. Việc giảm pH có tác động tích cực đến bảo quản vì đây không phải điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật khác nhiễm vào sản phẩm.

Kim loại nặng như là Kẽm ở dạng Ion Kẽm II đóng vai trò như một co- enzym trong tế bào nấm men phục vụ cho quá trình tăng trưởng của tế bào. Chắc chắn hàm lượng Zn2+ trong dịch nha sẽ không đáp ứng nhu cầu của nấm men vì vậy cần bổ sung kim loại này vào dịch nha với hàm lượng 0,3 ppm. Các nghiên cứu cho thấy rằng ở nồng độ 1ppm Zn2+ ức chế sự phát triển của nấm men.

Việc chuyển hóa các hydrocarbon được tiến hành như sau:

Đường Glucose và Fructose được chuyển hóa trước tiên khi hàm lượng glucose nhỏ lại lúc này nấm men tổng hợp enzym để sử dụng đường Maltose và đường Maltotriose. Các quan sát cho thấy rằng các sản phẩm ester được tạo ra sau khi có mặt sản phẩm rượu bậc cao. Khi tốc độ lên men giảm cũng là lúc sự gia tăng nhiệt độ giảm. Trong quá trình lên men sản phẩm α- acid acetohydroxyl cũng được tạo ra, chất này chuyển đổi thành Diacetyl và 2,3- pentanedione đây là những chất gây mùi khó chịu [mùi bơ] nếu vượt quá ngưỡng. Các hợp chất trên sẽ được chuyển hóa trong quá trình lên men phụ và tồn trữ bia.

Quá trình lên men phụ

Quá trình lên men phụ bắt đầu khi nồng độ đường trong dịch lên men còn từ 1- 4 độ plato. Mục đích của quá trình lên men phụ nhằm

Tiếp tục lên men phần chất khô còn lại sau khi lên men chính, làm tăng mùi cho bia và bão hoà CO2, ổn định chất lượng bia.

Đưa bia non về nhiệt độ thấp từ 0- 20C nhằm hạn chế sự xâm nhập, phá hoại của vi sinh vật không mong muốn. Thu về một loại nước uống bão hoà CO2, vị dễ chịu và có hương thơm.

Biến đổi trong quá trình lên men phụ

Trong suốt quá trình lên men phụ ở nhiệt độ thấp diacetyl sẽ dần giảm, Diacetyl là sản phẩm phụ của quá trình lên men, gây cho bia có hương vị khó chịu.

Trong suốt quá trình hình thành, CO2 dư nổi lên bề mặt dịch lên men góp phần đẩy O2 ra làm giảm rH kết quả làm hạn chế các vi sinh vật hiếu khí phát triển đây là nguyên nhân làm giảm chất lượng bia.

Quá trình “chín bia” là quá trình làm mất mùi vị bã hèm, vị ngọt sẽ mất khi đã lên men hết lượng chất khô còn lại.

Vị đắng gắt sẽ dần mất hết do sự tác dụng tương hỗ giữa các protein và tanin hình thành nên các phức chất kết tủa.

Vị cay tê sẽ biến mất dần và nấm men sẽ lắng xuống đáy khi quá trình lên men phụ kết thúc.

Tiến trình lên men phụ

Bia non được lên men phụ trong cùng một tank với lên men chính. Đặc điểm của lên men phụ là quá trình lên men diễn ra rất chậm, tiêu hao một lượng đường không đáng kể. Trong quá trình này bia được lắng trong, và bão hòa CO2. Với phương pháp này, quá trình lên men phụ được tiến hành ở nhiệt độ 0-10C, với áp suất 1-1.2kg/cm2 [tăng khả năng hòa tan CO2 trong bia; hạn chế vi sinh vật xâm nhập, phá hoại]. Tế bào nấm men còn sót nhanh chóng lắng xuống và được lấy ra qua van xả đáy. Bia non có vị cay nồng của nấm men, lượng CO2 ít khoảng 0.2%. Thời gian lên men phụ khoảng 5- 7 ngày.

Một quá trình quan trọng xảy ra trong thời gian lên men phụ là hiện tượng lắng trong nhờ hạ nhiệt độ từ lên men chính sang lên men phụ. Với nhiệt độ của lên men chính làm cho các hạt không hòa tan tồn tại lơ lửng, khi gặp nhiệt độ thấp nhựa houblon, các hợp chất tanin, protein cũng đông tụ ngoài ra tế bào nấm men chịu ảnh hưởng của nhiệt độ thấp, của áp suất và nồng độ  CO2 cao cũng lắng xuống hấp thụ trên bề mặt các chất huyền phù khác nhau rồi kéo xuống đáy tiếp tục quá trình lên men một cách từ từ.

Nhờ hiện tượng trên, bia dần dần trong, tạo các ester, bão hòa CO2. Do đó bia ngon hơn và độ bền của bia lớn hơn, dễ dàng cho quá trình lọc sau này.

Sự cố xảy ra trong quá trình lên men [lên men dị thường]

Hiện tượng ì trong quá trình lên men [“Struck” hoặc “Hung”]

Theo các báo cáo sự cố thường xảy ra trong quá trình lên men là. Triệu chứng của hiện tượng này là thời gian pha lag [pha thích nghi] kéo dài; tốc độ lên men [dùng đường của vi sinh vật] chậm không nhận thấy các dấu hiệu của sự lên men [CO2]. Trong một vài trường hợp báo cáo lại thấy rằng pha lag diễn ra bình thường nhưng quá trình lên men không tiếp diễn.

Nguyên nhân: do quá trình cấp men không đủ; cấp khí không đủ; khả năng sống của nấm men; thành phần dinh dưỡng của dịch nha [khi sử dụng thế liệu với tỉ lệ cao]; đôi khi do hàm lượng đường fructose cao quá; ngoài ra còn có thể do giống bị lẫn nấm men sát thủ.

Cách xử lý: Có thể thêm vào môi trường tinh chất nấm nem [Yeast extract] trong trường hợp nguyên nhân do thành phần dinh dưỡng của dịch nha không bảo đảm. Biện pháp cấp giống lại sẽ được sử dụng nếu nguyên nhân do giống; Ta cũng có thể phối trộn vào 10- 20% thể tích dịch lên men tốt, trong vài trường hợp số này cóthể tăng lên 50%. Trường hợp nguyên nhân do cấp khí người ta ít sử dụng phương pháp sục khí vì sẽ tăng nguy cơ nhiễm khuẩn và phản ứng oxy hóa làm giảm hương vị.

Lên men tạo sóng: là hiện tượng mà khi ta nhìn vào, thấy như có sự chuyển động dạng sóng của dịch lên men. Bọt không tạo thành nhưng lượng CO2 tạo ra rất nhiều. Biểu hiện trên bề của dịch lên men giống như một dịch lỏng đang sôi lăn tăn, sóng tạo ra từ tâm thùng và chuyển dịch dồn về phía thành. Hiện tượng này thường xuất hiện vào giai đoạn thứ ba của chu kỳ lên men. Nguyên nhân của hiện tượng là do lượng kết lắng quá nhiều, đặc biệt là cặn chứa nhiều protein. Hiện tượng này không ảnh hưởng tiến trình lên men ở giai đoạn sau và cũng không ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm

Thu hồi CO2

Dưới 10% đường có thể lên men sử dụng cho quá trình tăng sinh khối; phần lớn lượng đường còn lại được dùng để tạo ra Ethanol và CO2. Khoảng 0,4Kg CO2 được tạo ra khi nấm men sử dụng hết 1Kg cơ chất. Sự tạo thành khí Carbonic phụ thuộc vào nhiều yếu tố [cấu tạo thiết bị; tốc độ lên men; hiệu suất của hệ thống thu hồi… Khí CO2 được dùng cho các mục đích: Duy trì áp suất trong thiết bị; đẩy và làm sạch đường ống vận chuyển; đóng gói chiết chai; bão hòa CO2 cho bia thành phẩm

Thu hồi khí CO2 cần phải đạt các tính chất sau

Không hoặc chứa rất ít oxy [vì thế chỉ thu hồi CO2 khi hàm lượng Oxy trong dịch nha thấp nhất [thấp hơn hoặc bằng 0, 01%]. Thiết bị kết nối giữa Tank lên men và hệ thống thu hồi phải được ngắt khi hàm lượng đường trong dịch nha gần hết vì CO2 rất ít.

- Nhân men trong phòng thí nghiệm và trong sản xuất

3.3.7. Quá trình lọc bia

Lọc trong bia

Mục đích

Làm dịch bia được trong hơn, tăng giá trị cảm quan, ổn định thành cơ học. Đồng thời lọc trong bia nhằm làm cho bia đạt theo đúng tiêu chuẩn chất lượng, bảo quản bia được lâu hơn.

Tách bỏ những hạt nhỏ của tế bào nấm men, hạt protein, hạt hoa Houblon ra khỏi bia làm cho màu sắc của bia sáng và trong hơn.

Cơ sở lý thuyết

Việc lọc bia dựa trên hai quá trình: cơ học và hấp thụ. Đó là các nguyên liệu lọc có lỗ nhỏ hơn kích thước của các phần tử cần tách ra khỏi bia [quá trình cơ học], đồng thời dùng các chất hấp thụ để hấp thụ các chất rắn có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ lọc.

Nguyên liệu lọc: bông xellulose, giấy lọc, vải lọc, bột diatomid.

Lọc bia thực hiện trong một hệ thống kín ở nhiệt độ từ 0 – 10C để tránh tổn thất CO2 tránh sự xâm nhập của oxy không khí cùng với vi sinh vật khác. Sau khi lọc, chất hoà tan, độ nhớt, áp suất trên bề mặt bia cùng khả năng tạo bọt và CO2 của bia đều giảm đi chút ít. Vì vậy lọc phải cẩn thận và đạt được độ trong cần thiết nhưng lọc càng nhanh càng tốt. Thường xuyên kiểm tra độ trong của bia ở đầu ra của máy lọc để kịp xử lý [nếu bia đục cho hồi lưu lại trên máy hạn chế phải lọc lại cả thùng dự trữ bia trong].

Thiết bị lọc trong bia:

Cấu tạo máy lọc khung bản:

Máy gồm 30 bản lọc hình vuông có cạnh 510mm. Mỗi bản có xẻ rãnh và có 2 lỗ F 30mm. Khi lọc trong bia người ta lót vải lọc trên các bản lọc rồi dùng tay quay trục vis. Ép các bản lọc lại với nhau khi ép lại tạo ống dẫn từ đầu tới cuối máy. Một ống dẫn bia để lọc, một ống dẫn nước vào để rửa lớp bột trên lớp vải lọc.

Nguyên lý hoạt động

Bia được đưa vào thùng cùng với bột lọc, nhờ hệ thống cánh khuấy hoà tan rồi được bơm sang máy lọc ép, hỗn hợp này theo các ống dẫn vào các bản lọc, cho chạy khoảng 1 – 2 phút để lớp bột lưu lại trên bản lọc, phần này trở thành lớp nguyên liệu trợ lọc, dưới áp suất lọc khoảng 2 – 3 kg/cm2, chất lỏng sẽ đi qua vải lọc sang rãnh của bản rồi chảy ra theo ống dẫn phía bên kia chảy vào absort [thiết bị bão hòa CO2].

Khi rửa vải lọc ta cho ống nước rửa vào ống, chuyển bia đã lọc sang absort, cho vào ngược chiều với chiều của bia vào, nước này mang ra theo bột trợ bám trên vỉa lọc ra ngoài. Trong quá trình lọc nếu áp suất hạ xuống 1, 5 kg/ cm2 thì ta phải rửa vải lọc vì các cặn đã làm bít lỗ màng lọc dẫn đến bia bị đục cho nên ta cần phải rửa như thế cho đến khi hết lọc bia.

