Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp sản xuất đồ uống lên men, đặc biệt là sản xuất bia, giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế thực phẩm toàn cầu và Việt Nam. Bia là thức uống giải khát lên men truyền thống giàu dinh dưỡng, cung cấp các hợp chất năng lượng, vitamin nhóm B (thiamin, riboflavin, acid nicotinic), khoáng chất cùng khí carbon dioxide ($CO_2$) bão hòa giúp giải nhiệt. Tại Việt Nam, sau khi gia nhập Tổ chức Thương mại Thế giới (WTO), thị trường bia phát triển nhanh chóng với sự mở rộng của nhiều đơn vị sản xuất lớn như Tổng công ty Bia - Rượu - Nước giải khát Sài Gòn (SABECO), Bia Hà Nội (HABECO), Heineken. Đứng trước yêu cầu ngày càng khắt khe về vệ sinh an toàn thực phẩm, việc kiểm soát chặt chẽ các thông số kỹ thuật trong dây chuyền sản xuất công nghiệp và đánh giá toàn diện chất lượng thành phẩm trở thành nhiệm vụ thiết yếu nhằm hạ giá thành, rút ngắn chu kỳ sản xuất và nâng cao năng lực cạnh tranh.

Khóa luận "Khảo sát quy trình công nghệ sản xuất bia tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý" do sinh viên Nguyễn Thị Hiền thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Hữu Nghị tại Khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên (năm 2014).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

  1. Mục đích nghiên cứu:
    • Nghiên cứu công nghệ qua từng công đoạn của quy trình sản xuất bia tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý.
    • Đánh giá chất lượng sản phẩm bia của công ty và so sánh với các sản phẩm của đơn vị khác trên thị trường.
  2. Yêu cầu và nhiệm vụ nghiên cứu:
    • Khảo sát quy trình sản xuất qua từng công đoạn: tìm hiểu đặc tính nguyên liệu sản xuất; khảo sát thông số kỹ thuật hệ thống máy móc, thiết bị; nắm bắt nguyên lý vận hành và biện pháp xử lý sự cố công nghệ.
    • Đánh giá chất lượng sản phẩm thông qua các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và vi sinh vật.
    • Nghiên cứu động thái biến thiên của hàm lượng diacetyl theo thời gian lên men.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ sản xuất bia, dây chuyền thiết bị, nguyên phụ gia và các dòng sản phẩm bia thành phẩm.
  • Phạm vi không gian: Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý (SAHABECO), địa chỉ tại số 104 Trần Phú, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được tiến hành thu thập số liệu và thực nghiệm từ ngày 07/12/2013 đến ngày 07/06/2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và kiến thức chuyên ngành

Tác giả hệ thống hóa các cơ sở khoa học về công nghệ sản xuất bia, phân loại sản phẩm, đặc tính sinh hóa của nguyên vật liệu và quá trình chuyển hóa lên men:

