Sau khi lọc thì dịch nha được bơm qua nồi chờ, giữ nhiệt ở 75-76o
C trong khoảng 10 phút để tạo cơ hội cho enzyme tiếp tục thủy phân tinh bột sĩt để khơng làm ảnh hưởng đến độ trong của bia. Sau đĩ nâng nhiệt lên 90oC và chuyển qua nồi đun sơi.
Trong quá trình chuyển dịch lọc sang nồi trung gian khơng giữ và nâng nhiệt làm giảm xuống 70oC sẽ tạo điều kiện cho oxy khơng khí tiếp xúc với dịch đường xảy ra quá trình oxy hĩa, làm chất lượng dịch đường giảm.
3.3.6. Quá trình đun sơi dịch đƣờng với houblon
Mục đích
- Nhằm ổn định thành phần và tạo cho bia cĩ mùi thơm, vị đắng đặc trưng của hoa houblon
- Làm gia tăng nồng độ, độ acid, cường độ màu, độ nhớt giảm và - Loại trừ các chất keo khơng bền vững đặc biệt là sự kết tủa protid…
- Nhờ quá trình đun sơi mà ổn định thành phần hĩa học của dịch đường và tạo điều kiện cho bia cĩ thành phần và tính chất theo đúng yêu cầu kỹ thuật.
Thực hiện
Sau khi hịa dịch đường ban đầu với dịch rửa bã sẽ được hỗn hợp cuối gọi là dịch đường ngọt hay cịn gọi là nước nha. Dịch đường trong nồi chờ được gia nhiệt đến 90-92oC được bơm sang nồi đun sơi để thực hiện quá trình đun sơi dịch đường với hoa houblon.
Houblon cao và viên được cho vào 2 bình tuần hồn chứa bên ngồi gần nồi đun sơi, với dịch đường trong nồi thì tiếp tục được gia nhiệt đến nhiệt độ sơi. Trước giai đoạn sơi 10 phút bổ sung caramel vào nồi nhằm tăng độ màu của dịch đường sao cho màu nước nha đạt 8,5 EBC.
Khi dịch đường bắt đầu sơi (96-100oC) bổ sung ZnCl2 và bơm tuần hồn dịch đường vào bình chứa houblon cao khoảng 5-10 phút để đẩy tồn bộ dịch cao vào nồi, sau đĩ bơm nước lạnh vào tráng bình chứa houblon và nước này cũng được đẩy qua nồi. ZnCl2 được bổ sung vào nhằm cung cấp nguyên tố vi lượng Zn cĩ tầm quan trọng cho sự tổng hợp protein và sự phát triển của tế bào nấm men; nếu thiếu thì nấm men phát triển chậm, quá trình lên men xảy ra chậm và quá trình khử diaxetyl xảy ra khơng hồn tồn.
Trước khi kết thúc quá trình đun sơi 20 phút cho houblon viên, acid lactic và caramel vào bình tuần hồn 2 và bơm tuần hồn trong 5 phút. Houblon viên cĩ hàm lượng tinh dầu thơm cao, cĩ tác dụng tạo hương cho bia. Quá trình đun sơi được thực hiện trong 70 phút, thể tích bay hơi khoảng 7-8%. Nếu thể tích bốc hơi khơng đạt thì cĩ thể kéo dài thời gian đun, nhưng khơng được kéo dài quá 10 phút.
Tổng thời gian đun sơi dịch đường với hoa houblon: 70 phút Áp suất trong quá trình đun sơi
+ Giai đoạn 1: 50 phút đầu (3,0 Bar) + Giai đoạn 2: 20 phút cuối (2,2 Bar)
3.3.7. Lắng cặn nƣớc nha
3.3.7.1. Mục đích
Dịch đường sau khi kết thúc quá trình houblon hĩa cĩ nhiệt độ rất cao và một lượng cặn rất lớn. Nhiệt độ cao làm cho nấm men khơng hoạt động được, cặn làm cản trở hoạt động của nấm men.
Chính vì vậy mà ta cần phải tách cặn và làm lạnh xuống nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ của nấm men, gĩp phần làm tăng giá trị cảm quan cho bia.
3.3.7.2. Lắng cặn
Quá trình lắng cặn được thực hiện bằng thiết bị Whirpool là thiết bị lắng bằng lực xốy hướng tâm cĩ nhiệm vụ tách các protein kết tủa, các xác houblon và các cặn rắn khơng tan, lơ lửng trong dịch đường. Đây là phương pháp tách cặn tốt nhất và rẻ tiền so với các phương pháp khác.
Nước nha sau khi đun sơi xong sẽ được bơm ngay đến thiết bị lắng. Quá trình lắng theo phương pháp lắng xốy theo phương tiếp tuyến với thùng, dưới áp lực mạnh chất lỏng trong thùng sẽ xốy cưỡng bức. Dưới tác dụng của lực hướng tâm làm cho cặn tập trung vào tâm thùng và lắng xuống đáy do các chất cặn lơ lửng cĩ khối lượng riêng lớn hơn dung dịch.
Thời gian lắng thường khoảng 20 phút, nếu nhanh hơn sẽ khơng tách hết cặn, cịn lắng lâu hơn sẽ sinh ra những chất khơng cần thiết như DMS, chất này sẽ phân hủy tạo ra H2S gây mùi thối trong quá trình lên men, đồng thời lắng nhanh cũng để hạn chế sự oxy hĩa xảy ra.
Dịch đường trong sau khi rút ra khỏi thùng lắng để lại dưới đáy một phần cặn đục gọi kết tủa nĩng chúng chứa 75% dịch đường và 25% cặn rắn, cặn rắn lại được tách ra, dịch đường trong được thu hồi lại.
Việc tách cặn nĩng rất quan trọng, nếu để chúng tham gia vào quá trình lên men lúc đĩ nấm men sẽ kết tủa cùng với cặn làm cho bia kém chất lượng và cịn sinh ra một số loại acid cĩ hại cho bia.
3.3.8. Làm lạnh dịch đƣờng
3.3.8.1. Mục đích:làm lạnh dịch đường nhằm hạ nhiệt độ của dịch đường xuống 6 – 8oC tương ứng cho quá trình lên men, đồng thời làm lạnh nhanh để tránh vi sinh vật từ mơi trường nhiễm vào dịch đường lên men.
3.3.8.2. Làm lạnh nước nha
này nước nha sẽ được làm lạnh theo nguyên tắc trao đổi nhiệt, các bản dẫn nước lạnh và nước nha nĩng được xếp xen kẽ với nhau.
Đường đi của nước lạnh và nước nha nĩng là ngược chiều nhau, khi tiếp xúc với nhau nước lạnh sẽ hấp thu nhiệt của nước nha nĩng, làm nhiệt độ của nước nha giảm xuống 6-8oC ở nhiệt độ này sẽ thích hợp cho quá trình lên men, tăng sinh khối của nấm men. Nhiệt độ sau khi trao đổi nhiệt thì nước lạnh đạt 70-80o
C được thu hồi về bồn chứa nước.
Nước nha trước khi qua cơng đoạn lên men phải được kiểm tra một số chỉ tiêu. Chất lượng nước nha phải đảm bảo một số tiêu chuẩn của nhà máy:
Bảng 3. Một số chỉ tiêu về nƣớc nha
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn
Độ hịa tan o P 12,8-13,2 Độ màu o EBC 8,5 Độ đục %Neph <1,5 Tinh bột sĩt Khơng Độ đắng BU 39,0-42,0 Chỉ tiêu iodine ≤0,4 Coaguable Nitrogen ml/l 15-25
(Nguồn: Tài liệu Cơng ty bia Sài Gịn-Sĩc Trăng)
Chỉ tiêu vi sinh
+ Màu sắc: khơng màu + Độ đục: khơng đục
+ Sự sinh bọt khí: khơng sủi bọt
3.3.9. Sục khí vơ trùng
Khi đun sơi dịch đường với hoa houblon hầu như tồn bộ lượng O2 trong dịch đường bay ra theo hơi nước, do đĩ ta phải sục khí vơ trùng cĩ chứa O2 để nấm men sử dụng cho sự tăng sinh khối của nấm men, do đĩ ảnh hưởng đến tốc độ lên men và chất lượng của sản phẩm.
Trên đường ống bơm nước nha về tank lên men được sục khí vơ trùng vào thẳng đường ống dẫn với nồng độ 8ppm (8-10mg/l). Tuy nhiên nước nha được nạp
vào tank lên men nhiều lần cho đến khi đầy tank nhưng O2 chỉ được nạp vào mẻ đầu.
Quá trình lên men rất cần oxy với mục đích:
- Tạo năng lượng nhờ oxy hĩa các đường và hình thành các protein - Thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp sterol cần thiết cho sự sinh trưởng
3.4. CƠNG ĐOẠN LÊN MEN 3.4.1. Sơ đồ cơng đoạn lên men 3.4.1. Sơ đồ cơng đoạn lên men
3.4.2. Cấy men, thu hồi nấm men
3.4.2.1. Cấy nấm men vào dịch lên men
Trên đường ống dẫn nước nha từ nhà nấu đến tank lên men, tiến hành cấy nấm men vào thẳng đường ống đồng thời với sục khí. Bên cạnh đĩ bơm phụ gia lên men vào cùng lúc với việc cấy men xúc tác quá trình lên men cũng như rút ngắn thời gian lên men. Việc cấy men chỉ được tiến hành trong mẻ đầu tiên khi tiếp nhận nước nha và phải cĩ sự giám sát của nhân viên phịng phân tích.
Lên men chính Bột trợ lọc Lên men phụ Lọc khung bản Lọc dĩa Lọc tinh Nấm men Phụ gia
Malture L Thu hồi
nấm men Bia tƣơi Nƣớc nha lạnh Khử oxy Gia nhiệt Lọc tinh 2 Lọc tinh 1 Nước nấu bia Làm lạnh 20C Bồn chứa Pha bia
Hình 13. Sơ đồ cơng đoạn lên men
Bột trợ lọc Lên men phụ Lọc khung bản Lọc dĩa Lọc tinh Nấm men Phụ gia
Malture L Thu hồi
nấm men Bia tƣơi Nƣớc nha lạnh Khử oxy Gia nhiệt Lọc tinh 2 Lọc tinh 1 Nước nấu bia Làm lạnh 20C Bồn chứa Pha bia
3.4.2.2. Thu hồi nấm men
Hoạt hố men sữa là khâu cực kỳ quan trọng để duy trì thật tốt nấm men vừa thu được sau khi lên men chính và dùng để cấy giống cho mẻ tiếp theo. Sinh khối nấm men sau khi thu hồi ta phải tiến hành kiểm tra để xem coi nĩ đạt tiêu chuẩn để lên men tiếp theo hay khơng: đối với phương pháp cảm quan men phải cĩ màu trắng ngà, mùi thơm, với phân tích vi sinh thì nấm men phải khơng cĩ nhiễm tạp, tỷ lệ tế bào chết khơng quá 5%, nấm men phải ở trạng thái nảy chồi mạnh. Sau khi chọn được chủng nấm men tốt ta phải tiến hành xử lý nấm men để loại bỏ tạp chất làm cho nấm men được sạch hơn.
Nấm men dễ bị thối hố nếu để một thời gian mà khơng lên men. Cần phải rửa nấm men để loại bỏ cặn hay chất đắng làm bẩn nấm men sau khi lên men. Cĩ nhiều cách rửa nấm men nhưng thường ta rửa bằng nước lạnh vơ trùng được làm lạnh xuống 1 ÷ 4oC. Men sau khi thu hồi ta trộn với nước lạnh, đảo trộn đều rồi để nấm men tự lắng xuống, rồi xả nước bỏ đi, nếu như lần đầu vẫn chưa sạch ta tiến hành làm tiếp lần hai cho đến khi sạch thì đem đi lên men. Khi cĩ men sạch ta mới định lượng nấm men cho vào tank lên men.
3.4.3. Kỹ thuật lên men bia
3.4.3.1. Lên men chính
Mục đích: chuyển hĩa hàm lượng đường trong nước nha thành rượu (ethanol), CO2
và một số sản phẩm khác như este, aldehyde, rượu bậc cao,… gĩp phần tạo ra hương vị đặc trưng của bia dưới tác dụng của tế bào nấm men.
Tiến hành lên men chính
Trước khi bơm nước nha vào tank lên men phải tiệt trùng đường ống dẫn nước nha bằng nước nĩng. Đồng thời, trong quá trình bơm phải thơng giĩ để đuổi khơng khí ra ngồi, tránh sự nhiễm dại trong quá trình lên men.
Với bộ phận bên khâu lên men trước khi nước nha được chuyển qua phải vệ sinh thiết bị lên men (Hình 14) bằng hệ thống chạy cip cĩ sử dụng hĩa chất để đảm bảo thật sạch khơng ảnh hưởng xấu đến tiến độ lên men.
Ở quá trình lên men cần lưu ý nhiệt độ của mỗi mẻ trước khi đưa qua tank lên men, đối với mẻ đầu tiên ta làm lạnh đến 6o
C, các mẻ tiếp theo lần lượt 7o
C, 8oC để tế bào nấm men khơng bị sốc nhiệt và giúp nấm men thích
thuận lợi cho tế bào nấm men để quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường ít ảnh hưởng đến chất lượng bia.
Quá trình lên men chính kéo dài 5-7 ngày, nhiệt độ 6-8oC, áp suất P=0 bar, khoảng nhiệt độ trên cĩ thể biến thiên vài độ vì trong quá trình sinh trưở nấm men tạo ra một nhiệt lượng 140Kcal/ kg cơ chất. Trong quá trình lên men chính ta phải thường xuyên kiểm tra áp suất cho thích hợp, ở áp suất P=0 bar sẽ khơng ảnh hưởng đến tiến trình lên men, nếu áp suất lớn hơn thì số lượng sinh khối nấm men tạo thành ít.
Hằng ngày tiến hành kiểm tra tốc độ lên men (đo oPlato) thơng qua việc kiểm tra hàm lượng chất hịa tan giảm đi mỗi ngày để xác định tốc độ lên men và điều chỉnh nhiệt độ lên men cho thích hợp, sau đĩ tiến hành xã bỏ cặn men (xác men và các kết tủa lạnh) gây mùi vị xấu cho bia. Độ Plato trước khi lên men là 12,6-13,2o
P, trong quá trình lên men chính độ Plato sẽ giảm do nấm men sử dụng các chất hịa tan để trao đổi chất giúp chúng phát triển sinh khối.
CO2 trong giai đoạn đầu của quá trình lên men chính được kiểm tra cĩ độ tinh khiết 99,7% thu hồi về hệ thống xử lý làm sạch CO2 (độ tinh khiết 100%) đem sử dụng cho cơng đoạn tiếp theo.
Kiểm tra độ Plato khoảng 2,5-2,6 oP thì kết thúc quá trình lên men chính và cho tiến hành điều chỉnh nhiệt độ tank xuống 4–5oC, dằn áp p=0,4-0,6 bar để giữ CO2 lại trong bia bán thành phẩm và cho thu hồi men để tái sử dụng (men thu hồi được bơm về 2 tank chứa men và được tồn trữ ở nhiệt độ 4o
C). Sau 48 giờ thì kết thúc quá trình phát triển sinh khối.
