2.2.5.1 Mục đích:
- Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường ngọt để biến đổi nó thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa.
- Vô hoạt enzyme, kết tủa protein kém bền nhiệt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần của dịch đường.
- Điều chỉnh nồng độ chất khô của dịch đường.
- Thanh trùng dịch đường, góp phần tiêu diệt vi sinh vật cho dịch đường trước khi lên men.
- Tách một số hợp chất dễ bay hơi ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia. - Hình thành một số hợp chất có lợi cho bia thành phNm.
2.2.5.2 Cách tiến hành:
Kỹ thuật đun sôi và houblon hóa dịch đường:
- Dịch đường ban đầu và dịch rửa bã được trộn lẫn với nhau trong thiết bị đun hoa. Sau đó ta bổ sung thêm caramen để tạo màu, CaCl2 để tạo vị.
- Một yêu cầu luôn phải đảm bảo là không để nhiệt độ của dịch đường hạ xuống dưới 700C. Để đảm bảo yêu cầu này, ngay từ lít dịch đường đầu tiên chảy vào nồi đun hoa là phải cấp hơi vào để nâng nhiệt độ chúng lên. Lúc đầu lượng dịch còn ít thì
lượng hơi cấp vào cũng ở mức thấp. Khi lượng dịch tăng lên thì lượng hơi cấp vào cũng mạnh dần lên. Ta phải dự trù thế nào sao cho khi quá trình rữa bã malt vừa kết thúc thì dịch đường trong thiết bị đun hoa cũng vừa sôi.
- Để dịch đường nguội trong thời gian dài là điều tối kỵ trong kỹ thuật sản xuất. Vì như vậy sẽ tạo điều kiện cho oxi trong không khí tiếp xúc với đường, phản ứng oxi hóa sẽ không thể tránh khỏi và như vậy sẽ làm giảm đi chất lượng dịch đường.
- Cường độ đun sôi cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình này. Cường độ đun sôi càng mạnh thì lượng protein biến tính và keo tụ càng nhiều, kích thước các màng càng lớn và càng chặt.
- Lượng hoa houblon cần dùng là 370gam cho 2200lit dịch đường.
- Hoa houblon được nạp vào nồi đun với nhiều phương án khác nhau: có thể dùng houblon viên, cao houblon và houblon mỡ.
Houblon mỡ Houblon viên
"ạp hoa houblon vào nồi đun phải đảm bảo yêu cầu:
- Đủ độ đắng cho bia mà nguyên liệu dùng ít nhất. - Bảo đảm được lượng hương thơm tồn tại trong bia. - Đủ các chất và thời gian cần thiết để kết lắng protein. - Dễ thao tác và hiệu quả kinh tế cao nhất.
- Tại xưởng hoa houblon được nạp 2 lần:
- 50% nạp lúc dịch đường bắt đầu sôi mạnh được 15 phút, mục đích để tạo vị đắng cho bia.
- 50% nạp trước khi kết thúc quá trình nấu 15 phút, mục đích tạo hương thơm cho bia.
Cách tiến hành đun sôi:
- Sau khi tiến hành lọc tách bã dịch đường chảy qua nồi nấu hoa Houblon. Tiến hành nâng nhiệt độ nồi nấu lên, khi dịch đường sôi mạnh được 15 phút ta cho 50% hoa viên, caramen, Canxi clorua vào nồi tiếp tục đun sôi 90 phút, sau đó tiếp tục cho 50% hoa Houblon vào đun sôi thêm 20 phút, kết thúc quá trình hoa Houblon hóa. - Đun sôi dịch Houblon xong, tiếp tục sang giai đoạn lọc tách bã hoa và cặn bã, cuối cùng là tiến trình làm lạnh.
Sau khi kết thúc toàn bộ quá trình nấu dịch đuờng Houblon hóa phải đạt các yêu cầu sau:
Độ đục : < 100 + 1500% Độ màu : 8 – 100 EBC Độ đuờng : 11 – 12 Balling
pH : 5,3 – 5,5
Độ đắng : 3,7 – 3,90 BU Tinh bột còn sót : 0
Độ chua : 1,1 – 1,3 (ml N aOH 0,1N /10ml nước nha) Không nhiễm khuNn gây hại.
2.2.6 Công đoạn lắng trong 2.2.6.1 Mục đích 2.2.6.1 Mục đích
- N hằm tách các phần tử trong quá trình nấu hoa để tạo điều kiện cho quá trình làm lạnh nhanh và lên men bia sau này. Trong quá trình lắng, dịch đuợc bơm tiếp tuyến với thành thùng.
- Tạo điều kiện kết tủa các hợp chất hữu cơ kém chịu nhiệt.
- Dịch đường sau khi houblon hóa xong là một hỗn hợp rất phức tạp. N goài các mảng lớn kết tủa của protein còn có vô số các hạt có kích thước khác nhau. N hững hạt có kích thước lớn sẽ lắng kết khi nhiệt độ của dịch đường còn cao, số khác bé hơn phải kết lắng ở nhiệt độ thấp.
2.2.6.2 Cách tiến hành
Thực hiện quá trình lắng trong thiết bị lắng Whirlpool, là một thùng được làm từ thép không rỉ, có dung tích rất khác nhau và thích hợp đối với công suất từng nhà máy, đáy thùng có độ nghiêng 8 – 10% so với phương ngang có vận tốc 12-14m/s.
N guyên tắc tách cặn là dựa vào sức hút của lực hướng tâm. Dịch đường được đưa vào theo phương pháp tuyến với tốc độ lớn, nhờ đó tạo ra lực hướng tâm làm cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Khi nhiệt độ của dịch hạ xuống 900C thì dịch đường được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng bị nén chặt ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài ở phía dưới thùng.
Thời gian lắng khoảng 20 phút.
2.2.7 Công đoạn làm lạnh nhanh 2.2.7.1 Mục đích 2.2.7.1 Mục đích
- N hằm hạ nhanh nhiệt độ dịch đường xuống nhiệt độ lên men. Quá trình làm lạnh nhanh dùng thiết bị làm lạnh nhanh dạng bản mỏng, nhiệt độ được giảm đột ngột từ 900C xuống còn 15 – 160C
- Tránh các vi sinh vật xâm nhập vào dịch đường.
Khi ra khỏi thiết bị lắng, dịch đường có nhiệt độ là 900C, và được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, trao đổi nhiệt với nước lạnh 20C. Sau khi ra khỏi thiết bị nhiệt, dịch đường hạ nhiệt độ còn 10 - 110C và bơm vào tank lên men.
Các quá trình hóa lý xảy ra trong khi làm lạnh:
- Sự hòa tan oxi vào dịch lên men: Dịch đường hấp thụ oxy suốt cả quá trình làm lạnh, tuy nhiên trong dịch đường nóng oxy liên kết hóa học với các chất có trong dịch đường. Còn ở nhiệt độ thấp oxy chỉ hòa tan vào dịch đường.
- Sự tạo thành và tách kết tủa: Sự tách các huyền phù ra khỏi dịch lên men là một quá trình quan trọng khi làm lạnh dịch lên men. Có 2 loại huyền phù: huyền phù mảnh và huyền phù khô.
Huyền phù thô sinh ra trong quá trình đun sôi dịch đường với houblon và phần lớn được giữ lại trong thiết bị tách bã hoa, phần còn lại được kết tủa khi làm lạnh.
Huyền phù mảnh xuất hiện trong quá trình làm lạnh dịch đường. Khi đó có một số chất hòa tan trở thành chất không hòa tan và tạo thành chất kết tủa. Các huyền phù mảnh làm cản trở quá trình sinh lý và sinh hóa của nấm men về sau. Mặt khác, nó làm cho bia có vị đắng, làm giảm độ bền hóa lý của bia.
Sự bay hơi nước: Khi làm lạnh dịch đường có một lượng nước nhất định bay hơi. Do đó, thể tích của dịch lên men sẽ giảm và nồng độ của nó tăng. N ếu thiết bị kín thì nồng độ của nó tăng 0,1%, nếu thiết bị hở thì nồng độ tăng 0,4 - 1,2%
Trước khi khi đưa dịch đường qua lên men sẽ trải qua 1 công đoạn nhỏ nữa là Sục Khí:
* Mục đích:
- N hằm cung cấp oxy cho quá trình lên men
- Oxy chỉ hòa tan vào dịch đường khi nhiệt độ dịch đường dưới 400C. Sự hòa tan của oxy vào dịch đường phụ thuộc vào nhiệt độ, bề dày lớp dịch, sự chuyển động và nồng độ dịch đường.
* Cách tiến hành:
- Dịch đường chạy tới cuối đường ống, ở đây dịch đường tụ lại, áp suất giảm, khí oxy được đưa vào từ các vòi phun nhỏ hòa vào dịch đường, đám oxy này chuyển đến phần tiếp theo, phần ống mở rộng dịch chảy chậm áp suất tăng và dòng dịch bị xáo trộn, khí nhanh chóng bị hòa tan vào dịch đường.
- Khí được dung là oxy tinh khiết. N ếu khí không được xử lý sạch dẫn đến nguy cơ quá bão hòa và tạo vị không tốt cho bia.
2.2.8 Công đoạn lên men 2.2.8.1 Mục đích 2.2.8.1 Mục đích
Đây là một trong những công đoạn quan trọng nhất quyết định chất lượng thành phNm. Do đó đòi hỏi phải đảm bảo tốt khâu lên men thì chất lượng bia mới đạt tiêu chuNn cao. Mục đích chính của quá trình này là chuyển hóa dịch đường thành bia dưới tác dụng của nấm men thong qua hoạt động sống của chúng.
2.2.8.2 Cách tiến hành
Cơ sở hóa sinh của giai đoạn này là quá trình chuyển đổi từ đường thành rượu và CO2 dưới tác nhân của nấm men saccharomyces.
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
Quá trình lên men được thực hiện qua hai giai đoạn:
• Lên men chính: chuyển hóa đường và dextrin bậc thấp thành ethanol, CO2, cùng các sản phNm phụ khác như rượu bậc cao, ester, andehyd, acid hữu cơ…
• Lên men phụ: lên men lượng đuờng còn lại (chủ yếu là maltose), bão hòa CO2 cho bia, ổn định hương, vị, độ trong cho sản phNm. Đồng thời thực hiện quá trình chín của bia, cũng như đưa về nhiệt độ thấp để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật lạ Cả hai quá trình lên men được thực hiện trong cùng một thiết bị tank outdoor (TOD)
*Tiến hành lên men chính:
- Lên men trong thiết bị hình trụ bằng inox, đáy và nắp hình chỏm cầu.
Dịch đường sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men. Dịch men giống được chuyển vào thùng lên men theo luồng dịch đường tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc với môi trường và nhanh bước vào giai đoạn lên
men đầu. Tank len men
- Trong quá trình lên men chính, nhiệt độ được thực hiện ở 8 – 100C nhờ vào sự làm lạnh bởi tác nhân là nước 20C. Bồn lên men được phân thành 3 vùng, giúp tạo sự đối lưu nhiệt khi cần thiết mà không cần hệ thống khuấy trộn.
- CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ hòa tan vào bia non một phần. Độ hòa 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 khoảng 50C, hàm lượng CO2 trong bia non sẽ đạt 0,2%.
- Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên và nhiệt độ lên men, thường khoảng 6-8 ngày. Lên men chính được xem là kết thúc khi chất chiết trong dịch lên men chỉ còn lại 30 – 35% so với lượng chất chiết ban đầu, lúc này nồng độ đường khoảng 2,8-3,50 P.
Cụ thể quá trình lên men chính sẽ phải trải qua 4 thời kỳ:
- Thời kỳ 1: khi dịch đường và men đã được bơm vào tank lên men ở nhiệt dộ 90C thì sau 24h men bắt đầu phát triển. Đặc điểm chính của giai đoạn này là tạo bọt trắng mịn ở xung quanh bề mặt dịch lên men, nấm men lúc này đang ở giai đoạn nảy chồi và phát triển làm giảm lượng chất hòa tan trong dịch lên men với tốc độ khoảng 0,2 – 0,5%/ngày. Giai đoạn này kéo dài 24 – 36giờ.
- Thời kỳ 2: Giai đoạn này tạo bọt thấp. Lúc này CO2 tạo ra nhiều. Trên bề mặt dịch lên men hình thành một lớp hấp phụ gồm những chất có sức căng bề mặt như protein, polyphenol…làm cho CO2 không thể thoát ra ngoài. Giai đoạn này chất hòa tan giảm với tốc độ 1%/ngày và kéo dài từ 2 – 3 ngày.
- Thời kỳ 3: Giai đoạn này quá trình lên men xảy ra mạnh nhất. Cơ chất giảm 1,5- 2%/ngày. Lượng CO2 tạo ra nhiều và một phần thoát ra ngoài nhưng được thu hồi để tái sử dụng. Lúc này bọt xốp dày, màu sẫm. Giai đoạn này kéo dài 3 - 4 ngày.
- Thời kỳ 4: 2 ngày tiếp theo sự lên men giảm dần, tiêu hao cơ chất diễn ra chậm 0,2 – 0,5%/ngày. Lúc này tế bào nấm men tạo thành những lớp bông trắng và lắng xuống đáy. Sản phNm ở giai đoạn này gọi là bia non.
*Thu hồi CO2
- Việc thu hồi và làm sạch CO2 rất quan trọng, CO2 được sử dụng vào bia thành phNm, người ta còn có thể sử dụng vào mục đích khác.
- N guyên tắc: loại bỏ các tạp chất sau:
o Không khí: làm oxi hóa bia, nếu người ta dung CO2 để bão hòa và không khí lúc này rất có hại, nó làm cho bia sủi bọt nhiều.
o N ước: có thể đọng lại ở van giảm áp khi xả hơi
o Chất dễ bay hơi được tạo thành trong quá trình lên men.
*Tiến hành lên men phụ:
- Các quá trình sinh lý, hóa sinh, hóa lý xảy ra hoàn giống như ở giai đoạn lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn.
- N hiệt độ lên men phụ khoảng 0.5 – 20C. , áp suất khoảng 0.5 – 1.8at.
- Trong quá trình lên men phụ xảy ra quá trình oxi hóa khử một số thành phần của bia như andehyh, acid, các chất màu… đồng thời giữa chúng có sự tương hỗ về mặt hóa học, góp phần tạo nên thành phần và hương vị của bia.
- Trong quá trình này một số tế bào nấm men bị chết và tự phân bởi các enzyme proteaza có sẵn trong tế bào nấm men. Sản phNm tự phân là các peptid, acid amin và một vài thành phần của acid nucleic. Chính các sản phNm tự phân này có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng bia.
- Quá trình lên men phụ thực hiện từ 18 – 20 ngày.
2.2.9. Công đoạn lọc trong bia sau lên men 2.2.9.1 Mục đích 2.2.9.1 Mục đích
- Tạo độ trong lóng lánh cho bia.
- Loại bỏ đáng kể số vi sinh vật bao gồm nấm men vẫn còn tồn tại sau quá trình tàng trữ có khả năng làm được bia.
- Loại bỏ phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit và protein ít tan, những chất này làm bia nhanh đục, nhờ vậy làm bia trở nên ổn định hơn.
2.2.9.2. Cách tiến hành
Bia sau quá trình lên men phụ đã qua quá trình tách cặn và xác men nhưng vẫn còn
chứa nhiều nấm men dư thừa và các chất kết tủa khác có nguồn gốc từ quá trình lên men. Để có được một sản phNm được người tiêu dùng chấp nhận cần làm trong bia, có nghĩa
tách các thành phần cặn kết tủa và nấm dư thừa ra khỏi bia tạo cho bia thành phNm có độ trong nhất định.
*Có 3 cách để làm trong bia:
- Ly tâm: sử dụng lực ly tâm để tách các chất kết tủa có khối lượng ra
- Lắng : dựa trên tác dụng của trọng lực, bản thân các hạt cặn, kết tủa sẽ lắng dần và tách ra khỏi bia.
- Lọc: sử dụng bộ phận lọc (màng lọc, lớp lọc) để phân tách cặn ra khỏi bia. Đây được xem là phương pháp hiệu quả nhất, đang được sử dụng ở nhà máy bia Vinaken.
- Cơ chế sàng: giữ các hạt có kích thước lớn.
- Cơ chế hấp phụ: tách các hạt có kích thước nhỏ hơn kích thước các lỗ của thiết bị lọc.
- Bột lọc diatomit là một loại bột trợ lọc, nó có tác dụng tăng cường hiệu quả lọc và ngăn các hạt có kích thước nhỏ hơn qua. Được xếp làm 2 lớp:
o Lớp đầu tiên chiếm khoảng 70% tổng lượng bột ( 700-800g/m) dùng, ngăn các hạt có kích thước lớn với áp suất là 2-3bar.
o Lớp tiếp theo: chiếm 1000g/m và mịn hơn lớp đầu tiên dùng để lọc các hạt có kích thước trung bình.
2.2.10. Bão hòaCO2 và tàng trữ 2.2.10.1. Bão hòa: 2.2.10.1. Bão hòa:
- Do các công đoạn làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất thấp nên hàm lượng CO2 ít nhiều sẽ bị giảm, do vậy trước khi chiết bia vào chai cần bổ sung hàm lượng CO2 tới