C ƠN TL UN VÀ KIN NGHỊ
3.2.2.3 Thành phần hóa học
Thành phần hoá học của tế ào nấm men Saccharomyces hác nhau tuỳ thuộc vào
điều iện môi trƣờng nuôi cấ .
(i) Nƣớc: ao gồm phần nƣớc nằm ên ngoài tế ào là phần nƣớc nằm trong hoảng trống giữa tế ào và nƣớc nằm ên trong tế ào (nội ào) là phần nƣớc nằm ên trong tế ào chất của tế ào. Lƣợng nƣớc hác nhau tuỳ thuộc vào chủng nấm men, ỹ thuật nuôi và phƣơng pháp thu tế ào. Thành phần chất hô của tế ào nấm men ao gồm protein và các chất có nitơ hác chiếm 5 %, chất o 1,6%, carbohydrat 33,2%, mô tế ào 7,6%, tro 7,6%. Thành phần của những chất nà hông cố định, nó có thể tha đổi trong quá trình nuôi cấ cũng nhƣ quá trình lên men.
(ii) Carbohydrate gồm: polysaccharide, glycogen, trehalose (12-12,5%), mannan (18,7-24,9%), glucan (9,47-1 ,96%) và chitin. Những nghiên cứu động học về sự iến đổi cac onh drat trong quá trình ảo quản nấm men cho thấ là glucan, mannan và dạng gl cogen tan trong iềm và acid cloh dric là ếu tố cấu trúc của tế ào, trong hi trehalose và gl cogen tan trong acid acetic, là chất tạo năng lƣợng chính cho tế ào.
(iii) Chất mỡ của nấm men: là mỡ trung tính gl cerol, photpholipid, sterol tự do và nhiều sterol, ester.
(iv) Tro: chiếm 6,5-12%. Lƣợng chất hô trong nấm men dao động tù theo môi trƣờng nuôi cấ .
Bảng 14 Thành phần tro của nấm men (%)
K2O 23,33 - 39,5 Fe2O3 0,06 – 0,7
Na2O 0,5 - 2,26 P2O6 44,8 - 59,4
CaO 1,0 - 7,53 SO3 0,57 - 6,38
MgO 3,77 - 6,34 SiO2 0,52 -1,88
(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007)
(v) Vitamin: nấm men còn chứa vitamin B2, B3, B5, B6, D và những chất có vitamin hác hông đƣợc tiết ra ngoài dƣới dạng tinh thể. Hàm lƣợng đáng chú ý của nấm men là protein và nguồn vitamin nhóm B.
3.2.3 Phƣơng pháp lên men và nấm men sử dụng tại nhà máy
Nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tâ sử dụng phƣơng pháp lên men chìm. Quá trình lên men đƣợc tiến hành trong tan lên men có thể tích là 45 lít, lƣợng nƣớc nha của một lô gồm 6 mẻ nấu dịch đƣờng. Nấm men đƣợc cho vào nga sau hi mẻ
nƣớc nha đầu tiên đƣợc ơm vào tan với mật số 2 – 30 x 106
tế ào ml. Quá trình
lên men chính đƣợc thực hiện ở nhiệt độ thấp từ 7 – 9oC, toàn ộ quá trình lên men
xả ra trong 21 ngà . Nấm men Saccharomyces carlsbergensis đƣợc sử dụng trong
quá trình lên men chìm. Lên men chìm có đặc trƣng là nấm men hoạt động ở những lớp dƣới của dịch đƣờng, sau hi lên men xong thì lắng xuống đá , cần hống chế ở nhiệt độ thấp.
3.2.3 Một số biến đổi sinh hoá trong quá trình lên men
Nấm men có thể phát triển đƣợc cả trong môi trƣờng hiếu hí và môi trƣờng ỵ hí. Trong điều iện hiếu hí thì tế ào nấm men đƣợc hô hấp và tăng trƣởng sinh hối (giai đoạn đầu của quá trình). Trong điều iện ếm hí, nấm men lên men đƣờng
thành rƣợu và CO2.
3.2.3.1 Quá trình hình thành rượu và CO2
Các loại đƣờng có thể lên men đƣợc trong dịch chiết malt là maltose, maltotriose và một ít đƣờng glucose, sucrose, fructose. Sucrose đƣợc thuỷ phân ên ngoài tế ào nhờ enz me invertase đƣợc định vị nga trên máng tế ào nấm men và đuợc tiết vào môi trƣờng thành glucose và fructose. Trong quá trình lên men nấm men thông qua con đƣờng trao đổi chất và năng lƣợng để chu ển các glucid phân tử thấp thành
rƣợu eth lic, CO2 theo sơ đồ phản ứng:
Độ lên men là mức độ chuyển các đƣờng thành ethylic và CO2 phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là thành phần các chất hoà tan trong dịch đƣờng và điều kiện tiến hành lên men
3.2.3.2 Quá trình tạo thành các sản phẩm phụ
Ngoài những sản phẩm chính tạo thành khi lên men chính, còn có một số chất khác cũng đƣợc hình thành và đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hình thành mùi vị của bia.
(i) Các rƣợu bậc cao
Khối lƣợng và thành phần rƣợu ậc cao phụ thuộc vào thành phần dịch đƣờng, chủng nấm men và nhiệt độ. Trong ia có các rƣợu ậc cao nhƣ prop lic, isopropylic, butylic, isobutylic, amylic, isoamylic, … Hàm lƣợng các rƣợu nà dao động trong hoảng 5 – 6 mg l. Khi lên men ở điều iện nhiệt độ cao thì hàm lƣợng nà tăng lên. Mỗi loại rƣợu ậc cao đều gâ cho ia có một mùi vị hác nhau và hầu nhƣ đều gâ vị hó chịu cho ia. Phần lớn các rƣợu đƣợc tạo thành trong giai đoạn lên men chính, lúc đầu mạnh và về sau ếu dần. Trong giai đoạn lên men phụ hàm lƣợng nà tăng hông đáng ể.
Quá trình hình thành rƣợu ậc cao:
R-CHCN2-COOH + H2O R-CH2OH + CO2 + NH3
Gl cerin cũng đƣợc hình thành trong quá trình lên men chính, đƣợc hình thành hi aldeh de gl ceric ị hử hoặc đề amin hoá acid glutamic. Trong ia hàm lƣợng gl cerin có từ 1,5 – 3,0 mg/l.
(ii) Các acid hữu cơ
Trong quá trình lên men chính một số acid hữu cơ đƣợc 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 huẩn. Một vài acid hữu cơ nhƣ acid lactic, acit acetic, acid sucinic, acid formic. Acid sucinic đƣợc tạo thành ởi sự đề amin hoá acid glutamic.
C5H12O6 + COOHCH2CH2CHNH2COOH + 2H2O = COOHCH2CH2COOH +
2C3H8O3 + NH3 + CO2
(iii) Sự tạo thành các ester
Các ester đƣợc tạo thành do quá trình ester hoá các acid a hơi và hông a hơi với những loại rƣợu hác nhau. Hàm lƣợng et l acetate là cao nhất (15 – 20 mg/l). Các ester đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành mùi vị của ia. Phần lớn các ester hình thành trong giai đoạn lên men chính. Ở điều iện nhiệt độ nhƣ
nhau thì lên men nổi cho nhiều ester hơn lên men chìm.
Các aldeh de hông có ảnh hƣởng nhiều, nhƣng dẫn xuất của nó gâ cho ia có mùi vị hông tốt nhƣ diacet l và acetoin.
Diacet l có vị ơ gâ cho ia có hƣơng vị xấu. Hàm lƣợng cho ph p trong ia là ,1 mg/l. Diacet l đƣợc tạo ra từ sản phẩm trao đổi chất của nấm men và hoà tan vào ia. Trong quá trình lên men, diacet l tăng và sẽ giảm dần vào cuối quá trình lên men chính. Sự hử diacet l phụ thuộc vào số lƣợng tế ào nấm men, nhiệt độ và pH.
(v) Các hợp chất lƣu huỳnh
Nấm men sản sinh ra các hợp chất lƣu huỳnh hữu cơ từ các hợp chất sulfat, sulfit và các hợp chất nitơ có chứa lƣu huỳnh trong dịch đƣờng. Những sản phẩm này cho bia có vị xấu và đƣợc coi nhƣ là những chất chủ yếu gây ra vị chƣa chín của bia khi lên men.
3.2.3.3 Sự tạo thành bọt
Sự tạo thành ọt là một trong những đặc tính cảm quan quan trọng của ia thành
phẩm. Giai đoạn đầu của quá trình lên men vì nhiệt độ còn thấp nên CO2 đƣợc tạo
thành sẽ hoà tan vào dung dịch và hông ị tách ra. Nhƣng hi nồng độ CO2 trong
nƣớc cao và nhiệt độ đang tăng lên đã ảo hoà CO2 thì hối lƣợng CO2 dƣ sẽ tách ra
dƣới dạng ọt nhỏ li ti.
3.2.4 Kỹ thuật lên men
3.2.4.1 Cấy và thu hồi nấm men
Nấm men đƣợc cấ vào tan lên men nga sau hi ơm mẻ nƣớc nha đầu. Nấm men đƣợc sử dụng với mật số 2 – 3 triệu tế ào ml, sau 2 – 3 ngà mật số nấm men tăng đến 9 – 1 triệu tế ào ml. Nấm men đƣợc sử dụng trong quá trình lên men của nhà má từ thế hệ thứ 3 đến thứ 8. Nấm men đƣợc thu hồi sau giai đoạn lên men chính hi nấm men hông quá thế hệ thứ 8 và tỷ lệ nấm men chết đạt êu cầu. Hoạt hoá men sữa là hâu cực ỳ quan trọng để du trì thật tốt nấm men vừa thu đƣợc sau hi lên men chính và dùng để cấ giống cho mẻ tiếp theo. Nấm men dễ ị thoái hoá nếu để một thời gian mà hông lên men.
3.2.4.2 Lên men chính
Lên men chính xả ra trong hoảng 5 – 7 ngà . Nhiệt độ tan lên men 7 – 9oC và áp
suất ar. Mẻ nƣớc nha đầu tiên có nhiệt độ là 6oC, ù mất nhiệt, nấm men đƣợc
cho vào dịch đƣờng đồng thời ổ sung Malturex – L nhằm giảm thời gian lên men.
CO2 trong giai đoạn đầu của quá trình lên men chính đƣợc thu hồi sử dụng cho các
công đoạn sau. Đến cuối của giai đoạn lên men chính tiến hành dằn áp, với P = ,4
cần xả cặn men mỗi ngà để loại ỏ cặn ết tủa, xác nấm men gâ mùi vị xấu cho bia.
Quá trình lên men chính xả ra qua 3 giai đoạn:
(i) Giai đoạn tăng trƣởng sinh khối: 1 – 2 ngà đầu, hàm lƣợng chất hoà tan giảm, tạo ọt nhỏ ín cả ề mặt dịch đƣờng. Nồng độ ox trong dịch ia giảm nhanh do quá trình hô hấp của nấm men. Giai đoạn nà chủ ếu là sự tăng sốlƣợng tế ào nấm men đồng thời rƣợu eth lic cũng đƣợc sinh ra trong giai đoạn nà nhƣng với lƣợng rất nhỏ.
(ii) Giai đoạn lên men cực đại: Mật số tế ào nấm men đã tăng cao, quá trình lên
men ếm hí tạo rƣợu eth lic và CO2 diễn ra nhanh chóng, chất hoà tan giảm rất
nhanh, nhiệt độ tan lên men tăng, ích thƣớc ọt to, thô.
