NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT I. Nguyên liệu dùng trong sản xuất bia 1. Nước Nước là nguồn nguyên liệu chính không thể thay thế trong công nghệ sản xuất bia (nước chiếm 80 - 90% trọng lượng bia thành phẩm), nước có mặt trong suốt quá trình sản xuất bia. Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất bia và đặc biệt ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm, tính chất, chất lượng của bia thành phẩm. Lượng nước sử dụng trong sản xuất bia rất đáng kể ngoài việc dùng cho nấu, còn dùng cho các công đoạn khác như làm nguội dịch đường, làm mát máy lạnh cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh thiết bị, rửa chai, nhà xưởng…(Nguyễn Thông Minh Tuấn, 2002). Chất lượng của nước được quyết định bởi các chỉ tiêu: độ cứng, pH, hàm lượng chất rắn và các chỉ tiêu sinh học. Trong các chỉ tiêu này, chỉ tiêu về độ cứng được quan tâm nhiều nhất vì nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng bia thành phẩm. Độ cứng của nước được quyết định bởi hàm lượng Ca ++ và Mg ++ , xử lý độ cứng của nước trong sản xuất bia là phải loại các ion đó ra khỏi nước. Nước được dùng trong sản xuất bia phải là nước mềm có ít ion Ca ++ và Mg ++ , pH cũng có ý nghĩa quan trọng đối với nước dùng để sản xuất bia, nước phải có tính kiềm yếu ít ion Na + , K + , thông thường pH tốt nhất từ 5,8 – 6 (Lâm Thanh Hiền, 2006). Nước được sử dụng rất nhiều trong công nghệ sản xuất bia: nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt, nước dùng nấu bia, nước dùng để rửa nấm men, vệ sinh thiết bị, nhà xưởng. Yêu cầu quan trọng nhất đối với các loại nước này là phải sạch, không được chứa nhiều tạp chất hữu cơ và đặc biệt không chứa vi sinh vật, NH 3 và các muối nitrit (Nguyễn Thị Hiền, 2003). Bảng 2: Yêu cầu chất lượng nước dùng trong sản xuất bia Chỉ tiêu Giới hạn Cảm quan Trong suốt, không màu, không mùi vị lạ pH 6,5 - 7 Độ cứng ( o D) 4 - 12 (từ nước mềm đến nước cứng trung bình) Muối cacbonat (mg/l) ≤ 50 Muối clorua (mg/l) 70 - 150 Hàm lượng CaSO 4 (mg/l) 130 - 200 Hàm lượng Fe 2+ (mg/l) ≤ 30 Các muối có gốc –NO 3 - ; -NO 2 - (mg/l) 0 Muối Mg (mg/l) ≤ 100 Khí NH 3 Không có Vi sinh vật (tế bào/ml) ≤ 100 E.coli, coliform (tế bào/ml) Không có (Nguồn: theo Nguyễn Thị Hiền, 2003) 1. Malt Malt là thuật ngữ dùng để chỉ sản phẩm được chế biến từ các loại hạt ngũ cốc (đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô…) đã nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và được sấy khô đến độ ẩm nhất định với những điều kiện bắt buộc. Trong đó malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia (Hoàng Đình Hòa, 2002). Tuy nhiên ở Việt Nam chưa trồng được đại mạch, do đó phải nhập malt từ nước ngoài (chủ yếu từ châu Âu) như Pháp, Đức, Bỉ, Úc, Đan Mạch,… Malt giữ vai trò quyết định đến chất lượng bia thành phẩm, là nguồn nguyên liệu chính cung cấp các chất hòa tan cho dịch đường trước khi lên men. Đại mạch giống gieo trồng có tên Latinh là Hordeum sativum – jessen, thuộc nhóm thực vật có hạt (Spermophyta), phân nhóm bí tử (Angiospermae), lớp một lá mầm (monocotyledonae), họ lúa mì (Graminaceae). Đại mạch có giống 2 hàng hay nhiều hàng nhưng để sản xuất bia chỉ dùng giống đại mạch hai hàng Hordeum distichum (Hoàng Đình Hòa, 2002) Hình 6: Cây đại mạch Hình 7. Malt đại mạch Các loại malt cơ bản sử dụng trong sản xuất bia: malt pisener, malt vienna, malt munich. Các loại malt đặc biệt: malt lúa mỳ, malt đậm màu, malt caramen, malt khói, malt melanoid.  Thành phần hóa học của malt Malt là loại bán thành phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, chứa khoảng 16 – 18% các chất có phân tử lượng nhỏ dễ hòa tan, chủ yếu là các đường đơn đơn giản, dextrin bậc thấp, các acid amin, khoáng, các vitamin, đặc biệt là các hệ enzyme phong phú như protease, amylase. Các enzyme này sẽ là động lực chủ yếu để phân tách các hợp chất cao phân tử, protein và glucid trong nội nhũ của hạt thành các sản phẩm có phân tử nhỏ hòa tan bền vững vào nước tạo thành chất chiết của dung dịch đường. Bảng 3: Thành phần chính của malt đại mạch khô tính theo % chất khô Thành phần Hàm lượng (%) Tinh bột 58 Pentozan hòa tan 1 Cellulose 6 Saccharose 5 Đường khử 4 Protid (đạm tổng N = 6.25) 10 Protid hòa tan 3 Chất béo 2,5 Chất tro 2,5 (Nguồn: theo Lâm Thanh Hiền, 2006)  Vai trò của malt trong sản xuất bia: Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) để chuyển hóa thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác. Các loại enzyme trong malt gồm có: α - amylase, β - amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ. Malt chứa đầy đủ enzyme amylase để thủy phân tinh bột. Nếu sử dụng thế liệu nhiều thì lượng enzyme này cung cấp không đầy đủ và ta buộc phải bổ sung enzyme từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzyme từ vi sinh vật. Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzym protease để thủy phân chúng. Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym này được hoạt hóa mạnh mẽ, khi chuyển sang giai đoạn nấu chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả năng giữ CO 2 tốt, tạo vị bia đặc trưng. Bảng 4: Chỉ tiêu cơ học và lí học của malt đại mạch Chỉ tiêu Đặc điểm, hàm lượng Màu hạt malt Vàng sáng, óng mượt Mùi Thơm đặc trưng Vị Ngọt nhẹ Hình dáng To tròn, đều hạt Tạp chất (cỏ dại) (%) ≤ 0,1 Hạt gãy (%) ≤ 0,5 Khối lượng hạt (g/1000 hạt) 28 – 38 Hạt có bọt xốp (%) >98 Dạng bán thủy tinh (%) <1 Dạng thủy tinh (%) <1 (Nguồn: theo Bùi Ái, 2003) Bảng 5: Chỉ tiêu hóa học của malt đại mạch Chỉ tiêu Yêu cầu Độ hòa tan tính theo chất khô 76 - 81,7% Độ ẩm <5% Thời gian đường hóa <15 phút Độ màu của nước nha 0,18 - 0,3% Amylase 280 – 330 WK Chất đạm toàn phần theo % 11,5% Chất khô 5 - 8% pH 5,5 – 6,5 Poliphenol 5 - 8% (Nguồn: theo Bùi Ái, 2003) Hình 8: Hoa houblon 3. Hoa houblon Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupulus, là cây lưu niên cao trung bình từ 6 – 8 m, có hoa đơn tính biệt chu, thường được sử dụng để tạo vị đắng cho bia kể từ khoảng 3000 năm trước Công nguyên loại thực vật này chỉ thích hợp với khí hậu ôn đới nên được trồng nhiều ở Đức, Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ,… Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng cho từng cây. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn (nón hoa), hoa đực không được sử dụng vì nó rất nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém (Hoàng Đình Hòa, 2002). Bảng 6: Thành phần hóa học của hoa houblon cái chưa thụ phấn Thành phần Hàm lượng (%) Ẩm độ hoa khô 10 – 12% Chất đắng - α và β acid đắng (humulong – C 21 H 30 O 5 , lupulong – C 26 H 38 O 4 ) - Nhựa đắng 19% (12 – 21%) Tanin (C 25 H 24 O 13 ) 4% (2,5 – 6%) Tinh dầu thơm (103 chất) 0,5% Protein 20% (10 – 21%) Khoáng 8% (5 – 8%) Cenlulose 13% (12 – 14%) Các chất hòa tan không chứa đạm 26 – 28% (Nguồn: theo Lâm Thanh Hiền, 2006)  Vai trò của hoa houblon trong sản xuất bia: Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) được sử dụng trong công nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia. Hoa houblon chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia như sau: • Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha. • Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc. • Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn. • Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn.  Các dạng hoa houblon được dùng trong sản xuất bia: Trong công nghệ sản xuất bia người ta có thể sử dụng hoa houblon ở dạng hoa tươi, hoa khô hay hoa khô nghiền ép thành viên hoặc cao hoa (chiết các chất hòa tan sau đó cô đặc) (Bùi Ái, 2003). Tùy thuộc vào các nhà máy sản xuất và phương pháp bảo quản mà lựa chọn chế phẩm của hoa houblon cho phù hợp. Dạng hoa cánh khô là dạng đã sấy khô có độ ẩm < 13. Dạng hoa houblon hạt, viên là dạng hoa khô được nghiền mịn, đem ép (α - axit chiếm khoảng 8%). Dạng hoa cao trích ly là hỗn hợp các chất đắng được chiết tách từ hoa và đem cô đặc lại (α - axit chiếm hơn 50%). Ưu điểm khi dùng chế phẩm thay hoa tươi: − Giảm hao phí chất đắng khi bảo quản. − Sử dụng được nhiều hơn chất đắng và những hợp chất có lợi khác. − Bớt được chi phí cho kho bảo quản. − Tính toán liều lượng chính xác hơn. − Việc lọc bã hoa đơn giản hơn. − Giảm được chất gây bất lợi cho bia. Bảng 7: Đánh giá chỉ tiêu chất lượng của hoa houblon Chỉ số Loại 1 Loại 2 Loại 3 Màu hoa Vàng đến vàng óng Vàng lục Vàng xanh đến vàng Màu hạt lupulin Vàng, vàng óng ánh Vàng, vàng sẫm Vàng sẫm Mùi Thơm dễ chịu, đặc trưng Thơm, không có mùi tạp chất khác Hơi nồng Cánh hoa To đều, chắc, không rách Cánh có thể bị rách (1,5 cm), có chấm đỏ cà phê Rách nhiều, nhiều chấm đỏ cà phê % tạp chất (chất khô) ≤ 1,75 ≤ 3 ≤ 9 % hoa bệnh (chất khô) Không < 1 < 5 % chất đắng (chất khô) > 15 > 12 > 10 % ẩm < 13 < 13 < 13 % tro ≤ 10 ≤ 11 ≤ 12 (Nguồn: theo Bùi Ái, 2003) 4. Nấm men bia Nấm men dùng để lên men các chất vô cơ trong dịch nha. Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp yếm khí tùy tiện nghĩa là trong điều kiện có hay không có oxi chúng đều có thể sống được. Nấm men sử dụng để lên men bia thuộc loại đơn bào chủng Saccharomyces. Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành 2 nhóm: * Nhóm nấm men nổi thuộc loại Saccharomyces cerevisiae với các đặc tính: - Nhiệt độ lên men: 10 – 25 o C . - Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường. - Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm. - Sản phẩm là bia đen * Nhóm nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces carlsbergensis với các đặc tính: - Nhiệt độ lên men: 0 – 10 o C . - Khả năng lên men tốt, có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường rafinose hoàn toàn). - Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy thùng, lên men rất nhanh, nhờ vậy bia tự trong nhanh hơn lên men nổi. Hiện nay các nhà máy bia trên thế giới sử dụng phổ biến là chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis được Hasen phân lập năm 1833. - Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt (6 - 8 đời), tỷ lệ tế bào chết < 10%. - Sản phẩm là bia vàng. * Vai trò của nấm men trong sản xuất bia: Nấm men là nguồn nguyên liệu đặc biệt trong sản xuất bia, là yếu tố quan trọng để tạo ra chất lượng của bia, giống nấm men tốt làm cho bia tốt hơn, có hương vị đậm đà và mùi thơm đặc trưng và làm giảm hàm lượng diacetyl. Nó không những quyết định hiệu suất thu hồi sản phẩm mà còn trực tiếp tham gia vào sự chuyển hóa dịch đường thành rượu etylic, khí CO 2 . Chúng hấp thu dịch đường và chất dinh dưỡng để phát triển sinh khối đến một số lượng nhất định và trong môi trường yếm khí nó lại thực hiện vai trò tạo rượu và hương độc đáo cho bia. Vỏ tế bào có khả năng kết dính lại với nhau và lắng xuống, quá trình này rất có ý nghĩa trong nấu bia làm cho dịch lên men trong hơn. Bảng 8: Chỉ tiêu kỹ thuật của nấm men bia. Chỉ số Tính chất cần đạt Tỉ lệ tế bào chết <10% Số lượng tế bào trong 1 ml dịch nha 10 – 20 triệu tế bào [...]... quy trình công nghệ sản xuất bia 2 Thuyết minh quy trình 2.1 Nghiền malt, nghiền gạo Nghiền là để phá vỡ cấu trúc tinh bột của hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu với nước, giúp cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn Tuy nhiên, với từng loại nguyên liệu. .. độ lên men Vàng sáng Lên men 75% gucid có trong dịch đường (Nguồn: theo Nguyễn Thị Hiền, 2005) 5 Thế liệu Trong sản xuất bia việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện chủ quan và khách quan, có thể nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm, tạo ra các sản phẩm bia có mức chất lượng khác nhau hoặc cải thiện một vài tính chất của sản phẩm theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng Thế liệu phải dồi... của thế liệu sẽ chuyển hóa thành đường hòa tan Vì vậy các loại ngũ cốc được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia và lượng thế liệu tối đa là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn malt Khi sử dụng thế liệu chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia (màu sắc, mùi vị) Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu Hiện nay các nhà máy bia ở nước ta thường sử dụng thế liệu. .. lactic, CaCl2 Chất tạo màu cho bia: caramen Malt aroma: chủ yếu được nhập từ Đức và Bỉ, được bổ sung vào nồi houblon hóa với lượng thấp để tạo mùi thơm dễ chịu cho bia * Nhóm phụ gia gián tiếp: nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm Các bột trợ lọc: bột trợ lọc Diatomit, kizelgua, Các hóa chất để vệ sinh... trong quá trình lên men như sau:  Đầu tiên các nấm men sinh trưởng và phát triển làm tiêu tốn đến khoảng 75% hydratcacbon Men ở giai đoạn này hô hấp hiếu khí tạo ra CO2 và nước  Sau khi oxy trong dịch lên men được tiêu thụ thì xảy ra quá trình lên men kị khí tạo ra rượu và khí CO2 Cần phải thu hồi CO2 để sử dụng CO2 vào giai đoạn bão hòa CO2  Song song với quá trình lên men rượu là quá trình hình... sinh học và độ bền keo của bia Nguyên tắc lọc:  Giữ chặt bằng lực cơ học tất cả những hạt có kích thước lớn hơn kích thước lỗ hỏng của vật liệu lọc  Hấp thụ các hạt có kích thước bé hơn, kể cả các hạt hòa tan dạng keo và các hạt hòa tan phân tử Độ trong lấp lánh (hay còn gọi là độ trong tinh thể) của bia đạt được là nhờ quá trình thứ hai này Hiệu quả của quá trình hấp phụ phụ thuộc trước hết vào bản... nhờ enzyme protease và giai đoạn hai là polypeptide bị thủy phân thành acid amin nhờ enzyme cacboxypeptidase và mylopeptidase  Ngoài quá trình biến đổi của tinh bột và protein, trong quá trình này còn có sự lắng tủa của protein, sự tạo thành melanoid và phản ứng thủy phân các hợp chất photpho, hemicellulose (Nguyễn Thông Minh Tuấn, 2002)  Nấu gạo Gạo sau khi xay mịn được cân và vận chuyển đến thiết... với các mùi vị khác nhau  Mặt khác pH môi trường bị giảm do sự hình thành CO2 và acid hữu cơ tạo điều kiện cho protein đông tụ và kết lắng một phần tế bào nấm men Lúc đầu CO 2 hòa vào dịch lên men, sau đó lượng CO2 tăng dần và tách ra ở dạng túi khí Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men gồm: chất lượng của nấm men sản xuất, lượng nấm men gieo cấy ban đầu, nồng độ chất hòa tan của dịch đường sau... trùng vào dịch đường, nhằm đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men trong quá trình lên men 2.6 Lên men bia 2.6.1 Nhân giống nấm men Quá trình nhân men giống nhằm chuẩn bị lượng men giống ban đầu cần thiết Đồng thời hoạt hóa tính năng của nấm men Sơ đồ nhân giống nấm men được trình bày qua hình 2.6 Nấm men giống Nhân giống trong phòng thí nghiệm Nhân giống trong phân xưởng Nấm men sản xuất. .. oC và nước 15 oC Chai sau khi rửa sạch theo băng chuyền đi ra và được kiểm tra độ sạch bằng máy soi chai bởi công nhân Chai làm sạch xong được đưa đến máy chiết bia, ở đây chai được hút chân không và nạp CO2 để cân bằng áp suất Sau đó tiến hành chiết bia đẳng áp vào trong chai và được đưa qua máy đóng nắp ngay lúc đó 2.9.2 Thanh trùng và dán nhãn Thanh trùng nhằm tiêu diệt toàn bộ tế bào vi sinh vật . NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT I. Nguyên liệu dùng trong sản xuất bia 1. Nước Nước là nguồn nguyên liệu chính không thể thay. Loại 1 Loại 2 Loại 3 Màu hoa Vàng đến vàng óng Vàng lục Vàng xanh đến vàng Màu hạt lupulin Vàng, vàng óng ánh Vàng, vàng sẫm Vàng sẫm Mùi Thơm dễ chịu, đặc