87
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Chuyên đề: “LÊN MEN BIA” CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 1

tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TIỂU LUẬNMÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

Chuyên đề: “LÊN MEN BIA”

GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊNSVTH: NGUYỄN THỊ KIM NGÂN 3005080167

NGUYỄN THỊ DIỄM THÚY 3005080415NGUYỄN THỊ THÚY VI 3005080199NGUYỄN VĂN TÀI 3005080185

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 1

TP.HCM, Ngày 25/03/2010.

Page 2: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

MỤC LỤCTRANG

CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA 3

1.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA 3

1.2 CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA1.2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 4

1.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 4

1.2.2.1 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CHÍNH CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA RƯỢU + CO2 6

1.2.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM BẬC HAI (SẢN PHẨM PHỤ) 11

1.2.2.2.1 GLYXERIN 11

1.2.2.2.2 RƯỢU BẬC CAO 12

1.2.2.2.3 ACID HỮU CƠ 12

1.2.2.2.4 ESTER VÀ ALDEHID 13

1.2.2.2.5 AXETOIN, DIAXETYL VÀ 2,3 BUTANODIOL 14

1.2.2.2.6 HYDROSUNFUA (SH2) VÀ MERCAPTAN 15

1.2.3 HỆ ENZYME XÚC TÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA VÀ NẤM MEN GIỐNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 16

1.2.3.1 HỆ ENZYME XÚC TÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 16

1.2.3.1.1 ALDOLAZA 16

1.2.3.1.2 TRIOZOPHOSPHATDEHYDROGENAZA 16

1.2.3.1.3 PHOSPHOGLYXEROMUTAZA 16

1.2.3.1.4 ENOLAZA 16

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 2

Page 3: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

1.2.3.1.5 CACBOXYLAZA 17

1.2.3.2 NẤM MEN GIỐNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA17

1.2.3.2.1 CHẤT LƯỢNG CỦA NẤM MEN SẢN XUẤT 171.2.3.2.2 CÁC CHỦNG NẤM MEN BIA SỬ DỤNG 17

1.2.3.2.3 QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ GIỐNG 19

CHƯƠNG II: KỸ THUẬT LÊN MEN BIA 21

2.1 ĐỊNH NGHĨA LÊN MEN BIA 21

2.2 MỤC ĐÍCH LÊN MEN 21

2.3 YÊU CẦU CỦA DỊCH LÊN MEN BIA 21

2.4 CÁC QUÁ TRÌNH XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 21

2.4.1 QUÁ TRÌNH SINH LÍ 21

2.4.2 QUÁ TRÌNH SINH HÓA 21

2.4.3 QUÁ TRÌNH HÓA LÍ 22

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN BIA 23

2.5.1 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CỔ ĐIỂN 23

2.5.1.1 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN DỊCH ĐƯỜNG CÓ NỒNG ĐỘ CAO 25

2.5.1.2 LÊN MEN CHÌM, GIÁN ĐOẠN TRONG THIẾT BỊ HỞ 26

2.5.1.3 LÊN MEN NỔI 28

2.5.1.4 LÊN MEN LÊN MEN TRONG THIẾT BỊ KẾT HỢP VỚI THU HỒI CO2 28

2.5.2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN HIỆN ĐẠI 29

2.5.2.1 CÔNG NGHỆ LÊN MEN MỘT PHA 29

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 3

Page 4: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

2.5.2.2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LIÊN TỤC 30

2.5.2.3 LÊN MEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÁN LIÊN TỤC 31

2.6 CÁC YẾU TÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN 32

2.6.1 CHẤT LƯỢNG CỦA NẤM MEN SẢN XUẤT 32

2.6.2 NẤM MEN GIEO CẤY BAN ĐẦU 332.6.3 NỒNG ĐỘ CHẤT HÀO TAN CỦA DỊCH ĐƯỜNG HOUBLON HÓA 33

2.6.4 NHIỆT ĐỘ CỦA DỊCH LÊN MEN 34

2.6.5 ÁP SUẤT BỀ MẶT 34

2.6.6 HÀM LƯỢNG O2 VÀ THẾ OXY HÓA – KHỬ 35

2.6.7 CƯỜNG ĐỘ KHUẤY ĐẢO CỦA DỊCH LÊN MEN 36

2.6.8 NỒNG ĐỘ CỦA SẢN PHẨM LÊN MEN 36

CHƯƠNG III: THIẾT BỊ VÀ MẶT BẰNG LÊN MEN 36

3.1 THIẾT BỊ VÀ MẶT BẰNG LÊN MEN CHÍNH 36

3.1.1 THIẾT BỊ LÊN MEN 36

3.1.2 LÀM LẠNH VÀ THÔNG GIÓ MẶT MẶT BẰNG LÊN MEN 38

3.2 MẶT BẰNG VÀ THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ 40

3.2.1 MẶT BẰNG LÊN MEN PHỤ 40

3.2.2 THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ 40

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 49

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 4

Page 5: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với tốc độ hóa đô thị và công nghiệp hóa của đất nước, nghành công nghệ thực phẩm đã và đang đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đóng vai trò chủ lực trong đó có lĩnh vực chế biến đồ uống.

Bia – nói một cách tổng thể là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men.

Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hóa amylaza.

Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 khá cao (4 – 5g/l) giúp con người giải khát một cách triệt để khi ta uống.

Nước ta nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới có ưu điểm là thị trường giải khát lớn. Mặt khác, các nhà sản xuất bia lon xuất khẩu không nhiều. Do chính sách mở cửa của nhà nước các thương hiệu bia nước ngoài tràn ngập vào thị trường Việt Nam tạo ra sức cạnh tranh rất lớn. Vì vậy, nước ta cần tạo ra một loại bia có chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, đẩy mạnh xuất khẩu.

Để tạo ra được bia đạt chất lượng thu hút sự quan tâm của nhiều người thì quá trình lên men bia là một trong những nhân tố quan trọng. Chất lượng của bia được xem như là kết quả từ các quá trình hoạt động của nấm men. Vì thế, để có được bia chất lượng đáp ứng được nhu cầu người tiêu dùng thì đây cũng là vấn đề của nhiều nhà sản xuất kinh doanh cũng như những người học công nghệ. Sau đây là phần tìm hiểu thông tin chi tiết về công nghệ sản xuất bia nói chung cũng như quá trình lên men bia nói riêng.

Trong quá trình tìm hiểu và thu nhận thông tin chắc chắn sẽ không tránh khỏi được những sai sót. Do đó, nhóm sinh viên chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp của Cô để có thể hoàn thiện đề tài tiểu luận về: “ lên men bia”.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 5

Page 6: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA

1.1 GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 6

Page 7: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

1.2 CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA:

1.2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 7

Page 8: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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. Tất cả

những điều đó dẫn đến một sự thay đổi lớn về lượng và biến đổi sâu sắc về chất

trong các cấu tử hợp thành chất hoà tan của dịch đường.

Ta thấy rằng hàm lượng chất hoà tan trong bia là thấp hơn so với dịch đường

houblon hóa .Nguyên nhân của việc giảm này là từ ba lý do sau:

Do nấm men tiêu tốn một phần để cung cấp năng lượng cho việc phát triển

sinh khối.

Do một số sản phẩm tạo thành là hợp chất dễ bay hơi

Do một phần bị kết lắng.

Tổng lượng chất hoà tan đã bị tiêu hao trong thời gian lên men chính (kể cả

phần tiêu hao do kết lắng) gọi là chất chiết đã lên men. Khối lượng chất chiết đã

lên men biểu thị bằng phần trăm so với lượng chất hoà tan ban đầu của dịch

đường,gọi là mức độ lên men hay độ lên men. Một phần chất hoà tan ban đầu của

dịch đường houblôn hoá tồn tại trong bia như là một cấu tử hợp thành chất hoà tan

của nó,gọi là chất chiết không lên men hay chất khô sót.

Trong thành phần của chất hoà tan ban đầu của dịch đường nấm men có thể

hấp thụ được một phần rất lớn, phần đó được gọi là chất chiết có khả năng lên

men, phần còn lại nấm men không có khả năng hấp thụ gọi là chất chiết không lên

men. Khối lượng của chất chiết có khả năng lên men biểu thị bằng phần trăm theo

lượng chất chiết ban đầu của dịch đường houblon hóa,gọi là độ lên men cuối cùng.

Độ lên men và độ lên men cuối cùng của các loại bia khác nhau dao động trong

những khoảng rất lớn. Đây là những chỉ số cơ bản và đặc trưng cho chủng loại và

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 8

Page 9: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

chất lượng của bia. Những chỉ số này có thể điều chỉnh được thông qua việc điều

khiển các quá trình hoá sinh ở giai đoạn sản xuất dịch đường.

Về lý thuyết thì toàn bộ lượng chất chiết có khả năng lên men,có thể sẽ được

lên men hoàn toàn. Lúc đó độ lên men sẽ có gía trị bằng độ lên men cuối cùng.

Nhưng trong thực tế sản xuất, không bao giờ độ lên men của một dịch đường lại

có thể đạt đến độ lên men cuối cùng của nó.Vấn đề ở đây là hoàn thiện chu trình

lên men,xác định được các điều kiện ở mức tối ưu với mục đích cao nhất là giảm

đến mức thấp nhất sự sai lệch giữa hai chỉ số độ lên men đó. Và đây là một trong

những tiền đề quan trọng nhất để thu nhận được các loại bia có độ bền sinh học

cao.

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 CO 2 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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 9

Page 10: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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 .

1.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH LÊN

MEN BIA:

1.2.2.1 Sinh tổng hợp các sản phẩm chính (bậc 1)của quá trình lên

men bia: rượu etylic + CO2:

Quá trình lên men rượu 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.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 10

Page 11: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Phản ứng 3: Phosphoryl hóa fructose-6-P thành fructose1,6

biphosphate

Phản ứng 4: Phân cắt Fructose 1,6 biphosphate

Fructose1,6 biphosphate bị phân cách thành 2 phân tử triozophosphat cụ thể

là aldehit 3 – phosphoglyxerinic và phosphodioxyaxeton. Phản ứng này được sự

xác tác của enzim aldolase.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 11

Page 12: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Phản ứng 5: Chuyển hóa nội phân tử triose phosphate

Chỉ một trong hai triose phosphate là aldose: 3-P glyceraldehyde tham gia

tiếp vào quá trình đường phân. Nhưng dihydroxyaceton-P có thể được chuyển hóa

thành 3-P glyceraldehyde nhờ triose phosphate isomerase.

 

Phản ứng 6: Oxy hóa 3-P glyceraldehyde thành 1,3

biphosphoglycerate

Xúc tác cho phản ứng này là enzyme 3-P glyceraldehyde dehydrogenase, có

coenzyme NAD+, trong trung tâm hoạt động có nhóm –SH.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 12

Page 13: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Phản ứng 7: Trong phản ứng này gốc phosphate cao năng của 1,3

biphosphoglycerate chuyển cho ADP để tạo ATP ( oxy hóa phosphoryl

hóa mức cơ chất) và 3P glycerate

Phản ứng 8 : Chuyển hóa 3P glycerate thành 2P glycerate

(chuyển gốc P nội phân tử) nhờ enzyme phosphoglycerate mutase cần Mg2+

cho hoạt động của nó. Đây là phản ứng thuận nghịch:

 

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 13

Page 14: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Phản ứng 9: 2P glycerate bị loại nước để tạo thành

phosphoenolpyruvate là phản ứng thuận nghịch được xúc tác bởi

enzyme enolase.

 

Phản ứng 10: Chuyển nhóm phosphate từ phosphoenolpyruvate đến

ADP, phản ứng được xúc tác bởi pyruvat kinase, để tạo ATP và

pyruvate.

Pyruvat kinase bị kìm hãm bởi ATP, khi nồng độ ATP cao thì nó gây kìm hãm

dị không gian. Ở động vật có xương sống pyruvat kinase có ít nhất 3 isozyme, hơi

khác nhau trong phân bố ở các mô và trong việc đáp ứng đối với những chất điều

hòa (modulator) .

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 14

Page 15: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Phản ứng 11: Chuyển hóa pyruvat thành rượu etylic:

 

Trong bước 1, pyruvate bị khử cacboxyl-hóa vốn được xúc tác bởi enzyme

pyruvate decarboxylase, enzyme này cần Mg2+ và có coenzyme là TPP. Bước 2,

acetaldehyde bị khử thành ethanol với NADH+H+ được tạo ra từ sự oxy hóa khử

3P glyceraldehyde.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 15

Page 16: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

1.2.2.2Sinh tổng hợp các sản phẩm bậc hai (sản phẩm phụ):

Ngoài 2 sản phẩm chính là rượu etylic và khí cacbonic, trong quá trình lên men

chính còn tao ra nhiều sản phẩm bậc hai hay còn gọi là sản phẩm phụ. Những sản

phẩm này đều có vai trò quan trọng trong việc hình thành hương và vị của bia,

mặc dù vai trò đó có thể là tích cực và cũng có thể là tiêu cực. Một số trong những

sản phẩm bậc hai này là sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa đường

thành rượu, còn một số khác là kết quả của những biến đổi hóa sinh phức tạp của

những cấu tử khác trong dịch đường khi chúng tham gia vào quá trình trao đổi

năng lượng trong tế bào nấm men.

1.2.2.2.1 Glyxerin:

Nếu gọi glyxerin là sản phẩm bậc hai của quá trình lên men thì điều đó là hoàn

toàn đúng. Nhưng nếu nói rằng glyxerin là sản phẩm chính thứ ba của quá trình

trên thì cũng không sai. Ta hãy nhớ lại ở sơ đồEmbden-Meyerhor. Ở phản ứng thứ

tư, sau khi tạo thành phosphodioxyaxeton, phản ứng có thể sẽ tiến triển theo chiều

hướng khác nếu các yếu tố bên ngoài thay đổi . Từ hợp chất này dưới sự xúc tác

của coenzim NAD+ sẽ tạo ra thành -glyxerophosphat. Sau đó với sự có mặt của

photphataza,glyxerin và axit phosphoric được tạo thành. Theo Pasteur thì lượng

glyxein trong quá trình lên men có thể tích tụ đến 3 g/l.

Glyxerin là một cấu tử rất quý đối với bia, vì nó làm mềm vị và làm tăng thêm

độ đậm đà cho sản phẩm. Glyxerin cũng có thể thu nhận được bằng con đường đề

amin của axit glutamic

1.2.2.2.2 Rượu bậc cao:

Ở trong bia chứa các loại rượu bậc cao như: propylic izopropylic, butylic,

izobutylic, amylic, izoamylic, và nhiều loại khác. Khối lượng của chúng dao động

trong khoảng rộng từ 20 đến 95 mg/l nhưng thông thường là khoảng 50 đến 60

mg/l . Ở điều kiện lên men nổi hàm lượng rượu bậc cao lớn hơn lên men chìm do

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 16

Page 17: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

lên men ở nhiệt độ cao hơn. Trong các loại rượu bậc cao thì hàm lượng izoamylic

cao nhất.

Từng loại rượu bậc cao đều tạo cho bia có hương, vị riêng biệt nhưng nhìn

chung đó không phải là đặc trưng của bia mà chúng tạo cho khứu giác những cảm

giác khó chiụ. Nói tóm lại các loại rượu bậc cao gây ảnh hưỏng tiêu cực đến chất

lượng cảm quan của bia.

Cơ chế tạo thành rượu bậc cao đến hiện nay chưa được giải thích thỏa đáng do

đó ta không đề cập đến nhiều.

1.2.2.2.3 Acid hữu cơ:

Axit hữu cơ là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình lên men rượu và quá

trình trao đổi sinh dưỡng nitơ trong tế bào nấm men. Chúng cũng là sản phẩm của

sự đồng lên men do vi khuẩn gây ra khi dịch đường houblon hoá bị nhiễm.

Axit lactic và axit xitric được tạo thành từ axit piruvic. Trong trường hợp này

axit piruvic không bị decacbonxyl mà là bị khử thành axit lactic. Hàm lượng trung

bình của chúng trong bia là khoảng 150-200mg/l. Nếu dịch lên men bị nhiễm

khuẩn lactic thì hàm lượng của chúng tăng vọt lên rất nhiều lần.

Một sản phẩm thương trực khác trong nhóm axit hữu cơ là axit susinic. Nó

được tạo thành do quá trình deamin axit glutamic hoặc qua phản ứng chuyển amin.

Trong trường hợp thứ nhất, chất nhận hydro là aldehit triozoglyxerinic, vì lẽ đó,

song song với việc tạo thành axit susinic ta còn nhận được glyxerin. Phương trình

tổng hợp của các quá trình trên được biểu diễn như sau:

C6H12O6 + COOH.CH2.CHNH2.COOH + 2H2O = HOOC.CH2.CH2.COOH +

2C3H8O3 + NH3 + CO2.

Ở trường hợp thứ hai, axit glutamic bị deamin đến axit xetoglutaric, còn axit

piruvic thì được amin hoá đến alanin. Axit xetoglutanic bị decacbonxyl, và aldehit

thu được tham gia ngay vào phản ứng oxy hoá - khử với axetadehit. Kết quả của

dãy quá trình này là ta nhận được axit susinic và etanol:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 17

Page 18: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

COOH.CH2.CH2.CHNH2.COOH + CH3CO.COOH =

COOH.CH2.CH2CO.COOH + CH3CHNH2.COOH

COOH.CH2CH2CO.COOH -CO2 COOH.CH2.CH2.CHO

COOH.CH2.CH2.CHO + CH3CHO = COOH.CH2.CH2.COOH + C2H5OH.

Hàm lượng của axit susinic ở trong bia khoảng 60-70 mg/l.

Trong quá trình lên men chính, ngoài những axit trên đây còn tạo thành một số

axit bay hơi khác, chủ yếu là axit axetic và axit fomic. Axit axetic nhận được bằng

con đường phân hoá axetaldehit. Trong trường hợp này nó bị oxy hoá thành axit

axetic, còn hydro của nước thì liên kết với phân tử aldehit thứ hai để tạo thành

etanol. Hàm lượng trung bình của axit axetic ở trong bia là khoảng 80-100mg/l

còn axit fomic đến 30 mg/l.

1.2.2.2.4 Ester và aldehid:

Este là sản phẩm bậc hai không thường trực của quá trình lên men chính. Nó

không phải là sản phẩm tạo thành từ hoạt động sống của tế bào nấm men mà là kết

quả của sự tương tác giữa các sản phẩm bậc hai thường trực: este hoá các axit bay

hơi và không bay hơi với các loại rượu khác nhau. Chiếm khối lương nhiều nhất

trong khối este là atyl axetat (15-20 mg/l ) chứa ít nhất là izoetyl formiat (0,8 – 1

mg/l ), còn izoamin axetat thì chỉ có vết . Tổng lượng của chúng trong bia dao

động trong khoảng 30-80 mg/l. Với rượu etylic, axit cacbonic có thể tham gia

phản ứng để tạo thành các este mono và dietyncacbonat không bền vững.

Este có ý nghĩa quan trọng trong việc hình thành vòng thơm của bia. Tuy

không phải là sản phẩm bậc hai thường trực nhưng chúng được tạo thành chủ yếu

ở giai đoạn lên men chính.Theo số liệu của các tác giả người Mỹ thì hàm lượng

của etylaxetat sau lên men chính là 18,6% mg/l, còn trong bia thành phẩm là

25mg/l. Ở điều kiện len men nổi lượng este tạo thành nhiều hơn so với lên men

chìm. Trong cùng một điều kiện, nấm men nổi tạo ra nhiều este hơn nấm men

chìm.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 18

Page 19: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Aldehid là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình trao đổi chất nấm men,

và cũng có thể được tạo thành qua con đường oxy hoá các loài rượu. Chiếm nhiều

nhất trong bia thì có axetaldehid, hàm lượng của nó, là 5-7 gm/l. Tổng lượng

andehid trong bia dao động từ 9 đến 10 mg/l. Ở điều kịên yếm khí,lượng andehid

tạo ra ít hơn so với ở điều kiện hiếu khí.

Ở mức độ vừa phải (10-15 mg/l), andehid làm tăng hương cho bia, nhưng nếu

cao quá thì vai trò của nó lại trở thành tiêu cực.

Trong giai đoạn lên men phụ hàm lượng andehid của bia giảm đi rất nhiều.

1.2.2.2.5 Axetoin, diaxetyl và 2,3 – butandiol:

Ba hợp chất này thu nhận đươc ở chủ yếu giai đoạn lên men chính và là do kết

quả của các quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men. Chúng là sản phẩm bậc

hai thường trực của các quá trình lên men yếm khí và hiếu khí. Trong ba hợp chất

này thì nguy hiểm nhất đến hương và vị của bia là diaxetyl. Diaxetyl không màu

đến vàng nhạt, có mùi hôi cực mạnh và vị đắng gắt rất khó chịu, tác động rất mạnh

đến hệ thần kinh con người. Chỉ số chất lượng N0=1cho tất cả các loại bia được bán

ra thị trường được Công ước bia châu Âu quy định là “hàm lượng diaxetyl không

được vượt quá 0,2 mg/l”.

Nếu xem axit piruvic là điểm xuất phát thì diễn biến tạo thành ba hợp chất này

có thể biễu diễn như sau:

CH3 –CO –COOH decacboxyl hoá CH3 –CHO + CO2

Axit piruvic Axetaldehid

CH3 –CHO + CH3 –CHO CH3 –CO –CHOH –CH3

Axetoin

CH3 –CHOH –CHOH –CH3 khử (+H2)

CH3CO –CHOH –CH3

2,3_butadiol oxyhoá (-H2) axetoin

CH3 –CO –CHOH –CH oxyhoá (-H2) CH3 –CO –CO –CH3

Axetoin khử (+H2) Diaxetyl

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 19

Page 20: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Trong quá trình lên men chính lượng diaxetyl tạo thành khoảng 0.35 - 0.55

mg/l. Trong thời gian tàn trữ chúng bị khử và hàm lượng giảm xuống dưới mức

cho phép. Thời gian cần thiết cho quá trình khử này ít nhất là 3 tuần ở các hệ

thống lên men cổ điển. Quá trình khử diaxetyl là một trong những chỉ tiêu hàng

đầu để xem xét là quá trình tàng trữ đã đạt hay chưa đạt.

1.2.2.2.6 Hydro sunfua (SH 2) và mercaptan:

Nguồn gốc tạo thành các hợp chất này là các hợp chất chứa gốc sunfat,sunfit

và các amin chứa lưu huỳnh ở trong dịch đường. Ở thời điềm lên men chính và

đặc biệt là ở giai đoạn lên men phụ và tàng trữ bia non, điều kiện tạo ra khá thuận

lợi cho quá trình khử các nhóm disunfit (-S-S-) thành các nhóm sunfơhidryl (-SH).

Khi đó là cơ hội cho sự tao thành các sản phẩm bậc hai không thường trực nói

trên.

Hydro sunfua và mercaptan là những hợp chất đặc biệt có hại đối với hình

thơm và vị của bia. Theo số liệu của nhiều chuyên gia thì hàm lượng của chúng có

thể lên tới 0,5-0,9 mg/l. Nếu dịch đường houblon háo chứa nhiều cặn, hàm lượng

của chúng có thể cao hơn. Hiện tượng tự phân của nấm men cũng là một nguyên

nhân làm tăng các hợp chất này.

1.2.3 HỆ ENZYME XÚC TÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA VÀ NẤM

MEN GIỐNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA:

1.2.3.1 Hệ ezyme xúc tác quá trình lên men bia:

Tế bào nấm men chứa một tập hợp enzyme rất phong phú và đa dạng. Ngoài

những enzyme điều khiển quá trình hô hấp của tế bào và cơ chế phosphoryl hóa,

quá trình lên men còn được hoạt hóa bởi một tập hợp gồm nhiều enzim khác.

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+).

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 20

Page 21: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

1.2.3.1.1 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.

1.2.3.1.2 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.

1.2.3.1.3 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.

1.2.3.1.4 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.

1.2.3.1.5 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 -

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.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 21

Page 22: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

1.2.3.2 Nấm men giống được sử dụng trong quá trình lên men bia:

1.2.3.2.1 Chất lượng của nấm men sản xuất:

Để bảo đảm cho quá trình lên men được tiến triển bình thường và bia có chất

lượng thì nấm men phải đủ các yêu cầu sau:

Có tốc độ sinh trưởng và phát triển vừa phải.

Có khả năng lên men nhanh chóng nhiều loại đường khác nhau.

Có khả năng kết tụ tốt vào cuối thời kì lên men chính.

Có khả năng giữ được các đặc tính sinh lý, sinh hóa qua nhiều

thế hệ.

Có khả năng chống chọi tốt với những điều kiện bất lợi của môi

trường .

Cho bia có hương vị tốt, ít các sản phẩm phụ không mong muốn,

nhất là diaxetyl.

1.2.3.2.2 Các chủng nấm men bia thường sử dụng:

Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, chúng phân bố rộng rãi trong thiên

nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất trồng nho và các nơi trồng hoa quả.

Nhiều loài nấm men có khả năng lên men rượu. Từ lâu người ta đã biết sử dụng

nấm men để sản xuất rượu bia. Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều

vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng

khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng để sản xuất protein.

Ngoài ra nấm men còn được sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh mì. Tuy

nhiên, cũng có nhiều loại nấm men có hại, gây bệnh cho người và gia súc, làm hư

hỏng lương thực, thực phẩm.

Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống

Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường

nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acid amin,

peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 22

Page 23: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các

chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm

men được tiến hành.

Dựa vào đặc tính công nghệ ta phân làm hai loại: nấm men nổi và nấm men

chìm giữa chúng có sự khác nhau cơ bản sau:

Về đặc tính hình thái:

Nấm men chìm: Hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chội đứng riêng lẻ

hoặc cặp đôi. Hình dạng chủ yếu là hình cầu.

Nấm men nổi: tế bào nấm men mẹ và con sau nảy chồi thường dính lại với

nhau tạo thành như chuỗi các tế bào nấm men, hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc

ovan có kích thước là 7-10 Micromet.

Về đặc tính sinh lí:

Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các

loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm có enzym có thể sử

dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3

đường sacaroza.

Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khi

lên men và khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm

chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong

quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men

chìm.

Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào tử

của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.

Về công nghệ lên men:

Tên gọi nấm men nổi hay nấm men chìm xuất phát từ quan sát quá trình lên

men. Nấm men nổi nổi lên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính,

trong khi đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 23

Page 24: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Nấm men chìm còn chia ra 2 loại tuỳ thuộc khả năng kết lắng của nó là nấm

men bụi và nấm men kết bông. Nấm men bụi là loài nấm men phân ly mịn trong

dịch lên men và lắng từ từ khi kết thúc lên men chính. Nấm men kết bông là loài

nấm men có thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi kết thúc lên men chính

và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị. Còn loài nấm

men nổi không có khả năng này.

Nấm men chìm kết bông rất có ý nghĩa quan trọng trong thực tế sản xuất bia,

làm cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men

bụi và nấm men nổi.

Ngoài ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau. Nấm men chìm có

thể lên men 4 - 120C, nấm men nổi là 14 - 250C.

1.2.3.2.3 Quá trình chuẩn bị giống:

Phương pháp 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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 24

Page 25: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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.

Phương pháp 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.

CHƯƠNG II: KỸ THUẬT LÊN MEN BIA

2.1 ĐỊNH NGHĨA “LÊN MEN BIA”:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 25

Page 26: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

“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.

2.2 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.

2.3 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.

2.4 CÁC QUÁ TRÌNH XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH “LÊN MEN BIA”:

Lên men bia là một quá trình phức tạp và dẫn tới nhiều biến đổi sâu sắc trong

dịch đường. Quá trình lên men bia chia ra làm 2 giai đoạn: lên men chính và lên

men phụ. Các quá trình cơ bản xảy ra trong lên men là:

2.4.1 Qúa trình sinh lí:

Quá trình này được thể hiện bằng sự sinh sản của nấm men và nó chỉ xảy ra trong

thời kì đầu của quá trình lên men chính. Lúc đó, trong dịch lên men xảy ra đồng

thời sự sinh sản của nấm men và sự lên men. Nhưng trong điều kiện lên men bình

thường sự sinh sản của nấm men kết thúc xa trước khi lên men chính xong.

2.4.2 Quá trình sinh hóa:

Quá trình sinh hóa cơ bản trong lên men là sự chuyển các đường thành rượu và

CO2. Phần lớn các chất chiết được trong dịch lên men là hydratcaron, trong đó

chứa: fructoza 1-3%, glucoza 3-8%, saccaroza 2-6%, maltoza 38-50%,

mantotrioza 11-19%, mantotetraoza 2-6%, dextrin 14-22%. Như vậy phần lớn chất

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 26

Page 27: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

chiết (75%) là đường lên men được. Phần không lên men được chủ yếu là dextrin,

protein và chất khoáng.

Sự chuyển hóa đường thành rượu và CO2 xảy ra chủ yếu trong thời kì lên men

chính, còn trong lên men phụ nó diễn ra chậm chạp với một hàm lượng đường

nhỏ. Ngoài rượu và CO2, trong quá trình lên men còn tạo ra nhiều sản phẩm phụ.

Những sản phẩm phụ này đều có vai trò quan trọng trong việc hình thành hương

và vị của bia. Vai trò đó có thể là tích cực mà cũng có thể là tiêu cực.

2.4.3.Quá trình hóa lí:

Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: trong giai đoạn lên men chính có sự thay

đổi lớn về độ chua định phân. Sở dĩ có sự tăng đó là do sự tạo thành CO2 và một

số các axit hữu cơ trong quá trình lên men.

Tuy nhiên sự giảm mạnh về pH (từ trên 5,5 giảm xuống còn dưới 4,5) không

thể giải thích bằng sự tạo thành các axit hữu cơ vì chúng được sinh ra với hàm

lượng ít và khả năng phân li yếu. Hiện tượng này chỉ giải thích bằng sự phá vỡ hệ

thống đệm trong dung dịch đường. Khả năng đệm của dịch đường được hình thành

và ổn định là nhờ các muối phôtphat bậc 1 và bậc 2 (chúng ổn định pH trong

khoảng 5,67-7,07). Trong thời kì lên men, một phần muối photphat bị nấm men

hấp thụ, do đó năng lực đệm của hệ thống này giảm đi một cách nhanh chóng.

Thay thế vào đó là hệ thống "photphat bậc 1, bicacbonat, axit cacbonic tự do".

Song song với nó, trong bia non lại được hình thành hệ thống đệm thứ hai "axit

hữu cơ, muối của axit hữu cơ". Cả hai hệ thống này dều tạo ra lực đệm ở khoảng

pH=4,27-5,67 và trong quá trình lên men khả năng đó của chúng được gia tăng.

Sự thay đổi thế oxi hóa - khử và cường độ màu: trong giai đoạn lên men chính,

thế oxi hóa - khử của hệ thống cũng bị biến đổi đáng kể. Sở dĩ như vậy vì trong

quá trình lên men chính hàm lượng oxi chứa trong dịch lên men giảm dần và có sự

tạo thành các chất có tính khử.

Cường độ màu của dịch đường trong những ngày lên men cũng bị giảm đáng

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 27

Page 28: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

kể. Nguyên nhân là do các hợp chất polyphenol dễ bị oxi hóa bị khử và sau đó bị

kết lắng.

Sự hòa tan CO2 và tạo bọt: CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ được hòa

tan vào bia. Trong bia non chứa 0,2% CO2. Trong quá trình lên men phụ nó sẽ

được bổ sung và bảo đảm cho hàm lượng CO2 có trong bia thành phẩm không nhỏ

hơn 0,3%.

Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, lượng CO2 tạo ra chưa nhiều, lại ở nhiệt

độ thấp cho nên chúng hòa tan hết vào dịch lên men. Ở giai đoạn sau của quá trình

lượng CO2 tạo ra nhiều hơn và trong dịch lên men đã hòa tan một lượng đáng kể,

cho nên CO2 tạo thành lúc này sẽ thoát ra ngoài dưới dạng những bong bóng nhỏ li

ti. Trên bề mặt của những bong bóng này hình thành một lớp có sức căng bề mặt

của các chất như protein, polyphenol. Chính do có lớp sức căng bề mặt này mà

bong bóng khí CO2 không thể giải thoát mà chúng bị liên kết hấp thụ lại với nhau

để tạo thành bọt.

Sự kết màng của các tế bào nấm men: hiện tượng này xảy ra suốt thời kì lên

men chính, nhưng đặc biệt nhiều là ở những ngày cuối cùng, khi mà lượng CO2

tạo ra đã ít đi và một phần khá lớn các loại cặn đã kết tủa xuống đáy thùng lên

men. Khi kết tủa, các tế bào nấm men sẽ kéo theo sự kết tủa của một số các chất

khác nên làm cho bia trở nên trong hơn.

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN BIA:

2.5.1 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 nằng 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.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 28

Page 29: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Các thiết bị được đặt trong hầm lạnh.

Thực hiện:

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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 29

Page 30: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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 .

2.5.1.1 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.

2.5.1.2 Lên men chìm, gián đoạn, trong thết 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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 30

Page 31: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 31

Page 32: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 32

Page 33: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

bào sống. Lớp này cần phải tách riêng ra, rửa sạch đưa đi bảo quản để dùng vào

nhiều mục đích khá nhau.

2.5.1.3 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.

2.5.1.4 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.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 33

Page 34: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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.

2.5.2 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.

2.5.2.1 Công nghệ lên men một pha:

Thực hiện:

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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 34

Page 35: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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.

3: Áo lạnh.

4: Ống nối với van thuỷ lực.

Thiết bị lên men thân trụ đáy côn

2.5.2.2 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:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 35

h1

h3

h2

1

3

3

3

24

Bia đi lọc

2

DLM

1

3

4 4 4 56

78889

nấm men

nuôi

Page 36: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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

2.5.2.3 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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 36

Page 37: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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.

2.6 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN:

Nói đến "tiến trình lên men" là phải nói đến tập hợp các chỉ số:

Tốc độ phát triển của sinh khối.

Tốc độ hấp thụ cơ chất (độ giảm cơ chất hàng ngày).

Mức độ hấp thụ cơ chất ( mức độ lên men).

Nồng độ các sản phẩm chính và các sản phẩm phụ được tạo thành trong quá

trình lên men.

Các chỉ số trên đây trong quá trình lên men chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu

tố. Quan trọng nhất là các yếu tố sau:

2.6.1. Chất lượng của nấm men sản xuất:

Để thu nhận được các loại bia có chất lượng cao thì yếu tố đầu tiên cần được

thỏa mãn là chất lượng của men giống.

Khi đánh giá chất lượng của chủng nấm men sản xuất, cần xem xét các chỉ số

sau đây:

Tốc độ và mức độ lên men.

Hàm lượng và sản phẩm phụ tạo thành.

Tốc độ và khả năng kết lắng.

Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật (tức là mức độ thoái hóa).

Khả năng chống chịu khi bị tấn công.

Một chủng nấm men phù hợp và có chất lượng tốt, có thể tái sử dụng đến đời

thứ 7 thứ 8 (sau mỗi lần lên men là 1 đời).

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 37

Page 38: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

2.6.2 Lượng nấm men gieo cấy ban đầu:

Lượng nấm men gieo cấy ban đầu liên quan mật thiết đến tiến trình lên men

qua các chỉ số sau:

Thời gian để thiết lập được thế cân bằng động giữa các quần thể nấm men

với môi trường lên men (cơ chất ).

Lượng tế bào nảy chồi, từ đây dẫn đến lượng chất hòa tan (chất dinh

dưỡng) bị tiêu phí cho xây dựng tế bào mới và cường độ trao đổi chất trong

tế bào non.

Thời gian lên men.

Hàm lượng các sản phẩm phụ tạo thành và tỉ số tương quan giữa chúng.

Thời gian để đạt được trạng thái cân bằng động phụ thuộc vào lượng nấm men

gieo cấy ban đầu. Nếu mật độ gieo cấy càng nhiều thì thời gian đó càng ngắn và

ngược lại. Nếu lượng nấm men gieo cấy quá ít, khả năng nảy chối của chúng

không thể đạt được mức độ tối đa cần thiết. Trong trường hợp như vậy, quá trình

lên men bị "ì", nghĩa là mức độ lên men thấp, thời gian lên men kéo dài.

Mật độ tối đa của lượng nấm men gieo cấy ban đầu nếu vượt qua ngưỡng

70.106 tế bào/cm3 thì hiệu quả mang lại không được rõ nét (nghĩa là không nên

gieo quá mật độ đó).

2.6.3. Nồng độ chất hòa tan của dịch đường houblon hóa   :

Nồng độ chất hòa tan trong dịch đường houblon hóa có ảnh hưởng rất lớn đến

sự phát triển của nấm men và tốc độ lên men. Từ thực tế sản xuất, đã chứng minh

được rằng. Dịch đường houblon hóa có nồng độ chất hòa tan 11 -12% lên men tốt

hơn các loại dịch đường có nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn.

Cường độ sinh sản và phát triển của tế bào nấm men khi lên men dịch đường

houblon hóa với nồng độ trung bình tỉ lệ tuyến tính với hàm lượng chất hòa tan và

hàm lượng nitơ chứa trong đó. Nếu hàm lượng chất hòa tan ở trong dịch đường

houblon hóa tăng lên trên 14,5% thì sự sinh sản của nấm men cũng không vì thế

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 38

Page 39: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

mà tăng lên, nó dừng ở 1 trị số xác định. Trong 1 khoảng xác định nào đó, khi độ

đậm đặc của dịch đường giảm xuống thì cường độ sinh sản và phát triển của nấm

men không những giảm mà ngược laị sẽ tăng lên.

2.6.4 Nhiệt độ của dịch lên men:

Nhiệt độ của dịch lên men và môi trường xung quanh có ảnh hưởng khá mạnh

đến quá trình lên men. Ở nhiệt độ cao sẽ thu nhận được các kết quả:

Thời gian lên men nhanh.

Mật độ tối đa đạt được cao hơn so với nhiệt độ thấp.

Lên men triệt để hơn nhưng hàm lượng các sản phẩm phụ (đặc biệt là

diaxetyl) tạo ra nhiều hơn.

Lượng sinh khối tạo ra nhiều hơn nhưng lượng tế bào chết lại nhiều hơn và

tốc độ suy giảm các đặc tính công nghệ cũng nhanh hơn.

Kết quả cuối cùng nhận được là tỉ số giữa các cấu tử trong bia không cân

đối, chất lượng bia giảm.

Mỗi loại nấm men đều có nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và lên men.

Vượt qua giới hạn đó, xét về góc độ chất lượng sản phẩm, sẽ nhận được các kết

quả âm tính.

2.6.5 Áp suất bề mặt:

Áp suất bề mặt của dịch lên men ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình công

nghệ. Nó xác đinh mức độ bão hòa CO2 ở trong bia, mà hợp chất này lại là nhân tố

ức chế quá trình lên men, đặc biệt là ở giai đoạn đầu và giai đoạn logarit.Ở nhiệt

độ thường, quá trình lên men sẽ bị đình chỉ nếu áp suất trong thiết bị lên men tăng

lên đến 3-4 kg/cm2. Chính vì lẽ đó mà trong thực tế sản xuất ít khi người ta cho áp

suất tăng quá 1kg/cm2.

Áp suất lên men còn ảnh hưởng đến lượng sinh khối tạo thành. Trong 1 giới

hạn xác định, nếu áp suất lên men càng cao thì lượng sinh khối tạo thành càng ít,

tất nhiên tương quan đó không phải là tỉ lệ thuận.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 39

Page 40: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Áp suất lên men cũng ảnh hưởng đến trạng thái sinh lí của nấm men. Nếu nấm

men chịu áp lực cao trong giai đoạn lên men thì mức độ suy giảm các đặc tính

công nghệ của nó cũng nhanh hơn, số thế hệ nấm men được tái sử dụng cũng ít

hơn.

Khi quá trình lên men bước sang thời kì gần kết thúc thì việc tăng áp suất sẽ

không gây ảnh hưởng đến sự hoạt động của nấm men và tiến trình lên men. Ngược

lại nó hạn chế được quá trình oxi hóa, và làm tăng độ bền của bia. Trên cơ sở kết

luận này, ở các hệ thống thiết bị lên men theo phương pháp gia tốc, trong giai đoạn

đầu của quá trình lên men, người ta khống chế ở áp suất 0,2-0,5kg/cm2, còn sang

giai đoạn sau, áp suất có thể duy trì ở mức cao hơn là 1,2-1,3kg/cm2.

2.6.6 Hàm lượng oxi và thế oxi hóa - khử:

Hàm lượng oxi hòa tan trong dịch đường ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh

sản của nấm men và lượng sinh cùng 1 điều kiện, ở dịch đường được sục khí, mật

độ tối đa của nấm men đạt tới 74.106 tế khối tạo thành. Trong bào/cm3, trong khi

đó thì ở dịch đường không sục khí, mật độ tối đa chỉ đạt 45.106 tế bào/cm3. Sự gia

tăng mật độ tế bào cực đại là dấu hiệu cho ta biết rằng, ở trong đó lượng tế bào nảy

chồi nhiều hơn, hoạt động sống nuôi tế bào non diễn ra mạnh hơn và do đó các sản

phẩm phụ tạo ra cũng nhiều hơn.

Hàm lượng oxi hòa tan trong dịch đường cũng là yếu tố tác động mạnh đến tốc

độ suy giảm đặc tính công nghệ của nấm men.

Nếu trong dịch lên men có lượng oxi quá ít thì tốc độ sinh sản bị hạn chế, tốc

độ lên men bị chậm lại, hương và vị của bia không đạt được mức cần có.

Lượng oxi hòa tan trong dịch đường houblon hóa chỉ nên khống chế ở nồng độ

6,7-7 mg/l.

Trong quá trình lên men, thế oxi hóa - khử bị thay đổi. Trong dịch đường

houblon hóa GH dao động trong khoảng 20-24. Sang giai đoạn lên men, nó giảm

xuống 10-11. Ở GH thấp hơn15, khả năng sinh sản của nấm men bị hạn chế rất

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 40

Page 41: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

mạnh.

2.6.7 Cường độ khuấy đảo dịch lên men:

Cường độ xáo trộn dịch lên men là 1 trong những yếu tố mạnh nhất thúc đẩy

nhanh quá trình lên men. Khía cạnh ưu điểm của nó là rút ngắn được thời gian lên

men nhưng mặt trái của nó là bia chứa quá nhiều các sản phẩm phụ, đặc biệt là

rượu bậc cao và diaxetyl.

Hương vị của sản phẩm sai lệch nhiều so với bia tiêu chuẩn. Ưu điểm của yếu

tố này sẽ được phát huy nếu ta chọn được 1 phương án và chế độ khuấy đảo dịch

lên men thích hợp. Đồng thời khuyết điểm của nó sẽ được bù trừ bằng những ưu

điểm của các yếu tố khác.

2.6.8 Nồng độ của sản phẩm lên men:

Sản phẩm chính của quá trình lên men là rượu C2H5OH và khí CO2. Khi những

hợp chất này được tích tụ đến nồng độ nhất định trong dịch lên men thì các hoạt

động sống của tế bào nấm men bắt đầu bị ức chế. Ở nồng độ rượu thấp, dưới 2%,

các hoạt động của nấm men vẫn xảy ra bình thường, nhưng khi vượt quá 2% thì

khả năng nảy chồi của nấm men bắt đầu giảm. Khi nồng độ rượu etylic tăng lên

đến 5% thì khả năng nảy chồi của nấm men hoàn toàn bị chấm dứt, tuy rằng quá

trình lên men vẫn tiếp diễn. Nếu nồng độ cồn lên dến 12%, quá trình lên men bị

đình chỉ hoàn toàn.

Khả năng chịu đựng độ cồn của các chủng nấm men khác nhau là khác nhau.

Nó phụ thuộc vào khả năng thích ứng và trạng thái sinh lí của nấm men.

CHƯƠNG III: THIẾT BỊ VÀ MẶT BẰNG LÊN MEN BIA

3.1 THIẾT BỊ VÀ MẶT BẰNG LÊN MEN CHÍNH:

3.1.1 Thiết bị lên men:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 41

Page 42: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Để lên men dịch đường, trong công nghiệp sản xuất bia người ta sử dụng các dạng thùng dạng hở hoặc dạng kín được chế tạo từ nhiều lạo vật liệu khác nhau.

Thùng gỗ là loại cổ điển nhất. Hiện nay không nước nào sử dụng loại thùng này để sản xuất nữa. Có chăng đâu đó hiện tại đâu đó vẫn còn thì đó là do người ta giữ lại để làm kỉ niệm hoặc ghi lại dấu ấn như một chứng cứ truyền thống cho nghành công nghiệp độc đáo này ở địa phương mình mà thôi.

Betông cốt thép là vật liệu rất thông dụng để chế tạo các thùng lên men. Loại hình thùng lên men này rất phổ biến ở thế kỉ XIX. Hiện tại nhiều nhà máy bia trên thế giới vẫn còn sử dụng hệ thống thiết bị lên men kiểu này. Thùng được xây theo kiểu hình hộp chữ nhật, hoặc hình tròn, hoặc hình lập phương nhưng thông dụng nhất là loại hình hộp chữ nhật. Thể tích của thùng phụ thuộc vào công suất sản xuất của nhà máy, nhưng bình thường thì từ 30 – 120 m3. Chiều sâu của thùng lên men nói chung không nên vượt quá 2,5 – 3 m. Người ta thường xây từng cặp áp sát nhau, trên đó có lối đi để công nhân phục vụ. Số thùng lên men trong một nhà máy không có quy định, nhưng thông thường nếu nhà máy bé thì số thùng bằng số ngày lên men, dung tích mỗi thùng bằng dung tích dịch dườngđược sản xuất trong một ngày. Nếu nhà máy có công suất lớn, số thùng lên men có thể là bội số của chu kì lên men.

Trước đây, người ta xây bể dạng hở, vào thời gian muộn hơn thì xây bể dạng hở nhưng phía trên được che kín bằng kính để dễ quan sát quá trình lên men.

Phần nổi phí bên ngoài của bể lên men phải ốp gạch tráng men hoặc tráng bằng các loại vật liệu chống ẩm, chống acid khác. Phia trong của bể phải tráng các loại vật loại chống ăn mòn. Trong công nghiệp sản xuất bia, các loại vật loại thông dụng dùng để tráng gồm có: nhựa bia, nhựa ebonite, nhựa tankolit, nhựa eproxyl, nhựa kolbit và các loại khác.

Việc tráng và phủ các lớp nhựa trên mặt thiết bị là công việc rất khó khăn, tỷ mỷ và phức tạp. Để đảm bảo độ bền của các lớp tráng, công việc đòi hỏi phải làm đúng quy trình quy phạm của công nghệ, theo hướng dẫn của chuyên gia.

Trong mỗi thùng lên men đều có lắp đặt một hệ thống ống “ruột gà” để làm lạnh cục bộ dịch lên men trong quá trình lên men chính. Ống thường được chế tạo bằng đồng hoặc bằng thép không gỉ. Đường kính của thùng từ 30 – 50 mm. Độ dài của ống, tức là mặt tải lạnh phải tính toán thế nào đó để bảo đảm tỉ suất khoảng 0,2 – 0,3 m2 diện tích tải lạnh cho 1 m3 dịch lên men. Đường ống dẫn lạnh được uốn gấp khúc khoảng xecpentin. Có thể gấp thành 1, 2 hoặc nhiều xecpenin để đặt ở các vị trí khác nhau ở thùng lên men. Để tiện cho việc thao tác công nghệ và vệ sinh, các xecpenin thường đặt sát vào thành của thùng.

Chất tải lạnh dùng để làm lạnh cục bộ dịch lên men, thông thường là nước lạnh 0,50C.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 42

Page 43: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Nhựa bia là một hỗn hợp bao gồm 70 – 90% nhựa thông, 2 – 6% paraffin, 2 – 5% dầu béo thực vật và một ít sáp hoặc hắc ín. Nhiệt độ nóng chảy của nhựa bia là 500C, còn nhiệt độ sôi là 1700C.

Ebonit là loại nhựa hữu cơ, được sử dụng với dạng tấm có kích thướt lớn, độ dầy 10 – 12 mm. Các tấm được dán xuống đáy và thành thùng. Khoảng hở giữa hai tấm được hàn kín bằng ebonit nóng chảy.

Tancolit là loại nhựa hữu cơ có thông dụng khá phổ biến. Nó bao gồm hai loại : abit và gebit. Loại thứ nhất bao gồm 80% parafin và 20% serezin, còn loại thứ hai bao gồm 45% hắc ín, 40% paraffin, 12% serezin và 3% nhựa thông. Nếu để tráng các loại thùng bêtong cốt thép thì phải dùng hỗn hợp của hai loại nói trên.

Eproxyl là loại nhựa hữu cơ sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Hầu hết các trang thiết bị chứa, đựng trong nghành thực phẩm đểu có thể dùng eproxyl để chống ăn mòn. Giá thành tráng eproxyl tương đối rẻ hơn đối với các vật liệu khác.

Thùng lên men bằng bêtông hoặc bêtông cốt thép có ưu điểm là hệ số truyền nhiệt thấp, giá thành rẻ và chất lượng của bia khi len men trong các thiết bị đó thì không hề thua kém các loại thiết bị khác. Nhược điểm của loại thùng này là thao tác vất vả, đặc biệt là khi thu hoạch men kết lắng, sau khi bơm bia non đi lên men phụ và tàng trữ. Công việc vệ sinh, chống nhiễm khuẩn cũng phải thực hiện nghiêm túc và vất vả hơn. Bên cạnh đó khả năng cơ khí hóa và tự động hóa các thao tác cũng khó khăn hơn so với các loại thùng kim loại. Hiện tại trên thế giới có khoảng ¼ tổng lượng bia hằng năm là đang được lên men trong các thùng bêtông cốt thép.

Kim loại là loại vật liệu đa năng dùng để chế tạo nhiều loại thiết bị, trong đó có loại thiết bị lên men cho nghành sản xuất các sản phẩm lên men. Các kim loại thông dụng trong sản xuất bia là thép không gỉ, thép thường CT3, đồng, nhôm và nhiều loại hợp kim khác. Để chế tạo thiết bị lên men, kim loại có chất lượng cao nhất là thép không gỉ. Thép thường CT3 có thể dùng để chế tạo thùng lên men chính và lên men phụ, nhưng để tránh sự ăn mòn, gây cho bia có mùi tanh, phía trong của thùng phải phủ các vật liệu tráng như đã nói ở trên.

Thùng lên men chính bằng kim loại có thân hình trụ, đáy hình côn, tư thế đứng. Kích thướt của thùng này phụ thuộc vào công suất của nhà máy. Thùng lên men phụ có dạng hình trụ, xếp nằm ngang, tựa lên đế là các bệ bêtông cốt thép. Các thùng lên men phụ có thể xếp chồng lên nhau tạo thành hai hoặc ba lớp.

Tùy thuộc vào từng thời kì phát triển của công nghệ mà tính năng của thùng lên men thay đổi theo. Ở thời kì lên men hở còn thịnh hành thì thùng lên men dùng để chỉ một công cụ để chứa, không hơn không kém. Đến thời kì lên men chính được ứng dụng rộng rãi thì tính năng công nghệ của chúng cũng được đề cao hơn. Đến thời kì sản xuất bia theo công nghệ lên men một pha, lên men gia tốc, hoặc lên men liên tục thì thiết bị lên men hoàn toàn mang đặc thù của thiết bị công

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 43

Page 44: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

nghệ: nó chi phối tiến trình công nghệ và ảnh hưởng trực tiếp ở mức độ cao đến chất lượng của sản phẩm.

3.1.2 Làm lạnh và thông gió mặt bằng lên men:

Công đoạn lên men chính thường được sắp xếp mặt bằng nằm dưới hoặc cạnh phân đoạn “làm lạnh và lắng trong dịch đường” và nằm trên hoặc cạnh mặt bằng của công đoạn lên men phụ.

Trước đây, ở các nhà máy được xây dựng từ thế kỉ hoặc trong thế kỉ thứ XIX , khi công nghệ làm lạnh ở mức sơ khai thì các hầm lên men được xây ngầm ở dưới mặt đất. Khi công nghệ lạnh phát triển, việc bảo đảm mặt bằng lên men ở nhiệt độ thấp không còn là vấn đề nan giải nữa thì mặt bằng lên men được bố trí trong các nhà bao che kín, nằm hoàn toàn trên mặt đất. Ngày nay với công nghệ lên men gia tốc được tiến hành trong các thùng lớn thân trụ, đáy côn, thể tích từ hàng chục đến hàng ngàn m3, với hệ thống áo lạnh cục bộ, bảo ôn toàn thân, cách nhiệt tốt, thì mặt bằng lên men có thể được sắp xếp ngoài trời, không cần một thứ bao che nào cả.

Mặt bằng lên men phải được sắp xếp ở khu vực thoáng và khô ráo. Trong khu vực lên men chính nhiệt độ phải ổn định từ 6 – 80C, chế độ thông gió cũng phải ổn định, bảo đảm việc giải thoát CO2 ra ngoài khu vực. Độ ẩm tương đối của không khí trong mặt bằng lên men là khoảng 75% còn hàm lượng CO2 tối đa cho phép là 0,5%. Nền nhà, tường bao che và trần phải được cách nhiệt tốt. Nền nhà, tường bao che còn phải phủ các loại vật liệu chống thấm và chống acid ăn mòn. Tốt nhất là tường ốp gạch tráng men, còn nền lát bằng gạch chống acid hoặc bêtong có láng bóng ximawng mác cao trên bề mặt, hoặc phủ bằng asphan.

Chiều cao hợp khối của phân xưởng lên men, nói chúng phụ thuộc vào chiều cao của thiết bị, nhưng nếu nhìn theo quan điểm kinh tế ở góc độ hao phí lạnh ít nhất, thì không nên cao quá, chỉ khoảng 4,3 – 4,5 m và độ cao tối đa là 5 – 5,5 m.

Để bảo đảm nhiệt độ trong mặt bằng lên men chính luôn luôn ổn định ở 6 – 80C, ta phải thường xuyên cấp lạnh vào đó. Có 2 phương pháp làm lạnh không gian lên men: làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp bằng không khí. Ở các nhà máy cũ, việc làm lành mặt bằng lên men được thực hiện bằng cách bơm chất tải lạnh chạy qua đường ống lắp đặt trong khu vực lên men. Các đường ống này có thể bắc thành giàn, nhiều đường ống chạy song song, hoặc uốn gấp khúc kiểu xecpentin. Chất tải lạnh sẽ trực tiếp làm lạnh không khí ở trong phòng lên men. Phương pháp làm lạnh này có nhiều nhược điểm trên đường ống bị đóng băng một lớp khá dày làm cho hiệu suất truyền lạnh kém. Mặc khac do lớp băng đóng này, thỉnh thoảng những giọt nước lạnh lại giỏ xuống đầu công nhân gây cảm giác khó chịu trong lúc làm việc. Phương pháp làm lạnh này hiện nay không sử dụng nữa. Thay vào đó là phương pháp làm lạnh gián tiếp bằng không khí. Cách này được tiến hành như sau: bơm chất tải lạnh chạy qua các xecpentin ở trong camera lạnh.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 44

Page 45: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Gắn chặt với các xecpentin là giàn tỏa lạnh bao gồm các cánh kim loại hình vuông hoặc hinhf chữ nhật xếp thứ tự trên các đoạn ống của xecpentin. Phía sau giàn tỏa lạnh đặt quạt để thổi không khí vào phòng lên men. Không khí, khi được thổi qua giàn tỏa lạnh thì bản thân nó được làm lạnh và đi vào phòng lên men. Nhờ có không khí lanh thổi vào, nhiệt độ trong khu vực lên men được giữ ổn định theo yêu cầu của công nghệ.

3.2 MẶT BẰNG VÀ THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ:

3.2.1 Mặt bằng:

Mặt bằng phân xưởng lên men phụ thường được đặt ở dưới hoặc ở cạnh phân xưởng lên men chính. Trước đây thì người ta xây dựng ngầm dưới mặt đất dễ ổn định nhiệt độ thấp, nhưng ngày nay thì việc đó không cần thiết vì có sự trợ giúp đắc lực của công nghệ và kĩ thuật sản xuất lạnh.

Phân xưởng lên men phụ phải đặt ở khu vực thoáng, sạch và khô ráo, nhiệt độ ổn định ở 0 – 10C. Để đạt được yêu cầu này thì phải bảo đảm chế độ thổi không khí lạnh vào khu vực tàng trữ, đồng thời nền, trần và các tường bao của khu vực phải được bảo ôn bằng các loại cách nhiệt tốt. Tiêu hao lạnh ở khu vực này với nhiệt độ ổn định 0 – 10C là khoảng 800kcal/cm2.ngày. Lượng tiêu hao này về mùa hè có thể tăng thêm 30% còn mùa đông thì có thể giảm thấp hơn 10 – 15% so với định mức trung bình. Đối với các thiết bị tàng trữ có kích thướt lớn, ta có thể trang bị áo lạnh hoặc đường ống ruột gà để làm lạnh trực tiếp bia mà không cần phải ôn và cấp lạnh cho mặt bằng lên men phụ. Giải pháp này cho phép tiết kiệm nhiều năng lượng đồng thời có thể dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ của bia, không phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài thiết bị.

Mặt bằng phân xưởng lên men phụ có thể được phân chia thành khu vực. Từng khu vực đó có thể mở cửa riêng biệt để đi vào, nhưng giữa các khu vực nên có cửa liên thông. Còn lối ra, có thể mở một cửa chung cho cả phân xưởng hoặc cũng có thể mở cửa riêng cho từng khu vực để ngăn cách. Tường bao và nền khu vực lên men phụ nên ốp gạch chống acid hoặc láng xi măng mác cao. Yêu cầu là phải nhẵn để dễ làm vệ sinh, không bám chất bẩn.

Thiết bị trong hầm lên men phụ được xếp thành từng dãy, nhiều tầng. Lối đi và mặt bằng thao tác công việc của công nhân phải tính toán sao cho tiết kiệm diện tích. Đối với những thiết bị cao hoặc thiết bị xếp chồng nhiều tầng, phải bố trí sàn thao tác hoặc thang di động. Chiều cao của hầm lên men phụ hoặc dự trữ phụ thuộc vào chiều cao thiết bị, nói chung chỉ nên hạn chế ở mức 6 m. Điểm cao nhất của thiết bị phải cách trần ít nhất 0,5 m. Thiết bị đặt cách tường 0,3 m, cách cột 0,2 m và khoảng cách giữa các thiết bị là 0,2 m. Với các loại thiết bị dự trữ đặt nằm phải có bệ bằng betong cốt thép, cao ít nhất là 0,45 m.

3.2.1 Thiết bị lên men phụ:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 45

Page 46: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Cũng giống như ở lên men chính, thiết bị lên men phụ cũng rất phông phú về thể loại và đa dạng về kết cấu chế tạo và hình dáng bên ngoài. Trước đây, khi sức sản xuất còn bé thì người ta dùng thùng gỗ sồi để tàng trữ bia, sau đó thì dùng đến cả thùng nhôm và bể betong cốt thép với thể tích mỗi bể khoảng 5 – 50 m3. Đây là loại hình thiết bị hiệu quả nhất về tính năng công nghệ không hề thua bất kì một thiết bị nào, giá thành thiết bị rất rẻ lại chiếm ít diện tích mặt bằng nhất. Thiếu sót chủ yếu của bể betong cốt thép là khó thực hiện các thao tác công nghệ, đặc biệt là công việc vệ sinh, tiệt trùng, khó cơ khí hóa và tự động hóa các quá trình sản xuất.

Hiện nay, loại tiết bị lên men phụ phổ biến nhất vẫn là các tank kim loại – chủ yếu là thép không gỉ. Phụ thuộc vào thế đặt, chúng được phân thành 2 nhóm: tank nằm ngang và tank đứng.

Tank nằm ngang là những thùng kim loại kín, hình trụ, có hai đáy trước, sau hình chỏm cầu. Ở đáy phía trước có cửa để làm vệ sinh, có van để bơm bia ra, có cum van liên thông, trên đó được lắp van an toàn, đồng hồ áp lực và van thông khí. Van lấy mẫu cũng được lắp ở mặt trước của tank. Tank nằm ngang có thể chế tạo theo kiểu có chân đứng hoặc không có chân đứng. Trường hợp thứ hai, khi sắp xếp trên mặt bằng, các tank phải đặt nằm gối lên các bệ xi măng cốt thép có bán kính dộ lõm bằng bán kính của tank. Phụ thuộc vào độ dài và thể tích của tank, số bệ gối cho tank có thể là hai, ba hoặc có thể nhiều hơn. Các tank có thể xếp theo một lớp hoặc chồng thành nhiều lớp để tiết kiệm diện tích bề mặt. Ở trương hợp thứ nhất, cũng phụ thuộc vào thể tích và độ dài của tank, số cặp chân đứng của chúng có thể là hai, ba hoặc nhiều hơn. Muốn lắp chân trước tiên phải có vành đỡ, hàn chặt vào bụng tank và chạy suốt từ tank bên này sang chân phía đối diện. Sau đó, trên vành đỡ ta hàn đắp miêng táp, và sau cùng là lắp chân lên miếng táp. Độ cao, thấp của các chân có thể điều chỉnh được bằng vít xoay lắp trên đó.

Khi sắp xếp thiết bị vào mặt bằng, tank nằm ngang có chân đứng có thể được đặt một lớp, cũng có thể xếp chồng nhiều lớp để tiết kiệm diện tích.

Tank đứng là tank hình trụ, đặt theo phương thẳng đứng, có bốn chân. Trên thân tank cũng được lắp đầy đủ các phụ tùng và thiết bị đo lường giống như ở tank nằm ngang.

Vật liệu để chế tạo tank lên men phụ có thể là thép thường hoặc thép không gỉ. Nếu dùng thép thường thì phía trong cần tráng các lớp chống ăn mòn. Vật liệu tráng thông dụng nhất vẫn là các loại nhựa eproxyl và nhựa bia. Nhựa eproxyl rất phong phú về chủng loại, mỗi loại vật liệu chế tạo tank có thể dùng các loại nhựa khác nhau cho phù hợp.

Van an toàn là hạng mục không thể thiếu trong phân xưởng lên men phụ và tàng trữ bia, dùng để giữ áp suất giữa CO2 thể khí và CO2 hòa tan trong thể lỏng. Trong giai đoạn lên men phụ và tàng trữ, áp suất CO2 trên bề mặt của bia cần ổn định ở một giá trị cho trước. Nếu vượt quá giới hạn đó, đòn bẩy của van an toàn sẽ bật lên, van tự động mở và CO2 trong tank sẽ thoát ra. Khi áp lực giảm xuống, lò

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 46

Page 47: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

xo đòn bẩy sẽ sập lại – van tự động đóng, chặn CO2 không cho thoát ra ngoài. Hiện tại, trong nhà máy bia hai loại van an toàn được sử dụng nhiều nhất là loại sử dụng suppap lò xo và loại sử dụng suppap màng.

HÌNH ẢNH MINH HỌA:

1. Cửa vệ sinh

2. Cuống để lấy áp kế

3. Cuống van an toàn

4. Van nạp bia và nấm men

5. Áo lạnh

6. Ðường cấp lạnh

7. Ðường chất lạnh ra

8. Van thu sữa men và bia non

Thiết bị lên men chính

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 47

3

6

5

12

4

7

CO2

8

Page 48: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 48

Áp kếVan an toàn

Van nạp và xả bia

Page 49: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Thiết bị lên men phụ

HÌNH ẢNH THAM KHẢO THÊM:

THIẾT BỊ:

1. NỒI NẤU BIA HAI VỎ:

CẤU TẠOTHIẾT BỊ   :

1. Ống hơi

2. Vỏ

3. Đèn chiếu

4. Cửa quan sát 13

5. Lớp trong thùng

6. Lớp cách nhiệt

7. Vỏ ngoài

8. Nước ngưng

9. Dịch cháo ra

10.Môtơ

11. Đường hơi vào

12. Cánh khuấy

13. Nước vệ sinh

14. Cửa nguyên liệu vào

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ:

Thiết bị nấu có dạng hình trụ, đáy côn được chế tạo bằng thép không gỉ. Thiết

bị có hệ thống cấp hơi để gia nhiệt, hơi được truyền vào nồi qua hệ thống ống

xoắn ruột gà tiếp xúc với thành và đáy nồi, thân nồi được bảo ôn bằng lớp cách

nhiệt 6.

Nguyên liệu (malt hoặc gạo) sau khi được đưa vào nồi qua cửa số (14). Khi nồi

hoạt động hơi truyền nhiệt cho thành nồi và sau đó truyền nhiệt cho dịch cháo.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 49

Page 50: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Ban đầu cánh khuấy số (12) được bật ở tốc độ nhanh sau đó giảm dần tốc độ khi

nhiệt độ đạt 90oC ( với nồi gạo). Cánh khuấy nhằm tránh hiện tượng vón cục, tránh

sít nồi và nhiệt phân bố đều trong khối dịch. Nước ngưng được tháo ra ngoài qua

cửa thoát nước ngưng số (8) và được đưa sang lò hơi. Sau khi hồ hóa, dịch cháo

được tháo ra ngoài qua cửa số (11). Thiết bị được vệ sinh nhờ đường ống dẫn nước vệ

sinh số (13).

Nồi nấu bia hai vỏ

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 50

Page 51: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Thiết bị lọc khung bản kích thước 6060,dùng lọc tinh cấp 1

Thiết bị lọc khung bản kích thước 6060,dùng lọc tinh cấp 2

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 51

Page 52: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

(Hệ thống điều khiển mới cho nhà máy bia Bel duy trì điều khiển nhiệt độ

trong 76 điểm điều khiển thùng lên men từ một vị trí trung tâm, tạo ra tính

năng mở rộng cấp độ để có thể kết hợp tất cả các chức năng của nhà máy bia.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 52

Page 53: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

BÌNH LÊN MEN

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 53

Page 54: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Sac.carlbergensis

Sac.cerevisiae

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 54

Page 55: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 55

=

MaltNước Hoa Huplon

Page 56: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

SẢN XUẤT BIA

Sản xuất bia ở thế kỉ thứ 16

Hoa bia - Hoa Houblon (tạo

hương vị đặc trưng cho bia)

CHƯƠNG IV: KẾT

LUẬN

Bia là loại nước uống bổ

dưỡng cho cơ thể, trong những

năm gần đây do nền kinh tế từng

bước đi lên. Do đó,ở Việt Nam

trong những năm gần đây nhu cầu về bia tăng nhanh cả về số lượng và chất lượng.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 56

Page 57: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Việc nâng cao sản lượng ở các nhà máy sản xuất bia là rất cần thiết nhưng vấn đề

về vốn đầu tư thì gặp nhiều khó khăn. Mặc khác, do thời điểm, thời tiết giữa các

mùa của nước ta mức tiêu thụ bia giữa các mùa không cân đối. Thực tế đã cho

thấy nhiều nhà máy bia bị quá công suất trong mùa hè, không đáp ứng đủ nhu cầu

của người tiêu dùng mà mùa đông lại tiêu thụ chậm. Vì vậy, cần phải có những

biện pháp thay đổi trong quá trình thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao

của xã hội. Thế nhưng, nhân tố cũng góp phần quan trọng làm ảnh hưởng đến chất

lượng cũng như số lượng bia không ai khác đó là quá trình lên men bia.

Với các phương pháp được tìm hiểu ở trên có thể giúp cho các nhà sản xuất giải quyết vấn đề đáp ứng tốt về số lượng bia trong mùa hè.

Tiểu luận này nhằm góp phần tìm hiểu chung về vấn đề công nghệ lên men bia

và ứng dụng của phương pháp lên men bia.Sau thời gian chuẩn bị mặc dù bản thân

từng người trong nhóm thực hiện đã cố gắng hoàn thành. Thế nhưng, không thể

tránh khỏi những sai sót .Nhóm em rất mong sự góp ý kiến của cô và các bạn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA - Pgs, Ts HOÀNG ĐÌNH HÒA

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 57

Page 58: tiểu luận môn công nghệ sản xuất bia

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Từ trang web:

1. http://www.khoahoc.com.vn/congnghemoi/cong-nghe-moi/4797_Ky-thuat- len-men-bia-moi-cua-nguoi-Duc.aspx

2. http://forum.ctu.edu.vn/viewtopic.php?t=3923

3.http://vi.wikipedia.org/wiki/Bia_(%C4%91%E1%BB%93_u%E1%BB%91ng)

4. http://viethoagroup.net/detail_product.aspx?product_id=94&category_id

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 58