(iii) Giai đoạn cuối: 2 – 3 ngà cuối, tốc độ lên men giảm. Nhiệt độ tan lên men hạ thấp, quá trình ết lắng của nấm men xả ra. Sau hi ết thúc giai đoạn lên men chính, tiến hành thu hồi nấm men có vòng đời nhỏ hơn 8 và tỉ lệ men chết hông
quá 1 %. Sau hi thu hồi, nấm men đƣợc trữ ở nhiệt 2 – 5oC trong tan ín để dùng
cho cấ men tan tiếp theo.
3.2.4.3 Lên men phụ
Mục đích của công đoạn lên men phụ nhằm tạo cho ia có độ chín cần thiết, giảm
các sản phẩm phụ, cải thiện mùi vị sản phẩm, ổn định ọt, hàm lƣợng CO2, tạo
hƣơng thơm đặc trƣng cho ia thành phẩm. Quá trình lên men phụ đƣợc thực hiện ở
nhiệt độ -1 đến 5oC, áp suất ,4 – 0,6 bar, trong thời gian 14 – 16 ngày.
(i) Sử dụng lƣợng đƣờng còn lại
Quá trình lên men phụ là quá trình tạo thành eth lic của lƣợng nấm men còn lại sau hi lƣợng lớn nấm men đã đƣợc thu hồi cuối giai đoạn lên men chính. Giai đoạn lên men phụ lên men rất chậm với một lƣợng đƣờng hông đáng ể. Các quá trình sinh hoá xả ra hi lên men phụ đều tƣơng tự nhƣ lên men chính với tốc độ chậm hơn và cƣờng độ ếu hơn.
(ii) Hoà tan CO2
Nhà má sử dụng tan lên men đứng nên có hiện tƣợng phân tầng trong hối chất lỏng và vì thế áp suất của hối chất lỏng càng cao hi càng xuống đá tan , đồng
thời quá trình lên men phụ thực hiện trong điều iện dằn áp. Nên CO2 của quá trình
lên men sẽ hoà tan vào ia nhiều nhất trong giai đoạn lên men phụ. CO2 là thành
phần chính của ia, giúp ia có hả năng tạo ọt tốt và cũng là chất ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong ia.
Giai đoạn lên men phụ xả ra quá trình giảm nồng độ diacet l cho phép (0,1 ppm). Quá trình loại diacet l đƣợc thực hiện do chính ản thân nấm men và tác dụng của phụ gia Malturex – L. Quá trình đào thải diacet l phụ thuộc vào mật số nấm men
trong giai đoạn lên men. CO2 tu nhiên lại làm giảm tăng trƣởng của nấm men. Áp
suất càng cao thì hả năng hoạt độnHợp chất lƣu huỳnh: Các hợp chất lƣu huỳnh hình thành trong giai đoạn lên men chính là một trong những ngu ên nhân làm giảm
mùi vị ia. Một hợp chất quan trọng là dimet l sullfua (DMS) CO2 hình thành trong
quá trình lên men và CO2 nạp vào đều có ảnh hƣởng đến sự loại ỏ các hợp chất
a hơi nhƣ H2S.
- Acetaldehyde:Là thủ phạm chính gâ ra hội chứng nhức đầu, ảnh hƣởng mùi vị
của ia. Acetaldehyde chỉ đƣợc ph p có ở mức chấp nhận < 5ppm. Acetaldeh de xuất hiện tự nhiên trong quá trình lên men, đƣợc hình thành trƣớc hi thành rƣợu ethanol.
(iv) Làm trong bia
Khi lên men phụ sẽ xả ra hiện tƣợng lắng trong ia. Do thời gian lên men phụ dài và nhiệt độ thấp nên quá trình lắng xả ra, một số eo protein của nấm men lắng xuống, o theo một lƣợng nhựa đắng của hoa hou lon lắng xuống đá tan . Bia trong dần và mùi vị ia cũng nhẹ và độ đắng cũng giảm chỉ còn lại vị đắng dịu đặc trƣng. Quá trình lắng phụ thuộc vào nhiều ếu tố: nhiệt độ, tính chất nấm men, chiều cao của tan lên men.
Bảng 15 Một số tiêu chuẩn bia sau khi lên men phụ của nhà máy
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn
Độ hoà tan iểu iến o
Plato 2,65 2,4 – 3,3
Độ cồn ở 2 o
C %v/v 5,6 5,2 – 5,9
pH 4,2 4 – 4,4
Độ hoà tan ngu ên thuỷ o
Plato 13 12,6 – 13,4
(Nguồn:Tài liệu Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Tây)
3.2.4.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
(i) Thành phần dịch đƣờng
Thành phần chất chiết trong dịch đƣờng có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men. Các chất hoà tan là nguồn thức ăn cho nấm men tăng trƣởng sinh khối và lên men yếm khí. Nấm men chỉ sử dụng đƣợc các đƣờng maltose và glucose. Nếu tỷ lệ các đƣờng maltose và glucose thấp sẽ làm giảm độ lên men. Ngoài ra, những thành
phần hác nhƣ acid amin, peptid cũng ảnh hƣởng đến sự phát triển của nấm men, khả năng tạo bọt, hƣơng vị bia.
(ii) Loại nấm men
Chủng nấm men có ảnh hƣởng đến hả năng lên men, đến sự hình thành hƣơng vị của ia thành phẩm. Chủng nấm men đƣợc sử dụng phải có tính ổn định về hả năng lên men, hả năng ết ông, lắng và hả năng sống.
(iii) Tăng trƣởng của nấm men
Vận tốc lên men phụ thuộc vào chất lƣợng của nấm men, nhiệt độ và nồng độ an đầu của dịch đƣờng. Sự tăng trƣởng của nấm men ảnh hƣởng lớn đến độ lên men, mật số nấm men phải đạt êu cầu để thực hiện quá trình lên men.
(iv) Nhiệt độ lên men
Ảnh hƣởng đến hả năng phát triển của nấm men, hả năng chu ển hoá đƣờng thành rƣợu và sự hình thành các hợp chất ester, diacet l, rƣợu ậc cao.
(v) Nhiệt độ lên men phụ
Nhiệt độ trong quá trình làm chín ia ảnh hƣởng đến quá trình đào thải diacet l và sự phát triển của nấm men. Giai đoạn lên men phụ đƣợc thực hiện ở nhiệt độ thấp nhằm hạn chế sự tự phân của tế ào nấm men đồng thời trong thời gian dài để loại ỏ diacet l.
(vi) Áp suất
Quá trình dằn áp sẽ làm tăng độ hoà tan CO2 tu nhiên lại làm giảm tăng trƣởng của
nấm men. Áp suất càng cao thì hả năng hoạt động của nấm men càng thấp.
3.2.5. Lọc trong và pha bia
.(i) Lọc trong
Nhà má sử dụng hệ thống lọc ia gồm:
- Lọc trong nhằm loại ỏ cặn ết tủa, nấm men ằng thiết ị lọc KG. - Lọc hấp phụ loại ỏ pol phenol ằng thiết ị lọc FOM.
- Lọc an toàn lọc lại dịch ia loại ỏ các hạt nhựa hấp phụ có thể có, đảm ảo an toàn tu ệt đối cho ia ằng thiết ị lọc securox.
(ii) Pha bia
Nhà má sử dụng nƣớc nấu ia có nhiệt độ 8 oC. Nƣớc trƣớc hi pha phải đƣợc loại
ox vì ox là ngu ên nhân ất lợi cho ia thành phẩm. Quá trình loại ox đƣợc thực
hiện trong thiết ị hình tháp, nƣớc đƣợc chả từ trên tháp xuống và CO2 đi từ dƣới
2oC và đƣa và tan chứa. Trƣớc hi sử dụng, nƣớc pha ia đƣợc iểm tra hàm lƣợng oxy không quá 0,05 ppm.
Tỉ lệ pha ia đƣợc tính theo công thức: