- Nạp bán liên tục
THANH TRÙNG BIA
vMục đích
Diệt vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản
vNguyên tắc
Nâng dần nhiệt độ khi vào và giảm dần nhiệt khi ra
vCác vùng nhiệt độ
ØVùng 1 và 10: 280C
ØVùng 2 và 9: 40.80C
ØVùng 3 và 8: 51.50C
Chương 3: Lên men và tàng trữ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
3.1. Nấm men bia3.2. Lên men chính 3.2. Lên men chính
3.3. Lên men phụ và tàng trữ
Chương 3: Lên men và tàng trữ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
3.1. Nấm men bia
Đặc điểm
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.1. Nấm men bia
üVi sinh vật đơn bào, 6-9 μm
üSinh sản bằng hình thức nảy chồi và phân cắt (vô tính)
Chủng Saccharomyces
Lên men nổiS. Cerevisiae hansen S. Cerevisiae hansen
Lên men chìm
S. Uvarum hay S. Carlsbergensis hansen
ØCó thể hoạt động ở nhiệt độ cao
hơn 100C và phát triển trên bề mặt
ØChỉ lên men được 1/3 rafinose
ØHoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nấm men
nổi (<100C) và ở đáy
ØCó khả năng lên men hoàn toàn rafinose
üHô hấp hiếu khí: phát triển sinh khối
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ3.1. Nấm men bia 3.1. Nấm men bia
Nhân giống và xử lý nấm men giống
Xử lý nấm men cho chu kỳ lên men sau
Bã men
Ngâm rửa
Xử lý acid và
trung hoà Rửa nước lạnhTách nước Tách nước
Nấm men
Lớp giữa
üt0 nước = 1-20C
üSục từ dưới lên (1-2 ngày) cho đến khi trong. ngày) cho đến khi trong.
1. H2SO4 1% (1/2 KL nấm men, ngâm 40’) nấm men, ngâm 40’) 2. NaOH 1,8%(= lượng
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
3.2. Lên men chính
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.1. Mục đích
3.2.2. Cơ sở khoahọc của lên men bia học của lên men bia
3.2.3. Phương phápvà thiết bị lên men và thiết bị lên men
3.2.4. Các quá trình xảyra khi lên men chính ra khi lên men chính
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2. Lên men chính3.2.1. Mục đích 3.2.1. Mục đích Các chất đường và dextrin phân tử thấp Rượu êtylic CO2 Các sản phẩm phụ
3.2.2. Cơ sở khoa học của lên men biaMột số khái niệm Một số khái niệm Sự biến đổi của thành phần các chất trong quá trình lên men CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ3.2. Lên men chính 3.2. Lên men chính
3.2.2. Cơ sở khoa học của lên men biaüCác chất tan üCác chất tan Nấm men trao đổi chất Rượu etylic, CO2 Glycerin Acid hữu cơ Rượu bậc cao Este, aldehyd Các chất kết lắng
Hàm lượng các chất tan trongbia thấp hơn so với dịch đường bia thấp hơn so với dịch đường houblon hoá
üNấm men tiêu tốn chất tan để
phát triển sinh khối
üSản phẩm là các chất bay hơivà kết lắng và kết lắng
vSự biến đổi của thành phần các chất trong quá trình lên men
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ3.2. Lên men chính 3.2. Lên men chính
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.2. Cơ sở khoa học của lên men bia
vMột số khái niệm:
üMức độ lên men (độ lênmen, độ lên men biểu kiến) men, độ lên men biểu kiến)
üChất chiết đã lên men: Tổng lượng chất hoà tan đã tiêu hao
Khối lượng chất chiết đã lên menLượng chất hoà tan ban đầu của Lượng chất hoà tan ban đầu của
dịch đường
= ∗ 100(%)
üChất chiết có khả năng lên men: chất tan mà nấm men có thể hấp thụ
üChất chiết không lên men: chất tan mà nấm men không có thể hấp thụ
üĐộ lên men cuối cùng
Khối lượng chất chiết có khả năng lên menLượng chất chiết ban đầu của dịch đường Lượng chất chiết ban đầu của dịch đường
= ∗ 100(%)
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
Thiết bị
Phương pháp cổ điển
Phương pháp hiện đại
( Lên men kín và thu hồi CO2)
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2. Lên men chính
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
vThiết bị:
üCác thùng lên men kín hay hở (200-2000hl) được làm bằng gỗ, thép không gỉ, nhôm, bê tông hay thép tráng men; thông thường thép không gỉ, nhôm, bê tông hay thép tráng men; thông thường H/ ∅ = 2,5 -3/1
üMỗi thùng có các bộ phận: Nạp dịch đường, tháo sản phẩm, áolạnh, đường thu hồi CO2, đo áp lực, van an toàn (lên men kín), lạnh, đường thu hồi CO2, đo áp lực, van an toàn (lên men kín), lấy mẫu, vệ sinh…
Phương pháp cổ điển
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ3.2. Lên men chính 3.2. Lên men chính
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
Lên men chìm, gián đoạn trong thiết bị hở
Lên men nổi
vCác phương pháp cổ điển lên men dịch đường houblon hoá
ØPhương pháp cổ điển: giải pháp công nghệ và thiết bị (cục bộ
hay toàn bộ) không phù hợp với yêu cầu sản xuất (năng suất, chất lượng, hiệu quả) tại thời điểm xem xét. chất lượng, hiệu quả) tại thời điểm xem xét.
ØPhương pháp hiện đại: Có những tính năng (cục bộ hay toànbộ) ưu việt hơn giải pháp hiện hành. bộ) ưu việt hơn giải pháp hiện hành.
ØCông nghệ sản xuất bia, hai chỉ tiêu để đánh giá
üKhả năng rút ngắn chu kỳ sản xuất
üChất lượng sản phẩm
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ3.2. Lên men chính 3.2. Lên men chính
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
vLên men chìm, gián đoạn trong thiết bị hở
1. Hoạt hoá nấm men đặc
2. Nạp dịch lên men (6-100C) vào các thiết bị lên men hở (1/3 thể
tích)
3. Nạp nấm men giống
4. Nạp tiếp dịch đường vào các thiết bị lên men kết hợp khuấy trộn
và sục khí vô trùngThời gian lên men: Thời gian lên men:
14-18 Bx: 10-12 ngày10-13 Bx: 8-9 ngày 10-13 Bx: 8-9 ngày
Nạp nấm men giống
- Nạp bán liên tục
Dịch đườngKhông khí Không khí
vô trùng
Chuyển ½ sữa men sang thùng lên men chính thùng lên men chính
Bổ sung thêm ½ dịch đườngSục khí vô trùng Sục khí vô trùng
Chuyển ½ sữa men sang thùng lên men chính thùng lên men chính Lặp lại cho đến khi đầy thùng lên men
Dịch đường
üLiên tục nạp dịch đường vào TB hoạthoá và bơm sữa men vào thùng lên hoá và bơm sữa men vào thùng lên
men
üKhi thùng lên men đầy, sữa men trong TB hoạt hoá cũng vừa hết trong TB hoạt hoá cũng vừa hết
Quá trình lên men
Giai đoạn 1
ØLên men sơ bộ, 1-2 ngày đêm
ØĐặc điểm
§Tạo sinh khối là chính, có dấu hiệu lên men, nhiệt độ tăng 0,50C
§Xuất hiện một vành bọt (nhỏ, trắng và mịn và phủ đầy mặt thùng vào ngày thứ
hai
§Hàm lượng chất tan giảm 0,3-0,5%
ØTiến hành: 2 phương án
•Tháo cặn và bơm dịch lên men sang thùng khác. Bia non trong, giảm mùi vị lạ do cặn lắng và nấm men chết cặn lắng và nấm men chết
•Sau 48-60h lên men, tế bào nảy chồi ồ ạt, chuyển dịch lên men sang thùng có thể
tích lớn hơn và bổ sung dịch houblon hoá. Rút ngắn thời gian thích nghi, tăngcường hoạt lực nấm men cường hoạt lực nấm men
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
vLên men chìm, gián đoạn trong thiết bị hở
Quá trình lên men
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
vLên men chìm, gián đoạn trong thiết bị hở
Giai đoạn 2: 2-3 ngày đêm
ØNấm men phát triển cực đại
ØBọt dềnh cao; đầu tiên, trắng; sau đó, hơi nâu
ØHàm lượng chất tan giảm 2-2,5%
ØNhiệt độ tăng 1-1,50C
Giai đoạn 3: 2 ngày đêm
ØLên men mạnh nhất
ØBọt to, thô, màu xám
ØHàm lượng chất tan giảm 2,5-3%
ØNhiệt độ tăng mạnh
Ø Cần làm lạnh cục bộ
Quá trình lên men
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
vLên men chìm, gián đoạn trong thiết bị hở
Giai đoạn cuối: 2-3 ngày
ØTốc độ lên men giảm do chất tan gần hết
ØBọt xẹp hết, màu xám nâu
ØHàm lượng chất tan giảm 0,8-1%
ØNhiệt độ giảm 3-40C
Ø Nấm men và cặn kết lắng, bia non trong hơn
Quá trình lên men
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
vLên men chìm, gián đoạn trong thiết bị hở
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.3. Phương pháp và thiết bị lên men
vLên men nổi (được ứng dụng nhiều ở Bắc Âu)
üNhiệt độ lên men: 250C
üThời gian lên men: 5-6 ngày
üPhòng lên men không cần làm lạnh
üDịch lên men được làm lạnh bằng nước thường
üLượng men giống : 0,2-0,3 lít/1hl dịch đường
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.3.Phương pháp và thiết bị lên men
Lên men kín và thu hồi CO2
vƯu điểm
ØKhả năng tạo bọt nhiều hơn, vị của bia hài hoà hơn, độ bền
keo cao hơn
ØThu hồi được CO2
vBiểu hiện bề ngoài giống như lên men ở điều kiện hở nhưng màu
sắc của bọt sáng hơn
vÁp suất cho phép tối đa là 1,2-1,3 kG/cm2
vThiết bị kín và có hệ thống thu hồi CO2
1. Thân hình trụ2. Đáy côn 2. Đáy côn 3. Áo lạnh 4. Van an toàn 5. Cần vệ sinh 6. Bộ phân thu hồi CO2
7. Đường ra khi thanh trùng8. Đường bia non ra 8. Đường bia non ra
9. Van 3 chiều
10. Đường dẫn nước vệ sinh11. Đường dẫn chất tải lạnh vào 11. Đường dẫn chất tải lạnh vào 12. Đường dẫn chất tải lạnh ra 13. Dịch đường vào
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.4. Các quá trình xảy ra khi lên men chính
v Quá trình sinh lý: Nấm men sinh sản và sinh trưởng lớn nhất
trong thời kỳ đầu
vQuá trình sinh hoá
üSự chuyển các đường lên men thành rượu và CO2
(Glucose, fructose, saccharose Maltose )
üTạo thành các sản phẩm phụ: Glycerin, acid hữu cơ (ạ lactic, ạ suxinic, ạ citric, ạ acetic), este, rượu bậc cao, lactic, ạ suxinic, ạ citric, ạ acetic), este, rượu bậc cao,
acetaldehyd và dẫn xuất (diacetyl, acetoin)3.2. Lên men chính 3.2. Lên men chính
§ Acetaldehyd: bia non: 9 mg/l; bia thành phẩm: 3-7mg/l; không gây ảnh hưởng đến mùivị của bia do hàm lượng ít. vị của bia do hàm lượng ít.
§ Diacetyl: chất không mong muốn; 0,2mg/l: bình thường; >0,35mg/l: ảnh hưởng đến mùivị của bia vị của bia
o Tạo thành trong thời kỳ đầu LMC
o Bị khử thành acetoin khi LMP và tàng trữ
§ Acetoin: bia có vị thiu; 1mg/l: bình thường; 2,3-5,3mg/l: gây vị thiu
§ Rượu bậc cao:
ü Tạo thành từ các ạa (butanol(valin), tyrosol (tyrosin)
ü Lượng và chất phụ thuộc thành phần dịch LM, dạng và lượng ạa, chủng nấm men
üSự ảnh hưởng đến chất lượng của bia của các loại rượu khác nhau là không giống nhau(thường gây vị đắng) (thường gây vị đắng)
üLà một trong những cấu tử chính tạo hương cho bia
§ Este:
üTạo thành từ acid và rượu do xúc tác của esterase nấm men
üLà thành pơhần chính tạo mùi cho bia
üHàm lượng 35-83 mg/l
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.4. Các quá trình xảy ra khi lên men chính
vTrong điều kiện hiếu khí sản phẩm tạo thành là diacetyl
vGiai đoạn nấm men sinh sản mạnh hoặc môi trường có nhiều đường khử, khả năng khử diacetyl cao. khả năng khử diacetyl cao.
vQuá trình sinh hoá
Sự tạo thành acetoin, diacetyl và 2,3- butylenglycol
CH3- CH-CH-CH3OH OH OH OH CH3 - C - COOH O CH3 – C – C- COOH O HO CH3 CH3 – C – C- CH3 O HO H CH3 – C – C- CH3 O O 2,3- butylenglycol OXH ạ suxinic ạ acetolactic acetoin diacetyl OXH 3.2. Lên men chính
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.2.4. Các quá trình xảy ra khi lên men chính
vpH môi trường
üGiảm trong quá trình lên men (pH dịch lên men 5,3-5,6, pH bia non 4,2-4,6) do tạo thành CO2 và acid hữu cơ. 4,6) do tạo thành CO2 và acid hữu cơ.
üGiảm nhiều nhất trong ngày lên men thứ ba
vThế OXHK:
üGiảm khi lên men (các chất OXH giảm, các chất khử tăng) do:
§ Nấm men hấp thụ O2 và thải CO2
§ CO2 đẩy O2 ra khỏi dịch lên men
ü Thế OXHK càng thấp, chất lượng của bia càng cao (giảm được sự tốimàu, tránh đục bia) màu, tránh đục bia)
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.3. Lên men phụ và tàng trữ
3.3.1. Mục đích3.3.2. Thiết bị 3.3.2. Thiết bị
3.3.3. Tiến hành lên men phụ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.3. Lên men phụ và tàng trữ
3.3.1. Mục đích:
üTiếp tục lên men phần chất khô còn lại (khoảng 1%)
üThực hiện quá trình chín của bia (hoàn thiện chất lượng)
üGiảm nhiệt độ để hạn chế nhiễm VSV lạ
3.3.2. Thiết bị
ØThiết bị phải kín và đặt ở phòng lên men phụ (t0 ≤ 0-10C)
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.3. Lên men phụ và tàng trữ
3.3.3. Tiến hành lên men phụ
v Hạ nhiệt độ: Tuỳ yêu cầu chất lượng từng loại bia
ü Hạ nhiệt độ bia non xuống 5-70C (48h), sau đó xuống 1-20C
üĐưa về ngay 1-20C vThời gian: vThời gian: üThường 3-6 tuần üNhanh nhất 6-8 ngày üLâu nhất: 9 tháng vÁp lực: ≤1,5 at vĐiều chỉnh: 2 thời kỳ
ØSau khi lên men phụ 2 tuần, làm lạnh đến ≤ -1 -00C và lọc
ØSau 4-5 ngày hay vài tuần , có thể cho thêm chất phụ gia (đẩy nhanh quátrình chín) trình chín)
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.3. Lên men phụ và tàng trữ
3.3.4. Các quá trình xảy ra khi lên men phụ và tàng trữ
1. Sự hoà tan và liên kết của CO2 trong bia
v CO2 ở trạng thái vật lý đặc biệt:
üCO2 ở dạng H2CO3 được hấp phụ trên bề mặt phân tử protein
üCác chất keo hoạt động bề mặt hình thành trong quá trình lên
men chính hấp thụ trên bề mặt bóng bọt.
v CO2 còn ở dạng liên kết: H2CO3 tác dụng với glycerin, glycol
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.3. Lên men phụ và tàng trữ
3.3.4. Các quá trình xảy ra khi lên men phụ và tàng trữ
2. Sự làm trong bia
Do nhiệt độ thấp và áp suất cao nên có hiện tượng:
üKết tủa của phức tanin-protein, nhựa hoa houblon
üTế bào nấm men kết tủa
3. Sự hoàn thiện chất lượng của bia
Sau tàng trữ, vị bia dịu hơn do:
üSự tự phân của nấm men tạo acid amin, peptide, vitamin…
üDư vị của nấm men mất đi do sự kết tủa nấm men
üDư vị đắng của bia giảm do sự keo tụ và lão hoá nhựa hoa
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIAChương 3: Lên men và tàng trữ Chương 3: Lên men và tàng trữ
3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến trình lên men
vCác chỉ số biểu hiện tiến trình lên men:üTốc độ phát triển sinh khối üTốc độ phát triển sinh khối üTốc độ hấp thụ cơ chất (độ giảm cơ chất hằng ngày) üMức độ hấp thụ cơ chất (mức độ lên men) üNồng độ các sản phẩm chính và sản phẩm bậc hai tạo thành vCác yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ số: