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 nước để loại bỏ tạp chất, cặn bã. Sau đó được đưa qua bình chứa sillicagen để hút ẩm, sau đó đi vào phao chứa.
Khi lượng khí trong chai đã đủ để nạp vào chai thì tiến hành quá trình nen nạp vào chai. Trong quá trình nạp khí đủ qua cấp nén chai ở pá suất 4-5kg/cm2 CO2 sẽ được qua các bình: Chứa than hoạt tính để khử mùi, chứa thuốc tím để khử trùng, sillcagen để hút ẩm, để xử lý trước khi nén nạp lên áp suất cao.
4.Lọc bia
Làm cho bia có độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng. Tách triệt để các phân tử rắn lắng, khuyếch tán trong bia.
Làm ổn định , gia tăng độ bền vững sinh học cho bia.
Lọc loại bỏ hầu hết các vi sinh vật kể cả nấm men. Bởi vì sau khi lên men phụ còn tồn tại gây đục cho bia.
Nguyên lý
Bia là hỗn hợp và thành phần của nó là chất keo hoà tan, do tính không ổn định của hệ keo thì sớm muộn các hệ keo này sẽ kết tủa , gây vẩn đục cho bia.
Vì vậy, người ta phải tìm cách loại bỏ khả năng kết tủa của hệ keo làm cho bia ổn định. Để làm được điều đó, người ta đưa ra các thiết bị lắng , lọc, li tâm hay có bột trợ lọc.
Yêu cầu bia sau khi lọc
Bia phải có màu ống ánh khi ánh sáng xuyên qua
Bia phải có độ bền vững hoá học cao ( có nghĩa là không bị phân tán, không bị chuyển thành các chất khác)
Kỹ thuật pha trộn trước và sau khi lọc các mẻ bia khác nhau phải đảm bảo chất lượng đồng nhất.
Phải luôn luôn giữa áp suất đối nghịch trên bề mặt của bia từ 0,5 -1kg/cm2.
Không được để oxy không khí tiép xúc với bia (phải hoàn toàn lọc kín, vận chuyển trong đường ống kín).
1.3. HOÀN THIỆN SẢN PHẨM
1. Chiết chai 1. Chiết chaiTrước khi chiết chai thường được bão hoà CO2 (nạp gas). CO2 được nạo vào ngay trước khi chai trong thùng phối trộn.
Với bia ( 0oc) + CO2 ( áp suất=4-5kg/cm2) trong thời gian:12-14h (lắc khoảng vài giờ). Sau đó qui trình chiết chai được tiến hành
Mục đích:
Dễ dàng vận chuyển bia đến nhiều nơi với số lượng lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng , hương vị đặc trưng của bia và các chỉ tiêu cảm quan khác.
Nguyên tắc:
Bia được chiết trong hệ thống kín theo nguyên tắc đẳng áp.
Bia được chứa trong hệ thống kín, để tránh sự tiếp xúc của bia với không khí, tránh các phản ứng oxy hoá- khử làm đục và hư bia.
Bia được chứa trong điều kiện đẳng áp CO2, nếu trong điều kiện ngược lại bia bị xáo trộn , tạo ra nhiều bọt tràn ra ngoài gây lãng phí bia, tổn thất CO2 gây trở ngại cho bia đưa vào đúng định mức trong chai.
Tiến hành chiết :
Quá trình chiết chai được tiến hành áp suất dư của khí CO2 và nhiệt độ từ 0-1oc, hạn chế sự tiếp xúc giữa bia và không khí càng nhiều càng tốt. Tránh rót bia đầy quá sẽ vỡ chai, hoặc bị bật nắp chai khi thanh trùng.
Máy dùng để chiết chai vào chai có bộ phận quan trọng nhất là vòi chiết . Vòi chiết có cấu tạo gồm 2 bộ phận chaính . Xi lanh ở phía ngoài và pittong phía trong . Phần xilanh được kết thúc ở dưới bằng một miéng lọc bằng cao su, khi chai đẩy lên núm cao su sẽ ôm chặt lấy cổ chai. Pittong là một hình trụ rỗng dài, phía cuối kết thúc bằng 1 xupap (pittong chuyển động dọc lên hoặc xuống theo xilanh nhờ lực nén khí) khi làm việc đẩy xuống cắm vào chai
Mục đích: là dễ vận chuyển đến người tiêu dùng và dễ bảo quản. Bia thường được đóng chai thuỷ tinh và hộp với dung lượng khác nhau.
2. Thanh trùng
Bia sau khi đóng chai hoặc hộp phải thanh trùng. Mục đích của quá trình là diệt các tế bào men cũng như các vi sinh vật trong chai, lon đảm bảo thời gian qui định.
Yêu cầu: Bia hấp xong phải có độ hấp tốt, chai bia phải kín và bóng.
Nguyên lý : dùng nhiệt (>62oc) thời gian giữ nhiệt tối đa là 15 phút kết hợp với chất nhựa trong hoa bia và độ pH thấp trong bia để diệt hết các vi sinh vật và chất men còn sót lại trong bia khi lọc và chiết.
Tiến hành thanh trùng :
Bia từa máy giập nút chai được đưa đi qua bộ phận vòi phun, làm sạch bia dính trên chai rồi đem đi thanh trùng . Chế độ thanh trùng bia được diễn ra 3 giai đoạn :
-Giai đoạn 1 : Nâng nhiệt độ lêrn 55oc và giữ nhiệt độ này trong vòng 10 phút
