Bài giảng công nghệ sản xuất malt và bia TS nguyễn kính

Thành phần hóa học của đại mạcho Disaccharid: saccharoza và maltoza C12H22O11 o Trisaccharid: đường rafinoza o Polysaccharid: tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentozan, amylan và các

Trang 1

TS NGUYỄN KÍNH

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA

Trang 2

PHẦN I: NGUYÊN LIỆU SẢN

XUẤT BIA

CHƯƠNG 1: ĐẠI MẠCH

Trang 3

 Chu kỳ sinh trưởng của đại mạch là 100 – 120 ngày

 Đại mạch chia làm 2 loại: 2 hàng và đa hàng

Trang 4

Cấu tạo của hạt đại mạch

 Gồm 3 bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phôi

 Bên ngoài là vỏ trấu được hình thành từ đài hoa, dưới lớp vỏ trấu là vỏ quả, dưới lớp vỏ quả là vỏ hạt gồm 2 lớp tế bào, lớp ngoài dày, lớp trong thì trong suốt, vỏ hạt có vai trò như một màng bán thấm chỉ cho nước vào mà không cho ra Lớp vỏ quả và vỏ hạt liên kết chặt chẽ với nhau hơn là với vỏ trấu Vỏ trấu chiếm 7 – 8% trọng lượng chất khô của hạt, đại mạch đa hàng đến 11%, trọng lượng vỏ chiếm 10,5 – 13%, đại mạch mùa xuân thì thấp hơn 0,5 – 1%.

Trang 5

 Nội nhũ là phần lớn nhất và có giá trị nhất của hạt, ngoài cùng tiếp giáp với vỏ hạt là lớp alơron, lớp này thì giàu protêin, chất béo, đường, xenluloza, pentozan, vitamin và chất tro, dưới lớp này là nội nhũ thật của hạt Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế bào lớn chứa đầy các hạt tinh bột, ít protêin, xenluloza, chất béo, đường và tro

Trang 6

 Phôi là phần sống của hạt, trọng lượng chiếm 2,5 – 5% trọng lượng hạt Phôi có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự sống của cây và trong sản xuất bia Chế biến hạt đại mạch thành malt dựa trên sự phát triển của phôi Phôi nằm ở dưới gồm phôi lá và phôi rễ, ở giữa là phôi thân Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là ngù (là một màng bán thấm để chuyển chất hòa tan

về phôi và nước từ phôi đi vào nội nhũ) Phôi chiếm

tỷ lệ không đáng kể, các thành phần phôi ít tan vào dịch đường Vai trò to lớn của phôi là trạm hoạt hóa

và sản xuất enzym, là cơ sở cho quá trình sản xuất malt

Trang 7

Thành phần hóa học của đại mạch

 Rất phức tạp

 Đối với công nghệ sản xuất bia, các hợp phần có ý nghĩa là: nước, gluxit, các hợp chất chứa nitơ, các hợp chất phi nitơ, chất béo và lipoid, pherment (enzym)

Trang 8

Trang 9

o Disaccharid: saccharoza và maltoza (C12H22O11)

o Trisaccharid: đường rafinoza

o Polysaccharid: tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentozan, amylan và các hợp chất dạng keo

o Ba cấu tử đầu tiên là quan trọng nhất trong sản xuất bia

Trang 10

 Tỷ trọng 1,5 – 1,6, nhiệt lượng riêng 0,27kcal/kgđộ

 Dễ dàng kết lắng trong nước

Trang 11

 Tinh bột gồm amyloza (17-24%) và amylopectin (76-83%)

 Chuỗi phân tử amyloza gồm từ 60 – 600 gốc đường glucoza liên kết với nhau qua cầu oxy α1,4 và tạo thành mạch thẳng Amyloza có dạng tinh thể, phân tử lượng từ 10.000 – 100.000 đơn vị, dễ hòa tan trong nước nóng để

