Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Bia là loại đồ uống lên men truyền thống có giá trị dinh dưỡng cao, chứa các vitamin, khoáng chất, nguyên tố vi lượng và lượng $\text{CO}_2$ bão hòa giúp giải nhiệt nhanh chóng. Tại Việt Nam, ngành công nghiệp sản xuất bia đã có bước phát triển mạnh mẽ về quy mô và sản lượng, đặc biệt sau khi gia nhập Tổ chức Thương mại Thế giới (WTO). Sự gia tăng nhanh chóng của các nhà máy sản xuất trong nước và liên doanh đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc kiểm soát chất lượng, nâng cao hiệu suất công nghệ và đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm.

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hiền tập trung giải quyết bài toán khảo sát thực tế dây chuyền công nghệ và kiểm soát chất lượng sản phẩm tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý (Hà Nam), nhằm hệ thống hóa quy trình kỹ thuật, đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan, vi sinh và khảo sát động thái biến đổi của hợp chất diacetyl trong quá trình lên men.

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu công nghệ qua từng công đoạn của quy trình sản xuất bia tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý.
  2. Đánh giá chất lượng sản phẩm bia của công ty và so sánh các thông số kỹ thuật, công nghệ với sản phẩm bia khác trên thị trường (bia Vicoba).

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Khảo sát quy trình sản xuất qua từng công đoạn: tìm hiểu nguyên liệu đầu vào, thông số kỹ thuật của máy móc thiết bị, nguyên lý vận hành và cách thức khắc phục sự cố phát sinh.
  2. Đánh giá chất lượng sản phẩm bia thành phẩm thông qua các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và vi sinh học.
  3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lên men tới hàm lượng diacetyl trong dịch bia.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ sản xuất bia và các sản phẩm bia thành phẩm (bia lon 333 Export 330ml, bia chai Nager 450ml).
  • Phạm vi không gian: Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý, địa chỉ tại số 104 Trần Phú, thị xã Phủ Lý (nay là thành phố Phủ Lý), tỉnh Hà Nam.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được tiến hành thực tập và thu thập số liệu thực nghiệm từ ngày 07/12/2013 đến ngày 07/06/2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết về sinh hóa và vi sinh vật học trong sản xuất đồ uống lên men, bao gồm quá trình thủy phân tinh bột của hệ enzyme malt ($\alpha$-amylase, protease), cơ chế lên men đường của nấm men (Saccharomyces), vai trò của hoa houblon (Humulus lupulus) trong việc tạo vị đắng và độ bền bọt, cùng các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng phụ gia và vệ sinh công nghiệp (CIP).

[Nguyên liệu: Nước, Malt, Gạo, Hoa Houblon] 
[Nghiền & Nấu Dịch Đường / Houblon Hóa] 
[Lắng Xoáy Whirlpool & Làm Lạnh Dịch Đường] 
[Lọc Trong, Bão Hòa CO2 & Hoàn Thiện] 
[Chiết Rót, Thanh Trùng & Đánh Giá Chất Lượng KCS]

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả đã kết hợp giữa phương pháp nghiên cứu thực địa tại nhà máy và các phương pháp phân tích thực nghiệm trong phòng KCS:

  • Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp: Thu thập dữ liệu lịch sử hình thành, năng lực thiết bị, sản lượng và tài liệu quy chuẩn kỹ thuật của nhà máy.
  • Phương pháp tham gia trực tiếp sản xuất: Trực tiếp vận hành, giám sát các công đoạn từ xử lý nguyên liệu, nấu, lên men đến chiết rót và xử lý môi trường.
  • Phương pháp khảo nghiệm dây chuyền: Theo dõi các thông số công nghệ (nhiệt độ, áp suất, thời gian, lưu lượng) tại từng thiết bị.
  • Phương pháp đánh giá cảm quan: Đánh giá 5 chỉ tiêu (trạng thái, màu sắc, bọt và độ bền bọt, mùi, vị) ở nhiệt độ mẫu $12 \div 15^\circ\text{C}$ theo quy chuẩn thử nếm.
  • Phương pháp phân tích hóa lý và vi sinh học:
    • Xác định Diacetyl: Phương pháp chưng cất ($60 \div 70^\circ\text{C}$ trong $8 \div 10$ phút) kết hợp phản ứng với Ortho-phenylenediamin 1% tạo dẫn xuất quinoxaline, đo độ hấp thụ quang phổ ở bước sóng $\lambda = 335\text{ nm}$.
    • Xác định hàm lượng $\text{CO}_2$: Đo áp lực cực đại bằng áp kế Gray và đo thể tích không khí khoảng trống cổ chai, tính toán ra thể tích $% \text{v/v}$ và chuyển đổi sang khối lượng ($\text{g/l} = % \text{v/v} \times 1{,}97$).
    • Xác định độ cồn ($% \text{vol}$): Chưng cất 250ml mẫu bia, thu hồi dịch cất định mức lại 250ml và đo tỷ trọng bằng cồn kế (alcol kế) ở $20^\circ\text{C}$.
    • Xác định độ đắng ($^\circ\text{BU}$): Trích ly chất đắng bằng Iso-octan trong môi trường $\text{HCl } 3\text{N}$, ly tâm tách lớp ($3000\text{ vòng/phút}$ trong 3 phút) và đo mật độ quang ở bước sóng $\lambda = 275\text{ nm}$ ($^\circ\text{BU} = A_{275} \times 50$).
    • Xác định độ màu ($^\circ\text{EBC}$): Lọc trong mẫu bằng bột trợ lọc Diatomite 700 và đo độ hấp thụ ở bước sóng $\lambda = 430\text{ nm}$ ($^\circ\text{EBC} = A_{430} \times 25$).
    • Xác định độ chua: Chuẩn độ lượng axit trong 10ml bia bằng dung dịch $\text{NaOH } 0{,}1\text{N}$ tiêu chuẩn với chỉ thị Phenolphthalein 1%.
    • Xác định độ hấp (độ thanh trùng): Thử nghiệm ủ mẫu với dung dịch saccharose 20% ở $55^\circ\text{C}$ trong 1 giờ để kiểm tra hoạt tính enzyme còn sót, sau đó định tính bằng thuốc thử Fehling A và B qua phản ứng tạo kết tủa đỏ gạch $\text{Cu}_2\text{O}$.
    • Xác định độ đường hòa tan nguyên thủy (độ Balling - $^\circ\text{plato HTNT}$): Xác định dựa trên tương quan giữa độ cồn và độ cặn chiết sau chưng cất qua công thức: $$\text{Độ Balling } (^\circ\text{plato HTNT}) = \frac{^\circ\text{Alcol}}{0{,}52945} + ^\circ\text{plato (HTBK)} + 0{,}5$$
    • Xác định tinh bột còn sót: Kết tủa tinh bột bằng cồn $90^\circ$ và nhỏ dung dịch $\text{I}_2\text{ }0{,}1\text{N}$ để phát hiện tinh bột hòa tan hoặc dextrin.
    • Kiểm tra vi sinh vật: Định lượng tổng số vi sinh vật hiếu khí trên môi trường thạch thường (Meat extract agar, ủ $37^\circ\text{C}/24 \div 48\text{h}$); định lượng Coliforms trên môi trường canh thang BGBL 2%; định danh Escherichia coli trên môi trường ENDO và phản ứng sinh hóa IMViC (thử Indol bằng thuốc thử Kovacs); kiểm tra nấm men, nấm mốc 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 thị trường bia Việt Nam cạnh tranh mạnh mẽ sau gia nhập WTO. Nêu rõ mục tiêu nghiên cứu là khảo sát chi tiết quy trình công nghệ của Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý, đánh giá chất lượng sản phẩm bia lon 333 Export và so sánh với bia Vicoba, đồng thời xác lập các nội dung nghiên cứu cụ thể về thông số kỹ thuật, cách thức xử lý sự cố và động học diacetyl.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp toàn diện các cơ sở lý thuyết và dữ liệu thực tế liên quan đến đề tài:

  • Lịch sử và phân loại bia: Trình bày lịch sử phát triển từ 7000 năm TCN tại Babylon, các phát hiện của Louis Pasteur (1857) về nấm men; phân loại bia theo bao bì (bia tươi, bia lon, bia chai) và theo phương thức lên men (bia Ale dùng nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae lên men ở $15 \div 23^\circ\text{C}$; bia Lager dùng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis lên men ở $7 \div 10^\circ\text{C}$ và tàng trữ ở $0 \div 4^\circ\text{C}$).
  • Giá trị dinh dưỡng: 1 lít bia cung cấp $500 \div 600\text{ kcal}$, hàm lượng cồn từ $2 \div 6% \text{V}$, chứa $20 \div 50\text{ mg/l}$ Thiamin ($\text{B}_1$), $340 \div 560\text{ mg/l}$ Riboflavin ($\text{B}_2$) và $5800 \div 9000\text{ mg/l}$ Acid Nicotinic ($\text{PP}$).
  • Nguyên liệu sản xuất:
    • Nước: Chiếm $77 \div 90%$ bia thành phẩm ($80 \div 90%$ dịch lên men). Yêu cầu kỹ thuật: độ cứng tạm thời $< 7\text{ mg đl/l}$, độ cứng vĩnh cửu $0{,}4 \div 0{,}7\text{ mg đl/l}$, $\text{pH } 3{,}5 \div 7$, $\text{Ca}^{2+} < 100\text{ mg/l}$, $\text{Mg}^{2+} < 80\text{ mg/l}$, $\text{Cl}^- < 75\text{N} \div 150\text{ mg/l}$, $\text{CaSO}_4\text{ } 150 \div 200\text{ mg/l}$, vi sinh vật $< 100\text{ tế bào/ml}$, không có vi sinh vật gây bệnh.
    • Malt đại mạch: Trình bày quá trình ươm mầm (ngâm $36 \div 48\text{h}$, độ ẩm $42 \div 46%$, nhiệt độ $12 \div 15^\circ\text{C}$; ủ $8 \div 10\text{ ngày}$ ở $15 \div 22^\circ\text{C}$) và kỹ thuật sấy malt qua 3 giai đoạn: sinh lý (đến $45^\circ\text{C}$, ẩm $\sim 30%$), sinh hóa ($45 \div 70^\circ\text{C}$, ẩm $\sim 10%$) và hóa học ($75 \div 105^\circ\text{C}$, ẩm tối thiểu).
Thành phần hóa học của Malt Tỷ lệ (%)
Tinh bột 58,0
Protid 10,0
Pentoza 8,0
Cellulose 6,0
Saccharose 5,0
Đường khử 4,0
Chất khoáng 2,5
Lipid 2,5
Enzyme và vitamin Phần còn lại
  • Hoa Houblon: Cung cấp chất đắng ($15 \div 21%$ chất khô: $\alpha$-axit đắng $6 \div 9%$, $\beta$-axit đắng $3 \div 4%$, nhựa mềm $5 \div 6%$, nhựa cứng $1 \div 2%$), tinh dầu thơm (103 hợp chất, trong đó hydrocacbon chiếm $75%$, tỷ trọng 0,88) và polyphenol/tannin giúp kết lắng protein cao phân tử. Nhà máy sử dụng cao hoa (cho vào cuối quá trình nấu) và hoa viên 45 (chứa $10%$ chất đắng, chia làm 2 đợt cho).
  • Nấm men: Sử dụng chủng nấm men chìm thuần chủng. Yêu cầu: tỷ lệ men chết $< 2%$, tỷ lệ nảy chồi $> 10%$, mật độ gieo cấy $10 \div 20\text{ triệu tế bào/ml}$, chu kỳ sử dụng $6 \div 10$ đời men.
  • Nguyên liệu thay thế: Sử dụng gạo với tỷ lệ thay thế đến $20%$ (gạo chứa $75%$ tinh bột, $8%$ protein, $1 \div 1{,}5%$ chất béo, $0{,}5 \div 0{,}8%$ cellulose, $1 \div 1{,}2%$ khoáng).
  • Hóa chất và phụ gia kiểm soát: Hệ thống hóa các chỉ tiêu nguyên liệu phụ gia sử dụng trong nhà máy:
Tên phụ gia / Hóa chất Chỉ tiêu kiểm soát chính Mức quy định
$\text{CaCl}_2$ Hàm lượng Fe / Hàm lượng $\text{SO}_4^{2-}$ $\le 0{,}1% \text{ / } \le 0{,}01%$
$\text{ZnCl}_2$ Hàm lượng $\text{ZnCl}_2$ $\ge 96{,}0%$
Caramel Khả năng tạo màu ($1\text{g/l}$, $610\text{ nm}$) / Tỉ trọng $\ge 0{,}106\text{ / } 1{,}0\text{ g/cm}^3$
Acid lactic Hàm lượng Acid / Arsenic / Sắt $79{,}5% \text{ / } \le 1{,}0\text{ ppm} \text{ / } \le 10{,}0\text{ ppm}$
Malturex L/$\alpha$ Hoạt lực / Tổng VSV sống / Coliforms $\ge 1500\text{ ADU/g} \text{ / } \le 50000\text{ kl/g} \text{ / } \le 30\text{ kl/g}$
Bột trợ lọc Standard Super Cel Nguồn gốc Diatomite / pH / Độ trong bia Calcined / $\text{pH } 5{,}0\text{ / } \le 0{,}5$
Bột trợ lọc Hyflo Super Cel Nguồn gốc Diatomite / pH / Độ thấm Flux Calcined / $\text{pH } 8{,}0\text{ / } 0{,}60\text{ Darcy}$
PVPP Khả năng hấp thụ / pH ($1\text{g}/100\text{ml}$) $\ge 40{,}0% \text{ / } 5{,}0$
Trimeta HC Nồng độ sử dụng / Tỉ trọng $1{,}0% \text{ / } 1{,}44\text{ g/cm}^3$
$\text{NaOH}$ vảy / $\text{NaOH}$ lỏng Hàm lượng $\text{NaOH}$ $\ge 96% \text{ / } \ge 44%$
OXONIA Hàm lượng $\text{H}_2\text{O}_2$ $21{,}8%$
$\text{HCl}$ / $\text{H}_2\text{SO}_4$ Hàm lượng axit $\ge 31{,}5% \text{ / } \ge 94{,}0%$
  • Tổng quan về đơn vị khảo sát: Giới thiệu Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý (SAHABECO), tiền thân là Khách sạn chuyên gia Phủ Lý thành lập năm 1973; năm 1995 đầu tư dây chuyền công nghệ Đức 6 triệu lít/năm; năm 2002 áp dụng ISO 9001:2000; năm 2004 mở rộng lên 12 triệu lít/năm; ngày 01/05/2007 cổ phần hóa sáp nhập vào Tổng công ty Bia - Rượu - Nước giải khát Sài Gòn (Sabeco). Sản phẩm chủ lực: Bia lon 333 Export ($330\text{ml}$, $5{,}3% \text{vol}$) và Bia chai Nager ($450\text{ml}$, $4{,}3% \text{vol}$).

