tổng quan các phương pháp kiểm nghiệm bia

Vai trò của malt trong sản xuất bia: Trong malt có các enzyme thủy phân tinh bột và protein đóng vai trò quan trọng trong quá trình đường hóa, dịch hóa và đạm hóa: + α − amylaza enzyme d

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề:

Trong những năm gần đây, cùng với xu thế hội nhập và phát triển kinh tế trong khu vực và trên thế giới, tốc độ công nghiệp hóa của Việt Nam ngày càng tăng Nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất ra đời, nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp phát triển mạnh Đặt biệt là ngành công nghiệp sản xuất bia Hiện nay cả nước có hơn 326 cơ sở sản xuất bia

Năm 1996, cả nước có khoảng 7 nhà máy bia liên doanh với các đối tác nước ngoài Trong số đó có một số nhà máy sản xuất kinh doanh có hiệu quả như nhà máy bia Việt Nam (bia Tiger-Heineken), còn lại các nhà máy bia liên doanh khác sản xuất vẫn chưa đạt công suất thiết kế Trong khi đó, sản phẩm bia nội địa vẫn tiếp tục khẳng định vị trí quan trọng của mình trên thị trường nội địa, được người tiêu dùng ưa thích, tín nhiệm và chiếm thị phần lớn

Ngành sản xuất bia rượu cũng góp phần nhiều trong việc phát phát triển kinh tế Song, nếp sống người dân ngày càng cao thì vấn đề yêu cầu về chất lượng bia, về mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng cao

Trong các doanh nghiệp sản xuất bia, mức độ an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng là trên hết Vì thế, ngay từ khâu sản xuất vấn đề kiểm tra chất lượng từ

nguyên liệu đầu vào đến sản phẩm đầu ra khá chặt chẽ, đề tài “Tổng quan các phương pháp kiểm nghiệm bia” được thực hiện nhằm đánh giá khả năng an toàn

chất lượng trong sản xuất bia bằng các phương pháp hóa lý và vi sinh

1.2 Mục đích khóa luận:

- Kiểm tra tổng quan các phương pháp kiểm nghiệm bia trong khâu sản xuất bằng phương pháp hóa lý và vi sinh

- Đánh giá hiệu quả quy trình kiểm tra chất lượng bia

1.3 Nội dung khóa luận:

- Tìm hiểu quy trình sản xuất bia

- Các yếu tố ảnh hưởng đến các quá trình, các thông số kiểm tra quá trình, chỉ tiêu theo chất lượng quy trình

- Các phương pháp kiểm nghiệm, các chỉ tiêu chất lượng, các tiêu chuẩn chất lượng hiện hành

1.4 Đối tượng kiểm tra:

- Nước

- Nguyên liệu đầu vào malt, gạo

- Bia bán thành phẩm

- Bia thành phẩm

1.5 Phạm vi áp dụng:

- Áp dụng cho tất cả các nhà máy sản xuất bia

CHƯƠNG II TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM BIA

2.1 Tổng quan ngành sản xuất bia tại việt nam:

2.1.1 Giới thiệu về bia:

Đức: “ Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men và không qua chân cất,và chỉ sử dụng hạt đại mạch nẩy mầm, hoa huoblon, nấm men và nước”

Pháp: “ Bia là một loại đồ uống thu được bằng cách lên men rượu dịch chiết các chất từ đại mạch nẩy mầm, có bổ sung không quá 30% nguyêên liệu thay thế khác và hoa huoblon”

Việt Nam: “ Bia là đồ uống lên men có độ cồn thấp, được lên men từ nguyên liệu chính là malt, houblon, nấm men và nước”

Bia là loại nước uống mát, bổ, có độ còn thấp, có bọt xốp mịn và hương vị đặc trưng của hoa houblon Đặc biệt CO2 trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống, giúp tiêu hóa nhanh và ăn uống ngon mieng5 Nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng rông rãi ở hầu khắp các nước trên thế giới và sản lượng của nó ngày càng tăng

Bia được con người chế biến và sử dụng từ 1000 năm trước công nguyên Quê hương đầu tiên của thứ đồ uống này là các bộ lạc Babilon định cư ở vùng hạ lưu sông Hố (vùng Lưỡng Hà) Qua gần 1000 năm phát triển, ngày nay, công nghệ sản xuất bia đã đạt đến mức hầu như hoàn chỉnh Thực chất của Công nghệ bia là Công nghệ Enzym và Công nghệ vi sinh vật

Với bia, khi sử dụng đúng mức sẽ tạo cho con người sự thoải mái dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể

Hàm lượng rượu ethylic trong bia rất thấp so với rượu, do vậy ít ảnh hưởng xấu đối với con người Thành phần của các chất hòa tan trong bia đều có ích cho

cơ thể con người

2.1.2 Tình hình sản xuất bia và xu hướng phát triển tại Việt Nam:

Năm 2003, năng suất bia của cả nước đạt 1.29 tỉ lít/năm, năm 2004 vượt lên 1.37 tỉ lít/năm, năm 2005 là 1.5 tỉ lít/năm, năm 2007 là 1.7 tỉ lít/năm Vì vậy trong quy hoạch tổng thể phát triển ngành bia rượu, nước giải khát Việt Nam đến năm

2010, Bộ Công Nghiệp điều chỉnh lại chỉ tiêu năm 2010 sản lượng bia cả nước là 2.5 tỉ lít

Sản lượng bia tăng 30% trong những năm 1990-1996, 10-15% từ năm 1996 đến năm 2003, và 20-25% đến nay Đặc biệt là những người có trình độ học vấn cao có tỷ lệ sử dụng bia cao nhất Sức tiêu thụ bia bình quân đầu người cũng gia tăng, ước tính khoảng 20 lít

Mục tiêu đến năm 2010, ngành bia-rượu-nước giải khát sẽ là ngành kinh tế mạnh, khuyến khích sử dụng nguyên liệu trong nước, sản phẩm chất lượng cao, có uy tín, thương hiệu

Với định hướng phát triển là hiện đại hóa công nghệ, ưu tiên sử dụng thiết

bị trong nước, tập trung đầu tư các nhà máy có công suất lớn, quy hoạch và xây dựng các trung tâm nghiện cứu

Ngày nay, vệ sinh an toàn thực phẩm là yếu tố đi đầu quyết định đến chất lượng sản phẩm và an toàn cho người sử dụng Vì vậy mỗi nhà máy đều có phương pháp kiểm tra trong từng khâu của quy trình sản xuất bia

Để hiểu rõ hơn về kiểm tra chất lương bia trong tiểu luận này, em xin trình bày : Tổng quan các phương pháp kiểm nghiệm bia

Vì thời gian có hạn nên chắc chắn không thể không mắc phải những thiếu sót Do đó, em rất cần sự đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô và các bạn Những ý

2.2 Khảo sát quy trình công nghệ trong sản xuất bia.

2.2.1 Tổng quan về nguyên liệu:

A Nước:

Nước là một trong những nguyên liệu chính trong công nghệ sản xuất bia, nước sử dụng trong nhà máy sản xuất bia gồm nước công nghệ và nước phi công nghệ Trong đó nước công nghệ có vai trò rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của bia thành phẩm Nước là nguồn nguyên liệu cơ bản nhất, trong công nghệ sản xuất bia, nước được dùng trong quá trình nấu, quá trình lọc, nước chiếm từ 88-90% dịch lên men Nước đóng vai trò quan trọng trong đường hóa và hồ hóa, hòa tan các chất chiết, làm loãng dịch hồ tinh bột tạo thuận lợi cho việc vận chuyển và đảo trộn Trong quá trình lọc, nước chiết rút tất cả chất hòa tan còn sót lại trong bã malt, nâng cao lượng chất hòa tan trong dịch đường Nước dùng trong sản xuất bia phải đáp ứng được những điều kiện nghiêm ngặt sau:

• Hàm lượng muối cacbonat không quá 50 mg/l

• Hàm lượng muối magie không quá 100 mg/l

• Hàm lượng muối clorua từ 75÷150 mg/l

• Hàm lượng muối CaSO4 từ 130÷200 mg/l

• Hàm lượng muối Fe3+ ≤ 0.01 mg/l

• Hàm lượng NH3: Không có

• Hàm lượng muối nitrat, nitrit: Không có

• Vi sinh vật ≤ 100 tế bào/ml

Nước sử dụng trong nấu bia có độ cứng từ mềm đến trung bình Loại bỏ các ion kim loại vì chúng gây ảnh hưởng không tốt đến quá trình sản xuất (như Ca2+ làm giảm độ axit của malt và dịch đường, Mg2+ làm cho bia có vị đắng, gắt…)

B Malt đại mạch:

Malt là tên gọi ngũ cốc nẩy mầm Malt là nguyên liệu chính không thể thiếu trong công nghệ sản xuất bia Malt rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16÷18%

các chất thấp phân tử dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt là có hệ enzyme phong phú, chủ yếu là proteaza và amylaza Malt là nguồn nguyên liệu cho quá trình lên men và góp phần lớn trong việc tạo hương vị và màu sắc cho bia.

a Thành phần hóa học của hạt malt:

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hạt malt (nguồn: Khoa học công nghệ malt & bia của GS.TS Nguyễn Thị Hiền, trường đại

học Bách khoa Hà Nội)

Thành phần hóa học % chất khô

Cacbonhydrat tổngProteinCác chất vô cơChất béoCác chất khát

70-8510.5-11.52-41.5-21-2

- Nhóm enzyme trong malt:

+ Nhóm enzyme thủy phân gluxit: α −amylaza, β −amylaza

+ Nhóm enzyme thủy phân protein

Trong các thành phần trên, tinh bột là cấu tử chiếm vị trí số một về khối lượng cũng như về ý nghĩa đối với công nghệ sản xuất bia Hơn một nữa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh bột Tinh bột có hai chức năng: đối với công nghệ sản xuất malt thì tinh bột là nguồn cung cấp thức ăn dự trữ cho phôi; còn đối với công nghệ sản xuất bia, tinh bột cung cấp chất hòa tan cho dịch đường trước lên men Tinh bột của đại mạch có tỷ trọng 1.5-1.6; nhiệt lượng riêng 0.25 Kcal/kg0C, dễ dàng kết lắng trong nước, tinh bột không tan trong nước lạnh, nhiệt hồ hóa khoảng 800C Protit là chỉ số quan trọng thứ hai để đánh giá xem lô hạt có đủ tiêu chuẩn để sản xuất bia hay không Nếu cao quá bia sẽ dễ bị đục, khó bảo quản

và kéo theo nhiều chỉ số non khác Hàm lượng protit tốt nhất cho sản xuất bia là từ 8-10% Sự thủy phân protit là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sản xuất malt và bia Đặc biệt quan trọng là sản phẩm tạo thành do quá trình tương tác giữa các sản phẩm thủy phân của các hợp chất trong nội nhũ (ví dụ phản ứng tạo melanoid, một hỗn hợp bao gồm nhiều hợp chất, tạo màu vàng óng,

vị ngọt và thơm dịu, quyết định về hương, vị, màu sắc của bia) Mức độ thủy phân protit cũng ảnh hưởng đến khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia, cũng như độ bền keo của bia Protit gồm proteid (protein phức tạp) và protein (protit đơn giản), trong đó các proteid có đặc điểm chung là kém hòa tan hoặc hòa tan không bền vững, làm ảnh hưởng đến chất lượng bia, do đó việc loại bỏ tối đa cấu tử này ra khỏi dịch đường là cần thiết

- Một số chỉ tiêu chất lượng của malt:

+ Màu sắc: màu vàng rơm, vỏ óng ánh

+ Mùi: mùi thơm tự nhiên, không có mùi lạ, mùi mốc

+ Độ ẩm: < 5%

+ Độ hòa tan: 74-80%

+ Hoạt lực: ≈350WK

b Vai trò của malt trong sản xuất bia:

Trong malt có các enzyme thủy phân tinh bột và protein đóng vai trò quan trọng trong quá trình đường hóa, dịch hóa và đạm hóa:

+ α − amylaza (enzyme dịch hóa) phân cắt liên kết 1-4 glucoside, sản phẩm tạo ra là những dextrin, ngoài ra còn tạo một ít malto và gluco, làm cho độ nhớt dịch cháo malt giảm nhanh, nhiệt độ hoạt động tối ưu của α − amylaza là 72÷750C;

pHopt=5.6-5.8

+ β − amylaza (enzyme đường hóa) phân cắt liên kết 1-4 glucoside từ đầu không khử theo từng 2 phân tử gluco sản phẩm tạo ra là malto, nhiệt độ tối ưu cho amylaza

β − hoạt động là 60÷650C Dextrin thu được do tác dụng của α − amylaza

sẽ được β −amylaza tiếp tục phân cắt từng 2 phân tử gluco Sản phẩm chính thu được trong quá trình đường hóa là malto, chiếm khoảng 50% chất hòa tan của dịch đường, ngoài ra còn thu được saccaro, fructo, gluco Nhiệt độ đường hóa thích hợp cho việc tạo thành malto là 60-650C; pHop t= 5.4-5.5.

+ Các proteaza (enzyme đạm hóa) phân hủy các protein thành các sản phẩm phân tử lượng thấp như: axit amin, peptit,… là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men; các sản phẩm có phân tử lượng trung bình như albumin, pepton, polypeptit tham gia vào việc tạo vị, tạo bọt, giúp cho bia có khả năng giữ bọt Nhiệt độ thích hợp cho quá trình đạm hóa là 45÷500C

C Hoa houblon:

Houblon là nguyên liệu quan trọng, không thể thay thế trong sản xuất bia, làm cho bia có vị đắng dịu và hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo bọt, làm kết tủa protein kém bền vững và có tác dụng sát trùng bia

Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupulus, là loài thực vật đơn tính, thuộc họ Gai mèo Đặc điểm của giống cây này là hoa đực và hoa cái được sinh ra trên hai cây khác nhau và chỉ có hoa cái chưa thụ phấn là được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bia ( hoa đực và hoa cái đã qua thụ phấn thì hàm lượng đắng và hương thấp)

a Thành phần hóa học của hoa houblon:

Chất đắng được chia làm hai nhóm: nhóm axit đắng có hai loại: axit đắng humulone và axit đắng lupulone; và nhựa đắng (hợp chất vô định hình) gồm nhựa mềm và nhựa cứng.

Polyphenol hoặc tannin là hỗn hợp gồm nhiều hợp chất tự nhiên như: tannin, flavonol, cathechin và anthocyanogen (chiếm khoảng 80% polyphenol)

Tinh dầu thơm là những chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu, có mùi thơm rất mạnh, tỷ trọng là 0.88; dễ hòa tan trong methanol nồng độ cao, tan trong nước không đáng kể, bay hơi khá mạnh ở nhiệt độ thường Khi đun sôi, đa phần tinh dầu bay hơi và thành phần tinh dầu bị thay đổi, sản phẩm tạo thành cùng với các thành phần không bay hơi của tinh dầu tạo ra mùi thơm dễ chịu đặc trưng cho bia Tinh dầu thơm chứa khoảng 200 chất khác nhau, trong đó phần lớn là những terpene, rượu, keton, andehyt, este và axit Chiếm khối lượng nhiều nhất là các hydrocacbon (75%), sau đó là các loại rượu, phần còn lại là những hợp chất khác

b Vai trò của các thành phần hoa houblon trong sản xuất bia:

+ Vai trò của chất đắng: Làm cho bia có vị đắng dịu, khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao, tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu Với nồng độ thấp, các chất đắng cũng có khả năng ức chế vi sinh vật khá mạnh, nên chất đắng có tính kháng khuẩn rất cao và nhờ đó làm tăng độ bền bảo quản của bia thành phẩm

+ Vai trò của tinh dầu thơm: Khi hòa tan vào dịch đường, tinh dầu tồn tại trong bia và tạo cho bia một mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu Là một hỗn hợp phức tạp của các hydratcacbon và nhiều hợp chất chứa oxy dạng terpene, không tan trong nước và rất dễ bay hơi nên thất thoát rất lớn

+ Vai trò của tannin: Kết lắng và loại bỏ những hợp chất protein cao phân tử

ra khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia thành phẩm

E Các chất phụ gia:

Ngoài những nguyên liệu không thể thiếu: nước, malt, hoa houblon, nấm men, người ta còn sử dụng một số chất phụ gia nhằm nâng cao chất lượng của bia:

+ Catamel: Tạo màu cho bia, cho vào sau giai đoạn đường hóa

+ CaCl2: Cho vào giai đoạn nấu, tăng khả năng chịu nhiệt của enzyme amylaza

α − Kích thích hoạt động của amylaza và proteaza, tăng cường khả năng kết lắng của protein ở trong nồi, đối với giai đoạn sau, cần thiết cho khả năng kết lắng hoàn toàn của nấm men và oxalat, đồng thời lượng canxi thích hợp là yếu tố quan trọng để ổn định và tạo vị tốt cho bia

+ ZnCl2: tổng hợp nucleotid, làm tăng sinh khối, giảm nguyên nhân thoái hóa nấm men.

+ Bột trợ lọc Diatomit: Cho vào theo đường ống của bia đi vào thiết bị lọc sau lên men phụ, có tác dụng hỗ trợ cho quá trình lọc làm trong bia

2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia:

Hình 2.1 Quy trình sản xuất bia - nguồn: Cty CP bia Sài Gòn-Đồng Nai.

Nấu dịch nha Lọc dịch đường

Houblon hĩa

hĩa Lắng cặn

Làm lạnh nhanh

Nước mout (dịch nha)

Thành phẩm

Bổ sung malt lót

2.2.3.1 Nguyên liệu thay thế:

Ngoài đại mạch, trong công nghệ sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm, người ta đã đưa một số loại nguyên liệu khác để thay thế

Các loại ngũ cốc dùng để thay thế malt đại mạch chủ yếu là: gạo, 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

2.2.3.2 Nghiền nguyên liệu thay thế:

Nhóm nguyên liệu thay thế có đặc điểm chung là hạt tinh bột của chúng chưa được hồ hóa, chưa được tác động bởi các quá trình enzyme Cấu trúc tinh bột của chúng còn rất cứng Ở trạng thái như vậy, chúng rất khó bị thủy phân Để đạt đến mục tiêu cuối cùng là chiết ly được nhiều nhất chất hòa tan từ nguyên liệu chưa ươm mầm, biện pháp hữu hiệu nhất là chúng phải được nghiền thật nhỏ, sau đó phải qua khâu xử lý là hồ hóa ở nhiệt độ cao, làm cho tinh bột của chúng chín.Thiết bị thông dụng để nghiền nguyên liệu là máy nghiền búa

A Phối trộn:

Gạo sau khi nghiền mịn được phối trộn với 25% lượng bột malt, trộn đều với nước ở nhiệt độ 320C

B Dịch hóa:

Bột gạo và bột malt (malt lót lần 1) sau khi đã trộn đều, nâng nhiệt độ lên

720C, giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút Sau đó nâng dần lên 830C, giữ ở nhiệt độ này trong 5 phút rồi hạ nhiệt độ xuống 720C và bổ sung malt lót lần 2, giữ trong

25 phút Sau đó nâng nhiệt độ của khối cháo lên điểm sôi là 1000C và giữ trong

20 phút, sau đó bơm sang nồi phối trộn

Quá trịnh dịch hóa là sử dụng enzyme α −amylaza phân cắt liên kết 1-4 glucoside, sản phẩm tạo ra là những dextrin, ngoài ra còn tạo một ít malto và gluco, làm cho độ nhớt dịch cháo malt giảm nhanh Nhiệt độ tối ưu của amylaza

α − là 70-750C

b Biến đổi của nguyên liệu và ảnh hưởng của nó đến năng suất lọc:

Nội nhũ của malt: Chứa chủ yếu là tinh bột, dextrin, đường, protein, các sản phẩm thủy phân của protein… và nhiều hợp chất khác Các hợp phần này của nội nhũ là nguồn chính cung cấp chất hòa tan cho dịch đường Nếu nghiền càng mịn càng dễ trích ly nhưng quá trình lọc sẽ gặp khó khăn và đến lúc rửa bã malt sẽ không thể chiết rút hết các thành phần dinh dưỡng ở trong đó Tốc độ lọc, chất lượng của quá trình lọc, mặt khác phụ thuộc vào thể tích của lớp lọc, mà đại lượng cuối cùng này phụ thuộc vào mức độ nghiền của malt Điều này được thể hiện rõ trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Ảnh hưởng của mức độ nghiền malt đến thể tích bột nghiền và thể tích

khối bã - nguồn: Cty CP bia Sài Gòn-Đồng Nai.

Mức độ nghiền Thể tích bột nghiền và bã từ 100kg

(0.18 m 3 ) malt, m 3

Bột nghiền Bã

Nghiền thô (20-25% bột)

Nghiền mịn (50-60% bột)

Nghiền rất mịn (80-90% bột)

0.280.210.20

0.200.130.10+ Vỏ trấu: Mục đích của việc giữ vỏ malt nguyên vẹn là để tạo lớp bã lọc hay lớp màng lọc cho quá trình lọc được thực hiện bằng nồi lọc, giúp quá trình lọc sau này được thực hiện dễ dàng hơn, kết quả tốt hơn Mặt khác, vì trong vỏ malt

vào trong dịch, làm cho bia có vị đắng rất khó chịu Do vậy, thiết bị chủ yếu được sử dụng để nghiền malt là máy nghiền trục.

B Đạm hóa:

Đạm hóa là quá trình dùng enzyme proteaza thủy phân các protein thành các sản phẩm phân tử lượng thấp như axit amin, peptit… là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men; các sản phẩm có phân tử lượng trung bình như albumin, pepton, polypeptit tham gia vào việc tạo vị, tạo bọt, giúp cho bia có khả năng giữ bọt Nhiệt độ thích hợp cho quá trình đạm hóa là 45-500C Do đã qua quá trình ươm mầm nên quá trình đạm hóa diễn ra nhẹ nhàng và nhanh chóng, quá trình chỉ diễn ra trong 30 phút trước khi đưa khối cháo sang Sau khi đưa khối cháo sang, nhiệt độ của dịch bột sẽ tăng lên 650C Từ đây tiến hành quá trình đường hóa

2.2.3.4 Đường hóa:

A Mục đích:

Chiết được tối đa các chất có thể hòa tan trong các nguyên liệu nhờ tác động của enzyme có sẵn trong malt và loại bỏ các chất không thể hòa tan ra ngoài

B Các quá trình xảy ra và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:

a Thủy phân tinh bột bởi enzyme:

Mục đích của quá trình thủy phân tinh bột bằng enzyme là để phân cắt amyloza, amylopeptin và dextrin bậc cao thành đường đơn giản, dextrin bậc thấp dễ hòa tan vào nước trở thành chất hòa tan của dịch đường Trong phản ứng này, tinh bột là cơ chất còn chất xúc tác là nhóm enzyme amylaza có sẵn trong malt.Sản phẩm chính của quá trình thủy phân tinh bột là đường maltoza, dextrin và một lượng không đáng kể glucoza Thực ra thì những sản phẩm này đã được thu nhận một lượng đáng kể ở giai đoạn ươm mầm nhưng đến giai đoạn đường hóa thì điều kiện thủy phân mới thực sự đáp ứng được yêu cầu thuận lợi nhất cho sự hoạt động của hệ enzyme thủy phân Nhờ vậy mà phản ứng xảy ra với tốc độ cao nhất và lượng cơ chất cơ bản mới được phân cắt ở giai đoạn này

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân và cơ cấu của sản phẩm:

+ Nồng độ enzyme: Cường độ của các quá trình enzyme khác nhau phụ thuộc rất nhiều vào khối lượng của enzyme hoạt tính và điều kiện xảy ra phản ứng Bằng cách điều chỉnh khối lượng của chúng, ta có thể tạo ra ưu hế cho sự hoạt động của các enzyme này hay enzyme khác Cũng bằng cách như vậy ta có thể tạo ra sự thủy phân đến cùng hay thủy phân cục bộ của các chất riêng biệt Qua đó có thể điều chỉnh được tương quan tỷ lệ giữa các pha sản phẩm tạo thành

+ Nhiệt độ: Điều chỉnh nhiệt độ để điều hòa phản ứng là giải pháp hữu hiệu nhất để định hướng tiến triển của quá trình enzyme khi tiến hành đường hóa nguyên liệu, từ đó có thể tạo ra thành phần dịch đường phù hợp Việc điều chỉnh để tạo ra một thành phần dịch đường phù hợp với từng loại bia được thực hiện bằng cách điều chỉnh nhiệt độ của dịch cháo cho phù hợp với nhiệt độ tối ưu của từng enzyme riêng biệt Điều quan trọng nữa là khi đạt đến nhiệt độ tối ưu rồi, cần phải duy trì ở nhiệt độ đó một thời gian để enzyme đó thực hiện quá trình xúc tác thủy phân để việc phân cắt các hợp chất cao phân tử được triệt để và hiệu suất thu hồi chất chiết cao

+ pH: Các enzyme khác có pH tối thích khác nhau Trong quá trình nấu, việc điều chỉnh pH qua nhiều mức khác nhau rất khó, do đó chỉ cần giữ pH ở mức mà hầu hết các enzyme hoạt động được, đa số enzyme bền trong giới hạn pH = 5-

9 Trong một khoảng giới hạn xác định, nếu giảm pH của môi trường thì hiệu suất đường hóa sẽ tăng lên, còn thời gian đường hóa sẽ được rút ngắn Điều này được thể hiện qua bảng 2.3

Bảng 2.3 Sự phụ thuộc giữa pH môi trường với thời gian và hiệu suất đường hóa

- nguồn: Cty CP bia Sài Gòn-Đồng Nai.

Nồng độ cơ chất: Nồng độ của cơ chất ảnh hưởng khá mạnh đến khối lượng và chất lượng của sản phẩm thủy phân do sự phân cắt của nhóm enzyme amylaza Nếu nồng độ bột nghiền trong cháo thấp thì hoạt động của enzyme sẽ mạnh hơn Lợi dụng tính chất này khi đường hóa các lô malt có chất lượng kém hoặc trong trường hợp dùng nguyên liệu chưa ươm mầm để thay thế malt đại mạch, muốn làm tăng hiệu suất đường hóa thì biện pháp rẻ tiền nhất là dùng lượng nước phối trộn nhiều hơn.

Khi đường hóa dịch cháo đặc, lượng maltoza thu được sẽ nhiều hơn so với dịch cháo loãng Khác với amylaza, khi dịch cháo loãng, hoạt động của enzyme proteaza lại kém đi Nồng độ cơ chất là yếu tố thủy phân protein, mà quan trọng nhất là tỷ số giữa pha thấp phân tử và pha có phân tử lượng trung bình

b Thủy phân protein và các hợp chất khác:

hóa (phút)

Hiệu suất đường hóa (%

theo chất khô)

6.45.65.35.14.8

2515153540

76.8978.2178.8679.4179.06

- Thủy phân protein: Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ trong thành phần hòa tan của dịch đường chỉ chiếm 5-7% (so với tổng chất hòa tan) nhưng chúng đóng vai trò rất quan trọng trong việc bảo đảm tiến trình lên men được bình thường và định hình khung chất lượng bia thành phẩm Pha sản phẩm thấp phân tử của quá trình thủy phân (axit amin và peptit) là nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men, pha có tử lượng trung bình góp phần không nhỏ cho việc tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia.

Phản ứng thủy phân protein bởi enzyme xảy ra ở giai đoạn đường hóa với tốc độ cao hơn so với giai đoạn ươm mầm vì các điều kiện tạo ra thích hợp hơn cho sự hoạt động của các enzyme thủy phân Sản phẩm tạo thành chủ yếu thuộc pha phân tử lượng trung bình (albumoza, pepton và peptit bậc cao)

Tham gia thủy phân protein ở giai đoạn đường hóa có hai loại enzyme: peptidaza và proteinaza

+ Proteinaza là enzyme bền nhiệt, phân cắt liên kết peptit của đại phân tử protein để tạo thành albumoza, pepton và polypeptit Vùng pH tối ưu là 4.6-4.9 Vùng nhiệt độ tối ưu là 50-600C

+ Peptidaza: Phân cắt polypeptit thành dipeptit và sau đó thành axit amin Nhóm enzyme này thể hiện hoạt tính tối đa ở pH = 7-8, nhiệt độ khoảng 40-420C

- Qua nhiều nghiên cứu về quá trình đường hóa của malt đại mạch trong nước cất, ở điều kiện tương tự như điều kiện sản xuất, người ta đã rút ra được kết luận sau:

+ Tinh bột bị thủy phân nhiều nhất và tạo thành nhiều chất chiết nhất ở nhiệt độ 65-680C;

+ Hàm lượng đường khử được tạo thành nhiều nhất ở nhiệt độ 60-620C;+ Hàm lượng đường có khả năng lên men tạo thành nhiều nhất ở nhiệt

+ Hàm lượng đạm hòa tan bền vững tạo thành nhiều nhất ở 50-550C;+ Hàm lượng đạm formol tạo thành nhiều nhất ở nhiệt độ 50-550C;+ Hàm lượng các hợp chất cao phân tử chứa nitơ tạo thành nhiều nhất ở nhiệt độ 55-600C;

+ Tính đệm của dịch đường bền vững nhất ở nhiệt độ 50-600C;

+ Ở pH = 5, hàm lượng chất chiết tạo thành nhiều nhất;

+ Ở pH = 5.5 hàm lượng maltoza tạo thành nhiều nhất Ở pH này tốc độ lọc bã malt cũng lớn nhất;

+ Ở pH = 5.75 dịch cháo được đường hóa nhanh nhất

- Các hợp chất khác: Ngoài tinh bột và protein là hai cấu tử quan trọng nhất cung cấp chất hòa tan và là những nhân tố quyết định chất lượng của dịch đường thì những sản phẩm thủy phân của các hợp chất hữu cơ chứa photpho và polysaccarit hemixenluloza cũng là những chủ thể quan trọng trong hai hướng đóng góp đó

c Các quá trình phi enzyme:

- Ngoài các quá trình enzyme xúc tác thủy phân các hợp chất cao phân tử, trong thời gian đường hóa còn xảy ra nhiều quá trình quan trọng khác mà kết quả của chúng có ảnh hưởng trực tiếp ở mức độ cao đến vừa và tính chất của thành phẩm

- Sự kết lắng và biến tính protein: Đây là quá trình có lợi trong công nghệ sản xuất bia vì khi protein đã bị biến tính và kết lắng thì chúng sẽ được loại ra khỏi dịch đường, sẽ làm tăng độ bền của bia, tức là giảm được khả năng gây đục

- Sự tạo thành melanoid: Quá trình tạo melanoid đã xảy ra một cách mạnh mẽ ở giai đoạn sấy malt, nhờ đó mà đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng về tính chất cảm quan của bán thành phẩm Đến giai đoạn đường hóa, điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố khác chưa tối ưu cho quá trình trên, nhưng dù sao thì một lượng

đáng kể melanoid cũng được tạo thành, góp phần nâng cao chất lượng của sản phẩm.

- Hòa tan các thành phần chất của malt: Trong vỏ malt chứa khá nhiều hợp chất polyphenol, chất chát và chất đắng Trong quá trình đường hóa, do tiến hành

ở nhiệt độ cao, nên một số khá lớn sẽ hòa tan vào nước Sự hòa tan các hợp chất này vào dịch đường là một dấu hiệu bất lợi vì chúng sẽ tạo cho bia vị lạ khó chịu Biện pháp hữu hiệu nhất để hạn chế sự hòa tan của các hợp chất nói trên là phải sử dụng nước mềm để đường hóa nguyên liệu, và tăng cường độ chua cho dung dịch cháo bằng cách bổ sung axit lactic hoặc CaSO4

- Phản ứng giữa muối của nước và photphat của cháo malt: Các muối bicacbonat và cacbonat sẽ biến đổi kaliphotphat bậc nhất thành bậc hai, đồng thời với nó là sự tạo thành photphat bậc hai của canxi, magie và thỉnh thoảng lại tạo ra canxi photphat bậc ba Những phản ứng này sẽ làm giảm độ chua định phân và tính đệm của dịch cháo

Hình 2.2 Giản đồ nấu bia - nguồn: Cty CP bia Sài Gòn-Đồng Nai.

Dịch hóa lần2 Malt lót lần2

Gạo

32 0 /5’ Xuống bột

malt lót lần 1

Đextrin Hóa lọc

50 0 /20’

Cao viên, cao mỡ, và các phụ gia

300 250

150 100

C Thiết bị đường hóa:

Thiết bị được trang bị áo hơi để gia nhiệt Tùy thuộc vào thể tích thiết bị, áo hơi có thể là một mảnh hoặc hai mảnh Mỗi mảnh có đường hơi vào và đường hơi ngưng thoát ra riêng biệt Áp suất hơi trên đường ống trục thường có áp lực khoảng 4-5 kG/cm2, còn áp suất hơi giữa hai lớp vỏ của áo hơi thường đạt khoảng 2.5-3 kG/cm2 Ngoài ra ở nồi đường hóa còn có các thiết bị phụ kiện như: đường ống nước nóng, nước lạnh, cửa van sát, van an toàn, nhiệt kế, áp kế…

2.2.3.5 Lọc bã:

A Mục đích:

Tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn-phế liệu phải loại bỏ ra ngoài

B Các yếu tố ảnh hưởng:

Tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền malt, mức độ thủy phân của malt, cấu tạo màng lọc và các yếu tố khác như: chất trợ lọc, độ nhớt dịch lọc, áp suất lọc Ngoài lớp nguyên liệu lọc, bã cháo malt mà đặc biệt là vỏ malt hình thành một lớp trợ lọc rất hữu ích

Nhiệt độ lọc: Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lọc là 70-750C Nếu nhiệt độ quá cao sẽ xảy ra hiện tượng biến tính và kết tủa protein Sản phẩm cuối cùng có độ nhớt cao, chúng sẽ bám lên màng lọc, tạo thành một kết tủa dẻo, cản trở rất nhiều đến tốc độ lọc Mặt khác nhiệt độ quá cao sẽ là điều kiện thuận lợi cho việc hồ hóa các hạt tinh bột chưa hòa tan còn sót lại trong bã Bột hồ có độ nhớt rất cao, cũng là nguyên nhân làm giảm tốc độ lọc

Độ nhớt của dịch đường: độ nhớt của dịch đường ngoài nhiệt độ ra, nó còn phụ thuộc vào nồng độ đường và thành phần riêng của chính nó Sự liên quan giữa nồng độ chất hòa tan và độ nhớt tương đối của dịch đường ở 750C có thể thấy rõ ở bảng 2.4

Bảng 2.4 Ảnh hưởng của hàm lượng chất tan đến độ nhớt của dịch đường -

nguồn: Cty CP bia Sài Gòn-Đồng Nai.

pH của dịch đường: pH tối ưu cho quá trình lọc bã là khoảng 5.5 Nếu pH cao thì quá trình lọc xảy ra chậm hơn, nhưng nếu pH giảm xuống đến một mức độ nào đó thì tốc độ lọc cũng bắt đầu giảm

Thành phần muối của nước dùng để rửa bã cũng gây ảnh hưởng khá lớn đến chất lượng và thành phần của dịch đường Nước rửa bã phải là nước mềm và tỷ lệ độ cứng phi cacbonat và cacbonat không được bé hơn 2:1

C Thiết bị lọc bã malt:

Được sử dụng phổ biến là thùng lọc đáy bằng và máy lọc ép khung bản

Ở thùng lọc đáy bằng có hệ thống dao cào dùng để dàn đều bã trên mặt đáy Dịch cháo sao khi được dàn đều trên mặt đáy, để yên trong 30 phút để bã

Hàm lượng chất hòa tan, % Độ nhớt tương đối (của nước là 1)

10152025

1.271.441.732.20

đục nên được bơm hồi lưu để lọc lại Quá trình bơm hồi lưu kéo dài khoảng 15 phút, sau đó thì dịch đường bắt đầu trong Dịch đường trong được bơm sang thiết

bị đun hoa houblon

2.2.3.6 Nấu hoa:

A Mục đích:

- Chất chiết đắng từ houblon vào dịch nha, đồng phân hóa một số chất đắng

- Vô hoạt enzyme, tủa protein kém bền nhiệt

- Tách một số hoạt chất dễ bay hơi ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm

B Các biến đổi quan trọng trong quá trình houblon hóa:

- Trích ly và hòa tan các chất đắng vào dịch đường: các hợp chất đắng của hoa houblon có độ hòa tan ở trong nước rất thấp Trong dịch đường, khả năng đó của chúng lại càng kém hơn Khi tăng nhiệt độ của dung môi thì khả năng hòa tan của axit đắng cũng tăng Khả năng hòa tan của chúng rất nhạy với pH của môi trường, trong môi trường kiềm chúng hòa tan tốt hơn so với mội trường axit

+ Lượng chất đắng hòa tan vào dịch đường phụ thuộc vào thời gian đun nấu Nếu thời gian đun nấu kéo dài thì lượng chất đắng ở trong bia cũng tăng lên

+ Lượng protein khả kết ở trong dịch đường cũng ảnh hưởng đến sự hòa tan của chất đắng Nếu lượng các hợp chất này càng cao thì lượng chất đắng tham gia phản ứng kết tủa càng nhiều

+ Yếu tố thừ ba ảnh hưởng đến sự hòa tan chất đắng là pH của dịch đường Khi độ chua tác dụng lên môi trường, khả năng hòa tan của các chất đắng sẽ tăng lên

+ Ngoài ra, sự hòa tan chất đắng của houblon còn phụ thuộc vào thành phần hóa học của nước, nồng độ chất hòa tan của dịch đường, đặc điểm chủng, giống hoa, điều kiện gieo trồng canh tác và đặc biệt là thời gian và chế độ bảo quản

- Trích ly và hòa tan các thành phần khác:

+ Tinh dầu thơm của hoa houblon là cấu tử có tầm quan trọng lớn trong công nghệ sản xuất bia vì nó tạo cho bia có hương thơm rất đặc trưng mà không có ở bất kỳ một sản phẩm thực phẩm nào khác tuy trong quá trình nấu nó đã bị bay ra ngoài theo hơi nước một lượng rất lớn.

+ Polyphenol của hoa houblon là những hợp chất thuộc nhóm flavonoid Có ý nghĩa nhất trong nhóm này đối với công nghệ sản xuất bia là các hợp chất antoxianogen Khả năng hòa tan của các hợp chất này phụ thuộc vào mức độ ngưng tụ và polyme hóa của chúng, vào chế độ đun nấu dịch đường và cuối cùng là phương pháp nạp hoa vào thiết bị

+ Các hợp chất chứa nitơ trong hoa được đưa vào đun nấu tuy ít về khối lượng lại có chất lượng cao, vì hầu hết chúng là những hợp chất thấp phân tử, dễ hòa tan, là nguồn bổ sung dinh dưỡng nitơ quan trọng cho sự phát triển của nấm men sau này

- Biến tính protein: thực chất của giai đoạn biến tính là sự mất nước trong hạt protein và chuyển chúng từ trạng thái hydrat sang trạng thái dehydrat phi thuận nghịch

- Sự thay đổi thế oxy hóa-khử: oxy hóa khử là những quá trình có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Chúng đóng những vai trò nhất định trong các giai đoạn của quá trình sản xuất, hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp gây ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Một loạt chỉ tiêu chất lượng của bia như màu sắc, độ trong, độ bền keo, độ bền sinh học… luôn luôn gắn liền với tiến trình của những quá trình này

2.2.3.7 Lắng trong:

Dịch đường sau khi đun hoa houblon được cho chảy vào thiết bị lọc để tách dịch đường ra ngoài, còn bã hoa thì được giữ lại bên trong Sau đó chúng được rửa sạch bằng nước nóng hoặc dịch đường Nước rửa bã hoa được dùng vào việc

đường hóa mẻ sau hoặc bổ sung vào dịch đường ở phân đoạn nấu hoa Còn bã được thu gom và chuyển ra ngoài như một loại phế thải.

Có nhiều kiểu lọc bã hoa nhưng thông dụng nhất là loại thùng lọc kín Trong thời gian dịch đường và bã hoa chảy vào thiết bị lọc thì cánh khuấy làm việc liên tục, bằng cách này các thành phần chất của houblon tiếp tục hòa tan vào dịch đường

Sau khi lọc xong dịch đường, bã hoa được đẩy ra ngoài nhờ áp suất của hơi thổi vào

2.2.3.8 Làm lạnh và tách cặn dịch đường:

A Mục đích:

- Hạ nhiệt độ dịch nha chuẩn bị cho quá trình lên men

- Cung cấp lượng oxy cần thiết cho sự sinh trưởng của nấm men

B Các quá trình xảy ra:

a Sự hòa tan oxy vào dịch đường:

Để đảm bảo sự phát triển bình thường của nấm men thì dịch đường phải chứa oxy với hàm lượng khoảng 6 mg/l Do đó, trong giai đoạn này cần phải bổ sung thêm oxy cho dịch đường

Sự hòa tan của oxy vào dịch đường phụ thuộc vào nhiệt độ, bề dày lớp dịch, nồng độ, và cả sự cô đặc của dịch đường Độ hòa tan của oxy vào dịch đường tăng khi nhiệt độ và nồng độ của dịch giảm Còn tốc độ liên kết hóa học của nó lại giảm khi nhiệt độ của dịch giảm Người ta thấy rằng, ở nhiệt độ lớn hơn 850C lượng oxy chi phí cho các phản ứng này lớn hơn 5 lần so với ở 450C Khi nhiệt độ nhỏ hơn 400C các phản ứng này hầu như bị đình chỉ Vì vậy, chỉ nên tiến hành nạp oxy cho dịch đường ở nhiệt độ thấp

b Sự bay hơi nước:

Khi làm lạnh dịch đường có một phần nước nhất định bị bốc hơi Do đó, thể tích lên men sẽ giảm và nồng độ của nó sẽ tăng Nồng độ của dịch đường tăng

lên nhiều hay ít phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị làm lạnh, nó dao động khoảng 0.4-1.2%.

C Cách thực hiện:

Dịch đường sau lắng khoảng 900C được làm lạnh xuống 100C bằng nước 20C – nhiệt độ thích hợp cho nấm men hoạt động, thực hiện quá trình lên men

D Hệ thống làm nguội và tách cặn dịch đường:

Thiết bị: hệ thống làm nguội dịch đường ở điều kiện kín gồm hai bộ phận: thùng làm nguội kín và giàn làm lạnh kiểu kín Thùng làm nguội kín sẽ hạ nhiệt độ dịch đường xuống 600C, còn giàn làm lạnh kiểu kín thì hạ nhiệt độ xuống 6-

b Hóa sinh:

Quá trình cơ bản và quan trọng trong lên men chính là sự chuyển hóa đường có khả năng lên men thành rượu và CO2, ngoài ra còn xảy ra quá trình trao đổi các hợp chất chứa nitơ, trao đổi lipit… sự chuyển hóa các chất đường xảy ra theo một thứ tự nhất định: đầu tiên là gluco và fructo được sử dụng, và khi trong dịch lên men hầu như không còn gluco, fructo nữa thì nấm men sử dụng đến malto,

malto được sử dụng gần như hoàn toàn trong lên men chính, đường maltotrio chỉ được sử dụng một phần.

C Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến trình lên men:

a Chất lượng của nấm men sản xuất:

Để thu nhận được các loại bia có chất lượng cao thì yếu tố đầu tiên cần được thỏa mãn là chất lượng của men giống Khi đánh giá chất lượng của một chủng men sản xuất ta dực vào các chỉ số sau:

+ Tốc độ và mức độ lên men

+ Hàm lượng sản phẩm bậc hai tạo thành

+ Tốc độ và khả năng kết lắng

+ Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật (mức độ thoái hóa)

+ Khả năng chống chịu khi tấn công

Một chủng nấm men phù hợp và có chất lượng tốt, có thể tái sử dụng đến đời thứ 7, thứ 8

b Lượng nấm men gieo cấy ban đầu:

Mật độ nấm men gieo cấy ban đầu càng lớn thì tỷ lệ số tế bào nảy chồi càng thấp, tốc độ sinh sản tương đối càng bé Khi lượng tế bào nảy chồi ít thì cường độ

trao đổi chất của tế bào non cũng thấp hơn Theo các thuyết mới nhất về nguyên nhân tạo rượu bậc cao và diaxetyl trong bia, thì đó là dấu hiệu để nói rằng, lượng các chất sản phẩm bậc hai sẽ giảm đi, tức là chất lượng bia được nâng cao.

c Nồng độ các chất hòa tan của dịch đường houblon hóa:

Có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của nấm men và tốc độ lên men Từ thực tế sản xuất đã chứng minh được rằng, dịch đường houblon hóa có nồng độ chất hòa tan 11-12% lên men tốt hơn các loại dịch đường có nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn

d Nhiệt độ của dịch lên men:

Nhiệt độ của dịch lên men và môi trường xung quanh có ảnh hưởng khá mạnh đến tiến trình lên men Ở nhiệt độ cao sẽ thu nhận được các kết quả:

+ Thời gian lên men nhanh

+ Mật độ tối đa đạt được cao hơn so với nhiệt độ thấp

+ Lên men triệt để hơn nhưng hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo ra nhiều hơn

+ Lượng sinh khối tạo ra nhiều hơn nhưng lượng tế bào chết lại nhiều hơn và tốc độ suy giảm các đặc tính công nghệ cũng nhanh hơn

+ Kết quả cuối cùng nhận được là tỷ số giữa các cấu tử trong bia không cân đối, chất lượng của bia giảm

Mỗi nấm men đều có nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và lên men Vượt qua giới hạn đó, xét về góc độ chất lượng sản phẩm, sẽ nhận được các kết quả âm tính

e Áp suất bề mặt:

Áp suất bề mặt của dịch lên men ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình công nghệ Nó xác định mức độ bão hòa CO2 ở trong bia, mà hợp chất này lại là nhân tố ức chế quá trình lên men Ở nhiệt độ thường, quá trình lên men sẽ bị đình chỉ

nếu áp suất trong thiệt bị lên men tăng 3-4kG/cm2 Chính vì lẽ đó trong thực tế sản xuất ít khi người ta cho áp suất tăng quá 1kG/cm2.

Áp suất lên men còn ảnh hưởng đến lượng sinh khối tạo thành Trong một giới hạn xác định, nếu áp suất lên men càng cao thì lượng sinh khối tạo thành càng ít.Áp suất lên men cũng ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của nấm men Nếu nấm men chịu áp lực cao trong giai đoạn lên men thì mức độ suy giảm các đặc tính công nghệ của nó cũng nhanh hơn, số thế hệ nấm men được tái sử dụng cũng

ít hơn – nấm men chóng “già” hơn

f Hàm lượng oxy:

Lên men là quá trình yếm khí, vì vậy ở thời điểm đầu, oxy rất cần cho sự sinh sản của nấm men Trong thực tế sản xuất, lượng oxy cần thiết hòa tan vào dịch đường được bảo đảm bằng cách cho chúng tiếp xúc trực tiếp với không khí trong thời gian làm lạnh và lắng trong, hoặc sục không khí vô trùng vào dịch đường sau khi đã gieo men giống

Hàm lượng oxy hòa tan trong dịch đường ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh sản của nấm men và lượng sinh khối tạo thành Nó cũng là yếu tố tác động mạnh đến tốc độ suy giảm đặc tính công nghệ của nấm men

Nếu trong dịch lên men có lượng oxy quá ít thì tốc độ sinh sản bị hạn chế, tốc độ lên men bị chậm lại, hương và vị của bia không đạt được mức cần có Lượng oxy hòa tan trong dịch đường houblon hóa chỉ nên khống chế ở nồng độ 6.7-7 mg/l

g Cường độ khuấy đảo dịch lên men:

Là một trong những yếu tố mạnh nhất thúc đẩy nhanh quá trình lên men Ưu điểm của nó là rút ngắn được thời gian lên men nhưng nhược điểm là chứa quá nhiều các sản phẩm bậc hai, đặc biệt là rượu bậc cao và diaxetyl Hương và vị của sản phẩm sai lẹch nhiều so với bia tiêu chuẩn

h Nồng độ của sản phẩm lên men:

Sản phẩm chính của quá trình lên men là rượu etylic và khí cacbonic Khi những hợp chất này được tích tụ đến một nồng độ nhất định trong dịch lên men thì các hoạt động sống của tế bào nấm men bắt đầu bị ức chế Ở nồng độ thấp dưới 2% các hoạt động của nấm men vẫn xảy ra bình thường nhưng khi vượt quá 2% thì khả năng nảy chồi của nấm men bắt đầu giảm Khi nồng độ rượu etylic tăng lên đến 5% thì khả năng nảy chồi của nấm men hoàn toàn chấm dứt, tuy rằng quá trình lên men vẫn tiếp diễn Nếu nồng độ cồn lên đến 12%, quá trình lên men bị đình chỉ hoàn toàn.

D Các phương pháp lên men:

a Lên men chìm:

- Bơm dịch đường vào đến 1/3 thể tích thiết bị lên men, cho nấm men vào với hàm lượng trung bình 0.5-1 lít men giống/hl nếu là men sữa và 10-20% nếu là dịch nhân giống Nhiệt độ lên men 8-120C Quá trình lên men:

+ Thời kỳ 1 (khoảng 2 ngày đầu): Nấm men bắt đầu phát triển, biệu biện bọt li ti bám thành thùng và dần phủ kín bề mặt thùng lên men Bọt trắng, chất hòa tan giảm 0.3-0.5%, nhiệt độ tăng khoảng 0.50C

+ Thời kỳ 2 (2-3 ngày tiếp theo): Lên men mạnh dần, bọt nhiều, màu sẫm hơn, chất hòa tan giảm 2 - 2.5% ( trung bình 0.7-1%/24h), nhiệt độ tăng 1-1.50C

+ Thời kỳ 3 (2-3 ngày tiếp theo): Lên men mạnh nhất, bọt nhiều, dày, màu sẫm Chất hòa tan giảm 2.5-3% (trung bình 1.2-1.5%/24h) nhiệt độ lên men tăng nhanh, cần theo dõi chặt chẽ và khống chế nhiệt độ

+ Thời kỳ 4 (các ngày còn lại): Cường độ lên men yếu dần: bọt giảm, tạo

ra một lớp vàng sẫm trên bề mặt, chất hòa tan giảm 0.8-1% (trung bình 0.5%/24h) nhiệt độ giảm 3-40C, nấm men bắt đầu lắng xuống Đến đây quá trình lên men kết thúc

0.3-b Lên men nổi:

Thời gian lên men: 4-6 ngày.

Dịch lên men được làm lạnh bằng nước thường

Tỷ lệ men giống: 0.2-0.5 l/hl dịch đường

Những dấu hiệu lên men 3 ngày đầu giống như lên men chìm, sau đó 1 phần nấm men bắt đầu lơ lửng trên bề mặt, sau nổi dần lên bề mặt dịch Nó cho loại bia có mùi quả Trong suốt quá trình lên men không có sự chuyển thùng tàng trữ.Hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp lên men chìm do có hiệu suất cao hơn

2.2.3.10 Lên men phụ và tàng trữ:

A Mục đích:

Ở giai đoạn lên men phụ các quá trình xảy ra hoàn toàn giống giai đoạn lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn do hầu hết nấm men đã kết lắng và nhiệt độ thấp

Lên men phụ chuyển hóa hết lượng đường có khả năng lên men còn sót lại trong bia non

Quá trình lên men phụ nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm

B Các biến đổi:

- Phản ứng khử diaxetyl làm giảm hàm lượng andehyt, hàm lượng rượu bậc cao

- Phản ứng tạo este

- Sự lắng làm trong bia, bão hòa CO2 cho bia

C Các yếu tố ảnh hưởng:

Nhiệt độ và thời gian lên men phụ là 2 yếu tố quan trọng nhất ở giai đoạn này Nhiệt độ thấp và thời gian dài là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận được bia có độ bền keo và chất lượng cao

Kiểm tra quá trình lên men phụ được thể hiện bằng các công việc: Quan sát lượng CO2 thoát ra, đo độ giảm của chất hòa tan (đường có khả năng lên men), độ trong của bia… Nếu quá trình lên men phụ xảy ra với tốc độ quá chậm, ta có thể bổ sung thêm bia non đang ở giai đoạn lên men chính mạnh nhất Để xác định thời điểm kết thúc lên men phụ, ta cũng xem xét cụm chỉ số trên.

Thời gian kéo dài của quá trình lên men phụ và tàng trữ dao động từ 3 tuần đến 6 tháng, thậm chí đến 9 tháng

D Thiết bị lên men phụ:

Được sử dụng phổ biến là các tank kim loại – chủ yếu là thép không gỉ Trên thân tank được lắp các phụ tùng và thiết bị đo lường: van nạp và xả bia, cửa vệ sinh, cụm van liên thông, van an toàn, áp kế, van lấy mẫu…

2.2.3.11 Lọc trong:

A Mục đích:

Làm cho bia có độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng, làm ổn định và gia tăng độ bền vững sinh học, hóa học cho bia

B Các biến đổi:

- Trong quá trình lọc có thể xảy ra hiện tượng giảm tốc độ chất hòa tan của bia Do một phần các hạt dạng keo bị loại ra ngoài cho nên độ nhớt của bia sau khi lọc sẽ bị giảm và khả năng tạo bọt của nó cũng bị giảm

- Sự hao phí về khối lượng và hao phí CO2, mặc dù quá trình đó được thực hiện trong một hệ thống hoàn toàn kín Sự hao phí CO2 có thể giảm bớt được bằng cách trước lúc lọc, bia được làm lạnh đến 00C

2.2.3.12 Chiết chai:

A Mục đích:

Chiết bia vào chai, thùng bock thuận tiện cho vận chuyển, bảo quản

B Yêu cầu:

- Chai trước lúc đưa vào để chiết chai, bất luận là từ nguồn nào, đều phải được rửa sạch, vô trùng và phải đúng tiêu chuẩn.

2.3 Tổng quan các phương pháp kiểm soát chất lượng bia.

2.3.1 Khái niệm kiểm soát chất lượng:

Kiểm soát chất lượng là các hoạt động và kỹ thuật mang tính tác nghiệp được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu chất lượng

Để kiểm soát chất lượng, công ty phải kiểm soát được mọi yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tạo ra chất lượng Việc kiểm soát này nhằm ngăn ngừa sản xuất ra sản phẩm khuyết tật Nói chung, kiểm soát chất lượng là kiểm soát các yếu tố : Con người; phương pháp và quá trình; đầu vào; thiết bị; môi trường

2.3.1 Sơ đồ kiểm soát quy trình sản xuất bia tươi:

Phương pháp kiểm soát chất lượng bia thường là phương pháp hóa lý và vi sinh Được thể hiện qua sơ đồ kiểm soát quy trình sản xuất bia tươi theo hướng dẫn (HD) của công ty CP bia Sài Gòn-Đồng Nai dựa theo tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà nước Sau đây là sơ đồ hình 2.3

2.3.3 Quy định lấy mẫu kiểm tra:

Qui định lấy mẫu nước nấu, nước lò hơi, nguyên liệu malt-gạo (theo QĐ 8.2.4-ĐL-01):

2.3.3.1 Mục đích:

+ Xác định mẫu đại diện của nguyên liệu đầu vào là malt, gạo và nấu, làm cơ sở để tiến hành phối liệu cho sản xuất

+ Đánh giá đúng chất lượng của nguyên liệu

2.3.3.2 Phạm vi áp dụng:

Qui định này được áp dụng cho việc lấy mẫu nguyên liệu malt, gạo, nước.+ Bộ phận xưởng lò hơi

+ Bộ phận kho nguyên liệu

2.3.3.3 Nội dung:

Bảng 2.5: Quy định lấy mẫu kiểm tra

- nguồn: Cty CP bia Sài Gòn-Đồng Nai.

- Lấy nước đầy bình tam giác loại 250ml.

- Khóa van, chuyển mẫu nước về phòng KT&KCS để phân tích các chỉ tiêu hóa lí như: độ cứng, pH

- Lấy mẫu: Tần suất 2 lần/tuần

2 Lấy mẫu

nước nấu

- Trường hợp nước trong hồ chứa đầy:

+ Gạt, khuấy sạch ván bẩn trên mặt nước (vùng lấy mẫu)

+ Lấy đầy nước vào bình tam giác loại 250ml

- Trường hợp mực nước hồ thấp:

+ Lấy đầy nước vào 2 bình tam giác loại 250ml từ 2 nguồn cấp:

• Từ công ty cấp nước

• Từ máy bơm của công ty

+ Chuyển mẫu nước về phòng KT&KCS làm phân tích hóa lí

+ Thời gian lấy mẫu 2 lần/tuần

3 Lấy mẫu

malt

- Tiến hành lấy mẫu xác suất theo lô hàng, tỉ lệ lấy mẫu ước lượng khoảng 10%

- Đánh giá cảm quan

- Ghi nhận các thông số lên bao bì đựng mẫu từ lô hàng

+ Loại malt

+ Xuất xứ

+ Ngày lấy mẫu.

- Khối lượng mẫu: 1-2kg/mẫu/lần nhập, tùy thuộc khối lượng nhập

- Đóng kín mẫu và lưu giữ nơi khô ráo

Để tiến hành kiểm tra các thông số hóa lí

cơ bản khác

- Ghi kết quả cảm quan vào:

+ Phiếu kiểm nghiệm

+ Sổ nhật ký kiểm nghiệm hóa lý nguyên liệu malt và gạo nhập

4 Lấy mẫu

gạo

- Tiến hành lấy mẫu theo lô hàng

- Đánh giá cảm quan

- Chấp nhận hoặc trả lại các bao gạo, dựa theo tiêu chuẩn cảm quan

- Trộn đều mẫu, lấy mẫu đại diện duy nhất của lô hàng

- Ghi nhận các thông số cơ bản lên bao bì đựng mẫu

+ Loại gạo

+ Ngày lấy mẫu

+ Hạn sử dụng (nếu có)

+ Tên nhà cung cấp

- Khối lượng mẫu: 1-2kg/mẫu/lần nhập

- Kiểm tra độ ẩm

- Đóng kín mẫu và lưu giữ nơi khô ráo để kiểm định các thông số hóa lí cơ bản khác

- Ghi kết quả cảm quan vào

+ Phiếu kiểm nghiệm.

+ Nhật ký kiểm định hóa lí nguyên liệu malt và gạo nhập

2.3.4 Hướng dẫn chuẩn bị điều kiện kiểm nghiệm vi sinh (HD 8.2.4-ĐL-21): 2.3.4.1 Mục đích:

Nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho công việc kiểm nghiệm đạt kết quả chính xác, tin cậy

2.3.4.2 Phạm vi:

- Toàn bộ dụng cụ kiểm nghiệm phải đảm bảo vô trùng

- Môi trường nuôi cấy vi sinh vật sử dụng môi trường tổng hợp hoặc pha theo công thức cần chính xác đảm bảo điều kiện sinh trưởng của vi sinh vật phát tiển phù hợp

- Xử lí môi trường sau khi cấy vi sinh vật đảm bảo tính an toàn vệ sinh lao động

+ Pipet các loại 1-10ml

+ Bông thấm nước

+ Cồn etylic 960C

+ Phẩm nhuộm gram

+ Tủ ấm nhiệt độ 370C ± 0.50C

+ Kính hiển vi,lame, lamelle

+ Cân kỹ thuật có độ chính xác 0.01g

+ Tủ sấy dụng cụ

+ Nồi hấp tiệt trùng

+ Chai thủy tinh đựng mẫu loại 200ml đến 300ml

B Rửa dụng cụ:

Môi trường sau khi cấy vi sinh vật được hấp khử trùng 10 phút (đun sôi ở

1000C trong 15 phút) nhằm tiêu diệt các loại vi sinh vật, sau đó xả dưới vòi nước, ngâm trong xà bông 30 phút Rửa tráng sạch dưới vòi nước Sấy khô ở 1500C trong thời gian 100 phút Gói đĩa petri bằng giấy chịu nhiệt sau đó sấy khử trùng ở

1000C trong 60 phút

C Chuẩn bị môi trường nuôi cấy vi sinh vật:

C.1 Môi trường thạch thường: (g/l)

C.2 Môi trường BGBL: Sử dụng môi trường tổng hợp.

Cách pha: Cân 40g môi trường BGBL hòa tan trong 1 lít nước cất, cho vào ống nghiệm khoảng 10-15ml, nút kín và hấp khử trùng ở 1210C trong 15 phút

C.3 Môi trường ENDO: Sử dụng môi trường ENDO tổng hợp.

Cách pha: Cân 41.5 g môi trường ENDO hòa tan trong 1 lít nước cất cho vào erlen khoảng 100-200ml, nút kín và hấp khử trùng ở 1210C trong 15 phút

C.5 Môi trường Sabouraud: Sử dụng môi trường tổng hợp

Cách pha: Cân 65g môi trường hòa tan trong 1 lít nước cất, cho vào erlen khoảng 100-200ml, nút kín và hấp khử trùng 1210C trong 15 phút

C.6 Thạch Wilson có dung dịch phèn sắt 5% và natri sulfit 20%: (g/l)

Sử dụng môi trường tổng hợp (Iron Sulfit Agar): Cân 26g pha trong 1 lít nước cất, cho vào ống nghiệm khoảng 10-15ml, hấp khử trùng 1210C trong 15 phút

C.7 Canh thang thường: (g/l)

Cắt giấy lọc 0.5cm x 10cm Tẩm dung dịch acetat chì 10% trong 1-2h để khô

ở nhiệt độ thường hoặc sấy ở 550C Đưa vào ống nghiệm có nút gòn, hấp khử trùng ở 1210C trong 15 phút

D Phòng cấy mẫu:

Lau phòng sạch sẽ bằng cồn lên bàn tráng men, sau đó mở đèn cực tím 30 phút trước khi tiến hành khử mẫu