IV. Kỹ thuật nghiền nguyên liệu: Nghiền ẩm:
b) Cơ sở lý thuyết
3.5.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men chính.
Trong quá trình lên men chính, phần lớn các cơ chất chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụđể tạo thành rượu etylic, khí cacbonic và các sản phẩm phụ. Ngoài gluxic, một số thành phần khác của dịch đường cũng chịu tác động của nấm men và tạo thành những thành phần mới, đồng thời một số chất bị biến đổi và chuyển thành trạng thái không hòa tan và bị tách ra ngoài dưới dạng kết lắng. tất cả những biến đổi đó dẫn đến sự thay đổi lớn về lượng và biến đổi màu sắc về chất trong các cấu tử hợp thành chất hòa tan của dịch đường. phần lớn trong tổng số các chất hòa tan bị tiêu hao sẽ
chuyển thành rượu etylic và CO2.
Song song với quá trình hình thành ra chúng là những phản ứng tạo thành những hợp chất dễ bay hơi như rượu bậc cao, este aldehyde,… cũng đi vào thành phần hòa tan của dịch lên men. Một phần ít hơn trong thành phần hòa tan, do thay đổi điều kiện và phải chịu nhiều tác động của quá trình khác nên chúng bị kết lắng và phải loại bỏ ra ngoài. Trong thành phần chất hòa tan mới của dịch lên men cũng xuất hiện một số sản phẩm mới không bay hơi như acid hữu cơ, glyzerin. Những hợp chất không bay hơi này sẽ hòa tan vào và tồn tại trong dịch lên men như là những hợp phần chất của bia sau này. Từ cơ sở biến đổi như vậy dịch đường ban đầu sau quá trình lên men chính sẽ trở thành bia non.
Trong công nghệ sản xuất bia người ta đưa ra các khái nhiệm để đánh giá mức độ
chuyển hóa chất hòa tan mới trong bia nhờ tác động của nấm men như:
Độ lên men: là tỉ số giữa hàm lượng chất hòa tan đã lên men và hàm lượng chất hòa tan ban đầu của dịch đường. Công thức như sau:
Trong đó:
V: Độ lên men (%).
E: Hàm lượng chất hòa tan của dịch đường ban đầu (%).
E: Hàm lượng chất hòa tan trong bia non hoặc bia thành phẩm (%).
Khi kết thúc quá trình lên men mà độ lên men đạt giá trị cao nhất thì lượng của bia tốt vì các loại đường đã bị hấp thụ và lên men hoàn toàn. Ngược lại trong bia còn một lượng đường đáng kể thì quá trình lên men bị nhiễm tạp khuẩn. Độ chênh lệch mức dộ
lên men giữa bia non và bia thành Pham là 10 – 15 %. Đối với bia vàng độ lên men biểu kiến sau khi lên men chính là 58 – 62%, bia đen là 50 – 55 %.
Trên cơ sở này để theo dõi chặt chẽ quá trình lên men ta hay dùng một số khái niệm độ lên men riêng rẽ:
Dộ lên men biểu kiến: Đo đượng bằng tỉ trọng kế khi ta chưa đuổi C2H5OH và CO2 ra khỏi mẫu.
Nhóm 5 http://www.ebook.edu.vn Trang 44
ebiểu kiến < ethực
Vthực< Vbiểu kiến (thường Vt = 0,81Vbiểu kiến).
Độ lên men tận cùng (Vmax) được xác định trong điều kiện ở phòng thí nghiệm, trong thực tế sản xuất thì không bao giờđạt đến Vmax.
Thông thường trong sản xuất bia thì:
Vbiểu kiến (bia non) < Vbiểu kiến (bia thành phẩm 10 – 15 %). Vbiểu kiến (bia thành phẩm) < Vmax từ 3 – 5 %.
Trong quá trình lên men sử dụng các hydratcacbon từ những đường đơn giản nhất (glucoza, fructza) trởđi. Vì vậy các đượng đơn thường bị giảm rất nhanh ở giai đoạn đầu. khi cạn nguồn đường đơn, nấm men sẽ tấn công đến các đường kép sacharoza nhờ enzim invertaza để chuyển thành glucoza và fructoza. Với đường maltoza thì nhờ enzim maltoza để chuyển thành glucoza hoàn toàn.
Đối với maltodestrin thì trong lên men chính nấm men chỉ sử dụng một phần, phần còn lại sẽđược sử dụng tiếp ở lên men phụ. Ngoài sự chuyển hóa các chất hydratcacbon, nấm men cũng chuyển hóa một số hợp chất khác như protein, khoáng, béo,… từđó hình thành khá nhiều thành phần phụ trong sản xuất bia như rượu bậc cao glyxerin; tổng lượng của chúng thường từ 20 – 95 mg/l, trung bình khoảng 50 – 60 mg/l, tùy thuộc vào từng nơi sản xuất bia mà sẽ có hàm lượng khác nhau.
Phần lớn những thành phần này gây cho bia có mùi vị khó chịu và hình thành nhiều nhất ở giai đoạn len men chính.
Các acid hữu cơ: Một phần được hình thành từ sự lên men các chất đường, phần khác là do kết quả của sự trao đổi chất bởi nấm men và vi khuẩn. tổng lượng acid hữu cơ
trong bia dao động từ 315 – 400 mg/l.
Những sản phẩm phụ khác: Trong quá trình lên men chính trong bia cnf hình thành một số thành phần khác: aceton, diaetyl, H2S mercaptan,… Mặc dù với hàm lượng rất nhỏ song chúng lại gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia, trong đó đáng chú ý là hàm lượng diaxetyl trong bia. Diaxetyl hình thành nhiều ở giai đoạn đầu trong quá trình lên men chính, khi đó nấm men cần tăng trưởng sinh khối vằng con đường sinh sản nhanh
điều này liên quan với sự trao đổi chất protein nhiều ở các tế bào nấm men. Chính vì vậy lên men hiếm khí sẽ sinh ra nhiều diaxetyl hơn khi lên men kị khí điều này lại bất lợi cho bia sau này.
Ở những nhà máy sản xuất bia theo phương pháp cổ điển thì quá trình lên men
được thực hiện trong các thùng (hoặc các bể) dạng hở. trong điều kiện như vậy, không phụ thuộc là nhiệt độ cao hay thấp thì một lượng CO2 đáng kể cần thiết cho bia đã bị ra ngoài. Nghĩa là sau khi lên men chính hàm lượng CO2 ở trong bia non chưa đạt đến mức bão hòa cần thiết.
Nhóm 5 http://www.ebook.edu.vn Trang 45
Thực tế đó đã buộc các nhà công nghệ phải đình chỉ quá trình lên men chính khi mà trong dịch lên men chính đó (bia non) còn có một lượng đáng kể các chất hòa tan, mà nấm men có thể hấp thụđược ở điều kiện đó, để chuyển chúng sang một điều kiện khác: lên men trong các thùng kín, ở nhiệt độ thấp hơn. Đây chính là giai đoạn lên men phụ. Lên men phụ thực chất là quá trình lên men chính nhưng với tốc độ lên men thấp hơn nhiều so với giai đoạn đầu.