công nghệ sản xuất thức uống lên men bia

Quy trình sản xuất bia cơ bản Bia là một loại đồ uống, là sản phẩm của quá trình lên men từ các loại đường có trong hạt ngũ cốc nảy mầm chủ yếu trong đại mạch và có hương vị của hoa bia

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÔN:CÔNG NGHỆ SẢN XuẤT THỨC UỐNG LÊN MEN

Chủ đề: Bia

GVHD: TS Dương Thị Ngọc Diệp Nhóm thực hiện: Nhóm 4 – T6C1 – HD204

Trang 3

1.Quy trình sản xuất bia

cơ bản 2.Malting và Mashing

7.Lên men khác

8.Phương pháp lên men hiện đại

Trang 4

1 Quy trình sản xuất bia cơ bản

 Bia là một loại đồ uống, là

sản phẩm của quá trình lên

men từ các loại đường có

trong hạt ngũ cốc nảy mầm

(chủ yếu trong đại mạch) và

có hương vị của hoa bia

Trang 5

CÁC GĐ CƠ BẢN CỦA QÚA TRÌNH SẢN XUẤT BIA

Trang 6

2 Malting và Mashing

Trong các loại ngũ cốc, đại mạch là quan trọng nhất và được

sử dụng trong quá trình sản xuất bia

Nó đưa đến tỷ lệ tinh bột / protein cao và độ ẩm thấp

Hordeum distichon và Hordeum vulgare là tên 2 loại đại mạch

thường sử dụng trong sản xuất bia

Trang 7

Đại mạch

78-83% tổng carbohydrate

10-12% protein và axit amin

Trang 8

5 Dư lượng thuốc trừ sâu

Khi hài lòng, các nhà sản xuất malt sẽ thực hiện một thí nghiệm sản xuất malt (quy mô nhỏ) trước khi chuyển lên

số lượng lớn hơn.

Trang 9

hả nă

ng nảy mầm

là 96

% s

au 72 h

•Năng l

lượng nư

ớc 13%

12-•Hàm

lượng protei

n 9-11,5%

trong đó glucan c

hiếm 4%

•D

ư lượng thuốc

trừ sâu và

ủa đạ

i mạch l

à 99%

Đại mạch được chọn để đưa vào sản xuất khi :

Trang 10

Rửa malt

Ngâm/Nạp khí CO2

Nảy mầm

Sấy khô

Quá trình sản xuất malt gồm có

Trang 11

Malt sau khi rửa sẽ được ngâm và sục khí trong bồn

Malt sau khi được ngâm trong vòng 24h, lượng nước trong hạt sẽ đạt 45% và xuất hiện các mầm nhỏ

Trong các nhà máy sản xuất malt truyền thống, các loại ngũ cốc được chuyển đến sàn sản xuất malt có bề dày khoảng 25

cm để tiếp tục nảy mầm khoảng 5-8 ngày

Trong suốt thời gian nảy mầm, sự hoạt động đầu tiên là của phôi Dòng nước đẩy nhanh quá trình hô hấp của các phôi carbohydrate, cung cấp năng lượng cho sự tăng trưởng

Trang 12

Các

enzyme

cytolytic

Enzyme thủy phân tinh bột

Enzyme thủy phân protein

Enzyme Oxi hóa – khử

Enzyme phosphata

se

Khi không còn carbohydrate, các tế bào vảy sản xuất ra các hormone gọi là gibberellins, chúng phóng thích vào nội nhũ, ở đó chúng kích thích các tế bào Aleurone để sản xuất nhiều loại enzyme như là:

Trang 13

Thường xuyên đảo các hạt malt trong quá trình nảy mầm đảm bảo các hạt nảy mầm đồng đều

Trang 14

Một số xưởng sản xuất malt hiện đại sử dụng loại hộp saladin (có dạng dẹt hoặc hình chữ nhật) cho quá trình nảy mầm hoặc loại thùng tròn bằng sắt có thể xoay được cho cả quá trình nảy mầm và quá trình nấu Sự nảy mầm đồng nhất đạt được bằng cách sử dụng cánh quạt hoặc máy quay tương ứng

Trang 15

Tháp malt là một kỹ thuật hiện đại hơn

Các hạt được ngâm ở phần trên cùng (có thể chứa đến 440 tấn đại mạch), được gọi là 'Ecosteep' nó giúp tiết kiệm nước

