Tải bản đầy đủ
Thùng gỗ là loại cổ điển nhất. Hiện nay không có nước nào sử dụng loại thùng này để sản xuất nữa.

Thùng gỗ là loại cổ điển nhất. Hiện nay không có nước nào sử dụng loại thùng này để sản xuất nữa.

Tải bản đầy đủ

Phầ n nổi phía bên ngoà i củ a cá c bể lên men phả i ố p gạ ch,trá ng men
hoặ c trá ng bằ ng cá c loạ i vậ t liệ u chố ng ẩ m, chố ng axit khá c. Phía trong
củ a bể phả i trá ng cá c loạ i vậ t liệ u chống ăn mòn. Trong công nghiệ p sả n
xuấ t bia, cá c loạ i vậ t liệ u thông dụ ng dù ng để trá ng gồ m: nhự a bia, nhựa
ebonit, nhự a tankolit,…
Trong mỗi thù ng lên men đề u có lắ p đặ t hệ thống ống “ruộ t gà ” để
là m lạ nh cụ c bộ dị ch lên men trong quá trình lên men chí nh. Ông đượ c chế
tạ o bằ ng đồng hoặ c thé p không gỉ . Đườ ng ố ng dẫ n lạ nh đượ c uốn gấ p khú c
kiể u xecpentin. Để tiệ n cho thao tá c công nghệ và vệ sinh, cá c xecpentic
thường đượ c đặ t sá t và o thà nh cá c thù ng.
Chấ t tả i lạ nh dù ng để là m lạ nh cụ c lên men, thông thườ ng là nướ c
lạ nh 0,5oC.
Thù ng lên men bằ ng bêtông hoặ c bêtông cố t thé p có ưu điể m là hệ số
truyề n nhiệ t thấ p, giá thà nh rẻ và chấ t lượng củ a bia khi lên men trong cá c
thiế t bị đó thì không hề thua ké m cá c loạ i thiế t bị khá c. Nhượ c điể m là
thao tá c vấ t vả , đặ c biệ t là khi thu hoạ ch men kế t lắ ng, sau khi bơm bia
non đi lên men phụ và tà ng trữ . Bên cạ nh đó khả năng cơ khí hóa và tự
động hóa cá c thao tá c cũ ng khó hơn so vớ i loạ i thù ng kim loạ i.

Kim loai là vậ t liệ u đa năng dù ng để chế tạ o nhiề u loai thiế t bị , trong
đó có thiế t bị lên men cho ngà nh sả n xuấ t cá c sả n phẩ m lên men.
Thù ng lên men chính bằ ng kim loạ i có thân hì nh trụ , đá y côn, tư thế
đứ ng. Kí ch thướ c củ a thù ng tù y thuộ c và o công suấ t củ a nhà má y. Thù ng
lên men phụ có dạ ng hình trụ , xế p nằ m ngang, tự a lên đế là cá c bệ bêtông
cố t thé p. Cá c thù ng lên men phụ có thể xế p chồ ng lên nhau tạ o thà nh hai
hoặ c ba lớ p.
 Là m lạ nh và thông gió mặ t bằ ng lên men.
Công đoạ n lên men chí nh thường đượ c sắ p xế p mặ t bằ ng nằ m dướ i
hoặ c cạ nh phân đoạ n “là m lạ nh và lắ ng trong dị ch đườ ng” và nằ m trên
hoặ c cạ nh mặ t bằ ng củ a công đoạ n lên men phụ .
Mặ t bằ ng lên men phả i đượ c sắ p xế p ở khu vự c thoá ng, sạ ch và khô
rá o.
Để đả m bả o nhiệ t độ trong mặ t bằ ng lên men chính luôn luôn ổ n định ở 68 Oc, ta phả i thườ ng xuyên cấ p lạ nh và o đó . Có hai phương phá p là m lạ nh
không gian lên men: là m lạ nh trự c tiế p và là m lạ nh giá n tiế p bằ ng không
khí . Nhờ có không khí lạ nh thổ i và o, nhiệ t độ trong khu vự c lên men ổ n
định theo yêu cầ u củ a công nghệ .
2.3 Lên men phụ
Ở giai đoạn lên men phụ, các quá trình sinh lý, hóa sinh và lý hóa xảy
ra hoàn toàn giống như ở giai đoạn lên men chính nhưng với tốc độ chậm
hơn, vì nhiệt độ thấp hơn (0-1) và lượng nấm men cũng ít hơn (2-5.10 tế
bào/cm). lên men phụ là tiếp tục quá trình lên men chính nhằm chuyển hóa
phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non. Còn quá trình
khử diaxetyl, làm giảm hàm lượng aldehid, hàm lượng rượu bậc cao, phản
ứng tạo este,…, thực chất là quá trình lão hóa bia non để tang chất lượng
cảm quan của sản phẩm.
Lên men phụ và lão hóa bia non là hai quá trình có bản chất khác nhau
nhưng lại lien quan chặt chẽ với nhau. Thời gian tang trữ và nhiệt độ của
mội trường ( nhiệt độ của bia và của mặt tang trữ ) là hai yếu tố quan trọng
đặc biệt, ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền keo của sản phẩm. thời gian

dài và nhiệt độ thấp là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận được bia
có độ bền keo và chất lượng cao.
Khi đình chỉ quá trình lên men ở công đoạn lên men chính hàm lượng
co2 hòa tan trong bia non khoảng 0,2% ( cỡ 2 g/l). trong quá trình chuyển
dịch chúng sang công đoạn tàng trữ, một phần co2 bị giải thoát khỏi bia để
bay ra ngoài, và hao phí theo bọt vì bị va đập cơ học. lượng co2 hao phí
khoảng 0,002%. Như vậy hàm lượng co2 còn lại trong bia non ở thời điểm
bắt đầu lên men phụ là khoảng 1,8%, trong khi đó bia thành phẩm cần ít nhất
là 0,38% ( với bia hơi thì có thể thấp hơn ). Để có đủ lượng co2 hòa tan bổ
sung, theo lý thuyết cần phải lên men khoảng 0,4% đường. trong thực tế sản
xuất, lượng đường cần phải lên men là 1%.
Khả năng hòa tan của co2 vào bia phụ thuộc vào nhiệt độ của bia và áp
suất trên bề mặt của nó. Sự phụ thuộc này hoàn toàn tuân theo định luật của
Henry:
Khí cacbonic tồn tại ở bia dưới hai dạng : tự do và liên kết. khi ta mở
cẩn thận một chai bia và để yên trong khoảng 2h thì chỉ có khoảng 2 đến 3 %
tổng lượng co2 trong đó bị bay hơi. Cũng với điều kiện như vậy với một chai
nước giải khát có ga ( ví dụ coca-cola) lượng co2 bay đi là 80% đó là bằng
chứng dể nói rằng co2 ở trong bia phần lớn là ở trạng thái liên kết.
Sự liên kết của acid cacbonic ở trong bia lại tồn tại ở 2 dạng: liên kết
hấp phụ và liên kết hóa học. mọi người đều thừa nhận rằng acid cacbonic bị
hấp thụ bởi các hạt protein dạng keo . sự hấp thụ này xảy ra do 2 yếu tố : 1trong môi trường bia, với ph=4.2 đến ph=4.4 các hạt protein dạng keo mang
điện tích dương ; 2- cũng trong môi trường đó, do khả năng phân ly kém cho
nên phân tử acid cacbonic là phân tử lưỡng cực trong tinh thể như vậy , dấu
âm (-) của phân tử h2co3 bị hấp phụ bởi điện tích dương của hạt protein. Cơ
chế của sự hấp phụ này được minh họa như hình :
Bằng cơ chế hấp thụ như vậy, trong bia có thể bão hòa một lượng co2
lớn hơn so với khả năng bão hòa bằng các quy luật vật lý bình thường khác.
Một hệ thống hai pha lỏng – khí có trạng thái như vậy gọi là trạng thái “ cân
bằng bền vững giả tạo” trong thành phần còn lại của bia, hydratcacbon và

các hợp chất chứa nitơ cũng bị chịu biến đổi sâu sắc hàm lượng chất hòa tan
giảm thêm 1% , trong đó chủ yếu là các dextrin bậc thấp (maltotrioza,
maltotetraoza, maltopentaoza,…). Đô lên men đạt được thấp hơn độ lên men
cuối cùng khoảng 2-3%. Hàm lượng nito tổng số từ khoảng 65 mg/100 ml
giảm xuống 45-42 mg/ml. ngoại trừ prolin, hàm lượng của tất cả các axit
amin còn lại của bia đều giảm. trong bia thành phẩm hàm lượng của chúng
rất ít, chỉ độ khoảng 0,3-5 mg/100ml cho mỗi loại axit amin. Hàm lượng axit
hữu cơ và rượu bậc cao có tang nhưng không đáng kể. một trong những quá
trình lên men phụ và lão hóa là sự kết lắng cặn, tức là quá trình làm trong
bia. Bia non sau khi lên men chính xong, chuyển vào khu vực lên men phụ,
còn chứa trong mình một lượng đáng kể tế bào nấm men và rất nhiều hạt
cặn mịn khác. Bước sang giai đoạn lên men phụ, đặc biệt là thời gian đầu,
các hạt này vẫn còn ở trạng thái sống động. có hai nguyên nhân dẫn đến tình
trạng này. Thứ nhất là do quá trình lên men vẫn tiếp diễn, tuy với tốc đô rất
bé, khí cacbonic tạo thành có chiều hướng sủi ngược lên bề mặt. thứ hai là
do nhiệt độ của bia ( 8-10 0c) cao hơn nhiệt độ của không gian tang trữ (01), các lớp bia ở thành thiết bị sẽ được làm lạnh trước và do đó sẽ tạo ra sự
đối lưu của các lớp chất lỏng bên trong.