Các giai đoạn trong quá trình lên men chính:
- Giai đoạn tăng trưởng sinh khối: 1÷2 ngày đầu, hàm lượng chất hồ tan giảm, tạo bọt nhỏ kín cả bề mặt dịch đường. Nồng độ oxy trong dịch bia giảm nhanh do quá trình hơ hấp của nấm men. Giai đoạn này chủ yếu là sự tăng số lượng tế bào nấm men đồng thời rượu ethylic cũng được sinh ra trong giai đoạn này nhưng với lượng rất nhỏ.
- Giai đoạn lên men cực đại: mật số tế bào nấm men đã tăng cao, quá trình lên men yếm khí tạo rượu ethylic và CO2 diễn ra nhanh chĩng, chất hồ tan giảm rất nhanh, nhiệt độ tank lên men tăng, kích thước bọt to, thơ.
- Giai đoạn cuối: 2÷3 ngày cuối, tốc độ lên men giảm. Nhiệt độ tank lên men hạ thấp, quá trình kết lắng của nấm men xảy ra. Sau khi kết thúc giai đoạn lên men chính, tiến hành thu hồi nấm men cĩ vịng đời nhỏ hơn 8 và tỉ lệ men chết khơng quá 10%.
3.4.3.2. Lên men phụ
Mục đích: tiếp tục lên men phần chất khơ cịn lại sau khi lên men chính, tạo cho bia cĩ độ chín cần thiết, giảm các sản phẩm phụ, cải thiện mùi vị sản phẩm, ổn định bọt, hàm lượng CO2, tạo hương thơm đặc trưng cho bia thành phẩm. Quá trình lên men phụ được thực hiện ở nhiệt độ 0÷ 2oC, áp suất 0,3÷1,0 bar, trong thời gian 14 ngày.
Quá trình lên men phụ là quá trình tạo thành ethylic của lượng nấm men cịn lại sau khi thu hồi một lượng lớn nấm men ở cuối giai đoạn lên men chính. Ngồi ra quá trình lên men phụ cịn loại bỏ phần lớn các sản phẩm phụ:
- Loại bỏ diacetyl: được sinh ra trong quá trình lên men chính, nĩ cĩ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bia, nồng độ cho phép là 0,1 ppm. Khả năng loại bỏ diacetyl phụ thuộc vào chủng loại nấm men, mật số men cịn lại sau khi thu hồi men khi kết thúc quá trình lên men chính, điều kiện tiếp xúc giữa men và diacetyl (đối lưu, đảo trộn).
- Hợp chất lưu huỳnh: các hợp chất lưu huỳnh hình thành trong giai đoạn lên men chính là một trong những nguyên nhân làm giảm mùi vị bia. Một hợp chất quan trọng là dimetyl sullfua (DMS), CO2 hình thành trong quá trình lên men và CO2 nạp vào đều cĩ ảnh hưởng đến sự loại bỏ các hợp chất bay hơi như H2S.
- Acetaldehyde: là thủ phạm chính gây ra hội chứng nhức đầu, ảnh hưởng mùi vị của bia. Acetaldehyde chỉ được phép cĩ ở mức chấp nhận < 5ppm. Acetaldehyde xuất hiện tự nhiên trong quá trình lên men, được hình thành trước khi thành rượu ethanol.
Do thời gian lên men phụ dài và nhiệt độ thấp nên quá trình lắng xảy ra, một số keo protein của nấm men lắng xuống, kéo theo một lượng nhựa đắng của hoa houblon lắng xuống đáy tank. Thời gian lắng kéo dài làm cho quá trình chín bia được tốt hơn, tạo cho bia cĩ chất lượng cao, sau khi kết thúc lên men phụ lượng diacetyl cịn lại nhỏ hơn 0,1mg/l (0,1ppm), thơng qua đĩ ta sẽ đánh giá được độ chín của bia. Quá trình lắng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, tính chất nấm men, chiều cao của tank lên men,…
Giai đoạn lên men phụ sẽ khử được lượng lớn diacetyl tạo thành trong quá