Báo cáo thực hành công nghệ sản xuất rượu bia nước giải khát

Thông số thời gian: Trong quá trình thủy phân, ứng với một mốc nhiệt độ là một khoảng thời gian nhất định và khi đ ạt đến nhiệt độ tối ưu rồi, ta cần phải duy trì nhiệt độ đó một thời gi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

Thành viên nhóm 3:

MỤC LỤC

Chương 1: SẢN XUẤT BIA 3

Bài 1: THỦY PHÂN TINH BỘT 3

Bài 2: NẤU HOUBLON VỚI DỊCH THỦY PHÂN 13

Bài 3: LÊN MEN BIA 21

Chương 2: SẢN XUẤT RƯỢU 31

Bài 1: SẢN XUẤT RƯỢU TỪ TRÁI CÂY 31

BÀI 2:SẢN XUẤT RƯỢU TỪ TINH BỘT 42

BÀI 3: CHƯNG CẤT RƯỢU 51

CHƯƠNG 3: SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT 59

BÀI 1: SẢN XUẤT NƯỚC BÃO HÒA CO2 59

Bài 2: SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT PHA CHẾ 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

Chương 1: SẢN XUẤT BIA

Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ

uống có độ cồn thấp, thu nhận bằng cách lên

men rượu ở nhiệt độ thấp Bia có tính cảm quan

rất hấp dẫn con người: hương thơm đ ặc trưng,

có vị đắng dịu, lớp bột trắng mịn, hàm lượng

CO2 khá cao giúp con người giải khát khi uố ng

Ngoài ra, bia là thứ đồ uống có độ dinh dưỡng

và tiêu hoá cao Vì bia có độ rượu nhẹ và có tính

giải khát cao được nhiều người ưa chuộng

Thành phần của bia gồm có: 80-90% nước, 1,5-7% cồn, 3-10% chất hòa tan, 0,3- 0,4% CO2 Chất hòa tan chủ yếu là hydratcacbon, các protein và s ản phẩm thủy phân của nó, các chất khoáng, một số acid hữu cơ, các acid amin, các chất đắng và

thơm của hoa houblon

Bài 1: THỦY PHÂN TINH BỘT

1 Giới thiệu

1.1 Malt đại mạch

Malt đại mạch là sản phẩm được chế

biến từ hạt đại mạch, được cho nảy

mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ

ẩm nhất định với những điều kiện bắt

buộc

Malt đại mạch chứa nhiều chất dinh

dưỡng: 16 – 18 %, các chất thấp phân tử

dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn giản,

dextrin bậc thấp, các acid amin, chất khoáng, các vitamin và đặc biệt có hệ enzyme phong phú, chủ yếu là proteaza và amylaza

Trong s ản xuất bia, malt đại mạch vừa là nguyên liệu chính dùng để nấu bia vừa

là tác nhân đường hóa (nhờ hệ enzyme có trong malt)

Yêu cầu của malt đại mạch trong sản xuất bia:

- Về cảm quan:

+ Màu sắc: malt có màu vàng sáng đều, vỏ óng ánh

+ Mùi vị: mùi thơm, vị ngọt dịu, không có mùi ủng, chua, mốc

1.2 Phương pháp thủy phân

Có hai phương pháp dùng để thủy phân malt bia :

o Phương pháp ngâm chiết: toàn bộ khối nấu được nâng nhiệt và giữ nhiệt tại

các mức theo yêu cầu công nghệ (50 - 520C, 60 - 650C, 70 - 750C) trong thời gian thích hợp, sau đó có thể nâng nhiệt độ của toàn khối nấu lên 780C và chuyển sang thiết bị lọc

- Ưu điểm: thời gian nấu ngắn nên ít tốn năng lượng

- Nhược điểm: khối nấu không được đun sôi nên đường hóa có thể không triệt

để

o Phương pháp đun sôi từng phần: trích một phần của khối nấu đem đun sôi và

sau đó trộn lẫn với phần chưa đun sôi nhằm mục đích nâng và giữ nhiệt độ của khối

nấu qua các mức theo yêu cầu công nghệ Có thể tiến hành đun sôi một lần, hai lần hay ba lần

- Ưu điểm: phá vỡ triệt để cấu trúc tế bào tinh bột nên tăng hiệu suất của quá trình thủy phân

- Nhược điểm: thời gian nấu kéo dài, tốn nhiều năng lượng, dưới tác dụng của nhiệt độ cao có thể xảy ra một số phản ứng phụ không cần thiết

Trong bài này ta sử dụng phương pháp ngâm chiết vì ưu điểm của phương pháp này

là: thời gian nấu ngắn, ít tốn năng lượng => phù hợp với điều kiện thực hành

2 Nguyên vật liệu, hóa chất, dụng cụ, thiết bị

C Thiết bị

STT Tên thiết bị Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi chú

được nhiệt độ

3 Thực hành

Bước 1: Nghiền malt

 Mục đích: tăng diện tích tiếp xúc với nước, giúp nước xâm nhập nhanh hơn vào nội nhũ, thúc đẩy quá trình đường hóa và quá trình thủy phân khác nhanh, triệt

 Mục đích: phân cắt amyloza, amylopectin và dextrin bậc cao thành đường đơn giản, dextrin bậc thấp dễ hòa tan vào nước trở thành chất hòa tan của dịch đường

 Cách tiến hành

- Cân 600g malt đại mạch đã được xay nhỏ

- Thêm 3 lít nước (với tỉ lệ malt : nước là 1:5)

- Đun trên bếp tới nhiệt độ 520C, giữ ở nhiệt độ này trong 30 phút Đây là nhiệt độ thích hợp cho hệ enzyme proteaza hoạt động thực hiện quá trình đạm hóa nhằm phân hủy protein thành các acid amin cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men hoạt động sau này

- Tiếp tục nâng lên nhiệt độ 620C giữ trong 60 phút nhằm tạo điều kiện cho enzyme β-amylaza hoạt động thủy phân tinh bột thành đường cho nấm men sử dụng vào hoạt động sống của chúng sau này

- Nâng nhiệt độ lên 720C, đun ở nhiệt độ này khoảng 20 phút Đây là nhiệt độ cho enzyme α-amylaza hoạt động thủy phân tinh bột trong malt thành đường

- Lấy mẫu trong nồi đem thử iode, nếu thấy dịch đường không đổi màu thì kết thúc quá trình nấu, nếu dịch đường có màu xanh có nghĩa là tinh bột chưa được thủy phân hoàn toàn => tiếp tục nấu cho đến khi dịch đường không đổi màu

 Các yếu tố ảnh hưởng

- Nồng độ enzyme: Cường độ hoạt động của quá trình enzym khác nhau phụ

thuộc nhiều vào khối lượng của enzym hoạt tính và các điều kiện xảy ra phản ứng

Ta có thể tạo ưu thế cho sự hoạt động của các enzym này hay các enzym khác Cũng bằng cách như vậy ta có thể tạo ra sự thủy phân đến cùng hay thủy phân cục

bộ của các chất riệng biệt Qua đó có thể điều chỉnh được tương quan tỉ lệ giữa các pha sản phẩm tạo thành

- Nhiệt độ: yếu tố quyết định cường độ và chiều hướng tiến triển của các quá

trình enzym Mỗi một enzym đều có nhiệt độ tối ưu riêng, nghĩa là tại đó nó sẽ xúc tác phản ứng với cường độ mạnh nhất

- Độ pH: ảnh hưởng rõ rệt đến động học quá trình thủy phân và đường hóa

Mỗi một enzyme có một độ pH tối ưu riêng: hoạt lực tối đa của α - Amylaza xuất hiện ở pH = 5,7 còn β – Amylaza ở gần 4,8

- Thời gian: ứng với một mốc nhiệt độ là một khoảng thời gian nhất định và

khi đạt đến nhiệt độ tối ưu, ta cần phải duy trì nhiệt độ đó một thời gian để enzyme thực hiện quá trình xúc tác thủy phân

 Yêu cầu công đoạn

- Phải điều chỉnh nhiệt độ, thời gian phù hợp để hiệu suất quá trình thủy phân lớn nhất

- Phải khuấy liên tục để tăng hoạt động của enzyme và giữ nhiệt độ của khối dịch được đồng đều

- Kết thúc quá trình, tinh bột phải được thủy phân hoàn toàn

giúp cho quá trình lọc trong sau này nhanh hơn,

dịch lọc thu được ở giai đoạn này vẫn còn đục

- Lọc trong: lọc lại dịch lọc bằng vải lọc có

kích thước lỗ lọc nhỏ hơn rây, trên vải lọc bỏ thêm

một ít bã vừa thu được ở quá trình lọc thô để trợ lọc

giúp cho dịch lọc trong hơn

- Đo độ Brix của dịch thủy phân

- Đem bảo quản lạnh ở nhệt độ 40C

 Yếu tố ảnh hưởng

- Vỏ malt: vỏ malt càng lớn thì lọc càng

nhanh và dịch lọc càng trong

- Nhiệt độ: nhiệt độ càng cao thì lọc càng nhanh

- Vải lọc: kích thước lỗ càng nhỏ thì dịch lọc càng trong nhưng thời gian lọc lâu Còn kích thước lỗ to thì lọc nhanh nhưng dịch lọc lại đục, vì vậy phải chọn loại vải thích hợp để lọc

 Yêu cầu công đoạn:

- Dịch lọc phải trong, có màu sắc đặc trưng của bia

- Dịch lọc phải có độ Brix trên 15 độ và thể tích tối thiểu phải từ 2,5 lít trở lên Bước 3: Xác định hiệu suất thủy phân

- Độ Brix dịch đường đo được là: 15 Brix

- Thể tích dịch đường thu được: 2,4l

E = 0.96.𝑉. 𝑑

𝐺 % = 0.96 ×2,4 × 15 ×1

0.6 = 57.6 (%) Trong đó:

- : nồng độ của dịch đường, %

- d: khối lượng riêng của dịch đường, kg/lít

- G: khối lượng nguyên liệu dùng để nấu bia, kg

- 0,96: hệ số hiệu chỉnh cho việc giảm thể tích của dịch đường do làm nguội

 Hiệu suất thủy phân malt được là 57.6%, hiệu suất này không được cao do các nguyên nhân sau:

- Do thời gian không đủ cho quá trình thủy phân

- Do quá trình lọc không triệt để nên mất một phần dịch lọc

4 Trả lời câu hỏi

1 Trình bày các phương pháp thủy phân được sử dụng trong công nghệ sản xuất bia?

- Phương pháp ngâm chiết :

Đây là phương pháp cổ điển, là phương pháp đơn gi ản, không c ần sự đầu tư lớn tronng phân xưởng nấu

Người ta hòa tan bột với nước ở một nhiệt độ xác định, sau đó tăng ho ặc giảm bằng cách thêm nước nóng hoặc nước lạnh

- Phương pháp đun sôi từng phần :

Phương pháp này có đặc điểm : tạo ra những bước nhảy nhiệt độ, tránh dừng ở các nhiệt độ trung gian; đun sôi một phần dịch đường làm tăng năng suất sử dụng nguyên liệu và cho phép loại bỏ kết tủa phức protein-tanin do đông tụ; phương pháp này rất linh hoạt và dễ điều chỉnh

2 Ý nghĩa của thông số nhiệt độ, thời gian trong khi thủy phân?

Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của α- Amylaza trong quá trình đường hóa là 70 – 750C, ở nhiệt độ này ưu thế cho sự tạo thành dextrin Nhiệt độ giới hạn cho hoạt động của α- Amylaza của malt đại mạch là 780C, ở nhiệt độ cao hơn enzym sẽ bị mất hoạt lực

Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của β – Amylaza là 60 – 630C, ưu thế cho sự tạo thành maltoza

Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của Amylophosphataza là 700C

Thông số thời gian:

Trong quá trình thủy phân, ứng với một mốc nhiệt độ là một khoảng thời gian nhất định và khi đ ạt đến nhiệt độ tối ưu rồi, ta cần phải duy trì nhiệt độ đó một thời gian để enzym thực hiện quá trình xúc tác thủy phân, có như vậy quá trình phân cắt các hợp chất cao phân tử mới triệt để, hiệu suất thu hồi chất lượng cao

Thời gian đường hóa có hiệu quả nhất là trong hai giờ, vượt quá giới hạn này, sự tích lũy sản phẩm có tăng nhưng không đáng kể

Như vậy, ta có thể sử dụng nhiệt độ và thời gian để điều chỉnh quá trình thủy phân,

tỷ lệ các thành phần trong s ản phẩm đường hóa Muốn thu hồi nước nha có chất lượng cao thì nhiệt độ và thời gian trong quá trình đường hóa phải được kiểm soát theo đúng quy trình quy định

Bài 2: NẤU HOUBLON VỚI DỊCH THỦY PHÂN

1 Giới thiệu

1.1 Hoa houblon

Houblon thuộc họ dây leo, sống lâu năm (30÷40 năm), có chiều cao trung bình 10-15m Hiện nay trên thế giới đang trồng trên 100 giống hoa houblon khác nhau Loại thực vật này chỉ thích hợp với khí hậu ôn đới nên được trồng nhiều ở Đức, Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ, Trung Quốc,…

Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng biệt cho từng cây, trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn Hoa đực không được sử dụng vì nó rất nhỏ, chứa

ít lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) của công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đ ặc trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia

Thành phần hóa học hoa houblon:

- Chất đắng: tạo cho bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc

biệt của bia Khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, chúng có ho ạt tính

sinh học cao tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu Chúng

còn có tính kháng khuẩn do đó làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm

+ α - acid đắng (humulon): 90% độ đắng của bia là α-acid đắng, bao gồm humulon và các đồng phân của nó α - acid đắng gây đắng mạnh nhưng kháng sinh rất yếu

+ β - acid đắng (lupulon): gồm lupulon và các đồng phân đi kèm của nó β - acid đắng gốc đ ắng yếu hơn α - acid đắng nhưng tính kháng sinh mạnh hơn do đó phải sử dụng kết hợp cả α -acid đắng và β - acid đắng

+ Nhựa mềm: là polyme của các acid đắng, có khả năng tạo ra lực đắng cao hơn β - acid đắng, đây là chất rất có giá trị của chất đắng

+ Nhựa cứng: là polyme của các acid đắng, mật độ cao hơn nhiều so với nhựa mềm Chúng không tan trong nước và dịch đường => không có giá trị trong sản xuất bia

- Tanin: là các polyphenol, hàm lượng trung bình 4% trọng lượng hoa, dễ hòa

tan trong nước, dễ bị oxy hóa nên nó bảo vệ nhựa hoa houblon, đặc biệt α - acid đắng khỏi bị oxy hóa, tham gia hoàn thiện vị cho bia, giúp cho dịch đường trong nhanh và kết tủa các thành phần protein không bền, làm tăng độ bền vững của keo bia Song mặt khác tanin cũng làm kết tủa cả những phần protein bền, dẫn đến chỗ

làm giảm khả năng tạo bọt của bia

- Tinh dầu : là một hỗn hợp phức tạp của các hydrate cacbon và nhiều hợp

chất chứa oxy dạng tecpen Chính tinh dầu làm cho hoa có mùi thơm đ ặc trưng, tuy nhiên nó chuyển vào bia với lượng không đáng kể vì nó không hòa tan trong nước nhưng lại dễ bay hơi theo hơi nước Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng

tinh dầu bị bay hơi, chỉ còn lại 2% tồn tại trong bia tạo hương thơm cho bia

Hiện nay, có ba loại sản phẩm hoa houblon thường được sử dụng trong các nhà máy bia là: hoa cánh khô, hoa viên và hoa cao Do nước ta không trồng được hoa houblon nên trong quá trình sản xuất bia, nguyên liệu hoa houblon phải nhập ngoại hoàn toàn và thường dùng ở dạng hoa viên và cao hoa

Yêu cầu chất lượng hoa Houblon :

- Chỉ tiêu cảm quan

Màu sắc: màu xanh lá mạ hơi vàng

Mùi: Mùi thơm đặc trưng không hắc, dễ nhận mùi

Vị: đắng dịu

Hình dáng: viên đơn không vỡ vụng

- Chỉ tiêu hoá học

Loại viên 90 hàm lượng acid đắng 5%, loại viên 45 hàm lượng acid đắng 8%

Có khả năng tạo kết lắng nhanh khi đun sôi với dịch đường, làm trong dịch đường, hương thơm rõ rệt, có vị đắng dịu

2 Nồi inox Cái 1

Bước 1: Houlon hóa

 Mục đích: ổn định thành phần của dịch đường, truyền cho bia có mùi và vị của hoa houblon, làm cho dịch đường đạt nồng độ theo yêu cầu, làm keo tụ các protein, vô hoạt các enzyme và thanh trùng dịch đường

 Cách tiến hành

- Đun sôi dịch thủy phân, vớt bọt trên

bề mặt dịch: đưa nhiệt độ dịch đường lên

76-78 0C trong kho ảng thời gian 10 phút, để

enzyme amylaza tiếp tục thủy phân lượng

tinh bột còn sót lại trong quá trình thủy

phân nguyên liệu ở giai đoạn trước Sau đó

nâng nhiệt độ lên, đun sôi và tiến hành

houblon hóa

- Houblon nghiền nhỏ, lượng hoa cho vào 0,2 % so với lượng dịch đường Nhóm thu được 2,3 lít dịch đường vì thế lượng houblon cho vào dịch đường là 4,6g

Lượng houblon này được chia làm 2 phần: phần thứ nhất cho 3

4 lượng hoa houblon

và đun sôi trong 60 phút, điều này giúp tạo vị đắng đặc trưng cho bia; phần thứ hai cho phần còn lại vào dịch đường và đun sôi dịch đường trong 30 phút, nhằm tạo hương thơm cho bia

 Giải thích

Lượng chất đắng và tinh dầu thơm hòa tan vào dịch đường phụ thuộc vào thời gian nấu Trong 10-15 phút đầu tiên, 80% lượng chất đắng đã được hòa tan và tiếp tục tăng sau đó Vì vậy, đun sôi trong 60 phút phần lớn dịch đắng đã được trích

ly hoàn toàn vào trong bia nhưng còn 90% lượng tinh dầu bị bay theo hơi nước Ta nạp 1

4 lượng hoa houblon còn lại vào thời gian cuối của quá trình nấu để tạo hương thơm cho bia

- Quá trình dịch đường sôi được duy trì trong 90 phút vì thời gian nấu lâu nên lượng nước bay hơi nhiều nên cần phải bổ sung nước trong quá trình nấu

- Kết thúc quá trình ta phải xác định Bx c ủa dịch đường, giá trị trong khoảng từ

12 đến 13 Bx

Lưu ý: trong quá trình nấu cần khuấy liên tục để houblon hòa tan đều trong dịch

đường và không bị lắng dưới đáy, cần vớt bọt để làm trong dịch bia

 Các biến đổi trong quá trình nấu

- Xảy ra quá trình caramel làm tăng màu của dịch đường lên

- Xảy ra sự trích ly và hòa tan chất đắng vào dịch đường

- Trích ly và hòa tan các thành phần khác như chất thơm, polyphenol, hợp chất chứa nitơ

- Xảy ra sự thay đổi oxy hóa - khử: trong quá trình houblon hóa trong dịch đường có một lượng chất khử đáng kể đã làm thay đổi thế oxy hóa- khử của hệ thống theo chiều hướng có lợi cho công nghệ sản xuất

- Xảy ra sự biến hình phi thuận nghịch và kết tủa mảng protein: là sự mất nước trong hạt proteinvà chuyển chúng từ trạng thái hydrat sang trạng thái hydrat phi thuận nghịch

 Các yếu tố ảnh hưởng

- Nhiệt độ: nhiệt độ càng tăng thì khả năng hòa tan acid đắng càng tăng

- pH: làm môi trường kiềm là môi trường tốt cho quá trình houblon hóa so với môi trường ạcid

- Thời gian: thời gian nấu từ 1,5- 2h, nếu thời gian nấu không đủ thì lượng chất đ ắng sẽ không trích li hết ra dịch đường, nếu thời gian qúa dài thì sẽ làm mất mùi thơm đặc thơm

- Ngoài ra còn có các yếu tố khác như thành phần nước giống hoa houblon

 Yêu cầu công đoạn

+ Tách các cặn ra khỏi dịch đường (hoa houblon, protein tủa)

+ Tạo điều kiện cho quá trình lên men dễ dàng

- Làm nguội:

+ Tránh sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật bên ngoài

+ Đảm bảo sự hòa tan oxy cần thiết cho men phát triển trong giai đoạn trước khi lên men

+ Đảm bảo cho sự lắng cặn khi làm dịch đường

 Kỹ thuật tách cặn

Gồm 2 bước:

Bước 2: tách cặn min thực hiện ở nhiệt độ lên men 8-100C

 Cách tiến hành

- Sau khi houblon hóa xong, để

nguội khoảng 600C tại vì khi dịch đường

hạ xuống 600C thì hầu hết các hạt có kích

thước tương đối lớn mà mắt thường có thể

nhìn thấy được đã kết lắng giúp cho việc

lọc dễ dàng hơn Dùng vải cotton để lọc

dịch đường, nhóm lọc 3 lần để cho dịch

lọc trong hơn

- Dịch sau khi lọc được để nguội đến nhiệt độ phòng

Nhó m chỉ thực hiện tách cặn thô ở nhiê ̣t đô ̣ 60oC, không thực hiê ̣n tách că ̣n mi ̣n

vì không có thời gian

 Yêu cầu công đoạn

Dịch trong, không còn cặn lơ lửng trong dịch đường

4 Trả lời câu hỏi

1 Ý nghĩa đun sôi hoa houblon với dịch đường

- Ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm, vị đắng đặc trưng của hoa houblon Đồng thời lúc này cũng xảy ra một số quá trình như sự gia tăng nồng độ, cường độ màu, độ acid, độ nhớt giảm xuống,…

- Dịch dường sau khi lọc cùng với nước rửa bã hoà tan thường bị đ ục nhiều hay ít, trong dịch đường có chứa một số chất keo không ổn định do các vi sinh vật hay các enzyme hoạt động còn sót lại Nhờ quá trình đun sôi này mà loại trừ đuợc các yếu tố bất lợi trên, nhờ thế mà làm ổn định thành phần hóa học của dịch đường

và tạo cho bia có thành phần và tính chất theo đúng yêu cầu của kỹ thuật

2 Các phương pháp đun sôi dịch đường với hoa houblon

- Phương pháp cấp nhiệt trực tiếp

- Phương pháp cấp nhiệt bằng nước nóng

- Phương pháp cấp nhiệt bằng hơi

3 Cách tính lượng houblon cần để thực hiện quá trình houblon

Lượng hoa cần thiết nằm trong một giới hạn khá rộng từ 100-700g/l Khối lượng này tùy thuộc vào chất lượng hoa, loại bia sẽ sản xuất và thành phần của nước dùng để chế biến Bình thường mức độ đắng của các loại bia theo yêu cầu khác nhau, được chế biến từ dịch đường có nồng độ 10-12,5% nằm trong giới hạn 800-

1800 đơn vị đắng/hl Hàm lượng chất đắng trong dịch đường thường từ 65-100mg/l, trong bia từ 35-100mg/l Khi ta dùng nước mềm thì hàm lượng hoa houblon nhiều hơn và ngược lại

Lượng chất đắng tùy thuộc vào loại bia, thường tính theo công thức sau:

Đơn vị đắng (BU) = số mg chất đắng

số lit biaLượng bia thành phẩm trước tiên phải tính từ lượng dịch đường đem đun sôi theo công thức:

Lượng bia = lượng dịch đường × (100−𝑡ℎấ𝑡 𝑡ℎ𝑜á𝑡)

100Đối với hoa viên, thì lượng hoa cho vào chiếm khoảng 0,1 – 0,2% so với dịch bia

Bài 3: LÊN MEN BIA

1 Giới thiệu

1.1 Men bia

Men bia

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng

lên men đường Men bia sẽ chuyển hóa đường

thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn và CO2

Men bia là loại nguyên liệu lấy từ các

nhà máy sản xuất bia Nó bao gồm chủ yếu là

xác các loại vi sinh vật khi lên men lúa mì tạo

ra bia, (sau khi lên men xong người ta lọc lấy

dịch trong để sản xuất bia và phần lắng xuống

là xác các loại vi sinh – men bia) Ở VN dùng

chủ yếu là loại saccharomyces cerevisiae

Nấm men:

Nấm men có dạng hình c ầu, oval, trứng, sinh s ản bằng nảy chồi và sinh sản bằng bào tử Hiện nay có hai loại được sử dụng phổ biến là nấm men chìm và nấm men nổi

+ Lên men chìm: sử dụng chủng Sac.Carlbergensis, Sac.Uvanium…

+ Lên men bề mặt: sử dụng chủng Sac.Cerevisiae

Ta sử dụng nấm men Sac.Carlsbergensis để sản xuất Loại này thích nghi với

điều kiện lên men ở nhiệt độ thấp và trong quá trình lên men kết lắng dưới đáy thùng

 Yêu cầu đối với nấm men để sản xuất bia

- Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và một chủng nấm men phù hợp có chất lượng tốt

- Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt độ, độ

pH, thành phần môi trường

- Mật độ gieo cấy nấm men ban đ ầu càng nhiều thì hàm lượng diaxetyl càng thấp, chất lượng bia càng tốt, nhưng mật độ gieo cấy ban đ ầu vượt qua ngưỡng 70.106 tế bào/cm3 thì hiệu quả mang lại không được rõ nét

- Số tế bào trong 1m chiếm 100- 120 triệu

- Số tế bào nảy chồi chiếm 10- 15%

- Số tế bào chết không quá 5%

- pH = 4- 5

- Mức độ nhiễm khuẩn không quá 1 con trong kính trường có độ phóng đại

400 lần

1.2 Quá trình lên men

- Quá trình lên men là quá trình chuyển dung dịch đường thành rượu, CO2 và các sản phẩm phụ dưới tác dụng của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng Trong đó, quá trình quan trọng nhất là quá trình lên men rượu, ngoài ra trong dịch lên men còn diễn ra nhiều quá trình hóa sinh, sinh lý phức tạp khác Những quá trình này đóng vai trò rất quan trọng trong thành phần chất lượng bia

- Các giai đoạn trong quá trình lên men bia: gồm 2 giai đoạn chính

+ Giai đoạn tăng sinh khối của nấm men: trong dịch đường có đầy đủ các chất dinh dưỡng và một lượng oxy vừa đủ cho nấm men sử dụng để tăng sinh khối Lúc này tế bào nảy chồi và phát triển nhanh

+ Giai đoạn lên men: khi hết oxy nấm men bắt đ ầu biến đổi đường thành rượu etylic và CO2

- Đặc điểm quá trình lên men:

+ Là quá trình lên men đa mục tiêu Ngoài phản ứng quan trọng nhất là phản ứng tạo thành CO2 và C2H5OH còn phải thu nhận được hỗn hợp lên men gồm nhiều cấu tử với tỷ lệ hài hòa, cân đối

+ Việc đánh giá chất lượng sản phẩm lên men không chỉ đánh giá dựa vào hàm lượng sản phẩm chính mà còn phải căn cứ vào tập hợp nhiều chỉ số khác Một

tỷ lệ thích hợp về khối lượng các cấu tử trong dịch dường houblon hóa hóa c ần phải tồn tại trong bia, để cùng với các chất tạo thành trong quá trình lên men và các quá

trình sau đó tạo nên sự đặc thù riêng về hương, vị và nhiều tính chất khác của bia thành phẩm

1.3 Các phương pháp lên men

Các phương pháp lên men cổ điển:

- Lên men chìm trong thiết bị hở

- Lên men nổi

- Lên men trong thiết bị kín (không phân biệt lên men chìm hay nổi)

 Ưu điểm : bia có chất lượng cao, mùi vị hài hòa

 Nhược điểm: chu kì lên men (chính và phụ) quá dài

Các phương pháp lên men hiện đại:

- Phương pháp gia tốc lên men dịch đường trong các thiết bị thân hình trụ - đáy

- Sản xuất bia theo công nghệ lên men một pha trong các thiết bị kích thước lớn

- Lên men theo phương pháp bán liên tục và liên tục

 Ưu điểm : rút ngắn được 50 – 70 % chu kì lên men, tăng năng suất, chất lượng bia tiệm cận với phương pháp cổ điển

 Nhược điểm: chất lượng bia không bằng chất lượng bia lên men bằng phương pháp cổ điển

 Vì phòng thực hành không có các thiết bị cho phương pháp hiện đại và chỉ sản xuất ra số lượng ít nên ta sử dụng phương pháp lên men cổ điển (lên men trong thiết bị kín)

2 Nguyên vật liệu, hóa chất, dụng cụ, thiết bị

3 Dịch men sữa nấm

men

B Dụng cụ

STT Tên dụng cụ Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi chú

8 Chai nhựa chịu áp lực 1500 ml chai 2

C Thiết bị

STT Tên thiết bị Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi chú

 Cách tiến hành

- Chuẩn bị 4 ống nghiệm, pha loãng mẫu trong bình giống đến nồng độ 10

Nhỏ một giọt trong ống nghiệm có độ pha loãng 10-4 vào buồng đếm và quan sát dưới kính hiển vi:

+ Đếm số tế bào trong bình men giống bằng cách đếm số lượng tế bào nấm men trong 5 vùng

- 𝛼 hệ số pha loãng

- V: thể tích của 1 vùng Nhóm không đếm được mật độ nấm men, nên đã cho men giống cho vào dịch bia với thể tích chiếm 1,5% thể tích dịch bia

Bước 2: Thực hiện lên men

 Mục đích

Quá trình lên men nhằm chuyển hóa đường trong dịch nha thành ethanol, carbondioxide cùng với các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian từ quá trình trao đổi chất của nấm men

 Các quá trình lên men

 Quá trình lên men chính

Là quá trình chuyển hóa các chất đường và destrin thấp phân tử trong quá trình lên men thành C2H5OH, CO2 và một số chất hữu cơ khác nhờ tác dụng của nấm men

C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + Q

Các sản phẩm phụ (các este, các acid hữu cơ, rượu bậc cao, andehyde, glycerin,…) đi vào thành phần hòa tan của dịch lên men

Một số thành phần hòa tan kết tủa và lắng đều xuống cùng với sinh khối của nấm men

Sau khi cấy giống vào nước nha ta bắt đầu tính thời gian lên men

 Quá trình lên men phụ

Ở quá trình này phần chất khô còn sót lại sau lên men chính tiếp tục được lên men, ngoài ra còn xảy ra quá trình bão hòa CO2 và tăng cường mùi vị cho bia, thực hiện quá trình ủ chín của bia (ổn định chất lượng bia), làm trong bia Đưa bia về nhiệt nhiệt độ thấp để hạn chế sự xâm nhập và phá hủy của vi sinh vật

Thời gian lên men phụ từ 15 – 35 ngày

 Hiện hượng và giải thích quà trình lên men

1-2 ngày đầu Xung quanh chai xuất hiện một vành

bọt và tạo màn bọt trên mặt dịch đường

Nấm men nẩy chồi và phát triển mạnh

Ngày thứ 3 – 5 Lớp bọt dềnh cao đến mức cực đại,

bọt trắng mịn, có một lớp cặn mỏng phía đáy chai

Tế bào nấm men phát triển cực đại, tốc độ lên men bắt đầu mạnh lên, có kết tủa protein lắng dưới đáy chai Ngày 6-7 Kích thước của bọt to và bắt đầu xẹp

dần, lớp cặn dày hơn

Tốc độ lên men đạt cực đại,

có kết tủa protein lắng ở đáy chai

Ngày 8-9 Bọt tan, chỉ còn 1 vành bọt bám ở

thành chai và ở giữa có một lớp bọt mỏng, tạo thành lớp cặn dày kho ảng

1 cm

Tốc độ lên men giảm,có kết tủa protein và tế bào nấm men lắng ở đáy chai

 Các yếu tố ảnh hưởng

- Tỷ lệ giống cấy

Trong quá trình lên men chính, nếu tỷ lệ giống cấy quá thấp thì khả năng nảy chồi và thời gian đạt được tỷ lệ nấm men theo yêu cầu là quá dài, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển và trao đổi chất của nấm men từ đó ảnh hưởng tới hiệu quả lên men và chất lượng thành phẩm

Nếu tỷ lệ giống cấy quá cao dẫn tới tỷ lệ nảy chồi và tốc độ sinh trưởng tương đối thấp do sự cạnh tranh về dinh dưỡng nhưng tốc độ lên men lớn Tuy nhiên trong trường hợp này cũng cho bia có chất lượng không tốt vì thời gian lên men ngắn, sản phẩm trao đổi bậc 2 do tế bào nấm men sinh ra cũng thấp và sự hình thành lên những ester cũng thấp

Do đó trong sản xuất bia tùy theo từng loại chủng men và đời men mà lựa chọn tỷ lệ cấy giống men thích hợp

- Nhiệt độ và thời gian lên men

Nhiệt độ và thời gian lên men là 2 yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lên men và từ đó ảnh hưởng tới chất lượng thành phẩm

Đối với men mới nhiệt độ lên men luôn giữ ở 150C; qua đời 2 là 120C ; qua đời 3 là 90C ; từ đời 4 tới đời 8 luôn giữ ổn định là 80C

Thời gian lên men 7 đến 10 ngày còn tùy thuộc vào nhiệt độ và pH lên men

- pH dịch lên men

pH ảnh hưởng quan trọng đến hệ enzym nấm men, do đó phải theo dõi pH

để theo dõi hoạt động trao đổi chất của nấm men pH của dịch nha trước khi lên men là từ 5,2 ÷ 5,6 và kết thúc quá trình lên men là 4,4 ÷ 4,5

- Ảnh hưởng bởi oxy

Oxy là yếu tố rất cần thiết cho nấm men sinh trưởng và phát triển trong giai đoạn đầu của quá trình lên men Thực chất đây là giai đoạn lên men hiếu khí nhằm tăng sinh khối nấm men Sự sinh tổng hợp một lượng lớn enzym nấm men là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới cường độ lên men

- Áp suất bề mặt

Áp suất bề mặt của dich lên men ảnh hưởng trực tiếp tới mức độ bão hòa CO2 trong bia, tuy nhiên hợp chất này là yếu tố ức chế quá trình lên men do đó áp suất luôn giữ ổn dịnh ở áp suất 0,5atm và có bộ phận giảm áp suất do CO2 sinh ra làm tăng áp suất bề mặt dịch lên men

- Nồng độ sản phẩm lên men

Sản phẩm chính c ủa quá trình lên men là ethanol và khí CO2 Đây là những hợp chất ức chế các hoạt động sống của tế bào nấm men Ở nồng độ thấp dưới 2% các hoạt động sống của nấm men vẫn xảy ra bình thường nhưng khi vượt quá 2% thì khả năng nảy chồi của nấm men bắt đầu giảm dần và khi nồ ng độ ethanol vượt quá 5% thì khả năng nảy chồi của nấm men chấm dứt hoàn toàn nhưng quá trình lên men vẫn tiếp tục xảy ra Còn nếu nồng độ ethanol vượt quá 12% quá trình lên men

 Yêu cầu công đoạn

- Cần phải giữ nhiệt độ lên men phù hợp và ổn định

- Cho lượng men giống vào đủ và tránh để nhiễm vi sinh vật

- Sau quá trình lên men kết thúc bia có màu và mùi thơm đặc trưng

4 Trả lời câu hỏi

1 Trình bày ý nghĩa của việc lên men trong công nghệ sản xuất bia

Trong quá trình lên men, nấm men thông qua con đường trao đổi chất và năng lượng trong các điều kiện kĩ thuật thích hợp để chuyển các gluxit phân tử lượng thấp (các đường, dextrin…) thành rượu etylic, CO2 theo sơ đồ:

C6 H12O6  C2H5OH + CO2 + Q Đồng thời có các quá trình sinh hóa xảy ra do sự xúc tác sinh học của các enzyme được hình thành trong quá trình lên men, một số sản phẩm phụ cũng được hình thành như các axit hữu cơ, rượu bậc cao, glyxerin

Maltoza Glucoza Maltotrioza

2 Các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình lên men bia

- Nấm men: Ảnh hưởng đến thông số của quá trình công nghệ và hương vị của

sản phẩm cuối cùng do khả năng kết bông, lắng và khả năng sinh trưởng của nấm men vì vậy chủng nấm men được lựa chọn phải có tính ổn định các đặc trưng trên

- Nhiệt độ lên men: nhiệt độ của dịch lên men và môi trường xung quanh có

ảnh hưởng khá mạnh đến quá trình lên men, nhiệt độ lên men càng cao (khoảng

10-250 C) thì cường độ lên men càng nhanh và lượng este, diaxetyl hình thành càng

tăng

- Áp suất: áp suất bề mặt của dịch lên men ảnh hưởng trực tiếp đến các quá

trình công nghệ Nó xác đinh mức độ bão hòa CO2 ở trong bia, mà hợp chất này lại

là nhân tố ức chế quá trình lên men Áp suất lên men còn ảnh hưởng đến lượng sinh khối tạo thành Khi quá trình lên men bước sang thời kì gần kết thúc thì việc tăng áp suất sẽ không gây ảnh hưởng đến sự hoạt động của nấm men và tiến trình lên men Ngược lại nó hạn chế được quá trình oxi hóa, và làm tăng độ bền của bia

- Nồng độ của sản phẩm lên men: Sản phẩm chính của quá trình lên men là

rượu C2H5OH và khí CO2 Khi những hợp chất này được tích tụ đến nồng độ nhất định trong dịch lên men thì các hoạt động sống của tế bào nấm men bắt đầu bị ức

chế

Chương 2: SẢN XUẤT RƯỢU Bài 1: SẢN XUẤT RƯỢU TỪ TRÁI CÂY

1 Giới thiệu

1.1 Rượu vang trái cây

Vang trái cây là nước quả nguyên chất lên

men ethanol không qua chưng c ất, với tác nhân

lên men là nấm men Saccharomyces cerevisiae,

chuyển hóa các thành phần trong quả thành

ethanol, vitamin, muối khoáng, acid hữu cơ,

tamin,…Hàm lượng ethanol thông thường

khoảng 10-13%v/v, hàm lượng vitamin, khoáng

cao nên rượu vang không chỉ hấp dẫn về giá trị

cảm quan mà còn giàu giá trị dinh dưỡng

Rượu vang nho được sản xuất từ quả nho với nhiều loại khác nhau Rượu vang

đỏ được lên men từ nước ép và vỏ quả nho tím hay đen, còn rượu vang trắng được lên men từ nước ép và vỏ quả nho xanh

1.2 Nho

Nho là loại cây dạng dây leo, các loài cây này

thuộc về họ Vitaceae Quả nho mọc thành chùm từ

6 đến 300 quả, chúng có màu đen, lam, vàng, l ục,

đỏ-tía hay trắng Khi chín, quả nho có thể ăn tươi

hoặc được sấy khô để làm nho khô, cũng như được

dùng để sản xuất các loại rượu vang, thạch nho,

nước quả, dầu hạt nho

Theo số liệu của FAO, 75.866 km² trên thế giới được dùng để trồng nho Kho ảng 71% s ản lượng nho được dùng sản xuất rượu vang, 27% để ăn dưới dạng quả tươi và 2% làm nho khô

Trong sản xuất rượu vang, nho là một nguyên liệu truyền thống rất được ưa thích và có giá trị dinh dưỡng cao Trên quả nho có rất nhiều loại nấm men có mặt một cách tự nhiên là nhân tố chính tham gia vào quá trình sản xuất rượu vang nho

lên men tự nhiên truyền thống Quả nho ép được 85 – 95% dịch quả Nước nho lên men tạo ra một loại rượu vang có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị đặc trưng, thơm ngon và màu sắc rất đẹp

 Thành phần hóa học trong quả nho:

- Nước : 70 – 80%

- Đường : 10 –25% (chủyếu làglucose, fructose vàsaccharose)

- Acid hữu cơ : 0,5 –1,7% (chủyếu làacid malic vàfactoric)

6 Axit tartric rắn g 20

B Dụng cụ

STT Tên dụng cụ Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi chú

3 Thực hành

- Ép và xé nhỏ thịt nho để chuẩn bị cho quá trình sulfit hóa

 Bản chất: dùng lực để ép nho thành dịch và phá vỡ tế bào thịt nho

 Cách tiến hành:

- Cân 500g nho, đem đi loại bỏ quả bị hư sau đó rửa với nước sạch

- Ngâm nho vào nước muối khoảng 30 phút sao cho nho chìm trong nước muối

- Loại bỏ bớt cuống và dùng muỗng để ép nho, trong quá trình ép phải cẩn thận tránh làm vỡ hạt nho

 Yêu cầu công đoạn

- Nho phải sạch, không bị dập, lượng nước tốn ít nhất và thời gian ngâm rửa không được kéo dài

- Thịt nho phải được xé nát, dịch quả nho không được lẫn tạp chất

- Hàm lượng chất khô của dịch > 10%

 Yếu tố ảnh hưởng: Nguyên liệu nho chưa chín thấu nên cần lực ép mạnh tay

 Mục đích: chống dịch quả bị oxy hoá và tiêu diệt một số vi sinh vật có hại trong nho

 Cách tiến hành

- Cho dung dịch KHSO3 vào ngay sau khi xử lí nguyên liệu xong

- Cho khoảng 0,5 % dung dịch KHSO3 20% vì nho sử dụng là nho khoẻ, sạch bệnh

 Yêu cầu công đoạn

- Thực hiện sulfit hoá ngay sau khi nghiền nho xong

- Không cho quá nhiều vì sẽ gây ức chế sự phát triển và hoạt động chuyển hoá đường thành rượu của nấm men

Bước 3: Lên men chính

 Mục đích: chuyển hoá đường thành rượu nhờ

vi sinh vật tự nhiên có trong nho

 Cách tiến hành:

- Chuẩn hóa dịch nho trước khi lên men:

+ Dùng khúc xạ kế đo độ Bx nếu dịch nho

trước khi lên men Nếu hàm lượng chất hoà tan

trong nho < 18 ÷ 25 %, phải chuẩn hoá bằng cách

bổ sung thêm đường

Độ Bx nhóm đo được của dịch nho là 7,5 % thấp hơn so với yêu cầu nên nhóm đã tiến hành tính toán dựa vào phụ lục 2 Bảng P.5 Hàm lượng đường trong siro (sách thực hành CNSX Rượu bia, nước giải khát- Trường ĐHCNTPHCM) và

bổ sung thêm 77,63g đường để đạt được độ Bx 25%

+ Dùng máy đo pH đo giá trị pH trước khi lên men Nếu pH < 4,5 => bổ sung thêm canxi cacbonat, nếu pH > 5,2 => bổ sung thêm axit tartric, nhằm chuẩn hoá dịch nho đến pH 4,5 ÷ 5,2

Việc điều chỉnh độ pH này nhằm mục đích tạo môi trường thích hợp cho quá trình lên men Nhóm không đo được độ pH của dịch nho (do máy pH bị hư) nên không chuẩn hoá dịch nho để về pH thích hợp => ảnh hưởng quá trình lên men =>

- Cho dịch nho đã phối trộn vào hũ đã được vệ sinh

- Thực hiện lên men ở nhiệt độ 28 ÷ 320C trong 5 ÷ 7 ngày

 Yêu cầu công đoạn:

 Diễn biến quá trình lên men

- Ngày 17/05/2013: bắt đầu lên men, dịch nho có màu xanh sáng đ ặc trưng của nho, nho ở phía đáy, hạt nho nổi phía trên bề mặt dịch

- Từ 18-21/05/2013: nho có hiện tượng trồi lên trên bề mặt dịch

- Ngày 22-24/05/2013: bọt khí xuất hiện nhiều, dịch đục, nho chuyển sang trắng và nổi lên trên bề mặt, hạt lắng xuống phía dưới đáy

và khối lên men để thực hiện việc hãm cồn

Ở bước này, vì thực hiện quá trình lên men ở nhà nên nhóm không có dụng

cụ để kiểm tra độ cồn của dịch nho sau lên men, nhóm đã lấy độ cồn theo kinh nghiệm, thường là kho ảng 10% v/v, để tiến hành hãm cồn Để đạt được độ cồn 15%