Báo cáo Thực tập tại nhà máy bia Dung Quất - Quảng Ngãi

đáy côn 60o, phía trên có roto quay. Roto này được lắp úp trên vỏ máy, phía đầu trục dứoi của roto có lắp 1 đĩa, trên đĩa được lắp nhiều búa theo dạng đối xứng. Để máy vững chắc, bên trong có trục, búa, sàng. Các búa, sàng có thể thay thế được khi mòn. * Nguyên tắc hoạt động: Khi hoạt động roto quay, gạo đựoc chuyển xuống, búa đập, hạt bị đập nhỏ ra. Trong buồng nghiền của máy còn có cửa quan sát và van giảm áp. b) Quá trình nấu: Quá trình nấu nhằm chuyển các chất không hoà tan của bột nghiền sang dạng hòa tan, nhằm thực hiện quá trình đường hoá tạo ra dịch nha cung cấp cho quá trình lên men chính sau này. * Các biến đổi trong quá trình đường hoá: i) Tính chất của các enzyme: hoạt tính của các enzyme phụ thuộc nhiều vào các yếu tố: + Nhiệt độ: Hoạt tính tăng khi nhiệt độ tăng, đạt cao nhất tại nhiệt độ thích hợp riêng. Ở nhiệt độ cao thì enzyme bị vô hoạt nhanh chóng. + pH: có ảnh hưởng ít hơn so với nhiệt độ. Do cấu trúc của các enzyme thay đổi theo pH nên mỗi loại enzyme hoạt động mạnh nhất tại một khoảng pH nhất định và giảm ở pH quá cao. ii) Sự biến đổi protein: dưới tác dụng của protease có sẵn trong malt, protein bị thuỷ phân thành acid amin, các peptone, peptid là những thành phần cần thiết cho lên men bia sau này nhiệt độ tối ưu là 48-52oC, pH 5.5-5.8. Ở nhiệt độ 60oC thì sản phẩm là các protid bậc trung gian. Đường hoá là quá trình sinh hoá phức tạp xảy ra dưới tác dụng của hệ enzyme có sẵn trong nguyên liệu malt và một phần chế phẩm enzyme. Quá trình này phụ thụôc vào nhiệt độ, độ pH của dịch cháo, nồng độ tinh bột và hoạt độ của enzyme. + Khi tăng nhiệt độ thủy phân lên một tới hạn nhất định thì tốc độ đường hoá tăng nhanh nhưng nếu tăng lên quá giới hạn thì enzyme bị giảm hoạt lực hoặc quá trình đường hoá sẽ chậm hoặc dừng hẳn. + Nồng độ enzyme có ảnh hưởng tới sản phẩm của quá trình đường hoá. + Khi pH của dịch cháo tương thích với pH của enzyme thủy phân thì quá trình đường hoá sẽ diễn ra rất nhanh, thời gian giảm. Ngoài ra trong quá trình đường hoá còn xảy ra sự thủy phân acid béo, các hợp chất phospho, sự biến đổi tính keo tụ và kết lắng protein. Thủy phân tinh bột: Quá trình này xảy ra theo 3 giai đọan: + Hồ hóa: là phân tử tinh bột trương nở trong nước nóng và vỡ tung, khi đó dịch trở nên nhớt. Quá trình phân huỷ không có tính hoá học nên gọi là hồ hoá. + Dịch hoá: là quá trình làm giảm độ nhớt của dịch bột đã hồ hoá. + Đường hoá: là quá trình phân cắt các hợp chất protein thành các loại đường maltose và glucose. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự thủy phân tinh bột : + Nhiệt độ: nhiệt độ đường hoá có ảnh hưởng rất lớn vì vậy mà phải luôn giữ ở các khoảng nhiệt tối ưu của các enzyme trong suốt quá trình nấu. + Thời gian trong quá trình đường hoá, các enzyme không hoạt động đồng thời mà theo hai giai đoạn đối lập nhau. Giai đoạn 1: enzyme hoạt động mạnh nhất sau 10-20 phút, hoạt tính đạt cực đại ở khoảng 62- 68oC Giai đoạn 2: sau 40- 60 phút, hoạt tính enzyme lúc đầu giảm, lúc đầu giảm chậm, sau đó giảm rất nhanh. + pH: 5.5- 5.6 là pH tối ưu cho hoạt động của hai enzyme amylase, hàm lượng chất chiết đạt được cao hơn khi pH cao hơn. Tuy nhiên pH dịch hèm phụ thuộc vào hàm lượng nước nấu và chất lượng malt. + Nồng độ dịch hèm: đối với dịch hèm loãng các chất hòa tan vào dịch dễ dàng hơn. Nếu dịch hèm đặc hơn thì các enzyme được bảo vệ, không bị quá nhanh bởi sự quá nhiệt. Như vậy trong dịch hèm đặc thì lượng đường có thể lên men và đạt độ lên men cao nhất. * Thiết bị đường hoá và hồ hoá: Hai thiết bị hồ hoá và đường hoá giống nhau, nhưng thiết bị hồ hóa nhỏ hơn vì lượng dịch cần hồ hoá ít hơn tổng lượng dịch hèm. Thiết bị nấu malt: 26m3 Malt sau khi nghiền được cho vào nồi có chứa nước. Tỉ lệ nước và malt là 1: 3,6. Thiết bị có dạng thân trụ, đáy hình nón, nắp có lắp ống thoát hơi. Hệ thống cấp hơi (hơi bão hòa) gián tiếp ở đáy nồi để gia nhiệt. Thân và đáy nồi được bao bọc bởi một lớp bảo ôn. Trục nồi có lắp cánh khuấy để đảo trộn dịch, tránh hiện tượng vón cục. Khi tiến hành nấu, hơi đi qua các ống truyền nhiệt cho thành nồi để đun nóng khối dịch. Trong quá trình nấu, nhà máy bổ sung một số chất hỗ trợ kỹ thuật ( acid lactic để trung hòa pH). Trong thiết bị có lắp hệ thống ống nước vệ sinh nhằm bảo vệ thiết bị. Thiết bị nấu gạo: (hồ hoá) 10m3 Mục đích: thực hiện quá trình hồ hóa tinh bột có trong gạo Gạo sau khi nghiền, cùng với malt lót được đưa vào nồi đã chứa nước. Hệ thống gia nhiệt gián tiếp ở đáy nồi sẽ gia nhiệt để đun nóng dịch. Trong quá trình nấu gạo nhà máy bổ sung chế phẩm enzyme Tecmamyl để thủy phân hoàn toàn tinh bột. Tỉ lệ nước và gạo trong nồi gạo là 1:2,6. * Tiến hành hồ hoá: Gạo được ngâm trong nước ở nhiệt độ 45oC nhằm làm cho các hạt tinh bột ngậm nước và trương nở tối đa để chuẩn bị cho công đoạn hồ hoá về sau. Gạo được hồ hoá ở nhiệt độ 75oC trong 20 phút, ở nhiệt độ này các enzyme ternamyl bổ sung bắt đầu hoạt động và nó phân hủy sơ bộ cấu trúc tinh bột của gạo. Ta tiếp tục nâng nhiệt độ lên 85oC và giữ trong 20 phút: Lúc này tinh bột hấp thu nước và trương nở cực đại và chúng làm cho dịch gạo trở nên đặc hơn. Thực hiện nâng nhiệt độ nồi gạo lên 92-95oC: Lúc này enzyme ernamyl hoạt động tối mạnh và hồ hóa triệt để dịch gạo, sau giai đoạn này dịch gạo trở nên loãng hơn. Cuối cùng nhiệt độ nồi gạo được nâng lên 100oC nhằm thực hiện hồ hoá hoàn toàn lượng tinh bột. * Tiến hành đường hoá: Đường hóa là quá trình tăng nhiệt độ của khối dịch đến nhiết độ thích hợp cho hoạt động của các enzyme mà ta mong muốn và giữ nhiệt độ đó trong thời gian cần thiết. + 45-50oC: nhiệt độ cho các enzyme thủy phân protein và β- glucan hoạt động. Nhằm đạm hoá malt. + 62-65oC: thích hợp thủy phân tạo đường maltose. + 70-75oC: đường hoá. + 78oC: nhiệt độ kết thúc quá trình đường hoá. * Các yếu tố tác động đến quá trình đường hoá: + Chất lượng malt. + Điều kiện tiếp xúc giữa các enzyme và thành phần của malt. + Khuấy. + Sự oxy hoá trong quá trình đường hoá. c) Quá trình lọc bã. 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. Thành phần chủ yếu của phần lỏng là nước và các chất hoà tan. Rữa bã nhằm lấy lại các chất hoà tan còn sót lại trong hèm. Nước nha khi nguội có độ nhớt cao, vì vậy nước rửa bã phải có nhiệt độ cao. i) Nguyên tắc lọc: Sử dụng sự chênh lệch áp suất ở phía trên và phía dưới màng lọc, dịch đường sẽ tự chảy qua lớp lọc để thoát ra ngoài. Khi lọc có hiện tượng oxy hóa chất polyphenol do dịch đường tiếp xúc với không khí, vấn đề này được khắc phục bằng cách giữ cho bã malt luôn ngập nước. Nếu bia có vị đắng khó chịu do lượng tanin hòa tan nhiều, dùng nước cứng để rữa nhưng không nên rữa quá lâu. ii) Thiết bị lọc: Thiết bị có thân hình trụ dung tích 27,3m3, đáy bằng, gần đáy thiết bị có lớp lưới lọc bằng kim loại, bên trong có lắp cánh khuấy. Ngoài ra đáy thiết bị được lắp hệ thống gom dịch lọc. iii) Nguyên tắc hoạt động: Dịch đường ban đầu được cho vào thùng qua sự cân bằng áp, dịch được hồi lưu nhằm hình thành nên lớp lọc bã, khi dịch bã đạt được độ trong cần thiết thì đóng van hồi lưu để thu dịch lọc. Khi dịch được đưa vào thiết bị thì cánh khuấy bắt đầu quay nhanh để gạn đều lớp bã, khi kết thúc quá trình bơm cánh khuấy chậm dần, trong quá trình lọc thì cánh khuấy dừng quay. Quá trình lọc được chia thành 2 giai đoạn: + Giai đoạn đầu: lọc tách dịch ra khỏi bã, trong suốt quá trình lọc bã đóng vai trò như một một lớp vật liệu lọc. + Giai đoạn 2: rửa bã, việc rửa bã làm loãng dịch đường. Để đạt được nồng độ dịch đường mong muốn thì dịch đầu phải có hàm lượng chất chiết cao hơn của bia sản xuất 4- 6%. Lượng nước rửa phụ thuộc vào lượng và nồng độ của dịch đầu và nồng độ dịch cần sản xuất. d) Đun sôi với Houblon. i) 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. - Hoà tan chất đắng: pH càng cao thì vị đắng càng mạnh, phụ thuộc vào thành phần của hoa (giống, nơi trồng, thời gian bảo quản), thành phần của nước … - Hoà tan chất thơm. - Hoà tan chất chát và chất chứa Nitơ. - Thanh trùng dịch đường. ii) Các biến đổi trong quá trình. - Sự hòa tan nhựa đắng, - Sự hòa tan tinh dầu, - Sự hoà tan chất chát và những chất chứa nitơ, - Quá trình keo tụ protid. iii) Thiết bị: nhà máy sử dụng thiết bị gia nhiệt bên trong. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Có dạng hình trụ đáy côn, bên trong nồi có thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống tuần hoàn trung tâm, phía trên có hệ thống phân phối dịch hình nón. Dịch đường đi qua ống còn hơi nóng đi xung quanh các ống. Do đó hơi nguội dần và ngưng tụ. Dịch đường phân tán rộng ra ngoài nhờ một nón chặn phía trên ống chùm, cấu trúc này tránh tạo bọt. Dịch đường tuần hoàn tốt bên trong nồi đun. Nhà máy dung nồi nấu houblon với thể tích 32.4m3. Nồi có nắp hình bán cầu, có đường nối của ống dịch ra của máy lọc và có ống chuyển dịch vào bơm nối sang thiết bị tách bã hoa. Ngoài ra thết bị còn có một bơm dịch, cánh khuấy, kính quan sát và các van. Trước khi bơm vào phải vệ sinh thùng và các ống chùm bằng nước nóng 85oC. Ở tâm các bộ phận truyền nhiệt dạng ống chùm: dịch đi phía trong còn hơi đi vào khoảng không giữa các ống để truyền nhiệt cho dịch đường. Dịch đường từ thùng lọc được đưa vào nồi houblon hoá sao cho khi kết thúc quá trình lọc thì dịch ở nồi houblon bắt đầu sôi. Lúc này ta bắt đầu cho hoa houblon vào. Nhà máy sử dụng cả hai loại là cao hoa và hoa viên. Quá trình đun sôi diễn ra như sau: + Gia nhiệt tới 100oC trong 15 phút. + Đun sôi 100oC trong 10 phút. + Gia nhiệt tới 102oC trong 10-15 phút, đun trong 15 phút. + Cuối cùng đun sôi ở 100oC trong 10 phút. Thời gian houblon hoá khoảng 60- 90 phút tuỳ loại bia. Dịch đường được đưa vào từ đáy thiết bị và sau khi houblon hoá thì nó cũng được tháo ra ngoài ở phía đáy thùng. Trong quá trình houblon hoá nhờ sự chênh lệch về nhiệt độ và tỉ trọng của dịch nên xảy ra quá trình đối lưu tự nhiên, vì thế dịch được đảo trộn mạnh dẫn đến quá trình houblon hoá xảy ra dễ dàng. Ưu điểm cùa thiết bị này: + Giá thành đầu tư thấp hơn, không bảo trì, không bảo ôn. + Không yêu cầu thêm năng lượng điện. + Không thêm bức xạ nhiệt. + Có thể thay đổi nhiệt độ sôi và bay hơi. + Có thể sử dụng áp suất hơi bão hoà thấp. + Dịch đường sôi không tạo bọt và không cần rút không khí. + Nồi nấu không cần cấp nhiệt bên ngoài, cũng không cần cánh khuấy. Nhược điểm: + Khó làm sạch nồi nấu. + Nếu hơi quá nóng thì dịch đường sẽ bị quá nhiệt bởi tốc độ dịch chảy trong ống chậm. + Nếu dịch đường đun quá nhiệt thì sẽ bị sẫm màu và mùi không đạt yêu cầu. iv) Lượng hoa houblon cần thiết: Bình thường mức độ đắng của các loại bia theo ỵêu cầu khác nhau. Lượng chất đắng tùy thuộc vào loại bia và được tính theo công thức sau: Đơn vị đắng(BU) = Số mg chất đắng / lit bia Ở nhà máy bia Dung Quốc thì hàm lượng chất đắng bổ sung là 5-7g α-acid đắng/hl dịch nấu. v) Các quá trình hoá lý xảy ra khi houblon hoá: Thơm hóa dịch đường: Quá trình này xảy ra nhờ sự hoà tan các chất có giá trị của hoa houblon vào dịch đường, nhờ các phản ứng Maillard và Caramel hoá khi đun sôi. Sự hoà tan các chất đắng có trong hoa houbon đã làm thay đổi mùi vị của dịch đường. Nó làm cho dịch đường chuyển từ vị ngọt sang vị đắng của hoa houblon. Độ hoà tan của acid đắng vào nước và dịch đường không lớn nhưng khi đun sôi các chất này dễ bị đồng phân hoá và dễ dàng hoà tan hơn vào dịch đường. Tinh dầu của hoa houblon cũng ảnh hưởng tới mùi vị của bia và dịch lên men. Phần lớn tinh dầu bị bay theo hơi nước khi đun sôi, để tăng cường mùi vị cho bia thì một phần hoa houblon cho vào dịch đường trước khi kết thúc quá trình đun sôi khoảng 30 phút và một lượng xác định cho vào thùng lọc bã. Sự keo tụ và tủa protein: là một quá trình quan trọng khi đun sôi dịch đường với hoa houblon, sự có mặt của các protein hoà tan trong dịch lên men có thể là nguyên nhân làm đục bia ở nhiều dạng khác nhau và giảm độ bền sinh học của bia. Protein keo tụ là do biến tính trong quá trình đun sôi và do protein kết hợp với tanin tạo phức chất. Sự keo tụ và tủa protein không hoàn toàn có thể kìm hãm sự lên men. Sự tăng độ màu của dịch lên men: Màu sắc của dịch đường trước và sau khi houblon hoá chủ yếu là do nguyên liệu malt quyết định. Tuy nhiên do quá trình nấu và houblon hoá đã làm tăng thêm độ màu của các dịch đường do các phản ứng melanoidin, caramen và chất màu của hoa houblon tạo nên. Mức độ tăng màu phụ thuộc vào cường độ và thời gian đun sôi, nồng độ và pH của dịch đường. Dịch đường càng đậm thì khi đun sôi màu của nó càng đậm. Ngoài ra khi đun sôi dịch đường với hoa houblon thì một phần nước sẽ bị bay hơi nên nồng độ dịch đường sẽ tăng hơn so với ban đầu * Chỉ tiêu quan trọng đánh giá quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon khi kết thúc sôi: + Nồng độ chất hoà tan của dịch đường (Đo bằng khúc xạ kế ở 20oC). + Sự tạo thành tủa dạng bông do những protein đông tụ tạo thành. e) Lắng trong. Tách các loại cặn protein đông tụ, các hợp chất polyphenol, hợp chất đắng không tan. Thành phần của cặn phụ thuộc vào: + Chất lượng malt, + Phương pháp đường hoá, + Chất lượng dịch đường, + Cường độ sôi, + Loại chế phẩm và hàm lượng hoa houblon. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị: Thiết bị là thùng lắng xoáy tâm (wirlpool) có dung tích 32.4m3, được cấu tạo bằng thép không gỉ, có đáy nghiêng so với mặt phẳng ngang là 3o, trên thân thùng có nhiệt kế, ống thủy, song song với ống thủy có thước chia vạch có ghi số để báo mức dịch đường có trong thiết bị. Tâm thùng là ống thoát hơi cao, có cửa quan sát, có đèn báo tín hiệu, có ống dẫn dịch theo phương tiếp tuyến với thân thùng từ đáy lên nhằm tạo vòng xoáy khi dịch được bơm vào thùng. Dịch đường bơm vào thùng qua đường ống có đột thu để tạo áp lực lớn trước khi vào thiết bị, dịch được đưa vào với vận tốc theo phương tiếp tuyến với thành thùng, khối dịch sẽ quay bên trong không gian của thùng và đầy dần lên. Khi đó tạo nên lực xoáy tâm, cặn hoa được lắng và tập trung ở tâm đáy thùng, dịch trong được đưa qua thiết bị làm lạnh trước khi được lên men, bã hoa được lấy ra theo cách dội nước và xả ra ngoài. Việc vận hành thùng lắng xoáy dễ, phụ thuộc chủ yếu vào vị trí của các thiết bị nhất là khoảng cách giữa thiết bị đun hoa và thùng lắng xoáy, khoảng cách này càng nhỏ càng ít cản trở cho việc bơm. Chất lượng malt và phương pháp nấu cũng ảnh hưởng tới việc sử dụng thùng lắng xoáy. Thời gian lắng thường là 20-30phút, thời gian lắng không được sớm hơn hoặc muộn hơn vì sớm hơn không kịp lắng còn muộn thì dịch sẽ bị oxy hoá. Thùng lắng xoáy là một thiết bị khá đơn giản ít tốn kém cho việc lắp đặt và sử dụng. f) Quá trình làm lạnh. i) Mục đích: - Đưa nhiệt độ dịch đường về nhiệt độ thích hợp để lên men bia theo yêu cầu kĩ thuật. - Tạo điều kiện để kết tủa cặn lạnh. - Tránh các vi sinh vật gây nhiễm vào dịch đường lên men. - Giảm nhiệt độ dịch đường để tạo điều kiện thuận lợi cho việc bão hoà O2 cho quá trình lên men sau này. ii) Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Thiết bị sử dụng là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng, thiết bị này bền, hiệu suất cao, đa năng, đảm bảo vô trùng và dễ vệ sinh. Đây là thiết bị kín, gồm các tấm, bằng thép không gỉ ghép lại với nhau trên một giàn khoang, các tấm này có lỗ và khe hở ở 4 góc để dịch lỏng đi qua. Mép tấm bản có gắn các găng cao su để khi ghép lại đảm bảo độ kín cho thiết bị và đường dẫn dịch tạo ra 2 phần riêng biệt: một phần dịch đường đi qua và một phần tác nhân lạnh đi qua. Ngoài ra thiết bị còn có kính quan sát, cửa vệ sinh, van xả khí, đường ống dẫn hơi nóng. Máy có hai vùng làm lạnh khác nhau: một vùng làm lạnh trung gian và một vùng làm lạnh nhanh xuống nhiệt độ theo yêu cầu. Nước dùng làm lạnh trung gian và cồn pha nước với nồng độ 30% được dùng làm tác nhân làm lạnh. Nguyên tắc hoạt động: Dịch ra khỏi thùng lắng xoáy khoảng 98oC được bơm vào thiết bị làm lạnh. Trong mỗi bản, dịch đường nóng và nước lạnh đi ngược chiều nhau, khi qua bản khác thì dịch và nước đảo chiều, qua mổi bản nước lạnh sẽ thu nhiệt của dịch đường nóng làm cho nhiệt độ của dịch đường giảm xuống và của nước tăng lên. Cứ như thế cho đến bản cuối cùng nhiệt độ của dịch đường hạ xuống còn 7-9oC, còn nhiệt độ của nước ra khoảng 75oC. Nước được tận thu để sử dụng cho việc lọc rửa bã. Trong quá trình hạ nhiệt dịch đường từ 98oC về 6-8oC phía sau máy làm lạnh ta có lắp một hệ thống sục khí vào dịch đường nhằm cung cấp oxy không khí tiệt trùng, vì oxy hầu như bị loại hết trong quá trình chế biến dịch đường nên phải nạp oxy cho dịch đường để có đủ lượng oxy cho tế bào nấm men sống, phát triển, đặc biệt trong quá trình sinh sản trong giai đoạn đầu của quá trình lên men bia. Không khí trước khi sục vào dịch đường phải qua một hệ thống xử lý: không khí được cung cấp từ máy nén được cho qua cột than khử mùi sau đó đi vào vùng cực tím nhằm diệt khuẩn, sau đó chúng được đi vào bộ phận phân phối khí và cung cấp oxy vào trong dịch đường. Ưu điểm của thiết bị làm lạnh: - Gọn nhẹ. - Thu hồi nhiều năng lượng. - Vệ sinh trong chu trình kín. - Không nhiễm vi sinh vật. B. Phân xưởng lên men. Là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng thành những sản phẩm là rượu và CO2. Quá trình lên men dịch đường diễn ra qua các giai đoạn: lên men chính, lên men phụ và tàn trữ. Nhà máy sử dụng phương pháp lên men hiện đại, kết hợp với phương pháp đối lưu dịch đường nhờ sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng trong thiết bị thân trụ, nhằm rút ngắn thời gian lên men, giảm chi phí về năng lượng, ít tốn diện tích… B.1. Lên men chính. Nhằm biến các chất đường và các dextrin có phân tử lượng thấp thành rượu etylic và CO2 và một số sản phẩm có trong bia thành phẩm nhằm định hương và vị của bia, quá trình chuyển hóa này nhờ vi sinh vật. Các sản phẩm phụ của quá trình lên men chính: Glixerin, este: nó hình thành hương thơm diệu của bia. Andehyt: tăng hương cho bia. Diaxetyl: là một chất lỏng màu vàng có khả năng kích thích rất mạnh lên hệ thần kinh con người, gây đau đầu cho người uống, ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia. Các acid hữu cơ: acid sucsunic, acid axetic… có giá trị hình thành chất lượng bia. Rượu bậc cao: glycerol. Các biến đổi trong quá trình lên men: + Quá trình sinh lý: thể hiện ở sự sinh sản nấm men, đây là quá trình tăng sinh khối trong quá trình lên men nhằm mục đích tăng số lượng tế bào để lên men bia. Quá trình này xảy ra trong thời kì đầu của quá trình lên men chính, lúc đó xảy ra đồng thời sự sinh sản của nấm men và sự lên men. Nhưng trong điều kiện lên men bình thường thì sự sinh sản của nấm men kết thúc trước khi quá trình lên men chính xong. + Quá trình sinh hóa: đây là quá trình cơ bản - Quá trình lên men dịch đường: là quá trình chuyển hóa các chất có trong dịch đường nhờ tác động của nấm men bia. Phần lớn các chất chiết trong dịch lên men là đều lên men được. Phần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein và chất khoáng… Sản phẩm chính của quá trình lên men này là rượu etylic, CO2, ngoài ra trong quá trình lên men bia còn sinh ra nhiều sản phẩm phụ khác như glixerin, các acid hữu cơ, aldehyt, các rượu bậc cao, các este… Tất cả những biến đổi này dẫn tới sự thay đổi về chất và lượng của các chất hòa tan trong dịch lên men, biến dịch đường thành bia. Thành phần chất lượng bia phụ thuộc vào thành phần dịch đường loại nấm men, điều kiện lên men. - Sự tạo thành bọt: là một trong những tính chất quan trọng và đặc trưng của bia. Bọt được hình thành trong khi lên men dịch đường, trong quá trình công nghệ và lúc sử dụng bia, đây là lúc tạo điều kiện để giải phóng CO2 ra khỏi bia, trong suốt quá trình nổi bọt, CO2 góp phần đẩy oxy ra góp phần làm giảm thế oxy hóa khử, vừa hạn chế vi sinh vật hiếu khí phát triển vừa tránh được sự oxy hóa làm giảm chất lượng bia. + Quá trình hóa lý: - Thay đổi pH của dịch lên men: pH giảm mạnh. - Thay đổi về thế oxy hóa khử: trong quá trình lên men bia thì thế oxy hóa khử giảm. - Thay đổi về năng lượng đệm. - Xuất hiện bọt: Bọt tạo thành do quá trình lên men đồng thời do tất cả các quá trình của công nghệ kể cả lúc sử dụng bia. - Xuất hiện tủa. * Để kiểm tra quá trình lên men chính kết thúc hay chưa, người ta sử dụng các phương pháp sau: - Quan sát độ bọt: khi quá trình lên men chính kết thúc, trên bề mặt có một lớp mỏng, mịn đều có màu xám nâu. - Nồng độ chất hòa tan: nếu sau 1 ngày nồng độ chất hòa tan giảm 0,1-0,2 % trong bia thì quá trình lên men chính kết thúc. - Độ trong: Sau 24h bia trong hoàn toàn thì kết thúc quá trình lên men chính. Sau khi lên men chính kết thúc, lớp phủ trên bề mặt phải vứt bỏ và tiếp tục lên men phụ và tàng trữ ở nhiệt độ thấp. B.2. Lên men phụ và tàn trữ. Là quá trình quang trọng để ổn định thành phần chất lượng của bia. Tiếp tục lên men phần đường còn xót lại để bổ sung thêm CO2 cho bia và hoàn thiện chất lượng bia. Đưa về nhiệt độ thấp để hạn chế sự xâm nhập và phá hoại của các vi sinh vật khác. Khử rượu bậc cao, diaxetyl và aldehyt đến mức độ cho phép làm bia thơm hơn. Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men phụ: - Sử dụng chất chiết còn lại: đặc trưng của quá trình lên men phụ là quá trình lên men chậm với một lượng đường không đáng kể, quá trình lên men phụ và tàng trữ có ý nghĩa rất lớn 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 và tàng trữ bia, 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. Độ hòa tan của CO2 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ, áp suất trong thùng tàng trữ. - Hoàn thiện hương vị của bia: Hương vị bia non lúc vào thùng lên men phụ nồng, mùi nấm men đắng và ít hấp dẫn, nhiều loại hợp chất đã được chuyển hóa trong quá trình tàng trữ: diacetyl. Hợp chất lưu huỳnh, aldehyte, acid béo bay hơi, acid amin… - Làm trong bia: Quá trình lắng trong bia phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, tính chất của nấm men, chiều cao của thùng lên men phụ… để gia tăng quá trình lắng trong bia, người ta cho chất hấp phụ vào bia, thường cho vào cuối quá trình tàng trữ chúng sẽ hấp phụ và kết tủa xuống kéo theo một số bã men hoặc các phức chất tanin-protid. - Làm chín bia: nấm men trong giai đoạn này phải đủ. - Ổn định bia. Tiến hành lên men. Nhà máy sử dụng công nghệ lên men một pha. Đặc trưng của phương pháp này là cả quá trình lên men chính và phụ được thực hiện chung trong một thiết bị. Công nghệ lên men một pha được tiến hành trong các thiết bị có kích thước lớn. Do các thiết bị có kích thước lớn nên hiệu ứng của các biến đổi thủy động học đến trạng thái sinh lý của nấm men và các quá trình chuyển hóa là theo chiều hướng tích cực, điều đó có nghĩa là chất lượng sản phẩm tốt hơn. i) Quá trình thực hiện: Dịch đường sau khi lọc được làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng đến nhiệt độ 7-9oC, sau khi dịch đường thông khí bằng không khí vô trùng, dịch sẽ được chuyển vào thiết bị lên men. Dịch đường đưa vào thiết bị lên men có thể chia làm nhiều lần một ngày (phụ thuộc năng suất nhà máy). Khi dịch đường chiếm khoảng 2-3% thể tích của thiết bị thì cho men giống vào. Sau khi cho dịch đường vào đầy theo yêu cầu năng xuất thì ngừng và cho lên men. Khi kết thúc quá trình lên men chính tức là nồng độ dịch lên men giảm ta rút men đi tái sử dụng hoặc hủy bỏ. Sau giai đoạn này làm lạnh toàn bộ bia non đến 0- 2oC và tiến hành lên men phụ. Khi lên men phụ kết thúc thì đưa kết tủa nấm men ra ngoài. ii) Thiết bị lên men: Thiết bị có thân hình trụ, đáy côn, trên thân thiết bị có hệ thống áo lạnh. Chất tải lạnh trong áo là glycol. Bên ngoài thiết bị được bọc một lớp bảo ôn để giữ nhiệt độ trong thùng lên men không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường. Nguyên tắc hoạt động: Dịch đường được đưa vào thiết bị theo đường ống nạp dịch ở dưới đáy tank. Sau khi lên men, bia tạo thành cũng lấy ra theo đường ống đó. Trong quá trình lên men khí chính là CO2, nhưng nếu lượng CO2 tạo ra nhiều sẽ được xả ra nhờ van điều áp. Trong quá trình lên men việc giữ nhiệt và hạ nhiệt được thực hiện nhờ hệ thống áo lạnh. Cặn và men lắng trong thiết bị được tháo ra ở đáy. Bồn lên men sẽ dược chia làm 3 vùng, khi thực hiện quá trình lên men chính thì nhiệt độ ở vùng 1, 2 giảm xuống tạo ra sự đối lưu tự nhiên (do chênh lệch về tỉ trọng) nên quá trình lên men xảy ra đều hơn, khi đến quá trình lên men phụ thì nhiệt độ vùng 3 được giảm xuống nhằm thực hiện quá trình lắng các bã tế bào nấm men chết, bã hoa còn sót lại… B.3 Lọc trong bia. i) Mục đích: - Tạo độ lóng lánh cho bia. - Loại bỏ đáng kể số lượng vi sinh vật gồm