Các bước tiến hành lọc bia:

Trước hết ta trộn bột trợ lọc diatomid vào trong thùng lọc, rồi bơm ra các thiết bị lọc. Lúc đầu phần bia từ thiết bị chảy ra chưa trong ta cần hồi lưu trở lại khoảng 15 phút sau, bột trợ lọc sẽ tạo thành một lớp màng lọc bên các tấm vải lọc. Nhờ lớp màng của bột trợ lọc tạo nên trên bề mặt vải nên bia đi qua bắt đầu trong ta chuyển bia vào trong absort. Thời gian lọc đồng thời với việc bơm bia vào thiết bị lọc, ta cần bơm thêm hỗn hợp bia và bột diatomid cùng vào lọc. Như vậy sẽ đảm bảo độ xốp cần thiết cho lớp xác của tế bào nấm  men được giữ lại trong bản, kéo dài thời gian lọc và nâng cao hiệu suất lọc.

Trong quá trình lọc ta phải luôn theo dõi đồng hồ áp lực trên máy lọc, để tránh hiện tượng áp lực bơm lớn dịch phun ra ngoài. Khi lớp bã bên trong quá dày, áp suất bơm lọc tăng cao, dung dịch sau khi lọc không thoát ra được, do đó một phần bia thoát ra bị đục do áp suất lọc quá cao, phá vỡ lớp màng lọc bên trong bản. Nếu xảy ra hiện tượng này ta có tận dụng bằng cách xả bột rồi lọc lại lần sau với lượng bột mới.

Kết thúc quá trình lọc tiến hành xả bã và khi chuẩn bị cho mẻ lọc của ngày sau thì mới tiến hành vệ sinh thiết bị lắp lại vải sạch

Sau khi lọc xong ta tiến hành vệ sinh bằng cách tháo bản ra, giặt vải rồi thay vải mới tiếp tục lọc để cho quá trình sản xuất được liên tục. Nếu thay đổi vải mới thì tiến hành như ban đầu, còn nếu khi bắt đầu xả bột thì khi bắt đầu lọc lại ta phải bỏ lượng nước dư ban đầu còn lại trong máy qua đường hồi lưu, sau đó cho hồi lưu vào thùng chứa bột trợ lọc

Mục đích và cơ sở lý thuyết của quá trình bão hoà CO2:

Mục đích:

Nhằm làm tăng chất lượng cảm quan, chống kết tủa và là môi trường tốt để bảo quản bia. Bổ sung lượng CO2 bị thất thoát trong quá trình lọc bia.Tạo mọi điều kiện thích hợp về nhiệt độ, áp suất, để tiến hành bão hoà CO2.

Phương pháp bão hoà CO2: Hạ nhiệt độ trong absort xuống 20C bằng cách mở van tác nhân lạnh. Dịch bia sau khi lọc được bơm vào absort không được quá vạch vì dịch bia sẽ bị trào ra ngoài khi áp suất cao. Mở van CO2 từ bình chứa vào trực tiếp và được dẫn váo trong absort xuống đáy thiết bị qua thiết bị phân tán thành những phân tử nhỏ khuếch tán đều trong bia. Nạp CO2 khi áp suất lên gần 5 kg/ cm2 thì ngưng lại.

Chú ý:

Trước khi nạp CO2 vào ta phải xả áp suất trong absort gần 0 kg/ cm2 và đóng lại rồi mới bắt đầu nạp CO2. Sau 30 phút mở van xả áp suất, loại bỏ bớt CO2 do CO2 không hấp thụ hoàn toàn trong bia. Khi áp suất trong bình còn 1 – 2 kg/ cm2 thì tiến hành nạp CO2 lại trong thời gian nhất định, số lần nạp từ 2 đến 3 lần.

Các chỉ tiêu chất lượng của bia sau khi lọc và bão hoà CO2

Người tiêu dùng đánh giá qua các chỉ tiêu chất lượng chủ yếu như: mùi, vị, màu sắc, độ trong, bọt và độ bền của bọt.

Mùi của bia có được là nhờ nguyên liệu và các sản phẩm lên men tạo nên. Hoa Houblon và dịch nha thủy phân từ Malt đại mạch đun sôi được nấm men bia chuyển hoá thành các sản phẩm có mùi vị đặc trưng. Các loại bia khác nhau có thể khác nhau về vị, độ cồn, màu sắc…

Vị chủ yếu của bia là vị thu từ các sản phẩm lên men dịch trích từ Houblon và Malt đại mạch. Người uống bia có cảm giác dễ chịu vì vị đắng trong bia, sự hoà hợp một tập hợp phức tạp của các chất dextrin, mellanoit, các hợp chất chứa nitơ, các chất từ houblon, rượu etylic, este thơm, rượu bậc cao.

