C ƠN TL UN VÀ KIN NGHỊ
3.1.4.2 Quá trình thực hiện
Nhà má sử dụng thiết ị lọc hung ản thế hệ mới Meura 2 1 (hình 3.2 ). Đâ là thiết ị lọc hiện đại nhất, hiệu suất thu hồi cao và thu đƣợc dịch đƣờng trong.
Quá trình lọc chia thành hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Lọc dịch cốt ra hỏi ã. Trong quá trình lọc, ã đóng vai trò nhƣ
một lớp trợ lọc. Dịch đƣờng hoá có nhiệt độ 760C đƣợc ơm qua thiết ị lọc. Bản
đƣợc ơm căng hí tạo một áp lực p dịch đƣờng ra hỏi ã. Dịch đƣờng qua lớp vải lọc và theo rãnh trên hung lọc vào đƣờng ống chung đi qua nồi chờ. Lƣợng nƣớc cốt thu đƣợc hoảng 28 lít.
- Giai đoạn 2: Rửa ã. Sau hi lọc dịch ra hỏi ã trong ã còn lại một lƣợng đáng ể các chất chiết. Rửa ã nhằm thu hồi hoàn toàn lƣợng chất chiết còn trong
ã, tăng hiệu suất thu hồi. Nƣớc rửa ã có nhiệt độ 75oC, quá trình rửa ã ết thúc
hi độ Plato của nƣớc rửa ã cuối ≤ 1,5oP. Bã hèm đƣợc sử dụng làm thức ăn gia
súc.
3.1.5 Quá trình đun sôi dịch đƣờng với houblon
3.1.5.1 Mục đích của đun sôi dịch đường với hoa houblon
- Hòa tan chất đắng, chất thơm, chất chát tạo mùi vị và màu cho bia. - Tiệt trùng dịch đƣờng. - Tiệt trùng dịch đƣờng.
- Làm a hơi ớt nƣớc, giảm pH để đƣa dịch đƣờng về nồng độ đƣờng 13oPlato và
pH = 5,3 thích hợp cho quá trình lên men.
- Ở nhiệt độ cao pol phenol sẽ liên ết với protein tạo phức chất. Khi lắng xuống nó sẽ o theo các mảng nhỏ li ti hác làm tăng độ ền sinh học của ia và độ trong của dịch đƣờng.
- Pol phenol, chất đắng, chất chứa nitơ trong ia là những chất tạo sức căng ề mặt có hoạt tính cao, tạo độ ền ọt trong bia.
- Hình thành các hợp chất tạo hƣơng, vị, màu cho dịch nha
- Ba hơi một số chất dễ a hơi hình thành trong quá trình đƣờng hoá.
3.1.5.2 Tiến hành đun sôi
Sau hi lọc, dịch đƣờng thu đƣợc hoảng 75 – 78 lít. Dịch đƣờng đƣợc ơm qua nồi chờ trƣớc hi đƣợc ơm qua nồi đun sôi. Nồi chờ giúp ổn định dịch đƣờng, đồng thời nồi chờ đƣợc gia nhiệt nhẹ, tiết iệm thời gian. Dịch đƣờng trong nồi chờ
đƣợc gia nhiệt đến hoảng 9 oC. Dịch đƣờng đƣợc ơm qua nồi đun sôi thực hiện
quá trình đun sôi dịch đƣờng với hou lon.
Mở hơi đun 5 – 7 phút, lấ mẫu đo độ đƣờng và pH. Tính thể tích trƣớc hi đun dựa trên công thức tính thể tích dịch đƣờng đun sôi của nhà má và độ đƣờng của 75 lít dịch đƣờng trƣớc hi đun sôi.
Thể tích trƣớc khi đun: V0 = V1 + 7
Trong đó:
7 là thể tích nƣớc ốc hơi trong thời gian đun sôi.
P75 độ Plato của 75 lít dịch đƣờng trƣớc hi đun sôi.
Châm thêm nƣớc nóng vào nồi đun sôi cho đạt thể tích V0.
Dịch đƣờng tiếp tục đƣợc gia nhiệt, 10 phút trƣớc khi dịch đƣờng bắt đầu sôi bổ sung một lƣợng caramel nhằm tăng độ màu của dịch đƣờng. Đến khi dịch đƣờng bắt
đầu sôi (99,6 đến 100C), bổ sung ZnCl2 và houblon cao vào nồi đun sôi tiến hành
đun. Bơm tuần hoàn houblon cao trong 10 – 15 phút để hoà đều lƣợng houblon cao
và ZnCl2 vào dịch đƣờng. Hou lon cao đƣợc cho vào nồi với thời gian dài nhằm
tăng hiệu suất trích ly chất đắng trong houblon cao. Khoảng 10 phút sau cho acid
lactic vào, ơm tuần hoàn trong 2 phút. Acid lactic có tác dụng hạ pH dịch đƣờng xuống pH = 5,3 là pH thích hợp cho quá trình lên men. Tiếp tục đun, 2 phút trƣớc khi dừng đun cho hou lon viên và caramel vào ình hou lon 2 và ơm tuần hoàn 5 phút. Hou lon viên có hàm lƣợng tinh dầu thơm cao, có tác dụng tạo hƣơng cho bia. Quá trình đun sôi đƣợc thực hiện trong 70 phút. Nếu thể tích bốc hơi hông đạt thì có thể kéo dài thời gian đun, nhƣng hông đƣợc kéo dài quá 10 phút.
3.1.5.3 Quá trình hoà tan các thành phần của houblon
Quá trình hoà tan chất đắng: Hoa hou lon chứa các α và β-acid đắng m hoà tan. Khi đun sôi các α-acid nà sẽ hoà tan và đồng phân hoá tạo thành iso-α-acid dễ hoà tan hơn. Các đồng phân của acid đắng dễ hoà tan hơn còn có độ đắng cao hơn α và β-acid đắng. Chỉ có hoảng 1 3 các nhựa đắng hoàn tan vào dịch đuờng so với tổng lƣợng nhựa đắng có trong hoa. Hiệu suất của quá trình nấu hoa ha quan hệ giữa lƣợng iso–humulon trong ia với lƣợng hou lon đƣa vào hoảng 3 %.
Bảng 12 Ảnh hƣởng của thời gian đun sôi đến sự hoà tan chất đắng
Thời gian đun sôi (phút) 10 60 128 180
Chất đắng trong dịch đƣờng (mg/l) 122 125,7 127,3 130,5
(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007)
Quá trình hoà tan tinh dầu thơm: Độ tan của tinh dầu thơm trong nƣớc hoảng 5 mg l (Ngu ễn Thị Hiền và ctv, 2 7). Trong quá trình đun sôi dịch đƣờng, tinh dầu ị lôi cuốn theo hơi nƣớc và ị mất từ 5 – 8 % sau 3 phút và từ 9 – 95% sau 3 giờ. Hou lon viên đƣợc cho vào trƣớc hi dừng đun 2 phút, hạn chế sự mất tinh dầu thơm đồng thời cũng có đủ thời gian để đảm ảo việc chu ển hoá cần thiết các nhựa đắng.
Quá trình hoà tan pol phenol và những chất chứa nitơ: Các chất chát của hoa hou lon thuộc nhóm catorin, trong dịch đƣờng chúng chu ển thành những dung dịch eo mang điện tích âm. Trong dịch đƣờng có protein và pepton mang điện tích dƣơng, chúng sẽ cùng với các chất chát tạo thành những phức chất hoà tan ở nhiệt độ cao, nhƣng hi hạ nhiệt độ chúng sẽ ết tủa. Khi ị ox hoá, các chất. chát iến thành flo afen, chúng tạo thành với protein những phức chất hông hoà tan ở nhiệt độ cao, ết tủa trong quá trình đun sôi. Sự giảm chất chát trong dịch đƣờng tỷ lệ thuận với thời gian đun sôi. pH càng thấp thì tốc độ ết tủa của chất chát với protid càng nhanh. Trong thành phần của hoa hou lon còn có những chất chứa Nitơ. Hoa hou lon chứa nhiều các hợp chất Nitơ có phân tử lƣợng trung ình và phân tử lƣợng thấp, những chất nà hoà tan trong dịch đƣờng trong thời gian đun sôi và làm nguồn dinh dƣỡng cho nấm men.
