thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm phụ khỏc theo yờu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm
- Đặc điểm của lờn men chớnh :
Sự tiờu hao cơ chất diễn ra mạnh mẽ : 1 lượng đường khỏ lớn chuyển thành đường và CO2 .
Thời gian lờn men thường là từ 6-7 ngày.
Áp suất trong tank được giữ trong khoảng 1kg/cm3. Nhiệt độ lờn men t= 12oC . Cip vệ sinh lớp ỏo bảo ụn hồi lạnh Áo lạnh Van chốnh múp thựng cấp lạnh bằngglucon dịch vào ,ra
Sản phẩm của lờn men chớnh là bia non . Song song với quỏ
trỡnh hỡnh thành nờn 2 sản phẩm bậc nhất là rượu và CO2 , cũn cú những phản ứng tao cỏc sản phẩm phụ ( sản phẩm bậc hai ) ; phần cũn lại trong bia là những cấu tử , hợp phần của dịch đường , khụng bị biến đổi trongsuốt quỏ trỡnh cụng nghệ .
Cỏc sản phẩm phụ : hợp chất dễ bay hơi; rượu bậc cao ; este ; andehyt ...hợp chất khụng bay hơi : axit hữu cơ ; diaxetyl ; glyxerin ... - Diễn biến của quỏ trỡnh lờn men chớnh :
Dịch đường houblon hoỏ ở 16oC được bơm phối trộn cựng men giống vào tăng lờn men để bắt đầu quỏ trỡnh lờn men chớnh ; khi đú nấm men sẽ được phõn bố đều trong toàn khối dịch .
Tank lờn men được cấp lạnh và duy trỡ nhiệt độ lạnh ổn định ở 12 oC Ngưũi ta giữ cho ỏp suất của tank là 1kg CO2/cm3, CO2 sẽ được thu hoỏ lỏng dựng cho cụng đoạn sau.
Bó men và cặn được thỏo ra ngoài lần thứ nhất sau 3 ngày kể từ khi quỏ trỡnh lờn men bắt đầu, lần thứ hai khi nhiệt độ hạ xuống 5oC ,men lắng xuống ,người ta thu lấy men sữa và tỏi sử dụng
Quỏ trỡnh lờn men chớnh được chia làm cỏc giai đoạn:
Giai đoạn đầu: Nấm men sử dụng lượng Oxy thực hiện quỏ trỡnh phõn giải đường theo con đường hiếu khớ để tăng sinh khối. Nhận biết giai đoạn này là CO2 tạo ra ớt , ở dạng bọt trắng , mịn , xung quanh bề mặt dịch lờn men . pH = 5,3 - 5,6 .
Giai đoạn 2: Sinh khối nấm men tăng lờn cực đại. Lượng Oxy đó được sử dụng hết. Nấm men bắt đầu quỏ trỡnh lờn men yếm khớ để chuyển đường thành rượu. Lượng khớ CO2 sinh ra nhiều hơn. Hàm lượng chất tan giảm mạnh .
Giai đoạn 3: Quỏ trỡnh lờn men diễn ra mạnh mẽ nhất. Nhiệt độ khối dịch cú xu hướng tăng, vỡ vậy phải tăng cường cấp lạnh dịch đường để duy trỡ nhiệt độ đảm bảo quỏ trỡnh lờn men diễn ra hiệu quả. Hàm lượng chất tan giảm mạnh nhất . bọt xốp và bồng lờn rất cao, bề mặt bọt chuyển sang màu nõu.
Giai đoạn cuối: Tốc độ lờn men giảm dần, nhiệt độ dịch bắt đầu giảm. Lượng CO2 sinh ra ớt hơn. Lượng nấm men bắt đầu chết cựng với cỏc cặn khỏc lắng xuống đỏy tank,dịch lờn men trong dần. Bọt xẹp dần, dịch lờn men phủ một lớp bọt màu nõu mỏng, khớ CO2 sinh ra trong quỏ trỡnh lờn men chớnh sẽ bóo hoà vào dịch bia, một phần làm tăng ỏp suất của tăng lờn men.
b.Lờn men phụ: - Mục đớch:
Làm chớn bia, tạo ra cỏc sản phẩm bậc hai, hoà tan CO2, tạo hương vị cho bia, rỳt cặn men và cỏc chất kết lắng.
- Đặc điểm:
Ở giai đoạn lờn men phụ, một số quỏ trỡnh sinh lý, hoỏ sinh và hoỏ lý xảy ra giống như ở giai đoạn lờn men chớnh nhưng với tốc độ chậm hơn, vỡ nhiệt độ thấp hơn và lượng nấm men cũng ớt hơn.
Lờn men phụ là tiếp tục của quỏ trỡnh lờn men chớnh nhằm chuyển hoỏ( hết phần đường cú khả năng lờn men cũn tồn tại trong bia non. Cũn quỏ trỡnh khử Diacetyl (hợp chất gõy đau đầu), làm giảm hàm lượng Alđehid, hàm lượng rượu bậc cao, phản ứng tạo Este... thực chất là quỏ trỡnh lóo hoỏ bia non để tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm. Nhiệt độ của lờn men phụ được giữ ổn định trong khoảng 1oC đến 2oC, trong khoảng 15 ngày.
Ở giai đoạn lờn men phụ, thời gian tàng trữ và nhiệt dộ của mụi trường 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 cú độ bền keo và chất lượng cao. Một trong những quỏ trỡnh quan trọng nhất ở thời kỳ này là sự kết lắng cặn. Khi quỏ trỡnh lờn men phụ tắt dần và nhiệt độ ở trong và ngoài thiết bị trở nờn cõn bằng thỡ cỏc hạt phõn tỏn kớch thước bộ bắt đầu kết lắng, và bia sẽ trong thờm. Thời gian càng dài, độ làm trong bia càng lớn.Trong giai đoạn này người ta thường cho them ZnCl2 cú tỏc dụng xu hướng kết chum lại làm tăng tốc độ cho quỏ trỡnh lắng.
Trong quỏ trỡnh lờn men phụ, ỏp suất trong Tank giảm, ở giai đoạn này người ta sục thờm CO2 với mục đớch đảm bảo ỏp suất, bóo hoà CO2, đảo trộn đều khối dịch và rửa đuổi cỏc khớ độc như Indol, Scatol. Cuối quỏ trỡnh nồng độ CO2 bóo hoà khoảng 4-5g/l.
c. Nguyờn tắc tiến hành :
Dịch đường từ nhà nấu được bơm vào cỏc tank lờn men, men giống (lần đầutiờn đựơc nuụi cấy trong phũng thớ nghiệm, sau đú thu men sữa trong quỏ trỡnh lờn men chớnh để tỏi sử dụng) được tiếp cựng với dịch vào.Tỉ lệ men cho vào đảm bảo 20-25triệu tế bào/mm3,đối với tank 12m3 khoảng 1,2% thể tớch dịch, tank 50m3 là 0,8% thể tớch dịch.Lỳc này O2 cũng đồng thời được bơm vào để nấm men hoạt động. Dịch ban đầu là 10,5Bx ,mở mỏy lạnh điều chỉnh nhiệt độ ,sau lờn men chớnh hạ xuống 5,0 Bx.Căn cứ vào nhiệt độ để quy định số ngày lờn men. Nhiệt độ càng cao thỡ tốc độ lờn men càng lớn. Khi lượng đường lờn men cũn lại đạt giỏ trị khụng đổi (thường từ 6-7ngày) thỡ người ta bắt đầu hạ nhiệt độ (từ 160C xuống 1-2o C).
Trong 4 ngày đầu lờn men người ta tiến hành thu hồi men, lỳc này men đạt cực đại, nú kết thành từng móng lớn rồi lắng xuống đỏy.
Trong quỏ trỡnh lờn men, theo nguyờn tắc mỗi ngày phải lấy mẫu kiểm tra một lần, kiểm tra cỏc yếu tố sau:
• PH
• Độ đường
Soi tế bào nấm men để đỏnh giỏ quỏ trỡnh lờn men cú diễn ra bỡnh thường hay khụng. Nếu pH của dịch lờn men tăng nghĩa là dịch lờn men cú thể bị nhiễm vi khuẩn lactic hoặc axetic. Soi tế bào nấm men để biết mật độ tế bào nấm men, tỉ lệ nảy chồi và đặc điểm hỡnh thỏi của tế bào.
Trung bỡnh 1 mẻ men nhà mỏy sử dụng khoảng 7-8 lần để lờn men bia. Kiểm tra mật độ men:
• Tỉ lệ tế bào chết <15% • độ tạp nhiễm <1%.
• Mật độ < 20-25 triệu tb/mm3.
Nếu khụng đủ cỏc tiờu chớ trờn cần phải tiờn hành thay men mới .
2.Lọc trong : a.Mục đớch :
Làm trong bia để tăng thờm giỏ trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học và độ bền keo của bia. Loại bỏ vi sinh vật và xỏc tế bào nấm men cũn trong bia, loại bỏ cặn lạnh, cỏc phức chất protein-tanin, polyphenol, cỏc hạt keo…làm trong bia.
Trong quỏ trỡnh lờn men phụ và tàng trữ, bia đó được làm trong một cỏch tự nhiờn nhưng chưa đạt đến mức độ cần thiết. Màu đục của bia do: nấm men, cỏc hạt phõn tỏn cơ học, cỏc hạt dạng keo, phức chất prụtờin – polyphenol, nhựa đắng và nhiều loại hạt khỏc. Tất cả cỏc cấu tử này gúp phần làm đục bia và làm giảm độ bền keo của bia. Vỡ vậy, muốn làm tăng độ bền của bia, tăng thời hạn bảo quản, cần thiết phải loại bỏ tất cả những cấu tử gõy đục cho bia.Tuy nhiờn ,sau khi lọc vẫn cũn một vài tế bào trong bia đúng vai trũ chất dinh dưỡng .
b.Thiờt bị: -Cấu tạo:
Nhà mỏy sử dụng mỏy lọc nến loại Suciyet 60/445 (V=445l) Radiolite 700 ,sử dụng bột trợ lọc diatomit F18, F14, F12 do Nhật sản xuất .Thiết bị cú 3 phần chớnh là thựng chứa ống ,thựng quấy bột và bơm định lượng.Thựng chứa ống cú 50 ống nến, bột trợ lọc được phủ bờn ngoài ống, thời gian tạo màng là 1h.Thựng quấy bột là một thựng hỡnh trụ bờn trong cú cỏnh khuấy đặt lệch tõm ,để tạo ra mức độ khuấy tốt hơn, tốc độ cỏnh khuấy là 40 vũng/phỳt. Cụng suất mỏy 10.000 l/h ,ỏp suất trong quỏ trỡnh lọc là 1kg, ở đàu ra là 0.78kg/cm3
Lọc bia được xõy dựng trờn 2 quỏ trỡnh: 1 là giữ chặt bằng lực cơ học tất cả cỏc hạt cú kớch thước lớn hơn kớch thước lỗ hổng của vật liệu lọc ; 2 là hấp phụ cỏc hạt cú kớch thước bộ hơn, thậm chớ cỏc hạt hũa tan dạng keo và cỏc hạt hũa tan phõn tử .Trong cụng nghệ sản xuất bia những loại vật liệu lọc được sử dụng rộng rói nhất: xơ bụng chộn với bột amian rồi ộp chặt thành bỏnh hỡnh trũn, sơi xenluloza dệt và ộp thành tấm, nhưng sử dụng nhiều hơn cả là diatomit. Lý do là bia lọc bằng diatomit khụng hề bị thay đổi về chất lượng và cú độ bờn sinh học cao . Nhà mỏy bia Kim Bài sử dụng bột lọc diatomite F18, F14, F12 do Mĩ sản xuất. d.Nguyờn lý hoạt động:
Trước khi bia non vào lọc thỡ bia phải qua thiết bị làm lạnh nhanh, để đảm bảo bia vào mỏy lọc khoảng 2oC, vỡ nhiệt độ lạnh thỡ khả năng thoỏt CO2 ra khỏi bia thấp hơn. Về nguyờn tắc thỡ mỏy lạnh nhanh này cũng hoạt động như mỏy lạnh nhanh làm lạnh dịch trước lờn men, tuy nhiờn chất truyền nhiệt ở đõy là glycol với nhiệt độ đầu vào là -4oC.
Quỏ trỡnh lọc gồm cỏc giai đoạn:
Cấp dịch:
Lấy nước 2 0C cho đầy bỡnh lọc, bật bơm định lưọng kiểm tra sự hoạt động của nú , điều chỉnh van tuần hoàn để dịch tuần hoàn.Khộp van đầu ra để giữ ỏp suất 1kg/cm3 .
Tạo lớp màng lọc:
Sau khoảng 35’, cho 3kg bột trợ lọc diatomite cú kớch thước to nhất F18 vào thựng trộn đều và tiến hành tuần hoàn để lớp trợ lọc này phủ lờn trờn bề mặt của ống và tiếp tục bổ sung 3kg bột loại F14. Lượng bột này được bơm vào thựng, ta cho tuần hoàn đến khi dịch ra trong thỡ tức là lớp bột trợ lọc đó bỏm hết vào ống lọc.N ếu kiểm tra thấy nước vẫn chưa trong ta cho thờm 1kg bột loại F12 và làm như lần 1.Sau đú tiến hành mở van bia ,bơm bia vào để đuổi nước ra
Lọc
Mỏy lọc của nhà mỏy bia Kim Bài cú 50 ống lọc nến, bọt lọc tạo màng trong 1h, cụng suất 10.000 l/h (6m3 /h).Quan trọng nhất là khống chế lưu lượng vỡ khi lưu lượng thay đổi đột ngột thỡ ỏp suất thay đổi, khi đú lớp trợ lọc sẽ bung ra ở cỏc ống và quỏ trỡnh lọc lại làm lại từ đầu.Khi nhiệt độ tăng thi CO2 thoỏt ra nhiều ảnh hưởng đến chất lượng của bia nờn trong quỏ trỡnh này cõn phải kiờm tra nghiờm ng ặt.
Ngưng lấy dịch và bơm tuần hoàn
Khi bia ra thấy đục thỡ phải ngưng lấy dịch và phải bơm tuần hoàn ngay,bằng việc đúng van lấy dịch và mở van tuần hoàn.
Kết thỳc lọc
Khi lượng bia sắp hết thỡ phải mở van cấp dịch từ thựng hoà bột vào thựng chứa ống lọc cho đến hết .Để lọc nốt bia cũn trong thựng lọc, mở van cấp khớ nộn để đẩy bia ra ngoài.
Vệ sinh và xả cặn :
Mở van đỏy để xả hết lượng bột cú trong thựng. Tiến hành mở đường CIP để bơm nước ngược với quỏ trỡnh lọc để làm sạch hoàn toàn hệ thống.
Sau khi lọc, bia được chuyển vào tank đựng sản phẩm để bóo hoà CO2
3.Bóo hoà CO2 :
aMục đớch:
Bóo hoà CO2 đạt hàm lượng CO2 theo yờu cầu , hạn chế quỏ trỡnh oxi hoỏ và bảo quản bia, đồng thời giúp bia ổn định trớc khi đem chiết.
Trong thực tế sản xuất, nồng độ CO2 trong bia khụng bao giờ đạt tới tiờu chuẩn qui định, đặc biệt đối với bia chai. Yờu cầu cần thiết là phải bổ sung thờm CO2 cho bia.
b.Cấu tạo:
Thiết bị cú dạng hỡnh trụ cao, đỏy hỡnh cụn. Vỏ làm bằng inox và được bọc lớp vật liệu bảo ụn là bụng thủy tinh. Cú một lớp ỏo lạnh, với chất tải lạnh là glycol. Cú 2 đường ống cho dịch vào và dịch được xả qua đường ống ở đỏy thiết bị. Cú một đường ống sục CO2 ở dưới và phớa trờn gần với đỉnh cũng cú đường ống sục CO2 nhưng để đẩy dịch ra ngoài. Thiết bị cũn cú bộ phận đo lưu lượng và đo ỏp suất. Nhà mỏy cú 3 tank, thể tớch mỗi tank là 20m3 ,ỏp suất mỗi tank là 2,2at.
c.Nguyờn lý hoạt động:
Bia sau khi lọc được bơm vào cỏc tank và tiến hành bóo hoà CO2, nhiệt độ bóo hoà từ –1ữ00C. Khi bóo hoà mở van từ từ để CO2 chuyển từ thể khớ sang thể lỏng hoà tan vào bia . CO2 được sục từ dưới lờn hũa trộn vào toàn bộ thể tớch bia cho đến khi đạt yờu cầu thỡ dừng lai, sục CO2 từ trờn xuống tạo ỏp lực cao đẩy bia đi. Quỏ trỡnh bóo hoà CO2 kết thỳc khi ỏp suất trong tank đạt yờu cầu 2,2 at. Thời gian bóo hoà bắt buộc phải được khống chế. Hàm lượng CO2 trong bia đạt 4,5-5,5 g/lớt đối với bia hơi cũn, bia chai là 5,2-5,5 g /lit.