Chuyển đƣờng thành C2H5OH và t o ra các mùi vị đ c trƣng cho sản phẩm.
2.5.2 Phân loại nấm men trong sản xuất bia và đặc điểm của từng loại
Trong sản xuất bia thƣờng dùng các lồi men chìm thuộc giống Sacchromycses Carlbergensis cĩ khi cũng dùng các lồi men nổi Saccharomyces cerevisiae. Men chìm dùng để sản xuất các lo i bia sáng màu cịn men nổi ch dùng sảng xuất các lo i bia thẩm màu. Men chìm lên men ở nhiệt độ 6 - 10ºC, cịn men nổi 14 - 25ºC.
- Nấm men lên men nổi Saccharomyces cerevisiae.
Nấm men nổi là tên gọi của quá trình lên men với tế bào lơ lửng trong dịch lên men và trên bề m t dịch. Nấm men ch lên men 1/3 rafinose vì thiếu enzyme melibiase. Tuy nhiên, men nổi cĩ enzyme pyruvatoxydase, do vậy cĩ thể sử dụng trực tiếp glucose vào hơ hấp cho nên cĩ hả năng sinh trƣởng và lên men nhanh hơn. Khi
21 sử dụng nấm men nổi đ i hỏi phải cĩ biện pháp lọc cẩn thận mới cĩ sản phẩm trong suốt vì tế bào nấm men lơ lững trong dịch lên men ngay cả cuối thời ỳ lên men phụ.
- Nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis. Hiện t i cơng ty Bia - Nƣớc Giải Khát Sài Gịn - Tây Đơ đang sử dụng.
Nấm men Saccharomyces carlsbergensis đƣợc nhà bác học Hansen Christan (1842 - 1909) làm thí nghiệm ở trung tâm nghiên cứu Carlsbey từ (1880 - 1883) đã phân lập đƣợc men Sacchromyces carlsbergensis. Đến 1881 - 1883 đƣợc đƣa vào cơng nghiệp sản xuất bia ở Kopenhagen Đang M ch lần đầu tiên.
Nấm men Saccharomyces carlsbergensis cĩ hình ovan, cĩ kích thƣớc 6 -12 µm, sinh sản bằng các nẩy chồi, rất khĩ t o thành bào tử. Ở nhiệt độ 50 - 60ºC nấm men bị chết.
Lên men m nh trong lịng mơi trƣờng, khi hết nguồn cacbon cĩ xu hƣớng ết chùm, chuỗi và l ng xuống đáy thùng lên men làm trong bia nhanh.
Nấm men Saccharomyces carlsbergensis lên men đƣợc glucose, fructose và maltose nhƣng khơng lên men đƣợc tinh bột, dextrin. Và lo i nấm men này cĩ thể phân hủy trisaccharit thành fructose và meliboaza, sau đĩ dƣới tác dụng của enzyme melibiazacác đƣờng glucose và galactose đƣợc t o thành. Vì vậy men chìm cĩ thể lên men rafinoza hồn tồn ( ƣơng Đức Phẩm, 1998).
2.5.3 Quá trình sinh trƣởng của nấm men bia
Quá trình sinh trƣởng của nấm men bia bao gồm các giai đo n sau:
Giai đoạn tiền phát: Ở giai đo n này tế bào nấm men làm quen với mơi trƣờng mới, điều iện sống mới, sinh hối chƣa tăng, thành phần mơi trƣờng khơng cĩ gì thay đổi đáng ể.
Giai đoạn logarit: Nấm men b t đầu nảy chịi rất m nh và b t đầu lên men, sinh hối tăng ào t, kèm theo sự thay đổi m nh mẽ các thành phần dung dịch lên men.
Giai đoạn chậm dần: Tốc độ sinh trƣởng của tế bào giảm dần, sinh hối tăng lên khơng đáng ể, các thành phần dinh dƣ ng trong nƣớc nha cịn l i ít, các sản phẩm lên
22 men đƣợc tích tụ nhiều, số tế bào nảy chồi rất thƣa thớt, trong lúc tế bào chết tăng lên rõ rệt.
Giai đoạn ổn định: b t đầu khi số lƣợng tuyệt đối của tế bào nấm mem trong dịch lên men khơng tăng nữa.
