Đề tài Ứng dụng lên men trong công nghệ sản xuất bia

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng, các nhà sản xuất không ngừng tìm tòi và nghiên cứu các phương pháp sản xuất mới không chỉ tăng lợi nhuận mà còn nâng cao được chất l

3 Ngô Thị Thuỳ Xuân

4 Nguyễn Ngọc Hải Âu

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

20-Tìm được trong bia có 4 thành phần chính: nước, men bia, malt, hoa houblon

lieu/bai-giang-cac-phuong-phap-va-ky-thuat-len-men-25037/

lieu/tieu-luan-len-men-bia-9680/

+http://doc.edu.vn/tai-+ cao-nghien-cuu-khoa-hoc-nang-cao-qua-trinh-len-men-trong-san-xuat-bia-nong-do-cao 788484.html

[1] Ngô Thị Phương Dung,

“Khảo sát khả năng lên men

và tính chịu cồn của nấm men”, Tạp chí khoa học, tr.374-382,2009

[2] Lê Quốc Đạt, Lê Văn Việt Mẫn, Võ Thị Luyến,

“Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình lên men bia ở nồng độ cao ”, Hội nghị khoa học và công nghệ lần 9

[2] Lê Quốc Đạt, Lê Văn Việt Mẫn, Võ Thị Luyến,

“Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình lên men bia ở nồng độ cao ”, Hội nghị khoa học và công nghệ lần 9

Bia là một mặt hàng có tính cạnh tranh cao trên thị trường đồ uống nói riêng cũng như thị trường tiêu thụ nói chung Các doanh nghiệp trên thị trường hiện nay cũng không ngừng đổi mới công nghệ nhằm tăng lợi nhuận cho mình cũng như đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng

Không chỉ là loại đồ uống chứa cồn thấp, giàu chất dinh dưỡng, cung cấp một lượng calori khá lớn mà bia còn chứa hệ enzyme phong phú trong đó có enzyme amylase kích thích tiêu hóa Với các thành phần cơ bản như nước, malt đại mạch, hoa houblon, men, bia mang lại tính cảm quan khá tốt cho người tiêu dùng

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng, các nhà sản xuất không ngừng tìm tòi và nghiên cứu các phương pháp sản xuất mới không chỉ tăng lợi nhuận mà còn nâng cao được chất lượng sản phẩm Vì vậy mà việc ứng dụng công nghệ lên men trong sản xuất bia có những bước tiến mới nhằm phục vụ các yêu cầu trên

LỜI CẢM ƠN

Cảm ơn tất cả các thành viên trong nhóm đã tìm tài liệu cũng như cùng nhau làm bài để có thể hoàn thiện được bài báo cáo Cảm ơn sự hợp tác của tất cả mọi người cùng nhau thảo luận và đưa ra ý kiến cho đề tài của nhóm

Cảm ơn mọi người đã đọc cũng như lắng nghe bài báo cáo của nhóm về đề

tài nghiên cứu “ Ứng dụng lên men trong công nghệ sản xuất bia” Đề tài là một

sự tìm kiếm tài liệu và chọn lọc ra những kiến thức có thể khái quát được phần nào

về kiến thức cho các bạn Tuy nhiên, trong quá trình làm ra quyển báo cáo này, chắc chắn sẽ có nhiều sai xót, và rất mong các bạn sẽ thông cảm và bỏ qua Nhóm chúng tôi luôn sẵn sàng và trân trọng lắng nghe những lời góp ý của các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC ii

LỜI MỞ ĐẦU iv

LỜI CẢM ƠN v

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

Lí do chọn đề tài 1

Mục tiêu nghiên cứu 2

Ý nghĩa của đề tài 2

Đối tượng nghiên cứu 3

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4

So sánh các loại bia 4

So sánh bia vàng, bia đen 5

So sánh nấm men nổi và nấm men chìm 7

Các phương pháp lên men bia 9

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 10

Nội dung 10

3.1.1 Nguyên liệu 10

3.1.2 Công nghệ lên men bia 24

3.1.2 24

3.1.3 Các phương pháp lên men bia 29

3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 35

Phương pháp nghiên cứu 38

3.2.1 Nguyên liệu 38

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu 38

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến quá trình sử dụng cơ chất của nấm men 40

Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến quá trình sinh trưởng của tế bào nấm men 41

Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến nồng độ sản phẩm chính 42

Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến quá trình hình thành các sản phẩm phụ 43

4.4.1 Diacetyl 43

4.4.2 pH của dịch lên men 44

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45

Kết luận 45

Kiến nghị 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Các loại bia Việt Nam 1

Hình 2.1: Bia đen porter Zywiec và bia vàng Hoavener 5

Hình 2.2: Nấm men Saccharomyces Cerevisiae 8

Hình 3.1: Đại mạch 2 hàng 13

Hình 3.2: Đại mạch nhiều hàng 14

Hình 3.3: Hạt đại mạch hai hàng 14

Hình 3.4: Quy trình sản xuất bia 24

Hình 4.1: Sự biến đổi của hàm lượng đường khử trong quá trình lên men 41

Hình 4.2: Sự biến đổi của hàm lượng diacetyl trong quá trình lên men 43

Hình 4.3: Sự biến đổi pH của dịch lên men trong quá trình lên men 44

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Bảng so sánh sự khác biệt giữa bia đen và bia vàng 6

Bảng 2.2: So sánh đặc tính của nấm men nổi và nấm men chìm 8

Bảng 3.1: Tính theo phần trăm trọng lượng chất khô 15

Bảng 3.2: Thành phần hóa học hoa Houblon 17

Bảng 3.3: Thành phần nguyên liệu chuẩn bị dịch nha 38

Bảng 4.1: Hiệu suất tổng hợp sinh khối của nấm men tính theo đường khử (triệu tế bào/g) 42

Bảng 4.2: Hiệu suất sinh tổng hợp ethanol tính theo đường khử (%) 42

Chương 1: MỞ ĐẦU

Lí do chọn đề tài

Bia là một loại nước uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men Nói một cách khác, bia là loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và

có hương vị đặc trưng của hoa houblon Đặc biệt CO2 hòa tan trong bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa, ngoài ra trong bia còn chứa một lượng vitamin khá phong phú (chủ yếu là vitamin nhóm B như vitamin B1, B2, PP .) Nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng Đối với nước ta bia đã trở thành loại đồ uống quen thuộc với sản lượng ngày càng tăng và đã trở ngành công nghiệp mũi nhọn trong ngành công nghiệp nước ta

Quá trình sản xuất bia được gọi là nấu bia Do các thành phần sử dụng để sản xuất bia có khác biệt tùy theo từng khu vực, các đặc trưng của bia như hương vị và màu sắc cũng thay đổi rất khác nhau và do đó có khái niệm loại bia hay các sự phân loại khác

Hình 1.1: Các loại bia Việt Nam

Nước ta nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới có ưu điểm là thị trường giải khát lớn Mặt khác, các nhà sản xuất bia lon xuất khẩu không nhiều Do chính sách

mở cửa của nhà nước các thương hiệu bia nước ngoài tràn ngập vào thị trường Việt Nam tạo ra sức cạnh tranh rất lớn Vì vậy, nước ta cần tạo ra một loại bia có chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, đẩy mạnh xuất khẩu Để tạo ra được bia đạt chất lượng thu hút sự quan tâm của nhiều người thì quá trình lên men bia là một trong những nhân tố quan trọng Chất lượng của bia được xem như là kết quả từ các quá trình hoạt động của nấm men Vì thế, để có được bia chất lượng đáp ứng được nhu cầu người tiêu dùng thì đây cũng là vấn đề của nhiều nhà sản xuất kinh doanh cũng như những người học công nghệ

Mục tiêu nghiên cứu

Sau đây là phần tìm hiểu thông tin chi tiết về công nghệ sản xuất bia nói chung cũng như quá trình lên men bia nói riêng với các mục tiêu sau:

 Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến quá trình lên men bia nồng độ cao

 Nghiên cứu cải thiện quá trình lên men nồng độ cao trong sản xuất bia

Ý nghĩa của đề tài

 Ý nghĩa khoa học: đề tài góp phần phát hiện ra những yếu tố về mặt sinh

học, lí học cũng như là hóa học ảnh hưởng đến quá trình lên men bia ở nồng

độ cao

 Ý nghĩa thực tiễn: đề tài giúp phát hiện ra những mặt lợi cũng như hạn chế

mà phương pháp lên men mang lại Qua đó, chúng ta có thể phát huy, duy trì những mặt lợi cũng như là hạn chế những mặt hại để thúc đẩy tăng năng suất, cũng như là tạo ra một sản phẩm chất lượng đáp ứng được nhu cầu của người dân Ngoài ra, nó còn là động lực để thúc đẩy sự cạnh tranh về đổi mới phương pháp lên men để tạo ra sản phẩm tốt nhất cho công ty mình

Đối tượng nghiên cứu

 Bia, các loại nấm men

 Công nghệ sản xuất bia, các phương pháp lên men ứng dụng trong lên men bia

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

So sánh các loại bia

Có nhiều loại bia khác nhau, mỗi loại bia được coi là thuộc về một kiểu bia

cụ thể nào đó Kiểu bia là mác dán miêu tả hương vị tổng thể và thông thường là nguồn gốc của bia, phù hợp với hệ thống đã tiến hóa qua các lần thử và các sai số qua nhiều thế kỷ.Yếu tố chính để xác định loại bia là men bia sử dụng trong quá trình lên men

Phần lớn kiểu bia thuộc về một trong hai họ lớn: ale-sử dụng lên men nổi hoặc lager-sử dụng lên men chìm Bia có đặc trưng pha trộn của cả ale và lager được gọi là bia lai Đồ uống chứa cồn sản xuất từ việc lên men đường thu được từ các nguồn không phải là ngũ cốc nói chung không được gọi là "bia", mặc dù chúng cũng được sản xuất bằng cùng một phản ứng sinh học gốc men bia Mật ong lên men được gọi là rượu mật ong, nước táo lên men được gọi là rượu táo, nước lê lên men được gọi rượu lê, còn nước nho lên men được gọi là rượu vang

Ale: Ale là bất kỳ loại bia nào được sản xuất bằng lên men nổi, và nó thông

thường được lên men ở nhiệt độ cao hơn so với bia lager (15-23oC) Các men bia ale ở các nhiệt độ này tạo ra một lượng đáng kể các ester, các hương liệu thứ cấp và các sản phẩm tạo mùi khác, và kết quả là bia tạo ra có mùi vị của hoa hay quả tương

tự (nhưng không chỉ có thế) như táo, lê, dứa ,cỏ, cỏ khô, chuối mận hay mận khô Các khác biệt về kiểu giữa các loại ale là nhiều hơn so với các loại lager, và nhiều loại bia ale rất khó để phân loại chúng

Lager: Lager là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới Chúng có

nguồn gốc từ vùng Trung Âu, có tên gọi này là từ lagern ("lưu trữ") trong tiếng Đức Men bia lager là loại lên men chìm, thông thường được lên men ở nhiệt độ 7-12°C (45-55°F) ("pha lên men"), và sau đó được lên men thứ cấp lâu ở 0-4°C (30-40°F) ("pha lager hóa") Trong giai đoạn lên men thứ cấp, lager được làm trong và chín Các điều kiện lạnh cũng kiềm chế việc sản xuất tự nhiên các ester và các phụ phẩm khác, tạo ra hương vị "khô và lạnh hơn" của bia

Các phương pháp hiện đại để sản xuất bia lager đã được Gabriel Sedlmayr và Anton Dreher khai phá Gabriel Sedlmayr trẻ là người đã hoàn thiện bia lager màu nâu sẫm ở nhà máy bia Spaten tại Bavaria còn Anton Dreher là người bắt đầu sản xuất bia lager, có lẽ là màu đỏ hổ phách tại Wien khoảng những năm 1840-1841 Với việc kiểm soát quá trình lên men đã được hoàn thiện hơn, phần lớn các nhà sản xuất bia lager chỉ sử dụng thời gian lưu trữ lạnh ngắn, thông thường từ 1 đến 3 tuần Phần lớn bia lager ngày nay dựa trên kiểu Pilsener , được sản xuất lần đầu tiên năm

1842 tại thành phố Plzen, ở Cộng hòa Séc Các loại bia lager Pilsener ngày nay có màu sáng và được cacbonat hóa nồng độ cao, với hương vị mạnh của hoa bia và nồng độ cồn 3-6% theo thề tích Các thương hiệu bia Pilsner Urquell hay Heineken

là các ví dụ điển hình về bia pilsener

Hình 2.1: Bia đen porter Zywiec và bia vàng Hoavener

So sánh bia vàng, bia đen

Trên thị trường hiện nay có hai loại bia là: bia vàng và bia đen Với loại bia vàng thì ở nước ta đang rất phát triển và thịnh hành, còn bia đen thì chỉ mới du nhập vào nước ta ở thập niên 90, tuy vẫn chưa quen với mùi vị của nó nhưng hiện nay bia đen cũng đang dần chinh phục thị trường Việt Nam Trong tương lai nó sẽ phát triển mạnh và đem lại nguồn thu lớn đóng góp vào nền kinh tế nước nhà

Dù bia vàng vẫn là sản phẩm truyền thống, nhưng bia đen đang mang lại một chút sành điệu cho người tiêu dùng, thậm chí trở thành ưu thế cho những thương hiệu mới tham gia thị trường

Bảng 2.1: Bảng so sánh sự khác biệt giữa bia đen và bia vàng

Nấm men: Saccharomyces Cerevisiae Nấm men: S pastorianeus, S uvarium,

S.carbergensis

Phương pháp lên men nổi Phương pháp lên men chìm

Malt đen có màu nâu sẫm, hương vị

ngọt đậm do sấy ở nhiệt độ 105oC

trong thời gian 48 giờ

Malt vàng do sấy ở nhiệt độ 85oC, thời gian sấy là 24 giờ, có vị đắng dịu hương thơm ngát nhưng rất nhẹ nhàng, hương này do hoa houblon quyết định Bia đen có độ nhớt cao Bia vàng có độ nhớt thấp hơn bia đen Nước thường sử dụng là nước cứng Nước thường sử dụng là nước mềm Ngoài ra, bia vàng có thành phần hoa bia (houblon) nhiều hơn, trong khi bia đen có thành phần lúa mạch nhiều hơn và lại là loại lúa mạch được sấy khô cho có màu đen (còn gọi là carafamalt) Chính đặc điểm này tạo nên sự khác biệt về tính chất sản phẩm: bia đen có chất đạm cao hơn, bia vàng nhiều vitamin (B2, B6, B9) hơn Bia tươi uống ngon nhất ở nhiệt độ 12oC Nếu để bia nguội đi quá nhiệt độ này, bia đen uống vẫn còn vị ngọt trong khi bia vàng lại đắng

 Bia đen tốt cho sức khỏe

Một phát hiện mới đây của các nhà khoa học cho thấy, sản phẩm bia đen có màu tối rất tốt cho sức khỏe: mở rộng mao mạch, giảm nguy cơ đóng cục máu gây

ra bệnh tim và đột quỵ Sở dĩ bia đen có công dụng trên là vì thời gian ủ chúng lâu hơn ba lần loại bia thường Ngoài ra, trong bia còn chứa nhiều bột nha mạch rất tốt cho sức khỏe Tuy nhiên không vì thế mà bạn uống bia một cách bừa bãi Các nhà khoa học cho rằng tốt hơn hết các bạn chỉ nên uống 2 cốc/ngày Kết luận này do kết luận của các chuyên gia y học của Trường Đại học Wisconsin và các viện nghiên cứu rượu bia ở Mỹ và Anh đưa ra

So sánh nấm men nổi và nấm men chìm

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

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

Nấm men chìm có nồng độ enzyme thấp hơn nấm men nổi Khả năng tạo bào

tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi

Nấm men chìm còn chia ra hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó là nấm men bụi và nấm men kết bông Nấm men bụi là nấm men phân ly mịn trong dịch lên men và lắng từ từ khi kết thúc lên men chính Nấm men kết bông là loài nấm men có thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi kết thúc lên men chính

và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị Còn nấm men nổi không có khả năng này

Nấm men nổi nổi lên trên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính Trong khi đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính, làm cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men nổi Như vậy đối với sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi, nấm men được tách khỏi bia bằng cách hớt bọt, lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men

Nấm men chìm lên men ở 4 – 12oC, nấm men nổi ở 14 – 25oC

Bảng 2.2: So sánh đặc tính của nấm men nổi và nấm men chìm

Đặc tính Nấm men nổi S.Cerevisiae

Loại bia: Ale

Nấm men chìm

S carlsbergensis

Loại bia: Lager

(glucose, fructose), đường đôi (saccharose, maltose), khó lên men đường tam (raffinose)

Lên men tốt glucose, maltose, galactose, fructose, saccharose, mannose và cả raffinose

Khả năng lên men Lên men mạnh trên bề mặt

tự nhiên

Các phương pháp lên men bia

Do nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng tăng cao, việc sản xuất bia đòi hỏi phải đảm bảo chất lượng sản phẩm và năng suất sản xuất Trên thế giới hiện nay vẫn tồn tại song song hai phương pháp sản xuất bia: phương pháp cổ điển và phương pháp hiện đại Nhìn mặt bằng chung, cả hai phương pháp đều tiến hành quá trình lên men thông qua hai giai đoạn: lên men chính và lên men phụ Tuy nhiên, điểm khác biệt chính của hai phương pháp này là cách thực hiện quá trình lên men bia

Trong phương pháp cổ điển, hai quá trình lên men chính và phụ được thực hiện ở hai thiết bị riêng biệt, còn ở phương pháp hiện đại thì hai quá trình lên men

đó được thực hiện trong cùng một thiết bị Ưu điểm của phương pháp hiện đại là ít tốn thiết bị lên men, ít tốn diện tích nhà xưởng, ít tốn chi phí năng lượng và thời gian lên men ngắn, do đó nâng cao năng suất sản xuất Một trong những giải pháp nhằm nâng cao năng suất của quá trình sản xuất bia là nâng cao nồng độ ethanol và các sản phẩm trao đổi chất khác của nấm men trong dịch lên men Để thực hiện điều này, các nhà sản xuất sẽ lên men dịch nha có nồng độ chất khô ban đầu cao hơn thông thường (lớn hơn 13oBal) Sau đó, dịch lên men sẽ được pha loãng với nước bão hòa CO2 theo một tỷ lệ nhất định để thu được sản phẩm bia có nồng độ các chất hòa tan như bia được sản xuất theo những phương pháp truyền thống Một số nhà máy bia tại Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ sản xuất bia nồng độ cao (Sài Gòn, Foster); tuy nhiên, hàm lượng chất khô trong dịch nha ban đầu không thể vượt quá 16oBal Còn ở châu Âu, nồng độ chất khô ban đầu của dịch nha trong sản xuất công nghiệp là 20oBal và có thể cao hơn nữa Nghiên cứu này bước đầu khảo sát sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình lên men chính, sử dụng dịch nha 20oBal

nhằm nâng cao nồng độ ethanol trong bia non

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP Nội dung

3.1.1 Nguyên liệu

Sản xuất bia cần có 4 nguyên liệu chính: malt đại mạch , hublon, nước và men Chất lượng của các nguyên liệu này có ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm Sự hiểu biết về đặc tính của nguyên liệu, ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình sản xuất và sản phẩm là điều cơ bản để cho ra một sản phẩm hoàn hảo

3.1.1.1 Nước

a Khái niệm và tính chất của nước

Nước rất cần thiết cho sự sống, là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hòa tan nhiều chất Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vị Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở 5 dạng tinh thể khác nhau Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trên trái đất là nước)

 Tính chất vật lí:

 Khối lượng phân tử: 18 đvc

 Khối lượng riêng: 1 g/ml ( ở 0oC, 1atm)

 Nhiệt độ nóng chảy: 0oC

 Nhiệt độ sôi: 100oC

b Ảnh hưởng của thành phần hóa học và các muối có trong nước đến các quy trình công nghệ

Sự tồn tại của muối chứa Ca và Mg sẽ quyết định độ cứng của nước

+ Ca: thường tồn tại dưới dạng muối Ca(HCO3)2 và ảnh hưởng đến quá trình nấu bia do làm giảm độ acid của hồ malt và dịch đường hóa

+ Mg: hàm lượng trong nước tuy ít hơn Ca, nhưng tác dụng xấu hơn Ca vì MgCO3

hòa tan được, MgSO4 có vị đắng chát Cả hai đều làm ảnh hưởng đến chất lượng bia

+ Na: tồn tại dưới dạng NaHCO3 , Na2CO3, Na2SO4 hay NaCl, Na2CO3 , NaHCO3 làm giảm độ acid của hồ malt NaSO4 với hàm lượng cao sẽ tạo cho bia có vị đắng NaCl nếu dưới 200mg/l sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi, vị bia

+ Fe: thường tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2 hàm lượng cao sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia Vì vậy chỉ cho phép từ 0,2 ÷ 0,5 mg/l

+ Ngoài ra trong nước còn chứa các hợp chất hữu cơ ở dạng keo vô cơ hoặc hữu cơ (như SiO2) hoặc các chất khí (O2, N2, CO2 )

c Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia

 Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l

 Hàm lượng muối Mg không quá 100mg/l

 Hàm lượng muối Clorua 75÷150 mg/l

 Hàm lượng muối CaSO4 130÷200mg/l

 Hàm lượng Fe2+ không quá 0,3mg/l

 Khí NH3 và các muối NO3-, NO2-: không có

 Vi sinh vật không quá 100 tế bào /ml

 E.coli, coliform: không có

 Độ cứng: 4÷12 0Đ

 PH: 6.5÷ 7

d Sử dụng nước trong công nghệ sản xuất bia

Nước tham gia trực tiếp vào quy trình công nghệ ( như ngâm đại mạch, nấu malt, lọc dịch nha, lên men, trong công đoạn chiết rót…), tạo nên sản phẩm cuối cùng Có thể nói nước là nguyên liệu chính để sản xuất bia do trong bia hàm lượng nước chiếm đến 90÷92% trọng lượng bia

Thành phần và hàm lượng của chúng ảnh hưởng rất lớn đến quy trình công nghệ và chất lượng bia thành phẩm Nước công nghệ được sử dụng trong quy trình nấu malt, nấu gạo, rửa bã, ngâm đại mạch

 Nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt: yêu cầu quan trọng nhất là nước không được chứa nhiều tạp chất và vi sinh vật

 Nước dùng để nấu bia:

 Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt (nhất là Na2CO3) gây cho bia có vị đắng khó chịu

 Những cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ làm hạ độ acid của hồ malt làm cản trở hoạt động của hệ enzyme trong malt

2KH2PO4 + Ca(HCO3)2  CaHPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2CO2

 Malt nước từ phản ứng trên ta nhận thấy rằng hai phân tử có tính acid sẽ thu được một phân tử kết tủa và một phân tử có tính kiềm

 Na2CO3 là muối làm giảm độ acid mạnh nhất vì:

2KH2PO4 + Na2CO3  K2HP04 + Na2HPO4 + 2H2O + 2CO2

nhận thấy rằng từ hai phân tử có tính acid KH2PO4 sẽ thu được 2 phân tử có tính kiềm K2HPO4 , Na2HPO4.

 Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị:

 Nước dùng để rửa nấm men cần phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu

cơ, và đặc biệt không chứa vi sinh vật

 Nước rửa thiết bị nên có độ cứng thấp đến trung bình, đặc biệt không chứa các muối NH3 và các muối nitrit

e Nước phi công nghệ

Không trực tiếp có mặt trong thành phần của sản phẩm nhưng rất cần thiết trong quy trình sản xuất và cũng ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng Nước này sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: nước nồi hơi, nước vệ sinh

thiết bị, nước vệ sinh nhà xưởng, nước thanh trùng Mỗi mục đích đòi hỏi chất lượng riêng, nước được xử lý theo yêu cầu sử dụng

3.1.1.2 ĐẠI MẠCH

a Khái niệm

Là nguyên liệu có tính chất truyền thống để sản xuất bia (có thể thay thế một phần nguyên liệu khác nhưng nguyên liệu chủ yếu vẫn chính là đại mạch nảy mầm ) Đại mạch cũng giống như những ngũ cốc khác bao gồm hai thành phần chính là glucide và protein nhưng đại mạch có hàm lượng cao hơn so với các loại ngũ cốc khác và quan trọng nhất là tỷ lệ glucide/protein cân đối thích hợp cho việc sản xuất bia

b Phân loại các giống đại mạch

Đại mạch được xếp vào họ hordeum gồm có: Hordeum Sativum; Hordeum Murinum; Hordeum.Jubatum Theo mục đích sử dụng, đại mạch được chia làm 2 nhóm chính: Đại mạch dùng trong công nghiệp: dùng để chế biến bia hoặc các ngành thực phẩm dùng malt đại mạch Thường dùng giống đại mạch hai hàng ( gọi

là H.Distichum)

Hình 3.1: Đại mạch 2 hàng

Trong nông nghiệp dùng để chế biến cho các loại thức ăn cho gia súc, gia cầm Thường dùng giống đại mạch nhiều hàng ( gọi là H.Polystychum )

+ Phôi: là cơ quan sống hô hấp của hạt Phôi có từ 37÷50% chất khô là thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5÷6% saccharose, 7÷7,5% pentozan, 6÷6,5% chất tro và một ít thành phần khác Riêng tinh bột hầu như rất ít Phôi thường chiếm 2,5÷5% trọng lượng hạt

+ Nội nhũ: chiếm 45÷68% trọng lượng hạt, phần này của hạt đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia

 Thành phần hóa học của đại mạch

Bảng 3.1: Tính theo phần trăm trọng lượng chất khô

Dạng hòa tan tinh thể muối albumin, globulin 0.5 2

 Những yêu cầu chất lượng đối với đại mạch dùng trong sản xuất bia:

 Yêu cầu về cảm quan

- Tất cả các hạt thóc phải thuộc một loại đại mạch, đồng nhất về kích cỡ, không lẫn cát đá, rơm rác và những hạt thuộc loại thóc khác

- Hạt thóc phải có vỏ mỏng, màu vàng nhạt óng ánh, không có vết trên vỏ

- Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ rơm, khi cắn hạt thóc thấy có mùi tinh bột

 Yêu cầu về thành phần hóa học:

- Vỏ: không vượt quá 7÷9% trọng lượng hạt

- Hàm lượng ẩm: w = 10÷15%

- Hàm lượng protide 8÷14% chất khô của hạt

- Hàm lượng glucide chiếm 55÷62 % trọng lượng hạt (hoặc 63 ÷ 66 % trọng lượng chất khô)

3.1.1.3 Malt đại mạch

Đại mạch là nguồn cung cấp các chất đường, chất đạm, các vitamin và khoáng chất cần thiết cho nấm men bia hoạt động trong quá trình sản xuất bia Để trích ly được các chất nêu trên, người ta phải tiến hành thủy phân tinh bột và các chất đạm có trong đại mạch thành các chất tan được (gọi là extract) trong quá trình mashing ở nhà nấu Chất xúc tác cho các quá trình thủy phân là các enzyme

Muốn có đủ lượng enzyme cần thiết cho quá trình thủy phân, người ta phải tiến hành quá trình xử lý, ngâm đại mạch để cho chúng nảy mầm, còn gọi là quá trình malting Đại mạch sau quá trình malting được gọi là Malt

3.1.1.4 HOUBLON

Houblon thuộc họ dây leo, sống lâu năm (30÷40 năm), có chiều cao trung bình 1015m 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 đặc 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

Bảng 3.2: Thành phần hóa học hoa Houblon

a Chất đắng

Vai trò trong công nghệ sản xuất bia là rất lớn Chất đắng tạo cho bia có vị đặc trưng và dễ chịu, 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 hoạt 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

b Tanin

Với hàm lượng trung bình 4% trọng lượng hoa, tanin có một vai trò nhất định trong quy trình công nghệ, từ đó có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp chất lượng bia Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon Trước hết tanin được chiết trích dưới dạng hòa tan, sau đó với điều kiện nhiệt độ cao và thời gian dài chúng sẽ bị oxy hóa và trùng ngưng với các mức độ khác nhau, các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các phân tử protein trong dịch đường hình thành những phức taninprotein, tạo ra kết tủa nóng trong quá trình này Mặt khác, với một dạng phức tương tự nhưng với trọng lượng nhỏ hơn không kết tủa với điều kiện nhiệt độ cao, khi hạ nhiệt độ xuống thấp chúng sẽ kết tủa lại, tạo ra liên kết tủa nguội trong dịch đường Từ đó ta nhận thấy rằng, tanin một mặt có ảnh hưởng tốt đến quá trình công nghệ, 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

những chất còn lại

40

c Tinh dầu

Tinh dầu phấn hoa houblon chiếm 0,17÷0,65% trọng lượng hoa Tinh dầu hòa tan trong dịch đường, tồn tại trong bia và tạo cho bia mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu Tinh dầu thơm là chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu có mùi thơm rất lạ nhưng hòa tan rất yếu trong nước (0,4mg/l), khó hòa tan trong cồn thấp nhưng hòa tan hoàn toàn trong cồn nguyên chất và este Đa phần cấu tử dễ bay hơi, thậm chí ở nhiệt dộ phòng do đó trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có đến 98% lượng tinh dầu thơm bay ra ngoài chỉ còn 2% tồn tại trong bia

3.1.1.5 Nấm men trong sản xuất bia

a Các chủng nấm men bia thường sử dụng

Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất trồng nho và các nơi trồng hoa quả

Nhiều loài nấm men có khả năng lên men rượu Từ lâu người ta đã biết sử dụng nấm men để sản xuất rượu bia Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng để sản xuất protein Ngoài ra nấm men còn được sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh mì Tuy nhiên, cũng có nhiều loại nấm men có hại, gây bệnh cho người và gia súc, làm

hư hỏng lương thực, thực phẩm

Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acid amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành