I. NGUYấN LI UỆ ĐỂ SN XU T BIA Ấ
10.Qỳa trỡnhlờn men:
* Mục đớch: Lờn men dịch đường nhằm chuyển cỏc loại đường, dextrin cú khả năng lờn men thành rượu. CO2 và một số sản phẩm khỏc như rượu bậc cao, axid hữu cơ, este, diacetyl…
* Cú hai phương phỏp lờn men: lờn men theo phương phỏp hiện đại và lờn men theo phương phỏp cổ điển.
- Lờn men theo phương phỏp cổ điển.
Đặc điểm chớnh là hai quỏ trỡnh lờn men chớnh và lờn men phụ được tiến hành trong cỏc thiết bị riờng biệt (ở hai phũng lạnh khỏc nhau, cú hệ thống bảo ụn lạnh khỏc nhau)
• Ưu điểm: Nhiệt độ lờn men thấp 6 – 90C nờn thời gian lờn men kộo dài sản phẩm thu được cú hương vị đậm đà.
• Nhược điểm: Tốn diện tớch mặt bằng, tốn thiết bị, thời gian lờn men dài, năng suất giảm, hệ thống làm lạnh lớn, do vậy tốn chi phớ đầu tư. Việc vận chuyển dịch từ khu lờn men chớnh sang khu lờn men phụ gõy tổn thất.
- Lờn men hiện đại:
Với phương phỏp này quỏ trỡnh lờn men chớnh và quỏ trỡnh lờn men phụ tiến hành trong cựng một thiết bị hỡnh trụ, đỏy cụn. Cú hệ thống ỏo lạnh bờn ngaũi để điều chỉnh nhiệt độ của hai quỏ trỡnh lờn men. Nhiệt độ lờn men chớnh 14 – 160C, lờn men phụ 0 – 20C.
• Ưu điểm: Thời gian lờn men chớnh nhanh, rỳt ngắn hơn so với phưong phỏp lờn me cổ điển. Thiết bị lờn men gọn, khụng tốn diện tớch mặt bằng phõn xưởng. Cú thể chủ động điều chỉnh thời gian lờn men.
• Nhược điểm: Thời gian lờn men nhanh làm chất lượng bia giảm, tuy nhiờn khụng khỏc nhiều so với lờn men cổ điển.
a. Quỏ trỡnh lờn men chớnh:
* Mục đớch: Chuyển hoỏ chất hoà tan trong dịch đường thành rượu etylic,CO2, và một số sản phẩm phụ khỏc nhờ sự phỏt triển của nấm men, nhằm định hương vị cho bia.
C12H22O11 → 2 C6H12O6
2 C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + Q
* Đặc điểm của quỏ trỡnh lờn men chớnh là sự tiờu hao cỏc chất diễn ra mạnh mẽ. Một lượng lớn đường chuyển hoỏ thành rượu, CO2 và một số sản phẩm phụ khỏc như rượu bậc cao,glycerin, axid hữu cơ, este, andehyt, diacetyl gúp phần làm nờn hương vị cho bia. Thời gian lờn men chớnh từ 5 – 7 ngày.
- Glyxeril là cấu tử được tạo thành khi phõn giải đường, sự cú mặt của chỳng làm tăng khả năng giữ bọt, tăng hương vị đậm đà cho sản phẩm.
- Este được hỡnh thành là kết quả của sự phản ứng giữa cỏc axit bay hơi và khụng bay hơi với cỏc loại rượu khỏc nhau, nú cú ý nghĩa quan trọng trong việc hỡnh thành hương thơm của bia.
- Aldehit là cấu tử được tạo thành từ sự trao đổi chất của nấm men, hoặc cú thể được tạo thành qua con đường oxy hoỏ cỏc loại rượu. Lượng aldehit trong bia khoảng 9 -10 mg/lớt, ở mức độ vừa phải nú làm tăng hương vị cho bia.
- Diaxetyl được tạo ra do quỏ trỡnh hoạt động của nấm men, là một chất lỏng màu vàng cú khả năng kớch thớch rất mạnh lờn hệ thần kinh của con người, gõy đau đầu cho người uống. Lượng diaxetyl được tạo ra trong quỏ trỡnh lờn men chớnh, lờn men phụ và tàng trữ nú được giảm đi rừ rệt.
- Axit hữu cơ được tạo thành do sự trao đổi chất của nấm men, vi khuẩn lactic… một số axit hữu cơ thường cú trong bia như: axit axetic, axit photphoric rất cú gớa trị trong việc hỡnh thành chất lượng bia.
- Rượu bậc cao thụng thường hàm lượng trong bia khoảng 50 – 60 mg/l và khi tồn tại trong bia nú làm cho bia cú hương vị khú chịu.
* Tiến hành: Trước khi tiến hành lờn men thiết bị lờn men phải được vệ sinh sạch sẽ. Sau đú bơm dịch lờn men từ thiết bị làm lạnh sang theo chiều từ dưới lờn để trỏnh tạo bọt. Men được bơm vào cựng với dịch đường để cho tế bào nấm men phõn bố đều trong dịch đường. Lượng dịch lờn men cho vào thựng chiếm khoảng 75% thể tớch thựng.
Nhiệt độ lờn men chớnh 120C
Trong quỏ trỡnh lờn me, dịch lờn men được làm lạnh nhờ tỏc nhõn lạnh là glycol đi trong lớp ỏo lạnh bao ở phần ngoài thựng.
- Nấm men đưa vào lờn men:
Nếu là men nuụi cấy: tỷ lờn 10% tương đương 8 – 10.107 tế bào/ml Men sữa: tỷ lệ 0,1% tương đương 8 – 10.109 tế bào/ml.
Thời gian lờn men chớnh: 6 – 8 ngày.
Qỳa trỡnh lờn men chớnh được chia làm 4 thời kỳ.
* Thời kỳ thứ nhất: (12 – 24 giờ) Nấm men sử dụng oxy để sinh sản và phỏt triển. Đó cú những dấu hiệu đầu tiờn của sự lờn men: nhiệt độ tăng 0,50C. Biễu diễn là cú bọt tăm xuất hiện, lỳc đầu bỏm quanh thựng lờn men, dần phủ cả bề mặt của thựng lờn men. Lỳc này bọt trắng mịn, chất hoà tan giảm đi 0,2 – 0,5%.
* Thời kỡ thứ 2: (24 – 48h)
Đặc điểm của giai đoạn này là nấm men đó phỏt triển đễ mật độ cực đại. Tốc độ lờn men mạnh dần. Bọt dềnh cao thành “cục” đầu tiờn màu trắng, đến cuối giai đoạn thỡ bắt đầu ngả sang màu hơi nõu. Lớp bọt này cú chứa cỏc thành phần thuỷ phõn của hoa houblon, protein và cặn mịn, ở giai đoạn này chất hoà tan giảm 2 – 2,5%, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhiệt độ của dịch tăng 1 – 1,5% vỡ vậy phải điều chỉnh khoang lạnh, giữ đỳng nhiệt độ yờu cầu. Ở thời kỳ này tiến hành thu hồi CO2 bằng cỏch sau khi lờn men được 24h ta mở van xả khớ để đuổi hết khụng khớ cú trong thựng lờn men ra ngoài sau đú mới nối vào thiết bị thu hồi CO2.
* Thời kỳ thứ 3: là thời kỳ lờn men mạnh nhất kộo dài trong 2 ngày đờm tiếp theo.Bọt dềnh cao đến mức cực đại, tạo thành những mảng lớn. Kớch thước của bọt to, trụng thụ, trờn mặt bọt đó bắt đầu ngả màu xỏm. Sang đến thời gian cuối của giai đoạn này thỡ bọt bắt đầu xẹp xuống. Hàm lượng chất hoà tan giảm 2,5 – 3,0% cũn nhiệt độ tăng rất mạnh. Ở giai đoạn này phải tiến hành làm lạnh cục bộ để dịch lờn men hạ về nhiệt độ ban đầu.
* Thời kỳ thứ 4 ( 2 – 3 ngày cuối): Tốc độ lờn men giảm dần, do hàm lượng chất hoà tan đó bị tiờu hao gần hết, mặt khỏc là do hạ nhiệt độ của bia non. Bọt xẹp xuống, trờn bề mặt của bia non phủ một lớp màu xỏm nõu. Hàm lượng chất hoà tan giảm xuống khoảng 0,8 – 1,0 % cũn nhiệt độ giảm 3 – 4%. Trong giai đoạn này nấm men và nhiều cặn khỏc dần dần được kết lắng, bia non dần dần trong hơn.
Thời gian kộo dài của quỏ trỡnh lờn men chớnh phụ thuộc vào nồng độ chất hoà tan ban đầu của dịch đường và chế độ nhiệt trong thời gian đú.
* Qỳa trỡnh lờn men chớnh kết thỳc khi nồng độ chất khụ của bia non đạt 3 – 3,5%, lỳc này hạ nhiệt độ xuống 0 – 2% và rỳt hết nấm men bằng cỏch nộn CO2 vào thựng lờn men. Gĩư ở nhiệt độ này cho quỏ trỡnh lờn men phụ và tàng trữ. Tổng thời gian lờn men chớnh là 6 ngày.
* Cỏc yếu tố ảnh hưởng tới quỏ trỡnh lờn men chớnh. Tỷ lệ giống cấy
- Nếu tỷ lệ giống cấy quỏ thấp thỡ khả năng nảy chồi và thời gian đạt được tỷ lệ nấm men theo yờu cầu dài, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phỏt triển và trao đổi chất của nấm men từ đú ảnh hưởng tới hiệu quả lờn men và chất lượng thành phẩm.
- Nếu tỷ lệ giống cấy quỏ cao dẫn tới tỷ lệ nảy chồi và tốc độ sinh trưởng tương đối thấp do sự cạnh tranh về dinh dưỡng nhưng tốc độ lờn men lớn. Tuy nhiờn trong trường hợp này bia cú chất lượng khụng tốt vỡ thời gian lờn men ngắn, sản
phẩm trao đổi bậc hai do tế bào nấm men sinh ra và sự hỡnh thành những este cũng thấp.
Điều kiện lờn men.
- Nhiệt độ và thời gian lờn men: Là 2 yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lờn men và từ đú ảnh hưởng tới chất lượng thành phẩm.
- pH dịch lờn men,
pH ảnh hưởng đến enzim nấm men, do đú phải theo dừi pH để theo dừi hoạt động trao đổi chất của nấm men.
- Ảnh hưởng bở oxy.
Oxy là yếu tố cần thiết nấm men sinh trưởng và phỏt triển trong giai đoạn đầu của quỏ trỡnh lờn men. Thực chất đõy là giai đoạn lờn men hiếu khớ nhằm tăng sinh khối nấm men. Sự sinh tổng hợp lớn enzim nấm men là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới cường độ lờn men.
- Áp suất bề mặt
Áp suất bề mặt của dịch lờn men ảnh hưởng trực tiếp tới mức độ bóo hoà CO2 trong bia tuy nhiờn hợp chất này là yếu tố ức chế quỏ trỡnh lờn men do đú ỏp suất luụn giữ ổn định và cú van điều chỉnh ỏp suất tự động.
- Nồng độ sản phẩm lờn men.
Sản phẩm chớnh của quỏ trỡnh lờn men là etanol và khớ CO2. Đõy là những hợp chất ức chế cỏc hoạt động sống của tế bào nấm men. Ở nồng độ thấp dưới 2% cỏc hoạt động sống của nấm men vẫn xảy ra bỡnh thường nhưng khi vượt quỏ 2% thỡ khả năng nảy chồi của nấm men bắt đầu giảm dần và khi nồng độ etanol vượt quỏ 5% thỡ khả năng nảy chồi của nấm men chấm dứt hoàn toàn nhưng quỏ trỡnh lờn men vẫn tiếp tục xảy ra. Cũn nếu nồng độ etanol vượt quỏ 12% quỏ trỡnh lờn men bị đỡnh chỉ hoàn toàn.
b. Qỳa trỡnh lờn men phụ:
* Mục đớch: Tiếp theo của quỏ trỡnh lờn men chớnh nhằm chuyển hoỏ hết phần đường cú khả năng lờn men cũn tồn tại trong bia non. í nghớa của quỏ trỡnh lờn men phụ rất lớn đối với việc tạo hương vị, bọt, hương thơm, nú quyết định tới độ bến vững của bia cũng như cỏc đặc tớnh kỹ thuật của bia thành phẩm. Trong quỏ trỡnhlờn men phụ lượng CO2 tiếp tục được tạo ra và hoà tan vào bia non, CO2 chủ yếu ở
dạng liờn kết và một phần ở dạng tự do. Khi lờn men phụ hàm lượng axit hữu cơ tăng nhưng khụng đỏng kể, cỏc este được tạo thành thực hiện quỏ trỡnh khử diacetyl đến mức cho phộp (<0,2 mg/l) rượu bậc cao giảm. Vỡ vậy hương vị của bia được hoàn thiện dần.
* Tiến hành:
Kết thỳc quỏ trỡnh lờn men chớnh tiến hành lờn men phụ. Dịch lờn men được làm lạnh từ nhiệt độ 150C xuống 40C nhờ hệ thống ỏo lạnh, trong 24 giờ để tạo điều kiện cho nấm men kịp lắng xuống đỏy, tiến hành lờn men phụ. Thời gian lờn men phụ khoảng 10 – 12 ngày tới khi độ đường non cũn 2,2 – 2,30Bx thỡ hạ nhiệt độ xuống 20C. Sau đú giữ ở 10C trước khi lọc 1 – 2 ngày. Trong qỳa trỡnh lờn men mỗi ngày phải lấy mẫu kiểm tra một lần, kiểm tra cỏc yếu tố sau đõy:
• pH: Nếu pH tăng thỡ dịch bị nhiễm khuẩn. • Độ đường đạt: 2.20Bx.
• Soi tế bào nấm men để xỏc định tỷ lệ nảy chồi và đặc điểm hỡnh thỏi của tế bào.
11. Qỳa trỡnh thu hồi men.
* Mục đớch: thu hồi và làm sạch men cú khả năng taớ sử dụng. * Cỏch tiến hành:
- Sau khi nấm men kết lắng, mở van xả đỏy của tank lờn men để rỳt men. Trong thành phần của dịch cặn men cú tới 50 – 60% thể tớch là bia non. Để tận thu lượng bia này, toàn bộ lượng cặn men được đưa vào mỏy ộp khung bản.
- Sau đú men ộp (w= 80%) được hoà trộn với mức vụ trựng 20C. Rõy lượng nấm men này bằng rõy rung từ tớnh, với 50 dao động/s để tỏch tạp chất kớch thứơc lớn. Nõm men và cỏc loại cặn mịn sẽ rơi xuống rõy và được thu gom vào thựng chuyờn dụng để rửa sạch. Cũn cặn khụ nằm lại trờn rõy đi r angoài theo kờnh riờng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Trong thiết bị rửa nấm men bơm nước vụ trựng 20C và sục khớ CO2. Để yờn 40 phỳt, nấm men khoẻ sẽ kết lắng xuống đỏy thựng, cũn nước đục phớa trờn được xả ra ngoài. Cụng việc này lapựlại nhiều lần cho đến khi nước xả ra ngoài đạt độ trong cần thiết.
- Thiết bị rửa men đồng thời là thiết bị bảo quản men. Men được bảo quản ở nhiệt độ 2 – 40C duy trỡ ỏp lực CO2 ở 0,5 – 0,7 kg/cm2.
Xử lý men sản xuất bị sơ nhiễm.
- Sau khi rỳt men, rửa bằng dung dịch axit sunfuric 1% với liều lượng 0,3 lớt/1 lớt nấm men đặc, khụng để pH xuống dưới 2.
- Sau 40 phỳt sữa men axit hoỏ được trung hoà bằng dung dịch NaHCO3, sau 10 – 15 phỳt, sữa men trung hoà được rửa bằng nước vụ trựng 20C.
12. Lọc trong bia: * Mục đớch:
Qỳa trỡnh này nhằm mục đớch tỏch cặn lơ lửng, tỏch cỏc tế bào nấm men sống và cỏc tế bào trong bia để tăng giỏ trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học và độ bền của bia. Dịch sau khi lọc trong suốt cú màu vàng sỏng. Nhiệt độ lọc bia khoảng 0 – 20C.
* Cỏch tiến hành:
Bia được lọc trong bằng mỏy lọc tấm bản. Trước hết mỏy lọc phải được vệ sinh sạch sau đú được thanh trựng bằng nước núng 75 – 800C. Sau khi vệ sinh thanh trựng, tiến hành bơm nước lạnh vụ trựng để làm lạnh thiết bị ở 1 – 20C.
Sau đú bơm một ớt bia vào thựng hoà bột trợ lọc (sử dụng bột trợ lọc diatomit) thường sử dụng 300g/m2 bề mặt lưới lọc.
Lọc bia ở ỏp suất 1,3 – 2,2 kg/cm2 là vừa. Vừa bơm bia vào mỏy lọc đồng thời bơm dịch trợ lọc vào ban đầu do bột trợ lọc chưa đều nờn bia thường đục, do vậy phải bơm bia trở lại mỏy lọc cho đến khi bia trong thỡ đưa vào thựng bóo hoà CO2. Trong quỏ trỡnh lọc sẽ xảy ra hiện tượng giảm nồng độ chất hoà tan của bia. Do một phần cỏc hạt keo bị loại ra ngoài cho nờn độ nhớt của bia sau khi lọc sẽ bị giảm theo.
Mặt khỏc lọc bia luụn dẫn đến sự hao phớ về khối lượng và hao phớ CO2 nờn hạn chế tỡnh trạng trờn bằng cỏch trước lỳc lọc bia làm lạnh đến 00C.
Mục đớch: Làm sạch khớ CO2 trước khi nạp vào bia.
13. Thu hồi và xử lý CO2
Qỳa trỡnh làm việc
- Khớ CO2 từ tank lờn men được thu hồi từ bầu thu hồi CO2 rồi được đưa vào thiết bị làm sạch bằng nước để tỏch cỏc khớ hoà tan nhiều trong nước cú lẫn trong CO2 như cồn, axit…
- Khớ CO2 cú lẫn nước được đưa vào bầu tỏch nước để tỏch riờng CO2 và nước. - CO2 tiếp tục được đưa vào bỡnh chứa. Tại bỡnh chứa thu được hỗn hợp hơi CO2 và CO2 lỏng.
14. Bóo hoà CO2: * Mục đớch:
Tăng giỏ trị cảm quan của sản phẩm, tăng thời gian bảo quản hạn chế quỏ trinh oxy hoỏ và chống kết lắng cho bia.
* Cỏch tiến hành:
Sau khi lọc bia xong nhiệt độ của bia là 7 – 80C cho nờn thựng nạp CO2 phải cú hệ thống muối bao quanh nhằm hạ nhiệt độ của bia non xuống 0 – 10C để CO2 được bóo hoà tốt. Bia được bơm vào thựng Inox dày, chịu lực theo đường ống từ dưới để trỏnh sủi bọt, chiếm 80% thể tớch thựng. Khi đó bơm xong đúng cỏc van lại mở van nạp CO2 vào thựng, CO2 trước khi đưa vào thựng đó xử lý qua bỡnh KMnO4 0,1% bỡnh chứa bụng và than hoạt tớnh, ỏp suất này trong khoảng 12 giờ, để lượng CO2 nạp tối đa ta tiến hành nạp 2 – 3 lần. Bia sau khi bóo hoà CO2 cần phải đạt hàm lượng CO2 đối với bia hơi là 3,5 g/lit.
15. Hoàn thiện sản phẩm: a. Hoàn thiện bia hơi:
* Mục đớch: Bia hơi được chiết vào bock nhằm tạo điều kiện cho quỏ trỡnh vận chuyển và bảo quản bia.
* Tiến hành: Qỳa trỡnh chiết tuõn theo nguyờn tắc chiết đẳng ỏp. Đầu tiờn bock được nhập về và qua một loạt quỏ trỡnh vệ sinh sạch sẽ. Đảm bảo vệ sinh tuyệt đối. Sau đú cụng nhõn vận chuyển bock lờn giỏ và mỏy chiết bắt đầu làm việc đến khi