CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.2. Phân tích và kiểm soát quá trình lên men
Một quá trình không kém phần quan trọng và quyết định đến chất lƣợng bai đó chính là quá trình lên men. Ở quá trình này, nấm men sẽ hoạt động chuyển hóa đƣờng
57
thành C2H5OH và CO2. Nhƣ vậy, độ đƣờng sẽ giảm sau quá trình này và giảm cho đến yêu cầu thì kết thúc quá trình lên men. Và dƣới sự hoạt động của nấm men thì yếu tố cần quan tâm thứ hai trong quá trình lên men chính là pH môi trƣờng.
Để quá trình lên men diễn ra thuận lợi, đạt yêu cầu chúng ta cần kiểm soát hai thông số: độ đƣờng và pH. Kết quả kiểm soát đƣợc thể hiện trong hai biểu đồ dƣới đây.
58
Hình 4.11: Biểu đồ kiểm soát pH quá trình lên men chính
Tiến hành kiểm tra độ đƣờng để tiến hành kết thúc lên men chính ( độ đƣờng từ 2,8÷30P). Quan sát hai biểu đồ 4.10 và 4.11 ta thấy đƣợc sự thay đổi độ đƣờng và pH một cách rõ rệt ( có xu hƣớng giảm) nhƣng quá trình này lại không ổn định. Ta thấy các mẻ 6,7,8,10,11,15,19 vƣợt quá giới hạn và hầu hết các mẻ còn lại vi phạm nguyên tắc 3,4.
59
Hình 4.13: Biểu đồ kiểm soát độ đường quá trình lên men phụ
Từ biến động của quá trình lên men chính sẽ dẫn đến quá trình lên men phụ cũng sẽ bị biến động. Từ các biểu đồ hình 4.12 và 4.13 ta thấy đƣợc điều này. Quan sát biểu đồ ta thấy rằng hầu hết các mẻ đều vi phạm nguyên tắc hoặc một số mẻ vƣợt qua giới hạn kiểm soát. Nhìn chung, quá trình lên men có năng lực nhƣng không ổn định.
Đây là một quá trình quan trọng nên việc xác định các nguyên nhân chính xác và hợp lý đòi hỏi phải có sự tham gia, góp ý kiến từ các chuyên gia, giáo viên hƣớng dẫn và sự tham gia thảo luận nhóm và dựa vào công cụ 5M-1E. Từ đó mới có thể tìm ra đƣợc nguyên nhân và tăng độ tin cậy cho biểu đồ nhân quả hình 4.15.
60
Hình 4.14: Biểu đồ nhân quả về kiểm soát quá trinh lên men
Để có thể hiểu rõ tại sao các nguyên nhân này lại có thể gây ảnh hƣởng đến quá trình lên men, ta tiến hành phân tích cụ thể từng nguyên nhân:
Về nguyên vật liệu:
- Men giống: chất lƣợng men giống và lƣợng men gieo cấy ban đầu.
Để thu đƣợc loại bia có chất lƣợng cao thì yếu tố đầu tiên cần đƣợc đáp ứng đó chính là chất lƣợng men giống. Việc lựa chọn một chủng nấm men thích hợp cho những điều kiện cụ thể của sản xuất là tiền đề của sự thành công trong công nghệ sản xuất bia.
Tại xƣởng sử dụng chủng nấm men nấm men chìm Saccharomyces carlbergensis. Nhƣng xƣởng lại chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng nấm men mà phải mua từ các xƣởng bia tƣơi bên ngoài ( cơ sở bia tƣơi ở Bình Tân). Ta đa phần phải sử dụng các chủng nấm men đã sử dụng qua nhiều đời ( đời 3,4,5 thậm chí đời thứ 6, 7). Nấm men đã sử dụng nhƣ vậy không đủ mạnh và tốt để thực hiện quá trình lên men đạt yêu cầu. Chính vì nguyên nhân đó gây ra tình trạng biến động độ đƣờng và thời gian lên men.
Ngoài chất lƣợng men giống thì lƣợng nấm men gieo cấy ban đầu cũng là một yếu tố cần quan tâm.
Lƣợng nấm men gieo cấy ban đầu ảnh hƣởng đến thời gian lên men cũng nhƣ sự tạo thành các sản phẩm bậc hai, thời gian để đạt đƣợc trạng thái cân bằng phụ thuộc vào
61
lƣợng men gieo cấy ban đầu. Mật độ số tế bào nấm men lên từ 10÷20.106
tế bào/ml. Nếu mật độ gieo cấy nhiều thì thời gian đó càng ngắn và ngƣợc lại. Và nếu lƣợng men gieo cấy quá ít, khả năng nảy chồi của chúng không đạt mức độ cần thiết và xảy ra hiện tƣợng bị “ì”, mức độ lên men thấp, thời gian kéo dài, các sản phẩm bậc hai nhƣ: rƣợu bậc cao, diacetyl,…cũng theo đó mà tăng lên. Tình trạng này xảy ra thƣờng xuyên ở xƣởng, có mẻ thời gian lên men chính chỉ diễn ra có 10-11 ngày ( mẻ ngày 13/5/2013, 18/4/2013, 3/4/2013,…) nhƣng lại có những mẻ kéo dài tới 17-23 ngày, điển hình là mẻ ngày 20/3/2013. Nguyên nhân chính là do chất lƣợng nấm men không đạt yêu cầu, lƣợng men gieo cấy đƣợc cho theo kinh nghiệm sản xuất. Trong quá trình sản xuất cũng không đƣợc nhân viên thƣờng xuyên kiểm tra, theo dõi mật độ số tế bào nấm men. Thậm chí có những mẻ, khi hiện tƣợng ì xảy ra phải tiến hành bổ sung men. Chính vì vậy gây ra biến động chất lƣợng bia thành phẩm không đồng nhất.
- Dịch nha: phụ thuộc vào nồng độ chất hòa của dịch đƣờng houblon hóa.
Nồng độ chất hòa tan trong dịch đƣờng houblon có ảnh hƣởng rất lớn đến sự phát triển của nấm men và tốc độ lên men. Từ thực tế sản xuất đã chứng minh đƣợc rằng, dịch đƣờng sau houblon hóa có nồng độ chất hòa tan 11 ÷12% lên men tốt hơn các loại dịch đƣờng có nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn. Nhƣng do chất lƣợng nguyên liệu không đƣợc đồng nhất và các yếu tố ảnh hƣởng đến các quá trình đƣờng hóa, lọc, rửa tách bã và houblon hóa nên hàm lƣợng chất hòa tan trong dịch đƣờng sau houblon cũng không đƣợc ổn định, chỉ dao động ở mức 10,5÷110P. Đây cũng là một nguyên nhân gây ảnh hƣởng đến lƣợng đến chất lƣợng bia thành phẩm.
Về phƣơng pháp - Nhiệt độ nuôi cấy:
Nhiệt độ của dịch lên men và môi trƣờng xung quanh ảnh hƣởng khá mạnh đến quá trình lên men. Tùy loại nấm men mà có các thông số nhiệt độ khác nhau. Đối với chủng nấm men Saccharomyces carlbergensis thì nhiệt độ lên men chính là từ 7÷ 90C, còn lên men phụ nên duy trì ở nhiệt độ từ 0÷20C.
62
Nhiệt độ của dịch lên men chịu ảnh hƣởng từ quá trình làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ dịch nha về mức mà nấm men có thể sinh trƣởng và phát triển đƣợc. nếu vƣợt qua giới hạn đó, xét về góc độ chất lƣợng thành phẩm sẽ nhận đƣợc kết quả âm tính.
- Áp suất bề mặt:
Có ảnh hƣởng trực tiếp đến mức độ bão hòa CO2 ở trong bia, mà hợp chất này lại là nhân tố ức chế quá trình lên men, đặc biệt ở giai đoạn đầu và giai đoạn logarit. Áp suất lên men vƣợt quá 3÷4 kg/cm2
thì quá trình lên men sẽ bị đình chỉ.
Áp suất lên men còn ảnh hƣởng đến lƣợng sinh khối tạo thành và trạng thái sinh lý của nấm men. Nếu lên men ở áp suất cao, nấm men bị suy giảm các đặc tính công nghệ nhanh hơn do phải chịu áp lực, từ đó dẫn đến số thế hệ nấm men tái sử dụng cũng ít hơn.
Khi quá trình lên men chính kết thúc, việc tăng áp suất ở quá trình lên men phụ sẽ hạn chế đƣợc quá trình oxy hóa và tăng độ bền bọt của bia.
Áp suất của quá trình lên men chính là 0,2÷0,4 bar và lên men phụ là 0,7÷1,3 bar. Xƣởng thực hiện khá tốt vấn đề điều chỉnh và duy trì nhiêt độ và áp suất.
Về máy móc: cƣờng độ khuấy đảo của thiết bị lên men.
Cƣờng độ xáo trộn của dịch lên men là một trong những yếu tố mạnh nhất thúc đẩy nhanh quá trình lên men, rút ngắn đƣợc thời gian lên men nhƣng lạ tạo ar nhiều sản phẩm phụ, đặc biệt là rƣợu bậc cao và diacetyl.
Cƣờng độ xáo trộn của dịch lên men lại phụ thuộc vào cấu tạo của thiết bị lên men và điều chỉnh nhiệt độ. Tại xƣởng thiết bị lên men có dạng hình trụ, đƣợc chế tạo bằng thép không gỉ, có đáy côn. Trên thân có 2 lớp vỏ áo, 3 lớp áo lạnh bằng inox, và 1 lớp bảo ôn.
Thiết bị tƣơng đối hiện đại nên việc thực hiện và đảm bảo yếu tố này tƣơng đối ổn định.
63
Lên men là quá trình yếm khí, vì vậy ở thời điểm đầu, oxy rất cần cho sự sinh sản của nấm men. Trong thực tế sản xuất, lƣợng oxy hòa tan vào dịch đƣờng đƣợc đảm bảo bằng cách sục khí vô trùng vào trong dịch đƣờng sau khi đã lên men giống.
Hàm lƣợng oxy hòa tan trong dịch đƣờng ảnh hƣởng trực tiếp đến tốc độ sinh sản và lƣợng sinh khối của nấm men. Ngoài ra nó còn tác động mạnh đến tốc độ suy giảm đặc tính công nghệ của nấm men. Nếu trong dịch lên men có hàm lƣợng oxy quá ít thì tốc độ sinh sản bị hạn chế, tốc độ lên men chậm lại, hƣơng và vị của bia không đạt yêu cầu.
Thực tế tại xƣởng thì quá trình sục khí, yêu cầu cần thiết nhất là không khí đã đƣợc vô trùng để đảm bào dịch lên men không bị nhiễm khuẩn. nhƣng do điều kiện sản xuất mà yêu cầu này không đƣợc đáp ứng. Lƣợng oxy cho vào dịch lên men cũng đƣợc bổ sung theo kinh nghiệm, dẫn đến tình trạng dƣ hoặc thiếu oxy, từ đó thời gian lên men không cố định, biến động nhiều.
Về mặt con ngƣời, đo lƣờng: đã phân tích trong phần 4.1.1. Về vấn đề này, chúng ta nên hạn chế trong giới hạn cho phép. Biện pháp khắc phục:
Quá trình lên men vô cùng quan trọng, ảnh hƣởng quyết định đến chất lƣợng bia thành phẩm vì vậy cần kiểm soát chặt chẽ. Quá trình tham gia sản xuất tại xƣởng và tham vấn ý kiến của các chuyên gia, chúng tôi đề ra một số biện pháp khắc phục tình trạng mất ổn định này:
- Kiểm tra chất lƣợng men giống trƣớc khi đƣa vào sản xuất.
- Phải có sự giám sát, kiểm tra các chỉ tiêu: độ đƣờng, mật độ tế bào nấm men hằng ngày để tiến hành xử lý ngay khi xảy ra tình trạng lên men “ì”.
- Quá trình điều chỉnh nhiệt độ, áp suất nên thực hiện một cách nghiêm túc dƣới sự giám sát của ngƣời có kinh nghiệm.
- Lấy mẫu kiểm tra phải đúng yêu cầu, tránh tình trạng sai số và làm nhiễm khuẩn cho bia.