BÀI BÁO CÁO CÔNG NGHỆ LÊN MEN 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

Việc kiểm định hóa học các bình gốm cổ phát hiện ra rằng bia tương tự như rựơu vang đã được sản xuất khoảng 7.000 năm trước ở khu vực ngày nay là Iran và là một trong số các công nghệ si

BỘ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC



BÀI BÁO CÁO CÔNG NGHỆ LÊN MEN 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

GVHD: Trương Phước Thiên Hoàng

Lớp DH09SH

Tháng 2/2012

DANH SÁCH NHÓM

1 Trầm Thị Cẩm Nhung 09126289

2 Trầm Thị Mỹ Hương 09126283

3 Nguyễn Thị Liễu 09126105

4 Huỳnh Thị Phương Thanh 09126193

5 Nguyễn Thị Hồng Vân 09126267

MỤC LỤC

I.NGUỒN GỐC BIA 2

II.THÀNH PHẦN BIA 3

II.1 Nước 3

II.2 Mạch nha 4

II.3 Hoa bia(Hublông) 4

II.5 Men bia 5

II.6 Các chất làm trong 5

III.NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA 6

III.1 Gạo 6

III.2 Malt 6

III.3 Men 7

III.4 Hoa Hupblon 8

III.5 Nước 8

IV.CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA 8

IV.1 Quá trình đường hóa 8

IV.2 Quá trình Hupblon hóa 9

IV.3 Quá trình lắng trong và làm lạnh 9

IV.4 Lên men 10

IV.5 Chiết bia 14

V.PHÂN LOẠI BIA 14

V.1 Ale 15

V.2 Lager 15

V.3 Loại bia hỗn hợp 15

I. NGUỒN GỐC BIA

Nguồn gốc bia: bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài ngừơi đã tạo ra, có niên đại it nhất là tứ thiên niên kỷ 5 TCN và đã được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà (Mesopotamia)

Giống như phần lớn các chất chứa đường khác có thể bị lên men một cách tự nhiên, rất có thể

là các đồ uống tương tự như bia đã được phát minh một cách độc lập giữa các nền văn hóa trên toàn thế giới Việc kiểm định hóa học các bình gốm cổ phát hiện ra rằng bia (tương tự như rựơu vang) đã được sản xuất khoảng 7.000 năm trước ở khu vực ngày nay là Iran và là một trong số các công nghệ sinh học đã biết, trong đó các quy trình sinh học của sự lên men được áp dụng Tại Lưỡng Hà, chứng cứ lâu đời nhất về bia được cho là bức vẽ 6.000 năm tuổi của người Sumeria miêu tả những người đang uống một thứ đồ uống bằng các cần hút bằng sậy từ thùng công cộng Bia cũng được đề cập tới trong thiên sử thi Gilgamesh, một trong bản trường ca 3.900 tuổi của người Sumeria để tỏ lòng tôn kính nữ thần Ninkasi, vị thần bảo trợ cho bia, nó chứa công thức làm bia cổ nhất còn sót lại và miêu tả việc sản xuất bia từ lúa mạch thông qua bánh mì Bia đã trở thành thiết yếu đối với tất cả các nền văn minh trồng ngũ cốc ở thế giới phương Tây cổ xưa, đặc biệt là ở Ai Cập và Lưỡng Hà

Bia đã từng là quan trọng đối với người la mã trong thời kì đầu, nhưng trong thời kì Cộng hòa

La Mã thì rượu vang đã thay thế bia như là một đồ uống chứa cồn được ưa chuộng hơn Bia được coi là đồ uống thích hợp cho những người man rợ; Tacitus đã viết một cách đầy chê bai về bia được các giống người Đức sản xuất trong thời đại của ông

Người Thracia cũng được biết là đã sử dụng bia sản xuất từ lúa mạch đen, thậm chí từ thế kỷ 5 TCN, như Hellanicos đã viết trong vở các opêra Tên gọi cho bia của họ là brutos hay brytos

Sự bổ sung hoa bia vào bia để tăng vị đắng, bảo quản và hương vị cho bia là một phát kiến tương đối mới: trong thời trung cổ nhiều hỗn hợp khác của các loại thảo mộc thông thường được cho vào bia chứ không phải hoa bia Các hỗn hợp này thông thường được gọi là gruit Hoa bia đã được trồng tại Pháp sớm nhất là vào khoảng thế kỷ 9; văn bản cổ nhất còn sót lại có ghi chép về việc sử dụng hoa bia trong bia có niên đại vào năm 1067 bởi nữ tu viện trưởng kiêm nhà văn Hildegard: “Nếu người ta định làm bia từ yến mạch, nó được chuẩn bị cùng hoa bia”

Tại châu Âu, trong thời Trung cổ, bia chủ yếu được sản xuất trong gia đình Vào thế kỷ 14, 15 việc sản xuất bia đã dần dần chuyển từ hoạt động gia đình sang hoạt động thủ công, với các quán bia và tu viện sản xuất bia hàng loạt để tiêu thụ

Trong thế kỷ 15, ở Anh thì loại bia không có hoa bia được biết đến như là ale, còn việc sử dụng hoa bia thì đồ uống đó gọi là bia Bia có chứa hoa bia được nhập khẩu vào Anh từ Hà Lan sớm nhất là từ năm 1400 ở Winchester, và hoa bia đã được trồng trên quốc đảo này từ năm 1428 Tính phổ biến của hoa bia ban đầu là hỗn hợp - Công ty bia rượu London đã đi xa tới mức ra thông báo “ không hoa bia, không thảo mộc hoặc những gì khác tương tự được cho vào bất kỳ ale hay rượu (mùi) nào sẽ được sản xuất – mà chỉ có liquor (nước), mạch nha, và men bia” Tuy nhiên, vào thế ký 16, ale đã được dùng để chỉ các loại bia mạnh (nồng độ cồn cao) bất kỳ và tất

cả các ale và bia điều sử dụng hoa bia

Năm 1516, William IV, công tước xứ Bavaria, đã thông qua Reinheitsgebot (Luật tinh khiết),

có lẽ là quy định về thực phẩm cổ nhất còn áp dụng đến nay, Gebot quy định rằng thành phần của bia chỉ được bao gồm nước, lúa mạch hoa bia, với men bia được bổ sung sau phát kiến của Louis Pasteur vào năm 1857 Luật của người Bavaria đã được áp dụng trong cả nước Đức như

một phần của nước Đức thống nhất năm 1871 thành Đế chế Đức dưới thời Otto von Bismarck,

và kể từ đó đã được cập nhật để phản ánh xu hướng hiện đại trong sản xuất bia rượu Cho đến nay, Gebot vẫn được coi là tiêu chuẩn của độ tinh khiết cho bia, mặc dầu điều này có thể gây tranh cãi

Phần lớn các loại bia cho đến thời gian gần đây thực chất là thứ mà ngày nay gọi là ale Bia lager đã được phát hiện ra một cách tình cờ vào thế kỷ 16 sau khi bia được lưu giữ trong các hầm lạnh một thời gian dài; kể từ đó nó được sản xuất nhiều hơn ale

Với sự phát minh ra động cơ hơi nước năm 1765, công nghiệp hóa sản xuất bia đã trở thành sự thật Các cải tiến mới trong công nghệ sản xuất bia đã xuất hiện cùng với sự ra đời của nhiệt kế

và tỷ trọng kế của thế kỷ 19 Đã cho phép các nhà sản xuất bia tăng tính hiệu quả và kiểm soát nồng độ cồn Cho đến cuối thế kỷ 18, mạch nha chủ yếu được làm khô bằng lửa do đốt gỗ, than củi, trấu, và sau năm 1600 là từ than cốc Nói chung không có loại mạch nha nào trong số này được che chắn tốt khỏi khói sinh ra trong các lò sấy, và do đó các loại bia thời kỳ đó có thành phần hơi khói trong hương vị của chúng; các chứng cứ chỉ ra rằng các nhà sản xuất mạch nha và bia thường xuyên phải cố gắng giảm thiểu sự bám khói của bia thành phẩm Sự phát minh ra lò nướng hình trống năm 1817 của Daniel Wheeler đã cho phép tạo ra mạch nha nướng chín kỹ và tạo tiền đề cho sản xuất các loại bia đen (porter và stout) Sự phát minh ra vai trò của men bia trong quá trình lên men vào năm 1857 bởi Louis Pasteur đã giúp cho các nhà sản xuất bia phương pháp ngăn chặn vị chua của bia bởi các loại vi sinh vật không mong muốn

Năm 1953, Morton W Coutts, một người New Zealand đã phát triển kỹ thuật lên men bia liên tục Morton lấy bằng sáng chế công nghệ của ông và nó là một cuộc cách mạng trong công nghiệp bia do nó làm giảm thời gian ủ và sản xuất bia trước đây là 4 tháng xuống còn chưa đầy

24 giờ Công nghệ của ông vẫn được sử dụng nhiều nhà sản xuất bia lớn nhất thế giới ngày nay, bao gồm cả Guinness

Ngày nay, công nghiệp bia là công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu, bao gồm chủ yếu là các

tổ hợp được ra đời từ các nhà sản xuất nhỏ hơn Trong khi bia chư yếu là đồ uống chứa cồn thì một số biến thái của nó cũng tồn tại, xuất phát từ thế giới phương tây, là các loại bia đi qua công đoạn xử lý để loại bỏ bớt cồn, sản xuất ra cái gọi là bia không cồn

II THÀNH PHẦN BIA

Thành phần chính của bia là nước, lúa mạch đã mạch nha hóa, hoa bia và men bia Các thành phần khác, chẳng hạn các chất tạo mùi vị hay các nuồn tạo đường khác được thêm vào như là phụ gia Các phụ gia phổ biến là ngô và lúa gạo Các nguồn tinh bột này được ngâm ủ để chuyển hóa thành các loại đường dễ lên men và làm tăng nồng độ cồn trong bia trong khi bổ sung rất ít hương vị Các nhà sản xuất bia lớn ở Mỹ sử dụng tương đối nhiều các phụ gia để sản xuất bia rất

ít hương vị với nồng độ cồn 4-5% theo thể tích

1 Nước

Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có một ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trung của nước trong khu vực sản xuất bia Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước cứng là phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sẫm màu như bia đen, trong khi nước mềm là phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sáng màu, chẳng hạn như bia pilsener của Cộng hòa Séc

2 Mạch nha

Trong số các loại mạch nha thì mạch nha từ lúa

mạch được sử dụng rộng rãi nhất do nó chứa nhiều

amylase, là một loại enzym tiêu hóa giúp cho việc

phá vỡ tinh bột để chuyển nó thành đường Tuy

nhiên, phụ thuộc vào loại cây trồng trong từng khu

vực mà các loại ngũ cốc được/không được mạch

nha hóa khác cũng có thể sử dụng, bao gồm lúa

mì, lúa gạo, yến mạch và lúa mạch đen, cũng như

ít phổ biến hơn là ngô và lúa miến

Mạch nha được tạo ra từ hạt ngũ cốc bằng cách ngâm chúng vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy Hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa tạo

ra các enzym để chúng chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường có thể lên men

Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu mạch nha khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn Ngày nay, trong phần lớn các trường hợp, hai hoặc nhiều loại mạch nha được phối hợp để sản xuất bia

3 Hoa bia (Hublông)

Chất trong hoa bia quyết định cho khẩu vị của bia

Không những loại (giống) mà cả vùng trồng hoa bia

cũng có ảnh hưởng đến chất lượng của bia Ngoài ra,

thời điểm và cách cho hoa bia vào trong lúc nấu (chia

làm nhiều lần hay một lần) cũng có ảnh hưởng đến

mùi vị

Hoa bia (tên khoa học Humulus) thường được sử

dụng để tạo vị đắng cho bia kể từ thế kỷ 17 Hoa bia

chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia

 Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha

 Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quýt hay mùi thảo mộc

 Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn

 Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian bọt lâu hơn (tạo ra bởi các chất cacbonat hóa bia)

Độ đắng của bia thương phẩm được đo theo thang đơn vị độ đắng quốc tế (IBUS) Trong khi cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp thế giới với nhiều giống khác nhau, nhưng nó chỉ được sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu

 Thành phần hương liệu

+ Chất đắng

Alpha acid 3.0-5.5%*

Beta Acid 3.0-5.0%*

Cohumulon 18-28%x

Colupulon 36-44%x

+Polyphenols

Tổng cộng 4.0-5.0%*

Xanthohumol 0.2-0.3%*

+Các chất dầu hương liệu

Tổng cộng 0.7-1.3%+

Myrcen 20-28%x

Linalool 0.7-1.1%x

Beta Caryophyllen 10-15%x

Aromadendren <0.2%x

Humulen 45-55%x

Farnesen <1%x

Beta Selinen 1.0-1.5%x

Alpha Selinen 1.0-1.5%x

4 Men bia

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường Các giống men bia cụ thể được lựa chọn

để sản xuất các loại bia khác nhau, nhưng có hai giống chính là men ale (Saccharomyces

cerevisiae) và men lager (Saccharomyces uvarum), với nhiều giống khác nhau nữa tùy thao loại

bia nào được sản xuất Men bia sẽ chuyển hóa đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn và cacbon dioxit (CO2) Trước khi các chức năng của men bia được hiểu rõ thì mọi quá trình lên men đều sử dụng các loại men bia hoang dã Mặc dù còn rất ít loại bia, chẳng hạn như bia lambic vẫn dựa trên phương pháp cổ này nhưng phần lớn các quá trình lên men ngày nay đều sử dụng các loại men bia được nuôi cấy và có độ tinh khiết cao Trung bình, hàm lượng cồn trong bia là khoảng 4-6% rượu theo thể tích, mặc dù nó có thể thấp tới 2% và cao tới 14% trong một số trường hợp nào đó Một số nhà sản xuất bia còn đưa ra loại bia chứa tới 20% cồn

5 Các chất làm trong

Một số nhà sản xuất bia còn cho thêm một hay nhiều chất làm trong vào bia mà không bị bắt buộc phải công bố như là một thành phần của bia Các chất làm trong phổ biến là thạch- thu được từ bong bóng cá; caragin- thu được từ tảo biển; rêu Ireland (loài tảo đỏ có tên khoa học

Chondrus crispus ) và giêlatin Do các thành phần này có thể thu được từ động vật, việc sử dụng

hay tiêu thụ các sản phẩm động vật liên quan cần phải có các thông số kỹ thuật cụ thể trong quá trình lọc của nhà sản xuất bia

Quy trình công nghệ ở phân xưởng

H2O H2O

Làm lạnh

Thùng lên men

Gạo

Nghiền

Hóa malt Hóa gạo

Hupblon hóa Lọc Nghiền

III.NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA

Nguyên liệu dùng để sản xuất bia bao gồm: gạo, malt, H2O, men, hoa Hupblon Trong đó malt

và hoa Hupblon là hai nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia, nó có chất lượng cao của các hãng cung cấp hàng đầu thế giới Việc sản xuất dựa trên nền tảng công nghệ tiên tiến và tuân tủ nghiêm ngặt theo đúng các quy trình công nghệ cũng như các tiêu chuẩn của Việt Nam – thế giới

1 Gạo: chỉ là nguyên liệu phụ (chiếm 30%), nguyên liệu chính dùng để thay thế nhằm giảm

giá thành sản phẩm Gạo được mua từ gạo ăn binh thường, đem nghiền nát sau đó xay mịn ở dạng tấm và được đưa vào nồi gạo Ở nồi gạo, gạo dạng tấm được hòa tan bằng nước ở 77oC và hỗn hợp đó được hồ hóa ở 100oC Trong quá trình hồ hóa có bổ sung thêm một số hóa chất như CaCl2, CaSO4 nhằm mục đích cung cấp Ca2+ để phục vụ cho quá trình đường hóa sau này và có

bổ sung thêm 1 loại enzym chống cháy có tên thương mại là Termamyl để pha loãng dung dịch, chống trường cháy nồi và enzym này phải là enzym chịu nhiệt cao

2 Malt: là một loại hạt ngũ cốc gọi là lúa mạch (chiếm 70%) Nó được nhập từ các nước

Anh, Úc, Đan Mạch Chất lượng malt được đảm bảo theo tiêu chuẩn tập đoàn Casberg Malt được các nước gởi mẫu cho phòng thí nghiệm Casberg và chất lượng được gởi về Công ty bia Huda và nó được đưa vào các SILO bể chứa Malt dạng hạt sau khi xay được hòa tan bằng nước

ở 37oC và cho vào nồi malt Đối với việc hòa tan malt khác với hòa tan gạo vì malt dễ bị hiện tượng đóng cục hơn do đó malt được khuấy trộn dưới dạng phun nước trước khi cho vào nồi phun Malt còn được dùng để tạo màu cho bia, với malt bình thường không đủ độ màu vì thế người ta thêm malt “đen” để tăng độ màu từ 4-6 EBC

3 Men: là chất xúc tác có nguồn gốc protein, đó là những phân tử có cấu tạo từ acid amin

và có cấu trúc không gian xác định của mạch polypeptid Tác dụng xúc tác là nhờ các quá trình lên men Đó là những quá trình trong đó xảy ra sự thay đổi thành phần hóa học của chất gây ra

do kết quả hoạt động của các vi sinh vật nào đó (ví dụ men rượu, nấm hoặc vi khuẩn) Trong những trường hợp này, những chất men do vi sinh vật tạo ra là những yếu tố hoạt động xúc tác Chất men vẫn giữ được tính hoạt động và khả năng tác dụng của nó khi lấy nó ra khỏi vi sinh vật Mỗi loại men có một hương vị riêng

Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hòa tan, các hợp chất Nitơ (các acid amin, peptid), vitamin và các nguyên tố vi lượng… qua màng tế bào Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hóa các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành Bài viết này xin giới thiệu về sự khác nhau về đặc tính hình thái và đặc tính công nghệ lên men giữa nấm men chìm và nấm men nổi:

 Đặc tính hình thái

- Nấm men chìm: hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi Hình dạng chủ yếu là hình cầu

- Nấm men nổi: tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành như chuỗi các tế bào nấm men, còn hình đạng chủ yếu hình cầu hoặc ovan với kích thước 7 - 10 µm

 Đặc tính sinh lý

- Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các loại đường trisacharide, ví dụ raffinoza Trong nấm men chìm có enzym có thể sử dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường sacaroza

- Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men chìm

- Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi

Bảng 1: Bảng đặc điểm của nấm men nổi và nấm men chìm

Đặc điểm của nấm men nổi

(Saccharomyces cerevisiae)

Đặc điểm của nấm men chìm (Saccharomyces carbergesis) Trong quá trình lên men, tế bào nấm men lơ

lửng trong dung dịch lên men, tập trung nhiều

ở vùng bề mặt

Trong quá trình lên men, tế bào nấm men thường tạo thành chùm, sau đó lắng xuống đáy thiết bị lên men

Thời gian lên men ngắn, nhiệt độ lên men cao

(12 – 18oC)

Thời gian lên men dài, nhiệt độ lên men thấp (6 – 7oC)