Khi quá trình lên men phụ tắt dần và nhiệt độ ở trong và ngoài thiết bị
trở lại cân bằng thì các hạt phân tán kích thước bé bắt đầu kết lắng, và bia sẽ
trong thêm. Do điều kiện ở nhiệt đội thấp, lại tạo thê một lượng etanol đáng
kể, cho nên lúc này hầu hết cac nấm men sẽ được kết lắng. cũng ở điều kiện
này, sự kết lắng các hợp chất protein – polyphenol sẽ được tang cường thêm
do đó mà thời gian càng kéo dài tốc độ làm trong bia càng nhanh.
Song song với quá trình làm tăng độ trong của bia là các phản ứng khử
các sản phẩm oxy hóa và phản ứng este hóa, tức là quá trình lão hóa bia.
Khái niệm lão hóa chỉ sử dụng trong công nghệ cổ điển, còn ở các phương
pháp sản xuất hiện đại theo kiểu gia tốc thì các phản ứng này ít có cơ hội
xảy ra. ở công nghệ mới bây giờ, thời gian lão hóa được tiến hành rất nhanh
vì bia đã được sản xuất trong điều kiện có thế oxy hóa- khử rất thấp cho nên
quá trình làm trong và ổn định thành phần của sản phẩm không thể xảy ra
nhanh trong điều kiện tự nhiên được.
a) Mặt bằng và thiết bị lên men phụ
Mặt bằng
Mặt bằng phân xưởng lên men phụ thường được đặt ở dưới hoặc ở cạnh
phân xưởng lên men chính. Trước đây thì người ta xây dựng ngầm dưới mặt
đất để dễ ổn định nhiệt độ thấp , nhưng ngày nay thì việc đó không cần
thiết , vì có sự trợ giúp của công nghệ và kỹ thuật sản xuất lạnh.
Phân xưởng lên men phụ phải được đặt ở khu vực thoáng sạch và khô
ráo, nhiệt độ luôn luôn ổn định ở 0-1 . để đạt được yêu cần này, phải đàm
bảo chế độ thổi không khí lạnh vào khu vực tang trữ, đồng thời nền , trần và
các tường bao của khu vực phải được bảo ôn bằng các loại vật liệu cách
nhiệt tốt. đối với các loại thiết bị tang trữ có kích thước lớn, ta có thể trang
bị áo lạnh hoặc đường ruột gà để làm lạnh trực tiếp bia mà không cần phải
đảm bảo ôn cấp lạnh cho mặt bằng lên men phụ. Giải pháp này tiết kiệm
được khá nhiều năng lượng đồng thời dễ dàng chỉnh được nhiệt độ của bia,
không phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài thiết bị.

Mặt bằng phân xưởng lên men phụ có thể được phân thành nhiều khu
vực . từng khu vực có thể mở của riêng để đi vào, nhưng giũa các khu vực
nên có cửa liên thông . lối ra có thể mở một cửa chung cho cả phân xưởng
hoặc có thể mở riêng cho từng khu vực đã ngăn cách. Tường và nền khu vực
lên men phụ nên ốp gạch chống axit hoặc ximang mác cao. Yêu cầu là phải
nhăn để làm vệ sinh, không bám chất bẩn.
Thiết bị trong hầm lên men phụ được xếp thành nhiều tầng. lối đi và
mặt bằng thao tác công việc phải tính toán sao cho tiết kiệm diện tích nhất.
đối với những thiết bị cao hoặc thiết bị xếp chồng nhiều tầng phải bố trí
thao tác hoặc lắp thang di động.
Chiều cao của hầm lên men phụ và tang trữ phụ thuộc vào chiều cao
thiết bị, nói chung là chỉ nên hạn chế ở mức 6m. độ cao nhất của thiết bị
phải cách trần ít nhất 0,5m. thiết bị cách tường 0,3m, cách cột 0,2m và
khoảng cách giữa các bị là 0,2m ( nếu không phải là lối đi). Với các loại
thiết bị tàng trữ đặt nằm, phải có bệ bê tông cốt thép, cao ít nhất là 0,45m.
Thết bị lên men phụ
Cũng giống như ở lên men chính, thiết bị lên men phụ rất phong phú vể
thể loại và đa dạng về kết cấu chế tạo và hình dáng bên ngoài. Trước đây,
khi mức sản xuất còn bé thì người ta dung thùng gỗ sồi để tàng trữ bia, sau
đó thì dùng đến cả thùng nhôm và bể betong cốt thép với thể tích mỗi bể
khoảng 5-50 m3. Đây là loại hình thiết bị hiệu quả nhất vì về tính năng
công nghệ nó không hề thua kém bất kỳ một thiết bị nào, giá thành thiết bị
rất rẻ lại chiếm ít diện tích mặt bằng nhất. thiếu sót chủ yếu của bể bê tông
cốt thép là khó thực hiện các thao tác công nghệ, đặt biệt là công việc vệ
sinh, tiệt trùng, khó cơ khí hóa và tự động hóa các quá trình sản xuất.

Hiện nay loại hình thiết bị lên men phụ phổ biến nhất và các tank kim
loại – chủ yếu là thép khộng gỉ. phụ thuộc vào thế đặt, chúng được phân
thành 2 nhóm : tank nằm ngang và tank đứng.
Tank nằm ngang là những thùng kim loại kín, hình trụ , hai đáy trước ,
sau hình chỏm cầu. ở đáy phía trước cửa để làm vệ sinh 2, có van để bơm bia
vào và dẫn bia ra có cụm van liên thông 3, trên đó được lắp van an toàn,
đồng hồ áp lực và van thông khí. Van lấy mẫu 6 cũng được lắp mặt trước
của tank. Tank nằm ngang có thể chế tạo theo kiểu sắp xếp trên mặt bằng,
các tank phải đặt nằm gối lên các ximang cốt thép có bán kính độ lõm bằng
bán kính của tank. Phụ thuộc vào độ dài và thể tích của tank, số bệ gối cho
tank có thể là hai ba hoặc nhiều hơn. ở trường hợp thứ nhất, cũng phụ thuộc
vào độ dài, thể tích của tank, số cặp chân đứng của chúng có thể là 2 , 3
hoặc nhiều hơn. Muốn lắp chân trước hết phải có vành đỡ, hàn chân vào
bụng tank và chạy suốt từ chân bên này sang chân phía đối diện. sau đó, trên
vành đỡ ta hàn đắp miếng táp và sau cùng là lắp chân lên miếng táp. Độ cao,
thấp của các chân có thể điểu chỉnh được bằng vít xoay lắp trên đó.
Khi sắp xếp thiết bị vào mặt bằng, tank nằm ngang có chân đứng có thể
được đặt một lớp, cũng có thể xếp chồng nhiều để tiết kiệm diện tích. Tank
đứng là tank hình trụ, đặt theo phương thẳng đứng, có bốn chân. Trên than
tank cũng được lắp đặt đầy đủ các phụ tùng và thiết bị đo lường giống như ở
tank nằm ngang. Vật liệu để chế tạo tank lên men phụ có thể là thép thường
nhưng tốt nhất là thép không gỉ. nếu dùng thép thường thì phía trong phải
tráng các lớp chống ăn mòn. Vật liệu tráng, thông dụng nhất vẫn là loại nhựa
eproxyl và nhựa bia. Nhựa eproxyl rất phong phú về chủng loại, mỗi loại
vật liệu chế tạo tank có thể dùng các loại nhựa khác nhau cho phù hợp. ví
dụ, với loại bể betong cốt thép và thân tank kim loại, ta tráng loại E-1, nấp
tank tráng loại E-2-B, còn với betong thấm và thùng gỗ ta tráng 300-AC.

Van an toàn là hạng mục thiết bị không thể thiếu trong phân xưởng lên
men phụ và tàng trữ bia, dùng để giữ cân bằng áp suất giữa co2 thể khí và
co2 hòa tan trong thể lỏng. trong giai đoạn lên men phụ và tàng trữ áp suất
co2 trên bề mặt của bia cần ổn định ở một giá trị cho trước. nếu vượt quá
giới hạn đó, lò xo đòn bẩy của van an toàn sẽ bật lên, van tự động mở và co2
ở trong tank sẽ thoát ra. Khi áp lực giảm xuống lò xo đòn bẩy sập lại- van tự
động đóng, chặn co2 không thoát ra ngoài. Hiện tại trong các nhà máy bia,
hai loại van an toàn được sử dụng nhiều nhất là loại sử dụng supap lò xo và
loại sử dụng supap màng. Hình bên dưới là mặt cắt của hai supap đó.
b) Kỹ thuật lên men phụ
Trước lúc tiến hành lên men phụ và tàng trữ, tất cả các loại thiết bị,
đường ống, bơm và các loại dụng cụ có tiếp xúc với bia đều phải rửa sạch và
sát trùng bằng các loại hóa chất và chế phẩm hiện đang sử dụng ở xí nghiệp ,
sau đó được tráng sạch bằng nước vô trùng. Việc tẩy rửa và vô trùng được
thực hiện bằng vòi phun có áp lực lớn còn hệ thống đường ống vệ sinh theo
nguyên lý trên hình.
Sau khi công tác vệ sinh thiết bị đã làm xong, nắp cửa vệ sinh được
đóng chặt, xả co 2 vào tank đến áp suất 0.1-0.2 kg/cm2 và bắt đầu nạp bia
non vào. Việc chuyển dịch bia non có thể thực hiện bằng biện pháp tự chảy
hoặc dùng bơm. Bia được đưa vào tank lên men phụ từ dưới lên để hạn chế
tối đa sự tạo bọt. khi bắt đầu cho bia vào tank, ta nhớ mở van liên thông để
đuổi không khí và co2 ra ngoài. Van mở ở mức phù hợp với lưu lượng bia
vào, sao cho áp lực co2 trên bề mặt, dao động trong khoảng 0.1-0.3 kg/cm2
là được. việc duy trì áp lực co2 ở trong tank là biện pháp phi kinh tế nhưng
ở nhà máy dư thừa co2 thì có thể thực hiện để hạn chế sự tạo bọt của bia và
tránh sự tiếp xúc của bia với không khí. Bia non ở một tank lên men chính
nên san đều vào hai hoặc ba tank lên men phụ, sau đó các tank này sẽ được
bơm đầy bằng bia non ở các tank lên men chính khác. Thao tác này nhắm
mục đích là để đồng nhất hóa các mẻ bia ở trong các tank lên men phụ. Thể
tích của mỗi tank có thể bơm đầy đến 98% sau đó mở van liên thông và bắt
đầu giai đoạn lên men phụ.

Sau một ngày lên men, van liên thông đóng lại và điều chỉnh supap cảu
van an toàn ở vạch tới hạn.
Kiểm tra quá trình lên men phụ được thể hiện bằng các công việc: quan
sát lượng co2 thoát ra, đo độ giảm của chất hòa tan , độ trong của bia… nếu
quá trình lên men phụ xảy ra với tốc độ quá chậm, ta có thể bổ sung thêm
bia non đang ở giai đoạn lên men chính mạnh nhất. để xác định thời điểm
kết thúc lên men phụ, ta cũng xem xét cụm chỉ số vừa nói ở trên.
Thời gian kéo dài của quá trình lên men phụ và tàng trữ dao động từ 3
tuần đến 6 tháng, thậm chí đến 9 tháng.
Ở một số nước châu mỹ lại áp dụng công nghệ lên men phụ và tàng trữ
hai giai đoạn: trong 2 tuần đầu bia được chứa trong một tank, sau đó làm
lạnh và lọc bằng diatomit và chuyển sang chứa ở tank khác. ở đây bia được
giữ từ 4-5 ngày đến 2-3 tuần, và trong thời gian đó lại tiếp tục bổ sung bia
non, mới lên men chính xong. Cuối cùng của giai đoạn tàng trữ, người ta cho
vào bia một số chất hấp phụ, chất kết lắng, chất chống oxy hóa hoặc các chế
phẩm để ổn định thành phần của bia.
Rất thú vị là công nghệ lên men phụ được ứng dụng ở anh và bỉ khi sản
xuất loại bia Lambik. Quá trình lên men chính được tiến hành bằng các
chủng nấm men dại thuộc Brerranomyces. Đặc điểm của loại nấm men này là
trong quá trình sinh trưởng, chúng có khả năng sinh tổng hợp các chất thơm.
Lên men phụ được tiến hành trong chai. Trước lúc đó vào chai, nồng độ
đường có khả năng lên men trong bia non phải còn ở mức 1%. Bổ sung thêm
nấm men bia bình thường hoặc các loại nấm men có khả năng tạo chất thơm
và bia được rót đầy vào chai. Chai đặt nằm nghiêng trong 1 tháng, sau thì
cho đứng thẳng. bia được làm lạnh, cặn sẽ kết chặt ở chai và bán cho người
tiêu dùng mà không cần phải lọc.