Báo cáo Rèn nghề tại nhà máy bia Vinaken

của hoa houblon trong sản xuất bia: Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) được sử dụng trong công nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia. Hoa houblon chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia như sau: Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha. Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc. Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn. Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn. Các dạng hoa houblon được dùng trong sản xuất bia: Trong công nghệ sản xuất bia người ta có thể sử dụng hoa houblon ở dạng hoa tươi, hoa khô hay hoa khô nghiền ép thành viên hoặc cao hoa (chiết các chất hòa tan sau đó cô đặc) (Bùi Ái, 2003). Tùy thuộc vào các nhà máy sản xuất và phương pháp bảo quản mà lựa chọn chế phẩm của hoa houblon cho phù hợp. Dạng hoa cánh khô là dạng đã sấy khô có độ ẩm < 13. Dạng hoa houblon hạt, viên là dạng hoa khô được nghiền mịn, đem ép (a - axit chiếm khoảng 8%). Dạng hoa cao trích ly là hỗn hợp các chất đắng được chiết tách từ hoa và đem cô đặc lại (a - axit chiếm hơn 50%). Ưu điểm khi dùng chế phẩm thay hoa tươi: Giảm hao phí chất đắng khi bảo quản. Sử dụng được nhiều hơn chất đắng và những hợp chất có lợi khác. Bớt được chi phí cho kho bảo quản. Tính toán liều lượng chính xác hơn. Việc lọc bã hoa đơn giản hơn. Giảm được chất gây bất lợi cho bia. Bảng 7: Đánh giá chỉ tiêu chất lượng của hoa houblon Chỉ số Loại 1 Loại 2 Loại 3 Màu hoa Vàng đến vàng óng Vàng lục Vàng xanh đến vàng Màu hạt lupulin Vàng, vàng óng ánh Vàng, vàng sẫm Vàng sẫm Mùi Thơm dễ chịu, đặc trưng Thơm, không có mùi tạp chất khác Hơi nồng Cánh hoa To đều, chắc, không rách Cánh có thể bị rách (1,5 cm), có chấm đỏ cà phê Rách nhiều, nhiều chấm đỏ cà phê % tạp chất (chất khô) ≤ 1,75 ≤ 3 ≤ 9 % hoa bệnh (chất khô) Không < 1 < 5 % chất đắng (chất khô) > 15 > 12 > 10 % ẩm < 13 < 13 < 13 % tro ≤ 10 ≤ 11 ≤ 12 (Nguồn: theo Bùi Ái, 2003) 4. Nấm men bia Nấm men dùng để lên men các chất vô cơ trong dịch nha. Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp yếm khí tùy tiện nghĩa là trong điều kiện có hay không có oxi chúng đều có thể sống được. Nấm men sử dụng để lên men bia thuộc loại đơn bào chủng Saccharomyces. Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành 2 nhóm: * Nhóm nấm men nổi thuộc loại Saccharomyces cerevisiae với các đặc tính: Nhiệt độ lên men: 10 – 25 oC . Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường. Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm. Sản phẩm là bia đen * Nhóm nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces carlsbergensis với các đặc tính: Nhiệt độ lên men: 0 – 10 oC . Khả năng lên men tốt, có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường rafinose hoàn toàn). Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy thùng, lên men rất nhanh, nhờ vậy bia tự trong nhanh hơn lên men nổi. Hiện nay các nhà máy bia trên thế giới sử dụng phổ biến là chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis được Hasen phân lập năm 1833. Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt (6 - 8 đời), tỷ lệ tế bào chết < 10%. Sản phẩm là bia vàng. * Vai trò của nấm men trong sản xuất bia: Nấm men là nguồn nguyên liệu đặc biệt trong sản xuất bia, là yếu tố quan trọng để tạo ra chất lượng của bia, giống nấm men tốt làm cho bia tốt hơn, có hương vị đậm đà và mùi thơm đặc trưng và làm giảm hàm lượng diacetyl. Nó không những quyết định hiệu suất thu hồi sản phẩm mà còn trực tiếp tham gia vào sự chuyển hóa dịch đường thành rượu etylic, khí CO2. Chúng hấp thu dịch đường và chất dinh dưỡng để phát triển sinh khối đến một số lượng nhất định và trong môi trường yếm khí nó lại thực hiện vai trò tạo rượu và hương độc đáo cho bia. Vỏ tế bào có khả năng kết dính lại với nhau và lắng xuống, quá trình này rất có ý nghĩa trong nấu bia làm cho dịch lên men trong hơn. Bảng 8: Chỉ tiêu kỹ thuật của nấm men bia. Chỉ số Tính chất cần đạt Tỉ lệ tế bào chết <10% Số lượng tế bào trong 1 ml dịch nha 10 – 20 triệu tế bào Độ thuần khiết Nấm men phải thuần khiết tuyệt đối không có tế bào lạ, không thoái hóa, có nhiều tế bào nảy chồi Hình thái, khích thước Có hình dạng đặc trưng, ,kích thước tế bào từ 6 – 9 μm Màu sắc nấm men Vàng sáng Mật độ lên men Lên men 75% gucid có trong dịch đường (Nguồn: theo Nguyễn Thị Hiền, 2005) 5. Thế liệu Trong sản xuất bia việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện chủ quan và khách quan, có thể nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm, tạo ra các sản phẩm bia có mức chất lượng khác nhau hoặc cải thiện một vài tính chất của sản phẩm theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng. Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid mà từ đó dưới tác dụng của enzyme trong malt, glucid của thế liệu sẽ chuyển hóa thành đường hòa tan. Vì vậy các loại ngũ cốc được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia và lượng thế liệu tối đa là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn malt. Khi sử dụng thế liệu chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia (màu sắc, mùi vị). Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu. Hiện nay các nhà máy bia ở nước ta thường sử dụng thế liệu là gạo do gạo có những ưu điểm sau: Có sẵn trong nước với giá rẻ và chất lượng cao. Do hàm lượng glucid và protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt, có thể đạt 90% chất khô. Thực tế và thực nghiệm đã cho ta thấy có thể thay thế gạo cho malt đến 50% (nếu malt có hoạt tính enzyme tốt). 6. Các Enzyme Hệ thống enzym thủy phân tinh bột: - Với enzyme alpha-amylase cơ chất của nó là tinh bột và destrin, từ đó tạo ra sản phẩm là maltose và các destrin mạch ngắn. Enzyme này hoạt động tối ưu ở pHopt = 5.8, topt = 72 – 76 0C. - Với enzyme beta-amylase, nó có trong hạt đại mạch ở dạng liên kết cũng như dạng tự do, nhưng trong quá trình ươm mầm hoạt tính của enzyme này sẽ tăng dần. Với sự tham gia của enzyme này, tinh bột đại mạch sẽ bị phân cắt thành đường maltose. Enzyme này hoạt động tối ưu ở pHopt = 5.5 – 5.8, topt = 62 – 650C Hệ thống enzyme protease: Trong hạt đại mạch, toàn bộ hệ thống enzyme này ở trạng thái liên kết, hầu như không hoạt động. Nhưng khi chuyển qua giai đoạn ươm mầm thì hoạt tính chung của hệ enzyme protease tăng nhanh. - Proteinase: sẽ tấn công lên các phân tử protein nguyên thủy để tạo ra các sản phẩm trung gian như: pepton, peptit, polypeptit, với pHopt = 5.1, topt = 50 – 550C. - Peptidase: nó sẽ phân cắt các peptit có sẵn trong hạt đại mạch và những peptit trong malt do proteinase phân giải để tạo thành các acid amin trong hạt malt, với pHopt = 7.3 – 7.9, topt = 40 – 450C. - Amidase: chúng sẽ tấn công các muối amit để hình thành NH3 và acid amin, góp phần làm thay đổi tính chất và hàm lượng của protein trong hạt malt, các enzyme amidase có pHopt = 7.3 – 8.0, topt = 45 – 500C. Hệ thống enzyme esterase (phosphatase): Hệ thống enzyme esterase (phosphatase) gồm có: saccharophosphatase, phytase, glyxerophosphatase, nucleotidase… tham gia thúc đẩy và xúc tác cho các quá trình ester hoá trong quá trình nảy mầm. 7. Các chất phụ gia Các chất phụ gia được chia thành hai nhóm chính: * Nhóm phụ gia trực tiếp: gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất có mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ với hàm lượng cho phép. Các hóa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nước công nghệ như HCl, Al2(SO4)3.16H2O, CaSO4, . . . . Các hóa chất đưa vào để ngăn chặn quá trình oxy hóa những thành phần trong bia như acid ascorbic, H2O2, . . . Các hóa chất dùng để điều chỉnh pH như: H2SO4, acid lactic, CaCl2 . . . Chất tạo màu cho bia: caramen. Malt aroma: chủ yếu được nhập từ Đức và Bỉ, được bổ sung vào nồi houblon hóa với lượng thấp để tạo mùi thơm dễ chịu cho bia. * Nhóm phụ gia gián tiếp: nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm. Các bột trợ lọc: bột trợ lọc Diatomit, kizelgua, . . . Các hóa chất để vệ sinh thiết bị, vệ sinh phân xưởng như: H2SO4, KMnO4, NaOH… Các chất được dùng như tác nhân làm lạnh NH3, glycol, nước muối. II. Quy trình sản xuất bia: Quy trình công nghệ Thu hồi nấm men Tái sử dụng nấm men Men Giống Nhân giống Đường hóa Lọc bã, thu dịch đường Lên men chính Làm lạnh nhanh Lắng trong, làm nguội Houblon hóa Hoa houblon Cặn Lên men phụ Bã men Thu hồi CO2 Xử lý CO2 Bão hòa CO2 Chiếc bock Bia tươi Chiết bock Bia hơi Lọc trong bia Bão hòa CO2 Cặn Thanh trùng Bia chai Chiết chai Đóng nắp Chai Rửa chai Nấu malt Phối trộn Nghiền Malt Nước đã xử lý Gạo Nghiền Nấu gạo Phối trộn Nước đã xử lý Bã Rửa bã Bã hèm Nước rửa bã Nước ấm Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia 2. Thuyết minh quy trình 2.1. Nghiền malt, nghiền gạo Nghiền là để phá vỡ cấu trúc tinh bột của hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu với nước, giúp cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn. Tuy nhiên, với từng loại nguyên liệu thì mức độ nghiền nhỏ khác nhau. Nghiền malt cần giữ cho các mảnh vỏ trấu không bị nát vụn để tạo lớp lọc tự nhiên trong quá trình lọc tách bã, đối với thế liệu thì do hạt tinh bột cứng nên khó bị phá vỡ và lâu chín do đó phải được nghiền mịn. Có 3 giải pháp để nghiền: nghiền malt ở trạng thái khô, nghiền có phun ẩm vào hạt và nghiền malt cùng với nước. Nhà máy bia Vinaken sử dụng cách nghiền malt ở trạng thái khô sau đó hòa trộn với nước và khuấy đều (bằng thiết bị phối trộn có cánh khuấy) nhằm làm cho bột malt không bị vón cục, sau khi khuấy đều malt được bơm sang nồi nấu. Đối với gạo cũng tương tự. 2.2. Nấu malt, nấu gạo Mục đích của quá trình nấu là trích ly các chất chiết từ malt và gạo vào nước, góp phần tạo màu cho bia, thuỷ phân một số chất có phân tử lượng lớn thành các chất phân tử lượng nhỏ để cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men phát triển. Quá trình thủy phân này chủ yếu nhờ hệ enzyme có sẵn trong malt, ngoài ra có thể bổ sung thêm một lượng nhỏ chế phẩm enzyme. Tác dụng của các enzyme có ý nghĩa rất quan trọng trong giai đoạn này. Trong điều kiện của nước, nhiệt độ, pH, thời gian, các enzyme sẽ xúc tác quá trình thủy phân các chất cao phân tử không hòa tan thành các hợp chất đơn giản hòa tan. Các enzyme hoạt động tích cực trong quá trình này là: Amylase: a - amylase nhiệt độ tối thích 70 – 76 oC, pH 5,6 – 5,8. b - amylase nhiệt độ tối thích 60 – 65 oC, pH 5,4 – 5,6. Protease: nhiệt độ tối thích 50 – 60 oC, pH thích hợp 5,2 – 5,6 (Hoàng Đình Hòa, 2002). Các enzyme xúc tác sinh học nói chung và enzyme amylase nói riêng, hiệu quả hoạt động của chúng phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ, pH và một số yếu tố khác của môi trường. Một số biến đổi đã xảy ra trong quá trình nấu như sau: Tinh bột dưới tác dụng của enzyme a - amylase bị thủy phân thành dextrin, sau đó enzyme b - amylase tiếp tục thủy phân tinh bột tạo ra chủ yếu là đường mantose và một ít glucose. Các protein trong malt cũng bị biến đổi. Ở giai đoạn đầu protein bị thủy phân thành polypeptide nhờ enzyme protease và giai đoạn hai là polypeptide bị thủy phân thành acid amin nhờ enzyme cacboxypeptidase và mylopeptidase. Ngoài quá trình biến đổi của tinh bột và protein, trong quá trình này còn có sự lắng tủa của protein, sự tạo thành melanoid và phản ứng thủy phân các hợp chất photpho, hemicellulose (Nguyễn Thông Minh Tuấn, 2002). Nấu gạo Gạo sau khi xay mịn được cân và vận chuyển đến thiết bị phối trộn để tiến hành trộn với nước ấm 32 oC theo tỷ lệ 1:3. Sau đó, hỗn hợp gạo – nước sẽ được bơm sang nồi nấu gạo. Bật cánh khuấy của nồi gạo để bột gạo không lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy khét và chống vón cục, đồng thời ta bổ sung thêm malt lót lần 1 vào, tỷ lệ malt lót là 10% so với trọng lượng gạo. Thêm malt lót để giúp cho sự hồ hóa tinh bột dễ dàng hơn. Ngoài ra còn bổ sung thêm acid lactic, việc thêm acid lactic vào giai đoạn này để điều chỉnh pH của nồi cháo và pH của dịch đường sau này, lượng acid lactic thêm vào để đảm bảo cho pH của hồ cháo sau khi nấu xong khoảng 5,2 – 5,6. Ta tiếp tục nâng nhiệt nồi gạo lên 72 oC trong 15 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút, lúc này các enzyme trong malt lót hoạt động xúc tác cho sự thủy phân liên kết 1 – 4 glucoside ở bất kì đầu không khử của tinh bột và dừng lại khi gặp liên kết 1 – 6 glucoside, sản phẩm chủ yếu là dextrin, một ít glucose và maltose. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 85 oC và duy trì nhiệt độ này trong 15 phút để tiếp tục hồ hóa tinh bột, kết thúc giai đoạn này phần lớn tinh bột đã được hồ hoá, tuy nhiên ở nhiệt độ này phần lớn enzyme α – amylase đã bị vô hoạt. Sau đó mở van hơi để hạ nhiệt độ xuống 72 oC và giữ nhiệt độ này trong 20 phút, đồng thời cho malt lót lần thứ 2 vào để cung cấp thêm enzyme α – amylase giúp cho quá trình hồ hoá triệt để hơn, vì nhiệt độ tối ưu của enzyme này là (72 – 75 oC), làm giảm độ nhớt của nồi cháo, giúp cho quá trinh đun sôi dễ dàng hơn. Tiếp theo nâng nhiệt độ lên 100 oC trong thời gian 20 phút và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 15 phút để hồ hoá hoàn toàn tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hoá và quá trình lọc sau này Nấu malt Trước tiên ta hòa trộn nước với lượng malt đã nghiền theo tỷ lệ 1:5 rồi bơm sang nồi nấu malt. Đồng thời lúc này cánh khuấy của nồi malt bắt đầu hoạt động để bột malt không lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy, khét và chống vón cục. Cùng lúc với quá trình pha bột malt, tiến hành bổ sung thêm CaCl2 nhằm làm mềm nước và hạ nhiệt độ của nước. Ngoài ra Ca2+ có tác dụng làm tăng tính bền và tăng tính hoạt động của enzyme α – amylase, cải thiện sự kết lắng của nấm men. Sau đó nâng nhiệt độ nồi malt lên 52 oC trong vòng 15 phút và giữ nhiệt độ này trong 20 phút, để thực hiện giai đoạn đường hóa. Hội cháo Bơm dịch từ nồi gạo sang nồi malt để tiến hành đường hóa, nhiệt độ nồi gạo lúc này là 100 0C trong khi nhiệt độ nồi malt là 64 oC, vì vậy phải bơm thêm nước lạnh vào nồi gạo để hạ nhiệt độ xuống 64 oC rồi mới bơm sang nồi malt. Thời gian hội cháo khoảng 7 phút, giữ ở nhiệt độ của hỗn