Công nghệ và sản xuất bia tiếng việt cơ bản

Công nghệ sản xuất bia  Bia là một loại đồ uống phổ biến có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng  Bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch nảy mầm (malt), hoa houblon và nước  Qui trình.

Công nghệ sản xuất bia

 Bia là một loại đồ uống phổ biến có độ

cồn thấp, giàu dinh dưỡng

 Bia được sản xuất từ các loại nguyên

liệu chính là đại mạch nảy mầm (malt), hoa houblon và nước.

 Qui trình công nghệ khá đặc biệt, tạo

cho bia có tính cảm quan rất hấp dẫn:

 Hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp

bọt trắng mịn,

 Với hàm lượng CO2 khá cao (4-5g/l) giúp

cơ thể giải khát một cách triệt để khi uống.

Các nguyên liệu sản xuất bia

 Nước.

 Malt (đại mạch nẩy mầm).

 Hoa Houblon.

 Nguyên liệu thay thế (thế liệu).

 Các enzym điều chế bổ sung.

Cấu tạo hạt đại mạch Cánh đồng đại mạch

1 Malt đại mạch

- Là nguyên liệu rất quan trọng trong sản xuất bia

cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩmnhất định

- Nhiệt độ cần bảo quản ≤ 300C Thời hạn tối đa có

thể bảo quản: 2 năm

Sản xuất malt

 Rửa hạt đại mạch

Hạt đại mạch sau khi thu hoạch được làm

sạch và sấy khô để bảo quản trước khi chế

biến Ẩm độ hạt phải đạt từ 10-12%.

 Ngâm hạt

Mục đích hạt hút nước cho đủ độ ẩm 40-44% trước khi đem ủ để hạt nẩy mầm.

 Thời gian ươm mầm

75% hạt có chiều dài rễ bằng 1,5-2 lần chiều dài hạt 75% hạt có chiều dài mầm bằng 2/3-3/4 lần chiều dài hạt

loại bia sản xuất sau này

 Yêu cầu kỹ thuật sấy

Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu malt khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc Các loại malt sậm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn.

Sản xuất malt

 Chế độ sấy

 Malt tươi sau đó phải được sấy khô nhanh trong vòng 24

giờ ở nhiệt độ 850 C (malt vàng) hoặc 48 giờ ở 1050C (malt đen).

 Chất lượng malt

 Chế độ sấy hạt phải đảm bảo không làm thay đổi thành

phần hóa học của hạt và không tổn hại đến các enzym trong malt

 Ẩm độ malt sau khi sấy là 3-4%.

 Malt sau khi sấy phải được tách rễ mầm và chồi mầm

trước khi bảo quản.

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng malt

Màu sắc malt ảnh hưởng đến màu sắc của bia thành phẩm

Hệ enzym có trong đại mạch

- Hệ enzym amylase (α,β –amylase, amylophosphatase) để thủy phân tinh bột Amylophosphatase được hình thành sau 2-3 ngày đầu của quá trình nảy mầm.

- Hệ enzym sitase (nhóm sitoplastase, nhóm sitase) thủy

phân hemicellulose, phá vỡ màng ngăn cách vỏ hạt và nội nhũ, cung cấp thức ăn cho mầm sống và phát triển.

- Hệ enzym protease : thủy phân các protid, hoạt tính cực đại sau ngày thứ 5 của quá trình nảy mầm,tạo ra các chất chứa nitơ hòa tan và sản phẩm cuối cùng là các acid amin, NH3.

- Hoạt lực của protease trong đại mạch là

không đáng kể nhưng đến giai đoạn ươm mầm nó tăng lên rất nhiều lần.

- Sự thủy phân protein bắt đầu bằng hoạt

động của proteinase và protein đại phân tử

bị cắt thành pepton, sau đó chuyển thành polypeptid nhỏ hơn.

Hệ enzym có trong đại mạch

Hệ enzym esterase.

Enzym oxyde synthase và hydroperoxy delyase

-Tạo ra hương vị không mong muốn cho bia

-Để giải quyết vấn đề này,trong quá trình sản xuất

người ta sử dụng protein LTP - là protein vận

chuyển lipid nhằm giảm bớt những hương vị khóchịu và tạo bọt cho bia thành phẩm

- Gạo có hàm lượng tinh bột khá cao, protein ở

mức vừa phải, cellulose ở giới hạn thấp là cácyếu tố lý tưởng cho việc sản xuất bia

- Bảo quản ở nhiệt độ ≤ 300C, độ ẩm ≤ 12%

Chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo:

3 Hoa houblon

-Dạng chế phẩm: dạng viên và dạng cao hoa.-Thành phần hóa học:

Chất đắng: tạo vị đắng dịu, tạo sức căng

bề mặt giúp bia giữ bọt tốt, ức chế sự pháttriển của vi sinh vật

Tinh dầu thơm: tạo mùi thơm đặc trưng(terpen, rượu, ceton, aldehyt, este và acid,hydrocacbon (75%))

Polyphenol: kết lắng và loại bỏ hợp chấtprotit cao phân tử ra khỏi dịch đường, ổn

định thành phần và tăng độ bền keo của bia

thành phẩm

Hoa houblon dạng viên

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng houblon

 Dùng trong quá trình trộn, nấu, đường hóa

và pha loãng dịch lên men, rửa nấm men,

vệ sinh thiết bị…

đến chất lượng bia thành phẩm

Chất lượng nước dùng chế biến bia

150-200 mg/l Hàm lượng CaSO4

<75-150mg/l Hàm lương muối Cl

<80mg/l Hàm lượng muối Mg

<100 mg/l Hàm lượng muối Ca

6.5-7

Độ pH

Nước được sử dụng phải là nước mềm,độ

cứng tạm thời <=7mg đương lượng / lít

Độ cứng

không mùi,không có vi lạ,không chứa các

chất gây mùi khó chịu

như:H2S,Cl2,NH3…

Mùi

trong Màu sắc

5 Nấm men :

- Thuộc Saccharomyces Trong sản xuất bia, người ta

sử dụng cả nấm lên men nổi (Saccharomyces

cerevisiae) và nấm men chìm (Saccharomyces

carsbergensis, S uvanium).

6 Các chất phụ gia

- H2SO4 đậm đặc: điều chỉnh pH của dịch đường,

giúp quá trình lắng và lọc nhanh hơn.

- CaCl2: tăng khả năng chịu nhiệt, giúp trao đổi

chất của nấm men trong tổng hợp protein, tăng

độ bền tàng trữ bia, chống đục bia, tạo điều kiện

thuận lợi để các enzyme hoạt động trong quá trình lên men.

- Formol công nghiệp 10%: tăng khả năng kháng

khuẩn của bia, làm kết tủa tannin và althocyanin

có trong vỏ malt tránh làm đục bia.

- Caramel: dùng trong giai đoạn đầu của nồi nấu

hoa houblon, tạo màu vàng cho bia, tăng độ

đường của nước nha.

- ZnCl2: thúc đẩy quá trình lên men.

- Các chất trợ lọc: lọc trong dịch đường, lọc bia

sau lên men, được tạo từ rong biển, xương

động vật.

- Các chất chống oxi hóa (acid ascorbic,

collupulin): phân hủy những chất có phân tử

lượng cao trong bia (chủ yếu là protit) để hạn

chế hiện tượng đục bia.

- Hóa chất dùng trong công nghiệp (HCl,

NaOH, nước Clo…): thanh trùng

- Acid lactic: tạo pH cho dung dịch.

- Diatomit: dùng lọc cặn khô.

- Maturex: rút ngắn thời gian lên men phụ và

hạn chế tạo diacetyl.

- PVPP: hấp phụ polyphenol tăng cường độ

trong của bia.

- Nhựa trao đổi ion: làm sạch nước.

- Than hoạt tính: làm sạch nước và CO2.

Enzym điều chế dùng trong chế biến bia

Enzym protease:

Papain (EC: 3.4.22.2)

- Là một endoprotease, có khả năng thủy phân sâu, chịu nhiệt tương đối cao pH hoạt động 5-9 Papain thô hoạt tính cao hơn papain tinh khiết Bị bất hoạt do tác nhân oxyd hóa.

- Sử dụng papain để giảm keo Haze Haze là dạng sương mà của bia, do sự kết hợp của

polypeptit và tanin xảy ra khi bia được làm lạnh đến dưới 10 0C.

Ưu điểm của việc sử dụng enzym protease vào

quá trình sản xuất bia

* Tăng tỉ lệ nguyên liệu thay thế (gạo) so với trước đây (từ 30% lên 50%) Hiệu suất trích ly nguyên liệu tăng từ 1-2%.

* Giảm thời gian lên men chính 1 ngày do nấm men phát triển mạnh, đạt hiệu suất lên men cao Do vậy, tiết kiệm được chi phí điện lạnh cho quá trình sản xuất.

* Giống nấm men kết lắng tốt cho hiệu suất thu hồi tăng 2,5%.

* Bia thành phẩm đạt các chỉ tiêu hoá lý qui định, hương thơm,

vị đậm đà, độ tạo bọt tốt hơn so với bia sử dụng 30% gạo thay thế mà không sử dụng enzym.

Nhóm enzym thủy phân

carbohydrate

Termamyl

 Termamyl là tên thương mại của enzym thuộc

nhóm enzym α –amylase là chế phẩm enzym

có dạng lỏng Có nguồn gốc từ vi khuẩn, chịu nhiệt (105-110 0C).

 Trong quá trình nấu bia, giúp dịch hoá tinh

bột trước khi lên men, đơn giản hoá qui trình công nghệ

Nhóm enzym thủy phân

carbohydrate

α- amylase (fungamyl):

 Trong sản xuất bia, enzym được ứng dụng

trong quá trình lên men bia để gia tăng hệ thống lên men của mạch nha.

 Độ lên men trong bia có thể gia tăng

2-5%.

Nhóm enzym thủy phân

carbohydrate

Pullulanase :

 Thuỷ phân liên kết α -1,6

 Cơ chất pullulane có nhiều trong bột mì

 Pullulanase kết hợp với α-amylase thuỷ phân

hèm bia dextrin thành đường lên men

II QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Công nghệ sản xuất bia

Nấu malt (90- 100 0 C) Nấu gạo Phối hợp hỗn hợp malt – gạo

Để lắng (lọc bỏ xác hoa Hublon) Nước gạo –malt nấu 600C+ hoa Hublon (15- 20g/10 lít)

Hạ bằng nhiệt độ lên men nhiệt độ

Ép –lọc (lọc ép khung bản)

Lên men chính (5 ngày ở 8 0 C)

Lên men phụ (10 ngày ở 40C) tạo hương, tạo bọt, lắng trong

Đóng thùng (bia hơi)

Vô chai ( bia chai , bia lon) Thanh trùng 70

0 C Dán nhãn, vào két Thành

Phẩm

Giai đoạn 1 Chuẩn bị malt

Giai đọan 2:Chuẩn bị dịch lên

men

Giai đọan 3: lên men

Giai đọan 4: thành phẩm bảo quản

Sản xuất dịch lên men

 1 Nghiền, xay malt thế liệu

Mục đích : Tạo điều kiện tăng tốc quá trình

đường hóa, giúp thu nhiều chất hòa tan.

Yêu cầu:

 Nội nhũ càng mịn càng tốt và nằm nhiều trong vỏ.

 Vỏ trấu càng nguyên vẹn càng tốt tránh sự hòa tan

tanin, chất đắng vào dung dịch sẽ tạo màu, vị không tốt cho nước nha.

Vỏ trấu nghiền quá nhỏ sẽ ảnh hưởng đến quá trình lọc sau này.

Sản xuất dịch lên men

Nấu (Đường hóa)

 Malt và thế liệu có thể được nấu ở hai nồi

khác nhau (nồi cháo và nồi malt)

 Chế độ nấu cũng khác nhau.

 Sau đó hòa chung toàn bộ khối hồ malt.

 Số lần đun sôi là số lần đun sôi ở nồi đường

hóa.

Nấu (Đường hóa)

 Nhiệt độ dùng để nấu được thay đổi dần

nhằm đảm bảo cho các enzym amylase và protease hoạt động.

 Thực chất quá trình này là quá trình thủy

phân tinh bột và potein.

 Sản phẩm thu được là maltose, acid amin và

các sản phẩm trung gian.

Đường hóa

 Khi nâng nhiệt độ khối dịch malt tới 48-52oC, giữtrong thời gian thích hợp để tạo điều kiện cho phitase,protease hoạt động

 Các sản phẩm protein thủy phân phụ thuộc nhiều

vào nhiệt độ

 Khi giữ ở 50oC và pH= 5,6-5,9 là điều kiện thuận

lợi cho sự tạo thành các hợp chất protein có phân tử

lượng thấp

 Quá trình này được gọi là pepton hóa

Đường hóa

 Sau khi đã pepton hóa khối dịch malt và khối dịch

hồ đã làm loãng, được giữ ở 63-68oC là nhiệt độ tối

ưu cho β-amylasea có hoạt lực tối đa Một lượng lớn

maltose được tạo thành cùng với một lượng nhỏ

dextrin

 Sau đó đưa nhiệt độ tới 70-75oC là khoảng nhiệt độ

tối ưu của α – Amylase: quá trình thủy phân xảy ranhanh hơn, nhưng sản phẩm phần lớn là dextrin

Nhiệt độ cao tới 78oC: α – Amylase mất hoạt tính

Lọc cháo

 Mục đích

 Tách phần lỏng (dịch đường) ra khỏi phần bã là phần

không bị hòa tan (vỏ trấu)

 Thiết bị lọc : Máy lọc ép khung bản, thùng lọc

 Quá trình lọc gồm 2 giai đoạn

 Giai đoạn đầu : thu nước nha (mout)

 Giai đoạn sau: rửa bã bằng nước mềm, nóng ở 750C, thu

nước mout lần 2.

Đun sôi dịch đường với hoa houblon

(quá trình houblon hóa):

 Mục đích của quá trình là ổn định thành phần dịch

đường, truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon,

keo tụ các protein, vô hoạt enzym và thanh trùng

dịch đường

 Trong quá trình phải đảm bảo không để nhiệt độ của

dịch đường hạ xuống dưới 70 0C để tránh oxygen

của không khí tiếp xúc với dịch đường xảy ra các

phản ứng oxy hóa làm giảm chất lượng của bia

 Sau khi nấu xong người ta lọc bỏ hoa houblon để

lắng, loại bỏ những phần không tan Phần dịch trongphải được làm lạnh nhanh để chuyển qua thùng lênmen

Làm lạnh dịch lên men

hợp cho quá trình lên men Tạo điều kiện để kết tủa, lắng những chất hữu cơ kém chịu nhiệt

- Sau quá trình lắng trong nước nha phải được làm lạnh

- Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men chìm là

- Sục khí : Đồng thời với việc làm lạnh người ta sục không khí đã xử lý vào để tăng nồng độ oxy cần thiết cho tế bào nấm men sống và phát triển, đặc biệt là trong giai đoạn

đầu của quá trình lên men

* Quá trình lên men chính

- Là quá trình chuyển hóa các chất đường và dextrin phân

chất hữu cơ khác nhờ tác dụng của nấm men.

- Các sản phẩm phụ (các este, acid hữu cơ, rượu bậc cao,

aldehyde, glycerin…) đi vào thành phần hòa tan của dịch

 Gđ 1 (khoảng 2 ngày đầu): nấm men nẩy chồi,

phát triển mạnh dần và sinh khối đạt cực đại ởcuối ngày thứ hai

 Gđ 2 (2 ngày kế tiếp) sự lên men chuyển từ

kiểu lên men hiếu khí (để tăng sinh khối nấm

ethanol)

 Gđ 3 (2 ÷ 3 ngày tiếp theo) thời kỳ lên men

mạnh nhất

 Gđ 4 (1 ÷ 2 ngày cuối cùng) cường độ lên

men yếu dần) sinh khối nấm men tăng cùng

với các thành phần keo tụ của protein, tanin,nhựa đắng hoa houblon… lắng dần xuống đáythùng lên men

 Mục đích:

- Tiếp tục lên men phần chất khô còn sót lại sau lên

men chính,

- Bão hòa CO2 tạo bọt cho bia

- Tăng cường mùi vị cho bia, thực hiện quá trình ủchín của bia (ổn định chất lượng bia)

- Làm trong bia

Đưa bia về nhiệt độ thấp để hạn chế sự xâm

nhập và phá hủy của vi sinh vật

Thời gian lên men phụ và tồn trữ: 15 ÷ 35 ngày.

Quá trình lên men phụ

* Lọc:

Mục đích: làm cho bia có độ sáng đúng yêu cầu chất

lượng, ổn định và tăng độ bền sinh học, hóa học

của bia

- Bia sau khi lọc không mất CO2 đạt độ trong sáng,

không bị nhiễm vi sinh vật, không bị loãng bởi

nước lọc, không bị oxy hóa

Lọc qua 3 cấp:

 Lọc cấp 1 (lọc trong)

 Lọc cấp 2 (lọc ổn định)

* Lưu trữ

Mục đích: là nơi dự

trữ bia đã lọc, biabán thành phẩm,làm chín mùi bia,

ổn định về chấtlượng, đưa vềnhiệt độ thấp đểtránh sự xâm nhậpcủa vi sinh vật

Tank chứa

Chiết chai

 Mục đích

 Thuận tiên cho việc phân phối và sử dụng

 Các dạng chiết:

 Bia hơi : tiêu thụ trong ngày

 Bia chai: tiêu thụ từ 3 tháng đến một năm

 Bia lon : tiêu thụ tối đa đến một năm

 Nguyên lý chiết:

 Bia được chiết trong hệ thống kín theo nguyên tắc đẳng

áp.

 Hạn chế thấp nhất sự xáo trộn bia, sự hao hụt CO2, sự

xâm nhập của oxy không khí vào sản phẩm.

 Sau đó bia được làm lạnh đến 0 0 C ngay

trong thiết bị thanh trùng

Ưu điểm của phương pháp:

 Tiêu diệt được hết VSV trong thời gian ngắn

không ảnh hưởng đến chất lượng bia.

được ép thành bánh làm thức ăn gia súc.

 Cacbon dioxide (CO2): Thu hồi từ quá trình lênmen chính, được sử dụng cho quá trình lên menphụ, chiết chai hay đem bán

 Độ hòa tan biểu kiến, độ cồn, hàm lượng đường sót,

độ đường nguyên thuỷ

 Đo độ màu (EBC)

 Đo pH