L ời mở đầu
4.2 Một số biến đổi sinh hĩa trong quá trình lên men
MEN
Nấm men cĩ thể phát triển được cả trong mơi trường hiếu khí và mơi trường kỵ khí. Trong điều kiện hiếu khí thì tế bào nấm men được hơ hấp và tăng trưởng sinh khối (giai đoạn đầu của quá trình). Trong điều kiện yếm khí, nấm men lên men đường thành rượu và CO2.
Quá trình hình thành rượu và CO2
- Các loại đường cĩ thể lên men được trong dịch chiết malt là maltose, maltotriose và một ít đường glucose, sucrose, fructose. Sucrose được thuỷ phân bên ngồi tế bào nhờ enzyme invertase được định vị ngay trên màng tế bào nấm men và được tiết vào mơi trường thành glucose và fructose. Trong quá trình lên men nấm men thơng qua con đường trao đổi chất và năng lượng để chuyển các glucid phân tử thấp thành rượu ethylic, CO2 theo sơ đồ phản ứng:
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q
- Các quá trình sinh hố xảy ra do sự xúc tác sinh học của các enzyme được hình thành trong quá trình lên men, một số sản phẩm phụ cũng được hình thành như các acid hữu cơ, các ester, rượu bậc cao, aldehyde, glycerin,…. Tất cả những biến đổi này dẫn đến sự thay đổi thành phần dịch đường và biến dịch đường thành bia. Thành phần và chất lượng bia phụ thuộc vào thành phần dịch đường, loại nấm men và điều kiện lên men.
- Độ lên men là mức độ chuyển các đường thành ethylic và CO2 phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đĩ quan trọng nhất là thành phần các chất hoà tan trong dịch đường và điều kiện tiến hành lên men
Quá trình tạo thành các sản phẩm phụ
Ngồi những sản phẩm chính tạo thành khi lên men chính, cịn cĩ một số chất khác cũng được hình thành và đĩng một vai trị quan trọng trong quá trình hình thành mùi vị của bia.
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 51 - Khối lượng và thành phần rượu bậc cao phụ thuộc vào thành phần dịch đường, chủng nấm men và nhiệt độ. Trong bia cĩ các rượu bậc cao như propylic, isopropylic, butylic, isobutylic, amylic, isoamylic,… Hàm lượng các rượu này dao động trong khoảng 50÷60 mg/l.
- Khi lên men ở điều kiện nhiệt độ cao thì hàm lượng này tăng lên. Mỗi loại rượu bậc cao đều gây cho bia cĩ một mùi vị khác nhau và hầu như đều gây vị khĩ chịu cho bia. Phần lớn các rượu được tạo thành trong giai đoạn lên men chính, lúc đầu mạnh và về sau yếu dần. Trong giai đoạn lên men phụ hàm lượng này tăng khơng đáng kể.
- Quá trình hình thành rượu bậc cao:
R-CHCN2-COOH + H2O R-CH2OH + CO2 + NH3
-Glycerin cũng được hình thành trong quá trình lên men chính, được hình thành khi aldehyde glyceric bị khử hoặc đề amin hố acid glutamic. Trong bia hàm lượng glycerin cĩ từ 1,5÷3,0 mg/l.
Các acid hữu cơ
-Trong quá trình lên men chính một số acid hữu cơ được tạo thành, một phần là sản phẩm phụ của sự lên men, một phần là do sự trao đổi chất của nấm men và vi khuẩn. Một vài acid hữu cơ như acid lactic, acit acetic, acid sucinic, acid formic.
- Acid sucinic được tạo thành bởi sự đề amin hố acid glutamic.
C5H12O6 + COOHCH2CH2CHNH2COOH + 2H2O = COOHCH2CH2COOH + 2C3H8O3 + NH3 + CO2
Sự tạo thành các ester
-Các ester được tạo thành do quá trình ester hố các acid bay hơi và khơng bay hơi với những loại rượu khác nhau. Hàm lượng etyl acetate là cao nhất (15÷20 mg/l). Các ester đĩng một vai trị quan trọng trong việc hình thành mùi vị của bia.
- Phần lớn các ester hình thành trong giai đoạn lên men chính. Ở điều kiện nhiệt độ như nhau thì lên men nổi cho nhiều ester hơn lên men chìm.
Sự tạo thành aldehyde và các dẫn xuất
- Các aldehyde khơng cĩ ảnh hưởng nhiều, nhưng dẫn xuất của nĩ gây cho bia cĩ mùi vị khơng tốt như diacetyl.
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 52 - Diacetyl cĩ vị bơ gây cho bia cĩ hương vị xấu. Hàm lượng cho phép trong bia là 0,1 mg/l. Diacetyl được tạo ra từ sản phẩm trao đổi chất của nấm men và hồ tan vào bia. Trong quá trình lên men, diacetyl tăng và sẽ giảm dần vào cuối quá trình lên men chính. Sự khử diacetyl phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men, nhiệt độ và pH.
Các hợp chất lưu huỳnh
Nấm men sinh ra các hợp chất lưu huỳnh từ các hợp chất sulfat, sulfit và các hợp chất nitơ cĩ chứa lưu huỳnh trong dịch đường. Những sản phẩm này làm cho bia cĩ vị xấu ảnh hưởng đến chất lượng bia.
Sự tạo thành bọt
Sự tạo thành bọt là một trong những đặc tính cảm quan quan trọng của bia thành phẩm. Giai đoạn đầu của quá trình lên men vì nhiệt độ cịn thấp nên CO2 được tạo thành sẽ hoà tan vào dung dịch và khơng bị tách ra. Nhưng khi nồng độ CO2 trong dịch lên men cao và nhiệt độ đang tăng lên đã bão hồ CO2 thì khối lượng CO2 dư sẽ tách ra dưới dạng bọt nhỏ li ti.
Một số biến đổi khác
- Khi bắt đầu lên men, lượng oxy trong dịch đường là 8 mg/l, nấm men sử dụng oxy để hơ hấp. Nấm men tiêu thụ oxy rất nhanh để tăng sinh khối.
- Màu sắc giảm trong khi lên men do sự giảm pH và sự hấp thụ các hợp chất melanoidin của nấm men.
- Giảm các hợp chất polyphenol, iso-α-acid, pH cua dịch lên men thay đổi.
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 53
CHƯƠNG 5: MỘT SỐ THIẾT BỊ VÀ
HỆTHỐNG SỬ DỤNG TRONG NHÀ MÁY
5.1 MÁY NGHIỀN
Cĩ rất nhiều loại máy nghiền nhưng do đặc điểm của nhà máy là sử dụng thiết bị nghiền khơ gồm máy nghiền malt và máy nghiền gạo.
■ Máy nghiền malt:
Hình 5.1: Thiết bị nghiền malt Cấu tạo
Thiết bị nghiền malt cĩ cấu tạo như (hình 8) gồm cĩ các bộ phận sau: 1. Phiểu nhập liệu. 5. động cơ
2. Cập trục thứ nhất. 6. máng hứng 3. Cập trục thứ hai. 7. bộ điều chỉnh 4. Xích tải
Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ hoạt động, sẽ kéo xích tải chuyển động theo qua bánh răng truyền động. Khi xích tải chuyển động, sẽ kéo hai cặp trục chuyển động ngược chiều. Khi hai cặp trục chuyển động ngược chiều, sẽ hút nguyên liệu đi từ trên phiểu xuống qua cặp trục thứ nhất và thứ hai rồi đi ra ngoài.
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 54 Cặp trục thứ nhất cĩ tác dụng nghiền các hạt cĩ kích thước to sau đĩ các hạt cĩ kích thước bé hơn sẽ rơi xuống cặp trục thứ hai được nghiền tiếp và đi ra ngồi.
■ Máy nghiền gạo:
Hình 5.2:Thiết bị nghiền gạo Cấu tạo
1. Phiểu nhập liệu 4.Vít tải
2. Động cơ 5. Xích tải
3. Một cặp trục (một trục cố định và một trục di động ) 6. Cần điều khiển kích thước
Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ hoạt động sẽ kéo vít tải chuyển động qua xích tải. Khi vít tải chuyển động sẽ hút gạo từ phểu và chuyển vào trong trục. Trục chuyển động sẽ chà sát hạt gạo và rơi ra ngồi.