Quy trình công nghệ sản xuất bia

Bia được dùng để giải khát hàng ngày sau giờ làm việc mệt mỏi, dùng trong các bữa tiệc họp mặt, làm quà biếu … nó là loại sản phẩm được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu như nước, đại m

LỜI MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài:

Bia là thức uống có độ cồn thấp, có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, giàu dinh

hoá thức ăn tốt hơn, bia có màu đặc trưng tuỳ theo từng loại như bia vàng hay bia đen…

bia có nguồn gốc từ rất lâu, cách đây hơn 5000 năm, chính những hương vị đặc trưng

của bia giúp công thức nấu bia không những không mai mọt theo thời gian mà còn được

lưu truyền mãi cho đến ngày nay với nhiều phong cách và trường phái nấu bia khác nhau

Ngoài thành phần chính của bia là CO2 và rượu, bia còn có nhiều thành phần bổ

dưỡng khác: chất đạm, vitamin ( đặc biệt là vitamin nhóm B), chất khoáng, chất màu,

chất thơm từ nguyên liệu tự nhiên Tất cả các thành phần trên đều tham gia vào định

hương, vị, mùi và các chỉ tiêu chất lượng khác của bia thành phẩm, tạo ra nét độc đáo của

sản phẩm này Nhân tố tạo ra nét độc đáo cho từng loại bia phụ thuộc vào trước tiên là

nguyên liệu, chủng loại nấm men sau đó là tính chất của quá trình công nghệ làm bia

Bia được dùng để giải khát hàng ngày sau giờ làm việc mệt mỏi, dùng trong các

bữa tiệc họp mặt, làm quà biếu … nó là loại sản phẩm được sản xuất từ nhiều loại nguyên

liệu như nước, đại mạch nảy mầm, tinh chất của hoa houblon và sự lên men của nấm

men Bia khi dùng đúng mức và điều độ sẽ giúp người sản khoái, dễ chịu, tỉnh táo, tăng

sức đề kháng cho cơ thể, tốt cho tim mạch và hệ tiêu hoá Tuy nhiên dùng bia với lượng

nhiều sẽ có tác động xấu đến con người

Ở Việt Nam, bia được du nhập từ năm 1890 cùng với sự có mặt của nhà máy bia

Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, như vậy nghành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100

năm Từ đó cho đến nay đã có nhiều nhà máy bia khác ra đời với qui mô lớn và đa dạng

về sản phẩm

II Mục đích:

Tìm hiểu về công nghệ sản xuất bia một cách tổng quát hơn để nắm rõ hơn về một

ngành nước giải khát có truyền thống lâu đời này

PHẦN I: TÌM HIỂU VỀ NGUYÊNLIỆU SẢN XUẤT

I MALT ĐẠI MẠCH:

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MALT ĐẠI MẠCH:

1.1.1 Vai trò của malt trong sản xuất bia:

Trong công nghiệp sản xuất bia malt là nguồn nguyên liệu chủ yếu được dùng để

sản xuất bia vì vậy nó có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp sản xuất bia Thành

phần của malt là những nhân tố quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm sau này,

chúng giúp cho bia có hương vị đặc trưng, có vị đắng dịu hài hòa tạo cảm giác thú vị cho

người sử dụng

Trong thành phần của malt có chứa một lượng Enzim khá phong phú Trong những

điều kiện thuận lợi về nhiệt độ, PH thì các Enzim này hoạt động mạnh phân cắt các hợp

chất hữu cơ có phân tử lớn thành những hợp chất có phân tử lượng thấp Mặc khác trong

thành phần của malt có chứa nhiều tinh bột, các đường đơn, protein, các sắc tố tạo màu,

mùi, vị làm cho bia có hương vị đặc trưng

1.1.2 Một số đặc tính của malt:

Malt là một loại ngũ cốc được sản xuất từ lúa đại mạch Malt đại mạch gieo trồng là

loại thực vật xếp vào họ hordeum gồm: hordeum sativum, hordeum murium, hordeum

jubatum…

Tùy theo mục đích sử dụng mà malt đại mạch được chia thành 2 nhóm: đại mạch

mùa đông (gieo hạt mùa đông, thu hoạch mùa hè) và đại mạch mùa xuân (gieo hạt mùa

xuân, thu hoạch mùa thu) Thường chu kỳ sinh trưởng của đại mạch 100 – 120 ngày

Trong công nghiệp thì người ta thường dùng dại mạch để chế biến bia là giống đại

mạch 2 hàng (hordeum distichum) Dấu hiệu đặc trưng của đại mạch hai hàng là hình

dáng rất cân đối tùy thuộc vào tư thế và đặc điểm của bông

Đại mạch hai hàng được chia thành ba nhóm nhỏ: đại mạch bông cúi, bông đứng và

bông xòe Đại mạch bông cúi có đặc điểm là trục bông rất dẻo, gié của hạt dài, sau khi trổ

hoa và làm đòng thì bông bắt đầu cúi xuống Đại mạch bông đứng có đặc điểm là cây to

cứng, bông dày hạt Loại này được trồng nhiều ở một số nước Tây Âu Đại mạch bông

xòe thì có gié rất ngắn, có hạt dường như được tính vuông góc với trục bông chủ yếu

trồng nhiều ở Anh, Ailen và Bắc Mỹ

Trong nông nghiệp người ta dùng đại mạch làm thức ăn gia súc chăn nuôi hoặc chế

biến thức ăn cho gia súc, gia cầm,…thường dùng đại mạch đa hàng (hordeum

polystychum)

Giống đại mạch đa hàng này được chia làm hai nhóm: đại mạch bốn hàng

(H.hexatichum) và đại mạch sáu hàng (H tetratichum) thông thường giống đại mạch bốn

hàng cũng được dùng để sản xuất bia nhưng không được phổ biến

Đại mạch hai hàng

Đại mạch nhiều hàng

1.2 THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA MALT:

Hạt của malt đại mạch có ba bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phôi

1.2.1 Vỏ:

Vỏ hạt chiếm tỉ lệ khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng Đối với công nghệ

sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt: mặt bất lợi là trong vỏ có chứa các chất màu,

các chất đắng và các chất chát nếu các chất này hòa tan vào dịch đường sẽ làm giảm chất

lượng của sản phẩm Mặt lợi của lớp vỏ là đóng vai trò xây dựng màng lọc trong quá

trình tách bả khỏi khối cháo

Vỏ hạt đại mạch từ ngoài vào trong chia làm ba lớp: vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt Phần

này chiếm từ 8- 15% trọng lượng hạt

Vỏ trấu là cấu tử chiếm nhiều nhất trọng lượng của vỏ, nó được hình thành từ đài

hoa Đài hoa dưới hình thành nên vỏ trấu phía ngoài (phía lưng) và kết thúc bằng sợi râu,

còn đài hoa hình thành nên vỏ trấu phía trong (phía bụng) của hạt…Đài hoa là công cụ để

bảo vệ các cơ quan bên trong của hạt trong quá trình hình thành và chuyển hóa của nó

Thành phần hóa học của vỏ trấu chủ yếu là xellulose kết chặt lại nhờ chất khoáng và

linhin Dưới lớp vỏ trấu là lớp vỏ quả được cấu tạo từ lớp tế bào, cứ một lớp xếp ngang

thì tiếp đến là một lớp xếp dọc Với cấu trúc như vậy lớp vỏ quả sẽ rất dai và bền vững

Dưới lớp vỏ quả là lớp vỏ hạt bai gồm hai lớp tế bào, tế bào của lớp ngoài có thành rất

dày, lớp trong thì trong suốt Lớp vỏ hạt có vai trò như một màng bán thấm: chỉ cho nước

thấm vào bên trong hạt đồng thời giữ các chất hòa tan trong hạt không cho thấm ra ngoài

Lớp vỏ quả và lớp vỏ hạt liên kết chặt với nhau, mối liên kết đó chắt hơn rất nhiều so với

sự liên kết giữa chúng với lớp vỏ trấu

1.2.2 Nội nhũ hạt:

Nội nhũ hạt là thành phần lớn nhất đồng thời là phần có giá trị nhất của hạt, chiếm

từ 45 – 68% trọng lượng hạt Phần này của hạt đại mạch giữ vai trò quyết định đến chất

lượng của đại mạch trong sản xuất bia Ngoài cùng của nội nhũ tiếp giáp với lớp vỏ hạt là

lớp aloron Lớp aloron này rất giàu protein, chất béo, đường xelluloza, pentoza, vitamin

và chất tro Dưới lớp aloran mới đến phần nội nhũ thật của hạt

Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột,

một ít protein, xelluloza, chất béo, tro và đường Các hạt tinh bột trong nội nhũ malt có

dạng hình tròn có kích thước rất lớn 20 -30 mm hoặc rất bé từ 2 – 10 mm có rất ít những

hạt có kích thước trung bình, trọng lượng riêng của hạt tinh bột khá cao 1,5 – 1,6 vì vậy

chúng lắng xuống nhanh, tinh bột không tan trong nước kể cả những dung môi hữu cơ

trung tính, có nhiệt độ hồ hóa là 75 – 800C

Ngoài thành phần là tinh bột còn có chứa một số tạp chất khác như nito 0,5 – 1,5%;

tro 0,2 – 0,7%; axit béo 0,6%

Cấu tạo tinh bột gồm hai dạng polysacharide: amylo và amypectin

Amylo: chiếm từ 17 -24% trọng lượng tinh bột là một polyme ở dạng xoắn – thẳng

gồm 60 – 600 gốc glucoza được nối với nhau qua cầu oxy & - 1,4 glucozit

Amylopectin: chiếm từ 76 – 83% trọng lượng tinh bột, là một polyme ở dạng xoắn –

nhánh gồm khoảng 2000 gốc glucoza được nối với nhau qua cầu oxy α- 1,4 glucozit ở

mạch chính và α - 1,6 glucozit ở mạch nhánh

Tinh bột sẽ chịu tác động xúc tác của hệ enzim amylaza (α và β), hiệu quả xúc tác

này sẽ tùy thuộc vào nhiệt độ và pH

1.2.3 Phôi:

Phôi là cơ quan sống, hô hấp của hạt Phôi thường chiếm 2,5 – 5% trọng lượng hạt

Trong phôi có từ 37 -50% chất khô là thành phần nito, khoảng 7% chất béo, 5 – 6%

đường saccaroza, 7 – 7,5% pentoza, 6 – 6,5% chất tro và một ít thành phần khác

Vai trò của phôi có tầm quan trọng đặc biệt không những đối với sự sống lưu

truyền của cây mà ngay cả trong công nghiệp sản xuất bia Quá trình chế biến hạt đại

mạch để trở thành hạt malt được đặc nền tản trên sự nảy mầm của hạt, tức là sự phát triển

của phôi

Trong giai đoạn này quá trình sinh học chủ yếu xảy ra là sự hoạt hóa và tích lũy

hoạt lực của enzim trong hạt Nhờ quá trình này mà một chất dinh dưỡng cao phân tử bị

phân cắt thành sản phẩm thấp phân tử Một phần các chất thấp phân tử này được chuyển

về phôi để nuôi ây non, phần còn lại tồn tại trong hạt để sa này biến thành chất hòa tan

của dịch đường

Phôi nằm ở phía dưới gần đế của hạt bao gồm phôi lá , phôi rễ và nằm giữa chúng

là phôi thân Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là lớp ngù Ngù là một lớp màng bán thấm:

nó chỉ cho phép các chất hòa tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển về phôi và nước từ phía

phôi đi vào nội nhũ

1.3 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MALT:

Thành phần hóa học của malt đại mạch rất phức tạp Nó phụ thuộc vào giống đại

mạch, điều kiện đất đai, khí hậu, kĩ thuật canh tác và điều kiện bảo quản.Thành phần hóa

học của malt là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch để xem xét loại đại mạch đó

có đủ tiêu chuẩn để sản xuất bia hay không

1.3.1 Nước:

Thủy phần của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản

hạt Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bóc nóng của hạt Hai quá trình này

là nhân tố quan trọng làm hao tổn chất khô Thủy phần cao quá mức cho phép tạo điều

kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển

Đặc biệt nguy hiểm là các loại vi khuẩn hoại sinh gây thối rữa cho hạt Đại mạch

có thủy phần cao sẽ làm tăng chi phí vận tải một cách vô ích Người ta xác định được

hàm ẩm của đại mạch tăng 1% thì hiệu suất thu hồi chiết giảm 0.76%, hàm ẩm tối đa cho

phép của đại mạch khi đưa vào bảo quản là 13%

1.3.2 Gluxit:

Gluxit được chia làm bốn nhóm: mono, di-, tri và polysacharide

Monosaccharide trong đại mạch bao gồm glucoza, frcctoza và xitaza

Trong thành phần của disaccharide thì chủ yếu là saccharoza và maltoza còn thành

phần của trisaccharude là đường rasinoza

Polysaccaride là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt đại

mạch Chúng bao gồm tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentoza, amylan và các hợp

chất hợp kẹo Ba cấu từ có ý nghĩa quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia

a) Tinh bột:

Tinh bột là cấu từ chiếm vị trí hơn một nửa khối lượng chất khối lượng chất khô

của đại mạch là chủng giống có chất lượng cao thì cao thì con số này có thể lên đến 70%

Trong công nghệ sản xuất malt và via thì tinh bột có hai chức năng:

Thứ nhất nó là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi

Thứ hai nó là nguồn cung cấp hào tan cho dịch đường trước lúc lên men

Tinh bột được phân bố ở nội nhũ và một phần rất ét ở phôi Chúng tồn tại dưới

dạng những khối dập thể, có kích thước khá bé ta gọi là hạt tinh bột

Hạt tinh bột của đại mạch có hai kích cỡ: hạt to và hạt bé

Hạt to là hạt có kích thước đường kính khoảng 20-30 um, dạng hình cầu hoặc hình

ovan

Hạt loại bé có dạng hình cầu hay hình que, kích thước khoảng 2- 10um

Tinh bột của hạt đại mạch có tỷ trọng 1.5- 1.6, nhiệt lượng riêng là 0.27 kcal/kg.oC

(calori là 17340 kJ/kg), dễ kết lắng trong nước, quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực

sang bên phải có giới hạn góc quay là 201.5- 204.30

Tinh bột không tan trong nước lạnh và các dung môi hữu cơ trung tính,khi tiếp xúc

với nước thì tinh bột sẽ hút nước và trương nở

Tính chất hồ hóa của tinh bột có ý nghĩa rất lớn trong công nghệ sản xuất bia vì

tinh bột đã qua hồ hóa sẽ được đường hóa nhanh hơn và triệt để hơn

Tinh bột gồm hai polysaccharide hợp thành: amyloza và amylopectin:

Amyloza: chiếm từ 17-24% bao gồm từ 60-600 gốc glucoza liên kết với nhau qua

cầu oxi & đến 1.4 glucozit và tạo mạch thẳng: phía đầu là cực kín còn đầu kia là cực

aldehit

Mạch amylose được xoán theo vòng và có cấu trúc không gian giống một chiếc lò

xo Khi tiếp xúc với dung dịch ion thì chúng bị hấp thu vào khoảng không của chiếc lò

xo này và tạo phức chức phản quan màu xanh Khi cấu trúc lò xo này bị phá vỡ thì tính

chất này cũng không còn

Amyloza có dạng tinh thể có phân tử lượng khoảng 10.000- 100.000 đơn vị, dễ hòa

tan trong nước nóng để tạo thành dung dịch không bền vững với độ nhớt khá thấp Dưới

tác dụng của enzim amyloza mạch amyloza này sẽ bị phân cách thành các đường đơn

giản maltoza và glucoza

Amylopectin: chiếm khoảng 76- 83% được tạo nên bởi khoảng 2.000 gốc đường

glucoza, xếp thành một trục chính, trên đó có nhiều mạch nhánh Tại những điểm phân

nhánh các gốc đường glucoza liên kết với nhau qua cầu nối oxi – 1.6 glucozit, còn các

điểm khác thì mối nối liên kết là oxi & - 1.4 glucozit

Amylopectin là chất vô định hình với khối lượng phân tử từ 400.000 – 1.000.000

đơn vị.Nó không hòa tan trong nước nóng mà chỉ tạo thành hồ với tác dụng của dung

dịch ion thì amylopectin chuyển thành màu tím

Trong mối trương giàu nước tinh bột bị thủy phân bởi hệ enzim amylaza để tạo

thành đường dextrin, đường kép mantoza, một lượng ít glucoza và một số

oligozaccharide này cùng với các dextrin bậc thấp hòa tan bền vững vào nước để trở

thành chất hòa tan của dung dịch đường trước lúc lên men

b) Xelluloza

Xenlluloza của hạt đại mạch được phân bố chủ yếu ở vỏ trấu và chiếm khoảng

20% chất khô của vỏ

Xenlluloza bao gồm khoảng 2.000- 10.000 gốc glucoza, xấp xếp một mạch dài,

xoán lại thành từng chùm nên cấu trúc của xenllucoza rất dai và rất khó bị phân cắt

trong môi trường thường.Xenllucoza không tan trong nước, hầu như không thay đổi

gì về thành phần và cấu trúc trong suốt quá trình sản xuất bia

Xenllucoza đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình lọc dịch dường vì lớp

vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ rất hữu hiệu gớp phần lọc trong bia hơn

c) Hemixelluloza:

Hemixelluloza là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, là một phức hệ bao gồm

pentozan (polyme của n gốc đường 5 cacbon sau khi mất n/2 phân tử nước liên kết nhau),

hexozan và acid uronic

Dưới xúc tác của nhóm enzim sitaza thì hemixelloza bị thủy phân thành hexoza

(galactoza và manoza) và pentoza (arabinoza và xiloza), chúng hòa tan bền vững vào

dung dịch đường và tạo thành chất chiết là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho

nấm men sử dụng

Quá trình phá vỡ thành tế bào bở enzim sitaza đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn

ươm mầm vì đây là bước đột phá để các enzim khác xâm nhập vào bên trong tế bào

d) Các hợp chất pectin và các hợp chất dạng keo:

Các hợp chất dạng pectin được phân bố thành tế bào tạo ra màng trung gian chủ

yếu là protopectin

Các chất dạng keo khi chúng hòa tan vào nước nóng thì tạo thành dung dịch có độ

nhớt cao vì bản chất của nó là một hydratcacbon nên khi thủy phân cho sản phẩm là

đường đơn galactoza và xitoza

Sự tồn tại của hợp chất pectin và các chất dạng keo trong dung dịch đường mang

tính chất hai mặt: Mặt bất lợi gây cho dung dịch có độ nhớt cao nên khó lọc, mặt có lợi

tạo cho bia có vị đậm đà, tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt của sản phẩm

e) Saccharide thấp phân tử:

Saccharide chủ yếu là một số đường đơn và đường kép, cấu tử chiếm nhiều nhất

là saccharoza tới 1,8% chất khô của hạt Loại đường này phân bố ở phôi chiếm đến 5,5%

trọng lượng của bộ phận này

Lượng glucoza và fructoza trong hạt đại mạch là không đáng kể, tổng lượng

đường ngược khoảng 0,3-0,4% trong đó trọng lượng glucoza cao hơn một ít so với

fructoza

Các loại đường đơn trong hạt đại mạch không nhiều nhưng có vai trò quan trọng

đối với sự phát triển của phôi đặc biệt ở giai đoạn đầu của quá trình ươm mầm

1.3.3 Các hợp chất chứa nitơ:

Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ tuy chiếm tỷ lệ thấp trong đại mạch khoảng

9-10% so với lượng chất khô của hạt nhưng nó có vai trò rất quan trọng trong công nghệ

sản xuất bia vì nó ở chừng mực nào đó chúng quyết định chất lượng của sản phẩm cuối

cùng

Phần lớn các hợp chất này tồn tại dưới dạng cao phân tử chúng được gọi là

protit, còn một phần rất nhỏ tồn tại dưới dạng phân tử thấp, dễ hòa tan, có các tính chất

khác với nhóm cao phân tử

a)Protit:

Protit là chỉ số quan trọng thứ hai sau tinh bột để đánh giá xem lô hạt đó có đủ

tiêu chuẩn để sản xuất bia hay không Nếu hàm lượng cao quá bia dễ bị đục,rất khó bảo

quản, nếu quá thấp quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà và

kéo theo nhiều chỉ số non yếu khác Hàm lượng protit tốt nhất cho sản xuất bia là 8-10%

Protit phân bố chủ yếu ở lớp vỏ alơron và phôi,một phần nhỏ ở tế bào xung

quanh nội nhũ Sự thủy phân protit là một trong những quá trình quan trọng nhất trong

công nghệ sản xuất malt và bia vì các sản phẩm của quá trình này đều đóng vai trò nhất

định,đặc biệt là sản phẩm tạo thành do quá trình tương tác giữa sản phẩm thủy phân của

các hợp phần trong nội nhũ như melanoid-một hỗn hợp vàng óng, có vị ngọt và thơm dịu,

là nhân tố quyết định hương và vị của bia đen

Khả năng tạo bọt và giữ bọt cũng như độ bền keo của chúng phụ thuộc vào mức độ

thủy phân của protit và tỉ lệ các cấu tử sản phẩm tạo thành trong quá trình thủy phân

Protit trong đại mạch được chia thành hai nhóm: protit đơn giản hay gọi là protein và

protit phức tạp còn gọi là proteid Các đại diện tiêu biểu của protein là levkozin, edestin,

hodein và glutein Còn proteid là những hợp chất được tạo thành từ một phân tử có bản

chất prtein và một khác có bản chất phi protein đại diện là nucleoproteid, lipoproteid,

glucoproteid và phosphoproteid Đặc điểm của proteid là kém hòa tan không bền vững

gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm do đó cần loại bỏ tối đa cấu tử này

khỏi dịch đường là cần thiết nhưng cũng rất khó khăn

b) Các hợp chất chứa nitơ và phi protit:

Các đại diện tiêu biểu của nhóm này là albumoza, penton, pentid, polypentid và

acid amin

Albumoza và penton có vai trò rất lớn trong việc tạo và giử bọt, đồng thời làm tăng

thêm vị đậm đà của bia, nhưng ở hàm lượng cao sẽ làm giảm độ bền của keo của bia gây

đục bia

Peptid là hỗn hợp nhiều hợp chất mà phân tử của chúng cũng được tạo thành từ các

góc acid amin nhưng ít hơn nhiều so với albumoza và penton Căn cứ vào số gốc acid

amin hợp thành, chúng được chia ra: di-, tri- và polypeptid chúng dễ dang hòa tan vào

dịch đường tạo thành dung dịch bền vững tồn tại trong bia như một thành phần dinh

dưỡng

Acid amin tự do tồn tại trong đại mạch với một lượng không nhiều khoảng 0.1% so

với lượng chất khô của hạt.Tuy chiếm tỉ lệ nhỏ nhưng vai trò của nó trong công nghệ sản

xuất bia lại rất lớn: là nguồn cung cấp chất nitơ cho nấm men, là tác nhân chính tạo

melanoid,tham gia tạo bọt và tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng quan

trọng

1.3.4 Các hợp chất không chứa nitơ:

Bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ, chúng hòa tan thành dung

dịch khi chiết ly bằng nước các đại diện tiêu biểu polyphenol, chất đắng, fitin, acid hưu

cơ, vitamin và chất khoáng

a)Polyphenol và chất đắng:

Polyphenol tập trung chủ yếu ở lớp vỏ hạt đại mạch, phần lớn là những hợp chất

hòa tan được và tồn tại trong bia đều là những dẫn xuất của catechin thuộc nhóm

flavonid Những hợp chất này dễ dàng kết hợp protit cao phân tử để tạo phức chất dễ kết

lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm Tuy nhiên sự hòa tan của polyphenol vào dịch

đường lại là nhân tố làm xấu đi hương vị của bia

Chất chát và chất đắng trong đại mạch thuộc nhóm lipoid là nhân tố chính gây ra vị

đắng khó chịu cho bia

Hầu hết các chất đắng, chất chát,polyphenol và các chất màu của hạt được phân bố

chủ yếu ở lớp vỏ, muốn loại trừ chúng thì ngâm hạt trong môi trường kiềm nhẹ

b)Fitin:

Fitin là muối đồng thời là của canxi và magie với acid inozitphosphoric

C6H6O6(H2PO3)6 Chúng tập trung chủ yếu ở lớp vỏ và chiếm 0,9% chất khô của vỏ Khi

bị thủy phân sẽ tạo thành inozit C6H6(OH)6 và acid phosphoric Hợp chất cuối cùng này

là nguồn cung cấp phospho cho nấm men, đồng thời làm tăng độ chua tác dụng của dịch

cháo ở giai đoạn đường hóa

c) Vitamin:

Trong đại mạch có nhiều loại Vitamin B1,B2,B6,C,PP2,tiền vitamin A, E, acid

pantotenic, biotin,acid pholievic và nhiều dẫn xuất vitamin khác Mặc dù chiếm tỷ lệ ít

nhưng chúng có vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất malt vì chúng là nhân tố

điều hòa sinh trưởng của mầm

d) Chất khoáng :

Các chất khoáng trong đại mạch đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất malt

và bia đặc biệt là phospho vì nó đóng vai trò chủ yếu trong việc hình thành hệ thống đệm

của dịch đường

1.3.5 Chất béo và lipid:

Hàm lượng chất béo và lipoid trong hạt đại mạch giao động trong khoảng 2,5-3%

lượng chất khô của hạt Chúng tập trung chủ yếu ở phôi và lớp alơron.Chúng là những

dầu béo màu vàng-cà phê nhạt, có mùi thơm rất nhẹ và dễ chịu Thành phần chủ yếu chủ

của các loại dầu béo

Thành phần chủ yếu của các loại chất béo trong đại mạch là este của glyxerin với

các acid béo bậc cao Ở giai đoạn ươm mầm một phần chất béo và lipoid bị thủy phân bởi

enzim lipaza, một số sản phẩm thủy phân được chuyển đến phôi để nuôi cây non, số còn

lại tồn tại trong dịch đường hoặc bị thải ra ngoài theo bã malt

Chất béo và lipoid tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của sản phẩm

1.3.6 Enzim:

Enzim là những hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học rất cao, có cấu tạo phân tử

rất phức tạp và giữ vai trò đặc biệt trong công nghệ sản xuất bia Trong hạt đại mạch có

chứa một lượng enzim khá phong phú,chúng được sếp vào hai nhóm:nhóm enzim thủy

phân và nhóm enzim oxi hóa khử

1.3.6.1Nhóm enzim thủy phân (Hydrolaza):

a)Cacbohydraza:

Nhóm enzim này thủy phân các glucoxit cap phân tử thành các sản phẩm thấp

phân tử hơn Trong nhóm này có chia nhóm nhỏ là polyaza và hexozidaza

Hexozidaza là những enzim tham gia xúc tác thủy phân disacharide, trisacharide

và một số glucozid khác thành các đường đơn

Polyaza là những enzim thủy phân gluxit cao phân tử amylaza(diastaza) và sitaza

Amylaza phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và dextrin

Amylaza bao gồm hai enzim là & -amylaza và & -amylaza

Enzim & -amylaza phân cắt các tinh bột thành glucoza và dextrin làm cho độ nhớt

của dịch cháo nhanh chóng giảm xuống, chúng chỉ được hoạt hóa trong giai đoạn ngâm

và ươm mầm Là enzim chịu nhiệt tốt nhất, nhiệt độ tối thích là 700C, pH=5,7

Enzim &- amylaza tác động trực tiếp lên mạch amyloza, mạch nhánh và hai đầu

mạch chính của amylopectin Sản phẩm của quá trình phân cắt này là đường maltoza và

dextrin Nhiệt độ thích hợp cho enzim hoạt động là 630C, pH =4.7

Sitaza gồm hai enzim sitolactaza và sitolitaza Enzim đầu thủy phân hemixelluloza

thành các sản phẩm trung gian, còn enzim sau thủy phân các sản phẩm trung gian thành

các sản phẩm cuối cùng là pentoza và hexoza Nhờ có quá trình phân cách này mà tế bào

mới bị phá hủy tạo điều kiện thuận lợi cho các enzim khác xâm nhập vào và nâng cao

hoạt lực

b) Proteaza:

Thủy phân các sản phẩm trung gian và một số trong các chất này tiếp tục bị phân

cách đến các sản phẩm cuối cùng là acid amin và amoniac NH3

Proteinaza thúy phân thành albumoza và pepton, chúng tiếp tục bị phân cắt thành

peptit, polypeptid Enzim hoạt động tốt ở pH = 4.6- 5.0 và nhiệt độ là 500C

Peptidaza gồm hai enzim dipeptidaza và polypeptidaza, chúng tác động lên

dipeptid và polypeptid để phân cắt chúng thành acid amin Enzim này hoạt động mạnh

nhất ở pH = 7.5 và nhiệt độ là 50-52 0C Nếu pH < 5 enzim này trở thành vô hoạt

Amidaza cắt nhóm amin khỏi acid amin để tạo thành acid hữu cơ và giải phóng

NH3.Chúng có thể phá vỡ liên kết peptid (- CO-NH- ) của các amin để phá hủy chúng

c) Esteraza:

Enzim này phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ khác nhau hoặc các

hợp chất hữu cơ và vô cơ Chúng chia làm hai nhóm: lipaza và phospataza

Lipaza phá vỡ liên kết este giữa rượu đơn hoặc đa chức với các acid bậc cao

Enzim này được phân bố chủ yếu ở phôi và lớp alơron, nhiệt độ tối ưu cho hoạt động là

350C, pH = 5

Amilophosphataza tham gia hỗ trợ thủy phân tinh bột, chúng cắt mối liên kết este

của acid phosphoric trong phân tử amylopectin nhờ vậy mà tinh bột được hồ hóa một

cách dễ dàng Nhiệt độ tối ưu là 700C, pH =5,6

Fitaza có chức năng phá vỡ liên kết este giữa acid phosphoric với inozit, tức là

chúng tham gia thủy phân fitin Quá trình này đóng vai trò quan trọng vì H3PO4 được giải

phóng sẽ làm tăng độ chua tác dụng av2 tăng cường lực đệm của dịch đường

1.3.6.2 Nhóm enzim oxy hóa khử (Decmolaza):

Nhóm enzim này xúc tác phản ứng oxy hóa khử của quá trình hô hấp và phân giải

yếm khí gluxit, nghĩa là chúng tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của tế bào

Nhóm enzim này đóng vai trò quyết định trong việc hoạt hóa và phát triển của phôi ở giai

đoạn ươm mầm

Một số enzim khác trong nhóm này còn tham gia vào phản ứng oxy hóa khử các

hợp chất poliphenol, protein và các hợp chất khác vì vậy chúng đã gây ảnh hưởng gián

tiếp đến các chỉ số chất lượng của dịch đường và bia thành phẩm tiêu biểu là dehidraza,

oxydaza và catalaza

1.4 BẢO QUẢN ĐẠI MẠCH:

1.4.1 Mục đích:

Ngay sau khi thu hoạch khả năng nảy mầm của hạt rất kém do hiện tượng “nghĩ”

của hạt hiện tượng này được đánh giá như là một hệ thống tự bảo vệ của hạt đại mạch để

hạt không nảy mầm ngay lập tức sau khi gặt mà khả năng nảy mầm của hạt chỉ trở lại

bình thường sau ít nhất 6- 8 tuần bảo quản Do đó các nhà sản xuất malt không sản xuất

malt từ đại mạch vừa thu hoạch xong mà bắt buộc phải có hệ thống kho dự trữ nguyên

liệu trong khoảng 2 tháng trước khi đưa vào chế biến thành malt đại mạch

1.4.2 Yêu cầu của quá trình bảo quản:

Đảm bảo một cách chắc chắn việc bảo quản 60-70% lượng đại mạch cần để sản

xuất trong 1 năm của nhà máy

Đảm bảo việc thông gió dễ dàng và hiệu quá cho khối hạt

Đảm bảo một cách chắc chắn việc khống chế hầm ẩm của khối hạt không cho vượt

quá 15%

Không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về độ chín

Ngăn ngừa sự xâm nhập của côn trùng, sâu bọ các động vật gặm nhấm…

1.5 YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG CỦA MALT ĐẠI MẠCH:

1.5.1Yêu cầu cảm quan và sinh lý:

Hạt malt phải có ít nhất 85% hạt đạt loại 1 va loại 2

Tất cả các hạt phải đồng nhẩt,không lẫn đất cát , rơm rác và những hạt khác loại

Hạt có vỏ mỏng , màu vàng nhạt, óng ánh, không có vết trên vỏ, không bị mốc

Đại mạch loại tốt có mùi thơm của rơm rạ tươi,khi cắn hạt có mùi tinh bột và hơi

Trọng lượng tuyệt đối của 1000 hạt thường từ 35- 45 g

Đại mạch có chất lượng nếu lực nảy mầm > 90% và khả năng nảy mầm > 95%

1.5.2 Yêu cầu về thành phần hóa học :

Vỏ không quá 7- 9% trọng lượng hat

Độ ẩm:10- 15%

Hàm lượng protit: 8- 14% chất khô của hạt

Hàm lượng gluxit: 55- 65% trọng lượng hạt

1.5.3 Yêu cầu chất lượng của malt:

II NGUYÊN LIỆU THAY THẾ ĐẠI MẠCH:

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU THAY THẾ:

Ngoài đại mạch là nguyên liệu chủ yếu được dùng trong sản xuất thì trong công

nghiệp sản xuất bia người ta còn đưa ra một số nguyên liệu khác để thay thế

Mục đích:

Các loại nguyên liệu thay thế có thể được chia làm hai nhóm: nhóm dạng hạt và nhóm

dạng đường

Nhóm dạng hạt thường là các hạt thường loại cốc dùng để thay thế malt đại mạch chủ

yếu là gạo, ngô, tiểu mạch…Các loại hạt này thường đưa vào chế biến cùng với bột malt

dưới dang bột nghiền mịn

Nhóm dạng đường thường là đường saccharoza và glucoza Đường saccharoza có

nhiều trong mía và củ cải đường, lượng saccharoza đưa vào thay thế không quá 20%so

với lượng chất khô đã được trích ly từ malt vào dịch đường Hai loại đường này đưa vào

sử dụng ở dạng hạt tinh luyện Còn đường glucoza(đương thủy phân) thu nhận bằng cách

thủy phân tinh bột khoai tây hoặc tinh bột ngô bằng acid sau đó trung hòa , lọc, cô chân

không đến 77-84% chất khô Lượng đường thủy phân thường dùng là 10- 15%

2.2 VAI TRÒ CỦA NGUYÊN LIỆU THAY THẾ:

Thực tế hiện nay thì có nhiều nhà máy bia sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo điển

hình là nhà máy bia Tân Hiệp Phát với tỷ lệ malt/gạo là 8/2.Gạo được coi là thế liệu

hàng đầu trong sản xuất bia do hàm lượng gluxit và protein khá cao, khả năng chuyển

hóa thành chất hòa tan tốt (Có thể đạt đến 90% chất khô)

2.3 ĐẶC TÍNH CỦA NGUYÊN LIỆU THAY THẾ:

Cũng giống như malt đại mạch hạt khkacs bao gồm các bộ phận : Vỏ trấu, vỏ hạt,

vỏ quả, lớp alơron, nội nhủ và phôi.Trong thành phần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm

75% protein 8% , chất béo 1- 1,5%, xenluloza 0,5- 0,8%, chất khoáng 1- 1,2%

còn chất béo và xenluloza ở giới hạn thấp vì vậy có thể nói gạo là một loại nguyên liệu

thay thế khá lý tưởng cho việc sản xuất bia với lượng gạo thay thế đến 20% hoàn toàn có

thể sản xuất được các loại bia có chất lượng hảo hạng

2.4 YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU THAY THỀ:

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƯỚC:

3.1.1 Vai trò của nước đối với công nghệ sản xuất bia:

Nước có vai trò quan trọng nó ảnh hưởng đến chất lượng của bia đặc biệt là hương

vị của thành phẩm Với một tỷ lệ lớn 77- 90% trong bia thành phẩm, nước được xem là

một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia vì hàm lượng các chất hòa tan trong

dung dịch đường trước lúc lên men là 10 – 13% trọng lượng đối với bia vàng và 16 –

22% ở bia đen

3.1.2 Nước sử dụng trong nhà máy bia:

a) Nước dùng để ngâm đại mạch:

Yêu cầu quan trọng nhất đối với nước dùng để ngâm đại mạch là không chứa

nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật Mặt dù khi đại mạch đưa vào thùng ngâm không

được sạch lắm song vi sinh vật trong nước gây tác dụng xấu đối với dại mạch nhanh hơn

nhất là trong thời gian hạt bắt đầu trương nở

Ảnh hưởng của thành phần các muối trong nước đối với quá trình ngâm đại mạch

qua hai chiều hướng: hòa tan các chất trong vỏ hạt và sau đó các muối hòa tan ngấm vào

bên trong hạt Muối trong nước ảnh hưởng đến những quá trình bên trong thời kì bắt đầu

này mầm Qua đó cho thấy ảnh hưởng của muối đến quá trình ngâm hạt rất phức tạp Do

đó nước dùng để ngâm đại mạch phải là nước mềm với môi trường acid yếu ( pH = 6 – 7)

riêng trong bước rửa hạt nên dùng nước có độ cứng tạm thời cao

Nếu nước có nhiều sắtw và mangan nên loại bỏ bớt trước khi ngâm vì nó ảnh

hưởng xấu trực tiếp đến hạt Để rửa hạt tốt hơn và sát trùng nhiều trường hợp người ta

b) Nước dùng để sản xuất dịch đường:

Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến mùi vị và một vài tính chất của bia

Các biacacbonat và cacbonat trong nước sẽ hòa tan những chất đắng trong vỏ malt

bicacbonat và cacbonat có trong nước dùng để chế biến dịch đường đều làm kém chất

lượng của thành phẩm vì chúng có ảnh hưởng xấu đến) các quá trình hồ hóa và đường

hóa

c Nước dùng để rửa men và thiết bị:

Giống như nước dùng để ngâm đại mạch, nước dùng để rửa men và thiết bị đòi hỏi

phải sạch không chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật Đặc biệt các vi sinh vật và vi

khuẩn có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất bia, nên phải dùng thường xuyên

kiểm tra bằng kính hiển vi, nếu lượng này nhiều quá phải sát trùng nước

Nước dùng để rửa thiết bị không được chứa NH3 các nitrit, nên dùng nước có độ

cứng thấp đến độ cứng trung bình Các cơ sở làm bia thường dùng hơi nước trực tiếp để

gia nhiệt phải đảm bảo hơi nước đạt chất lượng thực phẩm

3.1.3 Yêu cầu chất lượng của nước đối với công nghệ sản xuất bia:

Nước dùng trong lên men nói chng phải đạt tiêu chuẩn dùng cho nước uống,

không có mùi vị lạ, không màu, trong suốt, đặc biệt không cho phép có mùi amoniac, vết

của kim loại nặng (thủy ngân, bari…)

Một số chỉ tiêu chất lượng

3.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO NƯỚC:

Dù lấy từ nguồn nước sinh hoạt của thành phố hay nguồn nước ngầm từ các giêngs

khoan thì thành phần và tính chất của chúng cũng rất ít khi đáp ứng hoàn toàn yêu cầu

của nước để sản xuất bia

Trong trường hợp như vậy, ta tiến hành xử lý: Lắng trong và lọc, làm mềm nước,

bổ sung các thành phần cần thiết cho nước và cải tạo thành phần sinh học của nước là

quan trọng nhất

3.2.1 Khử độ cứng của nước:

Khử độ cứng của nước hay làm mền nước nhằm loại bỏ các loại muối, chủ yếu là

các loại muối bicacbonat và cacbonat ra khỏi nước hoặc chuyển chúng sang các dạn hợp

chất khác không nguy hại cho tiến trình công nghệ sau này Có nhiều phương pháp làm

mềm nước nhưng thông dụng nhất hiện nay là phương pháp trao đổi ion và trung hòa

bằng acid

a) Trung hòa canxi và magie bằng acid:

Để đạt mục đích này người ta dùng acid lactic để chuyển hóa các muối của caxi và

magie thành muối lactat tương ứng

Bằng phương pháp này độ cứng cacbonat đã chuyển thành độ cứng lactat một loại

độ cứng không gây ảnh hưởng già đến tiến trình công nghệ và chất liệu sản phẩm

Acid lactic có thể trực tiếp bỏ vào thiết bị đường hóa ở thởi điểm hòa bột malt với

nước

Việc sử dụng acid lactic ngoài mục đích khử độ cứng của nước còn làm giảm pH

của dịch malt để tăng cường hoạt lực hệ enzim thủy phân

Phương pháp này thể hiện đang sử dụng rất nhiều nước

b) Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion:

Phương pháp này được thực hiện dựa trên nguyên tắc: Thay thế moj số ion của

muối ở trong nước bằng một ion khác

Vật liệu mang ion sẽ thay thế ion của muối trong nước gọi là ionit Nếu thay thế

cation thì gọilaf cationit còn nếu thay thế anion thì gọi là anionit Ionit có thể là vô cơ

hoặc hữu cơ

P- Na2 + Ca(HCO3)2 = P – 2NaHCO3

P – Na2 + Mg(HCO3)2 = P – Mg + 2NaHCO3

P – Na2 +CaSO4 = P- Ca + Na2SO4

P – Na2 +MgCl2 = P- Mg + 2NaCl

Trong nhóm ionit vô cơ bao gồm sìmocacbonat và vofatic, có chứa các nhóm hoạt

Những nhóm định chức này có khả năng hấp thụ rất chặt cation H+, Na+ và nhiều cation

khác Các cation này dễ dàng bức khỏi cột trao đổi chất để thay vào đó một cation khác

khi có dung dịch muối :

Vofatit – H2 + Ca(HCO3)2 = Ca – vofatit + 2H2O + 2CO2

Vofatit – H2 + MgCl2 = Mg – vofatit + 2HCL

Vofatit – H2 + CaSO4 = Ca – vofatit + H2=SO4

Từ sơ đồ phản ứng trên ta thấy trong nước đã xữ lý tạo ra nhiều acid Để loại trừ

chúng ta tiến hành một trong hai cách sau :

OH – vofatit + HCl = Cl – vofatit +H2O

(OH)2 – vofatit + H2SO4 = SO4-vofatit + 2H2O

Nước được xử lí bằng hệ thống mắc nối tiếp như thế này sẽ có thành phần tương

đương như nước cất

3.2.2 Cải tạo thành phần sinh học của nước:

a)Phương pháp vật lý:

Giải pháp của phương pháp này là lọc nước qua thiếc bị siêu lọc ( hoặc vi lọc )

Loại thiếc bị lọc kiểu này có thể giữ lại tất cả các tế bào vi sinh vật kể cả bào tử của

chúng Nước sau khi lọc là hoàn toàn vô trùng

b)Phương pháp hóa lý:

Được thực hiện bằng cách chiếu tia tử ngoại và xử lý bằng siêu âm Cả hai giải

pháp này đều có nhược điểm là giá cả thiết bị đắc, hiệu quả diệt khuẩn còn thấp và năng

suất thì chưa đáp ứng được cho quy mô công nghiệp

c)Phương pháp hóa học:

Đây là phương pháp rẻ tiền, dễ thao tác, đầu tư cho thiếc bị thấp và có thực hiện

với hệ thống xử lý có công suất không hạn chế, đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước của bất kì

một nhà máy cỡ nào

Nguyên tắc của phương pháp là dùng clo, oxi hoặc một số ion kim loại tác động

trược tiếp lên tế bào vi sinh vật và phá hủy chúng

Clo hóa là hòa tan một lượng thích hợp khi clo vào nước Vì loại khí này có tính

chất kháng khuẩn rất mạnh cho nên chỉ một thời gian ngắn sau khi xử lý, hầu như toàn bộ

tế bào sinh vật đã bị phá hủy

thường nhất là sục khí clo trực tiếp vào nước , hoặc dùng nước đã clo hóa rất mạnh để

cloramin

Ozon hóa cũng là phương pháp được dùng rộng rãi để vô trùng nước uống hoặc

nước sản xuất quy mô công nghiệp Nguyên lý diệt khuẩn của ozon là ở trong nước ozon

bị phân ly thành oxy và giải phóng oxy nguyên tử Oxy nguyên tử có khả năng diệt

khuânraats mạnh

ứng mạnh của nguyên sinh chất tế bào đối với một số ion kim loại, đặc biệt là ion Ag+

Với nồng độ 0.01 mg/1 Ag+, toàn bộ vi sinh vật có trong nước sẽ bị tiêu diệt

IV.HOA HOUBLON:

4.1: Giới thiệu về hoa Houblon:

Hoa hublon là nguyên liệu cơ bản sau đại mạch Nó có vai trò rất quan trọng trong

công nghiệp sản xuất bia vì hoa hublon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc

trưng , có khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học

của sản phẩm Vì vậy hoa hublon là nguyên liệu không thay thế được trong sản xuất bia

4.2 Đặc tính sinh học của hoa Houblon:

Hoa hublon (Humulus lupulus) là loại thực vật lưu niên đơn tính thộc họ gai

mèo(canabinaceae), sống lâu năm ( 30- 40 năm) chiều cao trung bình 10- 15m, lá cây to

bằng bàn tay Hoa houblon có hoa đực và hoa cái , có khi cây có cả hoa đực và hoa cái

Cánh hoa có màu vàng –xanh đến lúc chín thì chuyển thành màu vàng hoa cau

Trong công nghiệp sản xuất bia ta chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn thì giá trị

công nghệ của chúng bị giảm đi rất nhiều

4.3 Bảo quản hoa Houblon:

và xông bằng SO2 trong buồng kín

Sau khi xông hơi hia khô được ép chặt thành bánh, xếp vào túi polyetylen hàn kín

miệng hoặc cho vào thùng kim loại để đưa đi bảo quản

sáng mặt trời Trong khi bảo quản hàm ẩm tối đa của hoa cho phép là 13% nhiệt độ bảo

quản tốt nhất là 0.5- 20C

4.4 Cấu tạo của hoa Houblon:

Hoa houblon gồm các bộ phận chính: cuống, trục, cánh hoa, nhị hoa và hạt

lupulin Tỉ lệ khối lương của chúng tính theo chất khô của hoa: cuống 5 – 8%, trục 7 –

8% Hạt lupulin 18 – 20 %, cánh và nhị hoa 65 – 68 %

khoảng 6 – 10 đốt cong Cánh hoa có dạng hình trứng, đính trực tiếp vào trục cánh nọ úp

lên cánh kia tạo dạng hình nón Thường có khoảng 40 – 100 cánh hoa trên một bông hoa,

trung bình là 50 – 60 cánh Cánh hoa có màu vàng xanh các cánh ở gần cuống vàng hơn,

lúc chín có màu vàng hoa cau

màu vàng óng, rất dẻo gọi là lupulin Hạt này có dạng hình cầu, đường kính 0.15 –

0.25mm, xếp với nhau thành dạng như cái cốc Trong đó có chứa các chất nhựa và các

loại dầu thơm khác Chính những hạt lupulin này là nguồn gốc tạo ra chất đắng và tinh

dầu thơm của hoa houblon

4.5 Thành phần hóa học của hoa Houblon:

Thành phần của hoa houblon vô cùng quan trọng đối với chất lượng bia, phụ thuộc

vào giống,điều kiện khí hậu vá kỹ thuật canh tác

Trong các thành phần trên thì có ba thành phần quan trọng có giá trị cao nhất là

chất đắng, tinh dầu thơm và polyphenol

4.5.1 Chất đắng:

Trong hoa houblon có chất đắng có giá trị nhất và vai trò của nó trong công nghệ

sản xuất bia là rất lớn, chúng tạo cho bia có vị đắng dịu rất đặc trưng Ngoài ra, các chất

này có hoạt tính sinh học cao, tạo sức căn bề mặt giúp cho bia có khẳ năng giử bọt lâu

Đồng thời với hàm lượng khá thấp ở trong bia chúng có khả năng ức chế mạnh sự phát

triển của vi sinh vật vì chúng có khả năng kháng khuẩn cao do đó làm tăng độ bền sinh

học của bia

Thành phần của chất đắng:

a) α_ acid đắng: bao gồm humulon, cohumulon, adhumulon, prehumulon,

poshumulon và 4- deoxyhumulon, chúng có bản chất là acid alkyl-hydroxyl

xiclo-hexandienon

Mạch axyl ( CO-R ) ở nguyên tử cacbon thứ hai là thành phần xác định các cấu tử

của & - acid đắng, cụ thể:

Humulon: - CO-CH2-(CH3)2 izovaleroil, izopentanoil

Cohumulon: -CO-CH-(CH3)2 izobutinyl, izobutanoil

Prehumulon: -CO-CH2-CH2-CH -(CH3)2 izocaproil,izohexanoil

Poshumulon: -CO-CH2-CH3 propionyl, propanol

α - acid đắng có dạng tinh thể hình khối, nhiệt độ nóng chảy 650C,hòa tan kém trong

nước lã, hòa tan tốt trong ete, etylic,hexan hoặc methanol, có vị đắng mạnh, có độ hoạt

động bề mặt lớn giúp bia có khả năng tạo bọt tốt, có tính kháng sinh mạnh

Khi đun sôi dịch đường với hoa houblon các hợp chất humulon bị đồng phân hóa sau

đó hòa tan và bị thủy phân thành các sản phẩm có độ đắng cao

Khả năng hòa tan của acid đắng ở trong nước vào khoảng 500 mg/l, trong dịch đường

thì ít hơn và trong bia thì hầu như không đáng kể (10- 30 mg/l )

Độ kiềm của dung môi càng cao thì khả năng hòa tan của chúng càng nhiều

b) β - acid đắng: nhóm acid này gồm bốn hợp chất: lupulon, colupulon, adlupulon và

prelupulon

Mạch axyl cũng giống như α- acid đắng

Lupulon ( C26H38O4 ) là hợp chất tinh thể kim màu trắng, dạng lăng kính hoặc hình

kháng khuẩn cao hơn

β-acid đắng dễ tan trong ete,hexan và rượu etylic giống như &- acid đắng.khả

năng hòa tan trong nước, trong dịch đường của &- acid đắng thấp hơn nhiều so với &-

acid đắng khi đun sôi hoabulon với dịch đường thi lupulon củng bị đồng phân hóa, sau

đó mới bị phân cắt nhưng với tốc độ và khối lượng “ nhỏ giọt” Nếu bị oxy hóa thì & -

acid đắng chuyển thành hupulon

Nếu kéo dài phản ứng, hulupon sẽ bị polyme háo trở thành nhựa mềm và sau đó

trở thành nhựa cứng

về thành phần hóa học, khả năng hòa tan của nhựa mềm vào dịch đường cao hơn &-acid

đắng vì vậy chúng tạo ra được lực đắng khá lớn cho bia Đây là phần rất có giá trị của

chất đắng

mềm Chúng được hình thành trong quá trình nấu và bảo quản, hầu như chúng không tan

trong nước và dịch đường Đây là phần không có giá trị trong công nghệ sản xuất bia

4.5.2 Tinh dầu thơm:

Tinh dầu thơm của hoa houblon hòa tan vào dịch đường và tạo ra cho nó một mùi

thơm đặc trưng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu

Chúng là những chất lỏng leo trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu, tinh dầu

thơm có mùi vị thơm rất mạnh, tỷ trọng là 0,88, dễ dàng hòa tan trong rượu etylic nồng

độ cao, bay hơi nhanh ở nhiệt độ thường

Thành phần hóa học của tinh dầu thơm trong hoa houblon rất phức tạp, gồm 103

hợp chất khác nhau.Phần lớn là terpen, rượu, xetol, aldehit, este và acid Các hợp chất

chiếm khối lượng nhiều nhất trong thành của tinh dầu thơm là hydrocacbon (75%) sau đó

là các loại rượu, phần còn lại là những hợp chất khác

Đại diện tiêu biểu của nhóm hydrocacbon:

Miroxen ( C10H16) là hợp chất dễ bị oxy hóa khi gia nhiệt, biến thành một loại

nhựa gây mùi hăng khó chịu Nhiệt độ nóng chảy 1670C, tỷ trọng 0,801, nó chiếm từ

20-50% tinh dầu

Công thức cấu tạo: (CH3)2-C= CH-CH2-CH2-CH-CH=CH2)

|

CH3

Humulen (C15H24) là một xeckyterpen không no, nhiệt độ nóng chảy 2640C gây

mùi, chiếm 10 – 60% trong tinh dầu

Geranoil ( C10H18O) là rượu không no, thuộc nhóm terpen, tỷ trọng 0.88, nhiệt độ

sôi 2290C mùi thơm thoảng hoa hồng

Linalool ( C10H18O ) là đồng phân của geranoil có tỷ trọng 0.87, nhiệt độ sôi

1970C, mùi thơm dễ chịu

4.5.3 Polyphenol:

Là hợp chất dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protit cao phân tử ra khỏi

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

Polyphenol trong hoa houblon rất phong phú về chủng loại, đa dạng về cấu trúc nhưng về

tính chất thì khác nhau Tất cả các hợp chất này đều thuộc nhóm flavonoid

Hàm lượng polyphenol trong hoa houblon là 2 – 5% tính theo chất khô, có trong

cánh hoa và đài hoa Polyphenol có tính chất quan trọng dùng trong sản xuất bia: dễ dàng

thực hiện phản ứng ngưng tụ để tạo thành oligome và dễ dàng polyme hóa để tạo thành

polyme Những oligome tạo thành kết hợp với protein cao phân tử tạo thành phức chất

không hòa tan Tất cả những phenolcol tính chất như vậy gọi là tanin

Tanin trong hoa houblon có hoạt tính mạnh hơn hẳn các hợp chất cùng loại trong

đại mạch và malt Do đó polyphenol dùng để loại trừ cấu tử protein không tan và kết lắng

ra khỏi dung dịch đường ( vì chúng tồn tại trong bia làm nguyên nhân gây đục sâu này )

Tuy nhiên nếu dùng hàm lượng quá cao thì gây cho bia có vị chát dắng khó chịu vì

vậy hàm lượng tamin trong bia cho phép là 0.012- 0.028%

4.6 YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG CỦA HOA HOUBLON:

Nấm men là một cá thể sống đơn bào có nhiều dạng khác nhau: hình cầu, trứng,

ovan Cấu tạo tương đối phức tạp và không có khả năng quang hợp So với vi khuẩn

chúng có kích thước lơn hơn gấp nhiều lần Sự khác nhau về hình dáng cho phép phân

biệt và phân loại nấm men Nấm men rất có ích đối với con người và được sử dụng rộng

rãi để sản xuất rượu bia và các loại hợp chất sinh học khác

Nấm men dùng để sản xuất bia là chúng thuộc giống Saccharomyces, chúng có

khả năng hấp thụ trong môi trường nước thạch nha như các loại đướng hòa tan hợp chất

nito, vitamin và các nguyên tố vi lượng qua màng tế bào

Hiện nay nấm men có hai loại chính: nấm men nổi (Saccharomyces Cerevisiae) và

nấm men chìm (Saccharomyces Cảbergenis), giữa chúng có nhiều đặc điểm sinh hóa

khác nhau dựa vào khả năng lên men đường disaccharide meliboda của chúng

-galotosidaza có khả năng chuyển hóa đường melibioza còn S Cerevisiae không có chứa

gen MEL do đó không chuyển hóa được đường melibioza Nấm men chìm thích hợp ở

nhiệt độ 10oC, nấm men nổi thích hợp ở 20 – 30oC

Theo công nghệ sản xuất bia truyền thống nấm men chìm lên men ở 7 - 150C, khi

kết thúc quá trình lên men chúng lắng xuống thiết bị còn lân men nổi ở 18 – 220C, cuối

quá trình lên men các tế bào kết thành từng chùm và bị hấp thụ vào bọt khí CO2 rồi nổi

lên trên dịch men

hớt bọt còn nấm men chìm được xả ra ở đáy thiết bị lên men

5.2 Hình thái nấm men:

Nấm men có kích thước 5 – 10µm, sinh sản bằng cách: nảy chồi, phân đôi, đôi khi

chúng còn sinh sản bằng bào tử Tế bào ban đầu được hình thành ở dạng chồi nhỏ sau đó

tiếp tục phát triển về kích thước trong quá trình sinh sản của tế bào cho đến khi đạt kích

thước ngang bằng tế bào mẹ thì nó được tách ra Sự phân tách tế bào thường xuyên xảy ra

ngay trước quá trình sinh sản của tế bào

Thành tế bào nấm men có cấu trúc bền vững dày 25mm, chiếm 25% trọng lượng tế

bào,thành tế bào gồm glucan, mannan ngoài ra còn có chitin và protein

Tế bào nấm men

5.3 Quá trình sinh trưởng của nấm men: gồm 4 giai đoạn

khối chưa tăng, thành phần môi trường chưa có gì biến đổi Muốn rút ngắn giai đoạn này

cần tiếp vào môi trường một lượng giống đầy đủ, nếu tỷ lệ giống quá thấp thì giai đoạn

này kéo dài Mặc khác, nếu môi trường có thành phần dinh dưỡng, pH không khác lắm so

với dịch nuôi giống thì giai đoạn này làm quen cũng rút ngắn

dịch lên men thay đổi mạnh mẽ, hầu hết tế bào ở trạng thái trẻ, có hoạt lực sinh học cao

Giai đoạn cân bằng động: tốc độ sinh trưởng của tế bào giảm dần, sinh khối tăng

thêm không đáng kể mặc dù vẫn có một số tế bào nảy chồi Vì tế bào sinh ra cân bằng với

tế bào già ở trạng thái tĩnh hoặc tế bào chết

lượng tế bào sống giảm dần Ngoài ra tổng lượng sinh khối cũng giảm đi bởi hiện tượng

tự phân của tế bào

5.4 Lựa chọn chủng nấm men trong sản xuất bia

Việc lựa chọn chủng nấm men trong sản xuất bia là việc hết sức quan trọng góp

phần quyết định chất lượng của sản phẩm Dưới đây là các đặc tính cơ bản mong muốn

có đối với bất kì chủng nấm men nào dùng trong sản xuất bia:

với từng nhà máy

VI PHỤ GIA:

Trong công nghệ sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thiếu được như

malt, houblon, men, người ta còn dùng đến một số nguyên liệu hay hóa chất phụ Tùy

theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, mà những nguyên phụ liệu hoặc các hóa chất này

được sử dụng với hàm lượng khác nhau, gọi chung những dạng này là phụ gia và

chia thành hai nhóm chính:

6.1 Nhóm phụ gia trực tiếp:

Gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất có mặt trong thành phần của sản phẩm

vớisự kiểm soát chặt chẽ với hàm lượng cho phép

Các hóa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nước công nghệ như HCl,

Al2(SO4)3.16H2O, CaSO4,

Các hóa chất đưa vào để ngăn chặn quá trình oxy hóa những thành phần trong bia

như acid ascorbic, H2O2,

Các hóa chất dùng để điều chỉnh ph như: H2SO4, acid lactic, CaCl2

Chất tạo màu cho bia: caramen

6.2 Nhóm phụ gia gián tiếp:

Nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công

nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm

Các bột trợ lọc: PVPP, kizelgua,

Các hóa chất để vệ sinh thiết bị, vệ sinh phân xưởng như: H2SO4, KMnO4, NaOH

Các chất được dùng như tác nhân làm lạnh NH3, glycol, nước muối

PHẦN II: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BIA

I GIỚI THIỆU ĐÔI NÉT VỀ SẢN PHẨM BIA:

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của nghành bia:

Đầu tiên bia được hình thành một cách ngẫu nhiên, dưới các tác động của vi sinh

vật đã làm lên men các loại hoa quả chín tạo thành các loại thức uống thơm ngon và được

gọi là nước giải khát lên men Dần dần con người đã biết phát minh ra các loại thức uống

lên men từ các loại ngũ cốc Theo sử sách thì người Ai Cập cổ đại đầu tiên phát hiện ra

loại nước giải khát lên men này Lúc đầu bia không pha chế với houblon mà ở Pháp

người ta dùng lá cây đỗ tùng để tạo hương vị cho bia Cho đến khoảng thế kỷ thứ IX cây

hoa houblon được phát hiện ở Xiberi, Đông Nam Á nước Nga và một số vùng khác, từ đó

nó được sử dụng như là một trong những nguyên liệu chính trong sản xuất bia bởi sự tạo

mùi đặc trưng và cho đến nay nó đã trở thành nguyên liệu

Trải qua hàng trăm năm sản xuất và uống bia, cha ông ta không biết nhân tố nào

đã làm nên điều kì diệu là chuyển hoá nguyên liệu thành một loại thức uống bổ dưỡng

Mãi đến năm 1857 nhà bác học người Pháp Louis pastuer đã khám phá ra điều bí mật

này Sau một thơì gian dài nghiên cứu, ông đã đi đến khẳng định “ nấm men là vi sinh vật

duy nhất mà hoạt động của chúng đã làm nên quá trình lên men bia” Nhưng pastuer và

các học trò của ông vẫn chưa làm sáng tỏ được cơ chế của quá trình lên men bia Cho đến

thế kỷ XIX, một số nhà khoa học Đức và Nga mới chứng minh được rằng nấm men tạo

nên các enzim và các enzim này trong trường hợp không có tế bào nấm men tồn tại trong

trọng nhất của bia

Ngày nay kỹ thuật sản xuất bia được cải tiến không ngừng, quá trình lên men bia

giảm từ 49 ngày nay còn lại 12 ngày Các thiết bị lên men được nghiên cứu cải tiến và

hiện tại bia là nước giải khát mát, bổ, có độ cồn thấp và giàu dinh dưỡng Hiện nay trên

thế giới có rất nhiều nước sản xuất bia với tỉ lệ bình quân đầu người khoảng 20 – 50

lit/người/năm Riêng Việt Nam trong những năm gần đây sản lượng tăng lên đáng kể, tuy

nhiên bình quân đầu người còn quá thấp so với các nước trên thế giới khoảng 12

lit/người/năm

1.2 Thành quả phát triển ngành đồ uống ở Việt Nam :

Sau 60 năm xây dựng và phát triển ngành đồ uống Việt Nam đã được những thành

tựu đáng tự hào Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm của nghành đồ uống Việt Nam

khá cao, sản phẩm phong phú, đa dạng về chất lượng và sản phẩm Và trong tất cả các

loại đồ uống được ưa chuộng nhất vẫn là bia

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

I CÔNG SUẤT HOẠT ĐỘNG DỰ KIẾN CỦA NHÀ MÁY:

Công suất hoạt động của nhà máy mà theo nhóm 5 dự kiến với một quy mô công

nghệ sản xuất là 50 triệu lít/năm

II QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠ BỘ:

Nước

Lọc – tách bã Cao houlon

(*)

III THUYẾT MINH QUY TRÌNH:

3.1 KỸ THUẬT SẢN XUẤT DỊCH LÊN MEN:

3.1.1 Nghiền nguyên liệu:

a) Mục đích công nghệ và cơ sở lý thuyết:

Nghiền làm tăng diện tích tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào

các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá

trình thuỷ phân khác nhanh và triệt để hơn

Hạt càng được nghiền nhỏ thì diện tích chịu ảnh hưởng của các enzim càng lớn

IV Kỹ thuật nghiền nguyên liệu:

Nghiền ẩm:

Phương pháp này áp dụng với nguyên liệu malt

Malt trước khi đưa vào nghiền phải làm sạch và phân loại, phải đảm bảo độ đồng

đều của malt đổ xuống cặp trục rulo ( trục nghiền )

Sau khi định lượng, malt được đưa qua máy nghiền qua hệ thống chứa malt, tại

đây hệ thống phun nước được phun nước với liều lượng đã được định sẵn để làm ẩm

vào thùng phối liệu, tại đây cần gạt có tác dụng phân phối malt nhằm tránh hiện tượng

malt kết khối, sau đó malt được trục phối liệu phân phối đều xuống khe hở giữa cặp trục

O2 Tinh khiết

Thu hồi nấm men

Xử lý nấm men

Tái sử dụng men Thu hồi CO2

Chai sạch Bột trợ lọc

rulo, tại đây dưới tác dụng của lực nén, nội nhũ của malt sẽ bị nghiền nát và được ống

phun nước tạo thành hỗn hợp malt + nước, tại đây hỗn hợp được bơm sang thiết bị nấu

malt

Yêu cầu của malt sau khi nghiền:

Vỏ malt càng nguyên vẹn càng tốt vì vỏ malt có tác dụng tạo độ xốp cho lớp màng

lọc trong quá trình lọc tách bã Nếu vỏ malt bị nghiền nát thì trong quá trình nấu sẽ trích

ly các chất như: tanin, lignin, chất đắng … làm cho bia có vị đắng chát khó chịu

Phần nội nhũ phải đạt yêu cầu sau:

Nghiền khô:

Đối với phương pháp này được áp dụng để nghiền gạo

Thiết bị nghiền gạo có cấu tạo tương tự như thiết bị nghiền malt, nhưng không có

hệ thống phun nước của thiết bị nghiền malt

Kỹ thuật nghiền:

Gạo trước khi đưa vào nghiền phải làm sạch và phân loại đảm bảo độ đồng đều

của gạo đổ xuống cặp trục rulo

Sau khi định lượng, malt được đưa qua máy nghiền vào hệ thống chứa gạo, tại đây

cần gạt có tác dụng phân phối gạo nhằm tránh hiện tượng gạo bị ùn tắc, sau đó gạo được

trục phối liệu phân phối đều xuống khe hở giữa cặp trục, tại đây dưới tác dụng của lực

nén của cặp trục rulo quay ngược chiều nhau, gạo sẽ bị nghiền nát và được ống phun

nước tạo thành hỗn hợp gạo + nước, và hỗn hợp này được bơm sang thiết bị nấu gạo

Yêu cầu của gạo sau khi nghiền:

Gạo sau khi nghiền càng nhỏ càng tốt sẽ nâng cao hiệu suất quá trình đường hoá

3.1.2 Thuỷ phân nguyên liệu:

a) Mục đích công nghệ:

Là tạo điều kiện nhiệt độ, pH thích hợp cho các enzim thuỷ phân các hợp chất cao

phân tử không hoà tan trong nguyên liệu thành các hợp chất thấp phân tử hoà tan (

maltoza, dextrin đơn giãn, glucoza ) nhằm thu được nhiều chất hoà tan nhất

b) Cơ sở lý thuyết:

Nguyên liệu sau khi đã nghiền nhỏ sẽ được hoà trộn với nước ở trong hệ thống

thiết bị đường hoá Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia để

sản xuất và đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị Trong môi trường giàu nước các hệ

thống thấp phân tử có sẳng trong nguyên liệu sẽ hoà tan vào nước và trở thành chất chiết

của dịch đường sau này Các hợp chất cao phân tử của cơ chất như tinh bột, protein, các

hợp chất chứa phosphos sẽ bị tác động bởi các nhóm enzym tương ứng là amylaza và

proteaza, phosphotaza … khi nhiệt độ của khối dịch được nâng lên ở các thời điểm thích

hợp cho các emzym này hoạt động Sản phẩm tạo thành là các hợp chất thấp phân tử,

chiếm nhiều nhất về khối lượng là dextrin Do vậy quá trình thuỷ phân ở giai đoạn này

còn gọi là quá trình đường hoá

c)Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hoá:

™ Nhiệt độ:

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ đường hoá, hiệu suất đường hoá và ảnh

hưởng đến tỉ lệ, các thành phần của sản phẩm thuỷ phân Nếu tăng nhiệt độ thuỷ phân lên

đến một giới hạn nhất định thì tốc độ đường hoá tăng, nhưng nếu tiếp tục tăng nhiệt độ

lên quá giới hạn thì các enzym bị giảm hoạt lực và có thể bị mất hẳn hoạt lực, dẫn đến

quá trình thuỷ phân chậm lại hay ngừng hẳn Nếu giữ nhiệt độ của quá trình đường hoá ở

650C là nhiệt độ tối thích của enzym β- amylaza thì một lượng lớn maltoza sẽ được tạo

thành cùng với một lượng dextrin Nếu giữ ở nhiệt độ đường hoá 720C là nhiệt độ tối ưu

của enzym α- amylaza thì quá trình thuỷ phân tinh bột xảy ra nhanh hơn, nhưng sản phẩm

chủ yếu là dextrin Như vậy ta có thể dùng nhiệt độ để khống chế các tỉ lệ thành phần của

quá trình đường hoá

™ Độ pH:

PH cũng là nhân tố ảnh hưởng tới quá trình thuỷ phân, bởi mỗi enzym thích hợp

với một pH nhất định

Ví dụ: enzym α- amylaza: pHopt = 5,8

enzym amylophosphataza: pHopt = 5,5 – 5,7

Độ chua tác dụng tối ưu cho cả nhóm amylaza là pHopt = 5,4 – 5,6

™ Nồng độ cơ chất:

Nồng độ cơ chất trong hỗn hợp thuỷ phân là tỉ lệ giữa nước với nguyên liệu

Người ta phải cho nước vào nguyên liệu theo một tỷ lệ nhất định để đạt độ đường của

nước nha sau này nằm trong khoảng 12 – 13,2(0 PL)

Tỷ lệ malt và gạo được pha trộn như sau:

Gạo : nước = 1 : 4

d)Kỹ thuật thuỷ phân nguyên liệu:

Vệ sinh thiết bị trước khi tiến hành nấu

Kiểm tra an toàn thiết bị về điện cơ khí, cài đặt chương trình nấu

Chạy thử cánh khuấy

Đóng van đáy, cho nước vào nồi

Theo dõi diễn biến quá trình nấu trên máy tính

™ Kỹ thuật hồ hoá:

khuấy hoạt động, rồi dùng bơm để chuyển toàn bộ lượng gạo từ thiết bị nghiền ( Bằng

lót vào ( so với khối lượng của gao ) Định lượng đủ lượng nước đồng thời cho acid lactic

vào nhằm tạo môi trường acid giúp quá trình hồ hoá xảy ra triệt để hơn

Nâng nhiệt độ lên 720C duy trì trong 25 phút Ở nhiệt độ này, enzym α- amylaza

tác động lên mạch amyloza và amylopectin của tinh bột và bẻ gãy các mối liên kết α-

1,4-glucozid Sau một thời gian ngắn, toàn bộ mạch amyloza và amylopectin bị cắt nhỏ thành

từng mảnh có 5 hoặc 6 gốc glucozid, tiếp tục chúng phân cắt các mảng dextrin Sản phẩm

tạo thành chủ yếu là dextrin, một lượng ít glucoza và maltoza

Nâng nhiệt độ lên 830C trong 20 phút để hồ hoá tinh bột triệt để, làm lỏng lẻo liên

kết glucozid tạo điều kiện cho dịch đường hoá sau này Nó cắt đứt các liên kết của mạch

amyloza và amylopectin, tạo điều kiện cho enzym α- amylaza tiếp xúc một cách dễ dàng

Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 1000C trong thời gian 15 phút Giai đoạn này enzym bị

tiêu diệt, tinh bột được hồ hoá triệt để, đồng thời các liên kết 1,4-glucozid và 1,6-glucozid

bị kéo giãn giúp cho quá trình đường hoá diễn ra nhanh chóng và triệt để

Sau đó dịch cháo được mang đi phối trộn với nồi malt

™ Kỹ thuật đạm hoá:

Nước được bơm vào nồi, vận hành cánh khuấy hoạt động Sau đó bơm hỗn hợp

malt từ thiết bị nghiền ( đã được phối trộn với nước ở 520C ) vào nồi, đồng thời cho acid

lactic và muối canxi vào sẽ làm mềm nước giúp cho quá trình thuỷ phân triệt để Định

lượng đủ lượng nước, nâng nhiệt độ lên 520C và duy trì trong 40 phút Quá trình này tạo

điều kiện cho enzym proteaza thuỷ phân protein

Trong hạt nảy mầm enzym này thực chất có hai loại là proteinaza và peptinaza tác

dụng kế tiếp nhau Dưới tác dụng của chúng protein bị biến đổi như sau:

( albumozo, peptid, pepton )

Sự thuỷ phân của protein bắt đầu bằng hoạt động của proteinaza và protein đại

phân tử cắt thành albumozo và pepton, sau đó chuyển hoá thành polypeptid nhỏ hơn Lúc

này peptinaza hoạt động và phân cắt các polypeptid mạch ngắn thành peptid rồi tới acid

amin

Dưới sự xúc tác của enzym fitaza phân cắt acid phosphoric khỏi phân tử

amylopectin

Enzim sitaza xúc tác cho quá trình thuỷ phân hemixellulose tạo thành các sản

phẩm có phân tử lượng thấp chủ yếu là: đường pentoza hay hectoza mà nấm men sử dụng

được

Khi quá trình đạm hoá được hoàn toàn, lúc này thì nồi gạo cũng vừa thực hiện xong quá

trình hồ hoá, người ta tiến hành phối trộn dịch cháo của nồi hồ hoá vào nồi đạm hoá

™ Kỹ thuật đường hoá:

Nồi gạo sau khi được hồ hoá ở 1000C ta tiến hành bơm định lượng vào nồi malt để

amylaza hoạt động Enzym này sẽ cắt hai gốc glucozid trên toàn mạch của amyloza từ

phía cực kín và mạch nhánh của amylopectin từ phía ngoài, nhưng không vượt qua được

liên kết α – 1,6 glucozid, chúng dừng tác động trước điểm rẽ của mạch nhánh

amylopectin

Sản phẩm tạo thành do tác động phân cắt của enzim β- amylaza là đường maltoza

Từ nồi phối trộn ta bơm ¼ phần dịch đặc sang thiết bị đường hoá Cho cánh khuấy

hoạt động liên tục và từ từ nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ sôi 1000C, sau đó bơm quay trở

về nồi phối trộn ( ¾ dịch đặc còn lại trong nồi phối trộn vẫn duy trì ở nhiệt độ 650C )

Nhiệt độ chung của khối dịch trong nồi phối trộn sẽ là 750C

Duy trì nhiệt độ nồi đường hoá ở 750C trong 30 phút để tạo điều kiện cho enzym

γ- amylaza hoạt động cắt đứt liên kết 1,4 và 1,6- glucozid tạo ra các sản phẩm glucoza và

các dextrin

Sau 30 phút ta nâng nhiệt độ của dịch lên 780C để làm giảm độ nhớt của dịch

đường, tạo điều kiện cho quá trình lọc

Yêu cầu chất lượng của dịch đường:

e) Một số sự cố xảy ra và biện pháp khắc phục:

Nhiệt độ cao dẫn đến enzym giảm hoạt lực do biến tính sẽ làm quá trình thuỷ

phân không triệt để Ta cần kiểm tra hệ thống cấp nhiệt, điều chỉnh nhệt độ cung cấp cho

các nồi nấu phù hợp với yêu cầu

Thuỷ phân không triệt để gây khó khăn trong quá trình lọc vì vậy cần kiểm tra

mức độ thuỷ phân trong giai đoạn cuối

xuyên

Nhiệt độ cung cấp không đều, cần kiểm tra và điều chỉnh cho phù hợp

Nấu malt là nước cứng sẽ ức chế vi sinh vật hoạt động Ta cần xử lý nước Nước trước khi sử dụng

GIÃN ĐỒ THUỶ PHÂN NGUYÊN LIỆU:

Nhiệt độ (0C) Chú thích: : Nồi gạo + malt

Giải thích ý nghĩa thông số nhiệt độ:

52 0 C : Phát huy tác dụng của enzym proteaza, phân cắt liên kết peptid để protein

được thuỷ phân thành peptid, peptone và các acid amin

65 0 C: Tạo điều kiện nhiệt độ tối thích để enzym β- amylaza hoạt động phân cắt

liên kết 1,4- glucozid theo từng cặp một monosaccharide và ngừng tác dụng khi gặp liên

kết 1,6- gluccozid Sản phẩm tạo thành là đường maltoza

72 0 C: Tạo điều kiện cho enzym α- amylaza hoạt động phân cắt kiên kết α- 1,4-

glucozid bất kỳ ở đầu không khử của tinh bột và dừng lại khi gặp liên kết 1,6- glucozid

Sản phẩm thuỷ phân chủ yếu là dextrin, một lượng ít glucoza và maltoza

75 0 C: Là nhiệt độ tối thích cho enzym γ- amylaza hoạt động phân cắt các liên kết

1,4- glucozid và liên kết 1,6- glucozid Sản phẩm tạo thành chủ yếu là glucoza, maltoza

78 0 C: Làm giảm độ nhớt của dịch đường, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc,

tách bã và rửa bã

83 0 C: Làm trương nở tinh bột, làm lỏng lẻo các liên kết 1,4- glucozid và 1,6-

glucozid, tạo điều kiện cho enzym thuỷ phân tinh bột triệt để

100 0 C: Thanh trùng và hoạt hoá các enzym đồng thời giúp cho tinh bột được hồ

hoá hoàn toàn

3.2 LỌC TÁCH BÃ VÀ RỬA BÃ

3.2.1 Mục đích và cơ sở lý thuyết

a) Mục đích:

Lọc là tách pha lỏng và pha rắn để thu lấy dịch trong

Rửa bã nhằm tận thu hết các chất hòa tan còn sót lại trong bã

b) Cở sở lý thuyết

Thành phần hóa học của cháo malt sau khi đường hóa kết thúc, bao gồm hai pha:

pha rắn và pha lỏng

Thành phần của pha rắn bao gồm: Các cấu tử không hòa tan của bột nghiền còn

pha lỏng bao gồm nước và các chất thấp phân tử được trích ly từ malt hòa tan trong đó

Pha rắn được gọi là malt, còn pha lỏng được gọi là dịch đường, hoặc nước pha hoặc nước

mu

Về khối lượng, pha rắn chiếm tỉ lệ nhỏ hơn rất nhiều so với pha lỏng nhưng chúng

có ý nghĩa rất lớn đối với tiến trình lọc Để đạt được mục đích tách hai pha riêng biệt khỏi

hỗn hợp cháo, thông thường là cho nén chúng lên những vật cản có cấu trúc dạng lưới

Các phân tử của pha rắn bị giữ lại ở lưới, còn pha lỏng được đi qua Cấu trúc và độ dày

của các lớp lọc phụ này đóng vai trò quyết định đến chất lượng và tiến trình lọc

Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo hai bước:

Bước 1: ép để tách dịch cốt

Bước 2: rửa bã để chiết rút hết tất cả những phần dinh dưỡng còn bám lại trong đó

Quá trình chiết rút chất hòa tan ở giai đoạn rửa bã dựa trên cơ sở của sự khuếch tán,

nghĩa là sự chuyển động phân tử của chúng từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ

thấp

c) Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ lọc và độ trong của bia

™ Nhiệt độ lọc

Nếu nhiệt độ khối cháo tăng, tốc độ lọc cũng tăng Điều này liên quan đến độ nhớt

động của dịch đường: nhiệt độ tăng thì chúng giảm 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 trên

màng lọc, tạo thành một kết tủa dẻo, cản trở rất nhiều đến tốc độ lọc Mặt khác nhiệt độ

cao quá sẽ là điều kiện thuận lợi cho việc hồ hóa các hạt tinh bột chưa hòa tan còn sót lại

trong bã Mặt khác khi tinh bột đã bị hồ hóa mà hoạt lực enzym không còn đủ mạnh để

thủy phân chúng thì chúng sẽ đi vào thành phần của dịch đường, là nguyên nhân làm cho

dịch đường bị đục và dịch lên men sau này sẽ bị chua

Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lọc là 780C

™ Độ nhớt của dịch đường

Độ nhớt của dịch đường phụ thuộc vào nồng độ đường và thành phần riêng của

chính nó Sự liên quan của nồng độ chất hòa tan và độ nhớt tương đối của dịch đường ở

nhiệt độ 750C có thể thấy rõ ở bảng sau

Hàm lượng chất hòa tan

10 15 20 25

%

Độ nhớt tương đối của nước là 1

1,27 1,44 1,73 2,20

Nếu dịch chứa nhiều hydrat cacbon dạng polymer β_glucan hay các chất dạng keo

thì độ nhớt của nó tăng đáng kể và do đó tốc độ lọc càng thấp

™ Độ chua (pH) của dịch đường

Độ chua ảnh hưởng đến tốc độ lọc và độ trong của dịch đường Thường pH tối ưu

cho quá trình lọc là 5,5

™ Thành phần muối của nước rửa bã

Có ảnh hưởng đến chất lượng và thành phần của dịch đường, các muối cacbonat

và bicacbonat gây ảnh hưởng âm tính, còn muối sunphat gây độ cứng, phicacbonat gây

ảnh hưởng ngược Nếu nước rửa được thạch cao hóa có ảnh hưởng tốt đến thành phần

của dịch rửa bã

Kỹ thuật lọc tách bã và rửa bã

a) Quá trình lọc

Trước lúc tiến hành lọc thiết bị được làm vệ sinh kỹ Các mảnh của đáy mắt sàng

được ghép lại thật khít và chặt với nhau Lỗ hở tròn để tháo bã malt được đóng chặt Sau

đó ta cho nước nóng vào các đường ống dẫn dịch đường để đuổi không khí ra ngoài đồng

thời để chứa đầy khoảng trống giữa hai lớp đáy của thùng lọc

Khối cháo ở trong thùng phối trộn được cánh khuấy trong nồi đảo đều và liên tục

Mở van xả ở đáy nồi và dùng bơm ly tâm để bơm cháo sang thiết bị lọc Trong thời gian

bơm cháo, hệ thống dao cào được hạ thấp độ cao và cho quay để dàn đều bã trên mặt đáy

Sau khi bơm hết sang thùng lọc thì hệ thống này được nâng lên ở độ cao cuối cùng, và

khối cháo trong thùng để yên trong 30 phút để bã kết lắng, tạo thành lớp lọc phụ Kết

lắng đầu tiên là những phần tử nặng nhất và những hạt tấm có kích thước tương đối lớn

gọi là lớp “bùn dưới” Kết lắng tiếp theo là phần chính của pha rắn bao gồm chủ yếu là

vỏ trấu và các phẩn tử nhẹ hơn kích thước lớn Cuối cùng là trên bền mặt của lớp lọc

được phủ một lớp kết lắng mỏng bao gồm các phần tử nhẹ nhất và kích thước bé nhất, gọi

là lớp “bùn trên” Như vậy, sau khi pha rắn kết lắng xuống đáy thùng lọc thì phía trên lớp

lọc phụ là pha lỏng (dịch cốt, nồng độ đường cao) nhưng còn rất đục

Sau 30 phút ta mở van xả dịch, dịch đường chảy ra lúc này rất đục và ta dùng một

bơm ly tâm nhỏ để bơm hồi lưu chúng về thùng lọc Khi bơm hồi lưu, lưu ý cho dịch

đường đổ vào thùng lọc phải nhẹ nhàng để tránh sự xáo trộn làm hỏng cấu trúc của lớp bã

lọc ở phía dưới 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 nồi trung gian và lưu ở đây trong

thời gian một giờ nhằm mục đích giúp cho quá trình bơm dịch đường vào nồi houblon

được liên tục không bị đứt quảng Nhiệt độ trong nồi trung gian phải trên 700C Vì nếu

đến chất lượng của bia thành phẩm sau này

Để đảm bảo cho tiến trình lọc xảy ra bình thường phải điều chỉnh lưu lượng thoát

ra của dịch đường bằng cách tăng dần hay giảm dần độ mở của van xả dịch Lưu lượng

chảy trung bình của một van xả trung bình thích hợp nhất là 0,1 l/s

Lượng dịch ban đầu được ép trong thời gian 1.5-2 giờ thì kết thúc Sau đó tiến

hành rửa bã malt để tận thu một lượng dịch đường và nhiều thành phần dinh dưỡng còn

sót lại trong bã malt