I. Quy trình CN sản xuất bia
2.7. Làm lạnh và sục khí
2.7.1. Mục đích:
Đưa nhiệt độ dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men bia theo yêu cầu kỹ thuật, đồng thời làm lạnh nhanh để tránh vi sinh vật từ môi trường nhiễm vào dịch đường lên men.
Ngoài ra, lượng oxy hòa tan trong dịch đường hầu như bị loại hết trong quá trình chế biến dịch đường nên cần phải nạp oxy cho dịch đường để có đủ lượng oxy cần thiết cho tế bào nấm men sống và phát triển, đặc biệt trong quá trình sinh sản ở giai đoạn đầu của quá trình lên men bia.
2.7.2. Tiến hành
Nước nha từ thùng Whirlpool được làm lạnh bằng thiết bị bản mỏng, với tác nhân làm lạnh là nước lạnh 20C. Trong thiết bị này nước nha sẽ được làm lạnh theo nguyên tắc trao đổi nhiệt, một bên là nước nha đi qua, một bên là nước lạnh 20C đi qua theo chiều ngược lại. Khi nước nha được làm lạnh xuống 7-90C thì ta tiến hành sục khí vào. Trên đường nước nha lạnh đến tank lên men sẽ có một luồng khí vô trùng sục
vào nước nha nhằm cung cấp lượng oxy hòa tan cho nước nha, thường khoảng 8-10 mg/l với tốc độ 2 m3/h.
2.8. Lên men
2.8.1. Lên men chính
2.8.1.1. Mục đích:
Chuyển hóa hàm lượng đường trong nước nha thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm khác như este, aldehyd, rượu bậc cao,… Góp phần tạo ra hương vị đặc trưng của bia dưới tác dụng của tế bào nấm men.
2.8.1.2. Diễn biến:
Dịch lên men sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men. Dịch men giống được chuyển vào thùng lên men theo luồng dịch đường với tỉ lệ men giống 0,5 lít men giống đặc /100 lít dịch lên men nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc tốt với môi trường và nhanh bước vào gian đoạn lên men đầu. Nhiệt độ lên men chính là 8-100C, không tạo áp suất dư (với hệ số chứa đầy là φ =0.8-0.85).
CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ hòa tan vào bia non một phần. Ðộ hoà tan của CO2 vào bia non sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đó để đảm bảo lượng CO2 hòa tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình lên men còn khoảng 50C, hàm lượng CO2 trong bia non phải đạt 0,2 %.
Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên và nhiệt độ lên men. Thời gian lên men chính khoảng 8÷9 ngày đêm. Lên men chính được xem là kết thúc khi trong 12h tốc độ lên men chỉ đạt khoảng 0.15-0.2 %.
Nước nha sau khi được làm lạnh 7-90C được chuyển qua tank lên men để bắt đầu quá trình lên men chính. Trong quá trình này, cần lưu ý nhiệt độ của mỗi mẻ trước khi cấy nấm men, đối với mẻ đầu tiên ta làm lạnh đến 6oC, các mẻ tiếp theo lần lượt là 6,50C; 70C; 80C. Mục đích tăng nhiệt độ lên từ từ để men không bị sốc nhiệt, giúp men thích nghi dần dần với điều kiện sống để quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường ít ảnh hưởng đến chất lượng bia.
Quá trình lên men chính kéo dài 5-7 ngày, nhiệt độ 7-90C, áp suất P=0 bar. Nấm men được cấy vào cùng với nước nha, lượng nấm men cấy vào được tính toán theo khối lượng của dịch lên men, thường khoảng 350-400 kg/tank để đạt mật độ nấm men là:
20-30.106 tb/ml, đồng thời bổ sung phụ gia vào quá trình lên men để rút ngắn quá trình lên men. Yêu cầu kỹ thuật về tỉ lệ men chết ≤10 % và đời men ≤ 8 (F8).
Lúc đầu, nấm men sử dụng oxy hòa tan để sinh trưởng tăng sinh khối: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Q
Hàm lượng oxy hòa tan là thông số rất quan trọng, nếu thiếu oxy nấm men không sinh sản đạt số lượng như yêu cầu, tốc độ lên men chậm, nhưng nếu thừa oxy nấm men sẽ tăng sinh khối quá nhiều gây tổn thất chất dinh dưỡng, tốc độ lên men nhanh, bia bị ảnh hưởng xấu. Vì vậy, hàm lượng oxy hòa tan thường 8-10 mg/l.
Trước khi bơm nước nha lạnh vào tank, ta bơm nước nóng để tiệt trùng đường ống dẫn nước nha vào tank lên men. Tank trước khi bơm nước nha được vệ sinh và vô trùng.
Đồng thời trong quá trình bơm phải thông gió để đuổi hết không khí ra ngoài tránh sự nhiễm nấm men dại trong quá trình lên men.
Sau khi lên men khoảng 10-12h tiến hành thu hồi CO2 để sử dụng cho các công đoạn tiếp theo khi cần.
Nấm men sau khi tăng sinh khối đã sử dụng hết oxy thì quá trình chuyển qua giai đoạn lên men chính là kỵ khí để chuyển hóa đường thành rượu C2H5OH và CO2.