Nhiệt độ thích hợp để duy trì vị của bia khoảng 8– 120C vì vậy người uống bia có cảm giác dễ chịu nhất là khi bia lạnh ở nhiệt độ này.

Bọt nhiều, dày mịn và lâu tan là dấu hiệu của bia tốt. Bia có bọt mịn và dày, thường có vị ngon và dù rót ra hơi lâu cũng không trở thành bia cũ, bia nhạt. Bọt bia có tốt hay không một phần phụ thuộc vào sự bão hoà CO2 trong bia, đó là do albumine, pepton, các chất đắng của hoa Houblon. Nếu tất cả các nhân tố kể trên có đầy đủ khi bia được rót ra ly sẽ tạo lớp bọt dày, mịn đặc và lâu tan.

3.3.8. Quá trình tàng trữ bia

3.3.9. Quá trình chiết bia

Mục đích: Đây là công đoạn quan trọng trong việc hoàn thiện sản phẩm hoàn hảo. Sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất là bia thành phẩm đóng chai, lon. Bia được chiết chai, lon để dể dàng vận chuyển đến nhiều nơi tiêu thụ với số lượng lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng, đảm bảo vệ sinh, đảm bảo thời gian sử dụng.

CHIẾT CHAI:

Xử lý chai:

Quy trình xử lý chai:

Mục đích, yêu cầu:

Mục đích: Đảm bảo cho chai trước khi chiết rót hợp vệ sinh, đảm bảo yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm.

Yêu cầu về chai sạch: Chai sau khi xử lý không còn bụi bẩn, không còn nhãn, không còn keo dán nhã, đặc biệt là không bị nhiễm NaOH.

Để kiểm tra chai sau khi rửa còn bị nhiễm NaOH hay không thì bộ phận KCS thường xuyên kiểm tra pH bằng cách lấy nước còn trong chai đổ ra đĩa sứ sau đó nhỏ một giọt Phenolphtalein [PP] vào để thử, nếu nó có màu hồng hoặc hồng nhạt thì chai đó bị nhiễm NaOH, còn không màu là chai sạch không bị nhiễm NaOH.

Quá trình rửa chai phải đảm bảo yêu cầu về thời gian và năng suất rửa. Thời gian rửa 1 chai là khoảng 25 ¸ 40 phút với năng suất làm việc của máy rửa chai từ 8.000 ¸ 20.000 chai / giờ. Máy rửa chai gồm có 6 bồn như sau:

Bồn ngâm chai sơ bộ

Bồn NaOH đặc

Bồn NaOH loãng

Bồn nước nóng

Bồn nước lạnh

Bồn nước 26oC

Bộ phận băng tải đưa bã nhãn ra ngoài.

Các pecthun [phun nước, NaOH vào chai]

Nguyên tắc: Đầu tiên chai theo băng tải vào rãnh của hệ thống đưa chai vào và lúc này cần gạt sẽ đưa chai vào máy rửa chai đến bồn ngâm sơ bộ rồi bồn NaOH đặc, đến đây chai sẽ lật ngược xuống dưới. Sau khi qua bồn NaOH đặc chai sẽ chuyển đến bồn NaOH loãng, sau đó đến bồn nước nóng, nước lạnh và cuối cùng là đến bồn rửa tinh [hay bồn nước 26oC]. Lúc này chai sẽ đi ra ngoài và hệ thống sẽ lật chai trở về trạng thái ban đầu. Như vậy nước sẽ được đổ ra ngoài hết [chai sẽ không còn nước nữa].

Chiết bia chai: Quy trình chiết bia i:

Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu: bia TBF là bia thành phẩm sau khi lọc nó được chứa trên các Tank, sau đó nó sẽ được chuyển đến Ringbowl của máy chiết để tiến hành chiết chai. Bia TBF phải đạt yêu cầu về màu, nồng độ cồn, độ đường, hàm lượng CO2… [đạt chỉ tiêu bia sau lọc do KCS kiểm tra].

Chai sạch sẽ được đưa vào máy chiết để tiến hành chiết bia vào chai, việc chiết bia vào chai phải đạt yêu cầu về thể tích của từng loại bia. Bia vừa chiết xong sẽ có một tia phun nước [nước qua xử lý cộng nghệ] vào chai để tạo bọt với mục đích đuổi O2 ra khỏi chai để tiến hành đóng nắp.

Đóng nắp: Nắp chai được nhập về cho vào máy đóng nắp, nắp đóng phải đạt yêu cầu sau: nắp phải được đóng kín, đẹp [không méo mó]. Để cho nắp được đóng kín người ta gắn trên các trục dập nắp những cặp vòng [mỗi trục một cặp gồm một vòng to và một vòng nhỏ]. Chai vào dập nắp đạt yêu cầu thì cái vòng nhỏ sẽ lọt vào cổ chai còn cái lớn không lọt được vào cổ chai. Còn chai vào dập nắp không  đạt độ kín thì hai chiếc vòng sẽ không lọt xuống cổ chai được. Như vậy chai bia đó sẽ bị nhiễm O2 ® oxy hóa ® hư bia ® loại bỏ [đổ hết bia trong chai đó].

Thanh trùng: bia được chiết rót, đóng nắp xong sẽ chuyển ngay đến máy thanh trùng với mục đích đình chỉ sự hoạt động của nấm men và tiêu diệt vi sinh vật còn sót lại trong bia để ổn định chất lượng bia, bia giữ được lâu hơn.

Nguyên lý là dùng nhiệt để thực hiện quá trình thanh trùng, nhiệt độ thanh trùng luôn £ 62oC. Nếu nhiệt cao quá sẽ gây hiện tượng xốc nhiệt dẫn đến bể chai trong quá trình thanh trùng. Ngược lại nhiệt độ thấp thì việc thanh trùng sẽ không đạt mức quy định và vi sinh vật khó bị tiêu diệt hết, dẩn đến bia sẽ bị hư.

Thời gian thanh trùng hợp lý là một chai bia vào máy thanh trùng và ra khỏi máy hết khoảng 40 phút. Kết thúc quá trình thanh trùng chai bia sẽ theo băng tải đến đèn soi.

Soi chai: Đèn dùng để soi là đèn Neon, người công nhân ngồi đằng trước nhìn vào những chai bia chạy qua ánh sáng đèn để dể dàng loại ra những chai bia bị đục, những chai nổi bọt hoặc chai bị dơ, nắp méo mó. Những chai đó loại ra và bia trong chai đó sẽ được người công nhân đổ bỏ hết.

Dán nhãn, đóng code: Vật liệu là keo dán Herkel K490, nhãn và vật liệu được cho vào máy để tiến hành dán. Chai bia qua máy này nó sẽ được những chổi quét, quét keo dán lên chai tại 2 vị trí là thân chai và trên cổ chai, sau đó nhãn sẽ được dán vào hai vị trí là nhãn thân và nhãn ở cổ chai [nhãn foil].

Yêu cầu là nhãn dán phải cân đối với nhau, đẹp, không bị nhăn hoặc không bị nhãn ngược [việc dán nhãn chủ yếu đạt yêu cầu về thẩm mỹ]. Sau khi dán và đóng code xong chai bia sẽ đi qua máy In Date [inful].

In Date: Máy sẽ in lên nhãn chai ngày giờ sản xuất và hạn sử dụng của chai bia đó. In Date xong là kết thúc qúa trình hoàn thiện sản phẩm lúc này ta có được một chai bia hoàn hảo [thành phẩm]. Đây là sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất bia là thành phẩm đóng chai.

Mục đích, yêu cầu của chiết rót và năng suất chiết:

Mục đích: Chiết chai để dễ dàng vận chuyển đến nhiều nơi với số lượng lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng, đảm bảo thời gian bảo quản.

Yêu cầu: Nhiệt độ chiết bia khoảng 2 ¸ 4oC.

= Pchiết = 3 bar

Bia chiết phải đúng mức quy định [ ví dụ như bia 355 thì rót khoảng 355ml] hay khoảng cách từ mực bia trong chai đến miệng chai là 5mm.

Bia phải được chiết trong hệ thống kín và không còn O2 trong chai sau khi chiết.

Năng suất: Trung bình: 15.000 chai / h. Ngoài ra năng suất chiết còn phụ thuộc vào quy mô và thiết bị của nhà máy.

Nguyên tắc chiết chai:

Cấu tạo chính của máy chiết:

Thùng chứa bia [Ringbowl].

Bộ nâng hạ chai.

Bộ chụp chai.

Ty chiết rót [hệ thống vòi chiết].

Tia phun nước.

Nguyên tắc: bia được chiết trong hệ thống kín theo nguyên tắc đẳng áp.

Đuổi O2 bằng cách tia nhỏ nước vào các chai đã chiết để tạo bọt khí đuổi O2 ra khỏi chai bia sau khi chiết.

Cách tiến hành:

Bia được bơm từ TBF vào Ringbowl [thùng chứa của máy chiết] còn chai được băng tải dẫn vào qua trục dẫn vào thanh dẫn hướng, sau đó đến sao dẫn hướng đầu vào Ringbowl, chai được nâng lên tiếp xúc với ty chiết rót [vòi chiết]. Sau khi tiếp xúc kín và hút chân không bia trong ty chiết sẽ tự động rót vào chai một lượng bia quy định của từng loại bia theo nguyên tắc thể tích [ví dụ như bịa 355 thì rót khoảng 355ml], lúc này chai sẽ theo sao [giải thích thuật ngữ] dẫn hướng đầu ra Ringbowl và dẫn hướng đầu vào của cối dập nắp. Trước khi qua cối dập nắp sẽ có tia phun nước vào trong chai với mục đích tạo bọt khí đuổi O2 ra khỏi chai bia. Tại máy dập nắp, chai sẽ được đóng nắp và sau đó chai bia sẽ theo sao dẫn hướng đầu ra của cối dập nắp, đến sao dẫn hướng đầu ra của máy chiết để ra ngoài.

Trong quá trình tiến hành chiết rót để đảm bảo an toàn cần chú ý đến một yếu tố sau: nhiệt độ chiết rót [yêu cầu nhiệt độ chiết rót thấp nhất là 2oC, cao nhất không lớn hơn 16oC], ngoài ra cần chú ý đến áp CO2 và áp chiết.

Thanh trùng bia:

 Mục đích, yêu cầu:

Bia sau khi chiết rót và dập nắp đạt yêu cầu nó sẽ được đưa vào thanh trùng.

Mục đích: Thanh trùng để đình chỉ sự hoạt động của nấm men và tiêu diệt vi sinh vật còn sót lại trong bia sau khi lọc và chiết chai để ổn định chất lương bia sau lọc.

Yêu cầu: nhiệt độ thanh trùng £ 62oC, thời gian thanh trùng của 1 chai bia khoảng 40 phút.

Bia sau khi thanh trùng phải bảo đảm yêu cầu, chai phải kín, bóng, không có cặn và nổi bọt. Những chai sau khi thanh trùng có nắp không kín phải được loại bỏ vì trong quá trình thanh trùng nó đã bị nhiễm nước và O2.

Nguyên tắc làm việc:

Cấu tạo chính của máy thanh trùng tại các nhà máy: gồm 6-10 hầm ứng với các vùng nhiệt độ cài đặt sẵn, và có 2 bồn nước:

01 bồn nước nóng nhiệt độ khoảng 88oC

01 bồn nước thường nhiệt độ khoảng 33oC

Các  hầm đó tương ứng với 3 vùng sau:

Vùng 1: Từ hầm 1 ® hầm 3 gọi là vùng làm nóng sơ bộ.

Vùng 2: Từ hầm 4 ® hầm 7 gọi là vùng thanh trùng.

Vùng 3: Từ hầm 8 ® hầm 10 gọi là vùng làm lạnh.

