Quy trình và công nghệ sản xuất bia hiện đại

Quy trình sản xuất bia gồm nhiều công đoạn phức tạp, biến hóa những nguyên liệu tự nhiên thành loại thức uống thơm ngon và đầy mê. Để hiểu rõ hơn, cùng chúng ta tìm hiểu quy trình sản xuất bia qua bài viết dưới đây.

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia

Malt đại mạch

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia, malt là sản phẩm được sản xuất từ hạt đại mạch, khi cho hạt đại mạch nảy mầm ưong những điều kiện nhân tạo, sau đó loại bỏ mầm sấy khô sẽ thu được đại mạch, sau đó bảo quản.

Qua quá trình nảy mầm một lượng lớn enzyme xuất hiện và tích tụ trong hạt đại mạch nảy mầm. Trong đó chủ yếu là enzyme amilaza, proteaza, và một số các enzyme khác, những enzyme này rết hữu ít bởi vì nó tham gia vào xúc tác sinh học trong quá trình sản xuất bia.

Chất lượng malt được quyết định bởi các giống đại mạch, các loại malt đại mạch khác nhau sẽ cho chất lượng bia khác nhau. Malt được dùng trong sản xuất bia là loại malt được sản xuất từ các đại mạch hạt

Thế liệu

Thế liệu được sử dụng để cung cấp nguồn tinh bột rẻ tiền hơn so với malt để tăng tính kinh tế trong sản xuất bia. Tuy nhiên, vài trường hợp sử dụng thế liệu để tạo thành đặc trưng mùi vị cho bia. Như bắp (ngô) có khuynh hướng làm cho bia hòn vị, mùi hơn so với lúa mì; gạo thỉ làm cho bia có cảm giác “khô” hơn, lúa mì và đại mạch đều làm cho bia có độ bền bọt tốt hơn.

Nguyên liệu thay thế cho malt đại mạch trong sản xuất bia có thể chia làm hai nhóm: nhóm dạng hạt và nhóm dạng đường.

• Nguyên liệu có thể thay thế dạng hạt: Chủ yếu là tiểu mạch, thóc (hoặc gạo) và ngô, các loại này được sử dụng ở trạng thái chưa ươm mầm và đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiền mịn, phối trộn cùng với bột malt đại mạch.
• Nguyên liệu có thể thay thế dạng đường: Ngoài các nguyên liệu thay thế dạng hạt, trong công nghiệp sản xuất bia còn sử dụng một số loại nguyên liệu thay thế là nguyên liệu dạng đường hoặc bán thành phẩm chế biến từ đường, các loại nguyên liệu này được bổ sung trực tiếp vào dịch đường ở giai đoạn nấu hoa houblon. Chẳng hạn, đường mía, đường củ cải, đường thủy phân, …v.v.

Lưu ý:

• Khi sử dụng nguyên liệu gạo để sản xuất bia, để quá trình đường hóa đạt hiệu suất cao thì cần phải có quá trình hồ hoá, sau đó tạo điều kiện cho hệ enzyme amilaza hoạt động để thủy phân tinh bột thành đường đơn glucoza hoặc matoza, tạo điều kiện cho quá trình lên men dễ dàng hơn.
• Gạo làm nguyên liệu thay thế phải đạt những tiêu chuẩnsau: gạo phải sạch, không lẫn tạp chất, không mốc, mối, có hàm lượng amilopectin thấp. Khi sử dụng gạo với số lượng nhiều cần phải tính đến hoạt tính hệ enzyme amilaza có trong malt và có thể bổ sung thêm chế phẩm enzyme amilaza vào làm cho quá trình đường hóa xảy ra nhanh.

Hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản sau malt. Hoa houblon làm bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm.

Nước nấu bia

Nước chiếm hơn 90% khối lượng bia thành phẩm, bên cạnh đó, nước là môi trường xảy ra các phản ứng hóa sinh trong quá trình nấu, các phản ứng sinh học trong quá trình lên men và cả các quá trình trao đổi nhiệt trong sản xuất.

Tiêu chuẩn của nước sẽ khác nhau với mỗi nhiệm vụ của nước trong quy trình sản xuất. Tuy nhiên, một yêu cầu bắt buộc là nước cấp cho sản xuất bia phải đạt tiêu chuẩn về nước ăn uống.

Nước có thể được khai thác từ nhiều nguồn khác nhau như: nước mặt (nước sông, hồ), nước ngầm hay nước được xử lý và cung cấp bởi một công ty khác (nước thành phố, khu công nghiệp…). Khảo sát nguồn nước là một trong những yêu cầu đầu tiên khi xác định vị trí xây dựng nhà máy bia. 

Lưu ý:

• Nước cấp cho nhà máy bia phải ổn định về các chỉ tiêu hóa lý và lưu lượng. 
• Nguồn nước phải được quan trắc đầy đủ các mùa trong năm và có dự án về xu hướng biến động của khí hậu trong dài hạn.
• Hệ thống xử lý nước phải đảm bảo cung cấp đủ nước đạt chất lượng cho sản xuất bia tại bất kỳ thời điểm nào trong năm. Do đó, thông số nước đầu vào để thiết kế hệ thống xử lý nước phải lấy tại thời điểm khí hậu khắc nghiệt nhất trong năm.

Nấm men

Trong công nghệ sản xuất bia, để chuyển dịch men hay còn gọi là nước nha được điều chế từ các nguyên liệu chính thành bia thì cần phải có tác nhân làm chuyển hoá cả chất lẫn lượng của quá trình đó và tác nhân đó chính là nấm men, vì vậy nấm men là tác nhân không thể thiếu được trong công nghệ sản xuất bia. 

Nấm men được sử dụng trong công nghệ sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống Saccaromyces, nó có kích thước trung bình của tế’ bào từ (6 – 9) µm. Sinh sản dưới hình thức nảy chồi và phân cắt, đây là hình thức sinh sản vô tính. Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng của chúng nằm trong khoảng từ (25-30)°C và ngừng hoạt động trên 40°C, cũng có thể chết ở nhiệt độ này.

Quy trình và công nghệ sản xuất bia 

Công nghệ sản xuất bia trải qua rất nhiều bước công việc được sắp xếp theo một trình tự nhất định rất phức tạp, nhưng có thể phân toàn bộ công nghệ sản xuất bia thành các giai đoạn chính như sau.

• Giai đoạn 1: Quá trình sản xuất dịch lên men (nước nha thành phẩm).
• Giai đoạn 2: Quá trình lên men (lên men chính và lên men phụ).
• Giai đoạn 3: Quá trình lọc, bão hòa CO2, đóng chai – lon và bảo quản.

Quy trình sản xuất dịch nha

Nghiền, xay nhỏ malt và nguyên liệu thay thế

Mục đích

• • Làm tăng bề mặt tiếp xúc với nước làm cho nước xâm nhập vào thành phần nội nhũ nhanh hơn, khi đường hóa thu được nhiều chất tan có lợi cho các bước tiếp theo sản xuất và chất lượng thành phẩm
  • Góp phần hạn chế các chất không tan vào dịch đường và khi malt hoặc nguyên liệu thay thế được nghiền, xay nhỏ sử dụng rất tốt các thành phần của nó kể cả các chất không ưa nước 

Phương pháp nghiền, xay nhỏ

Malt có thể nghiền khô hoặc nghiền ướt, tuy nhiên nghiền khô có nhiều lợi thế hơn nhiều, thành phần của malt đạt tiêu chuẩn trong công nghệ sản xuất bia là sau khi nghiền phải có thành phần như sau:

• • Nếu lọc bằng máy ép lọc (như máy ép lọc khung bảng) thì có thể nghiền kỹ lúc đó thành phần hạt sau khi nghiền là: vỏ trấu (9 – 12)%, tấm thô (12 – 15)%, tấm mịn (30 – 35)%, bột (40 – 45)%.
  • Nếu lọc bằng thiết bị lọc thông thường thì không nên nghiền kỹ quá và thành phần hạt sau khi nghiền trong trường hợp này là vỏ trấu (15 – 18)%, tấm thô (18 – 22)%, tấm mịn (30 – 35)%, bột (25 – 35)%.

Nấu tạo thành nước dịch nha

Quá trình thủy phân

Mục đích của quá trình thủy phân là chuyển hoá các thành phần chính của malt và nguyên liệu thay thế (bột gạo, bột mì, bột ngô, …) thành những chất hoà tan trong nước, trong đó quan trọng nhất là các loại đường và axit amin. 

