Tính Toán Trong Lên Men Bia

Chuyển hóa chất tan trong lên men bia

Độ hòa tan biểu kiến (Attenuation Extract)

Là lượng chất tan của dịch bia trong quá trình lên men (bao gồm các loại đường, cồn, protein, chất tan khác và không bao gồm CO2) được đo bằng tỷ trọng kế và quy đổi ra đơn vị Plato (oP). Ký hiệu: AE.
Độ lên men biểu kiến (AFD): là phần trăm chất tan (chủ yếu là đường) được chuyển hóa thành cồn và CO2 bởi nấm men trong quá trình lên men. Được xác định bằng công thức sau: AFD = (1 – AE/OE)*100%.

Độ hòa tan thực (Real Extract)

Là lượng chất tan của dịch bia trong quá trình lên men sau khi đuổi cồn (bao gồm các loại đường, protein, chất tan khác và không bao gồm CO2, cồn) được đo bằng tỷ trọng kế và quy đổi ra đơn vị Plato (oP). ký hiệu: RE
Do cồn làm giảm tỷ trọng của hỗn hợp, nên khi loại bỏ cồn thì tỷ trọng dung dịch sẽ tăng lên. Công thức xác định độ hòa tan thực RE = 0,1808*OE + 0.892*AE.
Độ lên men thực: RFD = (1-RE/OE)*100%

Độ cồn

Cồn là sản phẩm hình thành trong quá trình lên men. Dịch nha trước khi vào lên men không chứa cồn, nấm men sẽ chuyển hóa chất tan (chủ yếu là các loại đường) thành cồn. Do đó, khi độ hòa tan biểu kiến giảm thì độ cồn trong dịch bia sẽ tăng lên.
C6H12O6 –> 2C2H5OH + 2CO2
Với khối lượng mol của đường gluco là 180 và của cồn là 92.
=> Độ cồn (% khối lượng) = (OE-RE)*92/180 = (OE-RE)/1,9565
Trên đây chỉ là công thức tính trên lý thuyết. Vì thực tế quá trình lên men còn tạo ra sinh khối men. Ông Balling đã bằng thực nghiệm để xác định ra được tỷ lệ chuyển hóa chất tan như sau: 2,0665 g chất tan sẽ tạo thành 1g cồn, 0,9695g CO2 và 0,11g nấm men. Từ đó, công thức tính độ cồn đúng là:

=> TÍNH ĐỘ CỒN TỪ ĐỘ HÒA TAN NGUYÊN THỦY VÀ ĐỘ HÒA TAN BIỂU KIẾN.

Độ hòa tan nguyên thủy

Các thông số của dịch bia sau khi lên men được thể hiện bằng độ hòa tan biểu kiến, độ cồn, hàm lượng CO2. Nên khi tiến hành tính toán hiệu suất lên men thì các nhà sản xuất gặp khó khăn vì nếu căn cứ trên hàm lượng chất khô còn lại trong dịch bia thì hiệu suất rất thấp. Vì vậy, giá trị độ hòa tan nguyên thủy được xây dựng dựa trên nghiên cứu của ông Balling. Độ hòa tan nguyên thủy là một giá trị tính toán dựa trên độ cồn và độ hòa tan biểu kiến của dịch bia theo các công thức sau:

Theo ASBC thì Aw/w = 0,8 * Av/v,
Theo công thức chính xác thì Aw/w = (0,791 * Av/v) / FG. Với FG là tỷ trọng của dịch bia.

 


Tính toán lượng men cấy

Tỷ lệ cấy (pitching rate)

Tỷ lệ cấy men (hay còn là mật độ tế bào nấm men đưa vào dịch nha) phụ thuộc vào chủng loại men, loại bia và nồng độ chất tan của dịch nha. Cụ thể, mỗi chủng men sẽ được nhà cung cấp khuyến cáo mật độ tối ưu ứng với độ hòa tan của dịch nha. Trong trường hợp không có bất kỳ khuyến cáo nào thì tỷ lệ cấy tham khảo như sau:
Mật độ men cấy cho bia Ale = 0,75 triệu tế bào/ml/oP
Mật độ men cấy cho bia Lager = 1,5 triệu tế bào/ml/ oP
Ví dụ: Dịch nha của bia Lager có nồng độ 16oP thì mật độ nấm men cấy vào là (1,5*16=) 24 triệu tế bào/ml.

Tính khối lượng men cần cấy vào tank lên men:

Tổng số tế bào men cần cấy được xác định dựa trên V (hl) là thể tích tank lên men x tỷ lệ cấy chia cho nồng độ tế bào men trong dịch men.
Đề thuận tiện cho tính toán thì tỷ lệ cấy mong muốn được đặt là A (triệu tế bào/ml).
Nồng độ tế bào men được xác định bằng 2 cách:
– Cách 1: cân 1g men pha loãng để xác định tổng số tế bào sống Y trong 1g men đó. Tùy vào độ đậm đặc của men mà hệ số Y này vào khoảng 15-20 tỷ tế bào/g men.
– Cách 2: cân 1g men và pha loãng trong 1lit nước hoặc dịch nha, lắc đều rồi đếm tổng số tế bào sống ta được X với đơn vị là (triệu tế bào/ml*l/g).
 

Tính toán lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men

  • Như đã nêu ở trên thì 2,0665g chất tan được hấp thụ thì tạo thành 0,9695gCO2.
  • Khối lượng chất tan bị lên men được tính theo công thức: CTLM = (OE*dnha-RE*dbia)*V. Trong đó, OE: độ hòa tan của dịch nha (trước lên men), RE độ hòa tan thực khi kết thúc lên men, V thể tích dịch nha trong tank lên men, dnha: khối riêng của dịch nha, dbia: khối lượng riêng của bia.
  • Khối lượng CO2 được tính theo công thức MCO2 = CTLM * 0,9695 / 2,0665.
  • Trong thực tế thì: có một phần CO2 hòa tan vào bia, hiệu suất hoạt động của hệ thống thu hồi CO2 thấp, và một phần CO2 phải xả bỏ do không đạt độ tinh khiết. Nên khối lượng CO2 thực tế thu hồi được chỉ khoảng 50% lượng CO2 tính toán theo công thức trên.