Nghiên cứu chế biến bia nồng độ cồn thấp trong phòng thí nghiệm

Được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con n

TP Hồ Chí Minh, 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Tôi xin cam đoan Đồ án tốt nghiệp này là kết quả nghiên cứu thực sự của tôi dưới sự hướng dẫn của cô TS Nguyễn Kính thuộc khoa Công nghệ sinh học-Thực phẩm-Môi Trường, Trường đại học Công nghệ Tp.HCM

Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng, lấy từ những nguồn có uy tín Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay có sự dối trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên

Trần Thị Tuyết

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo khoa cùng toàn thể thầy cô trong khoa Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm - Môi Trường đã tạo điều kiện cho tôi học tập và tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức trong suốt thời gian học tập tại trường

Tôi cũng rất chân thành cảm ơn các Thầy Cô và Anh Chị quản lý phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Và đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn tôi là thầy Nguyễn Kính

đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức quý báu và động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Bên cạnh đó tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn bè, sinh viên trong trường và gia đình đã động viên, chia sẽ, giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện đề tài

Cuối cùng tôi xin gửi lời chúc tốt đẹp nhất đến quý thầy cô cùng các bạn bè và gia đình!

Tôi xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 07 năm 2017

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

1.1 LỊCH SỬ VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BIA 2

1.1.1 Lịch sử 2

1.1.2 Tình hình sản xuất bia 3

1.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA BIA 6

1.2.1 Nước 6

1.2.2 Chất hòa tan 6

1.2.3 Các chất dễ bay hơi 7

1.3 GIÁ TRỊ CỦA BIA 7

1.3.1 Giá trị kinh tế 7

1.3.2 Giá trị dinh dưỡng 7

1.3.3 Bia đối với sức khỏe con người 8

1.4 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA 9

1.4.1 MALT 9

1.4.2 HOA HOUBLON 12

1.4.3 Nấm men 16

1.4.4 Nước 19

1.4.5 NGUYÊN LIỆU THAY THẾ 21

1.4.6 CÁC CHẤT PHỤ GIA 22

CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu: 23

2.2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu: 23

2.3 Quy trình dự kiến 26

2.4 Sơ đồ nghiên cứu 36

2.4.2 Thí nghiệm 2 39

2.4.3 Thí nghiệm 3: 41

2.4.4 Thí nghiệm 4 42

2.4.5 Thí nghiệm 5 45

2.4.6 Đánh giá thị hiếu người tiêu dùng 47

2.4.7: Đánh giá chất lượng sản phẩm 47

Phương pháp phân tích: 49

Phương pháp xử lý số liệu: 49

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 50

3.1 Khảo sát chế độ nước 50

3.2 Khảo sát nhiệt độ đường hóa 52

3.3 Khảo sát pH đường hóa 54

3.4 Khảo sát thời gian đường hóa 56

3.5.Khảo sát lượng nấm men ban đầu 58

3.5.1 Khảo sát số lượng tế bào nấm men theo thời gian 58

3.5.2 Khảo sát hàm lượng đường theo thời gian lên men 62

3.5.3 Biện luận kết quả 63

3.5.4 Khảo sát mức độ ưa thích của người tiêu dùng đối với 3 mẫu sản phẩm sau khi lên men 64

3.6 Kết quả đánh giá cảm quam giữa mẫu khảo sát với các sản phẩm trên thị trường 66

3.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 1: PHÉP THỬ CẢM QUAN SẢN PHẨM 1

PHỤ LỤC 2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 13

2.1 Cách loại CO2 13

2.2 Độ plato 13

2.3 Độ PH 13

2.4 Độ chua 14

2.5 Độ cồn 14

2.6 Hàm lượng CO2 15

2.7 Xác định mật độ nấm men 16

PHỤ LỤC 3: SỐ LIỆU THÔ CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 18

3.1 Số liệu thô khảo sát chế độ nước 18

3.2 Số liệu thô khảo sát nhiệt độ đường hóa 18

3.3 Số liệu thô khảo sát pH đường hóa 18

3.4 Số liệu thô và kết quả xử lý phép thử cho điểm thị hiếu 19

3.5 Số liệu thô và xử lý kết quả phép thử so hàng đánh giá thị hiếu người tiêu dùng 24

PHỤ LỤC 4 : KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU SẢN PHẨM 28

4.1 Kết quả đo độ Plato 28

4.2 Kết quả đo độ cồn 28

4.3 Kết quả đo PH 28

4.4 kết quả xác định độ chua 28

4.5 Kết quả xác định hàm lượng CO2 29

4.6 Kết quả xác định mật độ nấm men: 29

PHỤ LỤC 5: MỘT SỐ HÌNH ẢNH 31

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: 21 nước có sản lượng bia nhiều nhất thế giới (cập nhật năm 2005) Bảng 1.2: 19 nước tiêu thụ bia nhiều nhất thế giới (cập nhật năm 2005) Bảng 1.3: Thành phần hóa học của malt- đại mạch