Trang 12

Trang 13

 Gluxit

o Tinh bột

 Sự thủy phân tinh bột bởi enzym amylaza đóng vai trò to lớn trong sản xuất malt và bia, là nền tảng cho việc ngâm, ươm mầm, sấy và đường hóa nguyên liệu

Trang 14

 Gluxit

o Xenluloza

 Nằm ở vỏ trấu, chiếm 20% chất khô, phân tử khoảng

2000 -10.000 gốc gluco xếp thành mạch dài, xoắn, nó dai

và khó bị phân cắt, không tan trong nước, không thay đổi thành phần và cấu trúc Trong quá trình sản xuất bia, nó

có vai trò quan trọng trong quá trình lọc dịch đường, tạo màng lọc phụ

Trang 15

Trang 16

 Các hợp chất chứa nitơ

o Chiếm khoảng 9-11% lượng chất khô của hạt, có vai trò quan trọng trong sản xuất bia, quyết định chất lượng của bia

o Các chất này tồn tại ở dạng cao phân tử gọi protit, một phần nhỏ ở dạng thấp phân tử gọi là các hợp chất nitơ phi protit

Trang 17

o Protit

 Là chỉ số quan trọng thứ hai đối với sản xuất bia, cao quá thì bia bị đục, thấp quá thì lên men không triệt để, kém bọt, lượng protit tốt nhất cho sản xuất bia là 8-10%

 Thủy phân protit là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sản xuất malt và bia Sản phẩm tạo ra quan trọng nhất là melanoid: màu vàng óng, vị ngọt, thơm dịu, quyết định hương và vị của bia, khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia và độ bền keo của chúng phụ thuộc mức độ thủy phân protit

Trang 18

Trang 19

o Các hợp chất chứa nitơ phi protit

 Đó là albumoza, pepton, peptid, polypeptid và axit amin

 Albumoza và pepton có vai trò lớn để tạo và giữ bọt, làm tăng thêm vị đậm đà của bia, nếu hàm lượng cao là tác nhân gây đục cho bia

 Peptid được tạo thành từ các gốc axit amin nhưng số lượng ít hơn, gồm di-, tri-, polypeptid, chúng dễ tan vào dịch đường thành dung dịch bền vững, là một trong những thành phần dinh dưỡng của bia

 Axit amin chiếm 0,1%, là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, tác nhân chính tạo melanoid, tạo bọt, tồn tại trong

Trang 20

 Các hợp chất không chứa nitơ

o Gồm các chất hữu cơ và vô cơ, tiêu biểu là: polyphenon, chất đắng, fitin, axit hữu cơ, vitamin và chất khoáng

Trang 21

 Chất béo và lipoid

 Pherment (enzym)

o Là những hợp chất hữu cơ có haotj tính sinh học cao, cấu tạo phức tạp, có vai trò đặc biệt quan trọng trong sản xuất bia Ở giai đoạn hình thành hạt, hoạt lực của các nhóm enzym rất cao, đến lúc hạt chín hoạt lực giảm

Trang 22

XUẤT BIA

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU THAY THẾ ĐẠI

MẠCH

Trang 23

 Là loại cốc được dùng nhiều hơn cả với 2 hình thức: trực tiếp với bột malt hoặc dùng thóc ươm mầm

 Thóc gồm các bộ phận vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt, lớp alơron, nội nhũ và phôi Phần chất khô tinh bột chiếm đến 75%, protein 8%, chất béo 1-1,5%, xenluloza 0,5-0,8%, chất khoáng 1-1,2%

 Khi ươm mầm và đường hóa lưu ý đến khối lượng

vỏ nhiều nên dùng nước có độ cứng cacbonat cao, thời gian ngâm kéo dài, nhiệt độ 18 – 20oC, đường hóa ở 67oC, dịch hóa ở 77oC

Trang 24

Đường mía hoặc đường củ cải

 Là loại nguyên liệu chất lượng cao thay thế một phần malt đại mạch

 Đường sử dụng có hàm lượng saccharoza không dưới 98%, lượng saccharoza thay thế nhỏ hơn 20%

Trang 25

Đường thủy phân (glucoza)

 Đường này thu được bằng cách thủy phân tinh bột, sau đó trung hòa, lọc, cô đặc chân không đến 77- 84% chất khô

 Ngoài glucoza (63-75%) có 3-16% dextrin bậc thấp, 0,9-1,2% tro và một số thành phần khác

 Lượng đường thủy phân thường dùng 10-15%

 100kg glucoza thay thế 105-110kg malt

Ngoài 2 loại đường trên có thể sử dụng thêm đường invertaza (cho bia đen) và xiro tinh bột (10-15%)

Trang 26

XUẤT BIA

CHƯƠNG 3: HOA HOUBLON

Trang 27

 Hình dạng, độ lớn của hoa phụ thuộc vào giống, điều kiện canh tác.

Trang 28

Thu hái, sơ chế và bảo quản

 Thu hái khi chúng đạt độ chín kỹ thuật: hàm lượng lupulin cực đại, màu chuyển từ vàng xanh sang màu vàng hoặc vàng xanh có ánh, cánh hoa đóng kín hoàn toàn, dẽo và có tính đàn hồi lớn, mùi thơm mạnh nhưng dễ chịu, hạt lupulin chuyển sang màu ánh kim, phủ nhiều bột, màu vàng rực

 Cây cao 2-3m có thể đến 6m

 Thu hái houblon bằng nhiều cách thủ công hoặc tự động cơ giới

Trang 29

Thu hái, sơ chế và bảo quản

 Sấy houblon thực hiện bằng không khí nóng 40oC bằng các máy chuyên dụng Khi sấy hàm ẩm tương đối của không khí khống chế ở mức cao

 Bảo quản: hoa sau khi sấy được phân loại, xông SO2 bằng cách đốt giấy có quét lưu huỳnh, liều lượng lưu huỳnh 0,5-1kg/100kg hoa để hạn chế sự oxy hóa và phát triển của vi sinh vật

 Sau xông hơi, hoa được ép thành bánh, áp lực khoảng 300kG/

cm2, cho vào túi etylen hàn kín miệng hoặc cho vào thùng kim laoij đưa đi bảo quản nơi khô ráo nhiệt độ thấp không ánh sáng mặt trời Trong bảo quản hàm ẩm tối đa của hoa 13%, nhiệt độ 0,5-2oC

 Hiện nay áp dụng cách bảo quản hoa trong môi trường CO2 và

Trang 30

Thành phần hóa học của houblon

 Phụ thuộc vào chuẩn giống, điều kiện khí hậu, đất đai, kỹ thuật canh tác, thường dao động trong khoảng rộng (tính theo % chất khô):

Trang 31

 Chất đắng

o Có vai trò quan trọng có hoạt tính sinh học cao, tạo sức căng bề mặt giúp bia giữ bọt, ức chế vi sinh vật, làm tăng độ bền sinh học của bia

o Chất đắng gồm nhiều hợp chất, thành phần được phân theo sơ đồ sau

Chất đắng (tan trong ete dietyl)

Axít đắng (hợp chất tinh thể) Nhựa đắng (hợp chất vô định hình) α- axít đắng β- axít đắng Nhựa mềm Nhựa cứng

Trang 32

 Chất đắng

o α -Axit đắng (humulon) quan trọng nhất gồm 6 hợp chất: humulon, cohumulon, adhumulon, prehumulon, posthumulon và 4-deoxyhumulon

o Khả năng hòa tan axit đắng là 500mg/l, trong dịch đường ít hơn, trong bia từ 10-30mg/l, độ kiềm của dung môi càng cao thì khả năng hòa tan càng nhiều

o Khi đun sôi dịch đường với hoa các hợp chất humulon không trực tiếp hòa tan mà qua giai đoạn trung gian là quá trình đồng phân hóa, sau đó các chất đồng phân này hòa tan và bị thủy phân thành các sản phẩm có độ đắng cao hơn nhiều so với hợp chất ban đầu

Trang 33

o Có tính kháng khuẩn cao nhưng độ đắng kém hơn humulon

o Khi đun sôi houblon với dịch đường, lupulon bị đồng phân hóa, các đồng phân này bị phân cách nhưng tốc độ và khối lượng nhỏ giọt

o Nếu bị oxy hóa, β-axit đắng chuyển thành hulupon, nếu kéo dài phản ứng hulupon sẽ bị polyme hóa trở thành nhựa mềm, sau đó thành nhựa cứng

Trang 34

o Để xác định lực đắng của houblon, người ta dùng phổ biến nhất theo cách tính của Wollmer

Lực đắng = α-axit đắng + (β-axit đắng + nhựa mềm)/9

Trang 35

 Tinh dầu thơm

o Thành phần hóa học rất phức tạp, gồm 103 hợp chất khác nhau, nhiều nhất là hydrocacbon (75%), các loại rượu và các hợp chất khác

 Tiêu biểu của nhóm hydrocacbon là mirơxen C10H16 không no dạng terpen, humulen C15H24 là một xeckyterpen không no

 Tiêu biểu nhóm rượu là geraniol C10H18O, lylalool là đồng phân của geraniol

 Ngoài ra còn có nhóm Xeton, Andehid

o Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, 98% lượng tinh dầu thơm bay ra ngoài theo hơi nước, còn 2% ở lại trong bia quyết định hương thơm đối với bia vàng

Trang 36

o Trong kỹ thuật người ta dùng polyphenol của houblon để loại trừ cấu tử protein khó biến tính và kết lắng ra khỏi dịch đường (nguyên nhân gây đục bia)

Trang 37

Chế phẩm houblon

 Sử dụng hoa nguyên cánh có ưu điểm là bảo toàn được chất lượng nhưng chiếm thể tích lớn, khó bảo quản, hiệu quả sử dụng thấp Khắc phụ nhược điểm

đó, người ta chế biến hoa cánh và các bộ phận của

nó thành chế phẩm houblon

 Hội đồng hoa houblon thuộc công ước bia châu Âu đưa ra bảng danh pháp các loại chế phẩm đó như sau:

o Bột humulon: hàm lượng α-axit đắng đến 15%

o Lupulin: hàm lượng α-axit đắng đến 15%

o Humulon chiết ly: cao hoa

Trang 38

o Giảm bớt kho lạnh bảo quản

o Cân đong chính xác hơn

o Không cần hệ thống lọc bã

o Giảm được lượng chất màu

 Hiện nay khoảng 40% lượng houblon được dùng ở dạng chế phẩm

Trang 39

XUẤT BIA

CHƯƠNG 4: NƯỚC

Trang 40

Khái quát

 Trong bia nước chiếm 78 – 90%

 Chất hòa tan từ 10 – 22%

Trang 41

Thành phần hóa học của nước

 Nước là dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion

 Nhóm cation chiếm nhiều nhất là Ca2+, Mg2+, H+, Na+,

K+, Fe2+, Mn2+, Al3+

 Nhóm anion là OH-, HCO3-, Cl-, SO4-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43-

 Cation của sắt và mangan tồn tại ở 2 dạng pheri và phero

 Các muối canxi và magie là những hợp chắt gây ra

độ cứng của nước

Trang 42

 Độ cứng cacbonat gọi là độ cứng tạm thời, xác định bởi lượng các muối cacbonat va bicacbonat của canxi va magie

 Độ cứng phi cacbonat gọi là độ cứng vĩnh viễn, được xác định bởi lượng muối CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4

