Luan Van Khảo sát quy trình sản xuất bia tại nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây và theo dõi giá trị cảm quan bia Sài Gòn đỏ theo thời gian bảo quản

Đại mạch mùa xuân hai hàng được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất malt và bia do đã được nghiên cứu một cách có hệ thống nhằm cải thiện chất lượng hạt đại mạch tốt cho quá trình sản xuất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn

- Các thầy, cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tại trường

- Thầy Nguyễn Bảo Lộc là giáo viên trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

- Nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây đã tạo điều kiện cho tôi được thực tập tại nhà máy

- Toàn thể cán bộ công nhân viên của nhà máy bia Sài Gòn tại Cần Thơ

- Anh Lê Thành Phúc người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực tập tại nhà máy

- Cảm ơn tất cả các bạn sinh viên lớp Công nghệ thực phẩm khóa 32 đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

MỤC LỤC

Chương Nội dung Trang

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

TÓM LƯỢC viii

Chương 1 MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 2

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2

2.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN 2

2.3 QUY MÔ CÔNG TY 2

2.4 SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CỦA NHÀ MÁY 4

Chương 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA SÀI GÒN 5

3.1 CÔNG ĐOẠN NẤU NƯỚC NHA 6

3.1.1 Nguyên liệu nấu nước nha 7

3.1.2 Nghiền nguyên liệu 25

3.1.3 Quá trình đường hoá 29

3.1.4 Lọc dịch đường 35

3.1.5 Quá trình đun sôi dịch đường với houblon 36

3.1.6 Lắng và làm lạnh nước nha 39

3.1.7 Bổ sung Oxy 40

3.1.8 Một số tiêu chuẩn nước nha của nhà máy 40

3.2 CÔNG ĐOẠN LÊN MEN 41

3.2.1 Mục đích 41

3.2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ công đoạn lên men 41

3.2.3 Nấm men sử dụng trong sản xuất bia 42

3.2.4 Phương pháp lên men và nấm men sử dụng tại nhà máy 46

3.2.5 Một số biến đổi sinh hoá trong quá trình lên men 46

3.2.6 Kỹ thuật lên men 50

3.2.7 Lọc trong và pha bia 53

3.2.8 Bão hoà CO2 và tàng trữ bia 54

3.2.9 Một số tiêu chuẩn bia thành phẩm của nhà máy 54

3.3 CÔNG ĐOẠN HOÀN THIỆN SẢN PHẨM 56

3.3.1 Rửa chai 56

3.3.2 Chiết bia vào chai 57

3.3.3 Thanh trùng 58

3.3.4 Dán nhãn và in date 58

3.3.5 Vô két và bảo quản……….58

3.4 MỘT SỐ THIẾT BỊ CHÍNH CỦA NHÀ MÁY 59

3.4.1 Nồi nấu gạo và nồi nấu malt 59

3.4.2 Máy lọc khung bản Meura 2001 61

3.4.3 Nồi đun sôi dịch đường với houblon 62

3.4.4 Thiết bị lắng xoáy (Whirlpool) và thiết bị làm lạnh nhanh 64

3.4.5 Thiết bị lên men 65

3.4.6 Thiết bị lọc KG – FILLTER 66

3.4.7 Thiết bị lọc FOM 66

3.4.8 Thiết bị lọc SECUROX 66

Chương 4 THEO DÕI GIÁ TRỊ CẢM QUAN CỦA BIA SÀI GÒN ĐỎ 67

4.1 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ………… 67

4.1.1 Phương tiện thí nghiệm ……… 67

4.1.2 Phương pháp thí nghiệm ………67

4.2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ……… 68

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 73

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1: Thành phần hoá học của hạt đại mạch 9

Bảng 3.2: Nhiệt độ và pH tối thích của một số enzyme trong malt đại mạch………… 11

Bảng 3.3: Thành phần của houblon khô 16

Bảng 3.4: Công thức cấu tạo các hợp chất của α-acid đắng 18

Bảng 3.5: Công thức cấu tạo các hợp chất β-acid đắng 19

Bảng 3.6: Thành phần hoá học của nước 21

Bảng 3.7: Quy định độ cứng của một số nước hiện nay và hệ số chuyển đổi 22

Bảng 3.8: Bảng phân loại nước theo độ cứng 22

Bảng 3.9: Thành phần chính của gạo 24

Bảng 3.10: Cơ cấu nguyên liệu của nhà máy 25

Bảng 3.11: Thành phần bột khô 28

Bảng 3.12.Tiêu chuẩn bột khô của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây 29

Bảng 3.13: Ảnh hưởng của thời gian đun sôi đến sự hoà tan chất đắng 37

Bảng 3.14: Một số tiêu chuẩn nước nha của nhà máy 40

Bảng 3.15: Thành phần tro của nấm men (%) 45

Bảng 3.16: Một số tiêu chuẩn bia sau khi lên men phụ của nhà máy 52

Bảng 3.17: Một số tiêu chuẩn bia TBF 54

Bảng 3.18: Một số tiêu chuẩn bia thành phẩm 55

Bảng 3.19: Nhiệt độ của khoang thanh trùng 58

Bảng 3.20: Thông số kỹ thuật nồi nấu gạo và nồi nấu malt 59

Bảng 3.21: Vận hành máy lọc Meura 2001 62

Bảng 4.1: Các mẫu bia được thí nghiệm……….67

Bảng 4.2: Kết quả thống kê thể hiện sự khác biệt giữa các mẫu ở độ tin cậy 95% 68

Bảng 4.3: Kết quả đánh giá mẫu M1 theo tiêu chuẩn Việt Nam ……….69

Bảng 4.4: Kết quả đánh giá mẫu M2 theo tiêu chuẩn Việt Nam ………69

Bảng 4.5: Kết quả đánh giá mẫu M3 theo tiêu chuẩn Việt Nam ………69

Bảng 4.6:Kết quả đánh giá mẫu M4 theo tiêu chuẩn Việt Nam ………70

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ tổ chức nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây 4

Hình 3.1: Quy trình sản xuất bia Sài Gòn 5

Hình 3.2: Công đoạn nấu dịch đường 6

Hình 3.3 : Đại mạch hai hàng 7

Hình 3.4: Cấu tạo hạt đại mạch 8

Hình 3.5: Cấu tạo một đoạn amylose 10

Hình 3.6: Cấu tạo một đoạn amylopectin 10

Hình 3.7: Malt đại mạch 12

Hình 3.8: Công nghệ sản xuất malt đại mạch 12

Hình 3.9: Hoa houblon 15

Hình 3.10: Các hợp chất đắng trong hoa houblon 17

Hình 3.11: Công thức cấu tạo của α-acid đắng 17

Hình 3.12: Sự đồng phân hoá humulon 18

Hình 3.13: Công thức cấu tạo của β-acid đắng 19

Hình 3.14: Sự oxy hoá lupulon thành hulupon 20

Hình 3.15: Houblon cao và houblon viên 20

Hình 3.16: Quy trình nghiền nguyên liệu 26

Hình 3.17: Máy nghiền búa 28

Hình 3.18: Cơ chế tác động của hệ enzyme amylase 30

Hình 3.19: Sơ đồ đường hoá nguyên liệu của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây 31

Hình 3.20: Biểu đồ thể hiện các giai đoạn trong nồi gạo ………32

Hình 3.21: Biểu đồ thể hiện các giai đoạn trong nồi malt ……….33

Hình 3.22: Thiết bị lọc khung bản thế hệ mới Meura 2001 35

Hình 3.23: Sơ đồ công nghệ lên men của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây 41

Hình 3.24: Tế bào nấm men 42

Hình 3.25: Cấu tạo của tế bào nấm men 44

Hình 3.26: Sơ đồ tạo acetoin và diacetyl ……… 49

Hình 3.27: Sơ đồ quy trình công đoạn hoàn thiện sản phẩm 56

TÓM LƯỢC

Khảo sát quy trình sản xuất bia

Nhà máy Bia Sài Gòn – Miền Tây sử dụng nguyên liệu gồm 75% malt và 25% gạo để sản xuất bia Trong công đoạn nấu, dịch đường được bổ sung một số phụ gia hỗ trợ quá trình sản xuất như acid H2SO4, CaCl2, ZnCl2, caramel, acid lactic Dịch đường được đun sôi với houblon cao và houblon viên trong 70 phút Công đoạn nấu nước nha được thực hiện trong khoảng 2 giờ đối với một mẻ nấu thu được từ 6500 lít đến

7000 lít nước nha Nước nha được làm lạnh nhanh đến nhiệt độ 6–80C và bơm vào tank lên men, thời gian lên men kéo dài khoảng 21 ngày Nấm men sử dụng là

Saccharomyces carlsbergensis Saccharomyces carlsbergensis là nấm men lên men

chìm ở nhiệt độ 6–80C Sau thời gian lên men, bia đã đạt các chỉ tiêu hóa lý của công

ty, bia được bơm qua lọc và pha bia theo các chỉ tiêu bia thành phẩm của nhà máy Bia được chiết vào chai và hoàn thiện sản phẩm

Theo dõi giá trị cảm quan của bia Sài Gòn đỏ theo thời gian bảo quản

Các chỉ tiêu quan trọng của bia Sài Gòn đỏ (màu sắc và độ trong, độ tạo bọt, mùi, vị) được cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam và kết quả được thống kê theo phương pháp phân tích – thống kê nhằm thấy được sự thay đổi các chỉ tiêu của bia qua các thời gian bảo quản khác nhau Kết quả đánh giá cảm quan của các mẫu bia ở các thời hạn bảo quản có sự khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê và mẫu bia được bảo quản từ 1–2 tháng

có giá trị cảm quan tốt nhất

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

Trong giai đoạn công nghiệp hoá – hiện đại hoá đ ấ t n ư ớ c hiện nay, ngành công nghiệp thực phẩm nói c h u n g và công nghệ sản xuất bia nói riêng của nước ta đã không n gừng phát triển Lượng bia sản xuất được ngày càng tăng, đội ngũ cán

bộ kỹ thuật và số người quan tâm đến công nghệ sản xuất bia ngày càng nhiều Điều này rất dễ hiểu vì bia là loại thức uống có độ cồn thấp, giàu năng lượng, chứa rất nhiều các vitamin, đường, acid amin… cung cấp giá trị dinh dưỡng Ngoài ra trong bia còn chứa một hệ enzyme khá phong phú, đặc biệt là enzyme kích thích tiêu hoá amylase Bên cạnh đó, sự phát triển kinh tế và giao tiếp ngày càng tăng cũng là lý do

để người tiêu dùng chú ý nhiều đến bia

Hiện nay tại Việt Nam, một số thương hiệu bia đang chiếm ưu thế, đứng vững trên thị trường và có khả năng tiếp tục phát triển trong quá trình hội nhập: Sài Gòn, Sài Gòn Special, 333, Hà Nội, Heineken, Tiger,… Chất lượng của các sản phẩm bia trên thị trường rất đa dạng Bia có giá trị cảm quan tốt hay xấu là kết quả của sự tổng hợp các ảnh hưởng của nhiều yếu tố như nguyên liệu sản xuất, giống nấm men, thời gian lên men, nồng độ cồn, cách bảo quản…

Nhằm tìm hiểu một cách hoàn thiện hơn về công nghệ sản xuất và thời gian bảo quản

bia Sài Gòn đỏ, đề tài “Khảo sát quy trình sản xuất bia tại nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây và theo dõi giá trị cảm quan bia Sài Gòn đỏ theo thời gian bảo quản”

sẽ giới thiệu khía cạnh quy trình sản xuất bia trong thực tế và ảnh hưởng của thời gian bảo quản, một số chỉ tiêu hóa lý đến giá trị cảm quan của bia thành phẩm trong quá trình bảo quản bia

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Tây là công ty trực thuộc Tổng công ty Rượu – Bia – Nước giải khát Sài Gòn

Tên giao dịch: Western – Sai Gon Beer Joint Stock Company

Tiền thân của công ty WSB là Công ty bia Sài Gòn tại Cần Thơ, được thành lập từ hợp đồng liên doanh ký ngày 20/ 11/ 1996 giữa Công ty bia Sài Gòn và Công ty công

ty Bia – Rượu – NGK Hậu Giang Đến ngày 30/8/2000 Công ty liên doanh bia Sài Gòn tại Cần Thơ được bàn giao lại cho Công ty bia Sài Gòn thống nhất quản lý theo đúng chủ trương của Bộ Công nghiệp

Sau hơn một năm triển khai xây dựng và lắp đặt trên bề mặt diện tích rộng khoảng 20.000 m2 tại khu công nghiệp Trà Nóc, Công ty bia Sài Gòn đã xây dựng được nhà máy bia tại Cần Thơ hiện đại với toàn bộ máy móc được nhập từ Đức bằng tổng kinh phí xây dựng và đầu tư khoảng 140 tỷ đồng

Ngày 01/01/2000 nhà máy chính thức đi vào hoạt động và sản xuất bia Sài Gòn xanh 450ml theo kế hoạch của Công ty bia Sài Gòn giao

Ngày 06/05/2003 Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ban hành Quyết định số BCN về việc thành lập Tổng Công ty Bia – Rượu – NGK Sài Gòn Và Tổng Công ty Bia – Rượu – NGK Sài Gòn ban hành quyết định số 138/TCT/HC ngày 21/07/2003 đổi tên nhà máy bia Cần Thơ thành nhà máy bia Sài Gòn – Cần Thơ trực thuộc Tổng Công ty

74/2003/QĐ-Ngày 12/05/2004 Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp ban hành quyết định số 1035/QĐ/TCB

về việc cổ phần hóa nhà máy bia Sài Gòn – Cần Thơ, trong đó nhà nước nắm giữ 60%

cổ phần

Ngày 24/11/2004 Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ban hành quyết định số BCN về việc chuyển nhà máy bia Sài Gòn – Cần Thơ thành nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây Tiếp theo, Bộ Công nghiệp ban hành công văn số 1282/CV/TCCB ngày 16/03/2005 cho phép tổ chức Đại hội đồng cổ đông

147/2004/QĐ-Đại hội đồng cổ đông SWB được tổ chức vào ngày 04/04/2005 đã bầu ra hội đồng Quản trị, Ban kiểm soát, Giám đốc, Kế toán trưởng của Công ty cổ phần bia Sài Gòn Cần Thơ và thông qua phương án sản xuất kinh doanh năm 2005, phương án đầu tư sản xuất năm 2005–2007, WSB chính thức đi vào hoạt động ngày 01/05/2005

2.3 QUY MÔ CÔNG TY

Từ lúc thành lập đến nay, nhà máy sản xuất sản phẩm bia chai Sài Gòn xanh 450

ml với quy mô sản xuất là:

- Công suất thiết kế giai đoạn 1: 10 triệu lít/ năm

- Công suất thiết kế giai đoạn 2: 15 triệu lít/ năm đã được hoàn thành và đưa vào hoạt động cuối tháng 12/2003

- Công suất thiết kế tại thời điểm cổ phần: 28 triệu lít bia/năm

Tuy nhiên, có một khoảng thời gian ngắn nhà máy sản xuất bia chai Sài Gòn Special Hiện nay nhà máy sản xuất bia Sài Gòn đỏ với công suất 18 triệu lít/ năm

2.4 SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CỦA NHÀ MÁY

Nhà máy hoạt động theo sơ đồ tổ chức như hình 2.1

Hình 2.1: Sơ đồ tổ chức nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây

BAN GIÁM ĐỐC

GĐ Công ty Phó GĐ công ty

XƯỞNG SẢN XUẤT

GĐ nhà máy

1 thống kê tổng hợp

TỔ ĐỘNG LỰC-BẢO TRÌ

1 tổ trưởng

4 trưởng ca

TỔ THÀNH PHẨM

1 tổ trưởng

4 trưởng ca

TỔ LÊN MEN

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA SÀI GÒN

Nước

Lên men chính Lên men phụ Lọc bia Pha bia

Chiết chai Kiểm tra Bảo quản

Nấm men, Malturex L

Nước pha bia

Bia TBF

Công đoạn lên men

Công đoạn hoàn thiện sản

phẩm

Tồn trữ Nghiền Nấu

Tồn trữ Nghiền Nấu

Lọc khung bản Đun với hops Lắng Làm lạnh nhanh Sục khí

Công đoạn nấu nước nha

Malt Gạo

Hops, caramel, acid lactic, ZnCl2

Nước,

H2SO4

Bã lọc

3.1 CÔNG ĐOẠN NẤU NƯỚC NHA

3.1.1 Nguyên liệu nấu nước nha

Đại mạch gieo trồng (hình 3.3) thuộc nhóm thực vật có hạt (Spermophyta), phân nhóm

bí tử, lớp một lá mầm (monocotyledonae), họ lúa mì (Graminae) Đại mạch là loại

thực vật một năm, được chia thành hai nhóm: Đại mạch mùa đông (hạt được gieo vào giữa tháng chín) và đại mạch mùa xuân (hạt được gieo vào giữa tháng ba và tháng tư)

Cả hai nhóm được chia thành nhiều giống khác nhau Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông mà chia đại mạch ra thành 2 loại: hai hàng và sáu hàng Hạt đại mạch hai hàng

to, đầy đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều và mỏng Hạt rất đồng đều, có hàm lượng chất hoà tan tương đối cao, đồng thời lượng vỏ ít nên chứa không nhiều các hợp chất polyphenol Loại đại mạch hai hàng có tất cả các đặc điểm mong muốn cho sản xuất malt và bia Hạt đại mạch sáu hàng có kích cỡ không đồng nhất bởi vì các hạt thiếu không gian để phát triển đầy đủ, vỏ trấu dày nên thường dùng làm thức ăn gia súc Đại mạch mùa xuân hai hàng được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất malt và bia do

đã được nghiên cứu một cách có hệ thống nhằm cải thiện chất lượng hạt đại mạch tốt cho quá trình sản xuất malt và bia Tuy nhiên, sản lượng đại mạch mùa đông hai hàng đang tăng lên cùng với chất lượng tương đương đại mạch mùa xuân hai hàng

b Cấu tạo hạt đại mạch

Gồm 3 bộ phận chính: Vỏ hạt, phôi và nội nhũ

 Vỏ hạt: Vỏ hạt chia thành ba bộ phận chính: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron Phần

này thường chiếm từ 8–15% trọng lượng hạt

 Phôi: Là cơ quan sống, hô hấp của hạt Phôi thường chiếm từ 2,5–5% trọng lượng

hạt Trong phôi có từ 37–50% chất khô là thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5–6% đường saccharose, 7–7,5% pentose, 6–6,5% chất tro và một số ít thành phần khác Tinh bột hầu như rất ít

 Nội nhũ: Chiếm từ 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 chính trong nội nhũ là hạt tinh bột hình tròn, có kích thước rất lớn (20–30 μm) hoặc rất bé (2–10 μm) Rất ít những hạt có kích thước trung bình Nếu hàm lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột kích thước nhỏ Tinh bột đại mạch có nhiệt độ hồ hóa là 75–800C Tính chất này cần phải lưu ý khi nấu bia Tinh bột đã qua hồ hóa thì khi đường hóa sẽ nhanh và thuận lợi hơn Những hạt tinh bột, ngoài thành phần là tinh bột, còn chứa một số chất khác như: nitơ 0,5–1,5%, tro 0,2–0,7%, acid béo 0,6%

Hình 3.4: Cấu tạo hạt đại mạch

(Nguồn: www.homebrewcompanion.com)

c Thành phần và tính chất của đại mạch

Độ ẩm trung bình của đại mạch thường là 14–14,5% Hàm lượng ẩm có thể thay đổi

từ 12% đến 20% tuỳ vào điều kiện thu hoạch Đại mạch có độ ẩm cao cần được sấy khô để bảo quản được lâu và không làm mất khả năng nảy mầm Để bảo quản được lâu, đại mạch phải có độ ẩm dưới 15%

Các hợp chất cacbonhydrat: Các hợp chất cacbonhydrat chiếm tỷ lệ lớn nhất nhưng

tính chất của chúng thì rất khác nhau Các hợp chất quan trọng là: tinh bột, các loại

đường, cellulose, hemicellulose và các chất keo

Bảng 3.1: Thành phần hoá học của hạt đại mạch

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

 Tinh bột (C6H10O5)n: là cấu tử quan trọng nhất, hình thành 50–63% thành phần của

đại mạch Kích thước hạt tinh bột lớn là 20–30 µm và hạt tinh bột nhỏ là 1–6 µm,

không có cỡ trung bình Tinh bột tập trung chủ yếu ở nội nhũ và chỉ một phần ít ở

phôi Trong môi trường giàu nước, tinh bột được thuỷ phân thành đường glucose dưới

tác dụng của acid mạnh hay tạo thành dextrin, maltose, glucose dưới tác dụng của

enzyme amylase (Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 2006) Tinh bột là nguồn cung cấp chất hoà

tan chủ yếu cho dịch đường và được nấm men sử dụng Thành phần hạt tinh bột gồm

hai thành phần amylose và amylopectin

Amylose: Cấu tạo dạng mạch thẳng, không phân nhánh, chứa từ 300–1000 gốc

glucose Thành phần cấu tạo gồm các gốc α–D–glucopyranose, liên kết nhau bằng liên

kết α–1,4–glycoside (hình 3.5) Amylose có các tính chất sau: dễ tan trong nước nóng

tạo dung dịch có độ nhớt không cao; kết tủa trong butanol và pentanol; cho màu xanh

đặc trưng với Iod

Amylopectin: Cấu tạo mạch phân nhánh, thành phần gồm các

α–D–glucopyranose liên kết với nhau Trên mạch thẳng, các gốc glucose liên kết với

nhau bằng liên kết α–1,4–glycoside,liên kết tạo nhánh là các liên kết α–1,6–glycoside,

khoảng 18–20 gốc glucose có một điểm phân nhánh (hình 3.6) Tính chất của

amylopectin: tan trong nước nóng tạo dung dịch có độ nhớt cao; kết tủa trong butanol

và pentanol; cho màu xanh đặc trưng với dung dịch Iod

Hình 3.5: Cấu tạo một đoạn amylose

Hemicellulose: là thành phần chủ yếu của thành tế bào nội nhũ, bao gồm β–glucan và

pentosane kết hợp tạo nên khung bền vững cho thành tế bào nội nhũ Hemicellulose gồm: 80–90% β–glucan và 10–20% pentosane

Đường: Hàm lượng đường trong đại mạch rất nhỏ 1,8–2%, trong đó chủ yếu là đường sucrose và một ít đường glucose và fructose

Các hợp chất chứa Nitơ: Hàm lượng nitơ của đại mạch tính theo protein biến đổi trong

khoảng 8–16% Các hợp chất chứa nitơ được chia làm hai nhóm chính: protein và các sản phẩm thuỷ phân

 Protein: là các chất chứa nitơ có phân tử lượng cao, khối lượng phân tử có thể

từ 20 nghìn đến 300 nghìn Da, không tan trong nước, kết tủa khi đun sôi Nhóm protein phân tử lượng cao là nguyên nhân gây đục bia Đại mạch chứa các protein sau: Glutelin, Prolamin, Globulin, Albumin

 Các sản phẩm thuỷ phân: sản phẩm protein thuỷ phân hoà tan trong nước và kết tủa khi đun sôi Hầu hết các sản phẩm thuỷ phân có trong bia thành phẩm

Chất béo: Đại mạch chứa khoảng 2% chất béo, nằm chủ yếu ở lớp alơron và mầm Chất béo hầu hết là triglyceride Các chất béo không hoà tan trong nước, ảnh hưởng xấu đến bọt bia

Các hợp chất vô cơ: Trong đại mạch có khoảng 2–3% là các khoáng chất, trong đó chủ yếu là các chất vô cơ Các chất vô cơ quan trọng là: Photphat, silicat, muối Kali Các enzyme: Trong malt chứa chủ yếu các enzyme thuộc nhóm thuỷ phân như amylase, protease, phosphatase, lipase

Bảng 3.2: Nhiệt độ và pH tối thích của một số enzyme trong malt đại mạch

(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2009)

Các hợp chất khác: Tuy với hàm lượng nhỏ nhưng polyphenol, tanin và vitamin có tác động không nhỏ đến chất lượng bia và quá trình sản xuất

 Polyphenol và tanin: Nằm chủ yếu ở vỏ trấu và lớp alơron của đại mạch Với hàm lượng cao chúng tạo cho bia có vị đắng chát khó chịu Hàm lượng của nó tăng theo độ dày của lớp vỏ trấu

 Các vitamin: Là các nguyên tố dinh dưỡng được tạo ra do cây trồng Đại mạch chứa các vitamin sau: Thiamin (vitamin B1), riboflavin (vitamin B2), acid ascorbic (vitamin C), tocopherol (vitamin E)

d Công nghệ sản xuất malt

Hình 3.8: Công nghệ sản xuất malt đại mạch

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Thu nhận, làm sạch và phân loại hạt đại mạch: Công đoạn này chủ yếu là loại bỏ

các hạt bụi, các bào tử vi khuẩn, nấm mốc bám trên vỏ đại mạch Các hạt đại mạch có

Đại mạch từ kho

Ngâm

Nảy mầm

Sấy Tách rễ, đánh bóng Rửa sạch

Kho chứa

kích cỡ khác nhau sẽ hút nước khác nhau và nẩy mầm không đồng đều Vì thế phải phân loại đại mạch theo cỡ hạt Hạt có cùng kích cỡ sẽ nẩy mầm đồng đều hơn, ảnh

hưởng tốt dến chất lượng malt thành phẩm

Quá trình ngâm hạt đại mạch: Mục đích của quá trình ngâm là loại bỏ những hạt

lép, những hạt không lép nhưng không chắc, các tạp chất,… mà trong quá trình làm sạch và phân loại hạt chưa được loại bỏ ra khỏi khối hạt, đồng thời còn rửa sạch bụi

và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt Đại mạch khô có hàm ẩm 11–13% sau khi được bảo quản ít nhất là từ 6–8 tuần sau thu hoạch là có thể đưa vào sản xuất malt Ngâm hạt đại mạch để tạo điều kiện tăng độ ẩm của hạt lên 43–45% đảm bảo cho quá trình nảy mầm (Hoàng Đình Hoà, 2002) Ngâm không chỉ bao gồm sự cung cấp nước cần thiết cho hạt mà còn giữ cho hạt không bị ngạt thở, giữ cho hạt tránh nhạy cảm với nước và giảm tối đa các chất kìm hãm nảy mầm

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm:

 Nhiệt độ nước ngâm

 Chủng loại và kích thước của hạt

Phương pháp ngâm hạt: Có nhiều phương pháp ngâm Các phương pháp ngâm khác nhau ở thời gian ngâm, thời gian mà hạt được nhúng ướt trong nước, phương pháp thông khí và nhiệt độ nước ngâm.Việc ngâm đại mạch phải đáp ứng các yêu cầu sau:

 Thời gian mà hạt hút nước đến hàm ẩm cần thiết là thấp nhất

 Ngâm thường xuyên trong nước

 Ngâm hoán vị nước – không khí

 Ngâm trong nước ấm hoặc nước nóng

 Phương pháp tưới nước hay phun nước

Quá trình nảy mầm: Mục đích là tạo hay hoạt hoá hệ enzyme amylase có khả năng

đường hoá tinh bột dự trữ trong nội nhũ Tấn công và làm thay đổi khả năng thẩm thấu màng tế bào của nội nhũ Hoà tan protein bởi hệ enzyme protease, làm nội nhũ

mềm ra

 Độ ẩm: phải đủ để đảm bảo cho hạt nảy mầm trong vòng 5–6 ngày

 Nhiệt độ: Thích hợp nhất cho tiến trình các giai đoạn ươm mầm là ở nhiệt độ 14–160C, nhiệt độ trong hạt là 10–120C Trong thời gian ươm mầm, nhiệt độ của hạt nên khống chế để tăng dần lên 17–180C

 Oxy: Mầm là cơ thể sống nên cần phải hô hấp, hấp thụ O2 và thải CO2 Cuối giai đoạn nảy mầm thu được sản phẩm là malt tươi

Sấy malt tươi: Mục đích chính của quá trình sấy malt:

 Dừng quá trình nảy mầm và quá trình chuyển hóa tiếp theo

 Cung cấp cho malt hương vị phù hợp cho loại bia làm từ chúng

 Tách bớt nước trong malt tươi giúp cho malt ổn định chất lượng trong thời gian bảo quản

Một số biến đổi trong quá trình sấy:

 Làm giảm hàm lượng nước từ > 40% xuống 5%

 Kết thúc các quá trình biến đổi và sự nảy mầm trong malt tươi

 Hình thành các hợp chất tạo hương và màu

 Hạn chế đến mức tối thiểu khả năng hư hỏng do vi sinh vật gây ra, làm tăng độ bền sinh học của sản phẩm

Tách rễ và đánh bóng malt: Malt sau khi được sấy xong cần được loại bỏ rễ, bởi vì

rễ có chứa nhiều hợp chất có thể gây ra cho bia vị đắng khó chịu Người ta tách rễ nhờ một thiết bị chuyên dụng gọi là máy đập rễ Sau khi tách rễ, malt được đánh bóng bằng cách sử dụng một hệ thống chải đi hết bụi bẩn và làm cho hạt malt trở nên bóng

đẹp hơn

Malt sử dụng tại nhà máy: Nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây sử dụng malt vàng

nhập từ Úc để sản xuất bia Malt được chứa trong những bao tải, mỗi bao tải có trọng lượng 50 kg

3.1.1.2 Hoa houblon

a Đặc tính thực vật của hoa houblon

Houblon (Humulus lupulus) thuộc họ Gai mèo (canabinaceae), cây lưu niên đơn tính

(30–40 năm), có chiều cao trung bình từ 10–15 m, lá cây to bằng bàn tay Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn Hoa đực không được sử dụng bởi vì nó rất

nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém Hoa có dạng hình

chùy, dài từ 3–4 cm, khi chín có màu vàng đến vàng óng Thành phần của một hoa như sau: Cuống 5–6% tính theo chất khô của hoa, trục 7–8%, lupulin 19–20%, cánh

và nhị hoa 66–67% 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, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ, Trung Quốc và Triều Tiên… Về nguyên tắc, hoa houblon có thể dùng ở dạng tươi nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển ta cần sấy khô chúng đến hàm ẩm 11%

Quá trình sấy hoa có thể bằng phương pháp tự nhiên (phơi khô) hoặc nhân tạo (sấy cưỡng bức ở 400C) Hoa houblon cần được bảo quản ở nơi khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánh sáng mặt trời Nhiệt độ bảo quản 0,5–20C, hàm lượng ẩm cho phép là 13% khi bảo quản Hiện nay có thể bảo quản hoa bằng CO2 hoặc nitơ

Hình 3.9: Hoa houblon

(Nguồn: www.saveur-biere.com)

b Vai trò của hoa houblon trong sản xuất bia

 Tạo cho bia có vị đắng dịu

 Tạo cho bia có hương thơm đặc trưng

 Làm tăng khả năng tạo và giữ bọt

 Làm tăng độ bền keo và ổn định sản phẩm

c Sản xuất hoa houblon

Thu hoạch: Houblon được thu hoạch ở thời điểm khi hoa đã đạt độ chín kỹ thuật và

nên hoàn thành việc thu hoạch trong vòng 14 ngày Khi thu hái không lấy thân cây mà chỉ hái các búp hoa với đoạn cành ngắn Hiện nay thu hoạch búp hoa được thực hiện

bằng máy

Sấy khô: Hoa houblon vừa hái có độ ẩm khoảng 75–80%, ở trạng thái này hoa rất khó

bảo quản nên phải được sấy khô đến hàm ẩm 11% Quá trình sấy hoa có thể tiến hành bằng phương pháp tự nhiên hoặc bằng phương pháp nhân tạo Nếu sấy bằng phương pháp tự nhiên thì rãi đều hoa thành từng lớp mỏng 5–8cm và đặt ở những mặt bằng thoáng gió Lớp hoa phải được đảo trộn thường xuyên Quá trình sấy tự nhiên kéo dài

2–3 tuần Sấy nhân tạo được thực hiện bằng khí nóng 400C và tiến hành bằng các loại máy sấy chuyên dụng (Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Bảo quản hoa houblon: Hoa houblon sau khi sấy được tiến hành phân loại, sau đó

xông SO2 Mục đích của quá trình xông hơi là hạn chế sự oxy hóa và phát triển của vi sinh vật Sau khi xông hơi, hoa được ép chặt thành từng bánh, hoa được xếp vào các túi polyetylen, hàn kín miệng và cho vào thùng kim loại để đưa đi bảo quản Hoa houblon được bảo quản ở chổ khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánh sáng mặt trời Trong khi bảo quản hàm ẩm của hoa tối đa cho phép là 13%, còn nhiệt độ bảo quản tốt nhất là 0,5–20C

d Một số thành phần chính của hoa houblon

Bảng 3.3: Thành phần của houblon khô

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Nước: Hoa houblon tươi mới hái chứa khoảng 75% nước Sau khi sấy nhanh ở 500C, lượng nước còn lại khoảng 11–13% Hoa houblon sấy khô sẽ dễ bị rụng cánh và bị mất một phần hạt lupulin nhưng bảo quản dễ dàng hơn

Các hợp chất đắng: Là thành phần có giá trị nhất trong houblon, nó tập trung

chủ yếu ở các hạt lupulin dưới dạng nhựa hay acid đắng kết tinh Đây là thành

phần có vai trò tạo vị đắng dịu, tạo sức căng bề mặt để giữ bọt, làm tăng độ bền

sinh học cho bia do có tác dụng kháng khuẩn

Độ kiềm của dung môi càng cao thì khả năng hòa tan của chúng càng nhiều α–acid đắng (hình 3.11) có sáu hợp chất: humulon, cohumulon, adhumulon, prehumulon, posthumulon, 4-deoxyhumulon

Chất đắng (tan trong ete, dietyl)

Nhựa mềm (5–6%)

β–acid đắng (3–4%)

α–acid đắng

(6–9%)

Nhựa cứng (1–2%)

Hình 3.10: Các hợp chất đắng trong hoa houblon

(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2009)

Sáu hợp chất trên khác nhau ở vị trí nhóm R trong công thức cấu tạo thể hiện trong

bảng 3.4

Bảng 3.4: Công thức cấu tạo các hợp chất của α–acid đắng

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Giai đoạn đun sôi dịch đường với hoa houblon, các hợp chất humulon (hình 3.12a)

không hòa tan trực tiếp và mà chúng phải trải qua một giai đoạn trung gian là quá

trình đồng phân hóa Các đồng phân, cis-isohumulon (hình 3.12b) và trans-isohumulon (hình 3.12c), hòa tan và bị thuỷ phân thành các sản phẩm có độ

đắng cao hơn rất nhiều so với các hợp chất nguyên thủy

Hình 3.12: Sự đồng phân hóa humulon

Bảng 3.5: Công thức cấu tạo các hợp chất β–acid đắng

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Cũng giống như α–acid đắng, β–acid đắng dễ dàng hòa tan trong ete, methanol Khả năng hòa tan trong nước, trong dịch đường của β–acid đắng thấp hơn rất nhiều so với α–acid đắng Khi đun sôi với dịch đường, lupulon cũng bị đồng phân hóa sau đó mới

bị phân cắt nhưng với tốc độ rất chậm Nếu bị oxy hóa, β–acid đắng chuyển thành

hulupon (hình 3.13) Phản ứng kéo dài, hulupon sẽ polyme hóa và trở thành nhựa

mềm và sau đó là nhựa cứng (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2009) Nhựa mềm là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình polyme hoá Giai đoạn này thì độ đắng và khả năng kháng sinh chỉ còn một phần Tuy nhiên khả năng hoà tan cao nên độ đắng tạo ra trong dịch đường lớn Nhựa đắng là sản phẩm cuối cùng của quá trình polyme hoá Nhựa đắng

Hình 3.14: Sự oxy hoá lupulon thành hulupon

(Nguồn: Hoàng Đình Hòa, 2002)

Tinh dầu thơm: Hoa houblon có chứa 0,5–1,5% tinh dầu thơm, với những loại hoa

houblon thơm có thể lên đến 3–4% Các tinh dầu thơm được tạo thành trong các đài lupulin Tinh dầu hoa houblon không phải đơn chất mà có hơn 200 hợp chất Chúng chia thành 3 nhóm: hydrocacbon, các hợp chất chứa lưu huỳnh và các hợp chất chứa oxy Tinh dầu thơm tạo ra cho bia mùi thơm đặc trưng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có đến 98% lượng tinh dầu thơm bay theo hơi nước, chỉ còn lại khoảng 2% trong bia

Polyphenol: Giá trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng được dùng để kết

lắng và loại bỏ các hợp chất protide cao phân tử ra khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo cho bia thành phẩm Tất cả các hợp chất polyphenol đều thuộc nhóm flavonoid, phong phú về chủng loại, đa dạng về cấu trúc và khác nhau

về tính chất Chúng dễ dàng thực hiện phản ứng ngưng tụ để tạo thành các oligome và

dễ dàng polyme hóa để tao thành polyme Polyme này dễ dàng kết hợp với protein tạo thành các phức không tan Tất các những hợp chất polyphenol như thế được gọi là tannin

Cao hoa thu được có màu xanh da trời, được bảo quản trong hộp bằng kim loại có khối lượng 1 kg Nhà máy sử dụng houblon cao có hàm lượng α–acid đắng là 49,4%, với khối lượng sử dụng là 710 g Vai trò chủ yếu của houblon cao là tạo vị đắng cho bia Houblon viên có hàm lượng α–acid đắng là 9,9%, với khối lượng sử dụng là 1150g Houblon viên là chế phẩm giàu lupulin trong đó có chứa toàn bộ tinh dầu Khả năng bảo quản các hoa viên phụ thuộc vào khâu đóng gói, loại bỏ không khí Lượng oxy dư phải ít hơn 0,5% thể tích, nạp đầy khí trơ vào bao bì Để ngăn chặn không khí thâm nhập vào bao bì trong quá trình bảo quản, sử dụng bao bì có 4 lớp trong đó có một lớp nhôm Vai trò quan trọng của houblon viên là cung cấp tinh dầu thơm cho bia, tạo cho bia có mùi thơm đặc trưng Ngoài ra, hounlon viên còn cung cấp một lượng polyphenol có hoạt tính cao trong quá trình kết hợp với protein tạo phức tanin–protein không tan, giảm lượng bã thải ra do trong quá trình sản xuất đã loại bỏ phần cuống và cánh hoa và khả năng đồng phân hoá cũng được cải thiện hơn

3.1.1.3 Nước

Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất, chiếm từ 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 là chất lượng bia thành phẩm

a Thành phần

Nước chứa rất nhiều các muối hoà tan ở dạng ion, trong đó nhiều nhất là những cation

Ca2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, và Al3+ và các anion OH, HCO3 , Cl, SO4 , NO3 , SiO3  và PO4 

Bảng 3.6: Thành phần hoá học của nước

Trong đó, muối của Ca2+ và Mg2+ là nguyên nhân gây nên độ cứng của nước

Độ cứng của nước chia ra làm hai loại:

 Độ cứng tạm thời tạo nên bởi các muối bicacbonat và cacbonat của Ca2+ và Mg2+

 Độ cứng vĩnh cửu hình thành do các sản phẩm của phản ứng giữa các acid sunfuric, Clohydric, nitric với một số muối khoáng

Tổng của hai độ cứng trên là độ cứng chung của nước Có khái niệm độ cứng tạm thời

vì khi đun sôi nước thì bicacbonat canxi và magie sẽ bị phân ly tạo CaCO3 và MgCO3

kết tủa Ngược lại độ cứng vĩnh cửu gây nên bởi các muối canxi như CaSO4, MgSO4, CaCl2, Ca(NO3)2,… khi đun sôi muối này không biến đổi

Bảng 3.7: Quy định độ cứng của một số nước hiện nay và hệ số chuyển đổi

Độ cứng của nước 0Đ 0F 0E USA mmol/l

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Bảng 3.8: Bảng phân loại nước theo độ cứng

b Nước sử dụng trong nhà máy

Nước dùng để sản xuất dịch đường

Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến quá trình hồ hoá, đường hoá Ngoài

ra các thành phần muối đi vào thành phần của dịch đường, ảnh hưởng đến mùi vị và một vài tính chất của bia Các muối trong nước tác dụng tương hỗ với các thành phần trong malt và gây nên sự biến đổi thành phần và tính chất của dịch đường và bia Các bicacbonat và cacbonat trong nước sẽ hoà tan những chất đắng trong vỏ malt tạo vị đắng khó chịu cho dịch đường và bia Đặc biệt Na2CO3 và NaHCO3 hoà tan các chất chát của malt gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia

Qua thực tế và kết quả nghiên cứu ta thấy rằng: Nếu ta cho thêm một lượng CaSO4

vào nước dùng để nấu bia thì sẽ loại bỏ được ảnh hưởng xấu của cacbonat và bicacbonat, đồng thời làm tăng hiệu suất chất hòa tan và tăng chất lượng cả những loại bia vàng Song nếu lượng CaSO4 quá nhiều thì sẽ làm ảnh hưởng đến vị của bia, do trong phản ứng sẽ tạo nhiều K2SO4 có vị đắng, hoặc do tác dụng tương hỗ giữa CaSO4

và MgHPO4 tạo MgSO4 cũng gây vị đắng khó chịu

CaSO4 + MgHPO4 = CaHPO4 + MgSO4

Tất cả các bicacbonat và cacbonat có trong nước dùng để chế biến dịch đường đều làm kém chất lượng của dịch đường vì chúng ảnh hưởng xấu đến quá trình hồ hoá và đường hoá Ngược lại, các sulfat, clorua và nitrat canxi và magie đã trung hoà một phần hay toàn bộ những chất gây hại tạo nên bởi các bicacbonat và cacbonat

Nước dùng để rửa men và thiết bị

Nuớc dùng để rửa men và thiết bị đòi hỏi phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu

cơ và vi sinh vật Nước dùng để rửa thiết bị không được chứa NH3và các nitrit, nên dùng nước có độ cứng thấp đến độ cứng trung bình Các nồi thanh trùng Pasteur nên được sử dụng nước ít tạp chất khoáng và muối, không có vi sinh vật

c Phương pháp xử lý nước tại nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây

 Lọc cát để loại bỏ cặn bẩn

 Lọc than hoạt tính để loại dư lượng Cl2, tạp chất hữu cơ

 Nước được qua bồn trao đổi ion để khử độ cứng của nước, các hạt nhựa trao đổi ion được tái sinh bằng NaOH, HCl

 Dùng đèn cực tím để tiêu diệt vi sinh vât

3.1.1.4 Thế liệu

Nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây sử dụng gạo trong công đoạn nấu dịch đường với tỷ

 Hạ giá thành sản phẩm

 Tăng cường độ bền keo

 Hàm lượng protein cao phân tử và tanin trong gạo rất thấp, hạn chế ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia

 Sản xuất bia nhẹ hơn và sáng màu hơn bia sản xuất hoàn toàn bằng malt

 Gạo có hàm lượng tinh bột rất cao, hàm lượng protein thấp

3.1.1.5 Cơ cấu nguyên liệu của nhà máy

Nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây thực hiện công đoạn đường hoá theo cơ cấu nguyên liệu trong bảng 3.10

Bảng 3.10: Cơ cấu nguyên liệu mẻ nấu của nhà máy

Nguyên liệu Lượng sử

100ml nước trước khi cho vào nồi

Hops cao 49,9% 710 g Cho vào khi bắt đầu sôi

Hops viên 9,9% 1150 g 20 phút trước khi dừng đun

Axit lactic 500 ml pH nước nha đạt 5,3

(Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng công ty bia Sài Gòn)

3.1.2 Nghiền nguyên liệu

3.1.2.1 Mục đích

Nghiền nhỏ nguyên liệu nhằm mục đích khi đường hoá thu được nhiều chất hoà tan nhất có lợi cho sản xuất dịch đường Tuy nhiên, yêu cầu của công đoạn nghiền là thu được những chất hoà tan có lợi và hạn chế tối đa các hợp chất không mong muốn hoà tan vào dịch đường làm giảm chất lượng dịch đường Nội nhũ là nguồn cung cấp chính các chất hoà tan cơ bản vào dịch đường trong quá trình đường hoá, tuỳ theo mức độ phân huỷ của malt mà có mức độ nghiền mịn khác nhau

