1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM CÔNG NGHỆ BAO GÓI  BÁO CÁO THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Lớp C12_TP02 Nhóm 10: Huỳnh Thị Kim Hằng Bùi Thị Thu Hiền Trương Minh Hiển Bùi Đình Huy 2 I NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ: 1 Nguyên liệu: 1.1Nước : a Khái niệm và tính chất của nước - Nước rất cần thiết cho sự sông, là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hòa tan nhiều chất Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vị Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở 5 dạng tinh thể khác nhau Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trên trái đất là nước) - Tính chất vật lí: • Khối lượng phân tử: 18 dvc o • Khối lượng riêng: 1 g/ml ( ở 0 C, 1atm) o • Nhiệt độ nóng chảy: 0 C o • Nhiệt độ sôi: 100 C b Ảnh hưởng của thành phần hóa học và các muối có trong nước đến các quy trình công nghệ - Sự tồn tại của muối chứa Ca và Mg sẽ quyết định độ cứng của nước + Ca: thường tồn tại dưới dạng muối Ca(HCO3)2 và ảnh hưởng đến quá trình nấu bia do làm giảm độ acid của hồ malt và dịch đường hóa + Mg: hàm lượng trong nước tuy ít hơn Ca, nhưng tác dụng xấu hơn Ca vì MgCO3 hòa tan được, MgSO4 có vị đắng chát Cả hai đều làm ảnh hưởng đến chất lượng bia + Na: tồn tại dưới dạng NaHCO3 , Na2CO3, Na2SO4 hay NaCl Na2CO3 , NaHCO3 làm giảm độ acid của hồ malt NaSO4 với hàm lượng cao sẽ tạo cho bia có vị đắng NaCl nếu dưới 200mg/l sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi, vị bia + Fe: thường tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2 hàm lượng cao sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia Vì vậy chỉ cho phép từ 0,2 ÷ 0,5 mg/l + Ngoài ra trong nước còn chứa các hợp chất hữu cơ ở dạng keo vô cơ hoặc hữu cơ (như SiO2) hoặc các chất khí (O2, N2, CO2 ) c Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia - Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l - Hàm lượng muối Mg không quá 100mg/l - Hàm lượng muối Clorua 75÷150 mg/l - Hàm lượng muối CaSO4 130÷200mg/l 2+ - Hàm lượng Fe không quá 0,3mg/l - Khí NH3 và các muối NO3 , NO2 : không có - Vi sinh vật không quá 100 tế bào /ml - E.coli, coliform: không có 0 - Độ cứng: 4÷12 Đ - PH: 6.5÷ 7 3 d Sử dụng nước trong công nghệ sản xuất bia Nước tham gia trực tiếp vào quy trình công nghệ ( như gâm đại mạch, nấu malt, lọc dịch nha, lên men, trong công đoạn hiết rót…), tạo nên sản phẩm cuối cùng Có thể nói nước là nguyên liệu chính để sản xuất bia do trong bia hàm lượng nước chiếm đến 90÷92% trọng lượng bia Thành phần và hàm lượng của chúng ảnh hưởng rất lớn đến quy trình công nghệ và chất lượng bia thành phẩm Nước công nghệ được sử dụng trong quy trình nấu malt, nấu gạo, rửa bã, gâm đại mạch - Nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt: yêu cầu quan trọng nhất là nước không được chứa nhiều tạp chất và vi sinh vật - Nước dùng để nấu bia: + Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt (nhất là Na2CO3) gây cho bia có vị đắng khó chịu + Những cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ làm hạ độ acid của hồ malt làm cản trở hoạt động của hệ enzim trong malt 2KH2PO4 + Ca(HCO3)2 = CaHPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2CO2 Malt nước từ phản ứng trên ta nhận thấy rằng hai phân tử có tính acid sẽ thu được một phân tử kết tủa và một phân tử có tính kiềm + Na2CO3 là muối làm giảm độ acid mạnh nhất vì: 2KH2PO4 + Na2CO3 = K2HP04 + Na2HPO4 + 2H2O + 2CO2 nhận thấy rằng từ hai phân tử có tính acid KH2PO4 sẽ thu được 2 phân tử có tính kiềm K2HPO4 , Na2HPO4 - Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị: + Nước dùng để rửa nấm men cần phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu cơ, và đặc biệt không chứa vi sinh vật + Nước rửa thiết bị nên có độ cứng thấp đến trung bình, đặc biệt không chứa các muối NH3 và các muối nitrit e Nước phi công nghệ Không trực tiếp có mặt trong thành phần của sản phẩm nhưng rất cần thiết trong quy trình sản xuất và cũng ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng Nước này sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: nước nồi hơi, nước vệ sinh thiết bị, nước vệ sinh nhà xưởng, nước thanh trùng Mỗi mục đích đòi hỏi chất lượng riêng, nước được sử lý theo yêu cầu sử dụng 1.2 Đại mạch Là nguyên liệu có tính chất truyền thống để sản xuất bia (có thể thay thế một phần nguyên liệu khác nhưng nguyên liệu chủ yếu vẫn chính là đại mạch nảy mầm ) Đại mạch cũng giống như những ngũ cốc khác bao gồm hai thành phần chính là glucid và protein nhưng đại mạch có hàm lượng cao hơn so với các loại ngũ cốc khác và quan trọng nhất là tỷ lệ glucid/protein cân đối thích hợp cho việc sản xuất bia a phân loại các giống đại mạch Đại mạch được xếp vào họ hordeum gồm có: Hordeum Sativum; Hordeum.Murinum; Hordeum.Jubatum theo mục đích sử dụng, đại mạch được chia làm 2 nhóm chính + Đại mạch dùng trong công nghiệp: dùng để chế biến bia hoặc các ngành thực phẩm dùng malt đại mạch Thường dùng giống đại mạch hai hàng ( gọi là H.Distichum) Hình 1 Đại mạch 2 hàng + Trong nông nghiệp dùng để chế biến cho các loại thức ăn cho gia súc, gia cầm Thường dùng giống đại mạch nhiều hàng ( gọi là H.Polystychum ) Hình 2 Đại mạch nhiều hàng b Cấu trúc và thành phần hóa học của đại mạch  Cấu trúc hạt đại mạch: 5 Hình 1 hạt đại mạch hai hàng Gồm 3 bộ phận chính: vỏ hạt, phôi và nội nhũ - Vỏ hạt: từ ngoài vào trong được chia làm 3 lớp: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron Phần này thường chiếm 8÷15% trọng lượng hạt Phôi: là cơ quan sống hô hấp của hạt Phôi có từ 37÷50% chất khô là thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5÷6% saccharose, 7÷7,5% pentozan, 6÷6,5% chất tro và một ít thành phần khác Riêng tinh bột hầu như rất ít Phôi thường chiếm 2,5÷5% trọng lượng hạt Nội nhũ: chiếm 45÷68% trọng lượng hạt, phần này của hạt đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia + Thành phần chính trong nội nhũ là những hạt tinh bột hình tròn, có kích thước rất lớn (20÷30µ hoặc rất bé 2÷10µ) rất ít những hạt có kích thước trung bình Nếu hàm lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột có kích thước nhỏ + Trọng lượng riêng của hạt tinh bột khá cao (1,5÷1,6) vì vậy trong nước chùng lắng xuống rất nhanh, tinh bột không hòa tan được trong nước, kể cả những dung môi hữu cơ trung tính o o o + Tinh bột đại mạch có nhiệt độ hồ hóa 75÷80 C (của gạo 75 C, khoai tây 65 C) tính chất này cần phải lưu ý khi nấu bia Tinh bột đã qua hồ hóa thì khi đường hóa sẽ nhanh và thuận lợi hơn + Cấu tạo hạt tinh bột gồm hai dạng polysaccharide là amylose và amylopectin Amlose chiếm 17÷24% trọng lượng hạt tinh bột , amylopectin chiếm 76÷83% + Tinh bột sẽ chịu tác dụng xúc tác của hệ enzim amylaza (gồm α – amylaza và β -amylaza) hiệu quả xúc tác sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ và PH Điều này quyết định kết quả quá trình nấu bia Trong nhóm glucide của hạt đại mạch, ngoài tinh bột được tập trung ở nội nhủ còn có các thành phần + Cellulose: chủ yếu nằm ở trong vỏ trấu của hạt đại mạch, chiếm khoảng 20% chất khô của vỏ Cellulose có ý nghĩa lớn trong quá trình lọc dịch đường hóa + Hemicellulose: chiếm phần lớn chất khô của vỏ trấu, gồm những hỗn hợp polysaccharide khác nhau Sự phân giải hemicellulose dưới tác dụng của enzyme Sitoase có ý nghĩa lớn trong quá trình nảy mầm, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho các enzyme khác vào bên trong nội nhũ của hạt + Pentozan: có trong thành phần của hemicellulose, đặc biệt có nhiều 6 trong vỏ trấu (2%), không tan trong nước Nếu bị thủy phân cho ra đường arabilnose và kcilose + Các glucide cao phân tử: trong dại mạch còn chứa các chất ở dạng gom, những chất này tan trong nước sẽ tạo nên những dung dịch nhớt Khi chuẩn bị thủy phân sẽ cho galactose và kcilose, hoặc như pectin Những hợp chất này khi đi vào dịch đường hoặc bia sẽ gây trở ngại cho quá trình lọc, song chúng cũng có khả năng tạo bọt cho bia và có mùi vị được cải thiện hơn + Các chất đường trong hạt đại mạch có chứa một lượng nhỏ mono-, di-, tri-saccharide, trong đó nhiều nhất là đường saccharose, chiếm khoảng 1,8% chất khô của hạt Các chất này có ý nghĩa lớn trong quá trình sản xuất malt, đặc biệt là trong giai đoạn đầu + Chất đắng và chất chát: có chứa nhiều trong vỏ trấu của hạt đại mạch, nó đóng một vai trò lớn trong quá trình ngâm đại mạch, một phần chất chát sẽ liên kết với protid, tạo thành acid textinoic có vị đắng và mùi khó chịu chúng không hòa tan trong nước lã nhưng hòa tan tốt trong dung dịch kiềm loãng (0,2÷0,4%) Qua đó ta thấy các chất chát, đắng, màu có tác dụng xấu đến thành phần của bia Vì vậy các biện pháp công nghệ nhằm loại bỏ chúng là rất cần thiết  Các hợp chất chứa nitơ trong hạt đại mạch Protid: khối lượng và chất lượng protid trong đại mạch có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Trước hết, người ta cho rằng hàm lượng các hợp chất có chứa nitơ trong đại mạch so với hàm lượng tinh bột trong đại mạch có tỷ lệ cân đối nhất (hay tỷ lệ N: C) là tối ưu cho công nghệ sản xuất bia (so với các loại ngũ cốc khác) Mặt dù trong thành phần những chất hòa tan của dịch đường hóa, protid chiếm một tỷ lệ khá nhỏ (4 ÷5%), song chúng lại tham gia rất tích cực trong quy trình công nghệ và góp phần quyết định chất lượng sản phẩm − Quá trình phân giải protid dưới tác dụng của enzyme là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sản xuất malt và bia, những sản phẩm của sự phân giải protid thường có phân tử lượng thấp hơn, chúng sẽ tham gia vào sự tác dụng tương hổ với những thành phần khác dẫn đến chổ thay đổi thành phần và tính chất của nguyên liệu ban đầu cũng như sản phẩm về sau Đặc biệt đáng quan tâm hơn trong trường hợp này là sự tạo thành melanoic, chất này gây cho bia có mùi thơm, vị ngọt và khả năng tạo bọt của bia về sau Nhưng đặc tính này của bia trước hết phụ thuộc vào sự phân giải protid có tối ưu không − Sự oxi hóa protid gây nên những biến đổi xấu về chất lượng sản phẩm Hiện tượng này là một trong những nguyên nhân chính làm giảm tính ổn định của bia Thường những kim loại nặng (đặc biệt là Fe và Cu) là những chất súc tác cho quá trình oxi hóa protid, vì vậy sẽ dẫn tới chỗ bia bị đục nhanh hơn − Trong đại mạch có đủ protid đơn giản (protein) và protid phức tạp (proteit) − Edectin thuộc phân nhóm globulin không hòa tan trong nước lã, bắt đầu kết o tủa ở nhiệt độ lớn hơn 90 C, khó tách hơn ra khỏi thành phần của dịch đường vì vậy đây là một trong những yếu tố gây đục bia − Hordein thuộc phân nhóm prolamin, không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch acid hoặc kiềm Hàm lượng hordein trong hạt đại mạch từ 7 3,5÷3,7% trọng ;ượng chất khô 8 − Glutelin chiếm khoảng 3% chất khô trông đại mạch, thuòng bị thải cùng bã malt sau khi nấu  Các chất chứa Nitơ phi protid Tập hợp những sản phẩn phân giải protid với mức độ phân giải khác nhau cho ra những sản phẩn khác nhau: − Albumoza và pepton có cấu tạo gần giống protein song có số gốc acid amin ít hơn có khả năng tan trong nước lã, không bị kết tủa trong quá trình chế biến sẽ đi vào thành phần nước đường hóa làm tốt khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia − Peptid có số gốc acid amin ít hơn pepton, gồm có di-tri và polypeptit , hòa tan dễ dàng trong nước và đi vào thành phần của bia − Acid amin chiếm khoảng 0,1% chất khô trong hạt đại mạnh kín Do tác động của enzym trong thời gian sản xuất malt hàm lượng acid amin tăng lên trong dịch đường và bia Đặc biệt chúng có vai trò quan trọng trong việc hình thành menadione ở thời kỳ sấy malt  Các nhóm enzyme trong đại mạch Bản chất của enzym là protein Chúng tham gia xúc tác những phản ứng hóa-sinh trong hạt đại mạch Từ đó biến dần những hạt đại mạch thành hạt malt Trong quy trình công nghệ enzym chịu tác dụng của nhiều yếu tố khách quan, song thực tế cho thấy ảnh hưởng mạnh nhất đến hoạt tính của enzym là nhiệt độ, pH, nồng độ của dung dịch Trong hạt đại mạnh luôn có hai nhóm enzym chính − Nhóm enzyme xúc tác cho quá trình oxi hóa khử Hạt đại mạch hoạt tính giảm thiểu, ở giai đoạn đầu của việc tạo malt chúng tăng cường hoạt động nhanh, trong quá trình sấy malt chúng hầu như bị phá hủy Nhóm enzyme thủy phân: tùy thuộc vào nguồn cơ chất enzym xúc tác cho quá trình thuỷ phân ta có thể tách thành hai nhóm nhỏ + Nhóm enzyme thủy phân các hợp chất glucide Diastase (Amylase) thủy phân các glucide có mạch polyme tương đối đơn giản (như tinh bột) Sitaza thủy phân các glucide có mạch polyme tương đối phức tạp hơn (như hemicellulose) Tác dụng của enzyme này là phá vỡ màng ngăn giữa hạt gạo và vỏ trấu khi hạt bắt đầu nảy mầm, nhờ vậy các enzyme khác mới dễ dàng xâm nhập vào bên trong nội nhũ của hạt, làm biến đổi dần những thành phần hóa học của nội nhũ Đây chính là quá trình chuyển hóa từ hạt đại mạch thành hạt malt − Nhóm enzym thủy phân protit: trong nhóm này tiêu biểu có + Proteinase xúc tác để chuyển hóa protid thành albumoza và pepton rồi chuyển o thành Polypeptit và peptit (t=50 C, pH=5) + Peptitdase chuyển polypeptit và peptit thành axit amin gồm polypeptitdase o o và dipeptitdase) ( t < 50 C; pH=7,5) + Amydase tác dụng deamin hóa các acid amin, tạo thành các axid hữu cơ và nitơ Đồng thời chúng còn phá vỡ các mối liên kết amid (- CO – NH) của các muối amid -Nhóm enzyme esteraza tham gia làm vỡ các mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ với nhau hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ + Lipase thủy phân este của glycerin và một số loại rượu với các acid béo bật cao + Phosphatase: tách acid phosphoric ra khỏi những hợp chất hữu cơ có chứa phospho, tiêu biểu là amylophosphatase và bytase c Những yêu cầu chất lượng đối với đại mạch dùng trong sản xuất bia  Yêu cầu về cảm quan - Tất cả các hạt thóc phải thuộc một loại đại mạch, đông nhất về kích cỡ, không lẫn cát đá, rơm rác và những hạt thuộc loại thóc khác - Hạt thóc phải có vỏ mỏng, màu vàng nhạt óng ánh, không có vết trên vỏ - Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ rơm, khi cắn hạt thóc thấy có mùi tinh bột và hơi ngọt  Sinh lý - Lực nảy mầm phải đạt 80÷85% - Trọng lượng tuyệt đối thường 35 ÷ 45 g/1000 hạt - Khả năng nảy mầm 90÷95 %  Yêu cầu về thành phần hóa học: -Vỏ: không vượt quá 7÷9% trọng lượng hạt - Hàm lượng ẩm: w = 10÷15% - Hàm lượng protid 8÷14% chất khô của hạt - Hàm lượng glucid chiếm 55÷62 % trọng lượng hạt (hoặc 63 ÷ 66 % trọng lượng chất khô) 1.3 Malt Malt là tên gọi của ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu mạch, hạt gạo, thóc gạo, thóc mếm) Tuy nhiên ở Việt Nam chưa trồng được đại mạch, do đó phải nhập malt từ nước ngoài nên chi phí sản xuất tăng lên Do vậy giá thành của từng loại bia tương ứng với hàm lượng malt nguyên chất, từ đó cũng một phần quyết định xem bia có ngon hay không -Quá trình enzym thủy phân những hợp chất phospho hữu cơ -Quá trình thủy phân Hemicellulose -Quá trình thủy phân Pentose Tách nước nha Tách pha lỏng khỏi pha rắn bằng thiết bị lọc thùng; lọc khung bản Đun sôi dịch nha với hoa houblon Dịch nha sau khi lọc được mang đi đun sôi với hoa houblon Dịch nha có thể được đưa trực tiếp vào nối nấu hoa hoặc cho vào nồi trung gian nếu thấy cần Lưu ý trong quá trình lọc và chuyển dịch nha vào nồi nên tránh tăng lượng oxy hòa tan vào dịch nha (giảm các phản ứng oxy hóa) Nồi nấu có hệ thống cấp nhiệt cho dich nha từ 65- 78 oC lên đến nhiệt độ sôi (trên 100oC) Thời gian đun sôi từ 30- 120 phút (thường khỏang 90 phút) Các phụ liệu và hoa Houblon được cho vào trong quá trình đun sôi Trong quá trình đun sôi các chất rắn kết tủa sẽ được loại bỏ ở khâu lắng; trích ly hoa Houblon; loại bỏ những mùi không mong muốn; cô đặc dung dịch Nguyên tắc đun sôi dịch nha Quá trình đun sôi gồm các giai đoạn: nhập liệu; gia nhiệt; sôi; chuyển sang nồi lắng Mục đích của quá trình đun sôi: -Bốc hơi, cô đặc; loại bỏ những chất dễ bay hơi (DMS) -Bất họat enzym -Thanh trùng -Trích ly hoa Houblon -Đông tụ Protein -Thúc đẩy phản ứng giữa protein và thành phần của hoa -Tạo các muối,tạo phản ứng màu (Caramen; Melanoidin) -Tạo hương -Xử lý nhiệt đường không lên men Hoa houblon được cho vào trong quá trình đun sôi Thời gian trích ly hoa tối ưu là 30 phút; hàm lượng acid đắng đạt cao nhất sau 60- 70 phút đun sôi; một lượng tinh dầu của hoa sẽ mất trong quá trình đun sôi Lượng Nitrogen trong dịch nha có liên quan đến pH; độ trong của dung dịch Chúng bị thất thoát chủ yếu trong quá trình đun sôi, cứ một tiếng đun sôi lượng nitrogen mất 6% Polyphenol có trong Houblon sẽ oxy hóa các hợp chất hữu cơ tạo thành kết tủa pH của dịch nha sẽ giảm xuống từ 0,2- 0,3 và đạt đến chỉ số 5,2- 5,3 ở cuối quá trình nấu, nguyên nhân lượng ion Ca2+ bị thất thoát do liên kết với phosphate và polyphenol (phóng thích ion H+) trong quá trình đun sôi Trích ly hoa Houblon Hoa sẽ được cho vào nồi sau khi sôi 20 phút và cho vào thành nhiều lần thường người ta cho hoa vào nồi 2 lần 70- 80 % hoa sẽ cho vào nồi sau khi sôi 20- 30 phút, lượng còn lại sẽ được cho vào nồi trước khi kết thúc đun sôi 20- 30 phút Với hoa viên do có hàm ẩm thấp nên cần làm ẩm trước khi cho vào nồi (ngâm trong dịch nha) để tránh hiện tượng trào bọt Với hoa dạng cao do độ nhớt nên cần gia nhiệt sơ bộ (45- 50 oC) trước khi cho vào nồi hoặc dùng hơi nước trực tiếp để gia nhiệt Tách cặn Mục đích: Loại bỏ thành phần đông tụ và các mảnh còn lại của Hoa Houblon Dịch nha sau khi đun sôi cần phải được lắng nhanh trước khi làm lạnh nhanh Lắng trong mục đích loại bỏ cặn rắn hình thành trong quá trình đun sôi Hàm lượng cặn lắng trong dịch nha từ 2- 8 gam/ lít tùy theo nguyên liệu sử dụng ; lượng cặn trong dung dịch trước khi đem làm lạnh phải nhỏ hơn 0,1 g/l Các thiết bị lắng cặn: Lắng thùng; Ly tâm lắng; Thùng lắng xoáy tâm Làm lạnh dịch nha và sục khí- Tạo điều kiện lên men Ở cuối quá trình lắng nhiệt độ của dịch nha khoảng 95 oC cần được làm lạnh đến nhiệt độ 8- 22oC (tùy theo công nghệ và giống nấm men lên men) Quá trình này được kết hợp với sục khí để phục vụ cho tăng sinh khối của vi sinh vật Quá trình làm lạnh cần được thực hiện nhanh và bảo đảm tránh nhiễm trùng Sục khí: Lượng Oxy cung cấp chủ yếu phục vụ quá trình tăng sinh khối của nấm men Hàm lượng oxy cung cấp cho dịch nha cần đạt 70- 90% nồng độ bão hòa (4- 14 mg/l) Dịch nha ở nhiệt độ 15oC bão hòa không khí chứa 8 mg/l oxy; nhưng cũng ở nhiệt độ này nồng độ oxy bão hòa là 38 mg/l vì thế việc chọn nguồn khí sục vào dịch nha có ảnh hưởng đến quá trình lên men Khí cung cấp vào dịch nha phải ở trạng thái bọt nhỏ để tăng cường khả năng hòa tan Thiết bị phun khí có các dạng sau: Lõi sứ; ống Venturi; Trộn tĩnh học (Static mixers); Trộn ly tâm Lên men Chuẩn bị giống- Chuẩn bị canh cấy tinh sạch; giữ giống; loại bỏ vi khuẩn có hại; Họat hóa giống Vào Giống- Cho giống vào môi trường lên men Trước khi dịch nha vào thiết bị lên men, chúng được cấp giống thông qua thiết bị lưu trữ giống bằng bơm hoặc van Mật độ và chất lượng giống được kiểm sóat bằng kỹ thuật đếm men sau khi bơm dịch nha vào thiết bị lên men.Các thông số yêu cầu về nấm men sử dụng trong sản xuất bia được trình bày trong phần nấm men Lên men chính Mục đích -Vi sinh vật tăng sinh khối và tạo ra sản phẩm chính là Cồn; CO2 và các sản phẩm phụ Đặc điểm của quá trình lên men - Trong suốt quá trình lên men nhiệt độ là yếu tố chỉ đạo, việc duy trì nhiệt độ lên men chính từ 7- 14oC giúp tạo ra sản phẩm mong muốn Khỏang nhiệt độ trên có thể biến thiên vài độ vì trong quá trình sinh trưởng nấm men tạo ra một nhiệt lượng 140Kcal/ kg cơ chất Vì thế thiết bị lên men cần có hệ thống ổn nhiệt nhằm duy trì nhiệt độ tối ưu Ở sản phẩm bia truyền thống thời gia lên men chính từ 8- 20 ngày nhưng với kỹ thuật hiện đại thời gian này còn 7 ngày - Trong 6- 10 giờ đầu tiên nấm men sử dụng hết lượng oxy hòa tan trong dịch nha (không có dấu hiệu sử dụng Glucose), sau 8- 16 giờ dấu hiệu lên men bắt đầu được phát hiện bởi các bọt khí CO2 tạo thành lớp bọt mỏng trên bề mặt -Nấm men nảy chồi trong vòng 24 giờ, lúc này nhiệt độ tăng lên nếu không được kiểm sóat Trong khỏang thời gian từ 24- 48 giờ tốc độ sinh sản và đồng hóa đường đạt cực đại, CO2 cũng được tạo ra nhiều trong giai đọan này -pH của dịch sau khi lên men sẽ giảm và đạt đến mức tối thiểu 3,8- 4,4 do hình thành các acid hữu cơ ngoài ra còn do pH của dịch lên men giảm và do mật độ nấm men tăng Việc giảm pH có tác động tích cực đến bảo quản vì đây không phải điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật khác nhiễm vào sản phẩm Việc chuyển hóa các hydrocarbon được tiến hành như sau: -Đường Glucose và Fructose được chuyển hóa trước tiên khi hàm lượng glucose nhỏ lại lúc này nấm men tổng hợp enzym để sử dụng đường Maltose và đường Maltotriose -Các sản phẩm ester được tạo ra sau khi có mặt sản phẩm rượu bậc cao Khi tốc độ lên men giảm cũng là lúc sự gia tăng nhiệt độ giảm -Trong quá trình lên men sản phẩm α- acid acetohydroxyl cũng được tạo ra, chất này chuyển đổi thành Diacetyl và 2,3- pentanedione đây là những chất gây mùi khó chịu (mùi bơ) nếu vượt quá ngưỡng -Các hợp chất trên sẽ được chuyển hóa trong quá trình lên men phụ và tồn trữ bia Lên men phụ Quá trình lên men phụ bắt đầu khi nồng độ đường trong dịch lên men còn từ 1- 4 độ plato Mục đích: -Tiếp tục lên men phần chất khô còn lại sau khi lên men chính, làm tăng mùi cho bia và bão hoà CO2, ổn định chất lượng bia -Đưa bia non về nhiệt độ thấp từ 0- 2 0C nhằm hạn chế sự xâm nhập, phá hoại của vi sinh vật không mong muốn Thu về một loại nước uống bão hoà CO 2, vị dễ chịu và có hương thơm Biến đổi trong quá trình lên men phụ -Trong quá trình lên men phụ ở nhiệt độ thấp diacetyl sẽ dần giảm, Diacetyl là sản phẩm phụ của quá trình lên men, gây cho bia có hương vị khó chịu -Trong quá trình hình thành, CO 2 dư nổi lên bề mặt dịch lên men góp phần đẩy O 2 ra làm giảm pH kết quả làm hạn chế các vi sinh vật hiếu khí phát triển đây là nguyên nhân làm giảm chất lượng bia -Quá trình này là quá trình làm mất mùi vị bã hèm, vị ngọt sẽ mất khi đã lên men hết lượng chất khô còn lại -Vị đắng gắt sẽ dần mất hết do sự tác dụng tương hỗ giữa các protein và tanin hình thành nên các phức chất kết tủa -Vị cay tê sẽ biến mất dần và nấm men sẽ lắng xuống đáy khi quá trình lên men phụ kết thúc Tiến trình lên men phụ Bia non được lên men phụ trong cùng một tank với lên men chính Đặc điểm của lên men phụ là quá trình lên men diễn ra rất chậm, tiêu hao một lượng đường không đáng kể Trong quá trình này bia được lắng trong, và bão hòa CO 2 Với phương pháp này, quá trình lên men phụ được tiến hành ở nhiệt độ 0-1 0C, với áp suất 1-1.2kg/cm2 (tăng khả năng hòa tan CO 2 trong bia; hạn chế vi sinh vật xâm nhập, phá hoại) Tế bào nấm men còn sót nhanh chóng lắng xuống và được lấy ra qua van xả đáy Bia non có vị cay nồng của nấm men, lượng CO 2 ít khoảng 0.2% Thời gian lên men phụ khoảng 5- 7 ngày Xử lí và đóng chai Thu hồi men (rút men)- Nhằm giảm mật độ men trong sản phẩm chưa chín (trưởng thành) Lọc trong bia Mục đích -Làm dịch bia được trong hơn, tăng giá trị cảm quan, ổn định thành cơ học Đồng thời lọc trong bia nhằm làm cho bia đạt theo đúng tiêu chuẩn chất lượng, bảo quản bia được lâu hơn -Tách bỏ những hạt nhỏ của tế bào nấm men, hạt protein, hạt hoa Houblon ra khỏi bia làm cho màu sắc của bia sáng và trong hơn Cơ sở lý thuyết -Việc lọc bia dựa trên hai quá trình: cơ học và hấp thụ Đó là các nguyên liệu lọc có lỗ nhỏ hơn kích thước của các phần tử cần tách ra khỏi bia (quá trình cơ học), đồng thời dùng các chất hấp thụ để hấp thụ các chất rắn có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ lọc -Nguyên liệu lọc: bông xellulose, giấy lọc, vải lọc, bột diatomid -Lọc bia thực hiện trong một hệ thống kín ở nhiệt độ từ 0 – 1 0C để tránh tổn thất CO2 tránh sự xâm nhập của oxy không khí cùng với vi sinh vật khác Sau khi lọc, chất hoà tan, độ nhớt, áp suất trên bề mặt bia cùng khả năng tạo bọt và CO2 của bia đều giảm đi chút ít Vì vậy lọc phải cẩn thận và đạt được độ trong cần thiết nhưng lọc càng nhanh càng tốt Quá trình bão hòa CO2 Mục đích và cơ sở lý thuyết của quá trình bão hoà CO2: - Nhằm làm tăng chất lượng cảm quan, chống kết tủa và là môi trường tốt để bảo quản bia.Bổ sung lượng CO2 bị thất thoát trong quá trình lọc bia.Tạo mọi điều kiện thích hợp về nhiệt độ, áp suất, để tiến hành bão hoà CO2 -Phương pháp bão hoà CO 2: Hạ nhiệt độ trong absort xuống 2 0C bằng cách mở van tác nhân lạnh Dịch bia sau khi lọc được bơm vào absort ,mở van CO 2 từ bình chứa vào trực tiếp và được dẫn váo trong absort xuống đáy thiết bị qua thiết bị phân tán thành những phân tử nhỏ khuếch tán đều trong bia Nạp CO 2 khi áp suất lên gần 5 kg/ cm 2 thì ngưng lại Chú ý: Trước khi nạp CO 2 vào ta phải xả áp suất trong absort gần 0 kg/ cm 2 và đóng lại rồi mới bắt đầu nạp CO2 Sau 30 phút mở van xả áp suất, loại bỏ bớt CO 2 do CO2 không hấp thụ hoàn toàn trong bia Khi áp suất trong bình còn 1 – 2 kg/ cm 2 thì tiến hành nạp CO2 lại trong thời gian nhất định, số lần nạp từ 2 đến 3 lần Các chỉ tiêu chất lượng của bia sau khi lọc và bão hoà CO 2 -Mùi của bia là nhờ nguyên liệu và các sản phẩm lên men tạo nên Hoa Houblon và dịch nha thủy phân từ Malt đại mạch được nấm men bia chuyển hoá thành các sản phẩm có mùi vị đặc trưng Các loại bia khác nhau có thể khác nhau về vị, độ cồn, màu sắc… -Vị chủ yếu của bia là vị thu từ các sản phẩm lên men dịch trích từ Houblon và Malt đại mạch Người uống bia có cảm giác dễ chịu vì vị đắng trong bia, sự hoà hợp một tập hợp phức tạp của các chất dextrin, mellanoit, các hợp chất chứa nitơ, các chất từ houblon, rượu etylic, este thơm, rượu bậc cao -Nhiệt độ thích hợp để duy trì vị của bia khoảng 8– 12 0C vì vậy người uống bia có cảm giác dễ chịu nhất là khi bia lạnh ở nhiệt độ này -Bọt nhiều, dày mịn và lâu tan là dấu hiệu của bia tốt Bia có bọt mịn và dày, thường có vị ngon và dù rót ra hơi lâu cũng không trở thành bia cũ, bia nhạt Bọt bia có tốt hay không một phần phụ thuộc vào sự bão hoà CO 2 trong bia, đó là do albumine, pepton, các chất đắng của hoa Houblon Đóng chai-Tồn trữ-Phân phối Quá trình rửa chai trong hệ thống máy rửa như sau: -Chai thu hồi được đưa vào bể ngâm khoảng chừng 5 phút để bóc tất cả các dãn hiệu Sau đó đi vào bể sút khoảng 20 phút để làm sạch chai, tiếp tục qua máy nước nóng để làm sạch sút, rồi qua nước ẩm, cuối cùng là qua nước lạnh và qua hệ thống sấy khô -Sau khi ra khỏi máy rửa tiếp tục đi qua các băng tải khác, các băng tải này sẽ đưa chai rửa sạch qua hệ thống đèn soi để thu hồi những chai còn bẫn và chai vỡ và tiếp tục đi qua máy chiết Bia trong được chiết vào chai bằng một thiết bị xoay tròn (mỗi vòng như vậy chiết được 42 chai) và tiếp tục được đưa qua hệ thống đóng nắp chai - Trước khi đi qua hệ thống đóng nắp, chai bia đã được sục CO2 (hoá lỏng) vào để tạo ga và đồng thời qua hệ thống bơm nước nóng để đuổi hết O2 không khí ra ngoài nhằm diệt con men bia Chai bia sau khi đã được đóng nắp tiếp tục đi qua hệ thống thanh trùng Hệ thống thanh trùng gồm có nhiều ngăn, 2 ngăn lạnh rồi đến 2 ngăn nóng, tiếp theo là 2 ngăn lạnh, mỗi ngăn như vậy có một nhiệt độ khác nhau, nhiệt độ thấp nhất là 20oC, nhiệt độ cao nhất là 67oC Nhiệt độ lên xuống như vậy là để giảm độ thích nghi của men bia và nhiệt độ được giữ không quá 67oC vì nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì sẽ tạo 1 áp suất lớn trong chai sẽ làm vỡ chai -Bia sau khi được thanh trùng tiếp tục đi qua bộ phận dán nhãn và đưa vào két, các két đóng xong được đưa vào kho Tồn trữ và phân phối Bia được lưu trữ trong kho và vận chuyển sản phẩm đến nơi tiêu thụ cuối cùng trong điều kiện hoàn hảo TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG BIA THÀNH PHẨM Bảng yêu cầu cảm quan: Độ trong Bia trong suốt không có vật thể lạ Độ màu Màu vàng, sáng đặc trưng của sản phẩm Trạng thái và độ bền bọt Bọt nở đều, xốp, rất bền khi lên khỏi mặt thoáng, thời gian giữ bọt lâu Mùi Có mùi thơm dễ chịu, đặc trưng cho sản phẩm, không có mùi lạ Vị Vị hòa hợp, êm dịu,dễ chịu, hoàn toàn đặc trưng cho vị sản phẩm được sản xuất hoàn hảo Bảng yêu cầu hóa lý: Các chỉ tiêu Độ hòa tan biểu kiến (oP ) Độ cồn (%, V/P) Độ hòa tan nguyên thủy (oP) Mức mong muốn Mức chấp thuận 2,2 2 - 2,5 2,3 2 - 2,6 2,3 2 - 27 4,9 >= 4,7 4,5 >= 4,8 5,3 >= 5,1 11,4 11,2 11,5 >= 11,4 12,3 >=12 5  5,5 >=4,8 5  5,5 >= 4,8 5,0 >= 4,8 1,5 1,3 - 1,7 1,6 1,3 -1,8 1,5 1,3 - 1,8 6,5 6 - 7,5 7 6 - 8,5 7 6-8 21 18 - 24 22 18 - 24 23 18 - 24 pH 4,2 4 - 4,4 Độ trong % (Neph) >= 10 < 20 Tổng số nấm men mốc Không có Không có Tổng số VSV hiếu khí (khuẩn lạc/ml) 0