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

Tác giả trình bày danh mục thiết bị thí nghiệm (hệ thống chưng cất diacetyl, máy quang phổ UV-VIS, máy đo độ bọt, máy đo độ trong, máy đo pH, máy Anton Paar, alcol kế, tỷ trọng kế), hóa chất phân tích và quy trình thao tác chi tiết cho từng chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và vi sinh theo quy phạm kiểm nghiệm thực phẩm.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Nội dung chương tập trung vào các phát hiện và phân tích thực nghiệm:

  1. Quy trình công nghệ tại nhà máy: Mô tả chi tiết từng công đoạn từ tiếp nhận nguyên liệu, làm sạch, nghiền malt và gạo, quá trình đường hóa và houblon hóa, lắng trong tách cặn bằng thùng lắng xoáy Whirlpool, làm lạnh nhanh dịch đường xuống nhiệt độ lên men, quy trình lên men chìm, thu hồi và bảo quản nấm men, lọc trong bằng bột trợ lọc Diatomite kết hợp hạt hấp phụ PVPP, bão hòa $\text{CO}_2$, chiết rót lon/chai, thanh trùng qua máy thanh trùng nhiều vùng nhiệt độ và đóng gói thành phẩm.
  2. Đánh giá chất lượng bia thành phẩm: Trình bày kết quả kiểm nghiệm lô sản phẩm bia lon 333 Export 330ml và bia chai Nager về độ cồn, độ chua, độ đắng, độ màu, độ bọt, độ bền bọt và độ trong.
  3. Kết quả kiểm tra vi sinh và độ hấp: Xác nhận sản phẩm đạt độ thanh trùng thông qua phản ứng thử nghiệm enzyme saccharase âm tính (không làm đổi màu dung dịch thuốc thử Fehling), tổng số vi sinh vật hiếu khí, Coliforms và E. coli đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.
  4. Động học diacetyl theo thời gian lên men: Phân tích quy luật tích lũy diacetyl ở giai đoạn đầu lên men chính và quá trình khử diacetyl bởi nấm men trong giai đoạn cuối lên men chính và lên men phụ để đạt mức cho phép trước khi lọc.
  5. Đánh giá so sánh công nghệ: Phân tích điểm tương đồng và khác biệt về thông số kỹ thuật giữa công nghệ sản xuất bia Sài Gòn tại nhà máy với bia Vicoba.
  6. Vệ sinh công nghiệp và xử lý môi trường: Mô tả hệ thống CIP thiết bị (dung dịch kiềm $\text{NaOH}$, axit, chất sát trùng Oxonia) và hệ thống xử lý nước thải, bã malt, bã men.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tác giả tóm lược các kết quả khảo sát quy trình và kiểm định chất lượng, khẳng định dây chuyền của nhà máy vận hành ổn định, sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng của Tổng công ty Sabeco, đồng thời đưa ra các kiến nghị về việc duy trì kiểm soát thông số công nghệ và cải tiến quy trình xử lý môi trường.


Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Khảo sát và thuyết minh hoàn chỉnh sơ đồ công nghệ sản xuất bia tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý, từ khâu xử lý nguyên liệu thô đến khâu thành phẩm xuất xưởng.
  • Thiết lập hệ thống kiểm soát chất lượng nguyên liệu, phụ gia và quy chuẩn kiểm tra KCS với các thông số định lượng cụ thể: kiểm soát nồng độ $\text{NaOH}$ ($44 \div 96%$), $\text{H}_2\text{O}_2$ trong Oxonia ($21{,}8%$), độ tinh khiết phụ gia kẽm $\text{ZnCl}_2 \ge 96%$, hoạt lực enzyme Malturex L/$\alpha \ge 1500\text{ ADU/g}$.
  • Xác định động thái biến đổi của hàm lượng diacetyl trong chu kỳ lên men, chứng minh quy luật giảm dần diacetyl dưới tác dụng sinh hóa của nấm men để đảm bảo sản phẩm không bị mùi lạ (bơ ôi).
  • Hoàn thiện bộ quy trình kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm gồm 10 chỉ tiêu hóa lý, cảm quan và 4 nhóm chỉ tiêu vi sinh vật (VSV hiếu khí, Coliforms, E. coli, nấm men/mốc).

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Tuân thủ nghiêm ngặt các thông số công nghệ tại các khâu nhạy cảm: nhiệt độ và thời gian sấy malt (giai đoạn cuối không quá $85^\circ\text{C}$), nhiệt độ đường hóa tối ưu cho $\alpha$-amylase ($70^\circ\text{C}$, $\text{pH } 5{,}7$), mật độ nấm men gieo cấy ($10 \div 20\text{ triệu tế bào/ml}$) và tỷ lệ nấm men chết $(< 2%$).
  • Đảm bảo quy trình thanh trùng bằng nhiệt ($63 \div 80^\circ\text{C}$) và kiểm tra độ chín/độ hấp định kỳ bằng phản ứng Fehling để bất hoạt hoàn toàn enzyme và tiêu diệt tạp khuẩn.
  • Tối ưu hóa việc sử dụng nguyên liệu thay thế (gạo ở mức $20%$) nhằm giảm giá thành mà vẫn đảm bảo độ bền keo và chất lượng cảm quan của bia.

Đóng góp thực tiễn

Khóa luận đã hệ thống hóa toàn bộ phương pháp phân tích kiểm nghiệm chuyên ngành bia đang áp dụng tại nhà máy công nghiệp thực tế, kết hợp giữa lý thuyết sinh hóa thực phẩm với thao tác vận hành thiết bị đo quang phổ, áp kế Gray, saccharmeter và kỹ thuật vi sinh.


Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi một nhà máy cụ thể (Bia Sài Gòn - Phủ Lý) trên các dòng sản phẩm hiện hữu (bia lon 333 Export, bia chai Nager); số liệu khảo sát động học diacetyl và so sánh công nghệ với bia Vicoba dừng lại ở mức khảo nghiệm dây chuyền thực tế tại chỗ, chưa mở rộng nghiên cứu tối ưu hóa đa yếu tố trên quy mô phòng thí nghiệm độc lập.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    1. Nghiên cứu sâu hơn về việc tối ưu hóa tỷ lệ và chủng loại nguyên liệu thay thế ngoài gạo nhằm hạ giá thành sản phẩm.
    2. Ứng dụng các chế phẩm enzyme thế hệ mới để rút ngắn thời gian lên men và kiểm soát triệt để tiền chất tạo diacetyl ($\alpha$-acetolactate).
    3. Đánh giá chi tiết hơn hiệu quả xử lý và tái sử dụng chất thải (bã men, bã malt, nước thải) theo hướng sản xuất sạch hơn.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng: Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học, Kỹ thuật Hóa học; kỹ thuật viên phòng KCS, kỹ sư vận hành sản xuất tại các nhà máy bia và nước giải khát.
  • Nội dung đáng tham khảo:
    • Sổ tay phương pháp kiểm nghiệm: Cung cấp chi tiết các bước thực hiện, hóa chất, công thức tính toán và bước sóng đo quang phổ cho các chỉ tiêu quan trọng như diacetyl ($\lambda = 335\text{ nm}$), độ đắng ($\lambda = 275\text{ nm}$), độ màu ($\lambda = 430\text{ nm}$), độ hấp thanh trùng (phản ứng Fehling) và độ Balling.
    • Tiêu chuẩn nguyên liệu và phụ gia: Bảng định mức kỹ thuật rõ ràng về bột trợ lọc Diatomite, PVPP, enzyme bổ sung, chất tẩy rửa và khử trùng công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Nấm men giống trước khi đưa vào dịch đường lên men tại nhà máy phải đáp ứng các yêu cầu chất lượng nào?

Nấm men sử dụng là chủng thuần khiết Saccharomyces carlsbergensis (lên men chìm), được giữ dưới dạng men khô và nhân giống trung gian. Trước khi đưa vào dịch đường, giống men phải đạt: tỷ lệ tế bào chết $< 2%$, tỷ lệ tế bào nảy chồi $> 10%$, mật độ tế bào khi đưa vào dịch đường đạt từ $10 \div 20\text{ triệu tế bào/ml}$. Một đời men giống được phép tái sử dụng từ $6 \div 10$ chu kỳ lên men.

