II. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ:
2- Quá trình lên men:
Song song với quá trình nấu là quá trình lên men. Đây là một khâu rất quan trọng trong quá trình sản xuất bia. Nĩ quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm.
Qúa trình lên men chủ yếu trong sản xuất bia là quá trình lên men rượu từ
các loại đường trong nước nha dưới tác dụng của enzyme trong nấm men tiết ra.
a) Mục đích :
Làm thay đổi cơ bản trong thành phần hố học của nước nha, biến nước nha thành loại nước uống cĩ hương thơm và vị dễ chịu. Loại nước uống đĩ được gọi là bia.
* Lên men chính :
- Mục đích : Để chuẩn hố các chất hồ tan cĩ trong dịch đường (nước nha) thành C2H5OH, CO2 và các sản phẩm khác như rượu, andehyd, este, acid hữu cơ… các sản phẩm này là kết quả của quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men.
- Phương pháp tiến hành :
Dịch đường sau khi được làm lạnh nhanh được bơm lên các tank lên men. Trong quá trình bơm dịch vào các tank lên men ta tiến hành cấy nấm men và bổ
sung oxy cho nước nha. Quá trình lên men chính thường kéo dài 4 ÷ 6 ngày, nhiệt độ lên men là 8 ÷ 120C, độđường lúc đầu là 10,5 độ plato, sau khi lên men chính thì giảm xuống cịn 3,1 ÷ 3,2 độ Plato.
Chủng nấm men dùng để cấy vào dịch đường cĩ tên là saccbaromyces carlbergensis hansen. Nấm men này phát triển ở nhiệt độ thấp là 60C và cao nhất là 170C, cĩ hình oval, dài khoảng 6 ÷ 12 µm, sinh sản bằng cách nảy chồi khi sinh bào tử.
Lượng nấm men dùng để cấy vào khoảng 18 ÷20 triệu tế bào/ml. Nấm men giống cấy vào nước nha phải là thuần khiết, tuyệt đối khơng lẫn tế bào lạ, phải đạt các chỉ tiêu chất lượng men giống, đủ số lượng đểđảm bảo nước nha lên men nhanh.
- Một số chú ý :
+ Sau khi cấy men vào thì mới bắt đầu theo dõi để tính thời gian lên men. + pH thích hợp cho quá trình lên men chính là khoảng 5,2 ÷5,6
+ Phải theo dõi quá trình lên men chính, đặc biệt là quá trình giảm độ đường. Nếu độđường giảm xuống nhanh hoặc khơng theo quy luật thì phải xử lý bằng cách điều chỉnh áp suất và t0 lên men cho thích hợp (dằn áp) sau khi độ đường cịn 3,1 ÷ 3,2 0P thì kết thúc quá trình lên men chính.
Ta hạ t0 xuống 50C rồi thu men sau đĩ hạ t0 xuống 0 ÷ 20C để lên men phụ. - Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men chính.
Trong quá trình lên men chính ngồi sản phẩm chính là rượu etylic và CO2 cịn tạo ra các sản phẩm phẩm phụ khác, các sản phẩm này đĩng vai trị rất quan trọng trong quá trình tạo bọt, mùi vị và chất lượng của sản phẩm bia.
+ Sự tạo thành các rượu bậc cao và glyerin : Glyxerin hình thành ở giai
đoạn của quá trình lên men chính, nĩ được hình thành trong thời kỳ cảm ứng của quá trình lên men ethanol (do bản chất quá trình lên men bia là quá trình lên men rượu) cả rượu bậc cao này cũng đĩng vai trị quan trọng trong việc tạo hương vị
cho bia như : Tyrozol, methionol, butand, amilic, Isoamihe … nhưng quan trọng nhất là Tyrozol và methionol là hai thành phần chính tạo hương vị cho bia. Sự
tạo thành các alcol đi theo hai con đường sau :
Sự tương tác acid amin và acid pyruvie trong tế bào nấm men và trải qua một quá trình biến đổi tiếp theo tạo ra alcol cao. Cĩ thể tổng quát như sau:
2R – CH – COOH 2CH3 – C - COOH
NH2 O
(acidamin) (acid pyruvie)
2R – C – COOH 2CH3 – CH - COOH O NH2 (xetoacid) E.decacboxydasa - CO2 RCOOH 2RCHO
R- CH2OH (rượu cao do gốc acid amim)
Do chuyển hố một số acid amin bởi hoạt động sống của tế bào nấm men mà hình thành các acol cao khác.
H2O (E) (E)
Ví dụ :
Từ Treonine lơxin
Acetylcos Xetobutirne α-Xeto β metybrolenic Butanol Propionic Amilie
+ Sự tạo thành các acid hữu cơ và este : Trong quá trình lên men chính thì các acid hữu cơđược hình thành do lên men đường và trao đổi chất của nấm men trong bia. Thường gặp các acid hữu cơ sau : Acid suecine,acid acetic, acid lactic, andêhyd và các este … Este được hình thành do rượu tác dụng với các acid hữu cơ sinh ra trong quá trình lên men chính, nĩ đĩng vai trị cựckỳ quan trọng làm tăng mùi vị của bia. Trong quá trình này aceton, đi acetyl và 2,3 butylenglycol cũng được tạo thành . Diacetyl được hình thành mạnh trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, tuy nhiên chúng giảm dần trong khi tàng trữ do bị khử thành aceton. Mặc khác nấm men ở gian đoạn phát triển mạnh của chúng cũng khử đi acetyl thành 2,3 butylenglycol, đây là chất khơng gây mùi vị lạ cho bia.
* Cơ chế hình thành Diacetyl.
CH3 – CH – COOH CH3 – COOH (acid acetic)
OH Yeast peđicoscus (acid lactic) OH CH3 – C – COOH CH3 – C – C – CH3 C = O O O CH3 (diacetyl) (∝ - acetolactic) Trong tế bào nấm men
- CO2
* Cơ chế phân huỷ diacetyl thành aceton :
CH3 – C – C – CH3 CH3 – C – C – CH3
O O (Xảy ra chậm ) O OH
(Diacetyl) (acetoin)
+ Sự tạo bọt: Là một trong những tính chất quan trọng và đặc trưng của bia. Bọt hình hành chủ yếu là khâu lên men.Trong quá trình lên men ở thời kỳđầu, nhiệt độ thấp nên CO2 tạo ra sẽ tan trong dung dịch đường. Nồng độ CO2 sẽ tách ra dưới dạng tạo bọt li ti, trên bề mặt của chúng hình thành lớp hấp phụ
gồm prơtid, nhựa hồ tan. Lớp hấp phụ này sẽ tạo điều kiện cho các bọt nhỏ kết dính với nhau tạo thành lớp bọt dày hơn. Lúc đầu lớp bọt này rất mịn, dần dần thành lớp bọt lớn, mắc cũng thay đổi từ trắng sang xám. Sự đổi màu này là do các phức chất prơtid – tamin – nhựa hoa màu càng tăng và chúng bị oxyhố do oxyl của khơng khí.
* Lên men phụ và làm chín bia:
- Mục đích:
+ Tiêu hao lượng đường cịn lại để tiếp tục lên men.
+ Lắng trong và bão hồ CO2 từ quá trình này ta thu được một loại nước uống cĩ hương thơm và vị dễ chịu nhờ hàng loạt các chất biến đổi trong điều kiện nhiệt độ thấp.
+ Khử diacetyl xuống dưới hàm lượng cho phép, khử rượu bậc cao, andehyd, tạo este và các sản phẩm khác.