Nƣớc nha lạnh Lên men chính Lên men phụ Lọc cơ học Lọc hấp phụ Lọc an toàn Pha bia Nƣớc nấu bia Lọc 1 Nấm men Malturex - L Bột trợ lọc, vicant PVPP Lọc 2 Bồn chứa Làm lạnh nhanh Gia nhiệt Bia tƣơi Bão hòa CO2
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Trường Sơn
26
4.3.3. Thuyết minh quy trình
Lên men chính
Mục đích: chuyển hóa đƣờng trong nƣớc nha lạnh thành rƣợu ethylic, CO2 và một số sản phẩm phụ khác nhƣ ester, aldehyd, rƣợu bậc cao.
Lên men chính xảy ra trong 5 ÷ 7 ngày, nhiệt độ lên men 7 ÷ 9 oC và áp suất 0 bar. Mẻ nƣớc nha đầu tiên có nhiệt độ 6 oC (bù mất nhiệt), nấm men đƣợc cấy vào nƣớc nha (với mật số nấm men từ 20 × 106
÷ 30 × 106 tế bào/ ml) đồng thời bổ sung Malturex – L. CO2 đƣợc thu hồi trong quá trình lên men chính để sử dụng cho các công đoạn sau. Đến cuối của giai đoạn lên men chính tiến hành dằn áp (P = 0,6 bar) đồng thời hạ nhiệt độ của dịch bia (xuống 4 ÷ 5 oC). Trong thời gian lên men cần xả cặn men để loại bỏ cặn kết tủa, xác nấm men gây mùi vị xấu cho bia.
Các giai đoạn trong quá trình lên men chính
Giai đoạn tăng sinh khối: 1 ÷ 2 ngày đầu hàm lƣợng chất hòa tan giảm tạo bọt nhỏ kín cả bề mặt nƣớc nha, nồng độ oxy giảm nhanh do quá trình hô hấp của nấm men. Giai đoạn này chủ yếu là tăng số lƣợng tế bào nấm men đồng thời rƣợu ethylic cũng đƣợc sinh ra trong giai đoạn này nhƣng với lƣợng nhỏ.
Giai đoạn lên men cực đại: mật độ tế bào nấm men đã tăng cao, quá trình lên men yếm khí tạo rƣợu ethylic và CO2 diễn ra nhanh chóng, chất hòa tan giảm rất nhanh, nhiệt độ lên men tăng, kích thƣớc bọt to, thô.
Giai đoạn cuối: 2 ÷ 3 ngày cuối, tốc độ lên men giảm, nhiệt độ lên men hạ thấp, quá trình kết lắng của nấm men xảy ra. Sau khi lên men chính kết thúc tiến hành thu hồi nấm men có vòng đời nhỏ hơn 8 và tỷ lệ men chết không quá 10%, sau khi thu hồi nấm men đƣợc trữ ở nhiệt độ 2 ÷ 5 oC trong tank kín để sử dụng cho các tank tiếp theo.
Lên men phụ
Mục đích: nhằm tạo cho bia có độ chín cần thiết, cải thiện mùi vị của bia, ổn định bọt, hàm lƣợng CO2 tạo hƣơng thơm đặc trƣng cho bia. Quá trình lên men thực hiện ở nhiệt độ -1 ÷ 5 o
C và áp suất 0,6 bar, trong thời gian 14 ÷ 16 ngày. Các quá trình xảy ra trong quá trình lên men phụ
Sử dụng chất hòa tan còn lại: quá trình lên men phụ là quá trình tạo thành rƣợu của lƣợng nấm men còn lại sau khi lƣợng lớn nấm men đã đƣợc thu hồi cuối giai đoạn lên men chính, giai đoạn lên men rất chậm với lƣợng không đáng kể. Các quá trình xảy ra lên men phụ tƣơng tự nhƣ lên men chính với tốc độ chậm hơn và cƣờng độ yếu dần.
Hòa tan CO2: nhà máy sử dụng tank lên men đứng nên có hiện tƣợng phân tầng trong khối chất lỏng và vì thế áp suất của khối chất lỏng càng cao khi càng xuống đáy tank, đồng thời quá trình lên men phụ thực hiện trong quá trình dằn áp nên CO2 sẽ hòa tan vào bia nhiều nhất. CO2 hòa tan giúp bia có khả năng tạo bọt và ức chế
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Trường Sơn
27
sự phát triển của vi sinh vật trong bia, độ hòa tan của CO2 phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất trong quá trình lên men phụ.
Hoàn thiện hƣơng vị cho bia: giai đoạn lên men phụ làm giảm hàm lƣợng diacetyl (≤ 0,1 ppm). Quá trình loại diacetyl đƣợc thực hiện do chính bản thân nấm men và tác dụng của Malturex – L.
Acetaldehyde: là nguyên nhân gây ra hội chứng nhức đầu, ảnh hƣởng đến mùi vị của bia. Acetaldehyde xuất hiện trong quá trình lên men, đƣợc hình thành trƣớc khi tạo thành rƣợu ethylic (chỉ đƣợc phép ở mức chấp nhận < 5 ppm). Men xấu kém khả năng chuyển hóa hoàn toàn acetaldehyde thành rƣợu hoặc do các yếu tố nhƣ nhiệt độ, áp suất, nồng độ sulfite, pH cao, quá nhiều oxy… sự kích thích thúc đẩy quá trình lên men và sự lạm dụng những giải pháp làm giảm thiểu diacetyl cũng sẽ làm cho acetaldehyde sinh ra nhiều.
Làm trong bia: khi lên men phụ xảy ra hiện tƣợng lắng trong bia, do thời gian lên men phụ dài và nhiệt độ thấp nên quá trình lắng xảy ra. Một số keo protein của nấm men lắng xuống kéo theo một lƣợng nhựa đắng của hoa houblon lắng xuống đáy tank, bia trong dần và mùi vị bia cũng nhẹ và độ đắng cũng giảm chỉ còn lại vị đắng dịu đặc trƣng. Quá trình lắng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ nhiệt độ, tính chất nấm men, chiều cao của tank lên men…
Bảng 4.3: Tiêu chuẩn của bia sau lên men phụ
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn
Độ hòa tan biểu kiến Độ cồn ở 20 o
C pH
Độ hòa tan nguyên thủy o P % v/v o P 2,65 5,6 4,2 13 2,4 ÷ 3,3 5,2 ÷ 5,9 4,0 ÷ 4,4 12,6 ÷ 13,4
(Nguồn: Tài liệu công ty bia Sài Gòn Cần Thơ)
Lọc trong và pha bia
Quá trình lên men phụ hình thành các cặn kết tủa và còn một lƣợng nấm men trong bia. Lọc trong nhằm loại bỏ kết tủa, nấm men, một số các hợp chất gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng của bia nhƣ polyphenol. Nhà máy sử dụng hệ thống lọc bia gồm:
Lọc trong nhằm loại bỏ cặn kết tủa, nấm men bằng thiết bị lọc KG. Lọc hấp phụ loại bỏ polyphenol bằng thiết bị lọc FOM.
Lọc an toàn lọc lại dịch bia loại bỏ các hạt nhựa hấp phụ có thể có đảm bảo an toàn bằng thiết bị lọc securox.
Pha bia sử dụng nƣớc nấu bia có nhiệt độ 80 oC, nƣớc trƣớc khi pha phải đƣợc loại oxy vì oxy là nguyên nhân bất lợi cho bia thành phẩm. Quá trình loại oxy đƣợc thực hiện trong thiết bị hình tháp nƣớc đƣợc chảy từ trên xuống và CO2 đi từ dƣới lên lôi kéo oxy ra khỏi nƣớc, nƣớc sau khi khử oxy đƣợc làm lạnh xuống 2 oC và
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Trường Sơn
28
đƣa vào tank chứa. Trƣớc khi sử dụng nƣớc pha bia phải đƣợc kiểm tra hàm lƣợng oxy không quá 0,05 ppm.
Tồn trữ TBF
Bão hòa CO2 là nạp vào bia một lƣợng CO2 bị mất trong quá trình lọc. Trƣớc khi đƣợc bão hòa CO2 bia sẽ đƣợc bơm vào Buffer tank ổn định áp suất 2 bar. Điều khiển điều chỉnh lƣu lƣợng bia từ Buffer tank vào thiết bị bão hòa CO2 sao cho thể tích trong Buffer tank luôn chiếm 40% thể tích tank. Ở đầu ra của thiết bị bão hòa CO2 có bộ phận phân tích nồng độ CO2 của bia sau khi bão hòa. Bia sau khi bão hòa CO2 đƣợc chuyển sang tank TBF, nhiệt độ trong tank TBF từ 2 ÷ 4 oC, thời gian tàng trữ trƣớc khi chiết khoảng 12 ÷ 24 giờ.
Bảng 4.4: Tiêu chuẩn của bia TBF
Chỉ tiêu Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn
Độ hòa tan biểu kiến (o P) Độ màu (EBC)
Độ cồn ở 20 o
C (% v/v) Độ hòa tan nguyên thủy (o
P) Độ trong
Độ chua (số mg NaOH 0,1 N/10 ml bia) Hàm lƣợng CO2 hòa tan (g/l) 2,1 7 4,9 13 ≤ 10 1,44 5,4 2,0 ÷ 2,4 6 ÷ 9 4,7 ÷ 5,1 12,6 ÷ 13,4 ≤ 20 1,3 ÷ 1,7 4,5 ÷ 5,5
(Nguồn: Tài liệu công ty bia Sài Gòn Cần Thơ)
Bảng 4.5: Tiêu chuẩn của bia thành phẩm
Chỉ tiêu Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn
Độ hòa tan biểu kiến (o P) Độ màu (EBC)
Độ hòa tan nguyên thủy (o P) Hàm lƣợng diacetyl (mg/l) Hàm lƣợng CO2 hòa tan (g/l)
Độ chua (số mg NaOH 0,1 N/10 ml bia) Độ cồn ở 20 o C (% v/v) Độ đắng (BU) 2,1 7 13 ≤ 0,1 4,8 1,44 4,9 25 2,0 ÷ 2,4 6 ÷ 9 12,6 ÷ 13,4 ≤ 0,1 4,5 ÷ 5,5 1,3 ÷ 1,7 4,7 ÷ 5,5 20 ÷ 26
(Nguồn: Tài liệu công ty bia Sài Gòn Cần Thơ)