Giải thích quy trình công nghệ 1 Nghiền

VIII. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

2. Giải thích quy trình công nghệ 1 Nghiền

2.1. Nghiền

2.1.1. Nghiền Malt

 Mục đích

Nhằm tăng diện tích tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn.

 Yêu cầu

Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt để không cho chất tanin trích ly ra dung dịch vì nó làm cho bia có vị đắng, đồng thời vỏ malt còn nguyên sẽ có tác dụng như một chất trợ lọc trong quá trình lọc trong dịch đường sau này. Phần nội nhũ chứa nhiều hàm lượng tinh bột, dextrin, đường, protein, các sản phẩm thủy phân của protein. Các hợp chất này là nguồn cung cấp chính chất hòa tan cho dịch đường. Vì vậy cần phải nghiền nhỏ phần nội nhũ để tạo điều kiện cho các phản ứng của enzyme xảy ra trong quá trình nấu, quá trình đường hóa diễn ra triệt để thu được tối đa lượng chất chiết.

2.1.2. Nghiền gạo

 Mục đích

Làm tăng bề mặt tiếp xúc với enzyme, giúp quá trình trương nở và hoà tan tốt hơn. Tăng việc phá vỡ cấu trúc màng tế bào của gạo.

 Yêu cầu

Phải nghiền gạo thật nhỏ để phá vỡ cấu trúc của tinh bột tạo điều kiện cho sự hút nước, trương nở hạt tinh bột tạo điều kiện cho enzyme tiếp xúc với hạt tinh bột, thuỷ phân tinh bột thành chất chiết.

2.2. Hồ hóa (Nấu cháo hay nấu gạo)

 Mục đích

Nhằm phá vỡ cấu tạo màng tế bào của tinh bột chuyển tinh bột từ trạng thái không tan về trạng thái hoà tan, tạo điều kiện cho quá trình phân cắt các mạch tinh bột của hệ enzyme.

 Tiến hành nấu

Cho malt lót vào trước ( bằng 10% trọng lượng gạo) và chia làm 2 lần. Lần 1 cho khoảng 53,85 % tổng số malt lót, nhằm chống cháy xém nguyên liệu và cung cấp cung cấp một ít enzyme thủy phân giúp cho sự hồ hoá tinh bột dễ dàng hơn. Sau đó tiến hành nhập liệu gạo.

Nâng dần nhiệt độ lên khoảng 720C trong thời gian khoảng 20 phút. Lúc này hạt tinh bột sẽ bắt đầu hút nước và trương nở lên, làm cho các phân tử tinh bột bị phá vỡ, các phân tử polymer của tinh bột sẽ bị cắt thành dextrin, maltose và glucose. Lúc này tinh bột đã được dịch hoá một phần. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 830C để hồ hóa gạo, giữ ở 830C trong 10 phút để cho tinh bột gạo được hồ hóa hoàn toàn. Sau đó tiếp tục bơm nước nhằm làm loãng dịch cháo đồng thời cho malt lót lần 2 và để hạ nhiệt độ nồi gạo xuống 720C là nhiệt độ thích hợp cho enzyme α – amylase có trong malt thủy phân tinh bột đã hồ hóa thành các dextrin, một ít maltose và glucose. Giai đoạn này gọi là giai đoạn dịch hóa. Sau giai đoạn dịch hóa, nhiệt độ của nồi gạo được tăng lên 1000C và được giữ trong 20 phút để hồ hoá hoàn toàn tinh bột.

2.3. Đường hoá (Nấu malt)

 Mục đích:

Là chiết tối đa các chất có thể hoà tan trong nguyên liệu và thuỷ phân các chất có phân tử lượng cao, tạo thành những chất đơn giản, hoà tan được với nước tạo thành dịch đường hoá.

 Quá trình đạm hóa

 Mục đích:

Thuỷ phân protein thành albumose, peptone, polypeptide và các acid amin. Tiến hành Sau khi malt được hòa với nước (nước ở nhiệt độ 300C ) thì được nâng lên 500C giữ trong 15 phút

cùng với việc bổ sung acid lactic để điều chỉnh pH (pH = 5,2 – 5,6) thì đây là điều kiện lý tưởng cho enzyme hoạt động.

Sau quá trình đạm hoá sẽ chuyển sang công đoạn hội cháo từ nồi gạo sang nồi malt, thời gian hội cháo khoảng 7 phút, kết thúc quá trình hội cháo nhiệt độ khoảng 650C. Giữ ở nhiệt độ này trong thời gian khoảng 15 phút. Đây là nhiệt độ tối ưu đối với hoạt động của enzim β–amylaza. Enzym này sẽ phân cắt tinh bột từng góc một, như vậy tạo một lượng lớn maltose và một lượng không đáng kể dextrin.

Nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 750C trong vòng 12÷13 phút và giữ nhiệt độ này trong khoảng thời gian 19 phút. Đây là nhiệt độ thích hợp cho α-amylaza tác dụng lên amylose và amylopeptin của tinh bột tạo thành nhiều gốc glucose và các gốc này sẽ tạo thành những phân tử dextrin khác nhau.

2.4. Lọc dịch đường

Dịch sau khi đường hoá còn chứa rất nhiều các chất không hoà tan, điển hình là cellulose và tinh bột sống. Mục đích của quá trình lọc là tách phần lỏng ra khỏi cháo malt để thu được nước nha trong.

2.5. Rửa bã malt

Rửa bã nhằm lấy lại các chất hoà tan còn sót lại trong hèm.

2.6. Houblon hóa

 Mục đích

Nhằm làm ổn định thành phần của dịch đường tạo cho bia có mùi thơm, vị đắng, gia tăng nồng độ đường, độ acid, cường độ màu, tạo thành chất khử. Độ nhớt giảm xuống loại trừ những chất keo không bền vững, kết tủa protein và thanh trùng nước nha trước khi đưa vào lên men.

 Tiến hành

Đun sôi 1000C trong 10 phút rồi bắt đầu cho caramel và cao hoa vào, caramel có vai trò là tạo màu cho bia. Gia nhiệt tới 1050C đun trong 75 phút.

Cuối cùng đun sôi ở 1000C trong 10 phút. Sau cùng ZnCl2 được cho vào để được hòa tan đều, nó có vai trò làm giảm sự thoái hóa của nấm men.

2.7. Lắng

 Mục đích

Quá trình lắng trong cũng đồng thời làm lạnh sơ bộ dịch đường nhằm mục đích tách bỏ các phần tử rắn hay cặn, bã hoa ra khỏi dịch đường, tránh bia không bị đục.

2.8. Làm lạnh

Quá trình làm lạnh nhanh nhằm mục đích hạ nhiệt độ của dịch đường tới nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men.

2.9. Lên men chính

Nhằm chuyển hóa đường trong dịch nha thành ethanol, carbondioxide cùng với các sản phẩm phụ, sản phẩm trung gian từ quá trình trao đổi chất của nấm men.

 Các biến đổi trong quá trình lên men chính

 Biến đổi sinh học

- Giai đoạn sinh trưởng hiếu khí:

Ở giai đoạn này nấm men nảy chồi và phát triển rất nhanh, đạt cực đại là ở cuối ngày thứ 3 đồng thời là sự giảm nhanh nồng độ chất hòa tan trong dịch đường, nhiệt độ tăng dần và sự xuất hiện của nhiều bóng khí to phủ kín bề mặt dịch nha.

- Giai đoạn sinh trưởng kỵ khí:

Trong giai đoạn này nấm men vẫn tiếp tục sinh trưởng nhưng trong điều kiện không có O2 và nồng độ đường thấp.

 Biến đổi vật lý

- Nhiệt độ lên men:

Nhiệt độ trong quá trình lên men tăng dần do quá trình trao đổi chất của nấm men kèm theo hiện tượng giải phóng nhiệt

- Áp suất lên men:

Áp suất lên men tăng dần do sự tạo thành khí CO2 và từ quá trình chuyển hóa đường glucose.

 Biến đổi hóa sinh

- Trong quá trình lên men diễn ra sự trao đổi glulcid ở tế bào nấm men chủ yếu bao gồm: + Sự thủy phân của các loại đường disacharide, trisaccharide,..thành glucose dưới xúc tác của một số enzym như: maliase, invertase,melibiase,..

+ Chuyển hóa glycose thành etanol và CO2.

+ Sự tổng hợp vật chất tế bào từ glucose thành glucogen. - Sự trao đổi lipid:

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển hiếu khí thường kèm theo quá trình tổng hợp các acid béo và sterol ở nấm men. Các chất này là thành phần quan trọng của tế bào.

- Sự trao đổi các hợp chất nitơ:

Các hợp chất nitơ có trong dịch nha gạo gồm: các phân đoạn protein (các polypeptide, peptid, pepton, acid amin), các muối amoni, các purite, nucleotide…

Trong số các hợp chất này thì các muối amoni vô cơ và các acid amin sẽ được nấm men sử dụng như nguồn cung cấp nitơ phục vụ cho quá trình sinh trưởng và trao đổi chất.

 Biến đổi hóa học

- Sự thay đổi hàm lượng chất khô:

Trong quá trình lên men, nấm men sử dụng đường trong dịch nha để tăng sinh khối và lên men ethanol. Do đó nồng độ chất khô trong dịch lên men sẽ giảm dần.

- Sự thay đổi pH:

Sau khi kết thúc quá trình lên men chính pH giảm xuống còn khoảng 4,4 - 4,5. Hiện tượng giảm pH trong quá trình lên men là do sự hình thành CO2 và các acid hữu cơ trong quá trình lên men.

- Sự tạo thành các ester:

Các ester được tạo thành vào cuối giai đoạn lên men chính nhờ phản ứng ester hóa giữa alcol (chủ yếu là ethanol) và các acid hữu cơ sinh ra trong quá trình lên men. Các loại ester này tạo nên hương đặc trưng cho bia thành phẩm.

 Biến đổi hóa lý

- Sự hình thành bọt:

Bọt được tạo thành trong quá trình lên men chính nhờ sự giải phóng các khí ở dạng không liên kết đặc biệt là CO2. Do bản chất của dịch nha là hệ keo gồm các hợp chất có tính hoạt động bề mặt như protein, polyphenol, chất đắng…Các chất này tạo nên một lớp hấp phụ trên bề mặt các bóng khí do đó khí khó thoát khỏi bóng này và tạo thành bọt mịn.

- Sự hòa tan khí CO2:

Độ hòa tan của CO2 trong dịch lên men thấp hơn trong nước đồng thời hàm lượng CO2 sinh ra tăng nhanh cùng hàm lượng ethanol. Do đó, một phần CO2 tồn tại trong dịch men dưới dạng liên kết với một số thành phần khác như protein, ester. Phần CO2 còn lại có xu hướng thoát lên trên bề mặt tạo lên sự tự khuấy đảo dịch lên men.

2.10. Lên men phụ

 Mục đích:

Quá trình lên men phụ được tiến hành sau khi lên men chính nhằm chuyển hoá phần đường còn sót lại sau quá trình lên men chính để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác. Ngoài ra, quá trình lên mên phụ còn góp phần ổn định hương vị và độ trong cho bia thành phẩm.

 Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men phụ:

- Sử dụng chất chiết còn lại: Đặc trưng cho quá trình lên men phụ là quá trình lên men chậm với một lựng đường không đáng kể, quá trình lên men phụ và tàng trữ rất có ý nghĩa với việc hình

thành vị, bọt, quyết định độ bền vững của bia, quá trình sinh hóa xảy ra với tốc độ chậm và cường độ yếu.

- Hòa tan CO2: Đây là quá trình quan trọng xảy ra khi lên men phụ, CO2 là thành phần chính của bia, giúp bia có khả năng tạo bọt tốt, đồng thời đây cũng là chất bảo quản ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong bia.

- Hoàn thiện hương vị của bia: Hương vị của bia non khi vào thùng lên men phụ thường nồng, mùi nấm men đắng và ít hấp dẫn, nhiều loại hợp chất đã được chuyển hóa trong quá trình tàng trữ:diacetyl,aldehyde,acidamin,...

- Làm trong bia: Để gia tăng quá trình lắng trong bia, người ta cho chất hấp phụ vào bia, chúng sẽ hấp phụ và kết tủa xuống kéo theo một số bã men hoặc các phức chất tanin-protid.

2.11. Lọc bia

 Mục đích:

Bia sau khi lên men đã được làm trong tự nhiên trong quá trình len men phụ nhưng chưa đạt mứa độ cần thiết nên cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn các cặn, kết tủa,...

2.12. Tàng trữ và ổn định tính chất sản phẩm, bão hòa CO2

 Mục đích:

Tăng chất lượng cảm quan của bia, chống oxy hóa, chống kết lắng, tăng thời gian bảo quản bia, ổn định các thành phần trong bia,...

 Quá trình tàng trữ, ổn định bia và bão hòa CO2:

Bơm một lượng CO2 vào trước để đẩy hết không khí có trong tank ra ngoài, tránh không để bia bị oxy hóa do tiếp xúc với oxy, sau đó bơm bia đã lọc từ dưới lên trên. Khi đã bơm hết bia, tiến hành bão hòa CO2 cho tới khi hàm lượng CO2 bia đạt 4.5 – 5 g/l.

2.13. Hoàn thiện chiết sản phẩm vào thùng bock

Bia hơi được chiết vào thùng bock nhằm phục nhu cầu trong ngày cho các cửa hàng, đại lý ở các vùng lân cận. Về nguyên tắc, bia chiết bock trước đó không cần bổ sung thêm CO2 nhưng nếu vẩn chuyển đi xa thì trong quá trình vận chuyển lượng CO2 sẽ bị hao hụt nên phải bổ sung thêm CO2.