Đề tài công nghệ sản xuất bia luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Đề tài công nghệ sản xuất bia luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

TRUONG DAI HOC SU PHAM HA NỘI 2

PHONG SAU DAI HOC

a - @ -

CONG NGHE SAN XUAT BIA

Những người thực hiện: Vũ Thị Ngọc

Nguyễn Hồng Quang Phạm Thị Thu Phương

Nguyễn Thị Thanh Tâm

Hà Nội, 2011

Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có

tính chất cảm quan rất hấp dẫn đói với con người: hương thơm đặc trưng, vị

đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO; khá cao (4 — 5g/1) giúp con người giải khát một cách triệt để khi ta uống

Để tạo ra được bia đạt chất lượng thu hút sự quan tâm của nhiều người thì quá trình sản xuất bia cần phải được thực hiện trên một quy trình hoàn thiện Chất lượng của bia được xem như là kết quả từ các quá trình hoạt động

của nắm men trong giai đoạn lên men bia Sau đây là phần tìm hiểu thông tin chỉ tiết về công nghệ sản xuất bia nói chung cũng như quá trình lên men bia

nói riêng

PHẢN NỘI DUNG

1 Nắm men trong sản xuất bia

1.1 Các chủng nắm men bia thường sử dụng

Nắm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất trồng nho và các nơi trồng

hoa quả Nhiều loài nắm men có khả năng lên men rượu Từ lâu người ta đã

biêt sử dụng nâm men đề sản xuât rượu bia Nâm men sinh sôi nhanh, tê bào

lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nắm men còn được sử dụng đề sản xuất protein Ngoài ra nắm men còn được sử dụng trong công

nghệ sản xuất bánh mì Tuy nhiên, cũng có nhiều loại nắm men có hại, gây

bệnh cho người và gia súc, làm hư hỏng lương thực, thực phâm

Nắm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi

trường nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các

acid amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng qua màng tế bào Sau

đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất dé

chuyền hoá các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển

và lên men của nắm men được tiến hành

Dựa vào đặc tính công nghệ ta phân làm hai loại: nắm men nổi va nam

men chìm, giữa chúng có sự khác nhau cơ bản sau:

- Về đặc tính sinh lí:

Sự khác nhau giữa nắm men nồi và nắm men chìm là khả năng lên men

các loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza Trong nâm men chìm có enzym có

thể sử dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nắm men nồi chỉ sử dụng được 1/3 đường sacaroza

Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đôi chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử Quá trình trao đổi chất của nam men chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nắm men nồi xây ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nắm men nổi thu được

nhiêu hơn nâm men chìm

Nắm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nắm men nôi Khả năng

tạo bào tử của nâm men chìm lâu hơn và hạn chê hơn nâm men nôi

- Vê công nghệ lên men:

Tên gọi nắm men nỗi hay năm men chìm xuất phát từ quan sát quá trình lên men Nắm men nổi nỗi lên bề mặt dich trong và cuối quá trình lên men chính, trong khi đó nắm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc

Nắm men chìm kết bông rất có ý nghĩa quan trọng trong thực tế sản

xuất bia, làm cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không

băng nâm men bụi và nâm men nôi

Ngoài ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau Nắm men chìm có thể lên men 4 - 12C, nắm men nồi là 14 - 25°C

1.2 Chất lượng của nắm men sản xuất:

Để bảo đảm cho quá trình lên men được tiến triển bình thường và bia có chất lượng thì nắm men phải đủ các yêu cầu sau:

- Có tốc độ sinh trưởng và phát triển vừa phải

- Có khả năng lên men nhanh chóng nhiều loại đường khác nhau

- Có khả năng kết tụ tốt vào cuối thời kì lên men chính

- Có khả năng giữ được các đặc tính sinh lý, sinh hóa qua nhiều thế hệ

- Có khả năng chống chọi tốt với những điều kiện bắt lợi của môi trường

- Cho bia có hương vị tốt, ít các sản phẩm phụ không mong muốn, nhất là diaxetyl

2 Quy trình công nghệ sản xuất bia

2.1 Chuẩn bị nguyên liệu

Sản xuất bia cần có 4 nguyên liệu chính, malt đại mạch , hublông, nước

và men Chất lượng của các nguyên liệu này có ảnh hưởng trực tiếp đến sản

phẩm Sự hiểu biết về đặc tính của nguyên liệu, ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình sản xuất và sản phẩm là điều cơ bán để cho ra một sản phẩm hoàn hảo

a) Malt dai mach

- Vai trò: Dai mach là nguồn cung cấp các chất đường, chất đạm, các vitamins

và khoáng chất cần thiết cho nắm men bia hoạt động trong quá trình sản xuất bia

Để trích ly được các chất nêu trên, người ta phải tiến hành thủy phan tinh

bột và các chất đạm có trong đại mạch thành các chất tan được (goi la extract)

trong quá trinh mashing 6 nha nau Chat xúc tác cho các quá trình thủy phân

là các enzymes

Muốn có đủ lượng enzymes cần thiết cho quá trình thủy phân, người ta

phải tiến hành quá trình xử lý, ngâm đại mạch đề cho chúng nảy mam, con gọi là quá trình malting Dai mach sau quá trình malting được gọi là Malt

- Phân loại:

* Phân loại theo sự phân bố của hạt quanh cuống

- Loại hai nhánh: hạt lớn, thắng, có vỏ hạt căng, mỏng, ít sẵn sùi, trong hạt có

chứa nhiều các chất hữu ích, đồng thời do có vỏ mỏng nên sẽ sinh ra ít hợp chất polyphenol và chất đắng hơn các loại khác Hạt rất đồng đều và có hàm

lượng chat chiét (extract) cao

- Loai 6 nhanh: hat ghồ ghé, do 6 hat moc trên cùng một nhánh nên hạt không

có nhiều chỗ để hạt phát triển đầy đủ, cuống hat mong hon, hạt bi cong và

xoan @ phan dau hat (twisted grains) Đây là một trong những đặc điêm rất

đặc trưng của đại mạch 6 nhánh, dùng để phân biệt với các loại khác

* Phân loại theo thời gian thu hoạch

- Winter barley: gieo hạt vào mùa Thu (giữa tháng 9) thu hoạch vào mùa đông

- Spring barley: gieo hạt vào mùa Xuân (tháng 3 và 4)

Do sản lượng thu hoạch lớn hon (6 tan/ha), thời gian từ khi gieo đến khi thu hoạch ngắn hon, winter barley duoc san xuat nhiéu hon Vi vậy, thông thường loại đại mạch này sẽ có giá thành rẻ hơn

* Tổng hop sự phân loại trên chúng ta có các loại đại mạch sau:

- Two-row spring barleys

- Two-row winter barleys

- Six-row spring barleys

- Six-row winter barleys

- Ching loai (varieties)

Có rất nhiều chủng loại đại mạch khác nhau Tuy nhiên, không phải tat cả chúng đều tốt cho sản xuất bia Để có được chất lượng malt tốt nhất (giàu

extract nhat), người ta phải tiến hành quá trình tuyên chọn, sàng lọc ra chủng

loại đại mạch thích hợp nhất với quá trình sản xuất ra loại bia đã lựa chọn Trong các chủng loại đại mạch, two-row spring là loại được ưu tiên sử dụng nhiều hơn cả bởi vì đã có nhiều nỗ lực một cách có hệ thống dé duy trì, sàng

lọc, nâng cao chất lượng của chúng trong sản xuất bia từ hơn một trăm năm

qua

b) Hoa Hupblon

Một trong những nguyên liệu không thể thiếu đề sản xuất ra bia và tạo nên hương vị đặc trưng của bia và dé phân biệt bia với các đồ uống khác là hoa bia hay hoa houblon

Hoa houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm TCN, được xem là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trình sản xuất bia, giúp mang lại hương thơm rất đặc trưng, làm tăng

khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp thế giới với nhiều giống

khác nhau, được trồng nhiều nhất bởi nông đân vùng Trung Âu và Bắc Mỹ vì

nó là loại thực vật rất ưa âm, rất thích hợp với vùng đất phù sa, đất mùn, đất cát pha với pH=7 Hoa bia được sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu (nên

ở Việt Nam ta mới gọi nó là hoa bia), có thé duoc đem dung 6 dang tuoi,

nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyền, houblon phải sấy khô và chế biến dé gia ting thời gian bảo quản và sử dụng

* Các loại hoa houblon

- Hoa houblon cực kì thơm

- Hoa Houblon thơm

- Hoa Houblon đắng

* Thành phân hóa học của hoa houblon

Phụ thuộc vào chủng giống, điều kiện khí hậu, đất đai gieo trồng, và kỹ thuật canh tác, thành phần hóa học của hoa houblon có sự khác nhau đáng kể

và thường dao động trong khoảng rộng như sau (tính theo % chất khô):

cho bia có độ trong tạo cảm quan đẹp mắt

Trong quy trình sản xuất bia, Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển

hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nắm men thông qua

hoạt động sống của chúng Phản ứng sinh học chính của quá trình này tạo cồn

và CO2 Ngoài ra, nhà sản xuất còn thu được một dịch lên men có nhiều cầu

tử với tỉ lệ về khối lượng của chúng hài hoà và cân đối Có thể chia quá trình lên men thành hai giai đoạn: quá trình lên men chính nhằm thay đổi lớn về lượng và biến đồi sâu sắc về chất trong các cấu tử hợp thành chất hoà tan của dịch đường; quá trình lên men phụ nhằm chuyền hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non, đồng thời làm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm

c) Nước

Nước là nguyên liệu cơ bản nhất không thể thay thế được trong công nghệ

sản xuất bia Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm 80-90%

Thành phần hóa học và chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình công nghệ và chất lượng của bia thành phẩm

* Yêu cầu kỹ thuật nước dùng trong sản xuất bia

- Hàm lượng muối Ca nhỏ hơn 100mg/1

- Hàm lượng muối Mg nhỏ hơn 80mg/1

- Hàm lượng muối Cl nhỏ hơn 75-150mg/1

- Hàm lượng muối CaSO4 : 150-200mg/1

- Các kim lọai nặng : không có

- Vi sinh vat nhỏ hơn 100 tê bào/mI

- Vị sinh vật gây bệnh : không có

Đề đảm bảo chất lượng cho bia thì nước phải nhất thiết được xử lý dé đạt được những yêu cầu trên

d) Thế liệu

Trong sản xuất bia, việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện

khách quan và chủ quan, có thể nhằm:

- Hạ giá thành sản phẩm

- Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm

- Tạo các loại bia có mức độ chất lượng khác nhau

- Theo đơn đặt hàng.

* Yêu cầu kỹ thuật

Thế liệu phải dồi đào nguồn glucid mà từ đó đưới tác dụng của các enzyme trong malt, glucid cua thế liêu sẽ chuyền thành chất hòa tan Vì vậy các loại ngũ

cốc thường được dùng làm thế liệu trong sản xuất bia

* Vi du:

Bia Heineken 100% dai mach

Tiger 80% dai mach, 20% gao

2.2 Ché bién dich dwong houblon héa

a) Lam sach

Malt da tách phôi trong quá trình vận chuyên và bảo quản có thê lẫn các tạp chất (bụi ban, 14 khô, rơm, đá nhỏ ), và vụn kim loại Chúng sẽ gây hư hỏng

máy xay và ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm

b) Nghiền nguyên liệu

- Mục đích: Phá vỡ cấu trúc tế bào hạt, tăng bề mặt tiếp xúc với nước, tạo điều

kiện hồ hóa nhanh và enzyme dễ dàng tiếp cận cơ chất Nhờ đó thực hiện quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn

- Tiến hành: Nghiền có thể được thực hiện theo 3 phương pháp: nghiền khô, nghiền ướt và nghiền âm Với phương pháp nghiền ướt và nghiền âm thì vỏ

malt thường được giữ nguyên nên rút ngắn được thời gian lọc Tuy nhiên, tốn năng lượng và bột có thể bị chua làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm khi nghiền xong mà chưa nấu