Giai đoạn chết: Tốc độ chết của tế bào vƣợt lên trên tốc độ sinh sản, do đĩ số lƣợng tế bào sống giảm dần, khơng những thế tổng lƣợng sinh hối (cả tế bào sống lẫn tế bào chết) cũng giảm đi bởi hiện tƣợng tự phân của tế bào (Hồ Sƣởng, 1978).
2.5.4 Yêu cầu chất lƣợng nấm men trƣớc khi cấp vào bồn lên men
Nấm men mà cơng ty đang sử dụng để lên men b t đầu từ đời thứ tƣ, chúng đƣợc chứa trong các bock men và đƣợc vận chuyển từ tổng cơng ty về nhà máy bằng xe chuyên dụng. Khi về cơng ty men đƣợc chuyển vào trong bồn cĩ nhiệt độ từ 3 - 5ºC để bảo quản và cơng ty cũng sử dụng men thu hồi từ các bồn lên men.
Men sử dụng để cấp vào bồn lên men đ i hỏi những yêu cầu sau: - Men giống phải thuần chủng.
- Nấm men cấp vào dịch đƣờng một giờ phải đ t từ 20 - 30 triệu tb/mL. - Tỷ lệ men chết <5%, tỷ lệ nảy chồi >10%.
- T o hƣơng vị và chất lƣợng sản phẩm đ t trƣng. - Khả năng ết l ng tốt.
- Số lần tái sử dụng khơng vƣợt quá 8 đời.
2.6 Các phụ gia khác
Trong cơng nghệ sản xuất bia, ngồi những nguyên liệu chính vừa nêu trên ngƣời ta c n d ng đến một số chất phụ gia nhằm nâng cao chất lƣợng của bia thành phẩm. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật cơng nghệ mà sử dụng chúng với những hàm lƣợng khác nhau và đƣợc chia thành 2 nhĩm:
+ Nhĩm phụ gia trực tiếp :
Gồm tất cả những nguyên phụ liệu và hĩa chất cĩ m t trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm sốt ch t chẽ về hàm lƣợng cho phép.
23 - Acid lactic
Ở nồi g o và nồi malt: để điều ch nh pH thích hợp cho ho t động của enzyme. Ở nồi sơi hoa: để điều ch nh pH dịch nha đ t giá trị mong muốn thích hợp cho quá trình lên men.
- Canxi clorua (CaCl2): đƣợc bổ sung vào nồi malt nhằm mục đích t o tính bền cho enzyme và để điều vị.
- Caramen: cho vào dịch nha hi đun sơi với houblon để t o độ màu cho bia. - Clorua kẽm (ZnCl2): kích thích sự tăng sinh hối của nấm men. Nếu thiếu kẽm nấm men lên men chậm, nhƣng nếu quá cao sẽ gây độc cho nấm men.
- Maturex L (α-acetolactate decarboxylase): h n chế sự t o thành dieactyl trong quá trình lên men.
- Vicant: là phụ gia cho vào bia cĩ thành phần cấu t o là erythobate và sodium metabisulphite. Đƣợc sử dụng nhƣ là chất chống oxy hĩa giúp ổn định mùi vị, màu s c cho bia.
- Collupulin: bản chất là enzyme protease dùng phân hủy các hợp chất cao phân tử h n chế sự hình thành kết tủa l nh gây đục bia trong quá trình bảo quản.
+ Nhĩm phụ gia gián tiếp :
Nhĩm này gồm tất cả nguyên liệu và hĩa chất đƣợc sử dụng trong quy trình cơng nghệ nhƣng hơng đƣợc phép cĩ m t trong sản phẩm.
- Hyflo: t o màng lần 1 trong quá trình lọc ống.
- Standar : d ng để t o màng lần 2 trong quá trình lọc ống.
- PVPP (Polyvinylpolypyrolidone): dùng làm bột trợ lọc trong máy lọc đĩa nhằm hấp thụ polyphenol làm tăng độ trong cho bia. Đây là hợp chất hữu cơ d ng bột khơng tan trong tất cả các dung mơi và trƣơng nở trong nƣớc. Bột PVPP rất đ t tiền và cĩ khả năng tái sinh nên đƣợc sử dụng vĩnh cửu.
24
Chƣơng 3: CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Quy trình sản xuất t i nhà máy theo sơ đồ (Hình 10).
Hình 10: Sơ đồ quy trình sản xuất
Malt
Đƣờng hĩa
Xử l malt
ọc
Men sữa, Maturex-L Lên men
àm l nh
L1: Houblon cao+ caramel Nồi sơi hoa
Nồi chờ Malt lĩt Sục hí G o ng xốy Nấu Xử l g o ả lọc Hội cháo L1: Houblon viên+ ZnCl2 hiết lon ồn trữ bia Pha bia ọc trong Nƣớc bài hí Thành phẩm Thanh trùng
25 T i cơng ty bia cổ phần Bia – Nƣớc Giải Khát Sài Gịn - Tây Đơ quá tr nh đƣợc chia làm 3 cơng đo n chính: ơng đo n nấu (đƣờng hĩa nguyên liệu), cơng đo n lên men và lọc và cơng đo n chiết bia.
3.1 CƠNG ĐOẠN ĐƢỜNG HĨA NGUYÊN LIỆU
Sơ đồ quy tr nh đƣờng hĩa nguyên liệu đƣợc liệt kê chi tiết ở (Hình 11).
26
Thuyết minh quy trình
Malt và g o đƣợc xe vận chuyển đến cơng ty, sau khi kiểm tra nếu đ t yêu cầu cơng ty đƣa ra sẽ cho nhập vào kho. Khi sử dụng malt, g o nhập lên silo chứa nhờ hệ thống gàu tải: cĩ 2 silo chứa malt và một silo chứa g o.
3.1.1 Làm sạch
+ Mục đích: Lo i bỏ t p chất trong nguyên liệu nhƣ: rác, bụi, đá, s n, cát…lẫn trong nguyên liệu, t o điều kiện thuận lợi cho quá trình sau.
+ Tiến hành: Malt và g o từ silo theo vít tải và gàu tải đƣa đến hệ thống sàng để tách bỏ các t p chất. Sau đĩ, tiếp tục đƣa vào máy sàng g o và malt nhằm tách các t p chất cĩ khối lƣợng riêng lớn.
Yêu cầu: nguyên liệu phải s ch t p chất, đá s n, kim lo i.
3.1.2 Nghiền và cân nguyên liệu
+ Mục đích: Nghiền để làm nhỏ nguyên liệu nhằm tăng bề m t tiếp xúc với nƣớc, giúp cho nƣớc dễ dàng xâm nhập vào các thành phần của h t, để th c đẩy quá trình đƣờng hĩa và thủy phân phân nhanh, triệt để hơn.
+ Tiến hành
Hiện t i nhà máy đang sử dụng máy nghiền b a đối với g o và nghiền trục đối với malt.
27 G o: Sau khi sử l sơ bộ xong đƣợc đƣa xuống máy nghiền b a. Sau đĩ đƣợc đƣa qua hệ thống cân tự động để định lƣợng khối lƣợng cần thiết vào trong nồi g o.
Malt: Sau khi xử l sơ bộ xong đƣợc đƣa xuống máy nghiền trục bằng phƣơng pháp nghiền hơ. Sau đĩ đƣa qua hệ thống cân tự để định lƣợng khối lƣợng cần thiết vào trong nồi malt.
* Nguyên t c chung cho chế độ nghiền
Đối với g o: Do g o chƣa qua nảy mầm nên cấu trúc tinh bột cịn nguyên vẹn, chƣa đƣợc tác động bởi các quá trình enzyme, cấu trúc tinh bột của chúng cịn rất cứng. Ở tr ng thái nhƣ vậy chúng rất khĩ bị thủy phân. Để đ t đến mục tiêu cuối cùng là trích ly đƣợc nhiều chất hịa tan, biện pháp hữu hiệu nhất là chúng phải đƣợc nghiền thật nhỏ, sau đĩ qua hâu hồ hĩa ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên khơng nên nghiền quá mịn sẽ làm cho bia bị đục và khĩ lọc.
Đối với malt: Mức độ nghiền phải thỏa mãn yêu cầu thu nhiều chất hịa tan mà khơng làm dịch đƣờng bị đ ng chát khĩ chịu do các thành phần của vỏ malt (tamin, polyphenol…trong quá trình nấu sẽ chiết vào dịch đường), tức là phải nghiền nhỏ nội nhủ mà khơng nghiền nát vỏ malt. Nếu nghiền thơ thì cĩ lợi cho việc lọc bã nhƣng nghiền quá thơ th độ đƣờng hĩa khơng hồn tồn, nghiền nhỏ quá thì vỏ trấu khơng t o đƣợc độ xốp cao, bề m t lọc dịch dễ bị bịt kín, khả năng lọc kém.
3.1.3 Phối trộn
+ Mục đích: Hịa trộn bột malt, bột g o với nƣớc nấu ở một nhiệt độ xác định, đồng thời bổ sung thêm acid và CaCl2 và enzyme để t o mơi trƣờng thích hợp cho emzym ho t động.
3.1.4 Đƣờng hĩa nguyên liệu
3.1.4.1 Các quá trình xảy ra ở nồi gạo và nồi malt
* Đối với nồi g o + Mục đích
Nhằm hồ hĩa và dịch hĩa tối đa tinh bột g o trƣớc khi phối trộn vào nồi nấu malt. T o điều iện thuận lợi cho quá tr nh đƣờng hĩa xảy ra tốt hơn.
28 + Tiến hành
Trƣớc khi nhập liệu bột g o cho vào khoảng 3hL nƣớc. Sau đĩ tiến hành xuống malt lĩt lần 1 khoảng 60 kg malt cùng với 2hl nƣớc, (lượng malt lĩt cho hai lần sửa dụng khoảng 10 – 20 % thế liệu gạo), thời gian xuống malt lĩt khoảng 1 min. Sau khi xuống malt lĩt xong tiến hành nhập 770 kg bột g o cùng 14 hL nƣớc và 5 hL nƣớc tráng đƣờng ống. Bột g o chảy từ trên xuống g p nƣớc phun từ dƣới lên nhằm để tránh vĩn cục. Khi dịch ngập cánh khấy thì bổ sung acid lactic 80% (khoảng150 mL) để xúc tác thủy phân tinh bột tốt hơn và điều ch nh pH về 5,6 - 5,8 để ho t hĩa hệ enzyme amylase cĩ trong malt lĩt, sau đĩ tiến hành nâng nhiệt.
Hình 14: Nồi gạo
Giai đoạn 72ºC: Gia nhiệt lên 72ºC giữ trong 20 min. Đây là hoảng thời gian và nhiệt độ thích hợp cho enzyme α–amylase trong malt lĩt xúc tác dịch hĩa sơ bộ tinh bột .
Giai đoạn 83ºC: Nâng nhiệt độ lên 83ºC, giữa trong 15 min. Đây là nhiệt độ hồ hĩa tinh bột g o, các h t tinh bột h t nƣớc trƣơng nở và v tung trong nƣớc nĩng và các phân tử tinh bột đƣợc giải phĩng, dung dịch trở nên nhớt. Tuy nhiên ở nhiệt độ này enzye amylase bị vơ ho t.
Giai đoạn 72ºC: Sau khi hồ hĩa gần hết tinh bột, ta xả nƣớc 26ºC vào nồi nấu để h nhiệt xuống 72ºC và giữa trong 20 min. Trong thời gian này bổ sung malt lĩt lần 2
(60kg và 2 hL nước). Ở nhiệt độ này dƣới tác dụng của enzyme –amylase trong malt lĩt lần 2 sẽ tiếp tục c t m ch tinh bột đã đƣợc hồ hĩa, làm giảm dần độ nhớt của hối cháo.
29 Giai đoạn 100ºC: Đun sơi 100ºC và giữa hoảng 25 - 30 min, cĩ tác dụng tiêu diệt vi sinh vật cũng nhƣ làm giảm độ nhớt của dịch cháo, gi p quá tr nh bơm qua nồi malt dễ dàng hơn.
* Đối với nồi malt
+ Mục đích: Thực hiện quá trình đƣờng hĩa nhằm chuyển các hợp chất phân tử nhƣ: tinh bột, protein… thành đƣờng lên men phục vụ cho quá trình lên men.
+ Tiến hành
Khi nhiệt độ nồi g o đ t 93 – 94ºC trong quá trình nâng nhiệt đến nhiệt độ sơi 100ºC thì tiến hành xuống bột malt vào nồi malt.
Cho 2190 kg malt cùng với 73hL nƣớc ở nhiệt độ là 50ºC, bột malt chảy từ trên xuống g p nƣớc từ dƣới lên để tránh vĩn cục. Sau đĩ bổ sung (400 – 500 mL) acid lactic nhằm điều ch nh pH về 5,6 – 5,8; 2,4kg CaCl2; 200 gam enzyme -glucanase để thủy phân -glucan nhằm phá v liên ết của các m ng lƣới các protein, xelulose, hemixenlulose và sau đĩ protein đƣợc giải phĩng dần ra để thuận lợi cho quá tr nh thủy phân và đƣờng hĩa. Ngồi ra trong dịch cĩ một lƣợng lớn gel -glucan sẽ làm tăng độ nhớt của dịch đƣờng và bia gây cản trở cho quá tr nh lọc.
Giai đo n 50°C: Nồi malt đƣợc gia nhiệt lên 50ºC và giữa 5 min. Đây là điểm dừng đ m hĩa t o điều kiện cho protease ho t động thủy phân protein thành các m ch nhỏ và cứ thế để cuối cùng t o thành axit amin.
Albmoza, peptone, polypeptid gĩp phần t o vị đậm đà và giữ bọt cho bia. Acid amin, peptid cung cấp dinh dƣ ng cho nấm men trong quá trình lên men.
Giai đoạn 65ºC: Nồi g o thực hiện 100ºC thì dịch cháo bơm sang nồi malt, đƣợc cánh khấy trộn đều, cho thêm 2hL nƣớc tráng nồi g o và đƣờng ống. Sau khi hội cháo xong, điều ch nh nhiệt độ 65ºC giữa 30 min, t o điều kiện cho enzyme -amylase ho t động thủy phân tinh bột thành maltose là chủ yếu và một lƣợng glucose và maltotriose.
Polypeptit
30
Giai đoạn 75ºC: Nâng nhiệt lên 75ºC giữa trong 25 min để t o điều kiện thuận lợi cho enzym -amylase phân c t tình bột thành dextrin bậc thấp, một ít maltose và glucose. Sau khi giữ nhiệt ở 75º đƣợc 25 min thì tiến hành lấy mẫu dịch cháo để kiểm tra lƣợng tinh bột sĩt bằng dung dịch iod 0,1 N, nếu dịch iod hơng đổi màu thì quá tr nh đƣờng hĩa đã ết thúc.
Giai đoạn 76ºC: Tiếp tục nâng nhiệt độ dịch đƣờng lên 76ºC trƣớc hi chuyển sang nồi lọc, chủ yếu là để bù trừ vào lƣợng nhiệt mất đi trong quá tr nh lọc để enzym α-amylase tiếp tục thủy phân lƣợng tinh bột cịn sĩt l i, đồng thời làm giảm độ nhớt giúp quá trình lọc dễ dàng hơn.
3.1.4 1 Hệ enzym thủy phân trong quá trình đường hĩa
Hệ enzym thủy phân tinh bột thành đƣờng gọi là enzyme amylase. Hệ này tồn t i trong nƣớc bọt, trong dịch tiêu hĩa, trong h t nảy mầm, yeast… cĩ nhiều lo i enzyme amylase: -amylase, -amylase, -amylase…và mỗi enzyme này sẽ cĩ điều iện về nhiệt độ, pH tối ƣu hác nhau.
+ Enzyme -amylase
Enzyme -amylase tác động lên m ch amylose và amylopectin của tinh bột, bẻ gãy các mối liên kết -1,4 glucoside. Sau một thời gian ng n, tồn bộ m ch amylose và m ch amylopectin bị c t nhỏ thành từng mãnh cĩ năm ho c sáu gốc glucozid. Nhờ quá tr nh này, độ nhớt của dịch cháo giảm đi nhanh chống.