  • Lịch sử và bản chất sinh hóa: Nguồn gốc bia từ nền văn minh Babylon (7000 năm TCN), qua Hy Lạp, La Mã và châu Âu. Bản chất của quá trình lên men được làm sáng tỏ từ công trình năm 1857 của Louis Pasteur xác định vai trò của nấm men, tiếp nối bởi các nghiên cứu thế kỷ XIX chứng minh hệ enzyme chuyển hóa đường thành ethanol và $CO_2$.
  • Phân loại sản phẩm: Phân loại theo hình thức bao gói (bia tươi không qua tiệt trùng giữ trọn hương vị; bia chai và bia lon tiệt trùng nhiệt); phân loại theo chủng nấm men và phương thức lên men (bia Ale lên men nổi ở nhiệt độ 15–23°C sinh nhiều ester hoa quả; bia Lager lên men chìm ở nhiệt độ 7–10°C và lên men phụ trữ lạnh 0–4°C tạo vị êm dịu, ít ester phụ).
  • Nguyên liệu sản xuất:
    • Nước công nghệ: Chiếm 77–90% thành phẩm, tham gia trực tiếp vào quá trình hồ hóa, đường hóa, trích ly chất hòa tan từ bã malt. Nước nấu phải đạt các tiêu chuẩn: trong suốt, không mùi lạ, độ cứng tạm thời < 7 mg đương lượng/lít, độ cứng vĩnh cửu 0,4–0,7 mg đương lượng/lít, pH từ 3,5–7, hàm lượng Ca < 100 mg/l, Mg < 80 mg/l, Cl 75–150 mg/l, $CaSO_4$ 150–200 mg/l, không chứa kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh, tổng vi sinh vật < 100 tế bào/ml.
    • Malt đại mạch: Bán thành phẩm nảy mầm nhân tạo, cung cấp hệ enzyme thủy phân ($\alpha$-amylase, $\beta$-amylase, protease) và cơ chất hòa tan. Quá trình sấy malt trải qua 3 giai đoạn: sinh lý (< 45°C), sinh hóa (45–70°C) và hóa học (75–105°C).
    • Hoa Houblon (Humulus lupulus): Cung cấp chất đắng ($\alpha$-axit đắng 6–9%, $\beta$-axit đắng 3–4%, nhựa mềm 5–6%, nhựa cứng 1–2%), tinh dầu thơm (103 hợp chất, chiếm 75% hydrocacbon) và polyphenol (tanin kết lắng protein cao phân tử không bền). Nhà máy sử dụng kết hợp hoa dạng cao (bảo quản 3–5 năm, bổ sung cuối quá trình đun sôi dịch đường) và hoa viên 45 (chứa 10% chất đắng, bổ sung 2 đợt).
    • Nấm men: Chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis (sinh trưởng ở 0–10°C, dễ kết lắng, tái sử dụng 6–10 chu kỳ). Yêu cầu dịch men giống: tỷ lệ men chết < 2%, tỷ lệ nảy chồi > 10%, mật độ 10–20 triệu tế bào/ml.
    • Nguyên liệu thay thế (Gạo): Thay thế tối đa 20% lượng malt để hạ giá thành, tăng độ bền keo và giảm độ màu.
    • Chất phụ gia và trợ lọc: Bột trợ lọc Diatomite (Standard Super Cel và Hyflo Super Cel), chất chống đục PVPP, phụ gia rút ngắn chu kỳ lên men Malturex L ($\alpha$-Acetolactate Decarboxylase), hóa chất CIP (NaOH vảy/lỏng, Trimeta HC, Oxonia $H_2O_2$, $HCl$, $H_2SO_4$, Caramel, $CaCl_2$, $ZnCl_2$, Acid lactic).
Thành phần hóa học của Malt Tỷ lệ (%) Thành phần hóa học của Gạo Tỷ lệ (%)
Tinh bột 58,0 Tinh bột 75,0
Pentoza 8,0 Protein 8,0
Saccharose 5,0 Lipid (Chất béo) 1,0 – 1,5
Đường khử 4,0 Cellulose 0,5 – 0,8
Protid 10,0 Chất khoáng 1,0 – 1,2
Cellulose 6,0
Chất khoáng 2,5
Lipid 2,5
Enzyme và vitamin Phần còn lại

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Tác giả kết hợp đồng thời phương pháp nghiên cứu lý thuyết, quan sát thực tế dây chuyền và thực nghiệm phân tích phòng KCS:

  • Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp: Thu thập dữ liệu lịch sử phát triển, hồ sơ năng lực sản xuất, quy chuẩn kiểm soát nội bộ của nhà máy và các công trình khoa học chuyên ngành.
  • Phương pháp khảo sát và tham gia sản xuất trực tiếp: Trực tiếp tham gia vận hành từng công đoạn trên dây chuyền sản xuất: tiếp nhận nguyên liệu, nghiền, nấu - đường hóa, lọc dịch đường, đun sôi với hoa houblon, lắng trong xoáy lốc Whirlpool, làm lạnh nhanh, lên men chính/phụ, lọc trong bia và chiết rót đóng gói (lon, chai).
  • Phương pháp phân tích cảm quan: Đánh giá độ trong, màu sắc, bọt, độ bền bọt, mùi, vị theo thang điểm quy định. Quy trình thử nếm được kiểm soát nghiêm ngặt: mẫu bảo quản ở 12–15°C, mỗi đợt thử không quá 3 loại bia và tối đa 10 mẫu/ngày, sử dụng bánh mì lạt và nước tráng không mùi để thanh vị.
  • Phương pháp phân tích hóa lý:
    • Xác định Diacetyl: Chưng cất 100 ml bia thu 25 ml dịch cất ở 60–70°C (thời gian 8–10 phút), phản ứng với Ortho-phenylenediamin 1% trong $HCl$ 4N tạo dẫn xuất quinoxaline, đo độ hấp thụ quang phổ ở bước sóng $\lambda = 335$ nm. Công thức tính: $\text{Diacetyl (mg/l)} = \frac{A_{335} - A_{bt}}{0,23} \times 0,625$.
    • Xác định hàm lượng $CO_2$: Sử dụng áp kế Gray và máy đo chuyên dụng, ghi nhận áp suất cực đại ($P_{max}$ tính bằng PSI), đo thể tích khí khoảng trống cổ chai, tra bảng Gray và quy đổi ra g/l ($C_{CO_2} = %v/v \times 1,97$).
    • Xác định độ cồn (% vol): Chưng cất 250 ml bia đã loại $CO_2$, làm lạnh thu hồi cồn và đo tỷ trọng bằng alcol kế chuẩn ở nhiệt độ chuẩn 20°C.
    • Xác định độ màu (°EBC): Lọc bia qua bột trợ lọc Diatomite 700, đo độ hấp thụ quang phổ ở bước sóng $\lambda = 430$ nm, tính theo công thức: $^{\circ}\text{EBC} = A_{430} \times 25$.
    • Xác định độ đắng (°BU): Trích ly chất đắng từ mẫu bia lạnh bằng Iso-Octan trong môi trường $HCl$ 3N, ly tâm 3000 vòng/phút trong 3 phút, đo độ hấp thụ của pha hữu cơ ở bước sóng $\lambda = 275$ nm bằng cuvet thạch anh ($^{\circ}\text{BU} = A_{275} \times 50$).
    • Xác định độ chua (axit toàn phần): Chuẩn độ mẫu bia đã khử $CO_2$ bằng dung dịch $NaOH$ 0,1N với chỉ thị phenolphthalein 1% đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền vững.
    • Xác định độ hấp (độ thanh trùng): Kiểm tra sự bất hoạt hoàn toàn của enzyme sau thanh trùng thông qua phản ứng thủy phân dung dịch saccharose 20% ở 55°C trong 1 giờ và thử nghiệm màu với thuốc thử Fehling A và B.
    • Xác định chất cặn và độ Balling (°Plato hòa tan nguyên thủy - HTNT): Sử dụng saccharometer đo dịch cặn sau khi đuổi cồn, tính toán độ Balling dựa trên tương quan giữa độ cồn và độ Regie.
    • Định tính tinh bột còn sót: Kết tủa tinh bột bằng cồn 90°, nhỏ dung dịch Iod 0,1N quan sát sự biến màu.
  • Phương pháp phân tích vi sinh vật:
    • Tổng số vi sinh vật hiếu khí: Nuôi cấy trên môi trường thạch thịt (Meat extract agar) ở 37°C trong 24–48 giờ, đếm khuẩn lạc.
    • Tổng số Coliforms: Nuôi cấy phát hiện trên môi trường BGBL (Brilliant Green Lactose Bile Salt) 2% ở 37°C trong 24–48 giờ.
    • Vi khuẩn Escherichia coli: Nuôi cấy trên môi trường chọn lọc Endo, thực hiện phản ứng sinh hóa IMViC (thử nghiệm sinh Indol với thuốc thử Kovacs).
    • Tổng số nấm men, nấm mốc: Đổ đĩa nuôi cấy trên môi trường thạch Sabouraud.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh ngành bia Việt Nam tăng trưởng mạnh sau hội nhập WTO. Đặt ra vấn đề kiểm soát công nghệ sản xuất và vệ sinh an toàn thực phẩm tại các nhà máy bia địa phương sáp nhập vào hệ thống tổng công ty lớn. Xác định rõ mục đích nghiên cứu công nghệ từng công đoạn, khảo sát vận hành thiết bị, đánh giá các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm bia tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý và theo dõi hàm lượng diacetyl trong lên men.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng thuật toàn diện về:

  • Lịch sử sản xuất bia thế giới và Việt Nam; phân loại các dòng bia (Lager, Ale, bia chai, lon, bia tươi); giá trị dinh dưỡng của bia (1 lít bia cung cấp 500–600 Kcal, các vitamin $B_1$, $B_2$, PP).
  • Tiêu chuẩn chất lượng của hệ nguyên liệu chính: nước công nghệ, malt đại mạch (độ ẩm 4–5%, hoạt lực diastaza 300–320 WK, protein hòa tan 4,3%, độ hòa tan chất khô 80%), hoa houblon (hoa cao, hoa viên 45), nấm men chìm S. carlsbergensis và nguyên liệu thay thế gạo.
  • Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật kiểm soát nguyên liệu phụ gia: muối $CaCl_2$, $ZnCl_2$, Acid lactic, caramel tạo màu, enzyme Malturex L, bột trợ lọc Diatomite Standard Super Cel và Hyflo Super Cel, bột hấp phụ PVPP, hóa chất tẩy rửa CIP (Trimeta HC, NaOH, Oxonia).
  • Lịch sử hình thành và phát triển của Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý (tiền thân là Khách sạn chuyên gia Phủ Lý thành lập năm 1973, qua các mốc nâng công suất 1 triệu lít/năm năm 1986, 6 triệu lít/năm năm 1995 với công nghệ Đức, đạt chứng chỉ ISO 9001:2000 do BM TRADA cấp năm 2003, mở rộng công suất 12 triệu lít/năm năm 2004 và cổ phần hóa sáp nhập SABECO ngày 01/05/2007). Giới thiệu 2 dòng sản phẩm chủ lực: bia lon 333 Export (330ml, 5,3% vol) và bia chai Nager (450ml, 4,3% vol).
  • Tình hình sản xuất tiêu thụ bia: sản lượng thế giới đạt trên 100 tỷ lít/năm; Việt Nam có hơn 320 cơ sở sản xuất đạt trên 800 triệu lít/năm, trong đó SABECO và HABECO chiếm vị thế dẫn đầu.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết địa điểm thực hiện (Nhà máy Bia Sài Gòn - Phủ Lý), thời gian (tháng 12/2013 – tháng 06/2014), trang thiết bị thí nghiệm (hệ thống chưng cất diacetyl, máy quang phổ, máy đo $CO_2$, alcol kế, khúc xạ kế, máy đo độ bền bọt, pH kế, tủ ấm, máy ly tâm). Mô tả chi tiết nguyên tắc, hóa chất, trình tự thao tác và công thức tính toán cho 11 quy trình kiểm nghiệm: cảm quan, diacetyl, $CO_2$, độ cồn, độ trong, độ màu, độ đắng, độ chua, độ hấp Fehling, chất cặn - độ Balling, tinh bột sót và phương pháp phân tích vi sinh vật (vi khuẩn hiếu khí, Coliforms, E. coli, nấm men/mốc).

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Nội dung chương 4 tập trung vào các kết quả khảo sát và thực nghiệm:

  • Khảo sát quy trình công nghệ: Thuyết minh chi tiết các thông số kỹ thuật từng công đoạn sản xuất: quy trình nghiền malt (nghiền khô/nghiền ẩm), chế độ nấu và đường hóa dịch cháo - dịch malt, quá trình lọc bã malt, đun sôi dịch đường với hoa houblon, quá trình lắng xoáy lốc trong thùng Whirlpool, làm lạnh nhanh qua thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng xuống 7–8°C, nạp oxy và bổ sung nấm men.
  • Quy trình lên men và hoàn thiện: Kiểm soát quá trình lên men chính (nhiệt độ 8–10°C), quá trình hạ nhiệt lên men phụ và tàng trữ (0–2°C); quy trình lọc trong bia bằng bột trợ lọc Diatomite kết hợp PVPP; quá trình chiết rót, đóng nắp và thanh trùng hầm bia lon 333 Export và bia chai Nager. Khảo sát hệ thống vệ sinh thiết bị CIP và hệ thống xử lý nước thải, bã hèm tại nhà máy.
  • Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm: Trình bày bảng dữ liệu phân tích cảm quan, các chỉ tiêu lý hóa (độ cồn, hàm lượng $CO_2$, độ màu EBC, độ đắng BU, độ chua, độ trong, độ Balling) và chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm bia lon 333 Export 330ml và bia chai Nager.
  • Nghiên cứu động thái diacetyl: Đánh giá sự biến đổi hàm lượng diacetyl trong suốt chu kỳ lên men, xác định thời điểm hàm lượng diacetyl đạt đỉnh và giảm dần về ngưỡng tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép trước khi kết thúc lên men phụ.
  • So sánh công nghệ: Đánh giá, đối chiếu các thông số công nghệ của Nhà máy Bia Sài Gòn - Phủ Lý với sản phẩm bia Vicoba.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các kết quả đạt được về khảo sát dây chuyền, chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn của Tổng công ty SABECO và đưa ra các kiến nghị kỹ thuật nhằm duy trì ổn định chất lượng, tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất.


Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  1. Khảo sát và chuẩn hóa quy trình công nghệ: Đã hệ thống hóa toàn bộ quy trình công nghệ sản xuất bia tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý từ nguyên liệu đầu vào đến đóng gói thành phẩm, làm rõ các thông số vận hành của hệ thống máy móc (nồi nấu, thùng lọc đáy bằng, nồi hoa, thùng lắng Whirlpool, tank lên men hình côn vỏ kép làm lạnh bằng glycol, máy chiết, máy thanh trùng hầm).
  2. Dữ liệu kiểm soát nguyên phụ gia: Xây dựng bảng thông số tiêu chuẩn kiểm soát nghiêm ngặt đối với hệ thống nguyên phụ gia:
    • Malt đại mạch đạt độ hòa tan chất khô 80%, protein hòa tan 4,3%, hoạt lực 300–320 WK, độ ẩm 4–5%.
    • Gạo nguyên liệu thay thế đạt tỷ lệ tinh bột 75%, protein 8%, lipit 1–1,5%.
    • Hoa houblon dạng cao và hoa viên 45 (10% chất đắng) được phân chia tỷ lệ và thời điểm nạp tối ưu nhằm hạn chế bay hơi tinh dầu thơm.
    • Bột trợ lọc Diatomite (Standard Super Cel: độ thẩm thấu 0,36 Darcy, pH 5,0; Hyflo Super Cel: độ thẩm thấu 0,60 Darcy, pH 8,0) và PVPP (khả năng hấp thụ $\ge 40%$) đảm bảo độ trong của bia sau lọc $\le 0,5$ EBC.
    • Phụ gia rút ngắn chu kỳ lên men Malturex L đạt hoạt lực $\ge 1500$ ADU/g, không nhiễm E. coli và Salmonella.
  3. Chất lượng sản phẩm bia thành phẩm:
    • Sản phẩm bia lon 333 Export đạt độ cồn $5,3 \pm 0,2%$ vol, bia chai Nager đạt $4,3 \pm 0,2%$ vol.
    • Độ bão hòa $CO_2$ đạt tiêu chuẩn quy định, bọt mịn, dày, thời gian giữ bọt lâu.
    • Các chỉ tiêu độ màu (°EBC), độ đắng (°BU), độ chua axit và độ trong (%Ne) đều nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn chất lượng của SABECO.
    • Độ hấp thanh trùng kiểm tra bằng phản ứng màu Fehling đạt chuẩn (dung dịch không xuất hiện kết tủa đỏ gạch $Cu_2O$, giữ nguyên màu xanh đối chứng), chứng minh enzyme và vi sinh vật đã bị ức chế hoàn toàn.
    • Chỉ tiêu vi sinh vật: Tổng số vi sinh vật hiếu khí, Coliforms, Escherichia coli, nấm men và nấm mốc đều đạt yêu cầu an toàn vệ sinh thực phẩm.
  4. Quy luật biến thiên Diacetyl: Xác định được quy luật hình thành và phân hủy hợp chất diacetyl (sản phẩm phụ tạo mùi bơ khó chịu). Qua quá trình lên men chính và lên men phụ, nấm men khử diacetyl về dạng acetoin và 2,3-butanediol, đưa hàm lượng diacetyl trong bia thành phẩm về mức an toàn cảm quan.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Tiếp tục duy trì nghiêm ngặt chế độ vệ sinh công nghiệp CIP (định kỳ sử dụng NaOH 1–2%, axit nitric, dung dịch sát trùng Oxonia $H_2O_2$ 21,8% và Trimeta HC).
  • Kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ làm lạnh dịch đường và nhiệt độ lên men nhằm hạn chế tối đa sự phát sinh các sản phẩm phụ không mong muốn.
  • Tối ưu hóa chế độ thu hồi và tái sử dụng nấm men (chỉ sử dụng men giống thuần chủng trong giới hạn 6–10 chu kỳ lên men để tránh thoái hóa giống).
  • Nâng cao hiệu quả xử lý bã hèm, nước thải sản xuất và tái thu hồi khí $CO_2$ từ quá trình lên men nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm chi phí vận hành.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của nghiên cứu: Khóa luận tập trung khảo sát thực tế trên dây chuyền công nghệ sẵn có tại một nhà máy đơn lẻ (Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý) trong khung thời gian 6 tháng thực tập (12/2013 – 06/2014). Việc khảo sát phụ thuộc vào kế hoạch sản xuất thực tế của nhà máy đối với hai dòng sản phẩm chính (333 Export và Nager), chưa thực hiện các mẻ nấu thực nghiệm biến thiên nhiều tỷ lệ nguyên liệu thay thế khác nhau ở quy mô pilot.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ lên men (nhiệt độ, áp suất, mật độ nấm men) nhằm rút ngắn hơn nữa thời gian hạ diacetyl; nghiên cứu nâng cao tỷ lệ thay thế malt bằng các nguồn tinh bột phụ phẩm nông nghiệp nội địa khác; đánh giá chi tiết hơn về các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt và xử lý tuần hoàn nước thải trong nhà máy bia.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận mang lại giá trị tham khảo thực tiễn cao cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Hóa học: Làm tài liệu tham khảo trực quan về sơ đồ công nghệ sản xuất đồ uống lên men quy mô công nghiệp, cấu tạo và nguyên lý vận hành của các thiết bị chuyên dụng (nồi đường hóa, nồi hoa bản, tank lên men côn, thiết bị trao đổi nhiệt, hệ thống chiết rót).
  • Cán bộ kỹ thuật và nhân viên kiểm nghiệm (KCS/QC/QA) tại các nhà máy bia: Cung cấp tài liệu quy chuẩn, chi tiết về quy trình thao tác chuẩn (SOP) cho 11 phương pháp phân tích hóa lý, cảm quan và vi sinh chuyên ngành bia (đặc biệt là phương pháp chưng cất - quang phổ đo diacetyl ở 335 nm, đo độ đắng BU ở 275 nm, phương pháp kiểm tra độ thanh trùng bằng phản ứng Fehling).
  • Các nghiên cứu sinh, kỹ sư nghiên cứu tối ưu hóa quy trình: Tham khảo hệ thống bảng tiêu chuẩn kỹ thuật kiểm soát các nhóm chất phụ gia, bột trợ lọc và hóa chất CIP công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng phương pháp và nguyên tắc nào để xác định hàm lượng diacetyl trong bia?

Tác giả sử dụng phương pháp chưng cất kết hợp đo quang phổ kế. Nguyên tắc: Diacetyl và 2,3-pentanedione được chưng cất từ mẫu bia (100 ml bia chưng cất thu 25 ml dịch ở nhiệt độ 60–70°C), sau đó cho phản ứng với Ortho-phenylenediamin 1% trong môi trường $HCl$ 4N để tạo thành dẫn xuất quinoxaline. Dẫn xuất này có khả năng hấp thụ quang học và được đo mật độ quang trên máy quang phổ ở bước sóng $\lambda = 335$ nm, từ đó tính ra hàm lượng diacetyl (mg/l) thông qua độ hấp thụ của mẫu đo, mẫu trắng và mẫu chuẩn.

2. Yêu cầu kỹ thuật đối với nấm men giống trước khi đưa vào lên men tại nhà máy là gì?

Nhà máy sử dụng chủng nấm men chìm thuần khiết Saccharomyces carlsbergensis. Yêu cầu kỹ thuật bắt buộc trước khi đưa vào dịch đường:

  • Tỷ lệ tế bào men chết: $< 2%$.
  • Tỷ lệ tế bào nảy chồi: $> 10%$.
  • Mật độ nấm men nạp vào dịch đường: $10 - 20$ triệu tế bào/ml dịch giống.
  • Giới hạn chu kỳ tái sử dụng: Một đời men giống được nhân và sử dụng trong khoảng $6 - 10$ chu kỳ lên men.

3. Phương pháp kiểm tra độ hấp (độ thanh trùng) của bia bằng thuốc thử Fehling có nguyên lý như thế nào?

Phương pháp nhằm kiểm tra xem nhiệt độ thanh trùng (63–80°C) đã bất hoạt hoàn toàn enzyme và vi sinh vật hay chưa. Mẫu bia sau thanh trùng được ủ với dung dịch saccharose 20% ở 55°C trong 1 giờ. Nếu quá trình hấp chưa đạt (enzyme thủy phân chưa bị tiêu diệt), enzyme sẽ phân cắt saccharose thành đường khử (glucose và fructose). Khi cho dịch này tác dụng với hỗn hợp Fehling A và Fehling B rồi đun sôi, đường khử sẽ khử hợp chất đồng thành kết tủa đỏ gạch $Cu_2O$ (màu đỏ nâu). Nếu bia đạt độ hấp, dung dịch không đổi màu và giữ nguyên màu xanh đậm đối chứng.

4. Gạo được sử dụng làm nguyên liệu thay thế với tỷ lệ bao nhiêu và có đặc tính thành phần ra sao?

Gạo được sử dụng làm nguyên liệu thay thế malt đại mạch với tỷ lệ lên đến 20% trong sản xuất. Về thành phần hóa học tính theo chất khô: gạo chứa hàm lượng tinh bột cao (75%), protein ở mức vừa phải (8%), chất béo thấp (1–1,5%), cellulose thấp (0,5–0,8%) và chất khoáng (1–1,2%). Việc sử dụng gạo giúp giảm giá thành, tăng độ bền keo và làm màu bia sáng hơn.

5. Nhà máy sử dụng những loại bột trợ lọc nào và yêu cầu kiểm soát kỹ thuật của chúng ra sao?

Nhà máy sử dụng hai loại bột trợ lọc Diatomite nhập khẩu từ Mỹ kết hợp với bột hấp phụ PVPP:

  • Diatomite Standard Super Cel: Nguồn gốc Plankton marine, loại Calcined, pH 5,0, tỷ lệ trên sàng 150 mesh $\le 7,0%$, độ thẩm thấu 0,36 Darcy, hàm lượng sắt hòa tan $\le 30,0$ ppm, độ trong bia sau lọc $\le 0,5$.
  • Diatomite Hyflo Super Cel: Nguồn gốc Plankton marine, loại Flux Calcined, pH 8,0, tỷ lệ trên sàng 150 mesh $\le 12,0%$, độ thẩm thấu 0,60 Darcy, hàm lượng sắt hòa tan $\le 50,0$ ppm.
  • Bột PVPP: Dạng bột mịn màu trắng đến trắng bạc, pH 5,0 (dung dịch 1g/100ml nước cất), khả năng hấp thụ $\ge 40,0%$.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Thị Hiền đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu đề ra về việc khảo sát chi tiết quy trình công nghệ sản xuất bia tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý. Công trình đã hệ thống hóa toàn diện các thông số kỹ thuật vận hành thiết bị, tiêu chuẩn kiểm soát hệ nguyên phụ gia, đồng thời thiết lập bộ quy trình thực nghiệm phân tích chuẩn xác cho các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan và vi sinh vật của sản phẩm bia lon 333 Export và bia chai Nager. Các kết quả phân tích khẳng định quy trình công nghệ của nhà máy vận hành ổn định, sản phẩm đầu ra đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm và chất lượng kỹ thuật của Tổng công ty SABECO. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị thực tiễn cao cho đào tạo chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm và ứng dụng kiểm soát chất lượng tại các nhà máy bia công nghiệp.