Phần bên dưới bao gồm ba máy quay nảy mầm, mỗi máy

có khả năng chứa 440 tấn hạt Quá trình quay vòng làm cho các hạt biến đổi và nảy mầm đồng nhất Phần dưới cùng là một tầng đáy chứa lò sấy quay, thay cho lò khí nóng

Trang 16

Trang 17

Mức độ biến đổi của hạt malt có thể được đánh giá bằng cách sử dụng một dụng cụ đo độ vỡ vụn “friabilimeter”

Trang 18

 Malt biến đổi vừa phải sẽ vỡ thành từng miếng nhỏ

và được lọc qua rây

 Ngoài ra, nhà sản xuất bia có thể lấy mẫu đại diện

của các hạt malt và đun sôi trong nước trong 30 phút Điều này để cho vỏ đại mạch được nới lỏng và kiểm tra chiều dài của mầm malt.

Trang 19

Qúa trình nẩy mầm dừng lại khi các hạt đại mạch nảy mầm được chuyển đến lò sấy và làm khô, thường là trong một luồng không khí nóng Sự nóng lên nhẹ (85-90oC) này sẽ làm rụng các rễ con và làm mất một vài các enzym có tác dụng thúc đẩy sự biến đổi trong quá trình nảy mầm

Sự gia tăng một lượng lớn của các rễ con sẽ dẫn đến sự mất một lượng đại mạch đáng kể (khoảng 4%) trong khi sấy.

Kali bromate được sử dụng để ức chế sự phát triển mọc quá nhiều rễ trong suốt quá trình ủ Schehl và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng Lactobacillus plantarum 15GR, giúp làm giảm 50% lượng malt bị mất Lactobacillus plantarum ức chế sự mọc rễ tốt hơn kali bromate.

Trang 20

Đặc điểm của một số malt

Loại malt Khoảng nhiệt độ sấy và

rang (oC)

Màu / 0SRM/

Lovibond

Hoạt lực Diastatic/o Lintner

Hàm lượng H2O /%

Tổng hàm lượng protein /%

Hàm lượng SMM /mg.g-

1 malt

Pilsener 65-85 1.4-1.8 90-100 3.5 11.5 8-10 Pale 65-85 2.5-3.5 125-135 3.0 10.0 -

Trang 21

- Giai đoạn tiếp theo trong sản xuất bia là quá trình mashing: những hạt đại mạch được đưa qua một thiết bị sàng lọc (để loại bỏ sỏi và các mảnh vụn khác) trước khi bị nghiền nát và bột nghiền được trộn với hot brewing liquor (dung dịch bia nóng) Quá trình nghiền được giữ trong một thời gian tại một nhiệt độ cố định, hoặc thông qua một số giai đoạn nhiệt độ (Hình 2.6.7) Ngũ cốc có thể được thêm vào ở giai đoạn trộn và hàm lượng khoáng chất và độ axit của dung dịch có thể được điều chỉnh trước khi trộn.

Trang 22

 Trong thời gian mashing, tinh bột được thủy phân bởi alpha và beta amylase để đường tan ( Chủ yếu là maltose và beta-glucans hoặc dextrin) Protein và beta-glucans được thủy phân bởi enzyme proteinases và beta -glucanases tương ứng.

 Mashing kéo dài khoảng một giờ hoặc hơn tùy thuộc vào chế độ, sau thời gian đó,wort (dịch nha) xả qua các thiết bị sản xuất bia, sẵn sàng cho giai đoạn sôi Các loại ngũ cốc được rửa qua với hot brewing liquor để khai thác lượng đường tối đa

 Hàm lượng khoáng chất và độ pH của dung dịch nấu là quan trọng nhất, không chỉ vì những ảnh hưởng đến quá trình nấu, mà còn vì chất lỏng này sẽ là môi trường cho tất cả các giai đoạn sản xuất bia sau này Các enzym thủy phân trong quá trình mashing yêu cầu độ pH trong khoảng 4.5 và 5.0 và pH tối đa nên là 5.4

Trang 23

Sự hiện diện của bicarbonate làm giảm vị chát của một số các sản phẩm Maillard, nhất thiết phải có trong các loại bia đen Điều này làm ổn định hương vị, với điều kiện là 'tỷ lệ hoa bia’ thấp.

Có nhiều chế độ nấu, nhưng tất cả đều sử dụng nhiệt độ vượt quá 60 ◦C cho một khoảng thời gian, để các enzym đường hóa (các amylase và dextrinase) có khả năng thủy phân tinh bột thành đường hòa tan.

Trang 24

•K iểm s

oát n hiệt đ

ộ

Ngâm chiết

từng bước

• Xảy r

a tạ

i một n hiệ

t độ c

ố đ ịnh (~65

◦C

•T

ạo đ iều kiện tố

•L àm nó

ng wor

hân hủy p

rote

inĐun sôi

•Để sản

g th

ế liệ u

Ngâm chiết 2

lần

Các phương pháp mashing phổ biến nhất

Trang 25

Đun sôi với hoa bia và / hoặc hương liệu khác

Thay đổi trong

Trang 26

Tiết kiệm năng lượng

Chi phí vận hành và bảo

Nồi đun cũng nên:

3.Nấu Wort

Trang 27

3.Nấu Wort

Trang 28

Qúa trình đun sôi giúp trích ly các chất đắng và sự kết hợp

hương vị từ các chất tạo mùi, được lấy từ hoa bia.Những bông hoa chứa một lượng đáng kể các loại nhựa cho vị đắng và các loại tinh dầu (cho mùi thơm và hương vị).Cả nhựa và dầu đều

có nhiều hợp chất tự nhiên terpenoid hoặc norisoprenoid

Các chất phenolic norisoprenoids, được biết đến như các

alpha-axit và beta-axit gây vị đắng, trong khi hydrocacbon monoterpene và sesquiterpene và các dẫn xuất oxy hoá của chúng tạo ra hương vị

Trong quá trình sôi và quá trình lên men, một lượng lớn các

hợp chất thơm bị mất, do bị bốc hơi và do nhiều biến đổi hóa học

3.Nấu Wort

Trang 29

 Hoa bia được thêm vào ở giai đoạn đầu và cuối

của quá trình đun sôi Mục đích ở đây là để bia đạt được độ đắng và mùi thơm hấp dẫn

 Ngoài ra cũng có thể sử dụng các loại tinh dầu

hoa bia được sản xuất bằng cách chưng cất hơi nước áp suất thấp để ổn định bia

 Quá trình chiết xuất hoa bia được thực hiện bằng

cách sử dụng carbon dioxide siêu tới hạn (tại 10oC và 50 atm.)

3.Nấu Wort

Trang 30

 Sau khi thu hoạch, hoa bia được làm khô, nén, đóng gói vào các

túi nhỏ và được hút chân không, thường dùng để sản xuất bia quy mô nhỏ hoặc gia đình

 Người ta sử dụng hoa bia dạng bột, viên hoặc chiết xuất để bổ

sung hoặc thay thế hoàn toàn hoa bia tươi giúp đơn giản quá trình lắng cặn bia

Click to edit Master text styles

Trang 31

Ngay sau khi xử lí nhiệt, một lớp váng nâu hình thành trên bề mặt của dịch lên men Khi quá trình đun sôi bắt đầu, lớp váng này bị vỡ

ra thành những mảng nhỏ di chuyển trong dịch lên men được gọi là 'hot trub' Cần phải loại bỏ “hot trub” trước khi lên men Ba phương pháp chủ yếu để thực hiện công việc này là hồi hoa bia, làm nguội

Trang 32

 Các hopback là một

bồn đựng dịch lên men Sao cho khi nấu dịch lên men, hoa bia được xả vào trong bình sẽ được lọc bã bằng bộ lọc (độ dày ~ 15-60 cm), lọc cả hoa bia và trub.

3.Nấu Wort

Trang 33

 Coolship là phương pháp đơn giản nhất để loại bỏ các trub, và

làm lạnh một phần các dịch đường trước khi lên men

3.Nấu Wort

Trang 34

 Nồi lắng xoáy ( lắng cặn bia ), đây là loại bồn được sử dụng

rộng rãi nhất để loại bỏ trub nóng, đặc biệt là trong các nhà máy bia sử dụng hoa bia dạng bột, viên hoặc dạng chiết xuất

Click to edit Master text styles

Trang 35

“hot trub” bao gồm hầu hết các protein (có nguồn gốc từ mạch nha), nhưng nó cũng chứa một số polyphenol (từ hoa bia và malt), lipid và khoáng chất, như Zn2+ Sự hiện diện các chất này trong dịch lên men có thể dẫn đến tình trạng bốc hơi và vấn đề ôi sớm trong bia thành phẩm Để giảm lượng chất có thể làm đục bia, một số nhà sản xuất bia đã thêm một

số chất lọc trong ('kettle finings') vào dịch lên men Phổ biến nhất trong số này là Moss Ailen, lá khô của tảo biển đỏ

3.Nấu Wort

Trang 36

Có 2 loại nấm men được sử dụng rộng rãi nhất ở rượu bia : nấm men ale (nổi) và nấm men lager (chìm).

Phần đầu tiên của quá trình lên men được đặc trưng bởi

sự phát triển tương đối thấp của CO2 và sự hình thành một lớp bọt trắng hoặc kem trên bề mặt của dịch lên men.

Đường chính của dịch lên men là maltose, tiếp theo là maltotriose và glucose

4.Quá trình lên men

Trang 37

Ethanol

Khí CO2

Một số sản phẩm phụ như: aldehyde, axit cacboxylic,

este, xeton và một số hợp chất lưu huỳnh khác.

 Lên men phụ (lên men kỵ khí ) là giai đoạn chuyển hóa

carbohydrate Trong đó, đường được chuyển thành ethanol và carbon dioxide

 Sản phẩm cuối cùng:

Quá trình lên men phụ

Trang 38

Ổn định chất lượng bia, làm trong bia

Hạn chế

sự xâm nhập và phá hủy của vi sinh vật

Trang 40

 Có sự kiểm soát nhiệt độ: tiến hành ở 20-250C, sau đó làm lạnh giúp men lơ lửng và làm trong bia.

 Thời gian lên men ngắn, nhiệt độ lên men cao

 Thường dùng để sản xuất bia đen và bia có nồng độ cao

 Được lên men trong thùng đóng hoặc mở

 Hiện nay, nhiều nhà máy lớn đã lên men trong thùng đóng

 Thùng đóng: làm giảm nguy cơ lây nhiễm vi sinh, dễ dàng làm sạch với hệ thống làm sạch tại chỗ, tiết kiệm năng lượng, cải thiện chất lượng bia, men được đảm bảo hơn

 Nhược điểm: khó lọc, khó thu hồi để tái sử dụng

5 Lên men nổi

Thùng lên men kín tại Nhà máy bia Jennings.

Trang 41

• Phần lớn các loại bia trên

thế giới và bia truyền

Trang 42

Lên men chìm

Tạo các lớp trầm tích, lắng xuống đáy thiết

bị lên men Thời gian lên

men dài, nhiệt độ lên men thấp (7-140C)

Dễ lọc, dễ thu nhận để tái sử dụng

Tiêu hao ít năng lượng

Trang 43

So sánh nấm men nổi và nấm men chìm

Lơ lửng trong dịch lên

men, tập trung nhiều ở

vùng bề mặt.

Tạo thành chum, lắng xuống đáy thiết bị lên men

Thời gian lên men ngắn,

nhiệt độ lên men cao

(12-180C)

Thời gian lên men dài, nhiệt độ lên men thấp (6- 70C)

Khó lọc, khó thu hồi để tái

Trang 44

• Lambic: được lên men

từ lúa mạch (70%) và

lúa mì (30%)

• Bia hơi: là một bia lai,

lên men từ ngô, tiểu

mạch, gạo, Malt ở

nhiệt độ thấp

• Bia Kriek: bia Lambic

trong đó quá trình lên

men được kéo dài hơn,

thêm vị quả anh đào

hoặc quả mâm xôi….

7 Một số sản phẩm thuộc quá trình lên men khác

Trang 45

 Là quá trình lên men dịch đường có nồng độ chất khô

cao hơn mức thông thường ( 10-12oBx) Bia được sản xuất với nồng độ cao sau được pha loãng với nước vô trùng đã khử oxy đến khi được độ cồn theo yêu cầu

8 Các phương pháp lên men hiện đại

a Phương pháp lên men dịch đường có nồng độ cao

Trang 46

•tiết kiệm

không gian và thùng c

hứa, thùng lên m

en

•s

ử dụng

ít nă

ng lượng

•giảm

được lượng nư

ớc (rửa)

và c

hi phí nước

thải

•tăng nă

ng xuất s

ản xuất

•giảm

thời gian l

ên m

en 34%

Ưu điểm :

Trang 47

 Có thể được thực hiện bất cứ giai đoạn nào, nhưng thời gian thông thường là sau khi lên men, trước khi ủ hoặc lên men phụ.

 Sau đó bia được pha loãng với pH được điều chỉnh, khử ôxy, nước vô trùng với tỷ lệ ethanol cần thiết và sau đó xử lý giống bia tiêu chuẩn.

Trang 48

Ưu điể m

•

Tăng cường

mùi v

điể m

•

Áp dụng

tiê

u chuẩn

vệ ngặt êm sinh nghi

•

Hệ thống

CF làm vi

ệc àm khó l nên ục n t liê

sạch

b Phương pháp lên men liên tục:

Phương pháp này, cung cấp liên tục wort đến các thùng lên men

Trang 49

Sơ đồ lên men liên tục

Trang 50

Mục đích: nhằm đạt được và duy trì các đặc tính thương mại, hương vị, độ trong, chất lượng bọt và ngăn sự nhiễm vi khuẩn Ngoài ra còn giúp tránh hiện tượng mờ đục của bia ( haze) và sự đục lạnh của bia chill haze.

Phản ứng của 4-methyl-1,2-benzoquinone methylcatechol) với proline metyl este tạo thành polyphenol-protein có liên kết cộng hóa trị/ ảnh hưởng đến sự đục hoặc đóng cặn

(4-9 Xử lý bia, làm trong, lọc và tiệt trùng

Trang 51

Hiện tượng mờ đục ( haze)

• Beta- Glucans

• Anpha-Glucans( starch)

• Pentosan có trong lúa mạch ( thế liệu)

• Xác của vi sinh vật

• Hình thành các hợp chấp calcium oxalate từ wort

9 Xử lý bia, làm trong, lọc và tiệt trùng

Trang 52

 Ngoài ra để loại bỏ haze có thể sử dụng polyphenol hoạt tính Bao gồm polyvinyl polypyrolitone (PVPP), polyvinyl pyrrolidon (PVP) và các chất liệu silica khác nhau, như hydrogel và xerogel.

 PVPP và silic kết hợp với PVP (hoặc hợp chất silica), thêm vào một lượng 50 g /hl.

PVP-9 Xử lý bia, làm trong, lọc và tiệt trùng

Trang 53

Foam (bọt) là một thuộc tính quan trọng của hầu hết các loại bia Các protein tạo bọt chủ yếu là các protein vận chuyển lipid (LTP1), có trong lúa mạch Do biến tính làm mất cấu trúc bậc ba kết gel với nhau hình thành bọt.

Các yếu tố ảnh hưởng đến bọt: lipid, acid béo.

Sự thiếu hụt các tính năng của bọt bia có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng các chất phụ gia (ví dụ hydrolyzed albumen hoặc propylene glycol alginates) sau giai đoạn nấu

Trang 54

Các phân tử cạnh tranh với

lượng lớn glycoprotein để

hình thành micelle, nhưng

chúng không có các chuỗi ưa

nước, sẽ ảnh hưởng xấu đến

hưởng bởi: chất tẩy rữa,

lượng lipid, Ethanol

Trang 55

• Sử dụng phương pháp lọc sâu để loại bỏ phần lớn các tế bào nấm men và các chất cặn

• Các tấm lọc có kích thước lên đến 1 m2 (1 m × 1 m) và máy ép khung bản có thể chứa đến 200 tấm  công suất lên đến 240 hl / h

• Các thiết bị lọc khác như: perlite và silica hydrogel được

sử dụng trong một số nhà máy bia

• Bia lạnh được bơm qua bộ lọc dưới áp suất sao cho tốc

độ dòng chảy không vượt quá 4 hoặc 5 hl / m2

• Kích thước lỗ của khung lọc từ vài µ m đến 90 µ m

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	21,06 MB