Mục đích :
Hoà tan các chất đắng, chất thơm, chất chát vào dịch đường, tạo mùi vị, màu cho bia. Các chất trong hoa sẽ kết hợp với các chất trong dịch đường làm ổn định các thành phần trong bia.
Tạo điều kiện cho sự hình thành tủa giữa các protein cao phan tử kém bền vững với tanin. Tiêu diệt các enzym xúc tác sinh học
- Kết lắng protid cao phân tử (do phản ứng với polyfenol của hoa) và làm trong dịch đường.
- Tăng cường độ màu, nồng độ chất hoà tan.
Tiến trình
Tất cả các nước nha đầu và cuối được bơm vào nồi nấu houblon. Nồi này được chế tạo rộng được gọi là nồi đun sôi, khả năng cung cấp nhiệt cao hơn nồi thuỷ phân, tức là bề mặt tiếp xúc giữa dịch thể với hơi nước bão hoà lớn hơn so với nồi thuỷ phân. Ở khâu này nước nha được nâng nhiệt nhanh, sôi mạnh, tốcc độ bốc hơi có thể đạt 7-10% mỗi giờ.
Khi bơm dịch đường vào nồi nấu, ta cho cao, viên houblon vào, đồng thời cho một bao trợ lọc vào.
Để cho bia có hương thơm và vị đặc trưng ta cho hoa viên vào nồi đun sôi trứơc 30 phút khi kết thúc quá trình đun sôi. Vì cho vào quá sớm , khi đun sôi thời hạn quá lâu làm bay hết hương thơm của hoa.
Thiết bị nấu hoa được chế tạo giống như nồi đường hóa nhưng hệ thống cấp nhiệt cao hơn. Thể tích nồi nấu được tính theo tỉ lệ 650-700lít/100kg nguyên liệu. Thiết bị này được chế tạo bằng thép không gỉ hoặc các hợp kim khác, có thân hình trụ, đáy lồi. Nồi có nắp hình bán cầu, ở tâm là ống hơi có bộ phận hướng hơi và có gắn các bẫy hơi. Có đường ống được nối với ống dẫn dịch ra của máy lọc. Có ống chuyển dịch vào máy bơm và nối sang thiết bị tách bã hoa.
Ngoài ra thiết bị còn có 1 bơm dịch, cánh khuấy, kính quan sát và có van ( van bơm vào, van dịch vào bơm, van dẫn nước vệ sinh , van xả đáy…)
Lượng hoa cần nạp vào dịch đường: -Lượng hoa cần dùng là 1.2-1.5g/l dịch đường.
-Cách cho hoa: cho 2/3 lượng hoa cần dùng vào dịch đường khi dịch đường bắt đầu được chuyển từ máy lọc sang. Đồng thời ta cấp nhiệt cho nồi nấu hoa để nâng nhiệt độ lượng dịch đường trong nồi nấu hoa lên 90-95oc ( vừa nhận dịch vừa cấp nhiệt)
Kỹ thuật đun sôi: khi nồi nấu hoa vừa nhận được dịch đường chuyển sang ta phải cấp nhiệt ngay. Ở nhiệt độ 70-750c hệ enzym amilaza kịp thủy phân hết các tinh bột còn sót lại trong quá trình đường hóa. Quá trình đun sôi dịch đường với hoa phải đảm bảo yếu tố sau: Khi quá trình rửa bã kết thúc thì dịch đường ở nồi nấu hoa cũng vừa sôi. Với cường độ sôi mức tối đa (cao nhất) các chất trong hoa houblon sẽ được hòa tan một lượng lớn vào dịch đường. Thời gian đun sôi 60 phút. Trước khi kết thúc sôi 15-20 phút ta cho hết 1/3 lượng hoa còn lại vào tiếp tục đun sôi.
Yêu cầu kỹ thuật đun
Sôi mạnh, thời gian 1.5 đến 2h Lượng chất đắng cần đạt: 18-25mg/l
2.1.5 Lắng trong tách cặn:
Mục đích lắng trong:
• Lắng các cặn mịn ra khỏi dịch đường (hoa houblon, protein tủa).
• Làm nước mout trong.
• Tạo điều kiện cho men dễ dàng thẩm thấu trong quá trình lên men bia.
• Thiết bị dùng để lắng cặn là thiết bị thùng lắng xoáy tâm.
• Đưa nhiệt độ dịch đường từ 100o c xuống 90o c
Thiết bị ta chọn để tách cặn , lắng trong và làm nguội dịch đường đến 90 là thùng trụ đáy lồi- Thùng whirlpool, thiết bị được cấu tạo bằng thép không rỉ có dung tích phù hợp.
Trên thân thùng có nhiệt kế, có ống thuỷ, song song với ống thuỷ có thước có vạch , có ghi số để báo mức lượng dịch đường có trong thiết bị. Tâm thùng là ống thoát hơi cao, có cửa quan sát có đèn báo hiệu , có ống dẫn dịch theo phương tiếp tuyến theo tỷ lệ ¼ so với thân thùng từ đáy lên.
Nhờ có lực hướng tâm lớn, cặn lắng bị hút vào thùng và lắng xuống đáy. Khi bơm hết toàn bộ lượng dịch vào thùng lắng xoáy. Để phù hợp với độ đường
của từng loại bia, sau khi tính toán sản lượng cho một mẻ dịch đường houblon hoá, nhìn thể tích thùng lắng xoáy , trên thước của ống thuỷ, ta thêm voà một lượng nước 100oc để dịch đường có độ đường theo yêu cầu công nghệ.
2.1.6. Làm lạnh nhanh:
Mục đích: của làm lạnh
Tránh sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật bên ngoài.
Đảm bảo sự hoà tan oxy cần thiết cho men phát triển trong giai đoạn trước khi lên men. Đảm bảo sự lắng cặn khi làm địch đường.
Như vậy, mục đích của quá trình lắng trong – làm lạnh là giảm nhiệt độ dịch đường xuống cho nấm men phát triển, tách các loại cặn bẩn ra khỏi dịch và bão hoà CO2.
Như vậy, mục đích của quá trình lắng trong – làm lạnh là giảm nhiệt độ dịch đường xuống cho nấm men phát triển, tách các loại cặn bẩn ra khỏi dịch và bão hoà CO2.
Quá trình làm lạnh diễn ra theo 2 bước:
-Giảm nhiệt độ dịch đương 90o c xuống 60-70o c -Giảm nhiệt độ xuống tới nhiệt độ lên men 15-16o c
Thiết bị làm lạnh ở đây là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng . Thiết bị này làm lạnh dịch đườn trong thời gian rất ngắn.
Máy lạnh có nguyên tắc làm lạnh như sau:
- Hai khoang lạnh dùng các tác nhân lạnh khác nhau:
Khoảng 1: Dùng nước làm lạnh tác nhân lạnh, khi có nhiệt độ dịch đường từ 900c xuống 600c ( nhiệt độ nước lạnh vào 20oc ra 500c.
Khoảng 2 : Dùng nước muối hạ nhiệt độ của dịch đường từ 60oc xuống nhiệt độ lên men (15o- 160c), nhiệt độ của nước muối hạ nhiệt độ của dịch đường từ 600c xuống nhiệt độ lên men (150c-16oc) nhiệt độ của nước muối vào -8oc ra 20c).
Thời gian hạ nhiệt độ 1 đến 1.5 h
1.2. LÊN MEN
1- Lên men nấu dịch
Lên men là quá trình nuôi cấy nấm men với các chủng đặc biệt, trong đường malt sinh ra rượu và các sản phẩm phụ để cho lọc bia được hoàn thiện.
Qua sự trao đổi chất của nấm men dẫn đến sự thay đổi cơ bản trong thành phần hoá học của nước mout, biến nước malt thành một loại nước có hương thơm, vị dễ chịu và độ bền vững cần thiết, đó là bia.
Sau quá trình lên men chính từ dịch đường hoa houblon đã được chuyển thành bia non, do tác động của tế bào nấm men. Ngoài 2 sản phẩm chính rượu etylic và CO2 trong quá trình lên men còn tạo ra nhiều sản phẩm bậc hai:
Glyxerin: tạo thành khi phân giải đường. Lượng glyxerin có trong bia từ 2-3g/lit, sự có mặt của glxerin sẽ làm bia có vị mềm, tăng độ đậm đà của sản phẩm và tăng khả năng giữ CO2.
Este là sản phẩm bậc 2 không thường có trong lên men chính.Nó được hình thành là kết quả của sự phản ứng giữ acid bay hơi và không bay hơi với các loại rượu khác nhau. Este có ý nghĩa rất quan trọng trong việc hình thành hương thơm chịu của bia.
Andehit: là cấu tử được tạo thành từ sự thay đổi chất ở nấm men hoặc có thể được tạo thành qua con đường oxy hoá các loại rượu. Lượng andehit có trong bia dao động từ 9-10mg/l, anhehit làm tăng thêm hương cho bia.
Diaxetyl: Nó được tạo thành do quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men, là một chất lỏng màu vàng có khả năng khích thích rất mạnh lên hệ thần kinh con người, gây dau đầu cho người sống. Giai đoạn đầu lên men chính diacetyl được tạo nên tương đối nhiều nhưng quá trình lên men phun và tàng trữ diacetyl giảm đi rõ rệt, lượng diacetyl quy định phải nhỏ hơn 0.2mg/lit, đây là cấu tử có ảnh hưởng xấu tới chất lượng bia.
Trong sản xuất bia , quá trình lên men xảy ra qua 2 giai đoạn : Lên men chính và lên men phụ:
- Lên men chính
Mục đích: quá trình là chuyển hoá các chất hoà tan ở trong dịch đường thành C2H5OH, CO2 và các sản phẩm phụ khác (sinh tổng hợp trong quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men) tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật và chất lượng thành phẩm.
Quá trình lên men chính thưòng xảy ra ở nhiệt độ 6-8oc trong thời gian 7- 12 ngày đối với bia vàng , khoảng 12-18 ngày đối với bia đen.
Quá trình lên men chính chia làm 4 giai đoạn:
• Giai đoạn đầu: tạo bọt trắng và mịn xung quanh bề mặt dịch lên men, là giai đoạn nấm men nảy chồi, hàm lượng chất hoà tan giảm khoảng 0.2 đến 0.5% mỗi ngày đêm, nhiệt độ tăng khoảng 0.5oc, độ Balling khoảng 6.8-7.6%, giai đoạn này kéo dài từ 1 đến 1,5 ngày.
• Gai đoạn thứ hai (giai đoạn tạo bọt thấp): có rất nhiều bọt tắng đặc, tốc độ giảm các chất trích ly khoảng 1.5 đến 1% mỗi ngày đêm và nhiệt độ tăng 1 đến 1.5 0c, độ Balling trung bình khoảng 5-6.5%. Thời kỳ này kéo dài từ 2 đến 3 ngày.
• Giai đoạn thứ ba (giai đoạn tạo bọt) quá trình lên men xảy ra mạnh mẽ nhất, tốc độ tiêu hao cơ chất từ 1-1.5% ngày đêm, nhiệt độ lên men tăng nhanh, phải thường xuyên theo dõi và khống chế ở mức nhiệt độ <9oc( Khoảng 8-9oc), độ balling trung bình khoảng 3.3-3.4, bọt xốp và bồng lên rất cao. Bề mặt tạo bọt từ trắng chuyển dần sang nâu, giai đoạn này kéo dài từ 2-3 ngày.
• Giai đoạn cuối: bọt xẹp xuống dần, dẫn tới bề mặt được phủ một lớp mỏng bọt màu nâu, tiêu hao cơ chất giảm, diễn ra với tốc độ chậm , khoảng 0.2-0.5 mỗi ngày đêm, nhiệt độ giảm 3-4oc. Tế bào nấm men lắng dần xuống đáy thùng lên men, dịch lên men trong dần. Quá trình len kết thúc khi hàm lượng đường trong bia non còn lại khoảng 30-35% so với nồng độ ban đầu.
HỆ THỐNG NHÂN GIỐNG VÀ BẢO
2- Lên men phụ và lên men chín bia :
Lên men phụ là quá trình tiếp theo của quá trình lên men chính để lên men phần đường còn lại nhưng với tôc độ chậm.
Làm chín bia là quá trình khử diacetyl xuống dưới hàm lượng 0.2mg/l, khử rượu bậc cao, andehyt, bão hào CO2, tạo este và các sản phẩm khác.
Vì hai quá trình xảy ra đồng thời , trong cùng một thiết bị và trong cùng một điều kiện nên ta hay gọi chung là tàng trữ bia.
-Điều kiện nhiệt độ 1-30c
-Thời gian tàng trữ từ 20-180 ngày, trong thiết bị kín, áp suất 0.2-0.4 kg/cm2 .
Thời gian tiến hành lên men không cố định, nó phụ thuộc vào điều kiện nhà máy và đặc biệt phụ thuộc vào chất lượng của nhà máy. Giai đoạn lên men phụ nhằm 3 mục tiêu cơ bảng:
Bão hoà CO2. Tăng lượng CO2 trong bia. Tạo hương vị cho bia
Làm trong bia
TANK LÊN MEN
Khi mới chuyển dịch lên men từ quá trình lên men chính sang những thùng lên men phụ, lượng CO2 trong dịch bia non này thường là 0,2%. Sau khi lên men phụ lượng CO2 tăng lên > 0.3%.
Mức độ bão hào CO2 trong bia phụ thuộc vào ba yếu tố: nhiệt độ áp suất, thời gian.
Nhiệt độ: nhiệt độ càng thấp khả năng hoà tan CO2 càng cao. Ở giai đoạn lên men chính, mức độ hoà tan CO2 đạt cao nhất vì giai đoạn này người ta thường duy trì nhiệt độ lên men 1- 4oc.
Áp suất : áp suất càng cao khả năng hoà tan CO2 càng cao . Trong quá trình lên men, CO2 được tạo ra có xu hướng tách ra khỏi dung dịch lên men theo chiều từ dưới lên. Do đó việc tạo ra khỏi dung dịch lên men theo chiều từ dưới lên. Do đó việc tạo ra một lực đẩy CO2 ngược lại vào trong dung dịch lên men sẽ tạo ra một lực đẩy CO2 ngược lại vào trong dung dịch lên men tạo điều kiện để CO2 nằm trong dịch lên men và hoà tan CO2 trong đó. Áp suất duy trì trong thiết bị lên men kín duy trì ở 0,2-0,4 kg/cm2.
Thời gian lên men: thời gian lên men (nhất là lên men phụ) càng dài thì khả năng hoà tan CO2 vào dung dịch càng lớn.
Đối với bia hơi, thời gian lên men phụ khoảng 11-14 ngày. Đối với bia chai, thời gian lên men phụ khoảng 15-21 ngày.
Thời gian này không cố định cho tất cả các loại bia hoặc đối với tất cả các nhà máy tuỳ theo loại bia hay loại nhà máy, mà người ta quy định thời gian lên men phụ dài hay ngắn khác nhau.
Quá trình lắng trong bia là một quá trình hết sức phức tạp. Trước tiên các hạt có kích thước nhỏ, không có khả năng hoà tan trong nước, gặp điều kiện nhiệt độ thấp sẽ lắng xuống dưới dáy thiết bị.
Ở nhiệt độ thấp xảy ra hiện tượng đông tụ nhựa Houblon, các Protein, Tanin. Tế bào nấm men sẽ lắng xuống theo từng đám khi chúng liên kết với nhau. Như vậy, trong giai đoạn làm trong bia quá trình lắng không chỉ là do nấm men mà còn do rất nhiều vật chất không tan khác . Trong quá trình lên men phụ , cần lưu ý một số điểm quan trọng cỏ ảnh hưỏng rất xấu đến chất lượng bia.
Trong khi tiến hành lên men chính, hàm lượng diacetyl sẽ tăng nhanh. Ngược lại trong quá trình lên men phụ hàm lượng này không những không được tạo thành mà còn giảm. Có hai diacetyl giảm đến 50% trong giai đoạn lên men phụ.
Trong quá trình lên men phụ , tuyệt đối không cho oxy xâm nhập vào thùng lên men. Nếu hàm lượng oxy có trong dịch lên men bia 1mg/l thì đã bắt đầu gây ảnh hưởng tới quá trình oxy hoá có hại cho vụ của bia. Nếu trong dịch lên men bia hàm lượng sắt và đồng ở mức 0.1-0.2mg/l sẽ tăng quá trình oxy hoá. Do đó việc kiểm soát và vệ sinh thiết bị lên men thường xuyên là đều rất cần thiết bị lên men thường xuyên là điều kiện rất cần thiết.
Xử lý sự cố :
• Kết tủa protein cao phân tử: dùng tanin
• Phân huỷ protein: dùng proteaza
• Tách cặn bẩn: Dùng bentonit, diatonit
• Loại ảnh hưởng của oxy: dùng acid ascorbic, ditionit (gây vị không tốt, tạo màu sẫm oxy hoá tanin.
• Tăng độ bền của bia: dùng polyamit (hấp thụ một cách chon lọc polyphenol, chất màu gôc phenol, protein cao phân tử) tăng độ trong, độ bền cho bia.
• Chỉ tiêu: độ lên men cuối cùng cách độ lên men cuối 1-2%.
3- Thu hồi CO2
Khí CO2 được sinh ra trong quá trình lên men sẽ được thu hồi và xử lý để loại bỏ tạp chất khử mùi rồi nén lại cho hoá lỏng , nạp vào các chai chứa để mang đi sử dụng lại.
Khí CO2 được sinh ra trong quá trình lên men sẽ được thu hồi và xử lý để loại bỏ tạp chất khử mùi rồi nén lại cho hoá lỏng, nạp vào các chai chứa để mang đi sử dụng
Các giai đoạn chính của việc thu hồi CO 2
Tập trung khí CO2 từ các bồn lên men. Nén làm sạch, khử trùng
Hoá lỏng CO2
Quy trình thu hồi CO2
Quy trình thu hồi CO2 trong quá trình lên men chính vào phao chứa khí trong hai ngày đầu mở van khí của compitank men để xả bỏ tạp chất trong giai đoạn đầu của quá trình lên men. Đến ngày thứ ba nối van xả khí comptitank lên men vào đường ống thu hồi CO2 hoà tan và bão hoà trong dung dịch bia.
Đối với compitank đã lọc xong, compitank thành phẩm sau chiết hết bia phải nối van xả khí với đường ống thu hồi CO2 để tận thu lượng CO2 còn lại trong compitank trước khi vệ sinh.
Quy trình nạp CO2 vào chai:
Làm sạch sơ bộ khí trong quá trình thu hồi các tank bằng cách cho lội qua thùng chứa