Chọn phương pháp nghiền khô vì đơn giản, dễ thực hiện và không ảnh

hưởng đến chất lượng sản phẩm trong thời gian chờ nấu

c) Nau nguyên liệu

- Muc dich: Chuyén cac chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ tác động của các hệ enzym thủy phân

- Tiến hành: Nấu bia có ba phương pháp: phương pháp ngâm, phương pháp đun sôi và phương pháp kết hợp Ở đây, nhà máy sử đụng 35% nguyên liệu thay thế nên tiễn hành nấu theo phương pháp kết hợp Phối trộn nguyên liệu và nước nấu theo tỷ lệ:

Malt : nước = | kg: 3 lít

Thế liệu : nước = 1 kg : 4 lit

* Tại nỗi thể liệu:

Bột thế liệu đem vào phối trộn với nước ấm 34°C theo tỷ lệ trên Bổ sung

chế phâm enzym: 0,05% Fungamyl 8001, khuấy trộn trong 5 phút Sau khi

khuấy trộn, nhiệt độ của khối nấu hạ xuống khoảng 32°C Bồ sung axit H;SO¿x

để điều chỉnh pH = 5,3 và 0,5g CaClz/1kg bột để bảo vệ enzyme dưới tác động của nhiệt độ Tiếp đó cấp hơi dé nâng nhiệt độ của khối nấu lên 60°C trong 25 phút và giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút để hồ hóa tỉnh bột Rồi nâng nhiệt độ

khối nấu đến nhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi 30 phút Sau đó chuẩn bị đem

đi hội cháo

Trong suốt quá trình nấu thế liệu cần khuấy liên tục dé tránh cháy nồi

* Tại nỗi malt:

Khi bắt đầu nâng nhiệt để đun sôi ở nồi thế liệu thì ở nồi malt cũng bắt

đầu pha bột ở nồi malt Cho nước ấm 34°C vào, sau đó xuống bột hòa malt trong 10 phút Dùng axit lactic điều chỉnh pH của khối nấu đến 5,3 và bổ sung

thêm CaCl; Sau đó dùng hơi để nâng nhiệt độ khối nấu lên 52°C trong khoảng

20 phút và giữ ở nhiệt độ này 30 phút để thực hiện quá trình đạm hóa nhờ

enzyme proteaza trong malt

Cần tính toán sao cho khi nồi cháo thế liệu đun sôi xong thì quá trình

đạm hóa ở nồi malt cũng vừa kết thúc

* Hội cháo:

Bơm cháo thế liệu sang nồi malt để hội cháo, bơm từ từ để nhiệt độ

không tăng lên đột ngột và trong thời gian khoảng 10 phút Điều chỉnh nhiệt độ

toàn khối nâu sao cho đạt 65°C và giữ ở 65°C trong 25 phút để tạo điều kiện

cho enzim B-amylaza thuỷ phân tỉnh bột Sau đó, tiếp tục nâng nhiệt độ khối

nấu lên 75°C trong vòng 10 phút và giữ ở 75°C trong 30 phút dé enzim o- amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột Cuối cùng nâng nhiệt độ toàn khối dịch lên 78°C trong vòng 5 phút và bơm dịch đi lọc

3.4 Lọc dịch đường

- Mục đích: Dịch đường hóa gồm: các chất hòa tan và không hòa tan Nên lọc dịch đường để tách các chất hòa tan ra khỏi các chất không hòa tan

- Tiến hành: Để lọc dịch đường ta sử dụng thiết bị lọc khung bản Quá trình lọc

dịch đường gồm 2 giai đoạn:

e Giai đoạn lọc dịch đường

e Giai đoạn rửa bã

Đầu tiên tiến hành thu hết dịch đường có trong khối nguyên liệu Bằng cách: Bơm nước nóng vào khoảng không gian giữa khung, bản để làm nóng thiết bị

Sau đó, tháo nước nóng và bơm dịch đường vào Thời gian đầu, địch đường chảy ra có thể vẫn còn đục nên cần bơm hồi lưu đề lọc lại Khi quan sát dịch đường đã đạt được độ trong cần thiết thì cho chảy vào thiết bị houblon hóa Sau khi đã tiến hành rửa bã để thu hồi các chất hòa tan còn sót trong bã

Để tăng cường quá trình khuyéch tán các chất hòa tan vào dung dich rita ba thi

can dùng nước nóng 78°C đề rửa (nước rửa bã cũng được chảy vào nồi

houblon hóa) Không nên dùng nước có nhiệt độ cao hơn 78°C đề rửa bã vì sẽ

làm vô hoạt enzyme và tốn năng lượng Kết quả làm cho dịch lên men bị đục

và bia cũng bị đục theo

3.5 Houblon hóa

- Mục đích:

° Truyền cho bia mui va vị của hoa houblon

e_ Ôn định thành phần dịch đường và có nồng độ theo yêu cầu

e Lam keo tu cac protit

e Vô hoạt các enzim và thanh trùng dịch đường

- Tiến hành: Đầu tiên dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc được chuyên thắng vào nồi houblon hóa Khi dịch đường đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch đường luôn giữ ở 75°C để tạo điều kiện enzym

ơamylaza tiếp tục thuỷ phân tỉnh bột sót Trong quá trình cung cấp nhiệt cần

phải tính toán sao cho để khi quá trình rửa bã vừa kết thúc thì dịch đường cũng

Vừa SÔI

Ở đây sử dụng 70% cao hoa và 30% hoa viên Tỷ lệ hoa dùng là 4 g/l Cho hoa vào nồi theo phương án:

e 50 % cao hoa lúc địch đường bắt đầu sôi

e 20 % cao hoa còn lại vào khi sôi được 30 phút

e 30 % hoa viên cho vào trước khi kết thúc 10 phút

Và trước khi kết thúc ở nồi hoa khoảng 10 phút ta tiến hành bổ sung 3% đường vào Tổng thời gian quá trình houblon hóa khoảng 100 phút

3.6 Lắng trong và làm lạnh

- Mục đích :

e Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men

e Tach can cho dịch đường

e Bao hoa oxy cho dịch lên men

- Tiến hành: Lắng trong được tiến hành trong thiết bị whilpoor Sau đó được

chuyển sang thiết bị làm lạnh là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ lên men chính 10C với tác nhân lam lạnh là nước 2°C Lên men cần lượng sinh khối nắm men lớn, nên cần tạo điều kiện để nắm

men giống sinh trưởng và phát triển trong giai đoạn đầu của quá trình lên men

Hàm lượng O; cấp vào dịch đường là 7 mg/l dich lên men Nếu thiếu O; thì lên men chậm và không triệt để Ở nhiệt độ thấp và nồng độ chất hòa tan thấp thì việc hòa tan O, vào dịch đường càng nhiều Do đó tiến hành cấp O; ngay sau khi dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu (Os phải đảm bảo vô

trùng) Đồng thời để rút ngắn chu kỳ lên men và làm giảm hàm lượng diaxetyl

thì tiến hành bổ sung Maturex L với hàm lượng 1kg/100 hl dịch lên men

3 Lên men và tàng trữ bia

3.1 Định nghĩa "Lên men bia"

“Lên men bia” là quá trình chuyên hóa dịch đường houblon hóa thành bia

dưới tác động của nắm men thông qua hoạt động sống của chúng

3.2 Mục đích lên men bia

Nhờ tác động của các enzyme trong nắm men chuyền các chất có trong dịch lên men thành rượu, CO› cùng với những sản phẩm khác góp phần tạo mùi, vị đặc trưng cho bia

3.3 Cơ sở khoa học của quá trình lên men

Khi tiến hành lên men dịch đường houblon hóa,một lượng lớn cơ chất ,chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp bị nắm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic,

khí CO; và các sản phẩm phụ Ngoài các gluxit bị tác động mạnh,các thành phần khác của dịch đường cũng chịu những sự thay đổi lớn Một phần trong đó

bị nắm men đồng hoá và bị biến đổi thành những hợp chất khác nhau ,còn một

số khác thì chuyên đổi thành trạng thái không hoà tan và bị tách ra ngoài dưới dạng kết lắng

Ở những nhà máy sản xuất bia theo phuơng pháp cô điển,quá trình lên men

được thực hiện trong các thùng hoặc các bể dạng hở Trong điều kiện như vậy, không phụ thuộc là nhiệt độ cao hay thấp thì một lượng CO; đáng kẻ cần thiết

cho bia đã bị bay ra ngoài.Nghĩa là sau khi lên men chính hàm luợng CO: ở

trong bia non chưa đạt mức bão hoà cần thiết Thực tế đó đã buộc các nhà công

nghệ phải đình chỉ quá trình lên men chính khi mà trong dịch lên men đó (bia

non) còn một lượng đáng kể các chất hoà tan,mà nắm men có thể hấp thụ được

ở điều kiện đó để chuyên chúng sang một điều kiện khác: lên men trong các thùng kín ở nhiệt độ thấp hơn Đây chính là giai đoạn hai của quá trình lên men:lên men phụ Lên men phụ thực chất là quá trình lên men chính nhưng với tốc độ lên men thấp hơn nhiều so với giai đoạn đầu

Bình thường thì hàm lượng CO; ở trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0.35% khối lượng Con số nay ở trong bia non sau khi lên men chính kết thúc

là khoảng 0.15-0.2% Như luợng CO; thiếu hụt đi ít nhất là 0.2% Để bù vào

lượng đó cần thiết phải lên men tiếp 0.4% cơ chất nhưng vì trong quá trình bơm chuyền bia non từ khu vực lên men chính sang mặt bằng lên men phụ một phần CO; lại tiếp tục mất đi Do đó từ 0.4% lượng cơ chất chắc chắn là không

đủ lượng CO; cần thiết Hơn nữa, mức độ lên men như trên đã nói là không

bao giờ đạt đến độ lên mên cuối cùng Cho nên thời điểm đình chỉ quá trình

lên men chính thích hợp nhất là khi hàm lượng chất chiết trong dịch lên men

giảm xuống còn khoảng 30-35% so với lượng chất chiết ban đầu có như vậy

trong giai đoạn lên men phụ,một lượng cơ chất 1-1.2% tiếp tục bị lên men thì

may ra bù đủ lượng CO; cần có

3.4 Yêu cầu của dịch lên men bia

- Đảm bảo hàm lượng chất khô cần thiết cho từng phương pháp lên men cụ

thé

- Đạt độ trong tốt

- Enzyme đã được vô hoạt hoàn toàn

- Đảm bảo đủ hàm lượng các chất đắng, chất thơm, tannin của hoa houblon

trong thành phần

3.5 Hệ e4yme xúc tác quá trình lên men bia:

Tế bào nắm men chứa một tập hợp enzyme rat phong phu va da dang Cac

phản ứng xảy ra trong dãy quá trình chuyển hóa của lên men rượu được xúc tác bởi I2 enzim khác nhau với sự tham gia cua 2 coenzim (acid 2,3 —

diphosphoglyxerinic và phat), hai cofactor hữu cơ (ATP/ADP và NAD/

NADH), va hai chat hoạt hóa vô cơ (Mg”” và K”).

* Aldolaza: Aldolaza được phát hiện vào năm 1934 Thoat đầu nó được gọi là zIimoherxaza Enzym này xúc tác phản ứng thuận nghịch bẽ gãy phân tử fructozo-1,6-diphosphat thành phosphodioxyaxeton và phosphoglyxeradehid

* Trịozophosphatdehydrogenaza: Enzym này xúc tác sự chuyển hóa của andehid 3-phosphoglyxerinic thành axit 1,3-diphosphoglyxernic Phan ứng chỉ xảy ra trong môi trường có sự hiện diện của NAD” và phosphat vô cơ

* Phosphoglyxeromutaza: Enzym nay xtc tác phản ứng đồng phân hóa 3- phosphoglyxerat thành 2-phosphoglyxerat Trong trường hợp này nhất thiết

coenzym phai 1a 2,3-diphosphoglyxerinic

* Enolaza: Là enzym có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa đường thành rượu etylic Nó xúc tác quá trình dehydrat hóa thuận nghịch của axit 2- phosphoglyxerinic thành axit 2-phosphoenolpiruvic Ở phản ứng này mối liên

kết phosphat cao năng được hình thành Phản ứng này là phản ứng thuận

nghịch và nó xảy ra trong khi năng lượng tự do không hề thay đổi Theo

Lipman thi khi thủy phân mối liên kết phosphate của acid 2 —

phosphoglyxerinic, năng lượng được giải phóng là 125,57 J trong khi thủy phân liên kết phosphate của acid 2 — phosphoenolpirunic thì năng lượng tỏa ra

là 48,19 J

* Cacboxylaza: Enzym này được phân bó khá phổ biến trong tế bào thực vật

và tế bao nam men Với sự có mặt của Mg”” enzym này sẽ xúc tác quá trình phân rã của œ-ketoaxit thành aldehid và khí cacbonic Phản ứng quan trọng

nhất của enzym cacboxylaza xúc tác là phản tng decacboxyl cua axit piruvic

để tạo thành axetaldehid và CO; trong chuỗi phản ứng lên men rượu

3.6 Nam men giỗng trong sản xuất bia

* Nuôi cấy nắm men giống thuần khiết:

Nắm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua 2 giai đoạn : Giai đoạn nuôi cây trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất

Nắm men thuần khiết là nắm men thu nhận từ một tế bào Trong phòng thí nghiệm, để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường 10% và bảo quản ở nhiệt độ 2 + 4 °C Sau thời gian 1+2 tháng phải cấy chuyền 1 lần

Đề đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng

thí nghiệm cho đến 5 +10lít Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men Mỗi lần nhân giống , thé tich men giống tăng từ 3 + Š lần

Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 25°C Trong phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18 + 20°C Khi đưa vào nuôi

cấy sản xuất thì cho nó phát triển ở 12 + 15°C va tiếp tục giảm đến 6 + 10°C rồi đưa vào thiết bị lên men Quá trình thực hiện như vậy gọi là sinh sản ở điều kiện bán sản xuất, bao gồm các bước thực hiện:

- Dịch đường làm môi trường cho nắm men sinh sản phải được tiệt trùng và làm lạnh tại chỗ đến 6-10%C

- Quá trình sinh sản của nắm men được tiễn hành trong một hoặc nhiều thiết bị của hệ thống Đề đảm bảo sự phát triển mạnh của nắm men, ở tất cả các thiết

bị sinh sản này,theo định kỳ phải được sục khí vô trùng vào canh trường

- Tuyệt đối không để dịch lên men tiếp xúc với không khí chưa tiệt trùng

Việc tiệt trùng môi trùng nhân giống được thực hiện ở áp suất thường hoặc áp suất dư trong thời gian 30 phút Đồng thời với quá trình làm nguội,

dịch đường được bão hoà oxy bằng không khí vô trùng Thời gian sinh sản của nắm men được kéo dài hết một thế hệ ở điều kiện bán sản xuất là 6-8 ngày đêm

* Xử lí sữa men:

Lượng sinh khối thu được sau lên men chính (sữa men) nhiều gấp 5 dén 8 lần lượng nắm men giống ban đầu Hầu hết lượng sinh khối này còn rất ban vi trong đó có nhiều tạp chất kết lắng cùng nên việc xử lí sữa men trai qua nhiều giai đoạn:

- Tận thu lượng bia non trong sữa men bằng cách lọc bằng máy ép khung bản

- Ray nam men dé tách các tạp chất có kích thước lớn

- Rửa nắm men đề tách hết tế bào chết và cặn mịn

- Sát trùng đề diệt các vi sinh vật lạ

- Bảo quản nắm men sạch dùng để lên men các mẻ sau hoặc sử dụng vào các mục đích khác

3.7 Các phương pháp lên men bia

3.7.1 Phương pháp lên men cổ điển:

Lên men cô điển là những quá trình lên men, qua đó người ta thu được những sản phâm có phân tử lượng nhỏ hơn phân tử lượng của các chất khởi thủy trong nguyên liệu, đồng thời những sản phẩm thu được có thể tạo ra

bằng phương pháp hóa học Thực chất của quá trình lên men cô điển là những

phản ứng dị hóa

Đặc trưng của phương pháp: Lên men chính và lên men phụ được thực

hiện trong hai thiết bị riêng biệt.

Các thiết bị được đặt trong hầm lạnh

* Lên men chính: Dịch lên men sau khi làm lạnh được chuyên vào thùng lên men Dịch men giống được chuyên vào thùng lên men theo luồng dịch đường

với tỉ lệ men giống 0,5 lít men giống đặc /100 lít dịch lên men nhằm tạo điều

kiện cho nắm men tiếp xúc tốt với môi trường và nhanh bước vào gian đoạn

lên men đầu Nhiệt độ lên men chính là 8-10C, không tạo áp suất dư.(với hệ

số chứa đầy là cọ =0.8-0.85) CO; sinh ra trong quá trình lên men sẽ hòa tan

vào bia non một phan Độ hoà tan của CO; vào bia non sẽ tăng khi nhiệt độ

giảm, do đó dé dam bao lượng CO; hòa tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời

kỳ cuối của quá trình lên men còn khoảng 5°C, hàm lượng CO; trong bia non

phải đạt 0,2%

Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên

và nhiệt độ lên men Thời gian lên men chính khoảng 8+9 ngày đêm Lên

men chính được xem là kết thúc khi trong 12h tốc độ lên men chỉ đạt khoảng

0.15-0.2%

* Lên men phụ: Quả trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt

trong phòng lạnh từ 1+2"C Nhiệt độ lên men phụ khoảng 0,5+2°C, áp suất dư 0,3+0.7 at Trong quá trình lên men phụ cần theo dõi áp suất trong thiết bị lên

men, mức độ trong của bia, nhiệt độ trong phân xưởng

Bia non được chuyên vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảm mắt mát CO; với hệ số chứa đầy là ọ = 0.95-0.98% Đầu tiên có thể cho bia

chảy nhanh nhưng về sau đo có sự tạo bọt nên cho bia chảy gián đoạn Khi

bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên bề mặt bia non Dé dam bao bia thành phâm có chất lượng như nhau về màu sắc, mùi vị cũng như thành

phần hóa học thì bia non từ một thùng lên men chính có thể chuyển vào nhiều

thùng lên men phụ Quá trình chuyên bia non vào thiết bị lên men phụ có thể tiến hành từ từ và kéo dài 1+2 ngày đêm Tuy nhiên sau 2 ngày đêm thì thùng lên men phụ cần phải chứa đầy bia non nếu không thì đễ bị nhiễm vi sinh vật

và sự bão hòa CO; khó đo sự bốc hơi của nó Khi bia chứa đầy thùng thì đóng

van điều chỉnh áp suắt, tiền hành thải không khí trên bề mặt bia và nâng áp

suất đạt theo yêu cầu

Quá trình nâng cao áp suất kéo đài 1+3 ngày kể từ lúc chuyên xong bia

non vào Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non sẽ hòa tan vào bia va oxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng

bia thành phẩm

a) Phương pháp lên men dịch đường có nông độ cao:

- Nguyên lý thực hiện lên men dịch đường có nồng độ cao: Sản xuất bia ở nồng độ cao là quá trình lên men dịch đường có nồng độ chất khô cao hơn mức

thông thường (10 —120Bx) Bia đã được sản xuất với nồng độ cao sau đó được pha loãng với nước vô trùng đã khứ oxy đến khi đạt được hàm lượng cồn cuối

cùng theo yêu cầu Thực tế, trong quá trình sản xuất có thể pha loãng bia với nước vô trùng ở các giai đoạn khác nhau Những nhà máy có công suất nhà nâu không đủ nhưng nhiều thùng lên men và tàng trữ thì pha loãng dịch

đường trước khi cho dịch vào thùng lên men Phần lớn các nhà máy tiễn hành pha loãng trong quá trình lọc bia

- Chủng nắm men: Với dịch đường lên men có nồng độ cao tạo ra áp suất

thâm thấu lớn nên phải sử dụng chủng nắm men có hoạt tính mạnh chịu được

áp suất thâm thấu lớn và độ cồn cao.