 Độ cứng của nước được đo bằng độ Có 4 loại độ được dùng trên thế giới: độ Đức (oH), độ Pháp, độ Anh và độ Mỹ

Trang 43

o 1 độ Đức (1oH) = 10mg/l CaO hoặc 7,14mg/l MgO

Trang 44

 Tùy thuộc và độ cứng, nước được phân cấp như sau:

Trang 45

 Độ chua tác dụng (pH) dao động 6,5-7

 Tính axit yếu là do có axit cacbonic tự do trong đó

 Độ chua tác dụng của nước ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất đường hóa của malt

Trang 46

Ảnh hưởng thành phần muối của nước đến công nghệ và chất lượng sản phẩm

Hàm lượng các muối khác nhau nên ảnh hưởng đến công nghệ và sản phẩm cũng khác nhau

Ca2+ có mặt trong nước ngầm ở dạng CaHCO3 và CaSO4 Hai loại này ảnh hưởng ngược nhau

o Muối bicacbonat gây ảnh hưởng bất lợi, làm giảm độ chua định phân của cháo, tác dụng với muối photphat của malt

o Muối sunfat của canxi làm tăng độ chua định phân, có lợi cho quá trình đường hóa, trong sản xuất bia tăng sự hoạt động của enzym, người ta bổ sung thạch cao vào dịch cháo

Trang 47

o Nếu trong nước chứa nhiều MgSO4 làm bia có vị đắng khó chịu

Natri trong nước ở dạng muối Na2CO3, NaHCO3,

Na2SO4 và NaCl Natri sunfat cao tạo vị đắng khó chịu Muối NaCl hàm lượng lớn thì không hay nhưng trong phạm vi đến 200mg/l sẽ làm cho bia có vị đậm đà Do

đó trong sản xuất người ta vẫn cho muối ăn vào bia với hàm lượng vừa phải.

Na+ trong nước khoảng 15-20mg/l ở dạng Na2O

K+ trong nước không nhiều, ảnh hưởng giống Na+

Trang 48

Sắt ảnh hưởng lớn đến sản xuất malt và bia, tồn tại chủ yếu ở dạng Fe(HCO3)2 Với hàm lượng cao ảnh hưởng đến chất lượng của malt và bia, lớp tủa mỏng Fe(OH)3 cản trở tốc độ hút nước của hạt Nếu hàm lượng sắt cao sẽ rút ngắn chu kỳ sinh trưởng của men, làm cho sự cân bằng trong tiến trình lên men bị phá

vỡ Sắt gây mùi vị lạ cho bia Sắt xúc tác quá trình oxy hóa trong bia, giảm độ bền keo, gây đục Đối với nước dùng để sản xuất bia, nồng độ sắt tối đa cho phép là 0,2-0,5mg/l

Mangan có tác dụng tương tự sắt

Trang 49

Ion sunfat (SO42-) trong nước từ 1-2 cho đến 250mg/l Nếu hàm lượng sunfat cao bia có vị đắng khan khó chịu

200-Anion clo (Cl-) với hàm lượng vừa phải cho vị bia hài hòa dễ chịu

Nitrat và Nitrit: hàm lượng cao là nước bị nhiễm bẩn

Ở giai đoạn lên men lượng nitrit cao ức chế sự phát triển của nấm men

Nước dùng để sản xuất bia không được phép có NH3

Trang 50

Axit silic trong nước 10-30mg/l Nếu hàm lượng cao cản trở quá trình lên men và gây đục cho bia

Cặn khô gồm các chất không bay hơi, không hòa tan,

từ 250-500mg/l

Nước sản xuất bia cần có thêm các yêu cầu sau:

o Trong, không có mùi và vị lạ

o Chuẩn coli: 300ml

o Chỉ số coli: 3 (số tế bào E.coli cho phép có trong 1 lit nước)

Định dạng
Số trang	152
Dung lượng	2,6 MB