Tiểu luận Tìm hiểu thông tin chi tiết về công nghệ sản xuất bia và quá trình lên men bia

trong 10 phút. Dùng axit lactic điều chỉnh pH của khối nấu đến 5,3 và bổ sung thêm CaCl2. Sau đó dùng hơi để nâng nhiệt độ khối nấu lên 52oC trong khoảng 20 phút và giữ ở nhiệt độ này 30 phút để thực hiện quá trình đạm hóa nhờ enzyme proteaza trong malt.. Cần tính toán sao cho khi nồi cháo thế liệu đun sôi xong thì quá trình đạm hóa ở nồi malt cũng vừa kết thúc. * Hội cháo: Bơm cháo thế liệu sang nồi malt để hội cháo, bơm từ từ để nhiệt độ không tăng lên đột ngột và trong thời gian khoảng 10 phút. Điều chỉnh nhiệt độ toàn khối nấu sao cho đạt 65oC và giữ ở 65oC trong 25 phút để tạo điều kiện cho enzim β-amylaza thuỷ phân tinh bột. Sau đó, tiếp tục nâng nhiệt độ khối nấu lên 75oC trong vòng 10 phút và giữ ở 75oC trong 30 phút để enzim α-amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột. Cuối cùng nâng nhiệt độ toàn khối dịch lên 78oC trong vòng 5 phút và bơm dịch đi lọc. 3.4. Lọc dịch đường - Mục đích: Dịch đường hóa gồm: các chất hòa tan và không hòa tan. Nên lọc dịch đường để tách các chất hòa tan ra khỏi các chất không hòa tan. - Tiến hành: Để lọc dịch đường ta sử dụng thiết bị lọc khung bản. Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn lọc dịch đường. Giai đoạn rửa bã. Đầu tiên tiến hành thu hết dịch đường có trong khối nguyên liệu. Bằng cách: Bơm nước nóng vào khoảng không gian giữa khung, bản để làm nóng thiết bị. Sau đó, tháo nước nóng và bơm dịch đường vào. Thời gian đầu, dịch đường chảy ra có thể vẫn còn đục nên cần bơm hồi lưu để lọc lại. Khi quan sát dịch đường đã đạt được độ trong cần thiết thì cho chảy vào thiết bị houblon hóa. Sau khi đã tiến hành rửa bã để thu hồi các chất hòa tan còn sót trong bã. Để tăng cường quá trình khuyếch tán các chất hòa tan vào dung dịch rửa bã thì cần dùng nước nóng 78oC để rửa (nước rửa bã cũng được chảy vào nồi houblon hóa). Không nên dùng nước có nhiệt độ cao hơn 78oC để rửa bã vì sẽ làm vô hoạt enzyme và tốn năng lượng. Kết quả làm cho dịch lên men bị đục và bia cũng bị đục theo. 3.5. Houblon hóa - Mục đích: Truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon. Ổn định thành phần dịch đường và có nồng độ theo yêu cầu. Làm keo tụ các protit. Vô hoạt các enzim và thanh trùng dịch đường. - Tiến hành: Đầu tiên dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc được chuyển thẳng vào nồi houblon hóa. Khi dịch đường đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch đường luôn giữ ở 75oC để tạo điều kiện enzym α─amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột sót. Trong quá trình cung cấp nhiệt cần phải tính toán sao cho để khi quá trình rửa bã vừa kết thúc thì dịch đường cũng vừa sôi. Ở đây sử dụng 70% cao hoa và 30% hoa viên. Tỷ lệ hoa dùng là 4 g/l. Cho hoa vào nồi theo phương án: 50 % cao hoa lúc dịch đường bắt đầu sôi. 20 % cao hoa còn lại vào khi sôi được 30 phút. 30 % hoa viên cho vào trước khi kết thúc 10 phút. Và trước khi kết thúc ở nồi hoa khoảng 10 phút ta tiến hành bổ sung 3% đường vào. Tổng thời gian quá trình houblon hóa khoảng 100 phút. 3.6. Lắng trong và làm lạnh - Mục đích : Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men. Tách cặn cho dịch đường. Bão hòa oxy cho dịch lên men. - Tiến hành: Lắng trong được tiến hành trong thiết bị whilpoor. Sau đó được chuyển sang thiết bị làm lạnh là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng. Dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ lên men chính 100C với tác nhân lam lạnh là nước 2oC. Lên men cần lượng sinh khối nấm men lớn, nên cần tạo điều kiện để nấm men giống sinh trưởng và phát triển trong giai đoạn đầu của quá trình lên men. Hàm lượng O2 cấp vào dịch đường là 7 mg/l dịch lên men. Nếu thiếu O2 thì lên men chậm và không triệt để. Ở nhiệt độ thấp và nồng độ chất hòa tan thấp thì việc hòa tan O2 vào dịch đường càng nhiều. Do đó tiến hành cấp O2 ngay sau khi dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu (O2 phải đảm bảo vô trùng). Đồng thời để rút ngắn chu kỳ lên men và làm giảm hàm lượng diaxetyl thì tiến hành bổ sung Maturex L với hàm lượng 1kg/100 hl dịch lên men. 3. Lên men và tàng trữ bia 3.1 Định nghĩa "Lên men bia" “Lên men bia” là quá trình chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng. 3.2 Mục đích lên men bia Nhờ tác động của các enzyme trong nấm men chuyển các chất có trong dịch lên men thành rượu, CO2 cùng với những sản phẩm khác góp phần tạo mùi, vị đặc trưng cho bia. 3.3 Cơ sở khoa học của quá trình lên men Khi tiến hành lên men dịch đường houblon hóa,một lượng lớn cơ chất ,chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí CO2 và các sản phẩm phụ. Ngoài các gluxit bị tác động mạnh,các thành phần khác của dịch đường cũng chịu những sự thay đổi lớn. Một phần trong đó bị nấm men đồng hoá và bị biến đổi thành những hợp chất khác nhau ,còn một số khác thì chuyển đổi thành trạng thái không hoà tan và bị tách ra ngoài dưới dạng kết lắng. Ở những nhà máy sản xuất bia theo phuơng pháp cổ điển,quá trình lên men được thực hiện trong các thùng hoặc các bể dạng hở. Trong điều kiện như vậy, không phụ thuộc là nhiệt độ cao hay thấp thì một lượng CO2 đáng kể cần thiết cho bia đã bị bay ra ngoài.Nghĩa là sau khi lên men chính hàm luợng CO2 ở trong bia non chưa đạt mức bão hoà cần thiết.Thực tế đó đã buộc các nhà công nghệ phải đình chỉ quá trình lên men chính khi mà trong dịch lên men đó (bia non) còn một lượng đáng kể các chất hoà tan,mà nấm men có thể hấp thụ được ở điều kiện đó để chuyển chúng sang một điều kiện khác: lên men trong các thùng kín ở nhiệt độ thấp hơn. Đây chính là giai đoạn hai của quá trình lên men:lên men phụ. Lên men phụ thực chất là quá trình lên men chính nhưng với tốc độ lên men thấp hơn nhiều so với giai đoạn đầu. Bình thường thì hàm lượng CO2 ở trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0.35% khối lượng . Con số này ở trong bia non sau khi lên men chính kết thúc là khoảng 0.15-0.2%. Như luợng CO2 thiếu hụt đi ít nhất là 0.2% . Để bù vào lượng đó cần thiết phải lên men tiếp 0.4% cơ chất nhưng vì trong quá trình bơm chuyển bia non từ khu vực lên men chính sang mặt bằng lên men phụ một phần CO2 lại tiếp tục mất đi. Do đó từ 0.4% lượng cơ chất chắc chắn là không đủ lượng CO2 cần thiết. Hơn nữa, mức độ lên men như trên đã nói là không bao giờ đạt đến độ lên mên cuối cùng. Cho nên thời điểm đình chỉ quá trình lên men chính thích hợp nhất là khi hàm lượng chất chiết trong dịch lên men giảm xuống còn khoảng 30-35% so với lượng chất chiết ban đầu có như vậy trong giai đoạn lên men phụ,một lượng cơ chất 1-1.2% tiếp tục bị lên men thì may ra bù đủ lượng CO2 cần có . 