III. Quy trình sản xuất bia
a. Lên men chính
Phát triển nấm men trong quá trình lên men chính: Có 3 giai đoạn trong suốt quá trình lên men
-Pha thích nghi (từ 12- 24 giờ) trong giai đoạn này nấm men làm quen với môi trường dinh dưỡng mới chúng sử dụng oxy nhiều để hô hấp và Glycogen được tạo thành trong tế bào nấm men. Lượng Glycogen này được cho là tác nhân kích họat sử dụng glucose để tổng hợp sản phẩm.
-Pha sinh trưởng là giai đọan nấm men phát triển mạnh nhất đạt mật độ cực đạt; quá trình lên men cũng đạt độ cực đạt (bắt đầu sau khi mật độ đã đạt cực đại). Trong giai đoạn này Glycogen cũng được tổng hợp nhằm giúp tế bào đối phó với tình trạng cạn kiệt dưỡng chất (trong một số tài liệu pha này được chia làm hai giai đoạn)
-Pha chậm: khi dưỡng chất trong môi trường bắt đầu cạn kiệt, nấm men sẽ chuyển dần vào pha dừng. Các tế bào kết cụm lại với nhau và chìm xuống đáy thiết bị (giống nấm men chìm), tốc độ phát triển chậm lại. Lưu ý nấm men tăng sinh khối suốt cả quá trình lên men chúng chỉ chậm lại ở cuối quá trình lên men chính
Đặc điểm của quá trình lên men
Trong suốt quá trình lên men nhiệt độ là yếu tố chỉ đạo, việc duy trì nhiệt độ lên men chính từ 7- 14oC giúp tạo ra sản phẩm mong muốn. Khỏang nhiệt độ trên có thể biến thiên vài độ vì trong quá trình sinh trưởng nấm men tạo ra một nhiệt lượng 140Kcal/ kg cơ chất. Vì
thế thiết bị lên men cần có hệ thống ổn nhiệt nhằm duy trì nhiệt độ tối ưu. Ở sản phẩm bia truyền thống thời gia lên men chính từ 8- 20 ngày nhưng với kỹ thuật hiện đại thời gian này còn 7 ngày.
Trong 6- 10 giờ đầu tiên nấm men sử dụng hết lượng oxy hòa tan trong dịch nha (không có dấu hiệu sử dụng Glucose), sau 8- 16 giờ dấu hiệu lên men bắt đầu được phát hiện bởi các bọt khí CO2 tạo thành lớp bọt mỏng trên bề mặt.
Nấm men nảy chồi trong vòng 24 giờ, lúc này nhiệt độ tăng lên nếu không được kiểm sóat. Trong khỏang thời gian từ 24- 48 giờ tốc độ sinh sản và đồng hóa đường đạt cực đại, CO2 cũng được tạo ra nhiều trong giai đọan này.
pH của dịch lên men sẽ giảm và đạt đến mức tối thiểu 3,8- 4,4 do hình thành các acid hữu cơ ngoài ra còn do pH của dịch lên men giảm và do mật độ nấm men tăng. Việc giảm pH có tác động tích cực đến bảo quản vì đây không phải điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật khác nhiễm vào sản phẩm.
Một hợp chất quan trọng được tạo ra trong quá trình lên men là Glycogen (một dạng dữ trữ của tế bào nấm men).
Kim loại nặng như là Kẽm ở dạng Ion Kẽm II đóng vai trò như một co- enzym trong tế bào nấm men phục vụ cho quá trình tăng trưởng của tế bào. Chắc chắn hàm lượng Zn2+ trong dịch nha sẽ không đáp ứng nhu cầu của nấm men vì vậy cần bổ sung kim loại này vào dịch nha với hàm lượng 0,3 ppm. Các nghiên cứu cho thấy rằng ở nồng độ 1ppm Zn2+ ức chế sự phát triển của nấm men
Việc chuyển hóa các hydrocarbon được tiến hành như sau:
Đường Glucose và Fructose được chuyển hóa trước tiên khi hàm lượng glucose nhỏ lại lúc này nấm men tổng hợp enzym để sử dụng đường Maltose và đường Maltotriose. Các quan sát cho thấy rằng các sản phẩm ester được tạo ra sau khi có mặt sản phẩm rượu bậc cao. Khi tốc độ lên men giảm cũng là lúc sự gia tăng nhiệt độ giảm. Trong quá trình lên men sản phẩm α- acid acetohydroxyl cũng được tạo ra, chất này chuyển đổi thành Diacetyl và 2,3-
pentanedione đây là những chất gây mùi khó chịu (mùi bơ) nếu vượt quá ngưỡng. Các hợp chất trên sẽ được chuyển hóa trong quá trình lên men phụ và tồn trữ bia