Kiểm soát oxi trong quá trình sản xuất bia

Kiểm soát oxi trong sản xuất bia để đảm bảo đủ oxi cần thiết nhưng không quá nhiều, bởi oxi vừa là tác nhân kích thích vừa là kẻ thù của bia. Bài viết này cung cấp thông tin đầy đủ về vai trò của oxi, ảnh hưởng của nó đến các giai đoạn trong sản xuất và kỹ thuật kiểm soát oxi thực tế có thể ứng dụng trong các nhà máy bia.

1. Vai trò của oxi trong quá trình sản xuất bia

Về lý thuyết, oxi đã được xác nhận có vai trò quan trọng trong quá trình lên men dịch nha. Trong toàn bộ quá trình sản xuất bia, sự có mặt của oxi mang lại lợi ích ở ba thời điểm:

• Thời điểm cấy men: Ở giai đoạn đầu ngay khi cấp men vào dịch nha, oxi cần được cung cấp cho sự tăng trưởng của nấm men.
• Quá trình nhân giống
• Giai đoạn nảy mầm malt

Ngoài 3 điểm trên thì các bước tiến hành phải hạn chế tiếp xúc với oxi nhất có thể, do oxi ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng bia.

Oxi ảnh hưởng sâu sắc đến hoạt động tăng sinh của nấm men. Một số enzyme của nấm men chỉ phản ứng với oxi và nó không thể thay thế bằng chất nhận hydro khác. Vì vậy, thực tế việc sục khí cho dịch nha là vô cùng cần thiết, kỹ thuật này giúp đảm bảo đủ oxi cho quá trình lên men.

2. Ảnh hưởng của oxi trong công nghệ sản xuất bia

2.1. Oxi trong quá trình lên men

Bản chất quá trình lên men bia là việc nấm men sử dụng đường và chuyển hóa thành cồn, kết hợp sinh các mùi hương, vị đặc trưng cho bia. Trong thực tế sản xuất bia, để việc lên men được tiến hành nhanh chóng và hiệu quả thì có 2 việc cần chú ý đó là lượng men cấp vào và oxi cấp cho nấm men phải thích hợp.

Nếu không đủ oxi cho nấm men hay nhiều oxi gây tăng sinh quá mức ở nấm men đều ảnh hưởng tiêu cực: quá trình lên men bị kéo dài và không triệt để, hương vị bia không tốt và men thu hồi tái sử dụng hiệu quả không cao.

Từ thực tế thử nghiệm, việc sục khí nhiều sẽ dẫn đến:

• Dịch nha bị oxi hóa quá nhiều, tăng nguy cơ bia bị oxi hóa nhanh;
• Tốn kém chi phí vận hành;
• Trào bọt, mất chất đắng, bền bọt kém;
• Gây áp lực cho tế bào nấm men.

Vì vậy, có 2 vấn đề đặt ra cho nhà làm bia:

• Lượng oxi đủ cho nấm men là bao nhiêu?
• Bổ sung oxi như thế nào đối với dịch nha?

Theo kinh nghiệm làm việc thực tế tại nhà máy của tôi, khí sục nồng độ 10-15 mg oxi hòa tan/ lít là phù hợp cho sự kích thích tăng trưởng của nấm men. Thông số này có thể thay đổi tùy vào từng nhà máy, từng chủng nấm men, từng thời điểm cần được thử nghiệm để đưa ra con số phù hợp với sản xuất.

Ví dụ: Một tank có 3 mẻ thì mẻ đầu tiến hành sục khí nhều hơn, mẻ hai sục khí giảm bớt, mẻ 3 không sục khí. Vì sục khí ở mẻ đầu mạnh để hoạt hóa nấm men, sau đó giảm dần để đạt được mức oxi chấp nhận được.

2.2. Oxi đối với bia thành phẩm

Lý do oxi xâm nhập vào trong bia là do nồng độ oxi trong không khí luôn lớn hơn rất nhiều so với nồng độ oxy hòa tan trong bia mặc dù áp suất của dòng bia trong đường ống luôn lớn hơn 1 bar. Vì vậy cần hạn chế oxi tiếp xúc với bia, nhằm đảm bảo bia không bị oxi hóa và có những hương vị không mong muốn.

Oxi có rất nhiều lợi ích cũng có nhiều bất lợi trong quá trình sản xuất bia. Vậy kiểm soát oxy như thế nào?

3. Kiểm soát oxi trong quá trình sản xuất bia

3.1. Kiểm soát oxi trong quá trình lên men

Vấn đề mấu chốt cần thực hiện ở đây là đảm bảo lượng oxi cho các mẻ dịch nha. Hiện nay, thực tế sản xuất bia sẽ sử dụng thiết bị phân tán không khí vào dịch nha. Không khí được tiệt trùng sẽ được cấp vào dịch nha qua lỗ nhỏ li ti trên thành ống, tiếp đó, thành ống có vị trí co hẹp để phân tán khí.

Để kiểm tra lượng oxi bộ phận nấu đã cấp có đủ hay không ta sử sụng thiết bị đo nồng độ oxi.

Trong công nghệ lên men, tiến hành dùng nước khử khí để đuổi không khí trên đường ống và tank nhận dịch lọc. Cũng cần phải dằn CO2 vào bồn lên men trước khi chuyển bia. Có thể dùng nito (N2) thay cho CO2 nhưng phải đảm bảo độ tinh khiết. Giá thành nito rẻ hơn so với CO2, nếu sử dụng được nito thì giảm được nhiều chi phí.

Hiện nay, tại nhà máy, chúng tôi thực hiện bơm nước khử khí vào đầy bồn lên men, sau đó, dùng CO2 tạo áp suất để đẩy nước về hệ thống xử lý nước khử khí ban đầu. Tiếp đó, CO2 sẽ được thu hồi về hệ thống xử lý CO2, nếu đạt độ tinh khiết 99,98% thì có thể tái sử dụng lại cho các lần sau.

Hàm lương oxy (dissolved oxygen – DO) tại bước này đảm bảo <= 0.05mg/l.

3.2. Kiểm soát oxi trong bia thành phẩm

Để kiểm soát được nồng độ oxy trong thành phẩm cần kiểm tra nồng độ oxi trong tank thành phẩm sau lọc và nồng độ oxi trong quá trình chiết.

Bia sau lọc được trữ tại hệ thống tank chờ chiết (tank TBF), yêu cầu nồng độ oxi <= 0.07 mg/l.

Điều kiện chiết bia tại hệ thống máy chiết cũng cần được kiểm soát chặt chẽ: áp suất chân không trong khoảng 0,6-0,8 bar, áp suất chiết 2,8 bar. Các thông số này có thể điều chỉnh phù hợp với từng thiết bị tại các nhà máy.

Bia thành phẩm sau khi chiết cần đảm bảo nồng độ oxy hòa tan giống như tại tank TBF, ≤ 0.07 mg/l.