2. Công thức và nguyên tắc xác định hàm lượng diacetyl trong bia bằng phương pháp quang phổ kế được thực hiện ra sao?

Diacetyl và 2,3-pentanedione được chưng cất tách khỏi bia ở nhiệt độ $60 \div 70^\circ\text{C}$ trong $8 \div 10\text{ phút}$. Dịch chưng cất phản ứng với dung dịch Ortho-phenylenediamin 1% (trong môi trường $\text{HCl } 4\text{N}$) để tạo thành dẫn xuất quinoxaline. Hỗn hợp được đo độ hấp thụ quang phổ ở bước sóng $\lambda = 335\text{ nm}$. Hàm lượng diacetyl tính theo công thức: $$\text{Diacetyl (mg/l)} = \frac{A_{335} - A_{bt}}{A_{st} - A_{bl}} \times 0{,}625$$ Trong đó hệ số hiệu chỉnh $(A_{st} - A_{bl})$ được xác định bằng $0{,}23$.

3. Phương pháp định tính độ hấp (độ thanh trùng) của bia dựa trên cơ chế nào và đánh giá kết quả ra sao?

Phương pháp dựa trên việc kiểm tra sự tồn tại của enzyme saccharase sống sót sau thanh trùng. Mẫu bia sau khi đuổi $\text{CO}_2$ được ủ với dịch đường saccharose 20% ở $55^\circ\text{C}$ trong 1 giờ. Nếu enzyme còn hoạt động, nó sẽ thủy phân saccharose thành đường khử (glucose và fructose). Khi cho hỗn hợp thuốc thử Fehling (FA + FB) vào và đun sôi cách thủy 10 phút, đường khử sẽ khử phức đồng tạo kết tủa đỏ gạch $\text{Cu}_2\text{O}$ (kết quả không đạt). Nếu mẫu không đổi màu (giữ màu xanh đậm như mẫu đối chứng $\text{D}^*$ đã đun sôi diệt men), chứng tỏ enzyme đã bị bất hoạt hoàn toàn và bia đạt độ thanh trùng.

4. Gạo có những đặc tính thành phần nào để được chọn làm nguyên liệu thay thế malt đại mạch và tỷ lệ sử dụng là bao nhiêu?

Gạo có hàm lượng tinh bột cao ($75%$), protein vừa phải ($8%$), lipid ($1 \div 1{,}5%$) và cellulose ($0{,}5 \div 0{,}8%$) ở mức thấp, giúp tăng độ bền keo, làm bia sáng màu và có vị thanh. Theo nghiên cứu của tác giả, lượng gạo thay thế malt có thể sử dụng lên đến $20%$ mà vẫn đảm bảo sản xuất ra bia có chất lượng cao.

5. Nhà máy sử dụng những loại bột trợ lọc Diatomite nào và các chỉ tiêu kiểm soát chính của chúng là gì?

Nhà máy sử dụng 2 loại bột trợ lọc Diatomite có nguồn gốc từ Plankton marine xuất xứ từ Mỹ:

  • Standard Super Cel (loại Calcined): $\text{pH } 5{,}0$, tỷ lệ trên sàng 150 mesh $\le 7{,}0%$, khả năng thẩm thấu $0{,}36\text{ Darcy}$, hàm lượng sắt hòa tan $\le 30{,}0\text{ ppm}$, độ trong bia sau lọc $\le 0{,}5$.
  • Hyflo Super Cel (loại Flux Calcined): $\text{pH } 8{,}0$, tỷ lệ trên sàng 150 mesh $\le 12{,}0%$, khả năng thẩm thấu $0{,}60\text{ Darcy}$, hàm lượng sắt hòa tan $\le 50{,}0\text{ ppm}$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của Nguyễn Thị Hiền đã phản ánh một cách có hệ thống toàn bộ quy trình công nghệ sản xuất bia và thực tiễn kiểm soát chất lượng tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn - Phủ Lý. Tác giả đã kết hợp chặt chẽ việc khảo sát dây chuyền thiết bị thực tế với các phương pháp phân tích kiểm nghiệm hóa lý, cảm quan và vi sinh vật học theo các quy chuẩn công nghiệp chuẩn xác. Nghiên cứu cung cấp nguồn tư liệu thực nghiệm rõ ràng, có giá trị ứng dụng cao cho sinh viên và cán bộ kỹ thuật chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm trong việc vận hành, kiểm soát chất lượng và tối ưu hóa quá trình sản xuất bia quy mô công nghiệp.