Bảng nhiệt độ thanh trùng tương ứng của mỗi hầm trong hệ thống 10 hầm:

Nguyên tắc: Dùng nhiệt [từ bồn nước nóng phun thẳng vào từng chai bia trong các hầm]

Chai Bia

Môi trường

Chai bia sau khi chiết rót được đưa vào máy hấp [thanh trùng] lúc vào bia sẽ được gia nhiệt sơ bộ từ nhiệt độ môi trường lên tới 51 hoặc 52oC sau đó nó sẽ nâng lên nhiệt độ thanh trùng khoảng 59 ¸ 62 độ và giữ nhiệt độ đó ổn định từ hầm 4 ® hầm 7. Sau khi chai bia qua các hầm 8, 9, 10 thi sẽ phun nước từ bồn nước thường [33oC] vào để hạ nhiệt độ của chai bia từ nhiệt độ thanh trùng dần về nhiệt độ môi trường để đưa bia ra ngoài.

Cách tiến hành

Chai bia sẽ theo băng tải vào máy và đến các hầm. Đầu tiên nó sẽ vào ở hầm số 1 rồi qua các hầm tiếp theo, lúc đó nước thường sẽ được bơm dội lên chai bia trong các hầm 1, 2, 3. Còn nước nóng sẽ được bơm vào 7 hầm tiếp theo. Các hầm sau  đây có gắn các bơm đối lưu 1 và 10, 2 và 9, 3 và 8. Việc gắn bơm đối lưu ở các hầm này nhằm mục đích giúp chai không bị thay đổi nhiệt độ đột ngột gây nổ chai. Tại 4 hầm 4, 5, 6, 7 nhiệt độ của nó ổn định và ở đó bia hấp đạt đúng độ chín cần thiết. Bia được làm nóng sơ bộ va gia nhiệt dần đến nhiệt độ thanh trùng với mục đích hạn chế sự thay đổi nhiệt đột ngột.

Bia được thanh trùng ở vùng 2 và nhiệt độ của bia trong các hầm ở vùng này là tương đối ổn định và nhiệt độ không quá 62oC, bia được làm lạnh ở vùng thứ 3: trước khi đưa bia ra ngoài để tránh sự thay đổi nhiệt độ đột ngột gây vở chai.

 Chiết lon:

Quy trình công nghệ:

BiaTBF

Lon sạch

Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu: bia TBF là sản phẩm cuối cùng của quá trình lọc bia, nó được chứa trên các Tank để cung cấp cho viêc chiết rót bia vào lon.

Lon được đưa lên băng tải đến vòi phun để rửa lon, do lon được vận chuyển từ xa về nên phải rửa sạch bụi bám trên thân lon. Lon sạch được băng tải đưa đến bộ phận chiết lon để tiên hành chiết.

Máy chiết lon:

Bia được chiết vào lon theo nguyên tắc đẳng áp nghĩa là áp ở bồn chiết và áp trong lon bằng nhau khi đó bia sẽ tự chảy vào lon bằng lượng riêng của nó.Bia được chiết theo nguyên tắc đẳng áp trong hệ thống kín để hạn chế sự thất thoát CO2 và sự xâm nhập của oxi gây đục và hư bia. Bia được chiết ở nhiệt độ 2oC ¸ 4oC.

Sau khi bia được chiết xong được đưa đến máy ghép mí.

Bảng thông số yêu cầu của ghép mí là:

Ghép mí xong bia được băng tải đưa qua vòi phun nước để rửa lượng bia khi chiết trào ra ngoài sau đó bia được đưa vào máy thanh trùng.

Đóng thùng: Làm bằng thủ công, thùng được dán keo và được công nhân thả xuống băng tải, dưới có công nhân nhặt lon cho vào thùng [1 thùng có 30 lon] rồi được đưa đến bộ phận dán keo để đóng thùng để chất lên palet đem vào kho thành phẩm.

TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG bia THÀNH PHẨM

 Bảng yêu cầu cảm quan:

Bảng yêu cầu hóa lý:

°Balling, °Brix, or °Plato - These three nearly identical units are the standard for the professional brewing industry for describing the amount of available extract as a weight percentage of cane sugar in solution, as opposed to specific gravity. Eg. 10 °Plato is equivalent to a specific gravity of 1.040.

Nguồn sưu tầm