3.1.2.2 Nghiền nguyên liệu

Quy trình nghiền malt và gạo được tiến hành theo hình 3.16

Hình 3.16: Quy trình nghiền nguyên liệu

Malt và gạo được bảo quản trong các silo Gồm có 3 silo, mỗi silo có dung tích tối đa

là 40 tấn, trong đó 2 silo chứa malt và 1 silo chứa gạo Trong quá trình bảo quản malt

và gạo cần được thông gió, đặc biệt là gạo vì gạo có độ ẩm cao nên dễ dàng bốc hơi và ngưng tụ nước Nguyên liệu được xuất ra từ đáy silo và được xích tải chuyển đến sàng tách tạp chất Sàng tách tạp chất có vai trò loại bỏ các tạp chất lớn còn lẫn trong malt

và gạo như rơm rạ, dây… Sau đó, nguyên liệu được chuyển đến máy tách đá, máy áp dụng nguyên tắc chênh lệch tỷ trọng để tách đá sỏi Trong máy tách đá còn có nam châm để loại bỏ kim loại Sau khi sàng sạch tạp chất, nguyên liệu được đưa đến cân tự động, cân định lượng mỗi mẻ là 10 kg Nguyên liệu đã cân được đưa đến máy nghiền

và tiến hành nghiền Bột được trữ lại trong silo chứa bột

3.1.2.3 Phương pháp nghiền nguyên liệu

Nghiền nguyên liệu có rất nhiều phương pháp được sử dụng như: Nghiền khô, nghiền ướt, nghiền ẩm Nghiền phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, thiết bị nhà máy sử dụng nhằm đạt được mục đích là thu được chất hoà tan cao nhất trong dịch đường Nhà máy sử dụng phương pháp nghiền khô và sử dụng máy nghiền búa (hình 3.17)

Ưu điểm của phương pháp nghiền khô:

 Có thể nghiền lâu trước khi nấu Sau khi nghiền, bột malt và bột gạo có thể được bảo quản trong các silo chứa bột trước khi được đưa vào nồi nấu

 Nghiền tốt các malt có độ nhuyễn kém

 Dễ vệ sinh

Nhược điểm của phương pháp nghiền khô:

 Không giữ được nguyên vỏ, làm tăng hàm lượng tanin trong vỏ malt hoà tan vào dịch đường và giảm khả năng trở lọc của lớp vỏ malt trong quá trình lọc dịch đường

 Khi nghiền bụi bay ra nhiều

 Dung tích chứa trong thùng lọc nhỏ

Ưu điểm của máy nghiền búa:

 Nghiền malt và gạo thành bột mịn giúp năng suất đường hoá tăng cao, cặn tạo thành ít

 Năng suất nghiền lớn

 Dễ dàng khống chế kích thước hạt bột phù hợp để thu được chất chiết cao nhất

 Vệ sinh dễ dàng

Nhược điểm của máy nghiền búa:

 Khi sử dụng máy nghiền búa, bột được nghiền mịn làm tăng khả năng hoà tan của tanin và tạo β–glucan cản trở quá trình lọc

 Nguyên liệu trước khi đưa vào nghiền phải đảm bảo sạch các tạp chất như đá, sỏi, các mảnh kim loại…

Chất lượng bột nghiền ảnh hưởng đến các vấn đề sau:

 Hiệu suất và thời gian đường hoá

 Năng suất nhà máy

 Quá trình lên men

 Khả năng lọc dịch đường

 Ảnh hưởng màu, vị và một vài tính chất khác của bia thành phẩm

Hình 3.17: Máy nghiền búa

3.1.2.4 Mức độ nghiền nguyên liệu

Độ mịn của bột nghiền có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất thu hồi và chất lượng dịch đường Bột nghiền được nhà máy kiểm tra thường xuyên bằng cách lấy khoảng 150–200 gam mẫu và dùng các rây phân loại tiêu chuẩn để đánh giá mức độ nghiền

Bảng 3.11: Thành phần bột khô

Số hiệu rây Độ dày lưới

(mm)

Độ rộng lỗ rây (mm)

Bảng 3.12: Tiêu chuẩn bột khô của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây

(Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng công ty bia Sài Gòn)

3.1.3 Quá trình đường hoá

3.1.3.1 Mục đích của quá trình đường hoá

Trong quá trình nảy mầm, malt đại mạch chứa một lượng chất hoà tan nhưng hàm lượng rất thấp, phần còn lại là các đại phân tử không tan như tinh bột, protein… Quá trình đường hoá là quá trình chuyển tinh bột thành đường làm nguồn thức ăn cho nấm men để tạo ra rượu và CO2 Mục đích của quá trình đường hoá là tạo ra được càng nhiều chất chiết và chất lượng dịch đường cao Phần lớn các chất chiết được tạo ra nhờ các phản ứng enzym thuỷ phân

3.1.3.2 Hệ enzyme thuỷ phân tinh bột trong quá trình đường hoá

 Enzyme amylase là enzyme thuỷ phân tinh bột thành đường Hệ enzyme amylase gồm nhiều loại như: α–amylase, β–amylase và γ–amylase (Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 2006)

α–amylase (EC 3.2.1.1)

Enzyme α–amylase có khả năng phân cắt liên kết α–1,4–glycoside ở bất kì vị trí nào trên mạch tinh bột đã được hồ hoá và sản phẩm tạo thành gồm các dextrin có phân tử lượng thấp là chủ yếu, một lượng nhỏ maltose và glucose

Dưới tác dụng của enzyme α–amylase, amylose bị phân giải khá nhanh tạo thành oligosaccharide gồm 6–7 gốc glucose, các mạch bị phân cắt dần và bị phân giải chậm đến triosemaltose, maltose Sản phẩm thuỷ phân gồm: 87% maltose, 13% glucose Dưới tác dụng của enzyme α–amylase, amylopectin bị phân giải khá nhanh nhưng vì α–amylase không cắt được liên kết α–1,6–glycoside nên sản phẩm cuối cùng có khoảng 72% maltose, 19% glucose, dextrin phân tử thấp và isomaltose là 8%

β–amylase (EC 3.2.1.2)

β–amylase xúc tác thuỷ phân các liên kết α–1,4–glycoside trong tinh bột, glycogen,

β–amylase được gọi là enzyme ngoại phân β–amylase phân giải 100% amylose thành

maltose, phân giải 54–58% amylopectin thành maltose Do mỗi nhánh của

amylopectin có từ 20–25 phân tử glucose nên sau khi thuỷ phân tạo 10–12 phân tử

maltose Khi tới liên kết α–1,4–glucoside gắn với liên kết α–1,6–glucoside, β–amylase sẽ ngưng tác dụng, phần saccharide còn lại là dextrin phân tử lớn β–limit

dextrin

γ–amylase (Glucoamylase) (EC 3.2.1.3)

So với β–amylase, γ–amylase bền với acid hơn nhưng lại kém bền dưới tác dụng của

rượu ethylic, aceton, không bền với ion kim loại nặng như Cu2+, Hg2+,…có trong nấm

mốc và một vài loại vi khuẩn Enzyme γ–amylase có khả năng xúc tác thuỷ phân cả

liên kết α–1,4–glycoside và α–1,6–glycoside trong tinh bột, glycogen, polysaccharide

đồng loại, cả maltose và các olygosaccharide kiểu maltose γ–amylase là enzyme

ngoại phân exo–enzyme γ–amylase thuỷ phân polysaccharide từ đầu không khử tuần

tự từng gốc glucose một Chúng không thuỷ phân được các dextrin vòng Khi thủy

phân tinh bột, cùng với việc tạo thành glucose còn có thể tạo thành olygosaccharide

Hình 3.18: Cơ chế tác động của hệ enzyme amylase

 Protease: Enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân protein Trong hạt nảy mầm

enzyme này thực chất bao gồm hai enzyme là proteinase và peptidase tác dụng kế tiếp

nhau Dưới tác dụng của chúng protein sẽ bị biến đổi như sau:

Protein albumose peptide axit amin

Albumose là polypeptide phức tạp nhưng không có tính đông tụ (Lương Đức Phẩm, 2005)

3.1.3.3 Sơ đồ đường hoá

Malt và gạo được tiến hành đường hoá theo sơ đồ đường hoá (hình 3.19)

Nồi gạo Nồi malt

Hình 3.19: Sơ đồ đường hoá nguyên liệu của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Tây

3.1.3.4 Một số quá trình xảy ra ở nồi nấu gạo

Gạo được hoà từ từ vào nước 300C, cho acid sulfuric và một nửa bồn malt lót vào nồi ngay khi xuống bột gạo Nồi gạo được gia nhiệt đến 720C trong 20 phút Giữ nhiệt độ nồi nấu gạo ở 720C, nhiệt độ thích hợp cho α–amylase hoạt động, trong 20 phút Nồi nấu gạo xảy ra quá trình dịch hoá Khi gia nhiệt nồi nấu gạo, một lượng tinh bột bị hồ hoá làm cho độ nhớt của nồi gạo tăng nhanh Độ nhớt tăng gây ảnh hưởng không tốt đến quá trình nấu gạo, có thể làm cháy khét, ảnh hưởng đến chất lượng và hư hỏng thiết bị Malt lót được cho vào nồi gạo (khoảng 25 kg) nhằm mục đích cung cấp enzyme α–amylase cho quá trình dịch hoá α–amylase phân cắt ngẫu nhiên phân tử tinh bột tại vị trí liên kết α–1,4–glycoside làm cho phân tử tinh bột giảm nhanh số gốc glucose và trở thành các dextrin mạch ngắn hơn Sự hình thành các dextrin mạch ngắn làm giảm nhanh độ nhớt của dịch cháo Nâng nhiệt lên 830C mất khoảng 5 phút và

(Phút)

này là tiếp tục hồ hóa tinh bột gạo, ở nhiệt độ 830C tinh bột bị hồ hóa nhanh và triệt để hơn, ở cuối giai đoạn này dịch cháo sệt lại, độ nhớt tăng lên do hầu như toàn bộ emzyme có trong malt bị vô hoạt ở nhiệt độ 830C

Để tránh dịch cháo bị khét ta tiến hành hạ nhiệt độ xuống 720C lúc này ta ngưng cấp hơi và cho thêm 1,5 hl nước (nhiệt độ nước khoảng 500C), nhiệt độ trong nồi sẽ được

hạ từ từ cho đến khi nhiệt độ bắt đầu đạt khoảng 760C bắt đầu cho malt lót lần thứ hai (khoảng 25 kg) để tiếp tục cung cấp thêm enzyme thủy phân dịch cháo để giảm độ nhớt và tránh hiện tượng khét Giữ nhiệt trong khoảng 20 phút để quá trình xảy ra hoàn toàn hơn Sản phẩm của quá trình này chủ yếu là các dextrin mạch ngắn và một lượng nhỏ maltose, glucose

Từ 720C ta dùng hơi nóng tiếp để nâng nhiệt lên 1000C mất khoảng 20 phút và khi dịch sôi ta giữ nhiệt ở nhiệt độ này thêm 15 phút nữa Tác dụng của việc nâng nhiệt là

hồ hóa tiếp tinh bột còn sót, lợi dụng nhiệt độ cao để phá vỡ cấu trúc của tinh bột đã

hồ hóa, quan trọng là trong giai đoạn này nó còn tiêu diệt vi sinh vật tạp nhiễm còn sống sót đồng thời làm giảm độ nhớt dịch cháo để bơm qua nồi malt cho dễ dàng Nồi gạo được nâng lên 1000C nhằm hồ hoá hoàn toàn lượng tinh bột còn chưa được hồ hoá đồng thời nâng nhiệt độ nồi malt trong quá trình hội cháo

3.1.3.5 Một số quá trình xảy ra ở nồi nấu malt

Hoà trộn bột malt vào nước ở nhiệt độ 500C Đây là giai đoạn đam hoá, protein cao phân tử sẽ được thuỷ phân thành các đoạn peptid ngắn và acid amin Acid amin là nguồn thức ăn cung cấp đạm cho nấm men phát triển sinh khối, là một cơ chất của phản ứng maillard hình thành màu cho dịch đường Tỷ lệ peptid, acid amin, protein

Biểu đồ thể hiện các giai đoạn trong nồi gạo

còn có vai trò quan trọng trong việc tạo và giữ bọt cho bia thành phẩm Giai đoạn

500C xảy ra quá trình thuỷ phân protein thành các peptide mạch ngắn và acid amin nhờ hệ enzyme protease Trong giai đoạn đạm hoá, nồi nấu malt được bổ sung CaCl2, cung cấp ion Ca2+ và ion Cl- cho dịch cháo, giúp tăng khả năng bền nhiệt của hệ enzyme amylase

Dịch cháo từ nồi gạo được bơm qua nồi malt Nhiệt độ của nồi malt sau khi hội cháo

là 650C, nhiệt độ thích hợp cho β–amylase hoạt động Sản phẩm của quá trình thuỷ phân tinh bột dưới tác dụng của β–mylase là đường maltose Maltose được nấm men

sử dụng trong quá trình lên men cắt mạch amylose và amylopectin từ đầu không khử tại vị trí của liên kết α–1,4–glycoside, mỗi lần thuỷ phân 2 phân tử glucose tạo ra đường maltose Đây là giai đoạn quan trọng trong quá trình đường hoá cũng như toàn

bộ quy trình sản xuất Nếu giai đoạn này đường hoá không đạt hiệu quả, hàm lượng maltose thấp sẽ ảnh hưởng đến độ lên men và vị của bia Giữ nhiệt độ 650C trong 20 phút, sau đó gia nhiệt nồi malt đến 750C Nhiệt độ 750C thích hợp cho α–amylase hoạt động α–amylase tiếp tục thuỷ phân phần tinh bột còn sót thành đường đơn, maltose,

và các dextrin mạch ngắn Giai đoạn 750C giúp thuỷ phân hoàn toàn tinh bột thành các chất hoà tan trong dịch đường, không còn tinh bột vì tinh bột ảnh hưởng đến chất lượng bia thành phẩm Nồi nấu malt được nâng lên 760C nhằm bù mất nhiệt trong quá trình bơm dịch đường qua máy lọc Trong quá trình lọc vẫn đảm bảo nhiệt độ thích hợp cho α–amylase tiếp tục hoạt động, tránh tuyệt đối còn tinh bột sót lại

3.1.3.6 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hoá

Chất lượng malt: Protein trong malt thường khác nhau Nếu hàm lượng acid amin

được tạo ra trong quá trình nảy mầm đủ cho nấm men sử dụng, tạo màu cho bia thì

Biểu đồ thể hiện các giai đoạn trong nồi malt