3.1.5.4 Sự gia tăng màu
Trong quá trình đun do sản phẩm của phản ứng caramel và phản ứng Maillard làm tăng độ màu của dịch đƣờng. Phản ứng caramel sử dụng đƣờng maltose và glucose. Các hợp chất caramel đƣợc hình thành có ản chất eo,vị đắng nhẹ và có màu nâu. Cần hống chế quá trình caramel trong quá trình nấu ia vàng. Sự caramel hoá sẽ càng mạnh hi nhiệt độ của thành thiết ị nấu tăng cục ộ. Nồi nấu càng cao thì lớp dịch đƣờng dƣới đá chịu áp lực lớn nên có nhiệt độ cao hơn làm phản ứng caramel xả ra nhanh hơn. pH của dịch đƣờng cũng có ảnh hƣởng đến phản ứng caramel, đƣờng hử tham gia phản ứng dễ dàng hơn trong môi trƣờng iềm nhẹ, sự tạo thành màu tăng cùng với pH của dịch đƣờng. Phản ứng Maillard là phản ứng giữa đƣờng hử và acid amin tạo thành các sản phẩm melanoidin. Một số sản phẩm của phản ứng Maillard nhƣ furfur laldeh d, h drox met lfurfural gâ ra một số vị hông mong muốn hi đun sôi dịch đƣờng. (Ngu ễn Thị Thu Thuỷ, 2 6)
3.1.5.5 Quá trình keo tụ protetin
Dịch đƣờng sau hi lọc có chứa một lƣợng chất eo đáng ể nhƣ protid, pectin, pentosane, polyphenol, … Khi đun sôi với hou lon thì các chất chiết nhƣ acid đắng và một số chất hác cũng ở dạng eo hoà tan. Khi nhiệt độ tăng lên sự ền vững eo của cả hệ thống ở dạng hoà tan ị phá vỡ, các phần tử eo dính lại nhau và xả ra hiện tƣợng eo tụ.
Quá trình eo tụ protein xả ra theo 2 giai đoạn: đầu tiên mất nƣớc, sau đó eo tụ. Các phần tử protein sau hi mất nƣớc chúng liên ết lại với nhau, lớn dần và từ từ lắng xuống.
3.1.5.6 Ổn định thành phần dịch đường
Về mặt sinh học, dịch đƣờng hi chu ển sang nồi đun sôi có thể chứa các vi huẩn chịu nhiệt. Đun sôi trong vòng 15 phút ở pH thấp của dịch đƣờng cũng đủ để tiệt
trùng dịch đƣờng. Ngoài ra, hou lon cũng có một số chất ìm hãm sự phát triển của vi sinh vật trong dịch đƣờng.
Về mặt hoá sinh, công đoạn nấu dịch đuờng với hou lon đƣợc thực hiện ở nhiệt độ
cao (> 100oC) sẽ vô hoạt hoàn toàn các enz me trong dịch đƣờng. Các enz me ị
vô hoạt sẽ tránh đƣợc sự iến đổi cấu trúc phân tử đƣờng trong quá trình lên men mà những chất nà có thể gâ cản trở hoặc có tác động xấu đến độ ền sinh học ha hả năng giữ ọt của ia thành phẩm.
Về mặt ền eo, để cải thiện tính ền eo của ia cần phải loại ỏ các hợp chất nitơ ằng cách đông tụ và ết tủa chúng ằng sự liên ết của protein và tanin.
3.1.6 Lắng và làm lạnh nƣớc nha
3.1.6.1 Mục đích
Dịch đƣờng sau hi đun sôi với hoa hou lon có chứa cặn ở dạng hu ền phù và cặn hoa hou lon. Công đoạn lắng nhằm mục đích loại ỏ cặn làm trong dịch đƣờng. Phần cặn hou lon hông đƣợc nhà má tái sử dụng mà thải ỏ.
Làm lạnh nƣớc nha là hạ nhiệt độ nƣớc nha về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên
men (6 – 8oC). Tu nhiên, việc hạ nhiệt độ nƣớc nha phải đƣợc thực hiện nhanh
nhằm tránh sự phát triển của tạp huẩn.
3.1.6.2 Lắng nước nha
Nƣớc nha sau hi đƣợc đun sôi chứa một lƣợng cặn nóng ở dạng hu ền phù và cặn hou lon. Nhà má sử dụng thiết ị lắng xoá (Whirpool), thiết ị lắng ằng lực xoá hƣớng tâm. Kết tủa tanin – protein, xác hoa và cặn rắn trong dịch đƣờng đƣợc loại ỏ.
3.1.6.3 Làm lạnh nước nha
Nhà máy sử dụng phƣơng pháp lên men chìm nên quá trình lên men thực hiện ở
nhiệt độ thấp. Dịch đƣờng đƣợc giảm nhiệt nhanh xuống 8oC. Khi hạ nhiệt độ dịch
đƣờng phải tránh sự nhiễm huẩn và giảm nhiệt nhanh qua đoạn nhiệt độ thích hợp cho vi sinh vật hông mong muốn phát triển. Nhiệt độ thấp còn làm tăng hả năng hoà tan ox vào dịch đƣờng cung cấp cho sự tăng trƣởng sinh hối trong quá trình lên men.
3.1.7 Bổ sung Oxy
Ox đƣợc cung cấp cho nƣớc nha ở hàm lƣợng 8 – 10 mg/l. Oxy có vai trò quan trọng trong phát triển sinh hối nấm nem, đảm ảo đủ mật số nấm men cho quá
3.1.8 Một số tiêu chuẩn nước nha của nhà máy
Nƣớc nha trƣớc hi qua công đoạn lên men phải đƣợc iểm tra một số chỉ tiêu. Chất lƣợng nƣớc nha phải đảm ảo một số tiêu chuẩn của nhà má ( ảng 3.13)
Bảng 13 Một số tiêu chuẩn nƣớc nha của nhà máy: áp dụng ngày 01/06/2009
Tên chỉ tiêu Đơn vị
tính Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn Mức chấp nhận dƣới Mức chấp nhận trên Độ đục % _ <1500 _ ≤ 2 Độ màu EBC 8,5 8,0 - 9,0 7,5 11,0 Độ hòa tan 0 Plato 13,0 12,9 - 13,1 12,6 13,4 PH 5,3 5,25 - 5,5 5,2 5,6 Độ đắng BU 38 37,0 - 40,0 36,0 40,0
Tinh ộ còn sót không không _ không
(Nguồn: Tài liệu Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Tây)
3.2 Công đoạn lên men
3.2.1. Quy trình công nghệ công đoạn lên men
Mục đích Quá trình lên men chu ển hoá đƣờng thành rƣợu (ethanol) và CO2 dƣới
Nƣớc nha lạnh Lên men chính Lên men phụ Lọc cơ học Lọc hấp phụ Lọc an toàn Pha bia Bia tƣơi Nấm men Maltuex_L Bột trợ lọc Vicant PVPP Nƣớc pha bia
3.2.2 Nấm men sử dụng trong sản xuất bia
3.2.2.1 Đặc điểm hình thái
Hình 18: Tế bào nấm men
(Nguồn: www.sinhhocvietnam.com)
Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn ào. Nấm men trong công nghệ sản xuất ia
thƣờng là chủng thuộc giống Saccharomyces, gồm có nấm men chìm và nấm men
nổi:
(i) Nấm men chìm: hầu hết các tế ào hi quan sát thì nả chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi. Hình dạng chủ ếu là hình cầu.
(ii) Nấm men nổi: tế ào nấm men mẹ và con sau hi nả chồi thƣờng dính lại với nhau tạo thành chuỗi tế ào nấm men. Hình dạng chủ ếu là hình cầu hoặc ovan với ích thƣớc 7-10 µm.
- Sự hác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là hả năng lên men các loại đƣờng trisacarit, ví dụ nhƣ raffinose. Nấm men chìm có thể sử dụng hoàn toàn đƣờng raffinose trong hi đó nấm men nổi chỉ sử dụng đƣợc 1 3 đƣờng raffinose.
- Ngoài ra chúng còn hác nhau về hả năng hô hấp, hả năng trao đổi chất hi lên men và hả năng hình thành ào tử. Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ ếu xả ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xả ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậ sinh hối nấm men nổi thu đƣợc nhiều hơn nấm men chìm. - Nấm men chìm có nồng độ enz me thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo ào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
3.2.2.2 Cấu tạo
Nấm men Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota và
thuộc giới nấm. Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu ha hình trứng, có
ích thƣớc nhỏ, từ 5-14 µm, sinh sản ằng cách nả chồi ha sinh ào tử. Nấm men
Saccharomyces gồm những thành phần chủ ếu sau: vách tế ào, màng tế ào chất, tế ào chất.
(i) Vách tế bào: cấu tạo từ nhiều thành phần hác nhau. Trong đó chủ ếu là glucan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ hác nhƣ itin, volutin.
(ii) Màng tế bào chất: nằm sát vách tế ào, có cấu tạo chủ ếu là lipoprotein, giữ vai trò điều hòa vận chu ển các chất dinh dƣỡng cho tế ào.
Tế ào chất gồm có mạng lƣới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enz me hác nhau, đảm ảo sự vận chu ển vật chất cho tế ào và các cấu tử hác nhau nhƣ ộ má Golgi, ri oxom, hông ào. Trong tế ào chất có nhân chứa thông tin di tru ền cho tế ào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế ào
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