• Cấu tạo thiết bị
• Nguyên lý làm việc
Thiết bị lên men có thân hình trụ, đáy hình côn được chế tạo từ thép không rỉ. Nắp trên đỉnh là chỏm cầu. Có hệ thống làm lạnh bên ngoài. Trên thiết bị có áp kế đo áp lực trong thùng, có bộ phận cảm biến đo nhiệt độ trong thùng. Hệ thống vệ sinh trong thùng và thu hồi CO2. Dưới đáy còn có đường ống xả nấm men và cặn.
Dịch được đưa vào tank lên men qua 3 khoang khác nhau, khoang dưới, khoang giữa và khoang trên. Tại đây, men được cấp vào và xẩy ra các quá trình lên men chính và lên men phụ trong nhiều ngày. Tank lên men luôn luôn được giữ lạnh ở nhiệt độ thích hợp (hơi lạnh được cung cấp từ máy làm lạnh) để quá trình lên men xảy ra tôt nhất. Trong quá trình lên men thường thải ra khí CO2 nên thường mở van thu hồi khí này. Thường xuyên kiểm tra nhiệt độ, áp suất, ghi nhật ký hàng ngày...trong quá trình lên men.
VI. Cách tiến hành
Trước khi bơm dịch đường đã làm lạnh vào, thiết bị lên men phải được thành trùng đảm bảo được vệ sinh an toàn, không nhiễm vi sinh vật, hoá chất còn lại trong thiết bị theo đúng quy trình CIP.
Nấm men được sử dụng ở đây là nấm men chìm S.carbergensis, được nhân giống từ chủng thuần khiết (nhà máy nhập ở Đức) hoặc hoạt hoá lại trước lúc nạp vào thiết bị lên men
Nấm men từ thùng hoạt hoá được đẩy vào tank lên men theo dịch đường hoá. Định mức nấm men giống cho quá trình lên men là 2l/hl dịch đường.
Trong 24h từ lúc nạp nấm men vào tank, van xả CO2 phải mở để CO2 đẩy hết không khí ra ngoài, sau đó nối với đường ống để đi qua bộ phận thu hồi CO2. Thời gian lên men chính kéo dài 4 – 5 ngày tuỳ theo mức độ lên men.
Trong quá trình lên men chia thành các giai đoạn sau:
− Giai đoạn đầu diễn ra trong 1 – 2 ngày đêm, lúc đầu nhiệt độ khối dịch 10 – 12oC. Giai đoạn này là sự phát triển tế bào nấm men, tức là quá trình sinh khối. Ở giai đoạn này nhiệt độ tăng lên 0,5oC, hàm lượng chất hoà tan giảm 0,3 – 0,5%
− Giai đoạn thư hai bao gồm 2 – 3 ngày tiếp theo. Đặc điểm của giai đoạn này là nấm men phát triển đến mức độ cực đại, tốc độ lên men đã mạnh lên. Hàm lượng chất hoà tan giảm 2 – 2,5%. Nhiệt độ tăng lên 1 – 1,5oC.
− Giai đoạn thư ba là giai đoạn lên men mạnh nhất, kéo dài trong ngày tiếp theo. Chất hoà tan giảm 2,5 – 3%, còn nhiệt độ tăng lên rất mạnh. Nhiệt độ khối dịch tăng lên 14oC, trong thời gian này độ dường của dịch lên men giảm từ 1 – 1,5 bx/ngày.
− Giai đoạn cuối gồm 1 – 2 ngày cuối cùng. Đến đây tốc độ lên men giảm. Hàm lượng chất khô giảm 0,8 – 1%
Việc khống chế nhiệt độ của khối dịch lên men bằng cách điều chỉnh hệ thống tác nhân lạnh bao ở ngoài thùng. Quá trình lên men có toả nhiệt nên ta phải duy trì nhiệt độ cho thích hợp.
− Nếu nhiệt độ lên men quá cao ( > 14oC) thì quá trình lên men diễn ra nhanh chóng nhưng chất lượng bia không đảm bảo ( nhạt, xốc)
− Nếu nhiệt độ lên men quá thấp, quá trình lên men châm, men không phát triển được, thời gian kéo dài, không đảm bảo quay vòng sản xuất.
Sau ngày lên men chính thứ tư, khi độ đường của dịch lên men giảm xuống còn 3,2bx thì hạ nhiệt độ xuống 4oC và duy trì nhiệt độ này một ngày để nấm men
lắng xuống đáy thùng. Tháo cặn men đưa sang thùng thu hồi và tái sinh. Tiến hành lên men phụ.
Chú ý: Trong quá trình lên men sinh ra CO2 thoát lên nên áp suất của thùng tăng lên. Khí này thường được thu hồi để sử dụng trong quá trình bão hoà CO2. Trong quá trình lên men chính CO2 thường thoát nhiều hơn quá trình lên men phụ.
Quá trình lên men phụ được thực hiện trong thùng lên men chính. Ta hạ nhiệt độ của dịch xuống 2oC. Toàn bộ quá trình lên men phụ được tiến hành khoảng 6 – 7 ngày vào mùa hè, 9 – 10 ngày vào mùa đông. Lên men phụ là tiếp tục quá trình lên men chính nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non. Còn quá trình khử diaxetyl, làm giảm lượng andehit, hàm lượng rượu bậc cao, phản ứng tạo este... thực chất là quá trình lão hoá bia non để tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm. Trong giai đoạn quá trình lên men phụ hàm lượng chất hoà tan giảm xuống 1%, trong đó chủ yếu là dextrin bậc thấp. Ngoại trừ protein, hàm lượng của tất cả các axit amin còn lại đều giảm và hợp chất protein – polyphenol cũng được kết lắng. Trong lên men phụ do cấp nhiệt chủ yếu ở đáy thùng nên quá trình đảo trộn giảm xuống và lượng CO2 ít nên nấm men được lắng xuống. Nếu quá trình lên men phụ ở áp suất cao thường được bão hoà một phần CO2.
Kết thúc quá trình lên men phụ ta xả lượng nấm men ở đáy để tái sử dụng. Lượng nấm men chia làm 3 lớp: lớp chủ yếu là tạp chất ( chất kết tủa trong quá trình lên men), lớp giữa thường là tế bào nấm men sống thường thu hồi để tái sử dụng, phần trên thường là tế bào nấm men chết nên được loại bỏ. Men giống sau khi thu hồi thường mang đi xử lí loại bỏ tạp chất và tế bào chết. Men giống sau khi thu hồi được bảo quản trong thùng có hệ thống tác nhân lạnh bao quanh.
Trước khi đưa men tái sinh vào sản xuất cần phải hoạt hoá để tăng khả năng hoạt động của chúng và quá trình lên men đạt hiệu quả cao.
Khi hoạt hoá men tái sinh được đưa vào thùng nhân giống với 10% lượng dịch đường của mọi mẻ nấu trong 24h, sau đó mới chuyển vào thùng lên men
Việc rửa men được tiến hành tuần hoàn trong 3 thùng bảo quản men tái sử dụng. Nước rửa men có pha thêm một số hoá chất như Cloramin B hoặc H3PO4 với tỉ lệ thích hợp đủ sát trùng.
Quá trình lên men sử dụng nấm men tái sinh có chất lượng tốt hơn sử dụng nấm men nhân giống từ ống nghiệm. Vì men nhân giống từ ống thạch nghiêng mặc dù đã làm quen với môi trường đúng như điều kiện sản xuất trong quá trình nuôi cấy nhưng chưa được thuần thục. Vì vậy trong quá trình lên men chúng phải tiết ra những chất cần thiết cho hoạt động sống, nên gây cho bia có mùi vị lạ, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Tại nhà máy bia Hải Phòng, men giống thu hồi thường được sử dụng 3 – 5 đời, nếu dùng đi dùng lại quá nhiều men sẽ bị thoái hoá ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
• KCS kiểm tra quá trình lên men
- Thời gian lên men
- Áp suất lên men phụ
- Độ đường sót của bia trước khi lọc
- Nhiệt độ trước khi lọc
- Hàm lượng CO2
- Kiểm tra vi sinh tank lên men.