Khảo sát quy trình sản xuất bia tại công ty bia Vicoba Thái Nguyên

Ngày nay khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển thì công nghệ sản xuất bia cũng không ngừng được mở rộng về số lượng cũng như chất lượng, bia đã trở thành một thứ nước uống thông dụ

NGUYỄN CAO THĂNG

Tên đề tài:

KHẢO SÁT QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA TẠI CÔNG TY BIA VICCOBA THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGUYỄN CAO THĂNG

Tên đề tài:

KHẢO SÁT QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA TẠI CÔNG TY BIA VICCOBA THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Khóa luận này đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong chuyên đề này đã được ghi rõ nguồn gốc

Thái nguyên, ngày 04 tháng 06 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Cao Thăng

những năm học vừa qua đặc biệt là thời gian làm thực tập tốt nghiệp Luận văn tốt nghiệp này được hoàn thành, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã được thầy cô trong khoa Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm giúp đỡ rất nhiều

Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Hữu Nghị giảng viên khoa Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm trường Đại học Nông Lâm – Thái Nguyên, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc kỹ sư Nông Thị Hằng – Phó giám đốc sản xuất Công ty cổ phần chế biến thực phẩm Thái Nguyên cùng toàn thể cán bộ công nhân viên, kỹ thuật viên trong công ty đã tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập tại công ty

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến toàn thể thầy cô, gia đình, người thân và bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp

Thái Nguyên, ngày 05 tháng 06 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Cao Thăng

CIP Làm sạch và khử trùng

ISO Hệ thống quản lý chất lượng

hl = 100 lít

KCS Kiểm tra chất lượng

TCN Trước công nguyên

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của hoa houblon [1] 13

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của gạo 17

Bảng 2.4: Sản lượng bia tính theo triệu hl 18

Bảng 2.5: Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới năm 2004 19

Bảng 3.1: Hệ số trọng lượng của từng chỉ tiêu cảm quan [6] 29

Bảng 3.2: Xếp hạng chất lượng theo điểm số [6] 29

Bảng 4.1: Lượng hoa của từng dạng chế phẩm mà nhà máy sử dụng/1 mẻ nấu 33

Bảng 4.2: Bảng nhiệt độ, pH tối ưu của các loại enzyme 39

Bảng 4.3: Bảng theo dõi các nồi nấu 57

Bảng 4.4: Bảng theo dõi các mẻ nấu 57

Bảng 4.5: Bảng theo dõi lên men ở tank số 3 58

Bảng 4.6: Bảng theo dõi lên men 59

Bảng 4.7: Bảng kết quả đánh giá chất lượng bia hơi 60

Bảng 4.8 Bảng so sánh các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm giữa công ty biaVicoba và công ty bia Sài Gòn 61

Bảng 4.9 Các chỉ số yêu cầu đồi với nguyên liệu chính cho sản xuất bia là: 62

Bảng 4.10 Tổn thất tính theo % của từng công đoạn sản xuất là 62

Hình 2.2: Sơ đồ mặt bằng công ty 5

Hình 2.3: Biểu đồ phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng (2004) 19

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất bia 31

Hình 4.2: Máy nghiền trục 49

Hình 4.3: Máy nghiền búa 49

Hình 4.4: Nồi nấu 50

Hình 4.5: Thiết bị lọc đáy bằng 51

Hình 4.6: Nồi nấu hoa 52

Hình 4.7: Thiết bị lắng xoáy Whirlpool 53

Hình 4.8: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm 53

Hình 4.9: Tank lên men 54

Hình 4.10: Thiết bị lọc ống 55

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích của đề tài 2

1.2.2 Yêu cầu 2

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu chung về công ty cổ phần chế biến thực phẩm Thái Nguyên (Bia-Vicoba) 3

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của công ty 3

2.1.2 Tổ chức bộ máy của công ty 4

2.1.3 Vệ sinh an toàn thực phẩm và an toàn lao động 6

2.2 Tổng quan về sản phẩm bia 7

2.2.1 Sơ lược về lịch sử ngành bia 7

2.2.2 Nguồn gốc của bia 8

2.2.3 Phân loại bia 8

2.2.4 Vai trò của bia trong nền kinh tế quốc dân 9

2.2.5 Thành phần hóa học của bia 10

2.2.6 Tác dụng của bia 10

2.3 Tổng quan về nguyên liệu sản xuất 11

2.3.1 Nguyên liệu chính 11

2.3.1.1 Malt 11

2.3.1.2 Hoa houblon 12

2.3.1.3 Nước 15

2.3.1.4 Nấm men 15

2.3.2 Nguyên liệu phụ 16

2.3.2.1 Gạo 17

2.3.2.2 Đường 17

2.3.2.3 Phụ gia 17

2.4 Tình hình sản xuất trong và ngoài nước 18

2.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới 18

2.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 24

PHẦN 3 : ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 26

3.1.1 Đối tượng 26

3.1.2 Phạm vi 26

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành 26

3.2.1 Địa điểm 26

3.2.2 Thời gian tiến hành 26

3.3 Nội dung và các chỉ tiêu theo dõi 26

3.3.1 Tìm hiểu các công đoạn trong quy trình công nghệ sản xuất bia 26

3.3.1.1 Nguyên liệu 26

3.3.1.2 Nghiền nguyên liệu 26

3.3.1.3 Nấu 26

3.3.1.4 Lên men 26

3.3.1.5 Lọc trong 26

3.3.1.6 Hoàn thiện 26

3.3.2 Tìm hiểu các thông số kỹ thuật và cách vận hành của thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất 26

3.3.2.1 Máy nghiền 26

3.3.2.2 Nồi nấu 27

3.3.2.3 Thiết bị lọc dịch đường 27

3.3.2.4 Thiết bị lắng xoáy 27

3.3.2.5 Thiết bị làm lạnh nhanh 27

3.3.2.6 Tank lên men 27

3.3.2.7 Thiết bị lọc trong bia 27

3.3.3 Tìm hiểu các phương pháp đánh giá và kiểm tra bán thành phẩm và chất lượng bia thành phẩm 27

3.3.3.1 Kiểm tra bán thành phẩm 27

3.3.3.2 Đánh giá chất lượng bia thành phẩm 27

3.4.2 Phương pháp lấy mẫu 27

3.4.3 Phương pháp phân tích 27

3.4.4 Phương pháp đánh giá bằng cảm quan 29

PHẦN 4 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31

4.1 Tìm hiểu các công đoạn trong quy trình công nghệ sản xuất bia 32

4.1.1 Nguyên liệu 32

4.1.1.1 Malt đại mạch 32

4.1.1.2 Gạo 32

4.1.1.3 Hoa houblon 33

4.1.1.4 Chủng nấm men 33

4.1.1.5 Nước 33

4.1.2 Nghiền nguyên liệu 34

4.1.2.1 Nghiền gạo 34

4.1.2.2 Nghiền malt 34

4.1.3 Nấu 35

4.1.3.1 Hồ hóa 35

4.1.3.2 Đường hóa 37

4.1.3.3 Lọc dịch đường 40

4.1.3.4 Nấu hoa 41

4.1.3.5 Lắng xoáy 42

4.1.4 Lên men 42

4.1.4.1 Làm lạnh nhanh và sục khí oxy 42

4.1.4.2 Tiến hành bơm dịch và tiếp men sữa 43

4.1.4.3 Tiến hành lên men chính 43

4.1.4.4 Tiến hành lên men phụ 44

4.1.5 Lọc trong 45

4.1.6 Hoàn thiện 46

4.1.6.1 Nạp CO2 46

4.1.6.2 Chiết bom, chiết chai 47

4.2.1 Thiết bị nghiền 49

4.2.2 Thiết bị nồi nấu 50

4.2.3 Thiết bị lọc dịch đường 51

4.2.4 Thiết bị houblon hóa 52

4.2.5 Thiết bị lắng 52

4.2.6 Thiết bị làm lạnh nhanh 53

4.2.7 Thiết bị lên men 54

4.2.8 Thiết bị lọc bia 55

4.3 Tìm hiểu các phương pháp đánh giá và kiểm tra bán thành phẩm và chất lượng bia thành phẩm 56

4.3.1 Kết quả kiểm tra bán thành phẩm 56

4.3.2 Đánh giá chất lượng bia thành phẩm 60

4.4 Tính toán cân bằng sản phẩm 61

4.4.1 Tính lượng chất hòa tan và bã 62

4.4.2 Tính lượng sản phẩm trung gian qua các giai đoạn: 63

4.4.3 Tính lượng men giống 64

4.4.4 Tính toán lượng bã malt và gạo 64

4.4.6 Tính toán lượng nước dùng trong quá trình nấu 65

4.4.7 Tính toán nguyên liệu khác 65

4.4.7 Lượng chế phẩm enzym 65

4.4.8 Lượng bột trợ lọc diatomit 65

4.4.9 Tính sản phẩm phụ 66

PHẦN 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

5.1 Kết luận 68

5.2 Đề nghị 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng, thu nhận được bằng cách lên men dịch đường ở nhiệt độ thấp Ngoài việc cung cấp một lượng năng lượng khá lớn, trong bia còn chứa nhiều vitamin và một lượng enzyme khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzyme kích thích tiêu hóa thuộc nhóm amylase [1]

Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon, nước và nấm men Với quy trình công nghệ đặc biệt đã tạo ra những tính chất độc đáo của bia: hương thơm đặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon, cùng với một lượng đường còn xót lại chủ yếu là dextrin thấp phân tử, protid, axit hữu

cơ, các chất khoáng, các chất tạo hương ở tỉ lệ cân đối tạo cho bia một hương vị đặc trưng mà không tìm thấy ở một đồ uống nào khác Đặc biệt CO2 bão hòa trong bia

có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống Nhờ những đặc điểm này, bia là đồ uống được phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới, sản lượng mỗi ngày một tăng

Ngày nay khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển thì công nghệ sản xuất bia cũng không ngừng được mở rộng về số lượng cũng như chất lượng, bia đã trở thành một thứ nước uống thông dụng trên toàn thế giới, đặc biệt có một số nước sản xuất và tiêu thụ lớn như: Mỹ, Trung Quốc, Đức…

Trong khoảng mười năm trở lại đây, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và công nghiệp sản xuất bia nói riêng của nước ta đã có một diện mạo mới Lượng bia sản xuất được ngày càng tăng, đội ngũ cán bộ kỹ thuật và số người quan tâm đến công nghệ sản xuất bia ngày càng nhiều, nhất là những năm gần đây khi nền kinh tế Việt Nam mở cửa, đặc biệt năm 2006 Việt Nam gia nhập WTO, thì thị trường về bia rất đa dạng, phong phú, gồm cả những hãng bia trong nước như: Sài Gòn, Hà Nội, Huda Huế… và nước ngoài như: Heineken, Tiger…

Mặc dù sản lượng bia tăng nhanh và ngày càng có nhiều nhà máy bia được xây dựng theo thông báo số 235/TB ngày 06/10/1993 của văn phòng chính phủ

“khuyến khích về việc sản xuất trong nước các loại bia, nước giải khát có gas, nước ngọt”, theo hướng phấn đấu là tự sản xuất bằng vốn trong nước, nhập thiết bị kỹ thuật và công nghệ tiên tiến Song việc xây dựng các nhà máy bia có công nghệ, thiết bị kỹ thuật phù hợp với nguồn vốn, nguồn lực, phù hợp với các điều kiện kinh

tế, kỹ thuật mà vẫn đảm bảo chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm là vấn đề đã và đang cần được quan tâm

Xuất phát từ thực tế, tình hình trên, tôi thực hiện đề tài: “Khảo sát quy trình sản xuất bia tại công ty bia Vicoba Thái Nguyên”

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục đích của đề tài

- Tìm hiểu các công đoạn trong quy trình công nghệ sản xuất bia

- Tìm hiểu các thông số kỹ thuật và cách vận hành của các thiết bị trong dây chuyền sản xuất

- Tìm hiểu các phương pháp đánh giá và kiểm tra chất lượng bán thành phẩm

và bia thành phẩm

- Tính toán cân bằng sản phẩm

1.2.2 Yêu cầu

- Thu thập thông tin về quản lý, tổ chức sản xuất

- Quan sát, ghi chép được toàn bộ quá trình sản xuất

- Miêu tả được sự vận hành của các máy móc và thiết bị

- Thu thập các thông số kỹ thuật trong dây chuyền sản xuất

- Đánh giá, kiểm tra chất lượng bán thành phẩm và bia thành phẩm

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về công ty cổ phần chế biến thực phẩm Thái Nguyên (Bia-Vicoba)

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của công ty

Công ty cổ phần chế biến thực phẩm Thái Nguyên được xây dựng tại địa chỉ

158 – đường Minh Cầu – phường Phan Đình Phùng – thành phố Thái Nguyên Công ty cổ phần chế biến thực phẩm Thái Nguyên (Bia Vicoba) hiện đang có 60 lao động Lao động gián tiếp có 13 người, còn lại là lực lượng sản xuất và phụ trợ

Tiền thân của công ty là “xí nghiệp bánh kẹo Bắc Thái”, được xây dựng năm

1973, năm 1975 đi vào hoạt động Sau hơn chục năm sản xuất bánh kẹo do thiết bị thủ công nên xí nghiệp bánh kẹo không tiêu thụ được hành Năm 1992 sở công nghiệp đã sáp nhập hai xí nghiệp “bánh kẹo Bắc Thái” và xí nghiệp “nước chấm” thành xí nghiệp “chế biến thực phẩm” Ban lãnh đạo xí nghiệp đã tìm kiếm mặt hàng và thị trường tiêu thụ Được sự ủng hộ giúp đỡ của các ban ngành xí nghiệp đã bắt đầu chuyển sang xây dựng dây chuyền sản xuất bia hơi có công suất 1000 lít/ngày Năm 1993 mở rộng sản xuất với công suất 3000 lít/ngày Năm 1994 liên doanh với công ty than nội địa mở rộng dây chuyền sản xuất 10.000 lít/ngày

Gần 10 năm liên doanh với công ty than nội địa, bia Vicoba cũng đã được người tiêu dùng Thái Nguyên lựa chọn Sản phẩm bia hơi được bán chủ yếu ở thành phố Thái Nguyên và một số huyện như Đại Từ, Võ Nhai, Phú Bình, Phổ Yên… chưa vươn đến các tỉnh lân cận

Thực hiện quyết định số 4062/QĐ – UB ngày 31/12/2003 của ủy ban nhân dân tỉnh Thái Nguyên, xí nghiệp chế biến thực phẩm đã cổ phần hóa 100% là vốn của các cổ đông và đổi tên thành “Công ty cổ phần chế biến thực phẩm Thái Nguyên” Sau khi cổ phần hóa được một năm công ty nhận thấy thực tế hiện nay nhu cầu tiêu dùng bia trên các thị trường liên tục tăng nhanh, các đối tượng sử dụng bia được mở rộng Hiện nay, với năng lực và thiết bị cũ của nhà máy Bia Vicoba chỉ

đủ cung cấp một phần nhu cầu thị trường

Do đó, công ty đã đầu tư xây dựng một dây chuyền sản xuất bia khép kín với trình độ tự động hóa căn bản tương đối hiện đại, nhằm giảm giá thành và nâng cao chất lượng sản phẩm đáp ứng nhu cầu của thị trường, tạo công ăn việc làm cho cán

bộ công nhân viên và sự phát triển vững chắc của công ty Công suất thiết kế của dây chuyền đang sản xuất là 5 – 10 triệu lít/năm.Đủ để đáp ứng nhu cầu cho người dân trong tỉnh và các tỉnh lân cận

2.1.2 Tổ chức bộ máy của công ty

hóa

Vệ sinh công nghệ

Nghiền, nấu

Lên men, lọc nạp

Chiết rót, bán hàng

Đóng chai

Sơ đồ mặt bằng công ty

Hình 2.2: Sơ đồ mặt bằng công ty

Phòng bảo vệ

Nhà hàng Vicoba

Khu vực các tank lên men

Nhà thu hồi

CO2

Các thùng chứa bia thành phẩm

Dây chuyền đóng chai

2.1.3 Vệ sinh an toàn thực phẩm và an toàn lao động

a Vệ sinh an toàn thực phẩm

Càng lên cao thì xã hội đòi hỏi phải quan tâm đến sức khỏe của mình Chính

vì vậy trong chế biến thực phẩm công việc vệ sinh an toàn thực phẩm luôn được quan tâm số 1 Do vậy, công ty luôn đặt vấn đề chất lượng sản phẩm lên hàng đầu với chính sách: “Chất lượng sản phẩm và sức khỏe người tiêu dùng là mục tiêu hàng đầu của công ty” Nên trước khi sản xuất công ty tiến hành vệ sinh sạch sẽ nồi sản xuất chế biến, vệ sinh cá nhân, vệ sinh dụng cụ và vệ sinh thực phẩm, xử lý các chất thải bỏ một cách triệt để, phòng chống các loại côn trùng trung gian truyền bệnh như ruồi, nhặng, chuột, gián… từ đó mới đảm bảo được uy tín cho người tiêu dùng và nâng cao được thu nhập

Nguyên liệu và bảo quản nguyên liệu

Để tiến hành sản xuất thì nguyên liệu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Do vậy khi đưa nguyên liệu vào sản xuất cũng như nhập kho

để dự trữ công ty kiểm tra nghiêm ngặt các chỉ tiêu của nguyên liệu và có phương pháp xử lý kịp thời không để các biến đổi xảy ra Với nguyên liệu là malt, gạo tẻ, hoa houblon… để tránh các vi sinh vật gây hại làm thiếu hụt trong quá trình sản xuất công ty bảo quản malt, gạo và hoa houblon trong kho bảo quản ở nhiệt độ thường có hệ thống thông gió tự nhiên

Nguồn nước và xử lý nguồn nước: Vì nước cũng là nguyên liệu chính quyết định đến chất lượng của bia Và nếu nguồn nước không ổn định sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng.Vậy nên nước dùng cho sản xuất được kiểm soát

và xử lý một cách tuyệt đối không để nhiễm bẩn

Trang thiết bị và nhà xưởng: Công ty tiến hành vệ sinh thiết bị, nhà xưởng thường xuyên và theo định kỳ trước và sau mỗi mẻ nấu theo quy trình CIP Luôn đảm bảo gọn gàng sạch sẽ, dễ lấy dễ thấy, dễ kiểm tra

Kiểm tra chất lượng sản phẩm, bán thành phẩm và các thông số kỹ thuật: Để thực hiện nhiệm vụ theo dõi hàng ngày tiếp diễn của công ty Đây là bộ phận của phòng kỹ thuật và cán bộ KCS Trong quá trình sản xuất, điều chỉnh các thông số

kỹ thuật nhằm tạo ra chất lượng sản phẩm và bán thành phẩm như mong muốn Hàng ngày các cán bộ kỹ thuật thường xuyên kiểm tra giám sát theo dõi từng công đoạn trong quy trình sản xuất, đặc biệt là công đoạn lên men Kiểm tra lấy mẫu,

theo dõi hoạt lực của nấm men, thúc đẩy quá trình lên men đảm bảo chất lượng bia thành phẩm

Vệ sinh cá nhân: Hàng năm công ty cùng với trung tâm y tế dự phòng và sở

y tế tỉnh Thái Nguyên tổ chức khám sức khỏe định kỳ cho toàn thể đội ngũ cán bộ, công nhân viên trong công ty Kịp thời phát hiện các bệnh truyền nhiễm để ngăn chặn và phòng ngừa sự lây nhiễm vào sản phẩm trong quá trình sản xuất Trước khi bước vào ca sản xuất, toàn thể cán bộ công nhân viên đều phải tuân thủ quy định vệ sinh cá nhân

2.2 Tổng quan về sản phẩm bia

2.2.1 Sơ lược về lịch sử ngành bia

Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại

ít nhất là từ thập niên kỷ 5 trước công nguyên (TCN) và được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà

Bia ra đời cách đây khoảng 7000 năm trước công nguyên, quê hương đầu tiên là ở Babilon Họ đã làm ra bia nhờ nguyên liệu hạt đại mạch nảy mầm cùng với

lá cây và rễ thơm Đến năm 1857 nhà bác học Pasteur đã tìm ra một loại nấm men

có thể chuyển hóa các vật liệu thành đường

Đến cuối thế kỷ 18 các nhà khoa học ở Đức và Nga đã khám phá ra tế bào nấm men có chứa enzyme có ý nghĩa quyết định đến ngành bia

Sau đó người ta tìm ra và ứng dụng vào công nghệ sản xuất bia một nguyên liệu vô cùng quý báu giữ cho bia ổn định màu sắc, hương vị … đó là hoa houblon

Đến thế kỷ 19 công nghiệp hóa, gia tăng dân số, đô thị hóa, và nhu cầu tiêu dùng gia tăng là tiền đề cho sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất bia

Theo số liệu thống kê năm 2003, trên thế giới có tới trên 25 nước sản xuất bia sản lượng 100 tỷ lít trên năm Trong đó Mỹ, Đức mỗi nước sản xuất trên dưới

10 tỷ lít [1] Tuy nhiên con số này còn tăng cao hơn nữa ở những năm tiếp theo

Ở Việt Nam trải qua gần 100 năm phát triển cùng với ứng dụng những tiến

bộ của công nghệ sản xuất bia trên thế giới, ngành sản xuất bia Việt Nam đã nhanh chóng bắt nhịp với tiến bộ của thế giới Theo hiệp hội Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam, tổng sản lượng bia năm 2003 đạt 1290 triệu lít tăng 20,7% với năm 2002 [1]

2.2.2 Nguồn gốc của bia

Nhiều tài liệu lịch sử chỉ ra rằng cách đây hơn 500 năm (TCN), người Sume’rien và Assyrien đã sản xuất được một loại đồ uống lên men từ các loại ngũ cốc Từ 400 năm trước công nguyên, theo những bản thảo và di tích khảo cổ ở bảo tàng Ai Cập học của Bruxelle, những người Ai Cập đã có những loại bia được xếp hạng cao, như là “Bia của các nhà quý tộc”, “Bia của Ai Cập” Vào khoảng 200 năm trước công nguyên, dưới thời vua Hammourabi, người Babilon đã viết thành sách các nguyên tắc nấu bia và quá trình nấu bia được quản lý khá chặt chẽ [1]

Thời trung cổ, những thầy tu là những người đầu tiên công nghiệp hóa việc sản xuất bia Ở tu viện của St.Gall, Thụy Sỹ, người ta vẫn còn giữ được những xưởng bia cổ nhất Thời kỳ đầu bia được sản xuất thủ công ở gia đình, dần dần phát triển thành công nghiệp Cùng với những tiến bộ của các ngành khoa học kỹ thuật, hóa hữu cơ, vi sinh, vật lý… công nghệ sản xuất bia cũng không ngừng hoàn thiện,

ổn định nguyên liệu, quy trình, hoàn chỉnh về thiết bị và công nghệ cho phép nâng

tỷ lệ thay thế nguyên liệu rút ngắn thời gian, tiêu chuẩn hóa quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng, giảm giá thành bia thành phẩm [1]

2.2.3 Phân loại bia

Trên thế giới hiện nay sử dụng phổ biến hai loại bia đen và bia vàng Nước ta thường sản xuất bia vàng Xu hướng phát triển trong tương lai của ngành sản xuất bia trên thế giới là bia có hàm lượng đường thấp

Bia có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo các tính chất của sản phẩm (độ cồn, màu sắc), theo phương cách lên men hoặc theo công nghệ sản xuất [1]

Theo màu sắc bia có các loại: bia vàng, bia đỏ, bia nâu, bia nâu sẫm và bia đen [1][2][3]

Theo độ cồn bia có các loại: bia không cồn (nhỏ hơn 1,2%V), bia khai vị (2 – 2,2%V), bia tươi (3,3 – 3,9%V), bia chai, lon (4,4 – 5,5%V), bia cao độ (lớn hơn 5,5%V) [1]

Theo phương cách lên men: Ale là loại bia được sản xuất bằng lên men nổi,

và được lên men ở nhiệt độ (15 – 23oC, 60 – 75oF) Lager là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới Men bia layger là loại men chìm, được lên men ở nhiệt độ 7 – 12oC (45 – 55oF) (“pha lên men”), và sau đó được lên men thứ cấp lâu ở 0 – 4oC (30 – 40oF) (“pha layger hóa”) [1][2]

Bia trên thế giới.[1]

Châu phi: Bia Châu Phi, Bia Nam Phi

Châu Mỹ: Bia Mỹ, Bia Brasil, Bia Canada, Bia Costa Rica, Bia Mexico, Bia Nicaragua, Bia Venezurla

Châu Á: Bia Trung Quốc, Bia Israel, Bia Ấn Độ, Bia Nhật Bản, Bia Hàn Quốc, Bia Pakista, Bia Đài Loan, Bia Thái Lan, Bia Tây Tạng, Bia Việt Nam

Châu Âu: Bia Albania, Bia Áo, Bia Bỉ, Bia Bulgaria, Bia Tiệp, Bia Đan Mạch, Bia Hà Lan, Bia Pháp, Bia Đức, Bia Hungary, Bia Ireland, Bia Italy, Bia Litva, Bia Macedonia, Bia Na Uy, Bia Ba Lan, Bia Serbia và Montenegro, Bia Tây Ban Nha, Bia Thụy Sỹ, Bia Thổ Nhĩ Kỳ, Bia ở Vương Quốc Anh và Bắc Ireland, Bia Anh

2.2.4 Vai trò của bia trong nền kinh tế quốc dân

Bia là nguồn lợi nhuận rất lớn, đóng góp một phần không nhỏ vào sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Đối với một số nước có quy trình sản xuất bia hiện đại và luôn được cải tiến như: Đức, Pháp, Đan Mạch, Úc… thì sản xuất bia là nguồn thu nhập chính, việc mở rộng thị trường tiêu thụ và chuyển giao công nghệ sản xuất cho các nước khác đặc biệt là xuất khẩu nguyên liệu để sản xuất bia [1]

Ở Việt Nam ngành bia là một trong những ngành có mức thuế tiêu thụ đặc biệt (TTĐB) cao nên hàng năm nộp vào ngân sách nhà nước một lượng đáng kể

Do được chuyển giao công nghệ sản xuất hiện đại của các nước tiên tiến, ngành bia ở nước ta đã sản xuất được nhiều loại bia giàu giá trị dinh dưỡng (kể cả màu sắc, mùi vị…)

2.2.5 Thành phần hóa học của bia

Trong bia nước chiếm đến 90% Bia có độ rượu nhẹ (hàm lượng rượu khoảng 3 – 6%), có gas (hàm lượng CO2 khoảng 3 – 4g/lít), có bọt mịn xốp, có hương vị thơm ngon rất đặc trưng [1][2]

Hương và vị của bia là do các hợp chất chiết từ nguyên liệu, cồn, CO2 và các sản phẩm lên men khác tạo ra

Nước là thành phần chính của bia, bên cạnh đó là rượu etylic, axit cacbonic, một số sản phẩm phụ tạo ra từ quá trình lên men và các chất hòa tan không lên men còn lại trong bia

Hàm lượng cồn tạo thành phụ thuộc vào dịch chiết ban đầu và hiệu suất lên men

Bên cạnh rượu etylic, người ta cũng tìm thấy một ít rượu bậc cao, bắt nguồn

từ lên men các axit amin, một ít este và các axit hữu cơ

Glyxerin, cũng là một sản phẩm lên men, được hình thành và tồn tại trong dịch chiết, có tỷ lệ 0,2 – 0,3% ở bia có tỷ trọng trung bình (nồng độ dịch chiết 10 – 12%)

Hàm lượng axit cacbonic trong bia khoảng từ 0,35 – 0,40%, đối với bia non

có thể 0,10% và các bia quá bão hòa có thể là 0,70%

Tỷ lệ các chất chứa nitơ chiếm khoảng 8 – 10% dịch chiết, các chất khoáng chiếm 3 – 4% dịch chiết, hàm lượng thay đổi theo thành phần nguyên liệu Người ta thấy dịch chiết có khoảng 1/3 là muối của Na và K, 1/3 là muối của P, 1/10 là SO2, một ít Ca, Mg, Al và Fe Các con số thây đổi theo thành phần của nước

Và người ta thấy trong một lít bia 12% chất chiết có 50 – 100mg chất đắng, trong đó hàm lượng isohumulon trung bình là 25mg Nhưng lượng isohumulon thay đổi từ 15mg trong bia rất ít houblon như bia Mỹ tới 50mg trong bia Anh rất nhiều hoa houblon [1]

2.2.6 Tác dụng của bia

Người ta uống bia không vì giá trị dinh dưỡng mà vì tính giải khát và cảm quan của nó Nhưng thực tế, giá trị dinh dưỡng của bia mang lại một nguồn năng lượng đáng kể

Năng lượng sinh ra từ 1 lít bia (tạo thành từ dịch đường 12% chất chiết) là

440 calo, bằng 2/3 năng lượng được cung cấp từ cùng với một thể tích sữa [1]

Trong bia có một số chất bổ dưỡng:

Chất đạm: đặc biệt là đạm hòa tan chiếm 8 – 10% chất tan bao gồm: protein, peptid, và amino acid

Glucid: glucid tan (70% là dextrin - sản phẩm caramen hóa)

Lupulin trong bia (có ở hoa houblon) có tính an thần dễ ngủ

Ngoài ra trong bia còn có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axit amine rất cần thiết cho cơ thể Theo Hopkins, trong 100ml bia 10% chất khô có: 2,5 – 5mg vitamin B1, 35 – 36mg vitamin B2 và PP [1]

Đặc biệt CO2 trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát cho người uống, giúp tiêu hóa nhanh thức ăn và ăn uống ngon miệng, giảm mệt mỏi, tăng phần tỉnh táo nếu sử dụng một liều lượng thích hợp [2]

Hợp chất của bia với thành phần được chiết xuất từ cây houblon (cây hoa bia) có tác dụng chống đông máu, ngăn ngừa ung thư, giảm tốc độ gia tăng của bệnh tim và bệnh ung thư [1]

Bia không chỉ tốt cho sức khỏe con người, mà nó còn có thể được dùng trong chế biến thức ăn, làm các món ăn tăng thêm hương vị: rưới bia lên gà trước khi luộc

sẽ làm thịt ngon hơn, mềm hơn, sử dụng bia khử mùi tanh của cá, khử mùi hôi của

dù phôi chiếm tỉ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt nhưng nó lại là trạm hoạt hóa và là nhà máy sản xuất enzyme nếu thiếu nó trên cơ sở lý thuyết quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ Trải qua một loạt quá trình sản xuất từ hạt đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô… sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy ở độ ẩm nhất định ở điều kiện bắt buộc ta thu được malt [1]

Hiện nay chưa tìm ra một loại nguyên liệu nào có thể thay thế cho malt trong sản xuất vì malt là một loại bán thành phẩm chứa 16% – 18% các hợp chất cao phân

tử dễ hòa tan chủ yếu là các đường đơn giản như dextrin, các axit amine, chất khoáng, vitamin, rất giàu dinh dưỡng, có hệ enzyme phong phú mà chủ yếu amylase

và protease, công dụng lớn nhất của malt là dùng để sản xuất các loại đồ uống có độ cồn thấp [1]

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của malt [1]

cao, có hương thơm đặc trưng riêng cho bia Trong sản xuất bia yếu tố quan trọng nhất và có ý nghĩa nhất của hoa houblon là nhựa hoa và tinh dầu Nhựa hoa tạo nên

vị đắng cho bia còn tinh dầu thơm tạo hương thơm đặc trưng Các chất này nằm chủ yếu ở nhụy hoa hay các hạt luputin chiếm khoảng 19 – 20% Ngoài ra, thành phần này còn có tính sát khuẩn làm cho bia ổn định về thành phần sinh học, tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt cho bia, tạo độ bền cao và tăng thời gian bảo quản Vì vậy, cho đến thời điểm này hoa houblon vẫn giữ vai trò độc tôn mà không loại nguyên liệu nào có thể thay thế được [2]

Yêu cầu chất lượng của hoa houblon:

- Màu sắc: hoa có màu xanh hơi ngà, cánh hoa phải có màu sáng ngà, không

có màu nâu hoặc màu sẫm đen

- Mùi vị: có vị đắng, mùi thơm đặc trưng

- Tạp chất: hàm lượng tạp chất < 17,5%, không lẫn nhiều lá và cuống hoa (có thể chấp nhận lá và cuống gẫy còn khoảng 3%)

- Hàm lượng ẩm: dùng tay nghiền hoa, hoa không được dính vào nhau hoặc mất lá, không bị ướt, không bi gãy

- Hình dáng hoa: các búp hoa phải to đều, các cánh hoa xếp khít lên nhau

- Các hạt lupulin (nhụy hoa): hoa có càng nhiều lupulin càng tốt, lupulin có màu vàng chanh tới vàng bóng, dính

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của hoa houblon [1]

Những chất hòa tan không có Nito 26 - 28

Thành phần hóa học của hoa phụ thuộc và chủng giống, điều kiện khí hậu, đất đai gieo trồng, thành phần của hoa

Trong các thành phần hóa học thì chất đắng là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon, chúng làm cho bia có vị đắng, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt Khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia Các chất đắng là các chất có hoạt tính sinh học cao tạo sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt Hơn nữa, trong chất đắng có các thành phần phức tạp như:

α – Axit đắng từ 6 – 9% Nhựa mềm: 5 – 6%

β – Axit đắng từ 3 – 4% Nhựa cứng: 1 – 2%

Tinh dầu thơm của hoa hòa tan vào dịch đường, đây là thành phần quan trọng tạo ra mùi thơm cho bia Tuy nhiên trong quá trình nấu, tinh dầu thơm sẽ bay hơi 97 – 98% nên để thu được tinh dầu thơm triệt để thì phải có phương pháp nấu và cho hoa thích hợp Và trong hoa còn một phần quan trọng nữa là Poliphenol Đây là hợp chất có sức căng bề mặt lớn do đó có tác dụng giữ bọt cho bia Kết hợp với protid cao phân tử để tạo thành phức chất kết lắng làm ổn định tính chất của sản phẩm [1]

Các dạng hoa houblon sử dụng

- Dạng cánh: Sử dụng trực tiếp hoa tươi Hoa có màu xanh hơi vàng, cánh hoa phải có màu sáng ngà, hoa có càng nhiều lupulin càng tốt Cần phân biệt hoa thơm, hoa có độ đắng cao và độ đắng thấp Các loại hoa thơm được dặc trưng bởi cường độ và mùi thơm dễ chịu hơn, lượng tinh dầu cao hơn, nhưng lượng α – axit của chúng thấp hơn so với các loại hoa đắng, hoa thơm vẫn được bán với giá cao hơn Tuy nhiên hiện nay số lượng các nhà máy sử dụng hoa houblon tươi giảm liên tục khi xuất hiện các chế phẩm hoa houblon

- Dạng viên: có màu xanh, dạng viên trụ, có đường kính 5mm (hàm lượng chất đắng 8%) Trong quá trình nấu dạng hoa viên này thường được dùng với hàm lượng lớn và cho vào giai đoạn đầu là 1/2 và giữa quá trình nấu hoa là 1/2 còn lại.Có hai loại hoa viên là hoa viên 90 và hoa viên 45

+ Hoa viên 90: 90 có nghĩa là 90kg chứa tất cả các thành phần trong hoa gốc được chế biến từ 100kg hoa tươi

+ Hoa viên 45: là loại hoa giàu lupulin trong đó chứa toàn bộ nhựa và tinh dầu có trong hạt lupulin

- Dạng cao: có hàm lượng chất đắng thấp nhưng có hàm lượng tinh dầu cao

vì vậy cho cuối quá trình nấu hoa để tránh tổn thất hàm lượng tinh dầu Cao hoa có thể bảo quản tốt từ 3 – 5 năm

- Hàm lượng muối cacbonat không quá 50 mg/l

- Hàm lượng muối Mg2+ không quá 100 mg/l

- Hàm lượng muối clorua 75 – 150 mg/l

- Hàm lượng CaSO4 150 – 200 mg/l

- NH3 và muối NO2 không có

- Hàm lượng ion Fe2+ không quá 0,3 mg/l

- Vi sinh vật không quá 100 tế bào/ml

Đối với nước pha loãng (bia nồng độ cao) cần phải có thêm các yếu tố sau:

- Hàm lượng O2 hòa tan nhỏ hơn 0,05 mg/l

- Hàm lượng CO2 lớn hơn hàm lượng CO2 trong bia cần pha loãng

- Hàm lượng, thành phần khoáng tương đương với bia

- Không có vi sinh vật và mùi lạ

2.3.1.4 Nấm men

Nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia là Sacchoromyces Trong sản xuất bia thường sử dụng hai chủng nấm men là Sacchoromyces cerevisia (lên men nổi), Sacchoromyces Carlsbergensis (lên men chìm) [1][2][3]

Để đánh giá chất lượng nấm men ta dựa vào các chỉ tiêu: tốc độ lên men, khả năng lên men, sự tạo thành các sản phẩm chính, sản phẩm phụ, tốc độ kết lắng, tốc

độ hồi giống Như vậy nguyên liệu sản xuất bia rất đa dạng sự phối trộn hợp lý và quá trình công nghệ tối ưu cho phép tạo ra sản phẩm bia có tính đặc trưng riêng biệt

mà các sản phẩm khác không có [1]

Những yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men của nấm men:

- pH môi trường: Khi pH môi trường thay đổi thì sự sinh sản của nấm men cũng biến đổi Ở pH dưới 2 – 3 thì quá trình lên men yếu đi Nấm men lên men mạnh nhất ở trên 6,5 – 7,5 tuy nhiên nấm men phát triển tốt nhất ở pH 4 – 5

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng lớn tới quá trình phát triển của nấm men do các phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế bào đều chịu sự chi phối của nấm men Nấm men có thể phát triển ở nhiệt độ 2 – 3oC và chịu tới nhiệt độ -180oC Nấm men có thể phát triển tốt ở 6 – 7oC Nhiệt độ tới hạn của nấm men là 35oC, nếu vượt quá ngưỡng này thì quá trình lên men dừng lại ảnh hưởng tới việc chuyển hóa đường thành cồn và CO2 Đồng thời lượng đường sót lại chưa lên men được lại tạo môi trường cho các vi khuẩn sinh khí hoạt động đặc biệt là vi khuẩn chuyển hóa đường thành axit lactic tạo hiện tượng hóa chua axit làm giảm chất lượng của bia

- Độ cồn cũng ảnh hưởng tới nấm men, độ cồn quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng tới nấm men

- Ảnh hưởng của nồng độ đường và áp suất thẩm thấu: Nồng độ đường cao sẽ

ức chế quá trình lên men, nồng độ đường thích hợp từ 200 – 280 g/l

Đường và các chất hòa tan trong môi trường tạo áp suất, áp suất thẩm thấu chênh lệch giữa tế bào nấm men và môi trường nuôi cấy Sự chênh lệch này làm cho các chất dinh dưỡng dễ hòa tan và thấm vào môi trường tế bào qua màng và sản phẩm của tế bào hòa tan vào môi trường Áp suất thẩm thấu quá cao gây hiện tượng

co nguyên sinh.Nồng độ quá cao nấm men không sinh trưởng được Nồng độ quá thấp tế bào ngừng phát triển được

2.3.2 Nguyên liệu phụ

Malt đại mạch là một nguyên liệu chính không thể thiếu trong sản xuất bia Tuy nhiên, có thể sử dụng các nguyên liệu phụ thay thế một phần nguyên liệu chính như: gạo, ngô, bột mì… nhằm mục đích giảm giá thành sản xuất, cải thiện mùi vị của bia, bảo quản bia được lâu

2.3.2.1 Gạo

Là nguyên liệu thay thế một phần malt Gạo hạt đều, sạch cám có mùi thơm

Về khả năng thay thế malt đại mạch trong sản xuất bia thì gạo là ngũ cốc được dùng nhiều hơn cả Điều này được thể hiện rõ ở chỗ là gạo có chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa phải, chất béo và xenlulose ở giới hạn thấp Trong quá trình nấu ta thu được nhiều nhất chất hòa tan Mặt khác về sử dụng gạo là nguyên liệu thay thế một phần làm giảm giá thành sản phẩm mà chất lượng bia không thua kém so với sử dụng toàn bộ malt đại mạch Khi sản xuất với lượng gạo thay thế đến 30%, hoàn toàn có thể sản xuất được các loại bia có chất lượng hảo hạng để xuất khẩu [1]

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của gạo

2.3.2.3 Phụ gia

Nhóm các phụ gia sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm khắc phục các yêu cầu kỹ thuật cần thiết mà trong quá trình sản xuất chưa đạt tới, ta có các phụ gia chủ yếu sau [1]:

Nhóm các chất phụ gia để sử lý nước: nhóm này dùng các chất làm mềm nước phục vụ cho quá trình sản xuất các muối Na2SO3, Na2SO4, CaCl2

Nhóm sát trùng nước và điều chỉnh pH của nước và dịch lên men như: Clorin, axit clohydric, axit lactic

Nhóm các chất dùng sát trùng, tẩy rửa (vệ sinh đường ống, thiết bị rửa chai…) gồm dung dịch Clo, HCl, NaOH, KMnO4

Nhóm các chất dùng trong quá trình thu hồi CO2 gồm: than hoạt tính, H2SO4, KMnO4, CaCl2 khan

Nhóm các chất chống oxy hóa cho bia: axit ascorbic, H2O, benzoat natri (C7H5O2Na)

Nhóm các chất làm tăng màu, mùi vị cho bia: chất màu caramen và hương bổ sung cho bia

Nhóm các chất trợ lọc: bột diatomit, bentomit

Nhóm các chất dùng cho sát trùng thiết bị lên men, bổ sung men: dùng cồn 70%

2.4 Tình hình sản xuất trong và ngoài nước

2.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một nước giải khát thông dụng

Hiện nay trên thế giới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lít/năm (Nguồn từ Internet – Kirin news Nhật Bản) Sản lượng bia của một số quốc gia trong các năm 2002, 2003, 2004, 2005 được thể hiện ở bảng 2.4 [1]

Bảng 2.4: Sản lượng bia tính theo triệu hl

Bảng 2.5: Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới năm 2004 Quốc gia Xếp hạng trong

năm 2004

Tổng lượng tiêu thụ (triệu hl)

Lượng tiêu thụ tính bình quân cho 1 người (l)

Tổng lượng tiêu thụ trên thế giới năm 2003 khoảng 144,296 triệu hl, năm

2004 khoảng 150,392 triệu hl (Tăng 4,25%) Lượng bia tiêu thụ tăng hầu khắp các vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải, đẩy lượng tiêu thụ trên toàn thế giới tăng lên Nhưng lượng tăng đáng kể nhất là Trung Quốc, Thái Lan, Philippin với tốc độ tăng đến 11,2% [1]

Hình 2.3: Biểu đồ phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng (2004)

(nguồn từ Kirin News – Nhật Bản)

Châu Á là một trong những khu vực lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh, các nhà nghiên cứu thị trường của bia thế giới nhận định rằng châu Á đang dần giữ vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới

Trong khi sản xuất bia ở châu Âu có giảm thì ở châu Á, trước kia nhiều nước

có mức tiêu thụ bia trên đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân 6,5%/năm Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26,5%/năm, tiếp đến là Philippin 22,2%/năm, Malaysia 21,7%/năm, Indonesia 7,7%/năm Đây là những nước có tốc độ tăng trưởng nhanh trong khu vực Các nước xung quanh như Singapore đạt 18 lít/người/năm, Philippin đạt 20 lít/người/năm… (theo số liệu của viện Rượu – Bia – Nước giải khát Việt Nam) [1]

Thị trường bia Nhật Bản chiếm 66% thị trường bia khu vực với 30,9 tỷ USD Năm 1960 sản lượng bia vượt quá 100 triệu lít, đến năm 1991 mức tiêu thụ bình quân đầu người là 55,6 lít/người/năm Lượng bia tiêu thụ trong năm 2004 đã đạt trên 6500 triệu lít (nguồn từ Internet – Kirin News Nhật Bản) [1]

Công nghiệp bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy

sự tăng trưởng của ngành công nghiệp bia Châu Á Từ 1980 tới 1990 sản lượng bia tăng từ 69,8 triệu lít, tức tăng 17 lần Thời kỳ từ 1981 đến 1987, mức tăng trưởng trên 20% (theo số liệu của viện Rượu Bia Nước giải khát Việt Nam) Đến năm

2004, tổng lượng bia tiêu thụ ở Trung Quốc là 28,640 triệu lít, xếp thứ hạng đầu tiên trên thế giới [1]

Tổng lượng bia tiêu thụ của các nước khu vực châu Á trong năm 2004 đạt 43,147 triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003 [1]

Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau

Tại Mỹ và châu Âu, do thị trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia

là dành thị phần giảm chi phí sản xuất Ngược lại, tại Trung Quốc là nơi thị trường đang tăng trưởng (nhất là đối với các loại bia chất lượng cao) chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao chất lượng

2.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam

Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm [1]

Ngày nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc trung ương và địa phương quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng nước ngoài Công nghiệp bia phát triển kéo theo sự phát triển của ngành sản xuất khác

Sản lượng bia ở Việt Nam đã tăng nhanh trong thời gian qua từ 1,29 tỷ lít năm 2003 tăng lên 1,37 tỷ lít năm 2004 (gấp 2 lần so với năm 1997); 1,5 tỷ lít năm 2005; 1,7 tỷ lít năm 2006; 1,9 tỷ lít trong năm 2007 (tăng 19,1%); dự kiến sẽ vượt 2

tỷ lít và dự báo đến năm 2010, tổng sản lượng bia trong nước ước đạt 2,7 tỷ lít, tăng 45% so với năm 2007 [1]

Hiện nay, Việt Nam có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia được phân bố tại 49 tỉnh thành trên 64 tỉnh thành của cả nước tập trung chủ yếu tại khu vực Đông Nam

Bộ, đồng bằng Sông Hồng, Trung bộ và Nam trung bộ Các khu vực tây nguyên, Đồng bằng sông Cửu Long, trung du miền núi phía Bắc, năng lực sản xuất bia ở mức thấp Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại những tỉnh thành phố trực thuộc TW như: TP Hồ Chí Minh chiếm: 23,2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc, TP Hà Nội: 13,44%, TP Hải Phòng: 7,47%, Tỉnh Hà Tây: 6,1%, Tiền Giang: 3,79%, Huế: 3,05%, Đà Nẵng: 2,83% Trong số các nhà máy bia hiện đang hoạt động có 20 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít, 15 nhà máy bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít, 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm [1]

Về trình độ công nghệ, thiết bị: những nhà máy bia có công suất trên 100 triệu lít tại Việt Nam đều có thiết bị hiện đại, tiên tiến, được nhập khẩu từ các nước

có nền công nghiệp phát triển mạnh như Đức, Mỹ, Ý… các nhà máy bia có công suất trên 20 triệu lít cho đến nay cũng đã được đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất [1]

Về thương hiệu bia, những thương hiệu bia sản xuất tại Việt Nam đang chiếm ưu thế, đứng vững trên thị trường vá có khả năng tiếp tục phát triển mạnh trong quá trình hội nhập, đó là Sài Gòn, Sài Gòn Special, 333, Hà Nội, Halida… lượng bia thuộc các thương hiệu này đạt 713,8 triệu lít chiếm 55,24% thị phần tiêu thụ Mảng thị trường bia cao cấp cũng được xuất hiện một số loại bia nhập khẩu và

các hàng bia tươi (tại Há Nội, cũng như thành phố Hồ Chí Minh có trên 10 nhà hàng bia tươi) với sản lượng nhỏ nhưng đang ngày càng được ưa chuộng [1]

* Định hướng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2020 [1]

Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu thụ ngày càng cao Không kể các nước châu Âu, châu Mỹ có mức tiêu thụ bia theo đầu người rất cao do có thói quen uống bia từ lâu đời, các nước châu Á tiêu dùng bình quân 17 lít/người/năm

Theo một nghiên cứu của nước ngoài, bia hiện nay chiếm khoảng từ 50% đến 96% tổng mức tiêu thụ các loại đồ uống có cồn trên thị trường các nước Đông Nam Á

Năm 1995 dân số Việt Nam là 74 triệu người, năm 2000 có khoảng 81 triệu người và đến năm 2005 có thể là 81 triệu người Do vậy dự kiến mức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2005 cũng chỉ đạt 13 lít/người/năm, sản lượng bia đạt khoảng 1300 triệu lít, bình quân tăng 18%/năm Năm 2005 mức tiêu thụ bình quân

17 lít/người/năm, sản lượng 1,5 tỷ lít và năm 2020 đạt mức tiêu thụ 25 lít/người/năm [1]

2.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Do nhu cầu ngày càng cao nên việc cơ giới hóa là việc cần thiết Năm 1785 khi Whitbreads của London lắp đặt tại nhà máy bia thứ 2 của mình một động cơ hơi nước và họ đã sản xuất 300000 hl/năm Việc cải thiện máy hơi nước của Boulton và Watt dẫn đến thời điểm cuối thế kỷ 18 ít nhất 26 động cơ hơi nước được lắp đặt trong những nhà máy bia [11][12]

Ghi chép đầu tiên về nhiệt độ của quá trình sản xuất bia được cho là của Michael Combrune vào những năm 50 của thế kỷ 18 Ông quan sát thấy rằng với nhiệt độ sấy malt khác nhau sẽ cho ra sản phẩm có màu sắc thay đổi, ông cũng quan sát quá trình nghiền malt và nhiệt độ lên men Năm 1784 một bước tiến lớn khi John Richardson, một người sản xuất bia giới thiệu đường kế cho phép đo hàm lượng đường trong nước nha [11] Vào cuối thế kỷ 18 các thông số tiêu chuẩn của bia đã được chuẩn hóa dựa vào độ cồn (ABV Alcohol by volume) trong sản phẩm: bia mạnh chứa 7 – 9%, Porter chứa 6 – 7%, bia chứa 5 – 7%, và thức uống chứa cồn chứa từ 2 – 3,5% [11][12] Việc tạo ra máy lạnh nhân tạo vào những năm 70 của thế

kỷ 18 đã giúp cho kỹ thuật lên men chìm càng phát triển Kỹ thuật lên men chìm mang lại những ưu điểm cho sản phẩm

Vào năm 1883 Viện nghiên cứu và giảng dạy về bia đã ra đời tại Đức, cùng thời gian này tại Áo, Thụy Sỹ cũng xuất hiện các Viện nghiên cứu với chức năng tương tự [11] Tạp chí đầu tiên Brewers’ Journal xuất bản tại Anh vào năm 1865 [10] Lui Pasteur đã nghiên cứu quá trình lên men của rượu và bia từ năm 1860 –

1870 [11] Ông cho rằng việc loại trừ vi sinh vật bất lợi trong quá trình lên men rượu, bia là cực kỳ quan trọng nhưng việc ứng dụng nhiệt để thanh trùng bia được

áp dụng lần đầu tiên lại là người Đức khái niệm thanh trùng Pasteur ra đời và ứng dụng nhiều tại Đức [12] Emil Christian Hansen, lựa chọn và nuôi cấy nấm men tinh khiết ở Carlsberg vào năm 1883 Trong thời hạn 10 năm Hansen nhà máy tuyên truyền của nấm men đã được lắp đặt tại 173 nhà máy bia tại 23 quốc gia khác nhau [9] Theo sau đó, Alfred Jorgensen đã cung cấp khoảng 65 nhà máy khác với nấm men tinh khiết từ phòng thí nghiệm của ông ở Copenhagen Trạm thực nghiệm tại Nuremberg được cung cấp một dịch vụ tương tự như 100 hoặc để nhà máy bia nhỏ của Đức và Viện Wahl – Henius đã phụ vụ hơn 60 nhà máy bia tại Mỹ [10]

Sản phẩm bia chai có lẽ xuất hiện vào đầu thế kỷ 18, nhưng mãi đến năm

1872 chai có nút vặn mới được cấp bằng sáng chế; chai có nút bần vào năm 1875 và chai hiện tại (nút chai vương miện) vào năm 1892 [9] Những tiến bộ của ngành sản xuất bia trong những thế kỷ trước đã hoàn thiện trong thế kỷ 20

Trong những năm 20 của thế kỷ 20 sự đa dạng của nguyên liệu malt và cấu trúc của axit đắng được nghiên cứu Thập niên 1930 các kỹ thuật phân tích hóa học

và vi sinh vật học được phát triển Tuy nhiên, vai trò của những nhà hóa học và vi khuẩn học không được đánh giá cao trong nhà máy sản xuất Người ta chỉ xếp những nhà khoa học này ở vị trí giữa thứ 2 và thứ 3 Chính vì thế trong thời gian này những nhà khoa học làm việc trong nhà máy hiếm khi có các báo cáo được đăng tải trên các tạp chí và ít khi xuất hiện trong các cuộc hội thảo ngoại trừ các nhà khoa học làm việc tại phòng thí nghiệm của Carlsberg tại đây các nhà khoa học được đánh giá cao Các nhà khoa học có đóng góp to lớn như Auntie Corneluis’Sullivan, Horace Brown, và cộng sự

Máy nghiền trục dùng để nghiền malt được ứng dụng vào năm 1902; Richard Seligman giới thiệu bộ trao đổi nhiệt ngược chiều được cấp bằng sáng chế năm

1923 Vào năm 1951 Quỹ nghiên cứu bia công nghiệp (The Brewing Industry Research Foundation BIRF) ra đời hoạt động bằng nguồn tài chính từ đóng góp của ngành công nghiệp bia đặt trụ sở tại Anh [8] Trong 20 năm đầu tiên tồn tại, BIRF

đã được những thành tựu nổi bật, hơn 100 nhà khoa học và nhân viên hỗ trợ, và họ xuất bản hơn 700 bản báo cáo khoa học

Trong nửa đầu thế kỷ 20 mặc dù xu hướng sản xuất riêng lẻ còn thống trị thị trường nhưng quy mô của những cơ sở này ngày càng tăng với các ứng dụng về vật liệu chế tạo thiết bị (inox, thép không gỉ); kỹ thuật phân tích; kỹ thuật nảy mầm…

đã giải quyết các vấn đề công nghệ và vận hành [11] Vào năm 1950 ứng dụng cơ giới hóa quá trình nảy mầm giúp giải phóng lao động và ổn định chất lượng malt Các ứng dụng chất hoocmon sinh trưởng (gibberellic acid kết hợp với kali bromate) trong quá trình nảy mầm vào những năm 60 nhưng việc này dừng hẳn trong thập niên 80 vì các ứng dụng điều chỉnh nhiệt độ nảy mầm [10] Vào năm 1998 có 30 công ty sản xuất malt tạo ra 60% sản lượng trên toàn thế giới

Hệ thống lọc thùng được ứng dụng trong những năm 60 và là tiêu chuẩn của các nhà máy Thiết bị lắng xoáy tâm được lắp đặt đầu tiên tại nhà máy của Molson Canada năm 1960 và đến những năm 80 được lắp đặt trong mọi nhà máy

Không phải tất cả những thay đổi khoa học và công nghệ hoạt động tốt Công nghệ lên men liên tục được triển khai và ứng dụng trong thập niên 50 nhưng không được hưởng ứng bởi các nhà sản xuất Nhà máy đầu tiên ứng dụng kỹ thuật lên men liên tục trên thế giới được lắp đặt tại New Zealand năm 1957 Những năm

1990 thêm một nhà máy ứng dụng kỹ thuật lên men phụ liên tục tại Phần Lan Tính đến thời điểm cuối thế kỷ 20 có 99,99% nhà máy sản xuất bia trên thế giới sử dụng

kỹ thuật lên men gián đoạn [9]

Khó khăn của kỹ thuật lên men liên tục là chủng nấm men Các tiến bộ về biến đổi gen của thế giới có thể giải quyết được vấn đề nêu trên Tuy nhiên, việc áp dụng những đối tượng chuyển gen vào thực tế chưa được mọi người trên thế giới chấp nhận Chỉ có Mỹ là quốc gia chấp nhận sản phẩm chuyển đổi gen hoặc có thái

độ trung lập đối với sản phẩm này[10]

2.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, Song song với việc ứng dụng kỹ thuật tiên tiến của thế giới, nhập khẩu nguyên liệu, thiết bị vào sản xuất bia thì hiện nay đã có những thử

nghiệm mới trong ngành sản xuất bia của Việt Nam như: tổng công ty Habeco đã thử nghiệm trồng đại mạch ở một số nơi nhưng chưa có kết quả do sự không phù hợp về thổ nhưỡng và khí hậu và việc trồng thử cây houblon ở Lâm Đồng, Lạng Sơn… đã có kết quả nhưng chất lượng chưa cao, năng suất còn thấp Hiện tại, đã có một số nhà máy sản xuất malt đại mạch với công suất trên 50000 tấn/năm và có khả năng mở rộng lên 100000 tấn/năm (trích dẫn từ báo cáo tổng kết hoạt động nhiệm

kỳ II từ tháng 3/2001 đến tháng 3/2005 của Hiệp hội Rượu – Bia – Nước giải khát Việt Nam) [1] Hay việc thiết kế, sản xuất thiết bị trong dây chuyền sản xuất bia được các Kỹ sư trường Đại học Bách Khoa Hà Nội liên kết với một số công ty trong nước sản xuất đã được ứng dụng rộng rãi…

Ở nước ta, việc nghiên cứu sử dụng nguyên liệu thay thế malt đại mạch trong sản xuất bia đã được quan tâm từ vài chục năm nay ở Viện nghiên cứu Rượu – Bia – Nước giải khát, Viện Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

và một số đơn vị khác và đã đạt được nhiều kết quả tốt việc dùng gạo làm nguyên liệu thay thế, một phần malt trong sản xuất bia đã được sử dụng ở hầu hết các nhà máy bia trong cả nước, với tỷ lệ thay thế khoảng 15 – 30% Tuy nhiên, việc thay thế với tỷ lệ cao hơn mới dừng ở quy mô thí nghiệm, chưa triển khai vào thực tế [1]

Việc sử dụng nguyên liệu thay thế là đại mạch là đường hiện nay chưa được ứng dụng rộng rãi Do đại mạch chưa qua quá trình ươm mầm, sấy nên giá trị của

nó giảm hơn rất nhiều so với malt Vì vậy việc sử dụng đại mạch làm nguồn nguyên liệu thay thế malt cần được nghiên cứu và đưa vào sản xuất [1]

Đường là một nguyên liệu có thể thay thế malt trong sản xuất bia Với ưu điểm lớn là tạo ra một dịch đường có nồng độ cao và như một chất có vai trò pha loãng nitơ nó giúp cho bia có độ bền cao hơn Việc dùng đường trong sản xuất bia ở nước ta còn rất nhiều hạn chế, trong khi nguồn nguyên liệu này rất có sẵn

và rẻ tiền [1]

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng

- Quy trình sản xuất bia tại công ty

- Thiết bị sản xuất bia tại công ty

- Dụng cụ và hóa chất thực hiện trong quy trình sản xuất bia

+ Dụng cụ: máy đo pH, bình tam giác 250ml, bình dịnh mức 500ml, nhiệt kế, khúc xạ kế, pipet, buret chuẩn độ …

+ Hóa chất: Na2CO3 0,1N, HCl 0,1N, chỉ thị màu phenolphtalein (pp) 0,1%, nước cất

3.3 Nội dung và các chỉ tiêu theo dõi

3.3.1 Tìm hiểu các công đoạn trong quy trình công nghệ sản xuất bia

3.3.2.2 Nồi nấu

3.3.2.3 Thiết bị lọc dịch đường

3.3.2.4 Thiết bị lắng xoáy

3.3.2.5 Thiết bị làm lạnh nhanh

3.3.2.6 Tank lên men

3.3.2.7 Thiết bị lọc trong bia

3.3.3 Tìm hiểu các phương pháp đánh giá và kiểm tra bán thành phẩm và chất lượng bia thành phẩm

3.3.3.1 Kiểm tra bán thành phẩm

*Xác định nhiệt độ, độ đường và pH của dịch đường

*Xác định nhiệt độ, pH Và độ đường của dịch lên men

*Xác định nồng độ CO2

*Xác định độ chua

3.3.3.2 Đánh giá chất lượng bia thành phẩm

3.3.4 Tính toán cân bằng sản phẩm

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp thu thập thông tin

*Bằng cách thu thập tài liệu có sẵn của công ty từ cán bộ quản lý

*Bằng cách hỏi cán bộ, công nhân sản xuất

*Bằng cách tiến hành tham gia sản xuất thực tế

*Bằng cách quan sát:

- Quan sát toàn bộ quá trình sản xuất, từ khâu đưa nguyên liệu vào cho đến khi có được bia thành phẩm Sau đó ghi chép và mô tả các công đoạn trong quy trình sản xuất của công ty

- Quan sát, mô tả cấu tạo, các thông số kỹ thuật và cách vận hành thiết bị, máu móc sử dụng trong dây truyền sản xuất

- Quan sát trạng thái nguyên liệu, bia thành phẩm

3.4.2 Phương pháp lấy mẫu

- Lấy 200ml dịch đường từ cửa tiếp nguyên liệu của nồi nấu làm mẫu phân tích

- Lấy 200ml dịch lên men từ tank lên men làm mẫu phân tích

3.4.3 Phương pháp phân tích

*Xác định độ đường, nhiệt độ, pH của dịch đường [4]

- Xác định nhiệt độ nấu ở các giai đoạn (40, 52, 64, 74, 78, 90, 100)

+ Được tiến hành bằng cách theo dõi trên đồng hồ nhiệt kế được gắn ngay trên thiết bị nấu

+ Kết quả đo tương ứng với chỉ số trên đồng hồ nhiệt kế và được thể hiện ở (bảng 4.3) và (mục 4.3.1)

- Xác định độ pH ở các giai đoạn nhiệt độ bằng máy đo pH để bàn

+ Tiến hành: Lấy 200 ml mẫu dịch Sau đó điều chỉnh nhiệt độ của dịch đường về nhiệt độ phòng là 20o

C, lắc nhẹ bình Rồi tiến hành mở máy đo pH và theo dõi kết quả Ghi lai kết quả đo

- Xác định độ đường ban đầu bằng chiết quang kế cầm tay, trước khi bơm vào thùng lên men

+ Tiến hành: Dùng pipet hút 0,5 ml dịch đường nhỏ lên bề mặt tấm kính đo phía dưới của thước đo độ đường Chú ý không để tạo bọt Sau đó đóng tấm kính phía trên lại và bắt đầu ngắm, đọc chỉ số tương ứng trên giải phân cách và ghi lại kết quả

*Xác định nhiệt độ của dịch lên men

- Xác định nhiệt độ lên men bằng nhiệt kế: Được tiến hành ngay sau khi lấy mẫu từ tank lên men Ghi lại chỉ số đo được trên nhiệt kế

*Xác định nồng độ CO2

+ Tiến hành:

Làm mẫu thực: hút 5ml bia đã lắc đều CO2 cho vào bình tam giác 250 ml Lấy tiếp 10 ml Na2CO3 0,1N và 10 ml nước cất cho vào bình tam giác đó Sau đó tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,1N khi thấy hết màu hồng thì ghi lại số

ml HCl đã dùng, được giá trị N1

Lấy mẫu trắng: lấy 5ml bia cho vào bình tam giác 250 ml Lắc nhẹ để loại bỏ

CO2 Cho tiếp 10 ml Na2CO3 0,1N và 10ml nước cất vào bình tam giác đó.Nhỏ 1 đến 2 giọt phenoiphtalein 1% Và tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,1N đến khi hết màu hồng thì đọc và ghi lại số ml HCl đã dùng,được giá trị N2

+ Tính lượng CO2:

Lượng CO2 = (N1 – N2) x 1,76

*Xác định độ chua

+ Tiến hành: Lấy 10 ml bia cho vào bình tam giác 250 ml Lắc nhẹ để loại bỏ hết CO2 Cho thêm 10 ml nước cất và 1 đến 2 giọt phenolphtalein 1%.Sau đó chuẩn

độ bằng NaOH 0,1N đến khi chuyển màu hồng phớt Ghi lại kết quả số ml NaOH 0,1N đã tiêu tốn, được kết quả ghi vào sổ theo dõi

3.4.4 Phương pháp đánh giá bằng cảm quan

Đánh giá chất lượng của bia thành phẩm thông qua các chỉ tiêu: độ cồn, giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan, khả năng tạo bọt…

Dựa vào TCVN 6063 – 1995 [7], theo thang điểm 5 cho cả 4 chỉ tiêu cảm quan để tính được sản phẩm đạt được loại nào so với tiêu chuẩn,bảng xếp hạng chất theo điểm số được trình bày ở (bảng 3.2) Thành viên đánh giá cảm quan gồm 10 người đã được huấn luyện

*Nguyên tắc: Điểm chất lượng cho mỗi chỉ tiêu là trung bình điểm cộng của tất cả các thành viên Tất cả các chỉ tiêu cảm quan được dùng hệ điểm 20 xây dựng trên 1 thang điểm thống nhất 6 bậc 5 điểm (điểm từ 0 đến 5) Trong đó điểm 0 tương ứng với sản phẩm bị hư hỏng, điểm từ 1 đến 5 tương ứng với mức khuyết tật giảm dần, điểm 5 tương ứng với sản phẩm có chất lượng tốt

Điểm chất lượng của sản phẩm bia là điểm trung bình cộng của từng chỉ tiêu nhân với hệ số trọng:

Bảng 3.1: Hệ số trọng lượng của từng chỉ tiêu cảm quan [6]