Bảng 1.4: Thành phần hóa học trung bình của hoa houblon

Bảng 1.5: Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng hoa houblon

Bảng 1.6: Yêu cầu của nước trong sản xuất bia

Bảng 2.1: Chỉ tiêu hóa lí và hóa học của malt

Bảng 2.2: Chỉ tiêu hóa lí và hóa học của hoa houblon

Bảng 2.3: Dụng cụ sử dụng cho nghiên cứu

Bảng 3.4: Khảo sát số lượng nấm men theo thời gian

Bảng 3.5: Tỷ lệ (%) số lượng tế bào chết theo thời gian

Bảng 3.6: Tỷ lệ (%) số lượng tế bào nấm men nảy chồi theo thời gian

Bảng 3.7: Kết quả hàm lượng đường các mẫu theo thời gian

Bảng 3.8: Kết quả cảm quan cho điểm 3 mẫu khảo sát

Bảng 3.9: Kết quả so hàng thị hiếu của 5 mẫu sản phẩm bia

Bảng 3.10: Chỉ tiêu cảm quan

Bảng 3.11: Chỉ tiêu hóa lý

Bảng 3.12: Chỉ tiêu vi sinh

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Các thành phần trong chất đắng của hoa houblon

Hình 1.2: Hoa viên

Hình 1.3: Hoa cao

Hình 1.4: Sơ đồ sử dụng một đời nấm men

Hình 2.1: Quy trình dự kiến sản xuất bia nồng độ cồn thấp

Hình 2.2: Sơ đồ nghiên cứu

Hình 2.3: Sơ đồ khảo sát chế độ ngâm

Hình 2.4: Sơ đồ khảo sát nhiệt độ đường hóa

Hình 2.5: Sơ đồ khảo sát pH đường hóa

Hình 2.6: Sơ đồ khảo sát thời gian đường hóa

Hình 2.7: Khảo sát số lượng tế bào nấm men ban đầu

Hình 3.1: Dịch đường khảo sát nhiệt độ đường hóa

Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi °Bx ở các khoảng nhiệt độ khác nhau Hình 3.3: Sự thay đổi số lượng nấm men theo thời gian

Hình 3.4: Tỷ lệ (%) số lượng tế bào nấm men chết theo thời gian

Hình 3.5: Tỷ lệ (%) số lượng tế bào nấm men nảy chồi theo thời gian

Hình 3.6: Sự thay đổi hàm lượng đường theo thời gian

Hình 3.7: Đồ thị thể hiện điểm trung bình của 3 mẫu cảm quan

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là loại đồ uống có cồn, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp một lượng calo khó lớn, trong bia còn chứa một hệ enzyme khá phong phú, đặc biệt là nhóm

enzyme kích thích tiêu hóa amylase

Được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon

và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 khá cao (4-5g/l) giúp cơ thể con người giải khát một cách triệt để khi uống

Bia là món đồ uống được ưa chuộng và sử dụng nhiều nhất trong các bữa tiệc, nhà hàng, khách sạn Đối tượng sử dụng rất rộng rãi,bao gồm phụ nữ, đàn ông, người già, người trên 18 tuổi Bộ Y tế đã từng phát thông báo mức độ tiêu thụ bia của người Việt Nam trong 10 năm trở lại đây đã tăng gấp 2 lần Dự báo đến năm 2025

sẽ tăng lên đến 7 lít/người/năm Tuy nhiên, Bộ Công Thương cho biết, mức sản xuất

và tiêu thụ bia của các nhà máy trong năm 2016 lại tăng chậm ở mức 9,3% và chỉ bằng 85,6% kế hoạch của năm

Trong những năm gần đây, thức uống nói chung và bia nói riêng có hàm lượng calo thấp đã trở nên phổ biến, đặc biệt đối với những người thừa cân Tương tự như vậy nhiều loại bia có nồng độ cồn thấp cũng được ưa chuộng nhiều hơn đối với những người không chịu được hoặc không cho phép sử dụng ở nồng độ cồn cao như phụ nữ mang thai, người tham gia giao thông,… Trong khi đó nhiều người tiêu thụ bia lại ưa thích các đặc tính về mùi, vị của các loại bia truyền thống vốn có nồng độ cồn cao đáng kể, thường là >4 Vì vậy, với mong muốn đáp ứng nhu cầu thiết thực của người tiêu dùng, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất loại bia có nồng độ cồn thấp”

Mang trong mình những đặc trưng về mùi vị cũng như giá trị dinh dưỡng của bia truyền thống cộng thêm vào đó là nồng độ cồn thấp để đáp ứng được nhu cầu của nhiều dối tượng, sự kết hợp này sẽ phát triển mạnh trong tương lai

2000 năm trước Công Nguyên: Người Babilon tiếp tục kế thừa phương pháp lên men bia của người Xume

Năm 768: Hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia được trồng ở Bavaria

Giữa thế kỷ 18: Việc sản xuất bia chỉ do phụ nữ đảm nhiệm, đến cuối thế kỷ, cùng với gia tăng nhu cầu tiêu thụ bia, quá trình thương mại cũng được phát triển

Từ năm 1800: Kỷ nguyên hiện đại của nghề làm bia bắt đầu

Năm 1876: Tác phẩm “Nghiên cứu về bia” của L.Pasteur được xuất bản Ông đã tìm ra những bí mật về nấm men và thuật ngữ lên men được sử dụng

Từ đó công nghệ sản xuất bia ngày càng phát triển mạnh, chất lượng bia ngày càng được nâng cao