Để quá trình thủy phân xảy ra một cách tối ưu, các công việc phải được thực hiện một cách hợp lý, phải chấp hành kỹ thuật một cách nghiêm túc. Ở những cơ sở sản xuất nhỏ thì thường dùng nối thủ công, với nồi loại này rất khó bảo đảm điều chỉnh nhiệt độ đồng đều trong toàn khối địch thủy phân, công nhân làm việc vất vả, năng suất lao động tháp, hiệu suất thủy phân không cao.

Tốt nhất là sử dụng loại nồi cơ giới hoá bằng inox, có vỏ ngoài để gia nhiệt dung dịch thủy phân bằng hơi bão hoà, có áp kế theo dõi áp suất, có đồng hồ đo nhiệt độ bên trong khối dung dịch, có cánh khuấy chạy bằng động cơ điện với tốc độ khoảng (40 – 50) vòng/phút. 

Quá trình hồ hóa

Để chuẩn bị cho quá trình đường hóa xảy ra tạo thành nước nha bán thành phẩm thì nguyên liệu thay thế như: bột gạo, bột ngô phải được hồ hoá trước. Bột gạo và 5% malt lót đưa vào nồi hồ hoá, trộn hỗn hợp với nước theo một tỉ lệ thích hợp rồi khuấy đều.

Việc cho malt lót vào lần một có tác dụng làm loãng, giảm bề dày lớp màng keo tránh hiện tượng vón cục, làm sống tinh bột phần lõi và tránh hiện tượng sinh nhiệt cục bộ gây khét cháo, bột hoà với nước ở nhiệt độ 38°C, khuấy đều 15 phút cho H2SO4 vào nồi gạo để điều chỉnh độ pH = (5,2 – 5,4) thích hợp cho sự hoạt động của các enzyme có sẵn trong malt để thủy phân tinh bột.

Nâng nhiệt từ từ đến 72°C (nhiệt độ dịch hoá) rồi dừng 20 phút để cho các phần tử tinh bột trương nở hoàn toàn, men diastase trong malt lót dịch hoá làm giảm bớt màng ngoài phần tử tinh bột để bắt đầu trương nở và lõi trong tiếp xúc đều với nhiệt độ tiếp tục trương nở và hồ hoá. 

Sau đó mở nồi hơi nâng nhiệt độ lên 83°C trong 10 phút và giữ nhiệt độ này (nhiệt độ hồ hoá) khoảng 5 phút, ở khoảng thời gian này phần lớn tinh bột được hồ hóa. Hạ nhiệt độ xuống 75°C bằng cách khoá van nồi hơi, cho một lượng nước thích hợp vào giải nhiệt, sau đó cho 5% malt lần hai so với lượng gạo vào để hạ nhiệt độ xuống 72°C và giữ nhiệt độ này trong khoảng 30 phút, lúc đó tinh bột tiếp tục hồ hoá, độ nhớt giảm đạt được mục đích đun sôi dễ dàng. Bởi vì enzyme ở trong 5% malt cho vào lần hai trong gia trong quá trình thủy phân tinh bột.

Cuối cùng nâng nhiệt độ lên 100°C trong khoảng 30 phút và giữ nhiệt độ này trong khoảng 15 phút để tinh bột chín hết tạo điều kiện tốt cho quá trình đường hoá ở nồi malt.

Quá trình nấu malt

Đa số các cơ sở sản xuất bia ở nước ta sử dụng tỉ lệ nguyên liệu như sau: malt đại mạch khoảng (50-70)%, gạo tẻ khoảng (30-50)%. Nếu dùng nguyên liệu thay thế là gạo tẻ thì trước khi sản xuất dịch nước nha phải xay nhỏ thành bột, rồi thực hiện quá trình hồ hoá, sau đó được bơm qua nồi nấu malt phối trộn (nồi phối trộn) trước khi đưa tới thiết bị đường hóa, thực hiện quá trình đường hóa.

Nồi nấu malt được chuẩn bị như sau: khởi động sau nồi gạo một khoảng thời gian (1,5 -2) giờ, bột malt được hoà tan với nước theo tỉ lệ 1/(4-5) ở nhiệt độ 38°C , khuấy đều 10 phút. Cho CaCl2.2H2O vào tạo pH ổn định và cho vào HCHO chống nhiễm khuẩn. Gia nhiệt hỗn hợp đến 50°C (nhiệt độ đạm hoá) giữ nhiệt độ này trong khoảng 30 phút để hệ enzyme proteaza hoạt động, các protein cao phân tử trong malt bị phân cắt thành protein hòa tan có phân tử lượng thấp (axit amin, polypeptit, peptit, pepton, …), là nguồn thức ăn cho nấm men sau này, mặt khác không làm sản phẩm bia cuối cùng bị đục.

Chuyển cháo từ nồi gạo (được hồ hóa) vào nồi malt để phối trộn, sau đó dịch phối trộn được đưa vào thiết bị đường hóa, nâng nhiệt độ khối dịch lên 65°C giữ nhiệt độ này khoảng 20 phút. 

Giai đoạn này phần lớn dextrin và amiloza bị cắt ngắn mạch tạo thành malto, glucoza,…. sau đó nâng khối dịch lên 75°C trong khoảng 10 phút, rồi giữ nhiệt độ 15 phút, một số’ enzyme amilaza bị mất hoạt lực, một số’ enzyme dextrinaza hoạt động sinh ra dextrin. Giai đoạn này, cứ 5 phút tiến hành thử khả năng đường hóa bằng iốt (I2), lấy vài chục mililít nước dịch đường hoá rồi cho vào dịch đó (2-3) giọt I2 (N/50), nếu nước dịch đó bị biến màu (xanh, tím, …) thì quá trình đường hóa chưa kết thúc, còn nếu nước dịch đó không bị biến màu thì quá trình đường hóa kết thúc. Nâng nhanh nhiệt độ của khối dịch lên (76-78)°C rồi kết thúc quá trình nấu, bơm địch đường qua máy lọc khung bản để thực hiện quá trình lọc, việc nâng nhiệt độ khối dịch có ý nghĩa làm giảm độ nhớt, giảm trở lực lọc.

Quá trình lọc ép

Lọc là nhằm mục đích tách các phần tử không tan và các phần tử kết tủa trong quá trình đường hoá ra khỏi dịch đường.

Quá trình lọc gồm lọc dung dịch đường hoá và rửa bã nhằm thu nhận tối đa chất tan còn bám trong bã, tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền, mức độ phân hủy malt và bột gạo tẻ được hồ hóa, phụ thuộc vào cấu tạo màng lọc và các yếu tố khác như độ nhớt động lực học dịch đường, độ nhớt động học dịch đường và áp suất lọc 

• Nhiệt độ dịch đường hoá lọc thích hợp là (75-76)°C (lọc nóng), bởi vì khi lọc ở chế độ này thì dịch đường hoá có độ nhớt giảm, độ nhớt tỉ lệ nghịch với nhiệt độ.
• Rửa bã bằng nước nóng 80°C.
• Áp suất lọc bằng (1,1 – 1,2)Kg/cm2, áp suất rửa bã bằng 1,4Kg/cm2.
• Thời gian lọc tổng cộng khoảng (1,5 – 2,5) giờ, không nên kéo dài thời gian lọc vì ở nhiệt độ cao chất đắng và vỏ trấu sẽ tan ra một phần vào dịch đường ảnh hưởng đến chất lượng bia.
• Độ đường nước rửa bã nhỏ hơn hoặc bằng 1°s thì kết thúc quá trình rửa bã (thực tế cho phép 1,5°S), 1°s chính là trong 100Kg dung dịch rửa bã có 1Kg chất tan. 

Quá trình đun sôi với hoa houblon, lắng lọc tạo thành nước nha thành phẩm

Quá trình đun sôi với hoa houblon

Tất cả nước nha (bán thành phẩm) đầu và nước nha cuối được bơm vào nồi nấu hoa houblon. 

Mục đích của khâu đun sôi hoa houblon là ổn định thành phần nước nha và làm cho nước nha có mùi thơm của hương chiết từ hoa houblon. Đun sôi hoa chính là trích ly các chất thơm, chất đắng và một số chất khác từ hoa houblon, đồng thời khi đun sôi còn làm mất hoạt lực enzyme không cần thiết nữa, làm đông tụ protein, mặt khác thanh trùng nước nha và cô đặc nước nha đến nồng độ thích hợp đối với từng loại bia.

Lắng lọc tạo thành nước nha thành phẩm

Lắng lọc tách cặn dịch nước nha bán thành phẩm để tạo ra nước nha thành phẩm gồm có ba giải pháp tách cặn sau:

• • Tách cặn toàn bộ dịch nước nha bán thành phẩm ở nhiệt độ cao.
  • Tách cặn cục bộ của dịch nước nha bán thành phẩm ở nhiệt độ cao.
  • Tách cặn toàn bộ dịch nước nha bán thành phẩm ở nhiệt độ thấp.

Phương pháp tách cặn thường dùng các máy ly tâm hoặc máy lọc để tách cặn, sơ đồ công nghệ với ba giải pháp trên như sau.

Trong nước nha sôi không có oxy hòa tan mà chỉ có cặn bã sinh ra trong quá trình đun sôi với hoa houblon. Các cặn bã này sẽ ảnh hưởng xấu đến toàn bộ công nghệ tiếp theo là lên men chính và lên men phụ, lọc và bảo quản bia. Nếu như khi làm lạnh nước nha, các loại cặn bã, kể cả protein động tụ sẽ lắng xuống tách ra và oxy xuất hiện dần trong nước nha, tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển, cách làm này theo sơ đồ 2 – Tách cặn cục bộ của dịch nước nha bán thành phẩm ở nhiệt độ cao.

Thông thường, làm lạnh và lắng trong nước nha được tiến hành qua hai bước:

• • Bước thứ nhất: Là giảm nhiệt độ dịch nước nha (6O-7O)oC và giữ nhiệt độ này khoảng 2 giờ để cho bã, cặn lắng hết. Sau đó bơm phần trong nước nha sang thiết bị làm lạnh nhanh, phần cặn và bã có lẫn nước nha đưa qua máy ly tâm để tách bã và cặn hoặc có thể lọc qua bột trợ lọc diatomit, nước nha tách ra tiếp tục đưa vào thiết bị làm lạnh nhanh. Nước nha trong thiết bị làm lạnh nhanh gọi là nước nha thành phẩm. 
  • Bước thứ nhất: Là làm lạnh nhanh, nhiệt độ giảm xuống tương ứng với nhiệt độ lên men của giai đoạn công nghệ lên men. Nếu lên men chìm thì giảm nhiệt độ nước nha xuống (6-8)°C, còn nếu lên men nổi thì giảm nhiệt độ nước nha xuống (14-16)°C.

Lưu ý

• • Khi nhiệt độ nước nha hạ thấp dần là lúc xuất hiện nhiều cơ hội cho các vi sinh vật khác nhau phát triển, đặc biệt nguy hiểm là từ 50°C trở xuống. 
  • Giai đoạn hạ nhiệt độ từ 50°C xuống 20°C, nếu không thực hiện rất nhanh thì sẽ tạo điều kiện rất thuận lợi cho sự phát triển các nhóm vi sinh vật có hại đối với lên men bia như cầu khuẩn sarxin, vi khuẩn axetic, vi khuẩn lactic và trực tràng E.coli,…
  • Sau khi nước nha đã được làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết và đã được tách cặn nóng, tách cặn lạnh, tạo thành nước nha thành phẩm, chúng được bơm vào thùng lên men để chuẩn bị cấy giống nấm men. Trên đường chảy về thùng lên men, nếu có một luồng không khí vô trùng hòa vào nước nha rồi chảy về thùng lên men sẽ rất tốt. Như vậy nước nha sẽ giàu oxy, nấm men sinh trưởng và phát triển tốt hơn, rút ngắn thời gian lên men và tạo sản phẩm có chất lượng cao hơn. Thiết bị để cấp không khí vô trùng tương đối đơn gian, chỉ cần một máy nén khí thổi không khí qua hệ thống lọc và khử trùng không khí rồi dẫn vào luồng nước nha đang bơm vào thùng lên men.

Quy trình lên men

Mục đích của quá trình lên men này làm thay đổi cơ bản trong thành phần hoá học của nước nha, biến nước nha thành một loại nước uống có hương thơm và vị dễ chịu, đó là bia.

Trong sản xuất bia, quá trình lên men có hai dạng: lên men nổi và lên men chìm. Hai dạng lên men này khác nhau chủ yếu ở chỗ sử dụng hai loại nấm men khác nhau. Nấm men chìm thì lên men chính ở nhiệt độ (6-9) oC, còn nấm men nổi thường có nhiệt độ lên men chính cao hơn.

Quá trình lên men tạo thành bia được chia làm hai giai đoạn, đó là lên men chính và lên men phụ, trong quá trình lên men này thì tuỳ thuộc vào yêu cầu thiết bị và công nghệ mà có thể thực hiện quá trình lên men tĩnh hoặc lên men liên tục.

Quy trình lên men chính

Các thao tác công nghệ chủ yếu trong khâu lên men chính là đưa nước nha vào thùng lên men, chuẩn bị giống và cây giống, theo dõi lên men, chuyển bia non sang bộ phận lên men phụ, tách nấm men lắng ở đáy thùng và xử lý chúng để dùng làm giống cho mẻ sau.

Trước khi đưa nước nha vào thùng lên men, cần quan tâm đến vệ sinh đường ống và nhiệt độ nước nha trước khi bơm. Nước nha phải hạ nhiệt độ xuống khoảng (6-7)°C tại bộ phận làm lạnh nhanh rồi mới chuyển sang thùng lên men. Nước nha tại thời điểm này gọi là nước nha đầu. Bơm và đường ống phải làm vệ sinh sạch sẽ trước khi sử dụng, nhất là bơm và đường ông trước đó đã bơm nước nha, bơm dịch nấm men giống, bơm bia non (hiện nay rất nhiều cơ sở sản xuất, chỉ dùng một bơm cho cả ba loại dịch thể khác nhau này).

Nấm men giống phải thuần khiết, tuyệt đối không lẫn tế bào lạ, phải đạt tiêu chuẩn chất lượng men giống, đủ số lượng trước khi cấy giống vào nước nha.

Nhân giống nấm men cho sản xuất thường trải qua hai quá trình, quá trình đầu tiến hành ở phòng thí nghiệm, quá trình sau ở xưởng sản xuất. Trước hết, dùng que cây thông thường giống từ ống thạch nghiêng vào môi trường dịch thể vô trùng, nuôi ở phòng thí nghiệm. Sau khi giống phát triển đạt các chỉ tiêu thì chuyển sang môi trường dịch thể vô trùng khác, cứ như thế cho đến khi có đủ số lượng giống cho sản xuất. Nguyên tắc chung là mỗi lần chuyển giống như vậy, dung dịch giống được tăng lên khoảng 5 lần.

Quá trình nhân giống ở phòng thí nghiệm có thể kết thúc ở dung dịch trên dưới 10 lít, 20 lít hay lớn hơn, tùy theo khả năng điều kiện khác nhau ở các cơ sở sản xuất. Quá trình nhân giống ở xưởng cũng được tiến hành theo nguyên tắc dung tích tăng lên 5 lần. Quá trình nhân giống phải thực hiện trong điều kiện vô trùng. Nếu chất lượng giống sau khi nhân không đảm bảo, phải hủy bỏ và thực hiện nhân lại từ đầu.

Sau khi cấy giống vào nước nha, lúc đó bắt đầu tính thời gian lên men. Việc theo dõi lên men từ lúc này trở đi là rất quan trọng. Có thể chia quá trình lên men chính ra làm bốn giai đoạn để dễ quan sát và nhận xét. Mỗi giai đoạn có những đặc điểm khác nhau thể hiện ở bề mặt dịch lên men, hàm lượng các chất hòa tan (cơ chất và sản phẩm), màu sắc của dịch.

• Giai đoạn đầu: đặc điểm của giai đoạn này là tạo bột trắng và mịn ở xung quanh bề mặt lên men. Nấm men nảy chồi và phát triển mạnh, hàm lượng các chất hòa tan giảm với tốc độ chừng (0,2-0,5)% mỗi ngày đêm. Giai đoạn này kéo dài từ (1-1,5) ngày.
• Giai đoạn thứ hai: gọi là giai đoạn bọt thấp. Đặc điểm của nó là rất nhiều bọt đặc, trắng, bông lên một lớp trên mặt dịch. Tốc độ giẫm các chất trích ly khoảng (0,5-1)% mỗi ngày đêm với thời gian kéo dài khoảng (2-3) ngày.
• Giai đoạn thứ ba: gọi là giai đoạn bọt cao. Quá trình lên men xảy ra mạnh mẽ nhất. Tiêu hao cơ chất với tốc độ (1-1,5)% mỗi ngày đêm. Bọt xốp và bồng lên rất cao, bề mặt bọt từ trắng chuyển sang màu nâu. Giai đoạn này thường kéo dài khoảng (344) ngày.
• Giai đoạn cuối: bọt xẹp xuống dần, kết quả là bề mặt dịch lên men được phủ một lớp mỏng bọt màu nâu. Tiêu hao các chất hoà tan diễn ra tốc độ chậm, khoảng (0,24-0,5)% mỗi ngày đêm. Tế bào nấm men tạo thành lớp như bông và lắng dần xuống đáy thùng lên men. Nấm men lắng xuống đáy thiết bị dẫn đến việc chấm dứt từ từ quá trình lên men chính, dịch lên men trong dần, nhất là phần trên. Quá trình lên men chính coi như kết thúc, sản phẩm thu được của giai đoạn này là bia non.

Để đánh giá quá trình lên men chính có thể căn cứ vào sự tích lũy các sản phẩm lên men mà chủ yếu là cồn và CO2, tuy nhiên, để thuận tiện cho sản xuất thì chỉ cần căn cứ vào sự tiêu hao các chất tan trong nước nha, hay nói chính xác là dịch lên men. Bảng dưới đây cho thấy một trường hợp lên men bia bình thường, đạt các chỉ tiêu chất lượng của quá trình lên men chính.

Bảng 7.15. Biến thiên của các chỉ tiêu chủ yêu trong dịch lên men qua quá trình lên men chính

Quá trình lên men chính được kết thúc khi tốc độ lên men các chất hoà tan giảm xuống khoảng (0,15-0,2)% mỗi ngày đêm, hoặc để dễ thực hiện hơn thì nên dựa vào nồng độ các chất hòa tan còn lại trong dịch lên men để ngừng giai đoạn lên men chính. Nói chung khi đường kế chỉ khoảng (4,0-5,0) là có thể chuyển bia non sang bộ phận lên men phụ, tức là tương ứng với độ lên men trông thấy khoảng 60%.

Quy trình lên men phụ

Bia non được chuyển vào các thùng lên men phụ là một thiết bị kín đặc ở trong nhà lạnh có nhiệt độ thấp (1-3)°C. Đặc điểm của lên men phụ là quá trình lên men rất chậm, tiêu hao một lượng đường không đáng kể, lắng trong và bão hòa CO2. Nhiều khi quá trình lên men đường đã kết thúc mà quá trình chín bia vẫn tiếp diễn. Vì vậy, giai đoạn lưu bia trong nha lên men phụ không phải có tên là lên men phụ như thường gọi, mà gọi chính xác hơn là giai đoạn lên men phụ và ủ chín bia. 

Trong giai đoạn ủ chín bia, các quá trình oxy hoá khử có ý nghĩa rất quan trọng vì nhờ quá trình này mà lượng diaxetyi có thể giảm đi 50%. Do vậy, để đánh giá giai đoạn ủ chín bia, thì lấy hàm lượng diaxetyl và mức độ loại bỏ các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh trong bia làm một trong những chỉ tiêu cơ bản.

Cũng ở giai đoạn ủ chín bia này, một số tế bào nấm men chết và tự phân bởi enzyme proteaza có sẵn trong bản thân tế bào (ở các giai đoạn trước cũng có tế bào nấm men tự phân nhưng rất ít). Sản phẩm tự phân là các peptit, axit amin, các vitamin, một vài thành phần của axit nucleic (adenin, guanin), các enzyme, trong đó chủ yếu là nhóm enzyme peptidaza và proteaza. Chính các sản phẩm tự phân của nấm men có ảnh hưởng rất nhiều đến hương vị của bia. 

Kết luận:

Quá trình lên men phụ và ủ chín bia, mùi nấm men tươi và vị đắng của hoa houblon nâu (hai đặc điểm nổi bật của bia non) đã biến mất. Vì vậy, thời gian lên men phụ và ủ chín bia rất quan trọng, kinh nghiệm cho thấy, nếu giai đoạn này bị rút ngắn quá thì không đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng về hương, vị, bọt và độ bền của bia. Thời gian tối ưu cho lên men phụ và ủ chín bia được xác định khi uống bia có một lượng CO2 liên kết bão hòa, bia có độ ưong suốt và độ lên men phù hợp.

Như vậy, cần kiểm tra hàm lượng cụ thể các chẩt hòa tan, CO2 và cồn, kiểm tra độ trong suốt và sau cùng đánh giá hương, vị và bọt của mẫu bia lấy từ các độ sâu khác nhau trong thùng lên men phụ.

Một chỉ tiêu quan trọng cần phải kiểm tra là độ lên men cuối cùng. Để bia có độ bền cao thì cần phải đạt gần như đến độ lên men cuối cùng, chỉ cách độ lên men cuối cùng khoảng (1-2)%. Nếu lên men triệt để, chuyển hoá hết lượng đường có thể lên men được (vào khoảng 75% tổng lượng đường trong nước nha) thì độ bền của bia tăng lên rõ rệt, nhưng bia sẽ có vị không bình thường.

Quy trình lọc, bão hòa CO2, đóng chai

Bia non sau khi kết thúc lên men phụ trở thành bia thành phẩm, nhưng nó đục do lẫn một số các tạp chất vô cơ và hữu cơ. Vì vậy, cần phải lọc để làm trong bia. Làm trong bia để tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, tăng độ bền sinh học và độ bền keo của bia.

Bia sau khi kết thúc lên men phụ được dẫn qua ba thiết bị lọc theo thứ tự: lọc ống, lọc đĩa và lọc chỉ.

• Lọc ống: loại các căn cơ học. Nguyên tắc lọc là sử dụng bột trợ lọc diatomic đắp vào các ống trụ rỗng trong suốt quá trình lọc, bia chảy xuyên qua các lớp trợ lọc các cặn thô được giữ lại, màng lọc phải xốp để bia chảy qua không bị nghẹt mà vẫn giữ cặn lại được.
• Lọc đĩa: bia chảy qua các đĩa lọc có chứa PVPP (polyvinylpropydol) sẽ được bột nhựa PVPP tạo liên kết với polyphenol trong bia để loại bỏ cặn hóa học này. Thiết bị lọc này cũng có thể giữ lại cặn nhỏ, nấm men còn sót lại trong bia giúp bia trong hơn, giữ được lâu hơn.
• Lọc chỉ: nói chung lọc ống và lọc dĩa đã có thể trong và ổn định, nhưng để đảm bảo không còn cặn li ti, không còn polyphenol sót, thì bia được đưa qua máy lọc chỉ. Bia sau khi lọc chỉ thật trong và có màu vàng đặc trưng.

1- vòi dẫn bia đục; 2 và 5- bình lưu bia đục; 3- van xà khí; 4 và 9- áp kế; 6- đường dẫn bia đục vào; 7- khối lọc; 8- cốc bia trong (lấy mẫu); 10- đường dẫn bia trong ra; 11-van lối ra; 12- tay quay; 13- van lối vào.

Bia sau khi lọc trong cần phải bổ sung thêm lượng CO2 cần thiết đạt tiêu chuẩn, bão hòa CO2 nhằm làm tăng chất lượng cảm quan, chống oxy hóa, chống kết lắng và là môi trường tốt để bảo quản bia. Bia sau khi bão hòa CO2 được chiết vào chai, lon và dùng thùng block để vận chuyển và bảo quản.

Thanh trùng bia nhằm mục đích diệt nấm men, nâng cao độ bền sinh học cho sản phẩm, bia sau khi được chiết vào chai, lon rồi đem đi thanh trùng.

Để đảm bảo đúng lượng CO2 có mặt trong bia, bia sau khi lọc xong cho qua thiết bị bão hòa CO2 và sau đó bổ sung thêm acid ascorbic, colupulin để ổn định bia, chống oxy hóa trước khi vào tank chứa.

Cùng chủ đề:

Công thức và cách làm vài loại bia thủ công tại nhà Lý do bia thủ công được chuộng trên khắp thế giới Các loại bia và đặc tính của chúng