- Tốc độ hấp thụ cơ chất - Tốc độ phát triển sinh khối - Mức độ hấp thụ cơ chất
- Nồng độ các sản phẩm chính và sản phẩm bậc 2 trong quá trình lên men Tất cả các chỉ số trên của quá trình lên men đều chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố nhưng quan trọng là những yếu tố sau:
o Chất lƣợng của nấm men trong sản xuất
Để thu được các loại bia cĩ chất lượng cao thì yếu tố đầu tiên cần thỏa mãn là chất lượng của nấm men giống. Chủng nấm men cĩ ảnh hưởng đến khả năng lên men, đến sự hình thành hương vị của bia thành phẩm. Việc lựa chọn nột chuẩn nấm men thích hợp cho những điều kiện cụ thể của sản xuất sẽ là tiền đề của sự thành cơng trong cơng nghệ sản xuất bia
Theo tác giả Hồng Đình Hịa (1998) trích dẫn các nghiên cứu ảnh hưởng cúa chủng nấm men đến chất lượng bia đã chỉ ra rằng: hàm lượng dầu fusel tạo ra trong quá trình lên men chính và tồn tại trong bia phụ thuộc vào chủng nấm men đem dùng. Ở cùng điều kiện, chủng này chỉ sinh tổng hợp được 40 mg/l dầu ferel nhưng chủng khác con số này lại lên tới 200 mg/l.
Khi đánh giá chất lượng của một chuẩn nấm men sản xuất, người ta sẽ xét các chỉ tiêu sau:
- Tốc độ và mức độ lên men - Khả năng kết lắng
- Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật - Khả năng chống chịu khi bị tấn cơng
o Lƣợng nấm men gieo cấy ban đầu
Lượng nấm men gieo cấy ban đầu cĩ liên quan mật thiết đến tiến độ lên men thơng qua các chỉ tiêu về thời gian lên men, lượng tế bào nảy chồi, hàm lượng sản phẩm bậc hai sinh ra…Nếu lượng nấm men gieo cấy ít, khả năng nảy chồi của chúng khơng thể được mức độ tối đa cần thiết; quá trình lên men bị “ỳ” nghĩa là
lệ số tế bào nảy chồi càng thấp, tốc độ sinh sản tương đối bé. Vì thế, cường độ trao đổi chất của tế bào non cũng thấp hơn.
Do vậy cần phải xác định được mật độ nấm men gieo cấy ban đầu sao cho phù hợp, thơng thường mật độ nấm men gieo cấy ban đầu dao động trong khoảng 20-30 triệu tế bào/ 1ml men giống và lượng dịch cấp để lên men là 160 – 200 kg/tank 27m3.
o Thành phần dịch đƣờng
Thành phần chất chiết trong dịch đường cĩ ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men. Các chất hồ tan là nguồn thức ăn cho nấm men tăng trưởng sinh khối và lên men yếm khí. Nấm men chỉ sử dụng được các đường maltose và glucose. Nếu tỷ lệ các đường maltose và glucose thấp sẽ làm giảm độ lên men. Ngồi ra, những thành phần khác như acid amin, peptid cũng ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men, khả năng tạo bọt, hương vị bia.
Mặc khác cần chú ý đến nồng độ chất hịa tan mà nấm men sử dụng trong mẻ lên men. Nếu nồng độ quá cao sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của nấm men vì khi nồng độ cao nĩ sẽ tạo áp suất thẩm thấu cao làm co nguyên sinh chất của tế bào nấm men, điều này hạn chế sự trao đổi chất của nấm men đến một lúc nào đĩ làm tế bào nấm men khơng hoạt động được. Nếu nồng độ thấp làm cho chất lượng bia kém vì thời gian lên men cũng được rút ngắn khơng hình thành được nhiều các chất trong bia.
o Nhiệt độ lên men
Nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến khả năng phát triển của nấm men, khả năng chuyển hố đường thành rượu và sự hình thành các hợp chất ester, diacetyl, rượu bậc cao từ đĩ ảnh hưởng đến chất lượng bia thành phẩm. Nhà máy bia Sài Gịn – Sĩc Trăng thường sử dụng nhiệt độ 6-8o
C cho quá trình lên men, tuy nhiên trong nhiều trường hợp cũng cĩ thể lên men ở nhiệt độ cao hơn, lên men ở nhiệt độ cao giúp rút ngắn được thời gian lên men và thu được nhiều sinh khối nấm men hơn. Nhưng lại mang nhược điểm nấm men mau thối hĩa, sản phẩm bậc hai tạo ra nhiều hơn, hương vị kém hơn, hàm lượng CO2 cũng ít hơn… nhìn chung nếu ta lên men ở nhiệt độ cao làm cho chất lượng của bia giảm đi rất nhiều. Ngược lại, nếu ta lên men ở nhiệt độ thấp giúp duy trì chất lượng của bia, nấm men tái sử dụng được nhiều hơn, nhưng khơng được lên men ở nhiệt độ quá thấp vì điều này làm cho tế bào nấm men bị ức chế và kéo dài thời gian rất lâu.
o Áp suất
Áp suất cĩ ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình cơng nghệ, quá trình dằn áp sẽ làm tăng độ hịa tan CO2 nhưng lại là nhân tố làm giảm sự tăng trưởng của nấm men đặc biệt ở giai đoạn đầu và giai đoạn logarit.
Áp suất lên men cịn ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của nấm men. Nếu nấm men chịu áp lực cao trong giai đoạn lên men thì mức độ suy giảm các đặc tính cơng nghệ cuả nĩ càng nhanh hơn, số thế hệ nấm men được tái sử dụng cũng ít hơn.
Trong tiến trình lên men khi bước sang thời điểm cuối thì việc tăng áp suất và duy trì áp suất sẽ khơng ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men. Ngược lại nĩ hạn chế được quá trình oxy hĩa và làm tăng độ bền của bia. Tuy nhiên, khơng nên để áp suất cao sẽ làm phá vỡ tế bào nấm men và đình chỉ quá trình lên men.
o Cƣờng độ khuấy trộn
Cường độ khuấy trộn trong quá trình là hồn tồn tự nhiên, khơng phải dùng cánh khuấy mà ta dựa vào sự chênh lệch áp suất, nhiệt độ trên và dưới mà chất lỏng tự chuyển động, khi chất lỏng chuyển động làm cho nấm men chuyển động theo và phân bố đều trong khối dịch, nấm men sẽ tiêu thụ cơ chất nhanh và triệt để hơn kết quả là sẽ rút ngắn được thời gian lên men.
o Hàm lƣợng oxy hĩa và thế oxy hĩa khử
Lên men là quá trình yếm khí, vì vậy oxy rất cần thiết cho sự sinh sản của nấm men. Hàm lượng O2 hịa tan trong dịch đường cĩ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh sản của nấm men và lượng sinh khối tạo ra. Trong cùng điều kiện, ở dịch đường được sục khí với mật độ 74.106
tế bào/cm3, trong khi đĩ thì dịch đường khơng sục khí mật độ tối đa chỉ 45.106
tế bào/cm3. Điều này cho thấy, lượng tế bào nảy chồi nhiều hơn, hoạt động sống tế bào non diễn ra mạnh hơn và các sản phẩm bậc 2 tạo ra càng nhiều hơn. Hàm lượng O2 hịa tan trong dịch đường là yếu tố tác động mạnh đến tốc độ suy giảm cơng nghệ của nấm men. Nếu hàm lượng này quá ít, tốc độ sinh sản hạn chế, tốc độ lên men chậm lại, hương và vị của bia sẽ khơng đạt.
3.4.5. Lọc trong
Quá trình lên men phụ hình thành các cặn kết tủa và cịn một lượng nấm men trong bia. Lọc trong nhằm mục đích loại bỏ các kết tủa, nấm men, loại bỏ một số hợp chất gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia như polyphenol, các phức chất protein... tạo độ trong lĩng lánh cho bia. Để đạt nhiệt độ của quá trình lọc từ 0- (- 1)oC ta phải tiến hành hạ nhiệt độ trước khi kết thúc quá trình lên men phụ 2 ngày.
Lọc trong là quá trình tách cặn của bia trên cơ sở của quá trình cơ học (giữa các hạt rắn cĩ kích thước lớn hơn kích thước mao quản của nguyên liệu lọc) và hấp thụ các phân tử rắn cĩ kích thước nhỏ, các vi sinh vật để làm được điều này ở nhà máy bia Sài Gịn – Sĩc Trăng sử dụng kết hợp lần lượt 3 thiết bị lọc: lọc khung bản, lọc dĩa và lọc tinh.
- Lọc trong nhằm loại bỏ cặn kết tủa, nấm men để làm trong bia bằng thiết bị lọc khung bản
- Lọc hấp phụ loại bỏ polyphenol bằng thiết bị lọc dĩa.
- Lọc an tồn lọc lại dịch bia loại bỏ các hạt nhựa hấp phụ cĩ thể cĩ, đảm bảo an tồn tuyệt đối cho bia bằng thiết bị lọc tinh.
3.4.6. Pha bia
Mục đích
Do sử dụng phương pháp lên men nồng độ cao nên cần tiến hành pha dịch bia với nước bão hịa CO2 để tạo ra sản phẩm cĩ nồng độ cồn mong muốn, tăng lượng sản phẩm và tạo hương vị đặc trưng cho bia theo tiêu chuẩn của bia Sài Gịn.
Trước khi pha bia cần phải xử lý nước pha bia, nước pha bia là thành phần quan trọng vì nĩ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia. Nước pha bia được bày khí (khí oxy) để tăng thời gian bảo quản, tránh hiện tượng oxy hĩa bia làm cho bia bị chua.
Nước pha bia qua hệ thống lọc tinh lần 1, tiếp theo được đưa đến hệ thống gia nhiệt để nâng nhiệt độ của nước lên 80oC được bơm từ trên xuống, cùng lúc đĩ dùng khí CO2 thổi từ dưới lên để đẩy khí oxy ra ngồi. Sau đĩ nước được làm lạnh nhanh xuống 2oC bằng thiết bị làm lạnh bản mỏng và được đưa vào bồn chứa, để đảm bảo yêu cầu của nước pha bia nước pha bia cần phải qua thiết bị lọc tinh lần hai trước khi qua hệ thống pha bia.
Bia được pha bằng hệ thống tự động với nước khử oxy ở nhiệt độ 2-5o
C theo tỷ lệ đã được cài đặt sẵn, lượng nước pha bia thường khoảng 20-22%.
Bảng 4. Nƣớc sử dụng để pha bia
Chỉ tiêu Giá trị mong muốn
pH 4,2-5,2
Độ kiềm tổng TAC(o
F) ≤2,0
Hàm lượng O2 trong nước pha bia(ppm) ≤0,05
Hàm lượng muối qui về NaCl(mg/l) ≤50,0
Độ đục ≤13,6
3.4.7. Bão hịa CO2 và tàng trữ bia
Mục đích: nhằm nạp vào bia một lượng CO2 bị mất trong quá trình lọc, đảm bảo nồng độ CO2 tương đương với bia thành phẩm. Sau đĩ được bơm qua bồn TPF để tồn trữ bia chuẩn bị đem chiết.
Trước khi được bão hồ CO2, bia sẽ được bơm vào Buffer tank ổn định áp suất khoảng 2 bar, bộ phận điều khiển sẽ lấy tín hiệu để điều chỉnh lưu lượng bia từ Buffer tank vào thiết bị bão hồ CO2 sao cho thể tích trong Buffer tank luơn chiếm 40% thể tích tank. Ở đầu ra của thiết bị bão hồ CO2 cĩ bộ phận phân tích nồng độ CO2 của bia sau khi được bão hồ và điều khiển van cấp CO2 vào thiết bị bão hồ sao cho nồng độ CO2 trong bia đạt giá trị cài đặt. Áp suất bia trước khi bơm qua tank TBF ổn định là 2 bar.
Bia sau khi được bão hồ CO2 được chuyển sang tank TBF, là nơi dự trữ bia trước khi chiết, nhiệt độ trong tank TBF từ 2÷4oC thời gian tàng trữ trước khi chiết khoảng 12÷24 giờ, áp lực CO2 khoảng 0,8÷1,2 bar.
Bia tươi (Bảng 6) được chứa trong bồn TPF trước khi đem đi chiết phải đạt một số chỉ tiêu sau:
Bảng 5. Tiêu chuẩn bia TBF
Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị mong muốn
Độ cồn ở 20o
C % V/V 4,3
Độ hịa tan nguyên thủy o
Plato 10,3
Độ hịa tan biểu kiến o
Plato 2,2
Độ chua 1,40
Hàm lượng CO2 hịa tan mg/l 5,1
Độ trong % <10
Độ màu EBC 6,5
3.5. CƠNG ĐOẠN HỒN THIỆN SẢN PHẨM3.5.1. Sơ đồ quy trình tổ chiết 3.5.1. Sơ đồ quy trình tổ chiết
3.5.2. Rửa chai
Mục đích: rửa chai nhằm loại bỏ tồn bộ nhãn, các cặn bẩn trong và ngồi chai, đồng thời đảm bảo chai được vơ trùng trước khi chiết bia. Quá trình rửa chai được tiến hành trong máy rửa chai. Trong máy rửa chai, chai được phun nước, ngâm, phun bên trong và bên ngồi chai bằng chất tẩy rửa và tráng lại bằng nước sạch để loại bỏ tồn bộ chất tẩy rửa.
Thực hiện
Đầu tiên chai theo băng tải vào rãnh của hệ thống, lúc này cần gạt sẽ đưa chai vào máy rửa chai đến bồn ngâm sơ bộ (nước ấm với nhiệt độ khoảng 40 – 50oC) để ngâm mềm nhãn và rửa sơ bộ. Sau đĩ chai được đưa qua bồn NaOH đặc với nồng độ 2,5 – 3% ở nhiệt độ 77 – 80oC để tẩy rửa và làm bong nhãn ra, quá trình ngâm trong bồn NaOH khoảng 7 phút, đến đây chai sẽ được lật ngược xuống dưới. Tiếp tục cho chai qua bồn NaOH lỗng, sau đĩ đến bồn nước nĩng, bồn nước lạnh và cuối cùng là bồn rửa tinh. Lúc này chai sẽ đi ra ngồi và hệ thống sẽ lật chai trở về trạng thái ban đầu để qua hệ thống chiết.
Sau khi qua máy rửa chai được tiến hành kiểm tra chai sau khi rửa cĩ cịn bị nhiễm NaOH hay khơng bằng thuốc thử (bằng cách nhỏ vài giọt Phenolphtalein),
Hình 15. Sơ đồ quy trình tổ chiết
Kiểm tra
Chiết bia và đĩng nắp Thanh trùng
Dán nhãn, in date
Vơ két Lưu kho
Kiểm tra chai rỗng Rửa chai
màu thì chai đã được rửa sạch NaOH. Ngồi ra sau khi chai ra khỏi máy rửa, chai di chuyển trên băng chuyền và được cơng nhân kiểm tra, chai ra khỏi máy rửa sẽ được kiểm tra: thành chai, đáy chai, miệng chai, bên trong chai, đảm bảo chai hồn tồn sạch bên trong, khơng chứa các vật lạ, khơng bị hư hỏng nứt mẻ.
3.5.3. Chiết bia vào chai
3.5.3.1. Mục đích
Định lượng bia thành phẩm vào chai nhằm thuận lợi cho quá trình bảo quản, vận chuyển và lưu thơng trên thị trường, nâng cao tính thương mại cho sản phẩm.
Nhiệt độ trong suốt quá trình chiết là 4-6oC và bia được chiết vao chai bằng phương pháp đẳng áp với cơng suất máy chiết 6000 chai/giờ.
3.5.3.2. Các giai đoạn chiết bia
Giai đoạn hút chân khơng: khi vào máy chiết, chai được hệ thống hút chân khơng loại bỏ hồn tồn khơng khí bên trong chai.
Giai đoạn tạo áp suất đối kháng: sau khi hút chân khơng, CO2 được đưa vào chai tạo áp suất cân bằng với bể chứa bia trong máy chiết.
Giai đoạn rĩt bia vào chai: chai sau khi được nạp CO2 sẽ cĩ áp suất cân bằng với áp suất trong bể chứa bia, bia sẽ chảy tự nhiên vào chai do sự chênh lệch độ cao. CO2 trong chai được đẩy ra ngồi theo đường dẫn khí của vịi chiết. Mức bia trong chai được điều chỉnh bằng độ sâu của vịi dẫn khí CO2 ra ngồi. Khi bia chạm đầu vịi này thì quá trình tự chảy của bia dừng lại và bia được định lượng đúng đồng đều cho tất cả các chai.
Máy chiết được lập trình tự động khi đạt 355ml sẽ tự động ngắt khơng rĩt nữa sau đĩ chai được đưa qua vịi phun nước nĩng 75-80oC với áp lực cao để kích thích CO2 trào lên để đẩy hết O2 ở phần cổ chai ra ngồi và đem đi đĩng nắp để ngăn vi sinh vật xâm nhập vào rồi đưa chai qua bộ phận thanh trùng. Chai sau khi chiết được dập nút càng nhanh càng tốt, nắp chai được dẫn vào máy dập nắp bằng một băng tải từ, qua một cơ cấu đặc biệt để xoay nắp chai theo đúng hướng cho quá trình dập nắp.
3.5.4. Thanh trùng – kiểm tra
Thanh trùng là một biện pháp xử lý nhiệt nhằm tiêu diệt hầu hết các tế bào vi sinh vật trong bia, kéo dài thời gian bảo quản và ổn định chất lượng bia thành phẩm.
Hệ thống thanh trùng gồm 6 khoang nhiệt độ, được chia làm 3 vùng khác nhau gồm: vùng nâng nhiệt gồm các khoang 1, 2, 3; vùng thanh trùng gồm khoang 4; vùng hạ nhiệt gồm các khoảng 5 và 6 được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 6. Bảng thể hiện nhiệt độ khoang thanh trùng
Vùng nhiệt độ Vùng nâng nhiệt Vùng thanh trùng Vùng hạ nhiệt Khoảng 1 2 3 4 5 6
Nhiệt độ (o
C) 37oC 50oC 62oC 62oC 50oC 33oC
(Nguồn: tài liệu Cơng ty Bia Sài Gịn – Sĩc Trăng)
Bia sau khi ra khỏi máy đĩng nắp được băng tải vận chuyển chậm vào máy thanh trùng. Tại đây chai bia sẽ lần lượt đi qua 6 vùng thanh trùng với vận tốc khơng đổi nhờ hệ thống băng tải chính. Việc thực hiện thanh trùng được thực hiện bằng cách phun trực tiếp nước lên chai nhờ hệ thống bơm phun. Nước tưới được