L ần 3: Khi bơm dịch đoạ n2 về phối trộn với dịch nồi malt, nhiệt độ từ 48 – 500 C
5. THANH TRÙNG BIA
Bia sau khi làm trong luôn chứa một lượng tế bào sống gồm nấm men và tạp khuẩn, trong đó nấm men và các vi khuẩn lactic có thể hoạt động được trong môi trường bia và có thể gây biến đổi hương vị sản phẩm. Vì vậy, để sản phẩm có thời gian lưu hành cao, cần thiết phải được khử trùng.
Phương pháp thanh trùng bia cổ điển là dùng nhiệt. Tuy nhiên, nhiệt độ cao có xu hướng gây biến đổi về tính chất cảm quan của bia. Mặc khác, do bia có pH thấp và có những thành phần giúp tăng hiệu quả thanh trùng nhiệt (các loại rượu, polyphenol, chất đắng) vì vậy các phương án thanh trùng nhẹ trong vùng nhiệt độ 63 – 80 oC đã được áp dụng hiệu quả.
Thời gian cần thiết để tiêu diệt vi sinh vật phụ thuộc vào nhiệt độ và loại vi sinh vật. Nhìn chung, từ 50 o
C trở lên, tăng nhiệt độ 7 o
C thì hiệu suất tiêu diệt vi sinh vật tăng khoảng 10 lần:
Nhiệt độ, o
C Thời gian tổi thiểu, phút
53 56
60 5,6
67 0,56
Đa số nấm men bị chết ở nhiệt độ 62 – 63o
C trong khoảng 2 phút. Tuy nhiên, nhiều loại vi khuẩn có thể chịu đựng đến 15 - 20 phút. Bào tử nấm men, nấm mốc có sức chống chịu cao hơn; bào tử một số loài vi khuẩn chỉ chết ở 120o
C sau 30 phút. Mức độ xử lý nhiệt được tính bằng đơn vị thanh trùng (PU). Mỗi PU tương đương mức độ khử trùng của việc giữ sản phẩm ở 60o
C trong 1 phút. Số đơn vị PU của một quá trình thanh trùng được tính theo công thức:
PU = t × 1,393(T-60)
Trong đó PU là số đơn vị thanh trùng, t là thời gian lưu ở nhiệt độ thanh trùng (phút), và T là nhiệt độ thanh trùng (oC). Thông thường, bia chai được xử lý để đạt độ thanh trùng 15-20 PU, số đơn vị thanh trùng càng ít, chất lượng bia càng đảm bảo nhưng thời gian sử dụng bia càng ngắn. Ví dụ: Mức độ thanh trùng bia đòi hỏi là 15 PU. Nhiệt độ thanh trùng là 75 o
C. Thời gian cần thiết để giữ nhiệt độ 75oC được tính bằng:
T = PU/ 1,393 (75-60) = 0,104 phút
5.1. Thanh trùng kiểu hầm
Sản phẩm dưới dạng bia chai hoặc hộp thường được thanh trùng bằng thiết bị thanh trùng kiểu hầm (tunnel pasteurizer) (Hình 12.10). Thiết bị có dạng hình hộp bằng kim loại trên đó có cơ chế để chuyển chai (lon) bia đi chậm qua các vùng nước phun với các mức nhiệt độ khác nhau. Các giàn phun nước được bố trí để khi đi qua thì nhiệt độ của bia tăng dần đến nhiệt độ thanh trùng, thường là 60o
C, và giữ ở mức này trong một thời gian, ví dụ 20 phút (tùy thuộc độ thanh trùng cần đạt được). Sau đó bia chai (lon) đi tiếp qua vùng nước làm lạnh để được làm nguội và đi ra khỏi máy.
Thiết bị thanh trùng kiểu hầm là phần lớn nhất trong hệ thống hoàn thiện và đóng gói sản phẩm và thường chiếm diện tích 3,5m2
/1000 chai/giờ. Nước dùng cho máy phải được làm sạch và giữ pH ở khoảng 8 để ngăn sự tạp nhiễm của nhiều loại vi
khuẩn và nấm mốc dẫn đến tắt vòi phun. Nước phun cũng được khử độ cứng để tránh sự tạo thành lớp phủ muối calcium trên chai (lon).
Thanh trùng kiểu hầm là phương pháp có độ tin cậy cao. Tuy nhiên, đây cũng là phương pháp đắt nhất về mặt đầu tư và chi phí vận hành (gấp đôi so với rót thanh trùng và khoảng 5 lần so với thanh trùng nhanh). Hơn nữa, dễ dẫn đến việc xử lý nhiệt quá sâu gây mất hương vị “tươi” của bia, và nếu có O2 với hàm lượng cao (>0,2 mg/l) thì gây ôxy hóa làm biến đổi mạnh hương vị sản phẩm.
5.2. Thanh trùng nhanh
Bia chiết vào thùng/keg thường được thanh trùng nhanh qua một thiết bị hoạt động theo kiểu liên tục ở áp suất cao (khoảng 10 bar) sử dụng dạng trao đổi nhiệt kiểu tấm mỏng (Hình 12.11).
Hình 12.11. Hệ thống thanh trùng bia kiểu trao đổi nhiệt bản mỏng.
Theo thiết kế thông thường, bia trước hết được bơm vào bộ phận tận thu nhiệt, tại đó dòng bia lạnh trao đổi nhiệt gián tiếp ngược chiều với dòng bia nóng đi ra và được nâng nhiệt sơ bộ. Sau đó, bia đến bộ phận gia nhiệt và được đốt nóng lên nhiệt độ thanh trùng bằng trao đổi nhiệt ngược chiều với nước nóng hoặc hơi nước. Nhiệt độ này được giữ trong một khoảng thời gian cần thiết tại ống ổn nhiệt. Nhiệt độ cao nhất nằm giữa 71 và 79o
C và thời gian giữ từ 15 - 60 giây. Một chế độ điển hình là thanh trùng ở 75o
C trong 20 giây, tương đương 50 PU.
Hình 12.10. Sơ đồ cấu tạo của một máy thanh trùng bia loại 2 tầng. Phân bố thời gian cho các vùng: gia nhiệt sơ bộ, 5 phút ở 35-50 o
C; gia nhiệt lần 2, 13 phút ở 50- 60 o
C; thanh trùng, 20 phút ở 60o
C; làm nguội sơ bộ, 5 phút ở 60-49 o
C; làm nguội ở 49-30
o
C; ra chai, 2 phút ở 30-20 o
C.
Ưu điểm của thanh trùng nhanh là nhanh, thiết bị gọn, chi phí đầu tư thấp, chi phí vận hành chỉ khoảng 15% so với thanh trùng kiểu hầm. Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu thiết bị chứa bia phải được tiệt trùng trước bằng cơ chế thích hợp và quá trình chiết phải đảm bảo vô trùng. Mặc khác, cần kiểm tra vi sinh nghiêm ngặt dòng bia ra khỏi máy.