Đây là giai đoạn quyết định để chuyển hóa chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động của nấm menthông qua hoạt động sống của chúng.
Quan trọng nhất là quá trình lên men rượu, đồng thời với quá trình này còn có nhiều quá trình hóa học, hóa sinh, sinh lý, sinh hóa, lý học, hóa học phức tạp khác.
Lên men dịch đường trong công nghệ sản xuất bia mang các nét đặc thù:
Là quá trình lên men đa mục tiêu: Sản phẩm chính là C2H5OH và CO2, ngoàira còn phải thu được một dịch lên men với nhiều cấu tử, tỉ lệ giữa chúng phải hài hòa, cân đối.
Việc tìm kiếm điều kiện len men để tất cả các chỉ số chất lượng đạt giá trị tối ưu là không thể được.
Các phương pháp lên men:
Phương pháp lên men cổ điển.
Phương pháp lên men hiện đại.
Trong phương pháp lên men hiện đại lại có nhiều giải pháp công nghệ khác nhau:
Phương pháp gia tốc lên men trong các thiết bị thân trụ – đáy côn.
Phương pháp lên men liên tục.
Phương pháp lên men bán liên tục.
Sản xuất bia theo phương pháp lên men cổ điển thì quá trình lên men được thực hiện trong hai tank lên men chính và phụ riêng biệt. Hai tank này được đặt trong hai phòng lên men chính và phụ tương ứng. Phương pháp này có ưu điểm là cho bia có chất lượng cao nhưng nhược điểm lớn nhất là chu kỳ lên men chính và phụ kéo dài từ 30 – 45 ngày.
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo 29
2.3.3 Thuyết minh quá trình trong phân xưởng lên men
a, Hạ nhiệt độ nhanh và lắng trong dịch đường Houblon hĩa:
Dịch đường sau khi houblon hóa xong, được bơm sang thiết bị lắng xoáy tâm theo phương tiếp tuyến với thành thùng lợi dụng lực ly tâm để tập trung các tủa nóng vào tâm thùng và để yên các tủa nóng sẽ lắng xuống đáy thùng. Thành phần hóa học của tủa nóng chủ yếu là protein, các hợp chất polyphenol, các hợp chất đắng, các chất khoáng, bã hoa houblon và các hợp chất khác.
Dịch đường Houblon hóa Lắng cặn 900C, 20 phút Nấm men Cấy men Làm lạnh nhanh 80C Sục không khí vô trùng với hàm
lượng oxy 6mg/l
Len men phụ và ủ bia 20C,
18-20 ngày Lên men chính, 80C,2 – 1,5kg/cm2
Xử lý làm trong bia Bão hòa CO2(0.5%)
Chứa vào tank
Bã
Xử lý kiểm tra hoạt lực
Bia chờ chiết Gây men
Thu hồi men Rây mịn
mịn Thu hồi CO2
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo 30
Dịch đường sau khi bơm vào thùng thì giữ yên trong 20 phút để tủa nóng kết lắng xuống đáy thùng. Sau 20 phút thì dịch đường hạ nhiệt độ xuống còn khoảng 90oC thì bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng ở đáy thùng thì được xả cho ra ngoài.
Mục đích của quá trình làm lạnh nhanh:
Hạ nhiệt độ của dịch đường từ 90oC xuống 8oC là nhiệt độ thích hợp cho nấm men chìm hoạt động.
Tránh cho dịch đường bị lây nhiễm các vi sinh vật như vi khuẩn lactic, axetic làm chua dịch đường.
Đảm bảo lượng oxi hòa tan cần thiết cho sự phát triển của nấm men ở giai đoạn đầu của quá trình lên men.
Công đoạn lắng cặn và làm lạnh nhanh phải thực hiện càng nhanh càng tốt để tránh bị các vi sinh vật ưa nhiệt xâm nhập vào dịch đường gây chua dịch đường. Tổng thời gian ở công đoạn này là khoảng 2 giờ.
b, Lên men chính:
b.1. Nấm men:
Để thu được bia có chất lượng cao thì yếu tố đầu tiên cần được thỏa mãn là chất lượng men giống.
Chọn chủng nấm men là loại Sacchromyses Carlsbergensis; thích hợp cho công nghệ lên men chìm, thích nghi với điều kiện sinh trưởng ở nhiệt độ thấp (<100C) phân bố chủ yếu ở tầng sâu của dịch đường trong thiết bị lên men. Sau khi quá trình lên men kết thúc, nấm men sẽ kết lắng xuống. Tiến hành thu hồi và xử lý để tái sử dụng.
b.2. Chọn phương pháp lên men:
Trong điều kiện hiện nay của nước ta thì các phương pháp lên men bán liên tục và lên men liên tục là không phù hợp. Do các phương pháp này đòi hỏi những điều kiện sản xuất hết sức nghiêm ngặt và chặt chẽ. Do đó em chọn lên men theo
phương pháp gia tốc trong thiết bị thân trụ – đáy côn. Thực hiện lên men chính và phụ trong cùng một thiết bị do đó rút ngắn được chu kỳ sản xuất, công nghệ đơn giản dễ thực hiện, chất lượng men thu hồi tốt. Thiết bị này có ưu điểm là ít chiếm diện tích nên tiết kiệm được mặt bằng xây dựng, có thể đặt ngoài trời do đó không cần phòng lên men chính và phụ, do đó giảm được chi phí lạnh, đảm bảo điều kiện lao động cho công nhân, dễ dàng tự động hóa.
b.3. Các giai đoạn trong lên men chính:
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo 31
Chế biến: Chuyển hóa đường thành ethanol, carbon dioxyde cùng các sản phẩm phụ trung gian. Làm thay đổi cơ bản lượng và chất của chất hòa tan trong dịch đường.
Các biến đổi trong quá trình lên men chính:
Sinh học: sự phát triển sinh khối và tăng về khối lượng nấm men. Hóa sinh: Sự trao đổi chất của nấm men
Trao đổi gluxide
Trao đổi các hợp chất nitơ Trao đổi lipit
Hóa lý:
Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: pH giảm dần trong thời kỳ lên men chính.
Sự thay đổi thế oxyhóa khử: Do sự tương tác của oxy với các cấu tử trong dịch lên men, sự tạo thành các chất có tính khử trong thời gian lên men. Sự kết mảng của tế bào nấm men.
Sự tạo bọt: Do lượng CO2 tạo ra nhiều sau lên men
Các yếu tố ảnh hưởng:
Dịch nha: Nồng độ chất khô, pH, nhiệt độ dịch lên men, áp suất bề mặt,thành phần hóa học
Nấm men: chủng sử dụng, lượng giống cấy Điều kiện lên men.
Thực hiện:
Nhiệt độ lên men được giữ ổn định ở 8oC, thời gian lên men kéo dài từ 7 – 8 ngày. Áp lực trong thùng lên men được giữ ở 1,2 – 1,5kg/cm2. Cuối quá trình lên men chính nồng độ chất hòa tan còn khoảng 3oS. Trong quá trình lên men chính có tiến hành thu hồi CO2.
Khi quá trình lên men chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng, áo lạnh ở phần côn của thùng lên men sẽ làm việc, nhiệt độ ở vùng này giảm cùng với áp suất trong thùng được giữ ở 1,2 – 1,5kg/cm2 sẽ thúc đẩy quá trình kết lắng của nấm men nhanh và chặt hơn. Mở van ở đáy côn, sinh khối nấm men sẽ được bơm đến khu vực xử lý và bảo quản ở 0 – 1oC để tái sử dụng. Nấm men có thể tái sử dụng đến đời thứ 7. Sau khi thu hồi nấm men thì sẽ chuyển sang quá trình lên men phụ.
c, Lên men phụ
Mục đích: Chế biến, hoàn thiện. Lên men lượng đường còn lại, bão hòa
carbon dioxyde cho bia tươi, ổn định hương vị, độ trong sản phẩm.Ở giai đoạn lên men phụ các quá trình xảy ra hoàn toàn giống giai đoạn lên men chính nhưng với
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo 32
tốc độ chậm hơn do hầu hết nấm men đã kết lắng và nhiệt độ thấp khoảng 0 – 20C. Lên men phụ là tiếp tục quá trình lên men chính, nhằm chuyển hóa hết phần đường có khả năng lên men còn sót lại trong bia non. Ở giai đoạn này xảy ra các quá trình nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm như hàm lượng diacetyl giảm, các axit hữu cơ tác dụng với rượu tạo thành este... Nhiệt độ và thời gian lên men phụ là 2 yếu tố quan trọng nhất ở giai đoạn này. Nhiệt độ thấp và thời gian dài là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận được bia có độ bền keo và chất lượng cao.
Thời gian lên men phụ kéo dài 4 – 5 ngày khi nồng độ chất hòa tan còn khoảng 1 – 2oS thì kết thúc quá trình lên men phụ.
Các biến đổi xảy ra:
Hóa học:
Trong quá trình lên men phụ xảy ra quá trình oxy hóa khử một số thành phần của bia như: andehyt, acid, các loại rượu, các chất màu, diaxetyl,… đồng thời giữa chúng có sự tương hỗ về mặt hoá 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 protease có sẵn trong bản thân các tế bào nấm men. Sản phẩm tự phân là các peptid, acidamin, và một vài thành phần của acid nucleid. Các enzyme chủ yếu là nhóm enzyme peptidase và protease. Chính các sản phẩm tự phân này có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của bia.
Quá trình thủy phân protein (Protelolysis)
Hóa lý:
Sự kết tủa protein
Sự lắng trong bia
Bão hòa CO2 cho bia.
Thực hiện
- Quá trình lên men phụ thực hiện từ 18 – 20 ngày, nhiệt độ lên men: 20C.