Ngành công nghệ sản xuất bia ở Việt Nam có lịch sử hơn 100 năm

Xưởng sản xuất bia lần đầu tiên được đặt tên là xưởng sản xuất bia Chợ Lớn, do một người Pháp tên là Hommel đã mở xưởng bia ở làng Đại Yên, Ngọc Hà, sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, nay là tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội Trong quá trình hình thành và phát triển, ngành sản xuất bia đã đạt mức tăng trưởng cao vào những năm của thời

kỳ mở cửa Cùng với quá Trình hội hập, ngành sản xuất bia phát triển về quy mô và trình độ công nghệ, trở thành một ngành công nghiệp có thế mạnh khi Việt Nam gia nhập tổ chức WTO

1.1.2 Tình hình sản xuất bia

Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Hiện nay có hơn 25 quốc gia sản xuất bia với sản lượng hơn 1 tỷ lít/năm, trong đó Mỹ, Cộng Hòa Liên Bang Đức mỗi nước sản xuất trên dưới 1 tỷ lít/năm

Bảng 1.1: 21 nước có sản lượng bia nhiều nhất thế giới (cập nhật năm 2005)

Thụy Sĩ

Bungari

Tây Ban Nha

Venduela

80.0 69.4

Ngành rượu bia nước giải khát ở nước ta đã có quá trình sản xuất lâu dài, từ cuối thế

kỷ XIX đầu thế kỷ XX Song đặt biệt 10 năm trở lại đây, do chính sách đổi mới, mở cửa của nước ta, đời sống của các tầng lớp dân cư đã có cải thiện quan trọng, lượng khách du lịch, các nhà kinh doanh, đầu tư nước ngoài vào Việt Nam tăng nhanh, cùng thúc đẩy sự phát triển của ngành rượu bia, nước giải khát Việt Nam

Trước đây chỉ có 2 nhà máy bia Sài Gòn và Hà Nội, nay cả nước có 469 cơ

sở sản xuất, tạo ra nhiều sản phẩm có tín nhiệm với người tiêu dùng trong cả nước hoặc khu vực: bia 333, bia Hà Nội, Heniken, Halida, Carlsberg, Sanmiguel, Huda

Hai nhà máy bia Trung ương (Sài Gòn và Hà Nội) sản xuất đã vượt công suất tới 107% vẫn không đủ để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Nhiều quốc doanh rượu bia chủ lực của địa phương cũng đầu tư phát triển khá như công ty bia Hải Dương, Hà Tây, Thái Bình

Mỗi năm Việt Nam sản xuất 1,2 tỷ lít bia Con số này tăng (8-10)% sau từng năm Bình quân mỗi người dân tiêu thụ gần 16 lít bia và 4 lít rượu trong một năm

Theo số liệu tổng hợp của Bộ Công Nghiệp năm 2004 thì giá trị sản xuất công nghiệp của toàn ngành bia – rượu – nước giải khát trên cả nước đã đạt

15.281,5 tỷ đồng, doanh thu đạt 17.950 tỷ đồng, đóng góp ngân sách nhà nước khoảng trên 5.000 tỷ đồng, tạo việc làm và thu nhập ổn định cho trên 20.000 lao động

Năm 2005 sản lượng bia sản xuất khoảng 1.500 triệu lít, sản lượng rượu sản xuất là 80 triệu lít Tính đến hết năm 2004, toàn ngành có 329 cơ sở sản xuất bia với công suất thiết kế 1.737 triệu lít, 72 cơ sở sản xuất rượu có công suất thiết kế 103 triệu lít

Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại những thành phố trực thuộc TW như: Thành Phố HCM chiếm 23.2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc, TP Hà

Nội: 13.44 %, TP Hải Phòng: 7.47%, tỉnh Hà Tây: 6.1%, Huế: 3.05%, Đà Nẵng: 2.83%

Qua đó ta thấy sản lượng bia sản xuất hàng năm trên thế giới là rất lớn đồng thời tiêu thụ cũng rất lớn Bia trở thành nhu cầu thức uống của con người trên toàn thế giới

1.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA BIA

Thành phần hóa học của bia, thông thường gồm những thành phần sau:

1.2.1 Nước

Nước chiếm đến 80 – 90 % trọng lượng bia thành phẩm

1.2.2 Chất hòa tan

 Chất hòa tan chiếm 5.5 – 10.7% trọng lượng bia

 Chất hòa tan có hàm lượng nhỏ nhưng phong phú về thành phần hóa học nên có tính chất quyết định đến chất lượng bia

 Các thành phần trong chất hòa tan bao gồm:

- Hydrat cacbon: chiếm 80 – 85% chất hòa tan trong bia, trong số này có

60 – 70% là maltose, maltotriose, còn lại là các đường khác như: glucose, saccarose,

- Protein: chiếm 6 -9% chất hòa tan bia Trong đó:

 140 mg/l protein có phân tử lượng cao

 120 mg/l protein có phân tử lượng trung bình

 Khoảng 150 mg.l tanin, trong đó 2/3 từ malt, 1/3 từ hoa houblon

 Các chất màu: 50 – 70 mg/l antocyanuagen, 10 – 12 mg/l catechine,

 1 lít bia có 30 đơn vị UI B1 (1 đơn vị UI B1 = 0.0003mg B1 = 0.3γ)

 1 lít bia có 74 đơn vị UI B2 (1 đơn vị UI B2 = 0.003 mg B2 = 3γ)

1.2.3 Các chất dễ bay hơi

 Etanol: 3.4 – 4.5% trọng lượng bia

 Acid cacbonic: 0.35 – 0.55% trọng lượng bia

1.3 GIÁ TRỊ CỦA BIA

1.3.1 Giá trị kinh tế

 Sản xuất bia là ngành công nghiệp phát triển nhanh, đem lại những khoảng thu nhập lớn cho doanh nghiệp và nền kinh tế của nhiều nước

 Đối với nước ta, bia cũng đem lại một nguồn thu đáng kể, đóng góp quan trọng vào sự phát triển, chẳng hạn bia Sài Gòn mỗi năm nộp cho nhà nước hơn 1000 tỷ đồng

1.3.2 Giá trị dinh dưỡng

Về giá trị dinh dưỡng của bia được so sánh như sau:

- So với trà, cà phê, bia không chứa các kim loại có hại, so với các loại

- Về chất đạm: 1 lít bia tương đương 120g bơ hay 25g thịt bò hay tương đương 60g bánh mì

- Về chất đường: 1 lít bia tương đương 150g bánh mì

- Độ calo của bia: 1 lít bia cho khoảng 400 – 500 calo Năng lượng này 50% do protid và glucid cung cấp, 50% do rượu cung cấp

- Trong bia có lượng đáng kể vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B, rất cần thiết cho cơ thể

1.3.3 Bia đối với sức khỏe con người

 Ưu điểm

Bia là thức uống khá phổ biến Uống bia điều độ với lượng vừa phải,

sẽ có lợi cho cơ thể và có thể chữa được một số bệnh:

- Bia giúp giảm nguy cơ các bệnh về tim mạch

- Uống bia có thể giúp ngăn ngừa việc hình thành các cục máu đông có thể gây tắc động mạch ở tim, cổ, não, đây là những nguyên nhân chính gây

ra tình trạng đột quỵ của người

- Đối với những người bị bệnh tiểu đường, uống bia vừa phải giúp giảm nguy cơ mắc bệnh mạch vành

- Uống bia điều độ còn có tác dụng tốt cho não, giúp nâng cao khả năng nhận thức của con người

- Bia chứa hàm lượng silicon cao, dễ hấp thu, đây là một yếu tố giúp xương trở nên chắc hơn

- Bia có chứa nhiều chất giúp phân giải các chất béo trong cơ thể, giúp bộ máy tiêu hóa làm việc tốt hơn

 Nhược điểm

Tuy nhiên nếu uống bia qua nhiều sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe:

- Uống bia nhiều sẽ làm cho hệ thần kinh kém nhạy bén, rất dễ gây tai nạn trong lúc làm việc, lái xe

- Trong bia có chứa một hàm lượng cồn nhất định tùy từng loại bia, vì vậy việc uống quá nhiều có thể làm tăng nguy cơ gãy xương thông qua ức chế hoạt động của các tế bào tạo xương Ngoài ra bia cũng gây ảnh hưởng xấu đến chức năng của gan nếu uống quá nhiều

1.4 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA

Nguyên liệu chính là: malt, houblon, nước Malt cung cấp tinh bột, amilase cho đường hóa, houblon là nguyên liệu tạo hương vị đặc trưng cho bia, màu sắc, độ bền bọt, làm trong bia, sát trùng bia,

Tác nhân vi sinh vật là nấm men

1.4.1 MALT

1.4.1.1 Mục đích sử dụng

Malt có thể hiểu: “là tất cả các hạt chứa tinh bột (đại mạch, lúa mì, thóc, ngô, yến mạch, ) đã được nảy mầm và sấy khô theo đúng yêu cầu kỹ thuật để làm nguyên liệu cho sản xuất bia”

Hạt đại mạch là nguồn gốc cung cấp tinh bột cho đường hóa, tạo đường cho sự lên men bia về sau

Qua quá trình nảy mầm một lượng lớn các enzym xuất hiện và tích tụ trong hạt đại mạch như: enzym amylase, protease, sitase, maltase, photsphatase Các enzym này là những nhân tố thực hiện việc chuyển các chất trong thành phần hạt đại mạch thành nguyên liệu (các acid amin tự do, các loại đường, các vitamin ) mà nấm mem có thể sử dụng để tạo thành sản phẩm bia

1.4.1.2 Thành phần hóa học của malt – đại mạch

Thành phần hóa học của đại mạch rất phức tạp Các chỉ số về thành phần hóa học là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch để xem xét loại đại mạch có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt và bia hay không

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của malt – đại mạch

Dạng hòa tan thể muối: albumin, globulin 0,5 2

1.4.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật của malt

 Yêu cầu về cảm quan

 Màu sắc

o Malt vàng: vàng tươi

o Malt đen: màu sẫm hơn, vỏ malt phải ống ánh

 Mùi vị

o Phải đặc trưng cho từng loại malt, không có mùi vị lạ

o Nếu có mùi chua hay mốc, chứng tỏ malt bị ẩm

o Malt vàng: vị ngọt dịu (nhẹ)

o Malt đen: vị cà phê, thơm ngọt mạnh

 Khả năng nẩy mầm: là số hạt nẩy mầm (tính ra %) sau ngày thứ năm của quá trình nẩy mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường phải đạt từ 90 ÷ 95% Đại mạch có chất lượng cao nếu

có lực nẩy mầm > 90% và khả năng nẩy mầm > 95%

 Khi bảo quản hạt hút ẩm làm cho vỏ malt mềm dẻo không bị nát khi nghiền và sẽ là chất trợ lọc tốt sau này Đồng thời trong hạt xảy ra một số quá trình mà kết quả là:

o Hoạt lực của enzym và protease sẽ tăng

o Làm tăng lƣợng đạm hòa tan

 Làm trong bia do kết tủa protid

1.4.2.2.Thành phần hóa học trong hoa houblon

Bảng 1.4: Thành phần hóa học trung bình của hoa houblon

Trong các phần trên, các hợp chất đắng, tinh dầu phấn hoa và chất chát đóng vai trò quan trọng nhất trong sản xuất bia

 Chất đắng ( C11H30O35)

Là thành phần thiết yếu và đặc trƣng nhất của hoa houblon và đƣợc chia làm 2 nhóm:

Hình 1.1: Các thành phần trong chất đắng của hoa houblon

Chất đắng tạo ra vị đắng cho bia, tạo bọt, giữ bọt và tạo ra tính kháng sinh mạnh cho bia

 Chất chát – tanin (C25H24O13)

 Làm kết tủa các protit kém bền vững, tăng tính ổn định của bia

Chất đắng (tan trong ete dietyl)

Nhựa đắng Acid đắng (Hợp chất tinh thể)

α - Acid đắng

(6 – 8%)

β - Acid đắng (3%)

Nhựa cứng (2%) Nhựa mềm

(5%)

 Làm kết tuả protein bền làm giảm khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia

 Tinh dầu

 Có dạng nước trong, vàng sánh, có mùi thơm rất mạnh Khi đun sôi, đa phần tinh dầu bay hơi, 90% lượng tinh dầu bay mất trong thời kỳ houblon hóa

 Khi đun sôi, thành phần tinh dầu cũng bị thay đổi, sản phẩm tạo thành cùng với các thành phần không bay hơi của tinh dầu tạo ra mùi thơm dễ chịu, đặc trưng của bia

1.4.2.3 Các dạng hoa houblon trên thị trường

Sử dụng hoa nguyên cánh trong sản xuất bia:

 Ưu điểm: bảo quản được chất lượng hoa

 Nhược điểm: không bảo quản được lâu, thể tích cồng kềnh, hiệu quả

sử dụng thấp

Để khắc phục các nhược điểm trên, người ta tiến hành sấy hoa, chế biến cánh hoa và các bộ phận của nó thành dạng bán thành phẩm gọi là chế phẩm hoa houblon, gồm: houblon cao, houblon viên, houblon cánh

 Hoa cánh Hoa đã sấy khô đến độ ẩm < 13%, sau đó được ép chặt thành bánh, bọc kín trong các loại giấy đặc biệt, đồng thời có thể nạp thêm khí trơ (CO2hoặc nitơ) để ngăn chặn tối đa tình trạng giảm chất lượng do bảo quản

 Hoa viên

Hình 1.2: Hoa viên

Nhằm thuận tiện trong bảo quản, vận chuyển, người ta đã nghiền nát hoa khô thành bột và ép thành viên, và được gói trong các bọc giấy đặc biệt giống hoa cánh

Chất lượng hoa viên như hoa cánh, nhưng hiệu quả sử dụng cao hơn nên tiết kiệm hoa hơn

 Hoa cao

Hình 1.3: Hoa cao

Hoa cao là sản phẩm được chiết ly bằng các dung môi hữu cơ Bằng cách đó sẽ tách được riêng chất đắng trong hoa ra ở dạng đậm đặc, chất lượng chất đắng được bảo quản tốt hơn, đồng thời việc sử dụng khi nấu với dịch đường sẽ thuận tiện và hiệu quả cao hơn

Bảng 1.5: Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng hoa houblon

Màu hoa Vàng đến vàng

óng

Vàng lục Vàng xanh đến

vàng Màu hạt lupulin Vàng, vàng

óng ánh

Vàng, vàng sẫm

Hơi hồng

Cánh hoa To, đều, chắc,

không bị rách

Cánh có thể bị rách, có chấm

đỏ cà phê

Rách nhiều, nhiều chấm đỏ

 Nấm men thường có hình dạng khác nhau, thường có hình cầu, hình elip, hình trứng, hình bầu dục, và cả hình dài

 Kích thích tế bào nấm men trung bình 9 ÷ 10 m

 Ba chức năng cư bản nhất của nấm men là trao đổi chất, sinh sản, lên men

Trong sản xuất bia thường dùng hai loại nấm men:

Saccharomycess cerevisiae hansen (lên men nổi) và saccharomycess carlsbergensis hansen (lên men chìm)

1.4.3.2 Vai trò của nấm men trong sản xuất bia

Nấm men có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hòa tan, các hợp chất nitơ (các acid amin, peptid), vitamin và các nguyên tố vi lượng qua màng tế bào Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa xảy ra để tạo thành rượu và CO2 Theo sơ đồ sau:

C6H12O6 C2H5OH + CO2 + Q (năng lượng)

1.4.3.3 Đặc điểm của nấm men dùng trong sản xuất bia

Đặc điểm cấu tạo

Về kết cấu nấm men bia gồm có:

 Nhân tế bào ở giữa lớp nguyên sinh chất, trong nguyên sinh chất có chứa một số hạt nhỏ li ti và không bào, nó sẽ to lên khi men bia thiếu chất dinh dưỡng hoặc già cỗi

 Vỏ tế bào chiếm 20% trọng lượng của tế bào, là màng bán thẩm thấu có chức năng thẩm thấu các phân tử đạm và đường rất nhỏ bé thuộc loại dinh dưỡng của nấm men

 Chất đạm trong tế bào chiếm 45 – 70%

 Chất béo chiếm 2 – 5%

 Chất khoáng loại phosphate chiếm 8%

 Ngoài ra còn có vitamin B1, B2, một ít vitamin C, tiền tố D và một loạt chất phân giải đạm, đường để phục vụ cho lên men, hô hấp và tổng hợp

Hai loại nấm men dùng trong lên men bia

- Nấm men nổi ( Saccharomycess cerevisiae): dùng lên men nổi,

phát triển chủ yếu trên bề mặt, hình dạng thường là hình cầu hoặc ovan với kích thước 7 - 10µm Thời gian lên men 4 – 6 ngày

- Nấm men chìm (Saccharomycess carlsbergensis): dùng lên

men chìm, phát triển ở tầng sâu của thiết bị, hình dạng chủ yếu

là hình cầu Thời gian lên men 12 – 17 ngày

Thông thường một đời men giống được sử dụng từ 6 ÷ 10 chu

kỳ lên men

Men giống Nhân giống trung gian Lên men bia

Tách nấm men Nấm men thu hồi

Xử lý làm sạch

Nấm men

Hình 1.4: Sơ đồ sử dụng một đời nấm men

1.4.3.4 Các yêu cầu đối với nấm men khi đưa vào lên men bia

Một nòi nấm men được đưa vào sản xuất bia phải đáp ứng những yêu cầu sau:

- Tế bào có hình dạng đặc trưng

- Nấm men thuần khiết, không bị nhiễm vi sinh vật khác

- Khả năng kết lắng với những loại lên men chìm

- Phải có tính ổn định trong sản xuất

- Khi đưa vào sản xuất tỷ lệ men chết dưới 2%, tỷ lệ nảy chồi lớn hơn 10%

- Nấm men khi đưa vào dịch đường để lên men phải đạt được từ

10 – 20 triệu tế bào/ml dịch ống

- Nấm men có khả năng chuyển hóa các đường đôi, đường đơn giản, các peptid, acid amin, giải phóng CO2, rượu ethanol và nhiệt

1.4.4 Nước

1.4.4.1 Vai trò của nước trong sản xuất bia

Nước là một nguyên liệu quan trọng trong công nghệ sản xuất bia:

- Chiếm 80 – 90% trọng lượng bia thành phẩm

- Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình sản xuất bia và đặc biệt chất lượng bia thành phẩm

- Nước dùng xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh

1.4.4.2 Yêu cầu của nước trong sản xuất bia

Bảng 1.6: Yêu cầu của nước trong sản xuất bia

- Na+: tồn tại trong nước dưới dạng Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4 và NaCl

Na2CO3 và NaHCO3 làm giảm độ acid của hồ malt, Na2SO4 với hàm lượng cao sẽ làm cho bia có vị đắng NaCl nếu quá thấp hay quá cao cũng sẽ ảnh hưởng tới mùi vị của bia

- K+: cũng tương tự như Na+

- Sắt: thường tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2, hàm lượng cao cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bia, làm cho bia có mùi vị lạ, xúc tác quá trình oxy hóa trong bia, làm giảm độ bền keo, dễ dàng gây đục cho sản phẩm

- Các muối sunfat, chloride và nitrat của Magie và Canxi khi tác dụng với các muối phosphate trong malt làm tăng độ acid của hồ malt giúp các enzym hoạt động tốt ở PH tối ưu, nghĩa là có tác dụng có lợi trong quá trình nấu bia

Do thành phần hóa học và các muối có trong nước ảnh hưởng vừa tích cực

và tiêu cực đến quá trình sản xuất bía nên ta cần có phương pháp xử lý nước phù hợp để thu được loại bia tốt nhất

1.4.5 NGUYÊN LIỆU THAY THẾ

1.4.5.1 Mục đích sử dụng

 Giảm giá thành sản xuất

 Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm: mùi vị, thời gian bảo quản

 Tạo ra chủng loại bia có mức độ phẩm cấp chất lượng khác nhau

 Đáp ứng yêu cầu theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng

1.4.5.2 Các dạng thế liệu

- Thế liệu dạng hạt: mạch đen, yến mạch, lúa mì, đại mạch khô, gạo, ngô,

- Thế liệu dạng thường: gluco, malto, saccaro,

Hiện nay, ở nước ta, gạo được xem là thế liệu hàng đầu trong sản xuất bia do hàm lượng glucid, protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt

1.4.5.3 yêu cầu kỹ thuật của nguyên liệu thay thế

 Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid (tinh bột), mà từ đó dưới tác dụng của enzym trong malt, glucid của thế liệu sẽ chuyển thành chất đường hòa tan