hợp này ở 64 oC trong thời gian 40 phút, đây là nhiệt độ tối ưu đối với hoạt động của enzyme β – amylase. Enzyme này sẽ thủy phân tinh bột tạo một lượng lớn maltose và một lượng không đáng kể dextrin. Tiếp tục nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 72 oC trong vòng 15 phút và giữ trong 30 phút, đây là nhiệt độ thích hợp cho α – amylase 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. Sản phẩm chủ yếu của công đoạn này là dextrin (chính các dextrin này sẽ tạo độ keo của bọt, độ bền và độ dày của bọt). Đến đây quá trình đường hoá kết thúc. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 76 oC trong vòng 5 phút với mục đích làm giảm độ nhớt của hồ malt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc. Giữ nhiệt độ 76 oC trong 5 phút, sau đó lấy mẫu dịch đường đem thử màu với iốt để kiểm tra tinh bột sót, khi hết tinh bột sót bơm qua nồi lọc. Tinh bột sót trong dịch đường là nguyên nhân làm tăng độ nhớt gây khó khăn cho quá trình lọc. Hình 10. Giản đồ nấu bia của nhà máy Vinaken 2.3. Lọc bã thu dịch đường và rửa bã Việc lọc là để tách dịch đường ra khỏi bã và những phần không tan trong nội nhũ, đồng thời việc rửa bã giúp tận thu chất dinh dưỡng còn sót lại trong bã. Quá trình lọc gồm hai bước: bước thứ nhất là tách dịch ra khỏi bã, trong suốt quá trình lọc, bã đóng vai trò như một lớp vật liệu lọc. Bước thứ hai là rửa bã malt. Yêu cầu kĩ thuật: dịch lọc phải trong, nhiệt độ lọc 70 oC. Thiết bị lọc: máy lọc khung bản hoặc nồi lọc. Quá trình lọc bã kết thúc khi nồng độ đường trong nước rửa giảm xuống còn 1 – 2%. Nồng độ chung của hỗn hợp dịch lọc và nước rửa bã cần đạt 90% so với nồng độ yêu cầu (theo Bùi Ái, 2003). Nhà máy Vinaken tiến hành lọc bã bằng nồi lọc Khi dịch cháo từ nồi malt được bơm sang nồi lọc thì bật cánh khuấy của nồi lọc để dàn đều bã malt trên mặt đáy nồi lọc, tạo thành lớp lọc phụ. Nhiệt độ dịch lọc khoảng 76 oC vì nhiệt độ này là yêu cầu tối ưu về độ nhớt và tạo điều kiện cho α – amylase tiếp tục hoạt động, tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền malt, mức độ phân hủy malt, cấu tạo màng lọc… Ngoài lớp vật liệu lọc thì bã malt và đặc biệt là vỏ trấu hình thành một lớp trợ lọc rất tốt . Dịch đường thu được sau khi lọc lần đầu còn rất đục nên được bơm hồi lưu trở lại máy lọc, quá trình bơm hồi lưu kéo dài 15 phút thì dịch đường bắt đầu trong. Sau đó tiến hành rửa bã, nước rửa bã là nước nóng 75 – 78 oC. Thời gian lọc khoảng 60 – 90 phút, quá trình lọc nhanh hay chậm cũng ảnh hưởng đến chất lượng dịch đường. Dịch đường sau khi lọc trong được bơm ngay sang thiết bị đun hoa houblon. Sau đó tiến hành rửa bã ở nồi lọc 2 – 3 lần (lượng nước rửa bã chiếm khoảng 25% dịch lọc thu được) đến khi lượng đường trong nước rửa bã nhỏ hơn 1% thì dừng rửa, nước rửa bã cũng được bơm sang nồi houblon hóa với dịch đường. 2.4. Đun sôi dịch đường với hoa houblon Đun sôi dịch đường với hoa houblon nhằm mục đích sau: Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường ngọt để biến đổi nó thành dịch đường có vị đắng dịu và hương thơm đặc trưng của hoa houblon (đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này). Vô hoạt enzyme, kết tủa protein kém bền nhiệt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần của dịch đường. Điều chỉnh nồng độ chất khô của dịch đường. Thanh trùng dịch đường, góp phần tiêu diệt vi sinh vật cho dịch đường trước khi lên men. Hình thành một số hợp chất có lợi cho bia thành phẩm như: melanoidin. Quá trình đun sôi kéo dài xảy ra phản ứng caramen, tạo ra độ màu cho bia. Nhà máy bia Vinaken sử dụng 2 nồi đun hoa houblon, mỗi nồi có thể tích là 6500 lít Dịch đường sau khi lọc được bơm ngay vào nồi houblon hóa. Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi, nhiệt độ lúc này khoảng 60 oC, bắt đầu mở van hơi cung cấp nhiệt để nâng nhiệt và giữ nhiệt dịch đường ở 72 oC cho đến khi nước rửa bã chảy vào trong nồi xong. Duy trì nhiệt độ này trong vòng 30 phút để cho enzyme amylase tiếp tục thủy phân tinh bột còn sót lại. Sau đó nâng dần nhiệt độ nồi đun lên 96 oC và tiến hành cấp houblon lần 1. Cho khoảng 2 – 2,5 kg hoa houblon dạng cao vào nồi, mục đích cho houblon dạng cao là nhằm chiết tối đa các chất đắng có trong hoa. Đồng thời với quá trình cấp houblon lần 1, tiến hành nâng nhiệt độ nồi lên 100,4 oC và giữ ở nhiệt độ này trong suốt quá trình cấp houblon, thời gian cấp houblon lần 1 khoảng 50 phút. Trong quá trình cấp houblon lần 1 được khoảng 45 phút thì bổ sung acid lactic để điều chỉnh pH, đồng thời kiểm tra độ brix nếu như không đạt 12 obrix thì phải tăng thời gian đun sôi hoặc giảm bớt lượng nước rửa. Sau khi kết thúc quá trình cấp houblon lần 1, tiến hành cấp houblon lần 2 khoảng 1,8 – 2,2 kg houblon viên. Thời gian cấp houblon lần hai rất ngắn chỉ khoảng 5 phút. Sau khi cấp hoa houblon lần 2 xong, tiếp tục đun sôi khoảng 20 phút nữa thì kết thúc quá trình houblon hóa. Tổng thời gian houblon hóa là 75 phút, bao gồm 70 phút đun sôi và 5 phút cấp houblon lần 2. 2.5. Lắng trong và làm lạnh nhanh Dịch đường sau khi đun sôi với hoa houblon có chứa các cặn ở dạng huyền phù và cặn từ hoa houblon. Lắng trong dịch đường nhằm tạo điều kiện cho sự kết tủa của các cặn thô và cặn lắng của dịch nha sau khi houblon hóa nhằm tách các chất này ra khỏi dịch đường để tránh cho bia khỏi bị đục. Làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ của dịch đường xuống nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men, đồng thời làm lạnh nhanh để tránh các vi sinh vật trong môi trường nhiễm vào dịch men. Mặc khác quá trình làm lạnh nhanh cũng tạo điều kiện kết tủa các huyền phù (các chất hữu cơ kém chịu nhiệt). Lên men chìm: nhiệt độ thích hợp 5 – 6 oC. Lên men nổi: nhiệt độ thích hợp 14 – 16 oC. Ngoài ra, sau khi houblon hóa, lượng oxy trong dịch đường đã bị thất thoát nên phải bổ sung lượng oxy 6 – 8 mg/l bằng cách sục không khí vô trùng vào dịch đường, nhằm đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men trong quá trình lên men. 2.6. Lên men bia 2.6.1. Nhân giống nấm men Quá trình nhân men giống nhằm chuẩn bị lượng men giống ban đầu cần thiết. Đồng thời hoạt hóa tính năng của nấm men. Sơ đồ nhân giống nấm men được trình bày qua hình 2.6. Nấm men giống Nhân giống trong phòng thí nghiệm Nhân giống trong phân xưởng Nấm men sản xuất Hình 11. Sơ đồ nhân giống nấm men Nhà máy bia Vinaken sử dụng chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis, trong quá trình nhân giống men nhà máy sử dụng dịch đường từ nồi nấu làm môi trường sống cho men giống và tiến hành nhân giống nấm men ở 15 oC. Khi số lượng nấm men tăng lên đủ lớn mới bơm sang tank để bắt đầu lên men. 2.6.2. Lên men chính Đây là giai đoạn chuyển hoá đường và dextrin bậc thấp thành ethanol, CO2, cùng các sản phẩm phụ khác như rượu bậc cao, ester, aldehyde, acid hữu cơ…từ quá trình trao đổi chất của nấm men. Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men như sau: Đầu tiên các nấm men sinh trưởng và phát triển làm tiêu tốn đến khoảng 75% hydratcacbon. Men ở giai đoạn này hô hấp hiếu khí tạo ra CO2 và nước. Sau khi oxy trong dịch lên men được tiêu thụ thì xảy ra quá trình lên men kị khí tạo ra rượu và khí CO2. Cần phải thu hồi CO2 để sử dụng CO2 vào giai đoạn bão hòa CO2. Song song với quá trình lên men rượu là quá trình hình thành các loại alcohol bậc cao với các mùi vị khác nhau. Mặt khác pH môi trường bị giảm do sự hình thành CO2 và acid hữu cơ tạo điều kiện cho protein đông tụ và kết lắng một phần tế bào nấm men. Lúc đầu CO2 hòa vào dịch lên men, sau đó lượng CO2 tăng dần và tách ra ở dạng túi khí. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men gồm: chất lượng của nấm men sản xuất, lượng nấm men gieo cấy ban đầu, nồng độ chất hòa tan của dịch đường sau khi houblon hóa, nhiệt độ dịch lên men, áp suất bề mặt lên men, cường độ khuấy đảo dịch lên men, nồng độ của sản phẩm lên men. Nhà máy bia Vinaken sử dụng tank lên men hình trụ đứng, đáy côn, nắp hình chỏm cầu. Có 3 loại tank với kích thước 8 m3, 12 m3, 24 m3, được chế tạo từ thép không gỉ. Tank lên men bia vàng có thể tích 8 m3. Thời gian lên men chính từ 7 – 10 ngày, nhiệt độ lên men từ 6 – 10 oC, pH 5,5. Dịch đường sau khi lọc được làm lạnh đến nhiệt độ lên men và sục khí oxy vô trùng, tiếp theo được đưa vào thiết bị lên men cùng với giống nấm men đã được nuôi cấy nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc tốt với môi trường và nhanh bước vào giai đoạn lên men chính. Nhà máy bia Vinaken sử dụng phương pháp lên men chìm với chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis có độ ẩm khoảng 88%. Chúng sẽ được hoạt hóa trong 24 giờ trước khi nạp vào thiết bị lên men nhằm kích hoạt cho nấm men hoạt động tốt. Nồng độ nấm men cho vào quá trình lên men chính là 200 triệu tế bào/ml dịch đường. 2.6.3. Lên men phụ Quá trình lên men phụ được tiến hành sau khi lên men chính nhằm chuyển hoá phần chất khô còn lại sau quá trình lên men chính để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác. Ở nhiệt độ thấp nấm men và các kết tủa lắng xuống đáy thùng, CO2 được hòa tan trong bia làm cho bia có khả năng tạo bọt. Ngoài ra, quá trình lên mên phụ còn góp phần ổn định hương vị và độ trong cho bia thành phẩm. Bia sau khi lên men chính được gọi là bia non, trong thành phần vẫn còn lại một lượng chất hòa tan không nhiều, có khả năng lên men. Lượng chất hòa tan này sẽ được lên men tiếp tục trong quá trình lên men phụ ở điều kiện nhiệt độ rất thấp, thời gian kéo dài và thực hiện trong các thùng kín. Bia non được hạ xuống 5 – 7 oC trong vòng 48 giờ, sau đó giảm tiếp xuống 1 – 2 oC. Thời gian lên men phụ, tàng trữ bia từ 3 – 6 tuần (nhanh nhất là 6 – 8 ngày và cao nhất là 9 tháng cho bia đặc biệt). Trong quá trình làm lạnh, tế bào nấm men lắng nhanh xuống đáy tank và được lấy ra xử lý và tái sử dụng. 2.7. Lọc trong bia Việc lọc trong bia là để tách khỏi bia những hạt nhỏ như hạt tinh bột, nấm men,… làm tăng thêm giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng thêm độ bền sinh học và độ bền keo của bia. Nguyên tắc lọc: Giữ chặt bằng lực cơ học tất cả những hạt có kích thước lớn hơn kích thước lỗ hỏng của vật liệu lọc. Hấp thụ các hạt có kích thước bé hơn, kể cả các hạt hòa tan dạng keo và các hạt hòa tan phân tử. Độ trong lấp lánh (hay còn gọi là độ trong tinh thể) của bia đạt được là nhờ quá trình thứ hai này. Hiệu quả của quá trình hấp phụ phụ thuộc trước hết vào bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ (Hoàng Đình Hòa, 2002). Bia có thể được lọc bằng máy lọc ống, máy lọc đệm khung bản hoặc qua máy ly tâm cao tốc. Nhiệt độ khi lọc là 1 – 4 oC, tốt nhất l