4.3 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ LÊN MEN
4.3.3 Kỹ thuật lên men
4.3.3.1 Cấy và thu hồi nấm men
Nấm men được cấy vào tank lên men ngay sau khi bơm mẻ nước nha đầu tiên. Nấm
men được nhà máy cấy vào tank với mật số 20.106 ÷ 30.106 tế bào/ml, sau 2 ÷ 3 ngày thì mật số nấm men tăng lên 90.106 ÷ 100.106 tế bào/ml. Nấm men sử dụng cho quá trình lên men từ thế hệ thứ 8 trở lại, tỷ lệ tế bào chết và độ đậm đặc của nấm men khi cấy phải đạt yêu cầu.
Trong quá trình lên men, nấm men được thu hồi khi kết thúc quá trình lên men chính
sau khi được kiểm nghiệm và đạt yêu cầu về thế hệ, tỉ lệ chết, khả năng sinh trưởng và
lên men của nấm men. Khi kết thúc quá trình lên men chính ở 7 ÷ 90C trong 5 ÷ 7
ngày, tank lên men được dằn áp 0,3 ÷ 0,6 bar và hạ nhiệt độ từ 2 ÷ 50C để tạo dịng đối lưu ngược trong 12 ÷ 24 giờ để nấm men kết lắng. Sau khi kết lắng nấm men được
thu hồi, chứa vào thùng ở nhiệt độ 2 ÷ 50C và được cấy vào tank lên men tiếp theo
trong vịng 48 giờ nhằm tránh hiện tượng thối hĩa của nấm men khi tồn trữ lâu.
Lượng nấm men thu hồi gấp 2,5 ÷ 3 lần lượng nấm men cấy vào tank lên men. Nấm
men sau khi thu hồi được cấy cho tank sau, nhà máy khơng cĩ khâu hoạt hĩa để kích hoạt nấm men và rửa nấm men để loại bỏ các cặn, các chất keo và các chất đắng làm bẩn nấm men sau quá trình lên men.
4.3.3.2 Quá trình lên men
Mục đích của q trình lên men là chuyển hĩa các đường lên men thành rượu
Quá trình lên men được thực hiện qua 2 giai đoạn: Lên men chính và lên men phụ. a. Lên men chính
Chuyển hĩa đường và các dextrin bậc thấp thành ethanol, CO2 và một số sản phẩm phụ khác nhờ hoạt động của nấm men.
Nhà máy dùng cơng nghệ lên men một pha, nghĩa là hai q trình lên men chính và lên men phụ được thực hiện trong cùng một thiết bị. Đây cũng chính là cơng nghệ
lên men gia tốc do sử dụng thiết bị thân trụ - đáy cơn (TT – ĐC)
Hình 4.7: Tank lên men
Sản xuất bia trong thiết bị (TT – ĐC) cĩ ưu điểm lớn là thời gian lên men được rút
ngắn. Ngồi ra cịn cĩ các ưu điểm khác đĩ là: cơng nghệ đơn giản, tiêu tốn ít lao động cơ bắp, chiếm ít diện tích, dễ dàng tự động hĩa.
Q trình lên men chính xảy ra trong 5 ÷ 7 ngày ở nhiệt độ 6 ÷ 90C và áp suất 0 bar. Q trình lên men chính bắt đầu khi tiếp nhận nước nha vào tank từ mẻ nấu đầu tiên. Nhiệt độ của mẻ nước nha đầu tiên phải được làm lạnh đến 60C để bù mất nhiệt. Các
mẻ nước nha tiếp theo được điều chỉnh nhiệt độ tăng dần trong khoảng 6 ÷ 80C sao cho thích hợp để tránh nấm men bị sốc nhiệt và thích nghi với mơi trường nhưng vẫn
đảm bảo được nhiệt độ thích hợp cho quá trính lên men chính.
Trong quá trình nhận nước nha từ mẻ nấu đầu tiên, ta tiến hành cấy nấm men vào dịch
nước nha. Đồng thời ta cũng bổ sung Malturex-L vào dịch nha với liều lượng thích
hợp cho từng loại tank. Lượng Malturex-L cho vào nhằm rút ngắn q trình lên men phụ và làm chín bia do làm giảm lượng diacetyl sinh ra trong bia.
Yêu cầu áp suất của q trình lên men chính là 0 bar, nên sau 24 giờ lên men tiến hành
đo độ tinh khiết và thu hồi CO2. Trong thời gian lên men cần xả cặn mỗi ngày để loại bỏ các bả, nấm men chết và các chất keo kết tủa gây ảnh hưởng hương vị và chất
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 53
để nấm men phân bố điều trong tank và nấm men tiếp xúc với các thành phần của dịch đường tốt hơn.
Q trình lên men chính kết thúc khi tốc độ lên men của các chất hịa tan giảm xuống khoảng 0,15 ÷ 0,20 % sau mỗi ngày hay khi hàm lượng dịch đường trong khoảng 2,7 ÷ 2,90P. Tiến hành dằn áp bằng CO2 với áp lực 0,3 ÷ 0,6 bar và hạ nhiệt độ xuống 2 ÷ 50C nhằm kết lắng nấm men và hịa tan CO2 vào trong bia. Tùy tốc độ lên men nhanh hay chậm mà hạ nhiệt độ tại vùng lạnh 1 của tank hoặc cả 3 vùng lạnh của tank.
Sau khoảng 12 ÷ 24 giờ thì dịch bia đạt độ hịa tan CO2 mong muốn và nấm men kết lắng xuống đáy tank. Tiến hành thu hồi nấm men nếu nấm men khơng quá thế hệ thứ 8, kết thúc q trình lên men chính và chuyển sang q trình lên men phụ ở nhiệt độ - 1 ÷ 50C, áp suất 0,3 ÷ 0,6 bar.
Các giai đoạn trong quá trình lên men chính:
Giai đoạn tăng sinh khối: từ 1 ÷ 2 ngày đầu, hàm lượng chất hịa tan giảm 0,3 ÷
0,5% mỗi ngày, tạo bọt nhỏ và kín cả bề mặt dịch đường. Nồng độ oxy trong dung dịch giảm nhanh do quá trình hơ hấp của nấm men, rượu ethylic cũng được sinh ra
nhưng với lượng rất ít.
Giai đoạn lên men cực đại: nấm men phát triển mạnh, mật số cao, tốc độ lên men tăng. Quá trình lên men yếm khí xảy ra, nấm men sử dụng các chất hịa tan để tạo thành rượu và CO2. Chất hịa tan giảm rất nhanh, nhiệt độ tăng, kích thước bọt to và
thơ.
Giai đoạn cuối: từ 2 ÷ 3 ngày cuối, tốc độ lên men giảm, hàm lượng chất hịa tan
giảm 0,8 ÷ 1% sau mỗi ngày, nhiệt độ tank lên men giảm. Kết thúc q trình lên men chính, dịch bia đạt độ hịa tan CO2 mong muốn và men kết lắng xuống đáy tank, ta tiến hành thu hồi nấm men cĩ vịng đời khơng quá thế hệ thứ 8. Sau khi thu hồi, nấm
men được trữ ở nhiệt độ 2 ÷ 50C trong tank chứa men. b. Lên men phụ
Mục đích của quá trình lên men phụ nhằm tạo cho bia cĩ độ chín cần thiết, giảm các sản phẩm phụ, cải thiện mùi vị sản phẩm, ổn định bọt, tạo hương thơm đặc trưng cho bia thành phẩm. Quá trình lên men phụ được thực hiện ở nhiệt độ -1 ÷ 50C với áp suất 0,3 ÷ 0,6 bar trong thời gian 14 ÷ 16 ngày, các cặn bẩn và nấm men cũng được xả bỏ hàng ngày giống như q trình lên men chính.
Các q trình chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men phụ nhằm giảm các hợp chất cĩ hại và làm chín bia:
Quá trình lên men phụ là quá trình tạo thành rượu ethylic của lượng nấm men cịn lại
sau khi lượng lớn nấm men đã được thu hồi cuối giai đoạn lên men chính. Lên men trong giai đoạn lên men phụ diễn ra rất chậm với lượng đường lên men và lượng rượu sinh ra khơng đáng kể. Các quá trình sinh hĩa xảy ra khi lên men phụ tương tự q trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn và cường độ yếu hơn.
ii. Hịa tan CO2
Các tank lên men được nhà sử dụng kiểu hình trụ đứng – đáy cơn nên cĩ hiện tượng phân tầng trong khối chất lỏng, vì thế áp suất của khối chất lỏng càng cao khi càng xuống đáy tank. Mặt khác, quá trình lên men phụ được thực hiện trong điều kiện dằn áp và hạ nhiệt độ nên CO2 sẽ hịa tan nhiều nhất trong quá trình lên men phụ.
Lượng CO2 hịa tan vào trong bia là thành phần quan trọng của bia, tạo bọt cho bia giúp cải thiện giá trị cảm quan và ức chế sự phát triển của vi sinh vật. Độ hịa tan CO2
vào trong bia phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất trong quá trình lên men phụ, do đĩ cần phải điều chỉnh nhiệt độ và áp suất thích hợp trong các tank lên men.
iii. Hồn thiện hương vị của bia
Giai đoạn lên men phụ xảy ra quá trình giảm nồng độ diacetyl xuống nồng độ cho
phép là 0,1 ppm do tác dụng của nấm men và phụ gia lên men Malturex-L. Quá trình
đào thải và loại diacetyl phụ thuộc vào mật số nấm men cịn lại và lượng Malturex-L
sử dụng.
Các hợp chất sulphur như: dimetyl sulfur (DMS), H2S... hình thành trong giai đoạn lên men chính là một trong những nguyên nhân gây ảnh hưởng mùi vị của bia. Bản
thânnấm men khơng thể hấp thu và loại bỏ được các hợp chất sulfur mà chúng được loại ra khỏi theo CO2.
iv. Làm trong bia
Trong quá trình lên men phụ xảy ra hiện tượng lắng trong bia do thời gian lên men dài và nhiệt độ thấp. Một số chất keo và protein bị lắng xuống khi gặp nhiệt độ thấp kéo theo một lượng nhựa đắng của houblon, cặn bả và các hạt huyền phù trong dịch bia xuống đáy tank. Bia trong dần, mùi vị và độ đắng cũng giảm đi, tạo hương vị đặc
trưng cho bia. Quá trình lắng phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, áp suất, tính chất
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 55
Bảng 4.3 Yêu cầu kỹ thuật bán thành phẩm lên men (lên men phụ)
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị mong muốn Tiêu chuẩn
pH - 4,2 4,0 ÷ 4,4
Độ hịa tan nguyên thủy 0P 13 12,6 ÷ 13,4
Độ hịa tan biểu kiến 0P 2,8 2,4 ÷ 3,3
Độ cồn ở 200C % v/v 5,5 5,2 ÷ 5,9
(Nguồn: Nhà máy bia Sài Gịn – Tây Đơ)