Vì vậy các loại ngũ cốc thường được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia

 Khi sử dụng thế liệu, chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia (mùi, vị, màu sắc, ) Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu

 Tại một số nơi, có thể dùng trực tiếp đường saccharose (từ mía hoặc

củ cải) như một thế liệu cho malt, song điều này không khuyến khích

1.4.6 CÁC CHẤT PHỤ GIA

Các chất phụ gia là tất cả các chất được sử dụng dưới dạng các nguyên liệu phụ nhằm đạt được các yêu cầu kỹ thuật cần thiết trong các quá trình của công nghệ sản xuất bia

Có thể phân loại thành các nhóm:

 Nhóm phụ gia gián tiếp: gồm các nguyên liệu, hóa chất được

sử dụng trong quy trình công nghệ, không được phép có trong thành phần của sản phẩm Ví dụ: các loại hóa chất dùng để vệ sinh thiết bị,

 Nhóm phụ gia trực tiếp: gồm tất cả những nguyên liệu, hóa chất được phép có mặt trong thành phần của sản phẩm với một hàm lượng cho phép nhất định Ví dụ: nhóm hóa chất chống oxy hóa cho bia, nhóm các chất phụ gia xử lý nước,

CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu:

Thời gian nghiên cứu: từ tháng 05/2017 đến tháng 07/2017

Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm trường Đại học Công nghệ TPHCM

2.2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu:

2.2.1 Vật liệu:

Nguyên liệu:

Malt: lấy từ nhà máy bia Vinaken

Yêu cầu:

Bảng 2.1: Chỉ tiêu hóa lí và hóa học của malt

Độ hòa tan tính theo chất khô 76 – 81,7%

Nước: Nước là nguồn nguyên liệu chính trong công nghiệp sản xuất bia (chiếm

80-90% trọng lượng bia thành phẩm) Sử dụng nước cấp sinh hoạt của hệ thống nước thành phố

Houblon: Sử dụng hoa houblon dạng viên từ nhà máy bia Vinaken

Nguôn gốc: Sử dụng nấm men Saccharomyces carsbergensis có xuất xứ từ

Đức, do nhà máy bia VINAKEN cung cấp

Yêu cầu: Các yêu cầu đối với nấm men khi đưa vào lên men bia

Khi đưa vào sản xuất, tỷ lệ men chiết dưới 2%, tỷ lệ nảy chồi lớn hơn 10%, thời kỳ mạnh nhất khi độ đường xuống nhanh nhất có thể trên 80% Nấm men đưa vào dịch đường để lên men phải được từ 10 – 20 triệu tế bào/ml giống

Nấm men có khả năng chuyển hóa đường đôi, đường đơn, peptid, acid amin, giải phóng CO2, rượu etylic và nhiệt

7 pH kế 1 cái

2.2.3 Hóa chất:

Hóa chất đƣợc sử dụng trong nghiên cứu: Acid Lactic ((C3H6O3))

2.3 Quy trình dự kiến

Hình 2.1: Quy trình dự kiến sản xuất bia nồng độ cồn thấp

Malt vàng

Làm sạch

Lên men

Ngâm Nghiền

Nấu hoa houblon Lọc

Đường hóa

Lọc

Hoa houblon Nước

Sản phẩm

Thuyết minh quy trình:

Malt vàng: Nguyên liệu sử dụng trong sản xuất bia nồng độ cồn thấp là malt vàng,

không bị ẩm mốc, sâu mọt

Làm sạch:

Làm sạch nhằm mục đích loại bỏ bụi bẩn, rác, kim loại lẫn vào malt

Cách tiến hành: Malt sau khi đã được cân đủ số lượng cho vào rổ có kích thước nhỏ hơn hạt malt, tiến hành lắc đều để loại bỏ tạp chất

Nghiền:

Mục đích: Malt được ghiền thành các hạt có kích thước nhỏ hơn nhằm phá vỡ cấu trúc tế bào, tang bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho thành phần của nội nhũ tiếp xúc với nước nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và quá trình thủy, phản ứng enzyme diễn ra dễ dàng

Cách thực hiện: Trước khi nghiền cho malt đi qua nhanh dưới vòi nước để tạo điện kiện thuận lợi cho công đoạn nghiền, sau đó để ráo rồi cho malt vào máy xay sinh tố xay tới kích thước mong muốn

Đường hóa:

Trong môi trường giàu nước, các hợp chất thấp phân tử có sẵn trong nguyên liệu

sẽ hòa tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường sau này Các hợp phần cao phân tử của cơ chất như tinh bột, Protein, các hợp chất chứa phospho,…,sẽ bị tác động bởi các nhóm enzyme tương túng là amylase, protease,phosphatase,…khi nhiệt độ của khối dịch được nâng lên đến điểm thích hợp cho các enzyme này hoạt động Dưới sự xúc tác của hệ enzyme thủy phân, các hợp chất cao phân tử bị phân cắt thành các hợp chất thấp phân tư và hòa tan vào nước để trở thành chất chiết của dịch đường

Các biến đổi xảy ra trong quá trình đường hóa:

Tính chất của enzyme: Tính chất quan trọng nhất của enzyme là chức năng phá

hủy các mối lien kết hóa học trong các cơ chất Hoạt tính này của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

pH: Do cấu trúc không gian của enzym thay đổi theo pH, mỗi loại enzyme hoạt

động mạnh nhất tại một khoảng pH nhất định, và giãm ở pH quá cao hoặc quá thấp Ảnh hưởng của pH ít hơn ảnh hưởng của nhiệt độ

Các quá trình thủy phân quan trọng:

Thủy phân tinh bột:

Cấu tử quan trọng nhất của bia là rượu được tạo thành trong quá trình lên men

đường Tinh bột được thủy phân thành các loại đường trong đó phần lớn là maltose Ngoài ra còn các sản phẩm trung gian nhue dextrin-không lên men được

Tinh bột thủy phân thành đường và dextrin, hỗn hợp này không làm mất màu Iot Quá trình thủy phân tinh bột xảy ra theo 3 giai đoạn, trình tự không thể thay đổi, tuy nhiên chúng xen lẫn nhau:

- Hồ hóa:

Khi ngâm với nuocs nóng, môt lượng nước ngấm vào các phân tử tinh bột làm thể tích hạt tăng lên và hạt bột trương nở, cuối cùng vỡ tung Dịch trở nên nhớt, độ nhớt tùy thuộc mức độ hút nước của bột malt Trong quá trình này, xảy ra quá trình phân hủy không có tính hóa học, gọi là quá trình hồ

hóa Quá trình hồ hóa có vai trò quan trọng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm

Sau khi tinh bột đã được hồ hóa sẽ không lien kết chặt chẽ với nhau nữa, tạo điều kiện cho các enzym có trong dịch tấn công trực tiếp vào tinh bột

- Dịch hóa:

Trong phân tử tinh bột có chuỗi mạch dài tạo nên từ các gốc glucose (Amylose và amylopectin) bị phá hủy nhanh chóng bởi α-amylase hình thành mạch ngắn hơn Điều này làm cho độ nhứt của dịch hồ hóa giãm nhanh Β-amylase chỉ có thể phân tách từ từ mạch tinh bột từ đầu không khử, do vậy

mà sự thủy phân nhờ enzyme này mất nhiều thời gian

- Đường hóa:

Amylase phân cắt dần dần mạch amylose và amylopectin để tạo nên các chuỗi ngắn mạch hơn Các chuỗi này tiếc tục được β-amylase tiếp tục phân cắt ra chuỗi có 2 gốc (maltose) từ đầu không khử

Do có sự khác nhau về độ dài của các mạch mà ngoài sự tạo thành maltose còn tạo nên các đường khác như glucose, maltotriose

Biến đổi hóa lý: Sự tủa lắng protein Khi nhiệt độ tăng các protein kém

chịu nhiệt sẽ bị kết tủa thành các melanoid: do các acid amin tác động các chất đường tại nhiệt độ cao thành ( tác sụng tốt cho mùi vị của bia, khả năng tạo mùi và giữ bọt của bia)

Lọc:

Mục đích: Tách dịch đường hay dịch hèm với vỏ và những phần nội nhũ

của hạt không tan Ngoài ra còn mong muốn giữ lại cùng với bã những chất không mong muốn như kim loại nặng, tannin, lipid,…

Quá trình lọc được chua làm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 - Lọc dịch đầu: giai đoạn tách dịch ra khỏi bã Trong suốt quastrinhf lọc bã đóng vai trò như một lớp vật liệu lọc

- Giai đoạn 2 – Rửa bã: Sau khi tách dịch ra khỏi bã, trong bã còn chứa một lượng các chất hòa tan đặc biệt là đường Mục đích của rửa bã là để thu hồi những chất chiết này Rửa bã được thực hiện bằng nước nóng (70-75°C)

Đun sôi hoa houblon:

Mục đích của quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon là nhằm ổn định

thành phần và tạo cho bia có mùi thơm và vị đắng đặc trưng của hoa houblon Đồng thời cũng trong lúc này cũng xảy ra một số quá trình khác như sự gia tang nồng độ, độ axit, cường độ màu, sự tạo thành các chất khử, độ nhớt giãm xuống Dịch đường sau khi lọc cùng với nước rửa bã hòa tan thường bị đục nhiều hay

ít, trong dịch đường có chứa một số các chất keo không ổn định do các vi sinh vật hay các enzyme hoạt động còn sót Nhờ quá trình đun sôi này mà loại trừ các yếu tố bất lợi trên, nhờ thế làm ổn định thành phần hóa học của dịch đường và tạo điều kiện cho bia có thành phần và tính chất theo đúng yêu cầu

Bia là loại nước giải khát có mùi thơm và vị đắng rất đặc trưng, mùi thơm và vị đắng đặc trưng này được tạo nên bởi hoa houblon Đồng thời hoa houblon còn giúp cho bia thêm bền vững sinh học và khả năng tạo bọt tốt

Thường hốn hợp dịch đường sau lọc và nước rửa bã có nồng độ thấp hơn nồng

độ yêu cầu để sản xuất bia, Nhờ quá trình đun sôi này một phần nước sẽ bay hơi, khi đó nồng độ dịch đường sẽ tang lên

Biến đổi thành phần và tính chất của dịch đường

Về mặt vật lý:

Có sự thay đổi về tỷ trọng của dịch nha, nhiệt độ của dịch nha tăng

Về mặt sinh học: