Báo cáo Tìm hiểu quy trình sản xuất Bia tại Công ty Bia Hải Phòng

các sản phẩm thấp phân tử dễ hoà tan vào nước khi nhiệt độ của khối dịch được nâng lên đến các điểm thích hợp cho các Enzim này hoạt động Trong hạt Malt khô có khoảng 16% lượng chất khô là những chất thấp phân tử dễ hoà tan. Nhưng sau khi được đường hoá thì ở trong dung dịch đường có tới 70 – 76% lượng chất khô ở trạng thái hoà tan, có nghĩa là 54 – 60% các hợp chất cao phân tử đã chuyển thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan như đường, axit amin, dextrin bậc thấp, peptid... Những biến đổi cơ bản trong quá trình đường hoá nguyên liệu Đường hoá là một quá trình sinh hoá phức tạp xảy ra dưới tác dụng của hệ Enzim có sẵn trong nguyên liệu Malt và một phần của chế phẩm Enzim. Quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nhiệt độ, độ pH của dịch cháo, nồng độ tinh bột, nồng độ và hoạt độ của Enzim. Nhiệt độ ảnh hưởng lớn không chỉ đến tốc độ đường hoá, hiệu suất đường hoá mà còn ảnh hưởng đến tỷ lệ các thành phần của sản phẩm đường hoá. Khi tăng nhiệt độ thuỷ phân (nhiệt độ đường hoá) lên một giới hạn nhất định tốc độ đường hoá tăng nhanh, nhưng nếu tiếp tục tăng quá giới hạn thì các Enzim bị giảm hoạt lực, quá trình đường hoá sẽ chậm lại hoặc ngừng hẳn lại. Nhiệt độ tối ưu cho proteaza hoạt động là 48 – 52oC. Nhiệt độ tối ưu cho Enzim b-amylaza hoạt động là 63oC. Còn nhiệt độ tối ưu cho Enzim a-amylaza hoạt động là 70 – 73oC. Vì vậy, việc điều chỉnh nhiệt độ trong quá trình đường hoá là một yếu tố rất quan trọng. Độ pH của dịch cháo cũng có ảnh hưởng đến quá trình đường hoá, mỗi một Enzim có một độ pH tối ưu riêng pH tối ưu đối với a-amylaza là : 5,5 – 5,8 pH tối ưu đối với b- amylaza là : 4,8 – 5,0 pH tối ưu đối với amylophosphataza là : 5,5 – 5,7 Khi đó pH của dịch cháo mà tương ứng với độ pH tối thích của các Enzim thuỷ phân thì quá trình đường hoá sẽ diễn ra rất nhanh, giảm thời gian đường hoá do đó công việc theo dõi độ pH của dịch cháo là công việc quan trọng Nồng độ dịch cháo ảnh hưởng khá mạnh tới khối lượng và chất lượng của các sản phẩm thuỷ phân do sự phân cắt của hệ Enzim thuỷ phân trong quá trình đường hoá Nếu dịch cháo càng loãng, lượng đường tạo ra càng nhiều, đặc biệt là nhóm đường thấp phân tử có khả năng lên men được. Khi đường hoá dịch cháo đặc thì lượng đường Maltoza sẽ thu được nhiều hơn so với dịch cháo loãng, bởi vì ở dịch cháo đặc thì độ bền nhiệt của b-amylaza cao hơn. Còn khi dịch cháo bị loãng thì hoạt động của proteaza lại kém đi bởi vì trong cháo loãng chứa Nitơ hoà tan bền vững ít hơn so với ở dịch cháo đặc Nồng độ Enzim có ảnh hưởng tới sản phẩm của quá trình đường hoá. Bằng cách điều chỉnh khối lượng hoạt tính của Enzim và các điều kiện về nhiệt, pH... có thể tạo ra ưu thế cho sự hoạt động của các Enzim này hoặc Enzim khác Những quá trình biến đổi khác: Ngoài những quá trình Enzim trên trong quá trình đường hoá còn xảy ra sự thuỷ phân các axit béo, các hợp chất phospho, sự biến tính, keo tụ và kết lắng của protein. Quá trình này xảy ra nhằm loại được những pha protein có phân tử lượng lớn ra ngoài tránh làm đục cho bia sau này. Đặc biệt, trong quá trình đường hoá diễn ra sự kết hợp của protein (axit amin) với đường khử tạo ra mùi thơm đặc trưng, làm tăng cường độ màu của dịch đường sau này. Thiết bị nồi đường hoá Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm viêc Về mặt cơ bản nồi đường hoá có cấu tạo giống với nồi hồ hoá, chỉ khác ở chỗ nồi đường hoá có thêm ống dịch vào để bơm đưa dịch từ nồi hồ hoá sang. Do đó, nguyên lý làm việc của nồi đường hoá cũng giống như nồi hồ hóa. Thùng sau khi rửa sạch, đầu tiên mở van xả nước ngưng và đóng van lại chỉ cho phép một độ hở nhất định để cho nước ngưng được tháo ra trong quá trình làm việc. Khi kiểm tra xong cho nước cần đun nóng vào và đồng thời nở van hơi để cấp nhiệt. Mở van hơi càng to thì cấp nhiệt càng nhiều, khi muốn hạ nhiệt độ thì đóng van nhỏ dần thì nhiệt độ sẽ giảm. Khi quá trình kết thúc thì đóng van hơi hoàn toàn. Cánh khuấy hoạt động nhờ động cơ điện, khi cho nước vào thì mở động cơ điện cho cánh khuấy hoạt động Cách tiến hành đường hoá nguyên liệu Khi cháo sắp chín 30 ph trước khi quá trình hồ hoá kết thúc, ta tiến hành ngâm malt.Ở trong nồi đường hoá toàn bộ phần bột Malt còn lại của một mẻ nấu được vít tải đưa vào ngâm trong nước theo tỷ lệ nguyên liệu / nước là 1/5 ở 40oC trong thời gian 40 ph nhằm chiết các Enzim trong malt khuyếch tán vào nước. Tại cuối nhiệt độ này ta bổ sung chế phẩm Newtrase để thực hiện quá trình đường hoá. Sau đó ta bơm hết lượng dịch cháo ở nồi hồ hoá sang nồi đường hoá, lúc này nhiệt độ chung của khối dịch đường hoá là 50 – 52oC. Cánh khuấy làm việc liên tục và duy trì ở nhiệt độ này trong 30 ph. Trong thời gian này Enzim proteaza hoạt động mạnh mẽ và sẽ tạo ra nhiều sản phẩm của protit phân tử lượng thấp, pepti aminoaxit. Nâng nhiệt độ dịch đường hoá lên tới 63 – 65oC thì cho một lượng chế phẩm Furamin vào và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 30 ph để thực hiện quá trình đường hoá lần một. Ở nhiệt độ này Enzim đường hoá b-amylaza hoạt động với cường độ mạnh nhất, phân cắt amolopectin và amilopectin thành đường maltoza và một ít dextrin. Tiếp tục cấp hơi để nhiệt độ dịch đường hoá tăng lên tới 75 - 78oC và duy trì ở nhiệt độ này trong khoảng 15 – 30 ph, đây là quá trình đường hoá lần hai. Tại nhiệt độ này, enzim a-amylaza hoạt động phân cắt amilopectin dextrin là chủ yếu. Duy trì nhiệt độ này cho đến khi nào đường hoá hết. Sau đó, trước khi bơm dịch đường sang thùng lọc ta bổ sung nốt một lượng Ultral có tác dụng làm loãng dịch đường, thuận lợi cho quá trình lọc sau này. Phòng KCS kiểm tra những chỉ tiêu sau để đánh giá quá trình đường hoá Xác định dải nhiệt độ nấu Nhiệt độ đường hoá Xác định hàm lượng đường Độ đường sót. Lọc dịch đường Mục đích Tách pha lỏng chứa chất hoà tan ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiến trình công nghệ còn pha rắn loại bỏ ra ngoài. Cơ sở lý thuyết của quá trình lọc trong dịch đường. Thành phần khoa học của cháo sau khi đường hoá kết thúc bao gồm 2 phần: pha rắn và pha lỏng. Pha rắn được gọi là bã malt, pha lỏng được gọi là dịch đường (nước nha). Về khối lượng thì pha rắn chiếm khối lượng nhỏ hơn rất nhiều so với pha lỏng, nhưng chúng có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình lọc Phương thức thông thường để tách 2 pha ra khỏi hỗn hợp là ta nén chúng lên những vật có cấu trúc lưới để phân tử pha rắn được giữ lại, còn pha lỏng được đi qua. Các phân tử của pha rắn bị giữ lại tạo thành một màng lọc đóng vai trò quyết định đến chất lượng và quá trình lọc. Quá trình lọc bã Malt được tiến hành theo 2 bước: Bước đầu tiên là ép và tách dịch cốt, bước tiếp theo ta rửa bã để chiết hết tất cả các chất dinh dưỡng còn bám lại trên đó. Dịch đường sẽ tự chảy qua lớp lọc để ra ngoài do sự chênh lệch áp suất. Thiết bị lọc Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Đây là thiết bị lọc đáy bằng có răng cào. Nồi lọc gồm có một đáy thật và một đáy giả, đáy giả dạng lưới, khoảng trống giữa hai đáy là dịch lọc. Đáy giả giữ vỏ trấu lại để đảm bảo lớp màng lọc được tốt. Thùng sau khi vệ sinh, ta hạ cánh khuấy đến độ cao thấp nhất và mở động cơ cho cánh khuấy hoạt động đồng thời bơm nước nóng 75 – 78oC vào theo đường ống tháo dịch cho đến khi mức nước có chiều cao 1 – 1,5 cm thì dừng lại. Mục đích là để đuổi hết không khí ở trong ống. Dùng bơm li tâm bơm khối dịch cháo sang thùng lọc theo phương vào thành thùng. Sau khi bơm khối cháo sang thùng lọc xong ta cho cánh khuấy ngừng hoạt động và nâng cánh khuấy lên độ cao cao nhất. Ta để khối cháo yên trong 20 – 30 ph để cho các chất không hoà tan có khối lượng lớn lắng xuống thành một lớp màng đóng vai trò là lớp lọc phụ. Sau 20 – 30 ph ta mở van của bơm li tâm bơm dịch lọc (nước nha). Nước nha đầu tiên đục nên thường hồi lưu chúng về thùng lọc và phải nhẹ nhàng để tránh sự xáo trộn làm hỏng cấu trúc của lớp bã lọc ở phía dưới. Quá trình hồi lưu thường mất 15 ph sau đóng van hồi lưu và mở van dịch cho vào nồi nấu hoa Houblon. Sau khi hết dịch ta thường rửa bã 3 lần bằng nước nóng và nước rửa này cũng được bơm vào nồi nấu hoa đến nồng độ dịch đường đạt khoảng 12% hay nồng độ chất hoà tan trong nước rửa chỉ còn 0,3 – 0,5% thì quá trình rửa bã kết thúc. Sau khi rửa bã xong thì hạ cánh khuấy xuống và cho cánh khuấy hoạt động để cào bã sang cửa tháo bã ra ngoài. Cách tiến hành Dịch đường sau khi đường hoá xong, gồm 2 phần bã và dịch. Phần bã bao gồm tất cả những phần tử nhỏ không tan, vỏ trấu. Phần loãng là dịch chứa chất hoà tan của malt và gạo. Quá trình lọc được tiến hành theo hai giai đoạn Tách lọc nước nha, chứa các chất hoà tan của malt và gạo. Rửa bã để thu hồi những phần tử hòa tan chủ yếu còn bám ở phần bã. Trước khi lọc ta tiến hành bơm nước lọc, nhiệt độ của nước từ (75 – 78oC), vào dưới đáy sao cho chiều cao của nước cách mặt sàng là 1 – 1,5cm. Nước vào từ dưới chiếm đầy các ống dẫn và khoảng không gian giữa đáy chính và lưới nên đẩy được không khí ra ngoài. Sự có mặt của không khí gây khó khăn cho quá trình lọc. Dịch đường sau khi đường hoá xong được bơm sang thùng lọc, vừa bơm dịch đường vừa động thời bật cánh khuấy để cào và đảo trộn lớp bã lọc, phân bố đều bã trong thùng. Sau đó ngừng khuấy và để thời gian lắng khoảng 20 – 30 ph, ta mở van dẫn dịch xuống bình trung gian. Lúc đầu dịch vẫn còn đục được hồi lưu về thùng lọc, khi dịch lọc trong thì đóng van hồi lưu và mở van dẫn dịch sang nồi nấu hoa. Thời gian lọc nước nha tại nhà máy khoảng 1h 35ph Sau khi lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã theo khối lượng dịch cần phải đạt tới. Mở van đáy và van xả cấp rửa bã, bơm nước nóng nhiệt độ 75 – 78oC vào thùng lọc theo hai đường cấp nước (đường CIP và sục đáy). Tại nhà máy bia Hải Phòng tiến hành rửa bã 3 lần: Rửa bã lần 1: cho máy khuấy 15 ph, để lắng rửa khoảng 45 ph Rửa bã lần 2: cho máy khuấy 15 ph, để lắng rửa khoảng 45 ph Rửa bã lần 3: cho máy khuấy 10 ph, để lắng rửa khoảng 20 ph Trong quá trình rửa bã nhiệt độ của nước rửa là 75 – 78oC để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật, chú ý không để bã khô mới cấp tiếp nước lọc. Tiến hành rửa bã đến khi nào đủ lượng dịch sang nồi nấu hoa theo yêu cầu, đồng thời kiểm tra độ đường sót ở bã đạt mức thấp nhất 1- 1,5oS thì sẽ kết thúc quá trình lọc. Nấu dịch đường với hoa Houblon Mục đích 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 và hương thơm dịu của hoa, đặc trưng cơ bản về tính chất của Bia sau này. Polyphenol của hoa Houblon khi hoà tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với các hợp chất protein cao phân tử để tạo thành các phức chất dạng màng nhầy, dễ kết lắng và sẽ kéo các phân tử cặn nhỏ trong dịch đường kết lắng theo. Với quá trình này độ bền keo của dịch đường tăng lên và thành phần sinh học của nó được ổn định. Polyphenol, chất đắng, các chất chứa Nitơ trong hoa Houblon là những chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính cao, nhờ có màng căng này, bọt khí CO2 trong bia không dễ dàng thoát khỏi bề mặt của nó. Những hợp chất này tham gia vào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho Bia. Khi nấu còn xảy ra nhiều quá trình khác, những quá trình này ít nhiều tác động theo chiều hướng tích cực đến việc hình thành chất lượng sản phẩm Bia sau này như: Quá trình tạo Melanoid, tăng độ chua định phân, tăng cường độ màu, giảm bớt độ nhớt... Thiết bị nấu hoa Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Thiết bị nấu hoa được chế tạo giống như nồi thuỷ phân tinh bột nhưng có khả năng cấp nhiệt cao hơn. Thể tích nồi nấu hoa tính theo tỷ lệ 650 – 700 lit/100kg nguyên liệu. Thiết bị này được chế tạo bằng thép không rỉ hoặc hợp kim khác. Thiết bị có thân hình trụ, có bộ phận gia nhiệt dùng hơi nước bão hoà để đun nóng. Nồi có nắp hình bán cầu, ở tâm là ống thoát hơi. Gần cổ, trên vai nồi có của mở. Trên cổ một đoạn phía trong nồi thoát hơi có bộ phận hướng hơi và có gắn đường ống để dẫn ra khỏi nồi. Đầu tiên mở van nước ngưng tháo nước ngưng và đóng van lại, chỉ cho phép van được hở ở một mức độ nhất định để nước ngưng trong quá trình đun nóng thoát ra. Dịch cháo sau khi lọc được bơm sang nồi, ta từ từ cấp nhiệt bằng cách mở van hơi bão hoà sao cho khi kết thúc quá trình lọc thì dịch đường ở trong nồi cũng bắt đầu sôi. Khi kết thúc quá trình đun nóng thì đóng van hơi nước bão hoà và mở van tháo dịch đường và được bơm li tâm bơm sang thùng lắng xoáy. Lượng hoa Houblon cần dùng và phương pháp nạp hoa vào dịch đường Lượng hoa Houblon: 1,2 – 1,5 g/lit dịch đường. Cách nạp hoa: Hoa được nạp vào cùng một lúc với dịch trong từ thùng lọc đưa sang. Kỹ thuật đun sôi: Ngay từ lúc đầu tiên khi dịch đường được bơm vào thùng đun hoa ta phải lập tức gia nhiệt để nâng nhiệt độ của dịch đường lên. Ở nhiệt độ 70 – 75oC hệ Enzim amylaza kịp thuỷ phân hết các tinh bột còn sót lại. Trong quá trình đun sôi này ta phải đảm bảo những yêu cầu sau: Khi quá trình rửa bã kết thúc thì dung dịch đường ở nồi đun hoa cũng vừa sôi. Sau khi bơm nốt dịch bã đã rửa vào nồi đun hoa cấp tiếp hơi để dịch đường sôi ở cường độ thật mạnh. Với cường độ sôi thật mạnh như thế này các chất trong hoa Houblon sẽ hoà tan một lượng lớn vào dịch đường. Thời gian đun hoa khoảng 20 ph, ở nhiệt độ 102oC, ta bổ sung một lượng đường kính trắng RS cần thiết. Toàn bộ quá trình kết thúc là lúc nhiệt độ phải đạt 102 – 106oC. Một số protein sẽ kết tủa ở nhiệt độ này do đó làm tăng độ trong và độ bền của bia. Thời gian nấu trung bình 1 – 2h, gia nhiệt nhanh nhằm đạt hiệu suất kết protein không đông tụ cao nhất. Sau khi kết thúc quá trình đun hoa, ta tiến hành lọc bã hoa Houblon. Kiểm tra quá trình đun hoa Chỉ tiêu quan trọng để kết thúc quá trình đun hoa là nồng độ chất hoà tan của dịch đường. Lọc bã hoa Houblon Mục đích Tách cặn bã malt, cặn hoa và các chất kết tủa ra khỏi dịch đường nhờ lực hướng tâm tránh cho bia khỏi bị đục. Thiết bị lẵng xoáy Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Thiết bị sau khi rửa sạch, ta mở van của ông cho dịch đường vào và dùng bơm li tâm để bơm dịch từ thùng đun hoa vào thùng lắng theo phương tiếp tuyến. Khi dịch đường đã trong ta mở van của ống cho dịch đường ra và cho bơm li tâm bơm dịch đường vào máy làm lạnh nhanh. Còn bã được tháo ra theo đường ống tháo bã ra ngoài. Cách tiến hành Thiết bị là thùng inox lớn. Đây là thiết bị lắng cặn kiểu mới được chế tạo bằng thép không rỉ, thường có dung tích phù hợp với dung tích của nồi nấu hoa.Trên thân có cửa vệ sinh, có cửa quan sát và đèn báo tín hiệu, nối tiếp cổ thùng là ống thoát hơi cao sẽ tạo ra sức hút rất mạnh. Với cấu tạo như vậy việc hạ nhiệt độ của dịch đường từ 102oC xuống 90oC chỉ diễn ra trong 15 – 20 ph. Ở độ cao 1/4 thân thiết bị (từ đáy lên) là đường ống để bơm dịch vào thùng. Hướng đi của ống là theo phương tiếp tuyến của thân thùng, khoảng đường ống bơm dịch đường vào bị thắt lại. Bằng cách đó tốc độ của dịch đường phóng vào thùng rất lớn tạo lên một sức đẩy rất mạnh. Lực này tạo ra một xung lượng theo phương tiếp tuyến của cột chất lỏng xoay tròn. Nhờ có lực hướng tâm lớn, cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Khi nhiệt độ của dịch đường hạ xuống 90oC thì dịch đường trong được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng dịch đường. Dịch đường sau khi tách ra khỏi bã và các chất kết tủa được bơm li tâm bơm vào máy làm lạnh nhanh và trước máy làm lạnh nhanh, dịch đường cũng đi qua một thiết bị lọc để tách các bã và các chất kết tủa không lắng xuống. Quá trình làm lạnh nhanh Mục đích Mục đích của quá trình làm lạnh và tách cặn dịch đường là loại cặn (cặn thô là chủ yếu) Protein đông tụ, các hợp chất Polyphenol, hợp chất đắng... đưa nhiệt độ của dịch đường về nhiệt độ lên men (10 – 12oC), đồng thời bổ sung một lượng O2 cần thiết để tạo điều kiện cho nấm men sinh trưởng và phát triển. Thiết bị làm lạnh và tách cặn Cấu tạo thiết bị Nguyên lý làm việc Dịch chạy vào máy làm lạnh nhanh qua đường dịch vào và đi ra qua đường dịch ra. Máy làm lạnh nhanh hoạt động theo nguyên tắc truyền nhiệt cho chất có nhiệt độ thấp hơn (khuyếch tán nhiệt) Tác nhân làm lạnh của thiết bị này là nước lạnh 1oC được dẫn vào thiết bị theo ống dẫn nước lạnh vào. Chất được làm lạnh lúc này là dịch đường được bơm li tâm bơm từ thùng lắng xoáy sang. Dịch được đưa vào theo một ống dẫn, chiều dòng nước lạnh và dòng dịch đường ngược nhau. Dịch đường và nước lạnh đi giữa tấm cách nhau bằng tấm, dịch đường sau khi làm lạnh được đưa ra qua ống dẫn dịch ra và lúc này được trộn với oxy trong một bình nhỏ. Đường ống nén oxy có nối với một áp kế để đo áp suất của khí oxy. Cách tiến hành Quá trình làm lạnh nhanh diễn ra hai bước: Bước 1: Giảm nhiệt độ của dịch đường xuống còn 60 – 70oC Bước 2: Giảm nhiệt độ dịch đường xuống nhiệt độ lên men (10 – 12oC) Thiết bị làm lạnh nhanh ở đây ta chọn là thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản. Thiết bị này làm lạnh dịch đường trong thời gian rất ngắn ta quen gọi là máy làm lạnh nhanh, máy lạnh nhanh tấm bản có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng chế tạo từ thép không rỉ. Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc, mỗi tai có một lỗ tròn. Với cấu tạo từng bản như vậy khi lắp chúng lên khung máy thì sẽ tạo thành 4 mương dẫn: Dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, tác nhân lạnh ra khỏi máy. Thông thường dịch đường nóng được bám vào một trong hai mương dẫn phía trên (ngược với chiều dịch đường bơm vào) và đi ra ở mương dẫn dưới ngược phía. Phần làm lạnh sơ bộ của dịch đường trong thùng lắng xoáy giảm nhiệt độ dịch đường xuống còn 60 – 70oC Phần làm lạnh thứ hai lạnh nhanh, dùng nước 1oC làm chất tải lạnh, hạ nhiệt độ xuống còn 10 – 12oC. Nhiệt độ đường sau khi qua thiết bị làm lạnh nhanh đạt đến nhiệt độ tối ưu cho nấm men phát triển. Dịch đường ban đầu được trộn với men giống ( tỉ lệ men giống là 10% tổng lượng dịch lên men) rồi bơm vào tăng lên men. Trước khi bơm vào tank lên men người ta bão hoà dịch đường bằng oxy đã khử trùng. Kiểm tra quá trình làm lạnh nhanh Kiểm tra thể tích thu hồi mẻ nấu Nhiệt độ chuyển dịch CHƯƠNG II. LÊN MEN Mục đích Quá trình lên men chính là quá trình chuyển các glucid thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo đúng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm. Cơ sở lý thuyết Nấm men Trong điều kiện sống, nấm men thông qua con đường trao đổi chất và năng lượng trong điều kiện thích hợp để chuyển các glucid phân tử lượng thấp thành C2H5OH, CO2, theo sơ đồ phản ứng sau C6H12O6 C2H5OH + CO2 + H2O + Q Đồng thời các quá trình sinh hoá cũng diễn ra do sự xúc tác sinh học của các enzim được hình thành trong quá trình lên men, tạo ra một số sản phẩm phụ như axit hữu cơ, este, rượu bậc cao, andehyt, glyxerin... Tất cả những biến đổi này đã dẫn đến sự thay đổi về lượng và chất của các chất hoà tan có trong dịch đường nhằm biến dịch đường thành bia. Mục đích của quá trình lên men không phải là tạo ra được lượng rượu và CO2 tối đa mà các thành phần trong đó phải có sự tương quan thích hợp để tạo ra sự đặc thù về hương, vị và nhiều tính chất cảm quan khác mà các sản phẩm khác không có được. Lên men dịch đường diễn ra qua 2 giai đoạn: Len men chính và lên men phụ. Lên men chính Quá trình chuyển hoá đường thành rượu Thời gian lên men chính dừng lại khi hàm lượng chất Etanol chiết còn khoảng 30 -35% so với lượng ban đầu. Trong quá trình len men, nấm men phát triển và sử dụng các glucid có trong dịch men. Đối với các đường đơn giản thì nấm men để hấp thụ nhưng với dextrin cao phân tử chúng phải tiết ra Enzim thuỷ phân để phân giải thành các đường đơn giản Lượng dextrin không được nấm men hấp thụ hết, còn lại trong bia được gọi là lượng đường sót còn lại trong bia cũng góp phần không nhỏ vào việc tạo vị đặc trưng của bia. Một số quá trình biến đổi khác Sau quá trình lên men chính tạo ra sản phẩm là bia non có tính chất khác xa về mọi mặt so với dịch đường ban đầu. Đúng như vây, ngoài quá trình biến đổi đường thanh rượu còn có các biến đổi sinh hoá phức tạp khác tạo ra một số sản phẩm phụ. Trong số các sản phẩm phụ đó còn có cả những sản phẩm trung gian trong quá trình chuyển hoá rượu thành đường. Những sản phẩm phụ này đều đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị đặc trưng của bia dù có thể tích cực hoặc tiêu cực. Glyxerin: Lượng glyxerin có thể tích tụ đến 3g/l. Nó có tác dụng làm mềm vị và tăng thêm độ đậm đà đối với bia. Rượu bậc cao: dao động trong khoảng 20 – 95g/l Từng loại rượu đều tạo cho bia hương vị riêng biệt nhưng bên cạnh đó còn tạo cảm giác khó chịu khi cảm quan bia. Hàm lượng rượu bậc cao được tạo ra chủ yếu trong giai đoạn lên men chính, phụ thuộc vào sự sinh sản và phát triển của nấm men và còn phụ thuộc vào sự trao đổi chất của các tế bào hình thành nên nhưng không sinh sản. Axit hữu cơ: hidric, xitric, suncinic, axetic, focmic Là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình lên men rượu và quá trình trao đổi dinh dưỡng trong tế bào nấm men. Chúng là sản phẩm của sự đồng lên men do vi khuẩn gây ra khi dịch đường bị nhiễm vi sinh vật. Sự tạo thành axit hữu cơ cũng làm cho bia có vị đặc trưng nhưng chỉ với chừng mực nào đó, nếu vượt quá giới hạn cho phép Bia sẽ bị chua. Chúng làm thay đổi pH của dịch lên men từ 5,7 – 5,5 xuống 4,6 – 4,1 Điaxetyl: Là chỉ tiêu quan trọng hàng đầu để đánh giá chất lượng bia. Chúng được tạo ra rất nhiều trong quá trình lên men chính nhưng lại giảm rất nhiều trong quá trình lên men phụ Là kết quả các hoạt động sống của nấm men, không màu đến vàng nhạt, có mùi hôi cực mạnh và vị đắng ngắt khó chịu, tác động mạnh lên thần kinh của con người. Chỉ tiêu < 0,2mg/l. Ester: là kết quả của sự tương tác giữa các sản phẩm phụ axit hữu cơ và rượu Ester có ý nghĩa quan trọng trong việc hình thành các hợp chất có chứa vòng thơm Aldehyt: Được tạo ra trong quá trình trao đổi chất ở nấm men và do rượu bị oxy hoá. Ở mức độ vừa phải (10 – 15 mg/l) aldehyt làm cho hương vị bia tăng thêm nhưng quá cao thì chúng có thể tác động đến hệ thần kinh của người, gây đau đầu, chóng mặt. Bên cạnh sự hình thành các sản phẩm, còn kéo theo một số biến đổi lý hoá khác như: Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: Độ chua định phân tăng Độ chua định phân 0,4 – 0,5ml NaOH 1N/100ml vì sự tạo thành CO2 và một số axit hữu cơ trong quá trình lên men. pH của dịch đường cũng thay đổi từ 5,5 – 5,6 – 4,4 – 4,5 do sự phá vỡ hệ thống đệm ở trong dịch đường. Sự thay đổi thế oxy hoá khử và cường độ màu Trong giai đoạn này thế oxy hoá khử của hệ thống bị biến đổi đáng kể. Nguyên nhân là do sự tương tác kết hợp giữa oxy với các cấu tử trong dịch lên men và sự tạo thành các chất khử ở thời điểm này. Cường độ màu của dịch đường do đó cũng bị giảm đáng kể do các hợp chất polyphenol dễ oxy hoá bị khử và kết lắng Sự kết mảng của tế bào nấm men xảy ra trong suốt thời kỳ lên men chính mà mắt thường có thể nhìn thấy được. Sự kết dính đó là một tính chất đặc hiệu của nấm men, đó là khả năng lên men của từng loại Sự tạo bọt: Là một trong những tính chất quan trọng nhất của bia, nhất là giá trị về cảm quan Bọt được tạo thành ở giai đoạn lên men chính và ở tất cả các công đoạn của bia. Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, lượng CO2 tạo ra chưa nhiều, lại ở nhiệt độ thấp nên chúng hoà tan hết vào dịch lên men. Ở giai đoạn sau, lượng CO2 tạo thành nhiều hơn, nhiệt độ của môi trường tăng, trong dịch men đã có 1 lượng đáng kể nên CO2 lúc này có xu hướng muốn thoát ra ngoài dưới dạng những bọt khí Trên bề mặt của bia non có một lớp sức căng bề mặt do các chất hoạt động bề mặt tạo ra như protein, chất đắng, polyphenol...nên bong bóng khí không thể thoát khỏi bề mặt, chúng bị liên kết với nhau để tạo thành bọt. Màu sắc của lớp bọt bị biến đổi, từ màu trắng-xám-nâu xám, do các chất hoạt động bề mặt bị oxy hoá. Khi quá trình lên men chính kết thúc, khối bọt đã xẹp hết, trên bề mặt bia non phủ một lớp bột màu nâu xám-nâu, có độ đắng rất mạnh Tóm lại, các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men được hoà tan bền vững còn các phần không hoà tan được sẽ lắng xuống trong quá trình lên men phụ. Lên men phụ Mục đích Là lên men tiếp lượng đường sót và ổn định thành phần các cấu tử trong bia, tạo hương vị hài hoà và đặc trưng cho sản phẩm. Đặc điểm của quá trình lên men phụ Là các quá trình sinh lý, hoá sinh và hóa lý xảy ra hoàn toàn giống như giai đoạn lên men chính nhưng tốc độ chậm hơn rất nhiều, vì nhiệt độ thấp hơn (0 – 1oC) và lượng nấm men cũng ít hơn (2 – 5.106 tế bào/cm3). Lên men phụ là tiếp tục của quá trình lên men chính nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non. Còn quá trình khử diaxetyl, làm giảm hàm lượng aldehit, hàm lượng rượu bậc cao, phản ứng tạo ester..., thực chất là quá trình lão hoá bia non để tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm. Lên men phụ và lão hoá bia non là 2 quá trình có bản chất khác nhau nhưng lại liên quan chặt chẽ với nhau. Thời gian tàng trữ và nhiệt độ của môi trường (nhiệt độ của bia và mặt bằng tàng trữ) là 2 yếu tố đặc biệt quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền keo của sản phẩm. Thời gian dài và nhiệt độ thấp là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận được bia có độ bền keo và chất lượng cao. Khi đình chỉ quá trình lên men ở công đoạn lên men chính, hàm lượng CO2 hoà tan trong bia non khoảng 2,2% ( cỡ 2g/l). Trong quá trì