3.4 Yêu cầu của dịch lên men bia - Đảm bảo hàm lượng chất khô cần thiết cho từng phương pháp lên men cụ thể. - Đạt độ trong tốt. - Enzyme đã được vô hoạt hoàn toàn. - Đảm bảo đủ hàm lượng các chất đắng, chất thơm, tannin… của hoa houblon trong thành phần. 3.5 Hệ ezyme xúc tác quá trình lên men bia: Tế bào nấm men chứa một tập hợp enzyme rất phong phú và đa dạng. Các phản ứng xảy ra trong dãy quá trình chuyển hóa của lên men rượu được xúc tác bởi 12 enzim khác nhau với sự tham gia của 2 coenzim (acid 2,3 – diphosphoglyxerinic và phat), hai cofactor hữu cơ (ATP/ADP và NAD/ NADH), và hai chất hoạt hóa vô cơ (Mg2+ và K+). * Aldolaza: Aldolaza được phát hiện vào năm 1934. Thoạt đầu nó được gọi là zimoherxaza. Enzym này xúc tác phản ứng thuận nghịch bẽ gãy phân tử fructozo-1,6-diphosphat thành phosphodioxyaxeton và phosphoglyxeradehid. * Triozophosphatdehydrogenaza: Enzym này xúc tác sự chuyễn hóa của andehid 3-phosphoglyxerinic thành axit 1,3-diphosphoglyxernic. Phản ứng chỉ xảy ra trong môi trường có sự hiện diện của NAD+ và phosphat vô cơ. * Phosphoglyxeromutaza: Enzym này xúc tác phản ứng đồng phân hóa 3-phosphoglyxerat thành 2-phosphoglyxerat. Trong trường hợp này nhất thiết coenzym phải là 2,3-diphosphoglyxerinic. * Enolaza: Là enzym có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa đường thành rượu etylic. Nó xúc tác quá trình dehydrat hóa thuận nghịch của axit 2-phosphoglyxerinic thành axit 2-phosphoenolpiruvic. Ở phản ứng này mối liên kết phosphat cao năng được hình thành. Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch và nó xảy ra trong khi năng lượng tự do không hề thay đổi. Theo Lipman thì khi thủy phân mối liên kết phosphate của acid 2 – phosphoglyxerinic, năng lượng được giải phóng là 125,57 J trong khi thủy phân liên kết phosphate của acid 2 – phosphoenolpirunic thì năng lượng tỏa ra là 48,19 J. * Cacboxylaza: Enzym này được phân bố khá phổ biến trong tế bào thực vật và tế bào nấm men. Với sự có mặt của Mg2+ enzym này sẽ xúc tác quá trình phân rã của a-ketoaxit thành aldehid và khí cacbonic. Phản ứng quan trọng nhất của enzym cacboxylaza xúc tác là phản ứng decacboxyl của axit piruvic để tạo thành axetaldehid và CO2 trong chuỗi phản ứng lên men rượu. 3.6 Nấm men giống trong sản xuất bia * Nuôi cấy nấm men giống thuần khiết: Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua 2 giai đoạn : Giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào. Trong phòng thí nghiệm, để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường 10% và bảo quản ở nhiệt độ 2 ÷ 4 0C. Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền 1 lần. Ðể đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí nghiệm cho đến 5 ÷10lít. Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men. Mỗi lần nhân giống , thể tích men giống tăng từ 3 ÷ 5 lần. Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 250C. Trong phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18 ÷ 200C. Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho nó phát triển ở 12 ÷ 150C và tiếp tục giảm đến 6 ÷ 100C rồi đưa vào thiết bị lên men. Quá trình thực hiện như vậy gọi là sinh sản ở điều kiện bán sản xuất, bao gồm các bước thực hiện: - Dịch đường làm môi trường cho nấm men sinh sản phải được tiệt trùng và làm lạnh tại chỗ đến 6-100C . - Quá trình sinh sản của nấm men được tiến hành trong một hoặc nhiều thiết bị của hệ thống. Để đảm bảo sự phát triển mạnh của nấm men, ở tất cả các thiết bị sinh sản này,theo định kỳ phải được sục khí vô trùng vào canh trường. - Tuyệt đối không để dịch lên men tiếp xúc với không khí chưa tiệt trùng. Việc tiệt trùng môi trùng nhân giống được thực hiện ở áp suất thường hoặc áp suất dư trong thời gian 30 phút. Đồng thời với quá trình làm nguội, dịch đường được bão hoà oxy bằng không khí vô trùng. Thời gian sinh sản của nấm men được kéo dài hết một thế hệ ở điều kiện bán sản xuất là 6-8 ngày đêm. * Xử lí sữa men: Lượng sinh khối thu được sau lên men chính (sữa men) nhiều gấp 5 đến 8 lần lượng nấm men giống ban đầu. Hầu hết lượng sinh khối này còn rất bẩn vì trong đó có nhiều tạp chất kết lắng cùng nên việc xử lí sũa men trải qua nhiều giai đoạn: - Tận thu lượng bia non trong sữa men bằng cách lọc bằng máy ép khung bản. - Rây nấm men để tách các tạp chất có kích thước lớn. - Rửa nấm men để tách hết tế bào chết và cặn mịn. - Sát trùng để diệt các vi sinh vật lạ. - Bảo quản nấm men sạch dùng để lên men các mẻ sau hoặc sử dụng vào các mục đích khác. 3.7 Các phương pháp lên men bia 3.7.1 Phương pháp lên men cổ điển: Lên men cổ điển là những quá trình lên men, qua đó người ta thu được những sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn phân tử lượng của các chất khởi thủy trong nguyên liệu, đồng thời những sản phẩm thu được có thể tạo ra bằng phương pháp hóa học. Thực chất của quá trình lên men cổ điển là những phản ứng dị hóa. Đặc trưng của phương pháp: Lên men chính và lên men phụ được thực hiện trong hai thiết bị riêng biệt. Các thiết bị được đặt trong hầm lạnh. * Lên men chính: Dịch lên men sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men. Dịch men giống được chuyển vào thùng lên men theo luồng dịch đường với tỉ lệ men giống 0,5 lít men giống đặc /100 lít dịch lên men nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếp xúc tốt với môi trường và nhanh bước vào gian đoạn lên men đầu. Nhiệt độ lên men chính là 8-100C, không tạo áp suất dư.(với hệ số chứa đầy là φ =0.8-0.85) CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ hòa tan vào bia non một phần. Ðộ hoà tan của CO2 vào bia non sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đó để đảm bảo lượng CO2 hòa tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình lên men còn khoảng 50C, hàm lượng CO2 trong bia non phải đạt 0,2%. Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên và nhiệt độ lên men. Thời gian lên men chính khoảng 8÷9 ngày đêm. Lên men chính được xem là kết thúc khi trong 12h tốc độ lên men chỉ đạt khoảng 0.15-0.2%. * Lên men phụ: Quá trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt trong phòng lạnh từ 1÷20C. Nhiệt độ lên men phụ khoảng 0,5÷20C, áp suất dư 0,3÷0.7 at. Trong quá trình lên men phụ cần theo dõi áp suất trong thiết bị lên men, mức độ trong của bia, nhiệt độ trong phân xưởng. Bia non được chuyển vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảm mất mát CO2 với hệ số chứa đầy là φ = 0.95-0.98%. Ðầu tiên có thể cho bia chảy nhanh nhưng về sau do có sự tạo bọt nên cho bia chảy gián đoạn. Khi bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên bề mặt bia non. Ðể đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu sắc, mùi vị cũng như thành phần hóa học thì bia non từ một thùng lên men chính có thể chuyển vào nhiều thùng lên men phụ. Quá trình chuyển bia non vào thiết bị lên men phụ có thể tiến hành từ từ và kéo dài 1÷2 ngày đêm. Tuy nhiên sau 2 ngày đêm thì thùng lên men phụ cần phải chứa đầy bia non nếu không thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và sự bão hòa CO2 khó do sự bốc hơi của nó. Khi bia chứa đầy thùng thì đóng van điều chỉnh áp suất, tiến hành thải không khí trên bề mặt bia và nâng áp suất đạt theo yêu cầu . Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1÷3 ngày kể từ lúc chuyển xong bia non vào. Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non sẽ hòa tan vào bia và oxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia thành phẩm . a) Phương pháp lên men dịch đường có nồng độ cao: - Nguyên lý thực hiện lên men dịch đường có nồng độ cao: Sản xuất bia ở nồng độ cao là quá trình lên men dịch đường có nồng độ chất khô cao hơn mức thông thường (10 –120Bx). Bia đã được sản xuất với nồng độ cao sau đó được pha loãng với nước vô trùng đã khử oxy đến khi đạt được hàm lượng cồn cuối cùng theo yêu cầu. Thực tế, trong quá trình sản xuất có thể pha loãng bia với nước vô trùng ở các giai đoạn khác nhau. Những nhà máy có công suất nhà nấu không đủ nhưng nhiều thùng lên men và tàng trữ thì pha loãng dịch đường trước khi cho dịch vào thùng lên men. Phần lớn các nhà máy tiến hành pha loãng trong quá trình lọc bia. - Chủng nấm men: Với dịch đường lên men có nồng độ cao tạo ra áp suất thẩm thấu lớn nên phải sử dụng chủng nấm men có hoạt tính mạnh chịu được áp suất thẩm thấu lớn và độ cồn cao. - Phương pháp lên men: Với thời gian lên men dài nên ta chọn phương pháp lên men cổ điển, cách tiến hành cũng giống như trình bày ở trên. b) Lên men chìm, gián đoạn, trong thiết bị hở: - Dịch đường houblon hóa sau khi tách cặn và làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết (6 - 100C), được đưa sang khu vực lên men chính bao gồm các thiết bị dạng hở. Việc chuyển dịch đường được thực hiện bằng bơm li tâm hoặc lợi dụng khả năng tự chảy của chúng. Sau khi dịch đường đã chiếm khoảng 1/3 thể tích của thùng lên men thì ta nạp nấm men giống vào dịch.Sau đó, bơm dịch vào thể tích cần thiết, kết hợp đảo đều bằng khuấy cơ học hoặc sục không khí vô trùng. - Diễn biến quá trình lên men: Quá trình lên men có thể chia thành 4 giai đoạn. Mỗi giai đoạn đều có những biểu hiện và dấu hiệu đặc trưng, với mức độ khác nhau củ sự thay đổi hàm lượng chất hòa tan, nhiệt độ và các dấu hiệu bề ngoài của dịch lên men, đặc biệt là hình thái của bọt. Giai đoạn đầu của quá trình bao gồm 1 -2 ngày đêm. Đặc điểm lớn nhất của giai đoạn này là sự phát triển của tế bào nấm men, tức là quá trình tạo sinh khối. Đã có những dấu hiệu đầu tiên của sự lên men: nhiệt độ tăng 0.50C, xung quanh thùng lên men đã xuất hiện một vành bọt. Sang ngày thứ hai màn bọt đã lan phủ đầy mặt thùng. Bọt nhỏ, mịn và trắng. Hàm lượng chất hòa tan trong giai đoạn này giảm 0.3 – 0.5%. Ở một số nhà máy, không phân biệt lên men hở hay kín, người tat hay giai đoạn này thành một số phương án mà người ta gọi “lên men sơ bộ”. các phương án đó như sau: Sau một ngày lên men, một số cặn mịn kết tủa, đồng thời các tế bào chết cũng được kết lắng. Phần cặ được tháo ra, còn phần dịch ở phía trên được chuyển sang thùng lên men khác. Sau 48 -60h lên men, khi toàn bộ tế bào đang nảy chồi ồ ạt thì dịch lên men được chuyển sang thùng lên men khác, có thể tích lớn hơn, đồng thời bổ sung tiếp dịch đường houblon hóa. Phương án thứ nhất nhằm tăng cường độ trong chi bia non, giảm bớt mauif vị lạ do căn lắng va nấm men chết gây ra. Còn ở phương án thứ hai, là rút ngắn thời gian thích nghi, tăng cường hoạt lực của nấm men. Giai đoạn thứ hai bao gồm 2 -3 ngày đêm tiếp theo. Đặc điểm ở giai đoạn này là nấm men đã phát triển đến mật độ cực đại. Tốc độ lên men đã mạnh lên. Bọt dềnh cao thành “cục”, đầu tiên màu trắng, đến cuối giai đoạn thì bắt đàu ngả sang màu hơi nâu. Hàm lượng chất hòa tan giảm 2 – 2.5%. nhiệt độ tăng 1 – 1.50C. Giai đoạn thứ ba là giai đoạn lên men mạnh nhất, kéo dài trong 2 ngày đêm tiếp theo. Bọt dềnh cao đến mức cực đại, tạo thành những mảng lớn. Kích thướt của bọt to trông rất thô, trên mặt bọt đã bắt đầu ngả màu xám. Sang đến thời gian cuối của giai đoạn này thì bọt bắt đầu xẹp xuống. Hàm lượng chất hòa tan giảm 2,5 – 3,0%, còn nhiệt độ có chiều hướng tăng rất mạnh. Ở giai đoạn này phải tiến hành làm lạnh cục bộ để dịch lên men hạ về nhiệt độ ban đầu. Giai đoạn cuối bao gồm 2 -3 ngày cuối cùng. Đến đây thì tốc độ lên men đã giảm. Lí do là vì hàm lượng chất hòa tan đã bị tiêu hao gần hết, mặc khác là do hạ nhiệt dộ của bia non. Bọt xẹp hết, trên bề mặt bia non phủ một lớp bột màu xám – nâu. Hàm lượng chất hòa tan giảm khoảng 0.8 – 1.0%, còn nhiệt độ giảm 3 – 40C. Trong giai đoạn này nấm men và một số cặn khác dần dần bị kết lắng, bia non dần dần được trong hơn. Thời gian kéo dài của quá trình lên men chính phụ thuộc vào nồng độ chất hòa tan ban đầu của dịch đường và chế độ nhiệt trong thời gian đó. Nếu lên men dịch đường có nồng độ trung bình (10 – 12%) với bia cần có hàm lượng đường sót cao thì thời gian cần thiết là 8 – 9 ngày. Còn với dịch đường có nồng độ cao hơn, thì trường độ của quá trình có khi dài tới 10 – 12 ngày. Sau khi lớp men chính kết thúc, lớp phủ trên mặt cần phải vớt bỏ, còn bia non thì được bơm sang khu vực lên men phụ và tàng trữ. Sau khi chuyển hết bia non đi lên men phụ và tàng trữ, ở dưới đáy thùng lên men chính còn lại là nấm men kết lắng cùng với vô số tạp chất khác kết lắng theo. Khối kết lắng này, bao gồm ba lớp: lớp trên cùng và lớp dưới cùng là các tạp chất