Thuyết minh quy trình 3.2.1 Làm lạnh và sục khí
+ Mục đích: H nhiệt độ dịch nha về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men. Sục hí để cung cấp đủ lƣợng O2 hịa tan cho nấm men tăng sinh hối ở giai đo n đầu của quá trình lên men.
àm l nh dịch nha
Men sữa Sục hí vơ tr ng
Maturex-L Collupulin ọc đĩa ọc ống ên men phụ Lên men chính ột PVPP ột trợ lọc ồn trử bia Bão hịa CO2 ồn đệm ọc tinh Vicant
38 + Tiến hành
Nƣớc nha từ nồi l ng xốy đƣợc làm l nh bằng thiết bị d ng tấm. Với tác nhân làm l nh là nƣớc 2ºC. Thiết bị này nƣớc nha sẽ đƣợc làm l nh theo nguyên t c trao đổi nhiệt, một bên là nƣớc nha đi qua, một bên là nƣớc l nh 2º đi theo chiều ngƣợc l i. Khi nƣớc nha làm l nh 6 – 8ºC thì tiến hành sục hí vào. Trên đƣờng nƣớc nha làm l nh đến bồn lên men sẽ cị một luồn khí vơ trùng sục vào nƣớc nha nhằm cung cấp lƣợng O2 h a tan cho nƣớc nha.
ƣợng O2 n p vào là 50 – 100 L/min để đảm bảo lƣợng O2 cĩ trong dịch nha là 6 – 8 mg/L.
Khí O2 trƣớc khi sục vào dịch nha sử lý vơ trùng bằng cách cho qua bộ lọc vi sinh vật cĩ ích thƣớc lỗ lọc ≤ 2 m, sau đĩ cho qua đèn UV tiệt trùng đảm bảo khí O2 sục vào nƣớc nha là khí vơ trùng.
Bảng 6: Tiêu chuẩn nƣớc nha lạnh.
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn
pH 5,3 5,2 – 5,6
Độ hịa tan °P 13 12,8 – 12,4
Độ màu EBC 8.5 7,5 – 11
Độ đục % Neph 0 ≤ 2000
Oxy hịa tan mg/L 9 12,6 – 13,4
Tinh bột xĩt mg/L 0 0
Độ đ ng BU 38 36 – 40
(Nguồn: Tài liệu nhà máy)
3.2.2 Lên men chính
+ Mục đích: Quá trình lên men chính nhằm chuyển hĩa đƣờng trong dịch nha thành ethanol, CO2 và một số sản phẩm phụ khác nhờ ho t động của nấm men.
+ Tiến hành
Dịch nha sau hi đƣợc làm l nh và sục khí vơ trùng sẽ đƣợc cấp qua bồn lên men để thực hiện quá trình lên men chính. Dịch nha đƣợc cấp vào bồn lên men nhiều
39 lần, mỗi lần một mẻ khoảng 160 hL (5 mẻ nấu cho một bồn lên men nhỏ, 8 mẻ cho một bồn lên men chính), mỗi mẻ cách nhau khoảng 2,5 – 3 giờ.
Trong quá trình cần lƣu mỗi mẻ trƣớc hi đƣa vào bồn lên men, đối với mẻ đầu tiên ta làm l nh ở nhiệt độ 6,0ºC, các mẻ tiếp theo nâng lên 6,5ºC rồi 7ºC đến 7,5ºC và 8. Mục đích của quá trình này để nấm nem khơng bị sốc nhiệt, giúp nấm men thích nghi dần với mơi trƣờng sống.
Khi cấp dịch đƣợc 3 – 4 hL thì tiến hành cấp men từ bồn trữ men vào bồn lên men cùng lúc với dịch nha theo một tỷ lệ nhất định. ƣợng nấm men sử dụng cho mỗi bồn chứa sẽ đƣợc xác định dựa theo kết quả kiểm tra nấm men trƣớc khi cấp dịch khoảng 2 giờ. Xác định mật số tế bào nấm men, độ đậm đ c, phần trăm tế bào chết.
Số lƣợng nấm men cấp cho mỗi bồn đƣợc tính theo cơng thức.
Với:
m: khối lƣợng men cấy (kg). C: mật độ đậm đ c (%). TBC: tế bào chết (%). K: hệ số cấy men. V: thể tích dịch nha. Bồn chứa nhỏ: K= 0,532 V=830 hL. Bồn chứa lớn: K= 0,515 V=1330 hL.
ƣợng nấm men sữa của tổng cơng ty Sài Gịn ch cấp cho mẻ đầu tiên của một bồn lên men. Trong quá trình lên men, bổ sung thêm 2,6 kg maturex-L, nhằm h n chế sự t o thành diacetyl trong suốt trong thời gian lên men phụ. Maturex- cũng ch đƣợc cấp một lần cho mẻ đầu tiên của một bồn lên men.
Sau một giờ cấp dịch đầy bồn lên men thì lấy mẫu dịch nha để kiểm tra mật số tế bào nấm men, nếu cĩ mật số nấm men trong khoảng từ 20.106 – 30.106 tb/mL xem (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
40 nhƣ đ t yêu cầu. Nấm nem sử dụng t i nhà máy với yêu cầu < 8 đời và tỷ lệ chết <10%.
Quá trình lên men chính diễn ra từ 5 - 7 ngày ở nhiệt độ 7 – 9ºC. Nhiệt độ của bồn lên men đƣợc điều ch nh bằng việc điều ch nh van đĩng mở cấp glycol (mơi chất lạnh).
Trong thời gian lên men chính xả c n mỗi ngày để lo i bỏ c n, kết tủa, nấm men chết ảnh hƣởng đến mùi vị bia. Việc xả c n đƣợc quan sát khi thấy dịch chảy ra cĩ màu tr ng ngà mịn th đĩng van l i.
Khi dịch lên men đƣợc 20 – 21 giờ phịng kỹ thuật sẽ kiểm tra độ tinh khiết của CO2 sinh ra, nếu độ tinh khiết lớn hơn 98% th tiến hành mở van thu hồi CO2. Khí CO2 từ bồn lên men chính theo đƣờng ống qua thiết “bẫy bọt” và dẫn đến hệ thống xử lý CO2, CO2 thu hồi và xử l đƣợc sử dụng trong các cơng đo n khác.
Trong quá trình lên men, hằng ngày mẫu đƣợc lấy để kiểm tra hàm lƣợng chất hịa tan, dựa trên thơng tin này sẽ điều ch nh nhiệt độ lên men thích hợp. Khi hàm lƣợng chất hịa tan trong dịch lên men cịn khoảng 3,6ºC thì tiến hành mở van cho CO2 và giữ áp suất 0,3 bar giúp CO2hịa tan tốt trong bia.
Đến hi hàm lƣợng đƣờng trong dịch lên men giảm cịn 3,2ºP cho d chƣa đủ ngày kết th c quá tr nh lên men chính cũng tiến hành h nhiệt độ dịch lên men xuống 5ºC bằng cách cấp mở van cấp glycol (mơi chất lạnh). Đến đây, quá trình lên men kết thúc, chuyển sang lên men phụ. Trong trƣờng hợp 7 ngày của quá trình lên men chính độ đƣờng chƣa giảm xuống 3,2ºP vẫn tiến hành h nhiệt dịch lên men xuống, tiến hành lên men phụ.
* Các biến đổi trong quá trình lên men chính
Quá tr nh lên men chính để chuyển hĩa dịch đƣờng thành bia non thơng qua những quá tr nh cơ bản sau:
+ Quá trình sinh lý: Thể hiện rõ ở giai đo n đầu, giai đo n tăng sinh hối của nấm men. Thực chất đây là quá tr nh lên men hiếu khí, nấm men thực hiện quá trình trao đổi chất và năng lƣợng để sinh sống và phát triển.
41 Phƣơng tr nh hơ hấp:C6H12O6 + O2 6CO2 + 6H2O + Q1
+ Quá trình sinh hĩa: Tăng m nh dần vào cuối giai đo n lên men hiếu khí chuyển dần sang lên men kỵ hí. Đây là quá tr nh chuyển hĩa các chất đƣờng thành ethanol và CO2.
Phƣơng tr nh sinh hố: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q2. + Quá trình vật lý
- Trong suốt quá trình lên men, nồng độ chất khơ bị giảm do:
Nấm men sử dụng để cung cấp năng lƣợng cho việc phát triển sinh khối. Một số sản phẩm t o thành là những hợp chất bay hơi.
Một phần bị kết l ng.
- Quá trình lên men chính pH giảm dần là do sự hình thành acid H2CO3, do CO2 sinh ra h a tan vào nƣớc, sự vận chuyển H+ qua màng tế bào và hình thành nên các acid hữu cơ trong quá tr nh trao chất của nấm men nhƣ acetic, acid formic, acid lactic, acid citric.
- Sự t o thành bọt: nhờ vào sự giải phĩng các khí ở d ng khơng liên kết đ c biệt là CO2.
- Nhiệt độ tăng dần do quá tr nh trao đổi chất của nấm men kèm theo hiện tƣợng giải phĩng nhiệt.
- Áp suất tăng dần do sự t o thành khí CO2 và quá trình chuyển hĩa đƣờng glucose.
3.2.3 Lên men phụ
+ Mục đích: Tiếp tục quá trình lên men chính nhằm chuyển hĩa hết phần đƣờng cĩ khả năng lên men c n tồn t i trong bia non. Ổn định thành phần và tính chất cảm quan của bia thành phẩm.
+ Tiến hành
Để kết thúc quá trình lên men chính tiến hành h nhiệt độ bồn lên men xuống 5ºC để thực hiện quá trình lên men phụ, thời gian lên men phụ kéo dài 14 – 16 ngày.
42 Sau khi h nhiệt xuống 5º đƣợc 12 – 24 giờ thì tiến hành thu hồi men, hi độ plato giảm xuống cịn 2,75ºC ho c ở ngày thứ 14 của quá trình lên men thì h nhiệt độ bồn lên men xuống 2º và hi hàm lƣợng chất hịa tan giảm xuống cịn 2,65°C ho c ở ngày thứ 17 của quá trình lên men h nhiệt độ xuống 0ºC và giữa nhiệt độ này cho đến khi cấp bia đi lọc.
Trong thời gian lên men phụ tiến hành xả c n mỗi ngày để lo i bỏ các kết tủa nguội và các tế bào nấm men cịn sĩt l i để bia đ t độ trong yêu cầu trƣớc khi cấp đi lọc.
Quá trình lên men phụ kết th c hi hàm lƣợng chất hịa tan giảm xuống cịn 2,65ºP và hàm lƣợng diacetyl cho phép cịn l i phải nhỏ hơn 0,1 mg/L.
* Các biến đổi chính trong quá trình lên men phụ
Ở giai đo n lên men phụ, các quá trình sinh lý, sinh hĩa và vật lý xảy ra hồn tồn giống nhƣ ở giai đo n lên men chính nhƣng với tốc độ chậm hơn v nhiệt độ thấp hơn và lƣợng men cũng ít hơn. Trong đĩ, cĩ những biến đổi rất quan trọng ảnh hƣởng đếnnhững biến đổi bia thành phẩm. Đĩ là sự chín của bia non kèm theo sự điều ch nh các tính chất cảm quan của bia thành phẩm nhƣ: độ trong, độ bền, đ c trƣng eo, màu s c và hƣơng vị bia.
Nấm men trong bia non tiếp tục lên men lƣợng đƣờng cịn l i t o thành CO2 và các sản phẩm khác.
Phản ứng tổng hợp: các acid hữu cơ tác dụng với rƣợu t o thành ester. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phản ứng khử diacetyl: diacetyl đƣợc sinh ra trong quá trình lên men chính, ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng bia, cĩ h i cho sức khỏe ngƣời tiêu dùng. Trong giai đo n lên men phụ, nấm men sẽ sử dụng diacetyl làm cơ chất, chuyển hĩa thành aceton và 2 – 3 butadiol trong điều kiện kỵ hí, do đĩ là giảm lƣợng diacetyl trong bia.
Phản ứng khử acetaldehyde: acetaldehyde là thành phần chính gây ra hội chứng nhức đầu, đồng thời gây mùi h c cho bia. Trong quá trình lên men phụ, hàm lƣợng acetaldehyde giảm xuống do ho t động trao đổi chất của nấm men.
Các acid béo dễ bay hơi: sự tổng hợp các acid béo m ch ng n (C4 –C10) sẽ bị đ nh ch trong giai đo n đầu của quá trình lên men phụ. Tuy nhiên nếu quá trình lên
43 men phụ éo dài th hàm lƣợng acid béo trong dịch sẽ tăng lên do quá tr nh thủy phân glycide, sự cĩ m t của acid béo này sẽ ảnh hƣởng đến mùi vị bia thành phẩm.
Quá trình kết lắng giúp lắng trong bia: Khi tiến hành lên men phụ trong thời gian kéo dài, nhiệt độ h thấp dần, các lớp bia ổn định và cĩ hiện tƣợng l ng từng phần.
- Nấm men l ng dần, giúp giảm mùi n ng của nấm men so với bia non ban đầu. - Các keo protid (dạng phức chất của protein và tanim) kết tủa ở tr ng thái nguội và t o ra các d ng kết l ng lớn và l ng xuống, giúp kéo theo một lƣợng keo khác và nhựa đ ng của hoa houblon xuống đáy gi p bia trong hơn, m i nhẹ hơn.
Hịa tan CO2: CO2 là thành phần rất quan trọng của bia, giúp cho bia cĩ khả năng t o bọt, ức chế vi sinh vật gây h i cho bia. Quá trình lên men phụ thực hiện ở nhiệt độ thấp và cĩ dằn áp nên CO2 đƣợc hịa tan vào trong bia.
3.2.4 Lọc trong
Bia sau quá trình lên men phụ d đã qua quá trình tách c n và xác nấm men nhƣng vẫn cịn chứa các tế bào nấm men dƣ thừa và các chất kết tủa cịn sĩt l i. Để cĩ đƣợc một sản phẩm đƣợc ngƣời tiêu dùng chấp nhận cần phải làm trong bia, cĩ nghĩa tách các phần c n kết tủa và nấm men dƣ thừa ra khỏi bia t o cho sản phẩm cĩ độ trong nhất định.
Trƣớc hi đi vào các thiết bị lọc, bia sẽ đi qua hệ thống làm l nh d ng tấm để h nhiệt độ xuống khoảng -1 - -2ºC nhằm làm tăng hả năng bão h a O2, tránh tổn thất CO2 trong quá trình lọc đồng thời kết tủa các chất eo gây đục bia.
Trƣớc khi tiến hành lọc làm đầy tồn bộ các thiết bị và đƣờng ống bằng nƣớc l nh 2º để đuổi hết khí O2 ra khỏi thiết bị đồng thời tránh làm tăng nhiệt độ của bia trong quá trình lọc.
Tiến trình lọc đƣợc thực hiện qua các giai đo n sau:
3.2.4.1. Lọc ống
+ Mục đích : Nhằm giữ những phân tử r n cĩ ích thƣớc lớn hơn lỗ lọc nhƣ các tế bào nấm men, các c n bẫn thơ và các kết tủa cịn sĩt l i.
44 + Tiến hành
Trƣớc khi cho bia vào thiết bị lọc ống tiến hành t o màng. Quá trình t o màng đƣợc thực hiện hai lần:
Tạo màng lần 1: cho 22,7 kg bột hyflo và 130 hL nƣớc đã đƣợc bài khí vào thùng chứa (bột hyflo cĩ kích thước lớn được áo ở phía trong để tránh hiện tượng nghẹt ống). Sử dụng khí CO2 sục vào để đuổi khí O2 và giúp bột phân tán đều trong nƣớc. Sau đĩ bơm bột vào thiết bị lọc ống cho bột ch y tuần hồn trong thiết bị khoảng 15 –
20 min đến khi bột bám đều trên ống và nƣớc trong trở l i, chuyển qua t o màng lần hai.
Tạo màng lần 2: áo thêm lớp bột standar bên ngồi ống lọc, cho 22,7 kg bột standard và 130 hL nƣớc đã đƣợc bài khí. Quá trình t o màng cũng giống nhƣ bột hyflo.
Sau khi t o màng xong, tiến hành làm đầy thiết bị lọc ống bằng 29hL bia nhằm đuổi hết nƣớc cĩ trong thiết bị lọc ống ra ngồi, trong quá tr nh bơm bia tiến hành bổ sung bột trợ lọc nhờ bơm định lƣợng nhằm giúp lớp màng lọc xốp hơn, thuận lợi cho quá trình lọc
Sau hi bia làm đầy thiết bị lọc ống tiến trình lọc sẽ diễn ra, bia đi qua lớp lọc, cịn các c n bẩn sẽ bị lớp bột giữ l i bên ngồi ống lọc, lớp bột phải xốp để bia cĩ thể chảy qua khơng bị nghẹt mà vẫn giữ đƣợc các c n bẩn.
ƣợng bia qua lọc ống sẽ đƣợc tuần hồn l i vào trong thiết bị, thời gian tuần hồn là 10 min, để đảm bảo độ trong của bia.
Sau đĩ tiến hành bơm thêm 4h bia từ bồn lên men vào thiết bị lọc ống để tiến hành đuổi bypass.
Kết thúc quá trình lọc d ng nƣớc đã bài hí để đẩy bia ra khỏi máy lọc.
Dùng khí nén từ phía bên trong ống lọc để tách lớp bột lọc và c n bẩn ra khỏi ống lọc. Sau đĩ sử dụng nƣớc cĩ kết hợp d ng hí nén để rửa hết lớp bột cịn bám trên ống lọc. Cuối cùng rửa l i tồn bộ hệ thống đƣờng ống và máy lọc ống bằng nƣớc nĩng để chuẩn bị cho lần lọc tiếp theo.
45
3.2.4.2. Lọc đĩa
+ Mục đích : Lo i bỏ các polyphenolnhằm ngăn cản sự t o thành phức protein –
polyphenol gây đục bia trong quá trình bảo quản và tồn trử đồng thời làm cho bia cĩ màu sáng hơn. ơ sở của lọc đĩa là quá tr nh hấp phụ.
+ Tiến hành (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Song song với quá trình t o màng ở lọc ống, tiến hành t o màng lọc đĩa bằng bột PVPP (Polyvinylpolypyrolidone). Từ thùng chứa (thùng chứa cĩ thể tích 1600 L trong đĩ cĩ chứa 125 kg bột PVPP và 1250 L nƣớc), bột PVPP theo đƣờng ống đƣợc bơm vào thiết bị lọc đĩa, tổng lƣợng bột PVPP áo trên các đĩa hoảng 3 g. Sau đĩ, cho bột ch y tuần hồn trong thiết bị khoảng 30 min (để bột áo đều trên các đĩa), khi thấy nƣớc trong thì dùng khí CO2 đẩy hết nƣớc ra khỏi thiết bị lọc đĩa.
Hình 15: Thiết bị lọc đĩa
Sau khi t o màng xong, bơm 20 hL bia vào thiết bị lọc đĩa theo chiều từ dƣới lên để tránh gây xáo trộn làm tổn thất CO2.
Trên đƣờng ống dẫn bia sang thiết bị lọc ống cĩ bổ sung thêm bột trợ lọc PVPP giúp cho quá trình hấp thụ polyphenol đƣợc hiệu quả hơn, lƣợng bột PVPP phối trộn