và tế bào chết. Cả hai lớp này có màu đen – xám hoặc nâu – xám cần phải loại bỏ. Lớp ở giữa màu trắng ngà, kết dính dạng bông – đó là lớp sinh khối bao gồm tế bào sống. Lớp này cần phải tách riêng ra, rửa sạch đưa đi bảo quản để dùng vào nhiều mục đích khá nhau. c) Lên men nổi: - Lên men nổi là công nghệ được áp dụng ở khắp các nước Bắc Âu. Còn ở các nước khác chỉ áp dụng phương pháp lên men này trong sản xuất bia đen hoặc các loại bia đặc biệt từ malt tiêu mạch. - Diễn biến: Quá trình lên men được tiến hành ở nhiệt độ 250C. Mặt bằng lên men không cần làm lạnh, còn dịch đường houblon hóa thì được làm lạnh bằng nước bình thường. Lượng nấm men gieo cấy ban đầu là khoảng 0.2 – 0.3 l dịch lên men đặc trong 100 l. Liều lượng này tương đương với mật độ 6 – 7.106 tế bào/1ml. Trước lúc gieo cấy vào thùng lên men chính thức, nấm men được cấy đều và hoạt hóa trong một thùng chuyên dụng. Nhiệt độ hoạt hóa là 18 - 190C, còn thời gian là 3 – 4 h. Những biểu hiện bề ngoài của quá trình lên men trong 3 ngày đầu tiên, diễn ra tương tự như lên men chìm. Sau thời gian đó, nấm men bắt đầu nổi lơ lửng trên bề mặt dịch lên men. Thời gian lên men kéo dài 5 - 6 ngày. Sau đó, bia non được đưa đi tàng trữ. Thời gian tàng trữ là 3 tuần, có trường hợp kéo dài đến hàng tháng. d) Lên men trong thiết bị kín kết hợp thu hồi C02: - Không phân biệt là lên men chìm hay lên men nổi, miễn sao thiết bị chính có thể thu hồi được CO2 tạo thành trong quá trình lên men. Quá trình lên men diễn ra ở điều kiện thế oxy – hóa khử thấp không hề ảnh hưởng đến sự sinh sản và phát triển của nấm men. Thậm chí khi áp suất bề mặt khoảng 0,3 – 0,4 kg/cm2 do oxy tạo ra lại có khả năng kích thích quá trình lên men. Lượng oxy cần thiết cho sự sinh sản đã bị nấm men hấp thụ hết ở ngày đầu tiên, và sau đó thì chúng không cần đến nguyên tố này nữa. - Thu nhận được bia thành phẩm có độ bền sinh học cao hơn, khả năng tạo bọt cao hơn và vị hài hòa hơn, tận dụng được một lượng CO2 tạo thành. Ở thời điểm lên men mạnh nhất từ 1hl dịch đường ta có thể thu hồ được 1,3 – 1,5 kg CO2. Lên men chính ngăn cản sự nhiễm khuẩn của dịch lên men. - Diễn biến: Bề ngoài của quá trình lên men trong thiết bị kín cũng giống hoàn toàn như lên men ở điều kiện hở. Điểm khác là màu sắc của bọt lên men kín luôn luôn sáng, không ngả màu nâu – xám. Nguyên nhân là do chúng không bị oxy hóa, do đó lớp bọt trong bia non không ảnh hưởng đến hương, vị của bia thành phẩm. Vì thế, chúng không cần phải loại bỏ ra ngoài khi đưa bia non đi tàng trữ như trường hợp lên men trong thiết bị hở. 3.7.2 Phương pháp lên men hiện đại: Lên men hiện đại là quá trình lên men mà sản phẩm thu được phức tạp hơn, khác xa về bản chất so với chất khởi thủy trong nguyên liệu và không thể thay thế bằng phương pháp hóa học. Về thực chất, các quá trình ở đây là những phản ứng tổng hợp. Đặc trưng của phương pháp: Cả quá trình lên men chính và lên men phụ được thực hiện trong cùng một thiết bị; Thiết bị lên men không đặt trong phòng lạnh. a) Công nghệ lên men một pha: Dịch đường đưa vào công nghệ lên men có nhiệt độ 140C . Sau 72h, nhiệt độ lên men tăng lên 220C. Trong 2 ngày tiếp theo bia non được lên men phụ ở nhiệt độ 200C. Sau đó bia được đưa vào máy li tâm và được làm lạnh trong đường dòng liên tục đến -1.50C và đi tiếp qua máy lọc. Sau khi lọc bia được bổ sung thêm CO2 và chế phẩm enzym proteaza. Sau một loạt quá trình như vậy bia được đưa vào một dãy 6 tank, liên thông măc nối tiếp để ổn định thành phần và chất lượng. Thời gian tàn trữ ở đây là 48h. Sau đó bia được lọc một lần nữa và đưa về tạm chứa trong một tank, thể tích của nó bằng công suất ngày của xưởng chiết. Thời gian bơm dịch đường vào tank để lên men được khống chế trong 24h, và tank được bơm đầy 66% thể tích. Thời gian dài nhất mà nấm men hiện diện trong tank là 7 ngày. 1: Ống dẫn dịch đường vào và bia ra. 2: Bộ phận phun nước rửa thiết bị. h1 h3 h2 1 3 3 3 2 4 3: Áo lạnh. 4: Ống nối với van thuỷ lực. Thiết bị lên men thân trụ đáy côn b) Phương pháp lên men liên tục: - Đặc trưng của phương pháp: Quá trình lên men được thực hiện trong 1 hệ thống bao gồm nhiều thiết bị và các thiết bị được nối với nhau bằng ống chảy chuyền; Thiết bị đặt trong phòng lạnh. - Thực hiện: Quá trình lên men liên tục được thực hiện theo sơ đồ sau: Bia đi lọc 2 DLM 1 3 4 4 4 5 6 7 8 8 8 9 nấm men nuôi 1. Thùng tiếp liệu 5. Thiết bị chứa bia non trước li tâm 2. Thiết bị houblon 6. Li tâm đĩa 3. Bơm định lượng 7. Thiết bị chứa bia non sau li tâm 4. Thiết bị lên men chính 8. Thiết bị lên men phụ 9. Thiết bị chiết bia trước lọc c) Lên men bằng phương pháp bán liên tục: - Đặc trưng của phương pháp: Dịch đường houblon hóa được lên men trong các tank kín, liên thông với nhau, mắc nối tiếp tạo thành dãy. Mỗi dãy có 6 tank: mỗi tank dùng để lên men sơ bộ và năm còn lại là các tank lên men. Tất cả các tank trong dãy được luân phiên giữ các chức năng “lên men sơ bộ” sau mỗi chu kì lên men. Trạng thái sinh sản cực đại của nấm men ở tank lên men sơ bộ luôn được bảo đảm trong suốt chu kỳ lên men. - Thực hiện: Dịch đường được làm lạnh đến 9,50C và nạp vào tank lên men sơ bộ. Định mức nấm men giống là 20.106 tế bào/cm3. Sau 24h, dịch lên men ở tank sơ bộ lại được sang đôi sang tank lên men thứ hai, và cả hai tank được bổ sung dịch đường đến đầy thể tích. Sang ngày thứ sáu, khi tank thứ năm lên men được đổ đầy thì thể tích thì quá trình lên men ở tank thứ nhất đã kết thúc. Bia non dược đưa đi tàng trữ, và tank này được đưa đi làm vệ sinh sạch sẽ, nạp mẻ mới và nó đóng vai trò là tank lên men sơ bộ cho chu kì tiếp theo. 3.8 Sản phẩm của quá trình lên men bia 3.8.1 Sinh tổng hợp các sản phẩm chính (bậc 1)của quá trình lên men bia: rượu etylic và CO2: Quá trình lên men bia bao gồm 11 giai đoạn (11 phản ứng): - Phản ứng 1: Glucose được phosphoryl hóa ở C6 để cho sản phẩm glucose-6-P, nguồn phosphate là ATP Phản ứng xảy ra được là do sự xúc tác của hexokinase với sự có mặt bắt buộc của Mg2+ . Hexokinase không những xúc tác sự phosphoryl hóa glucose mà còn xúc tác sự phosphoryl hóa các hexose khác như fructose, manose. - Phản ứng 2: Chuyển hóa glucose-6-P thành fructose-6-P Enzyme phosphohexose isomerase xúc tác sự chuyển hóa đồng phân glucose-6-P thành fructose-6-P, biến một aldose thành một ketose. - Phản ứng 3: Phosphoryl hóa fructose-6-P thành fructose