Nghiên Cứu Chế Biến Bia Nồng Độ Cồn Thấp Quy Mô Phòng Thí Nghiệm

Các cải tiến mới trong công nghệ sản xuất bia đã xuất hiện cùng với sự ra đời của nhiệt kế và tỷ trọng kế vào thế kỷ 19, đã cho phép các nhà sản xuất bia tăng tính hiệu quả và kiểm soát

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Đề tài

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP

QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Đề tài

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP

QUY MÔ PHÒNG THÍ NGIỆM

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN KÍNH

Sinh viên thực hiện: BÙI THỊ LÃM

MSSV: 1311110468 Lớp: 13DTP03

TP Hồ Chí Minh, 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

1 Những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của TS Nguyễn Kính

2 Các số liệu trích dẫn trong ĐATN là trung thực, quá trình thực hiện đồ án nghiêm túc, có trách nhiệm

3 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 gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Bùi Thị Lãm

LỜI CẢM ƠN

Hoàn thành đồ án cũng là khi kết thúc những năm học đại học, có được kết quả này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, động viên từ gia đình, thầy cô và bạn bè

Trước hết con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ Cha mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng và luôn tin tưởng, tiếp sức cho con trong mỗi việc con làm, mỗi bước con đi

Con xin cảm ơn tất cả mọi người thân trong gia đình Gia đình đã tạo cho con những điều kiện tốt nhất để con được học tập

Em xin cảm ơn các thầy cô trong trường, đặc biệt là thầy cô khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường Thầy cô đã dạy kiến thức, dạy nhân cách sống, để em được hoàn thiện mình hơn

Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Kính Thầy đã hướng dẫn em rất tận tâm trong thời gian em làm đề tài Thầy cũng đã góp ý, hướng dẫn em hướng đi tốt nhất trong tương lai

Tôi gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè Các bạn đã tranh luận, trao đổi, giúp đỡ tôi hiểu những vấn đề tôi chưa rõ để tôi hoàn thành tốt đồ án này

Mặc dù đã cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, song sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất mong được sự góp ý của quý thầy, cô

để đồ án được hoàn chỉnh hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu chung về bia 3

1.2 Tổng quan về malt 4

1.3 Tổng quan về Hoa houblon 7

1.4 Tổng quan về nấm men 9

1.4.1 Nhóm nấm men nổi (Saccharomyces cerevisiae) 9

1.4.2 Nhóm nấm men chìm (saccharomyces carlbergensis) 10

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 11

1.5 Thành phần hóa học của bia 14

1.5.1 Nước 14

1.5.2 Chất hòa tan 14

1.5.3 Các chất dễ bay hơi 15

1.6 Gía trị của bia 15

1.6.1 Giá trị kinh tế 15

1.6.2 Giá trị dinh dưỡng 15

1.6.3 Bia đối với sức khỏe con người 16

1.7 Tình hình sản xuất bia và tiêu thụ bia 17

1.7.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới 17

1.7.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trong nước 20

1.8 Tổng quan tình hình nghiên cứu bia nồng độ cồn thấp trong và ngoài nước 21

1.8.1 Trong nước 21

1.8.2 Ngoài nước 22

1.9 Các sản phẩm bia không cồn và bia nồng độ cồn thấp 23

1.9.1 Các loại bia không cồn 24

1.9.2 Các loại bia có nồng độ cồn thấp 25

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Nguyên vật liệu dùng trong nghiên cứu 26

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 26

2.1.1.1 Nguyên liệu 26

2.1.1.2 Dụng cụ 28

2.1.1.3 Thiết bị 28

2.1.1.4 Hóa chất: 28

2.2 Phương pháp nghiên cứu 28

2.2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 28

2.2.2 Quy trình dự kiến 29

2.2.3 Sơ đồ nghiên cúu 38

2.2.4 Thí nghiệm khảo sát: 39

2.2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát chế độ nước 39

2.2.4.2 Thí nghiệm 2: khảo sát nhiệt độ đường hóa 41

2.2.4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát pH đường hóa 43

2.2.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian đường hóa 45

2.2.4.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát lượng nấm men ban đầu 47

2.2.4.6 Đánh giá cảm quan sản phẩm 50

2.2.4.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm 50

2.3 Phương pháp phân tích 52

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 52

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53

3.1 Kết quả khảo sát chế độ nước 53

3.2 Kết quả khảo sát nhiệt độ đường hóa 55

3.3 Kết quả khảo sát PH đường hóa 58

3.4 Kết quả khảo sát thời gian đường hóa 59

3.5 Kết quả khảo sát lượng nấm men ban đầu 61

3.6 Kết quả đánh giá cảm quan giữa mẫu khảo sát và các sản phẩm trên thị trường 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 79

DANH MỤC CÁC BẢNG

BẢNG 1.1: THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐẠI MẠCH 5

BẢNG 1.2: THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA HOA HOUBLON 7

BẢNG 1.3: SẢN LƯỢNG BIA TÍNH THEO TRIỆU HL 18

BẢNG 1.4: TÌNH HÌNH TIÊU THỤ BIA TRÊN THẾ GIỚI NĂM 2004 19

BẢNG 2.1 CHỈ TIÊU HÓA LÍ VÀ HÓA HỌC CỦA MALT 26

BẢNG 2.2 CHỈ TIÊU HÓA LÍ VÀ HÓA HỌC CỦA HOA HOUBLON 27

BẢNG 2.3 DỤNG CỤ SỬ DỤNG CHO NGHIÊN CỨU 28

BẢNG 2.4 THIẾT BỊ DÙNG TRONG NGHIÊN CỨU 28

BẢNG 2.5: CHỈ TIÊU CẢM QUAN 50

BẢNG 2.6: CHỈ TIÊU HÓA LÝ 51

BẢNG 2.7: CHỈ TIÊU VI SINH 51

BẢNG 3.1: KẾT QUẢ KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ NƯỚC 54

BẢNG 3.2: KẾT QUẢ KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ ĐƯỜNG HÓA 56

BẢNG 3.3: KẾT QUẢ KHẢO SÁT PH ĐƯỜNG HÓA 58

BẢNG 3.4: KẾT QUẢ HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG CỦA CÁC MẪU THEO THỜI GIAN 62

BẢNG 3.5: TỈ LỆ (%) SỐ LƯỢNG TẾ BÀO NẤM MEN THEO THỜI GIAN 63 BẢNG 3.6: TỈ LỆ (%) SỐ LƯỢNG TẾ BÀO NẤM MEN CHẾT THEO THỜI GIAN 64

BẢNG 3.7: TỶ LỆ (%) SỐ LƯỢNG TẾ BÀO NẤM MEN NẢY CHỒI THEO THỜI GIAN 65

BẢNG 3.8: KẾT QUẢ CẢM QUAN CHO ĐIỂM 3 MẪU KHẢO SÁT 67

BẢNG 3.9: KẾT QUẢ SO HÀNG THỊ HIẾU CỦA 5 SẢN PHẨM BIA 69

BẢNG 3.10: CHỈ TIÊU CẢM QUAN 71

BẢNG 3.11: CHỈ TIÊU HÓA LÝ 71

BẢNG 3.12 : CHỈ TIÊU VI SINH 72

DANH MỤC CÁC HÌNH

HÌNH 1.1: HOUBLON CAO 9

HÌNH 1.2: HOUBLON VIÊN 9

HÌNH 1.3: NẤM MEN 10

HÌNH 1.4: MỘT SỐ LOẠI BIA KHÔNG CỒN 24

HÌNH 1.5: MỘT SỐ LOẠI BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP 25

HÌNH 2.1 QUY TRÌNH DỰ KIẾN CHẾ BIẾN BIA 29

HÌNH 2.2: SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP 38

HÌNH 2.3: SƠ ĐỒ KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ NƯỚC 40

HÌNH 2.4: SƠ ĐỒ KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ ĐƯỜNG HÓA 42

HÌNH 2.5: SƠ ĐỒ KHẢO SÁT PH ĐƯỜNG HÓA 44

HÌNH 2.6: SƠ ĐỒ KHẢO SÁT THỜI GIAN ĐƯỜNG HÓA 46

HÌNH 2.7: SƠ ĐỒ KHẢO SÁT SỐ LƯỢNG TẾ BÀO MẤM MEN BAN ĐẦU 48

HÌNH 3.1: DỊCH ĐƯỜNG KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ ĐƯỜNG HÓA 56

HÌNH 3.2: BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN SỰ THAY ĐỔI ĐỘ BRIX Ở CÁC MỐC NHIỆT ĐỘ KHÁC NHAU 57

HÌNH 3.3: BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN SỰ THAY ĐỔI °BX THEO CÁC MỐC THỜI GIAN Ở 640C 60

HÌNH 3.4: BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG CỦA CÁC MẺ THEO THỜI GIAN 62

HÌNH 3.5: BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN TỈ LỆ % SỐ LƯỢNG TẾ BÀO NẤM MEN THEO THỜI GIAN 63

HÌNH 3.6: BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN TỈ LỆ % SỐ LƯỢNG TẾ BÀO NẤM MEN CHẾT THEO THỜI GIAN 64

HÌNH 3.7: BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN TỈ LỆ % SỐ LƯỢNG TẾ BÀO NẤM MEN NẢY CHỒI THEO THỜI GIAN 65

HÌNH 3.8: ĐỒ THỊ THỂ HIỆN ĐIỂM TRUNG BÌNH CỦA 3 MẪU CẢM QUAN 68

HÌNH 3.9: ĐỒ THỊ THỂ HIỆN MỨC ĐỘ ƯA THÍCH CỦA CÁC MẪU CẢM QUAN 70

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

LSRD: Least significant difference (sự khác biệt có ý nghĩa nhất)

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TP.HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh

TS: Tiến sĩ

ThS: Thạc sĩ

LỜI MỞ ĐẦU

 Đặt vấn đề

Bia là loại nước giải khát được lên men từ dịch của malt đại mạch, có hương

vị houblon, và có lịch sử lâu đời

Bia là loại đồ uống phổ biến và giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzyme khá phong phú, đặc biệt là

nhóm enzyme kích thích tiêu hóa: amylaza

Được sản xuất từ một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có các tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, hàm lượng CO2 khá cao (4 ÷ 5g/lít) giúp cơ thể giải khát một cách triệt để khi uống Người ta có thể uống bia trong những bữa ăn, trong những lúc nói chuyện với nhau hay những buổi tiệc lớn nhỏ

Về mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25 g thịt bò hoặc 150 g bánh mì loại một, hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500 kcal

Vì vậy bia được mệnh danh là bánh mì nước ngoài [6]

Ngoài ra bia còn có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axit amin rất cần thiết cho cơ thể Theo Hopkins, trong 100 ml bia 10% chất khô có: 2,5 – 5 mg vitamin B1, 35 – 36 mg vitamin B2 và PP Chính vì vậy từ lâu bia đã trở thành thứ

đồ uống quen thuộc được rất nhiều người ưa thích [6]

Trong những năm gần đây, bia 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 hơn đối với những người không chịu được hoặc không cho phép sử dụng ở nồng độ cồn cao như phụ nữ mang thai, khi tham gia giao thông, …Trong khi đó, nhiều người tiêu thụ bia lại ưa thích các đặc tính về mùi

và vị của loại bia truyền thống vốn có nồng độ cồn đáng kể, thường là 3.2 – 4.2% Bia không cồn nói riêng và bia có độ cồn thấp nói chung là những sản phẩm

đã được nghiên cứu và đi vào đời sống tại nhiều nước trên thế giới và khu vực Tại các nước phát triển, ý thức chấp hành luật giao thông của người dân rất cao, người

ta sử dụng bia không cồn không những vì lý do an toàn giao thông, mà còn như là một loại nước giải khát có hương vị của bia và an toàn cho sức khoẻ

Theo ông Nguyễn Văn Việt, Chủ tịch Hiệp hội Bia-Rượu-Nước giải khát Việt Nam phát biểu: “Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng, bia không cồn có thể giảm nguy cơ mắc bệnh tim, các vấn đề về gan, dư đạm (bệnh gout), giảm gia tăng nguy

cơ mắc một vài dạng ung thư và dĩ nhiên làm giảm dư vị khó chịu khi uống rượu bia Nhiều chuyên gia dinh dưỡng cũng công nhận và tuyên bố, bia không cồn là thứ đồ uống tuyệt vời trong chế độ tiếp nước hàng ngày cho cơ thể”

Mặc khác, do nồng độ cồn trong các loại bia trên thị trường hiện nay còn khá cao Nếu uống vượt mức cho phép sẽ rất dễ xảy ra các tệ nạn xã hội Chính vì thế

mà em quyết tâm nghiên cứu đề tài này Với mục tiêu tạo ra loại thức uống vừa tăng tính giải khát vừa ngăn ngừa được một số bệnh lý thường gặp Đồng thời bia nồng

độ cồn thấp còn mang tính giao tiếp khá cao mà không lo ngại về các vấn nạn xã hội

Với mong muốn trên, tôi xin thực hiện đề tài này Do kiến thức còn hạn chế, vì vậy tôi rất mong muốn nhận được sự góp ý của thầy cô, các bạn để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài

 Mục tiêu nghiên cứu

Tạo ra sản phẩm bia có nồng độ cồn thấp

 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu quy trình sản xuất bia

- Tiến hành khảo sát các thông số kỹ thuật, cơ sở khoa học để hoàn thiện quy trình sản xuất bia

- Kiểm tra sản phẩm và các chỉ tiêu chất lượng cần đạt

 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

- Là thức uống được ưa thích trên thế giới

- Thích hợp cho những người uống bia không chịu được độ cồn cao

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về bia

Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại

ít nhất là từ thiên niên kỷ 5 TCN và đã được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của

Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà (Mesopotamia)

Sự bổ sung hoa bia vào bia để tạo vị đắng, bảo quản và hương vị cho bia là một phát kiến tương đối mới: trong thời Trung cổ nhiều hỗn hợp khác của các loại thảo mộc thông thường được cho vào bia chứ không phải hoa bia Các hỗn hợp này thông thường được gọi là gruit Hoa bia đã được trồng tại Pháp sớm nhất là vào khoảng thế kỷ 9; văn bản cổ nhất còn sót lại có ghi chép về việc sử dụng hoa bia trong bia có niên đại vào năm 1067 bởi nữ tu viện trưởng kiêm nhà văn Hildegard:

"Nếu người ta định làm bia từ yến mạch, nó được chuẩn bị cùng hoa bia."

Trong thế kỷ 15, ở Anh thì loại bia không có hoa bia được biết đến như là ale, còn việc sử dụng hoa bia thì đồ uống đó gọi là bia Bia có chứa hoa bia được nhập khẩu vào Anh từ Hà Lan sớm nhất là từ năm 1400 ở Winchester, và hoa bia đã được trồng trên quốc đảo này từ năm 1428 Tính phổ biến của hoa bia ban đầu là hỗn hợp

- Công ty bia rượu London đã đi xa tới mức ra thông báo "không hoa bia, không thảo mộc hoặc những gì khác tương tự được cho vào bất kỳ ale hay rượu (mùi) nào

sẽ được sản xuất - mà chỉ có liquor (nước), mạch nha, và men bia" Tuy nhiên, vào thế kỷ 16, ale đã được dùng để chỉ các loại bia mạnh (nồng độ cồn cao) bất kỳ, và tất cả ale và bia đều sử dụng hoa bia

Với sự phát minh ra động cơ hơi nước năm 1765, công nghiệp hóa sản xuất bia đã trở thành sự thật Các cải tiến mới trong công nghệ sản xuất bia đã xuất hiện cùng với sự ra đời của nhiệt kế và tỷ trọng kế vào thế kỷ 19, đã cho phép các nhà sản xuất bia tăng tính hiệu quả và kiểm soát nồng độ cồn Cho đến cuối thế kỷ 18, mạch nha chủ yếu được làm khô bằng lửa do đốt gỗ, than củi, trấu, và sau năm 1600

là từ than cốc Nói chung, không có loại mạch nha nào trong số này được che chắn tốt khỏi khói sinh ra trong các lò sấy, và do đó các loại bia thời kỳ đó có thành phần hơi khói trong hương vị của chúng, các chứng cứ chỉ ra rằng các nhà sản xuất mạch

nha và bia thường xuyên phải cố gắng giảm thiểu sự ám khói của bia thành phẩm

Sự phát minh ra lò nướng hình trống năm 1817 của Daniel Wheeler đã cho phép tạo

ra mạch nha nướng chín kỹ và tạo tiền đề cho sản xuất các loại bia đen (porter và stout) Sự phát minh ra vai trò của men bia trong quá trình lên men vào năm 1857

bởi Louis Pasteur đã giúp cho các nhà sản xuất bia phương pháp ngăn chặn vị chua của bia bởi các loại vi sinh

Năm 1953, Morton W Coutts, một người New Zealand đã phát triển kỹ thuật lên men liên tục Morton lấy bằng sáng chế công nghệ của ông và nó là một cuộc cách mạng trong công nghiệp bia do nó làm giảm thời gian ủ và sản xuất bia trước đây là 4 tháng xuống còn chưa đầy 24 giờ Công nghệ của ông vẫn được sử dụng bởi nhiều nhà sản xuất bia lớn nhất thế giới ngày nay, bao gồm cả Guinness

Ngày nay, công nghiệp bia là công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu, bao gồm chủ yếu là các tổ hợp được ra đời từ các nhà sản xuất nhỏ hơn Trong khi bia chủ yếu là đồ uống chứa cồn thì một số biến tính của nó cũng tồn tại, xuất phát từ thế giới phương Tây, là các loại bia đi qua công đoạn xử lý để loại bỏ bớt cồn, sản xuất ra bia gọi là bia không cồn

1.2 Tổng quan về malt

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các loại bia “malt là linh hồn của bia” điều đó trở thành phương ngôn của người làm bia Chỉ có malt tốt mới làm dịch đường có chất lượng cao và một sản phẩm bia với tất cả các đặc tính hấp dẫn, đạt các chỉ tiêu về hoá lý, cảm quan cũng như đảm bảo tính ổn định về mặt sinh học

Malt là hạt đại mạch nẩy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xác định Nó là sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16 - 18% các chất phân tử lượng thấp dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn, dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt có hệ enzyme phong phú - chủ yếu là

proteaza và amylaza

Cấu trúc hạt đại mạch gồm 3 bộ phận chính: vỏ hạt, phôi và nội nhũ Hàm

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của đại mạch

“Nguồn: khoa học malt và bia của GSTS Nguyễn Thị Hiền”

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 và hơi ngọt

 Yêu cầu về sinh lý:

Lực nảy mầm phải đạt 80 ÷ 85%

Trọng lượng tuyệt đối thường 35 ÷ 45 g/1000 hạt

Khả năng nảy mầm 90 ÷ 95%

 Yêu cầu về thành phần hóa học:

Vỏ: Không vượt quá 7 ÷ 9% trọng lượng hạt

Hàm lượng ẩm: W = 10 ÷ 15%

Hàm lượng protid 8 ÷ 14% chất khô của hạt

Hàm lượng glucid chiếm 55 ÷ 62% trọng lượng hạt (hoặc 63 ÷ 68% trọng lượng chất khô)

Trước khi đưa vào sản xuất bia, đại mạch phải trải qua một quá trình gọi là

“malting” hóa (sản xuất malt), malt là tên gọi của ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu

mạch, hạt gạo, thóc gạo) Malt được nảy mầm trong điều kiện nhân tạo, ở nhiệt độ

và độ ẩm nhất định Qua quá trình nảy mầm, một lượng lớn enzyme xuất hiện và tích tụ trong hạt đại mạch chủ yếu là nhóm enzyme amylase, ngoài ra còn có enzyme protease và các enzyme khác là chất xúc tác sinh học

Các loại enzyme trong malt:

Hệ thống enzyme này gồm có: α-amylase, β-amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ

 Hệ thống enzym thủy phân tinh bột

Với enzyme α-amylase cơ chất của nó là tinh bột và dextrin, từ đó tạo ra sản phẩm là maltose và các dextrin mạch ngắn Enzyme này hoạt động tối ưu ở pH= 5.8, t0 = 72 – 76 0C.[8]

Với enzyme β-amylase, nó có trong hạt đại mạch ở dạng liên kết cũng như dạng tự do, nhưng trong quá trình ươm mầm hoạt tính của enzyme này sẽ tăng dần Với sự tham gia của enzyme này, tinh bột đại mạch sẽ bị phân cắt thành đường maltose Enzyme này hoạt động tối ưu ở pH= 5.5 – 5.8, t0

= 62 – 650C [8]

 Hệ thống enzyme protease:

Trong hạt đại mạch, toàn bộ hệ thống enzyme này ở trạng thái liên kết, hầu như không hoạt động Nhưng khi chuyển qua giai đoạn ươm mầm thì hoạt tính chung của hệ enzyme protease tăng nhanh

Proteinase: sẽ tấn công lên các phân tử protein nguyên thủy để tạo ra các sản phẩm trung gian như: pepton, peptit, polypeptit, với pH = 5.1, t0

= 50 – 550C [8] Peptidase: nó sẽ phân cắt các peptit có sẵn trong hạt đại mạch và những peptit trong malt do proteinase phân giải để tạo thành các acid amin trong hạt malt, với pH= 7.3 – 7.9, t0= 40 – 450C

Amidase: chúng sẽ tấn công các muối amit để hình thành NH3 và acid amin, góp phần làm thay đổi tính chất và hàm lượng của protein trong hạt malt, các enzyme amidase có pH= 7.3 – 8.0, t0= 45 – 500C [8]

 Hệ thống enzyme esterase (phosphatase):

Hệ thống enzyme esterase (phosphatase) gồm có: saccharophosphatase,

phytase, glyxerophosphatase, nucleotidase… tham gia thúc đẩy và xúc tác cho các quá trình ester hoá trong quá trình nảy mầm

Phytase: phá mối liên kết este của phytin và giải phóng ra rượu inozit và axit phosphoric tự do Phytase có pHopt = 5.0 – 5.5, topt = 40 – 500C

Các enzyme khác như: saccharophosphatase, glyxerophosphatase,

nucleotidase sẽ phá các mối liên kết ester tương ứng của các hợp chất hữu cơ có chứa phosphate và giải phóng ra acid phosphoric tự do.[8]

1.3 Tổng quan về Hoa houblon

Là nguyên liệu cơ bản thứ hai sau đại mạch trong công nghệ sản xuất bia Hoa

có tác dụng: Làm cho bia có vị đắng, vị thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo

và giữ bọt, làm tăng độ bền và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia

Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupylis, thuộc họ dây leo, sống lâu

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

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của hoa houblon

Hoa houblon được sử dụng sản xuất bia có 2 dạng là:

Houblon viên: Cánh hoa houblon sau khi thu hoạch được sấy khô, xoay

nhuyễn và ép thành viên, được đựng trong bao giấy nhôm đã hút chân không để bảo quản, khối lượng mỗi bao là 5kg Loại chế phẩm này chứa ít chất đắng nhưng lượng tinh dầu nhiều chủ yếu dùng trích ly hương

Houblon cao: Đã qua quá trình trích ly và cô đặc nhựa houblon nên hàm

lượng α – acid đắng rất cao (50%), dùng để tạo vị đắng đặc trưng cho bia Được chứa trong hộp khối lượng 1 kg

Ưu điểm của việc sử dụng hai chế phẩm này:

- Tăng hệ số sử dụng hữu ích các chất đắng và các cấu tử khác

- Giảm hao phí chất đắng trong quá trình bảo quản

- Lượng đem sử dụng được cân đong chính xác hơn

- Lược bỏ hệ thống lọc bã hoa trong nhà máy

- Giảm bớt lượng chất màu và các cấu tử bất lợi khác cho chất lượng bia

Hình 1.1: Houblon cao Hình 1.2: Houblon viên

1.4 Tổng quan về nấm men

Nấm men đóng vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp sản xuất bia Nhờ đặc tính sinh dưỡng của nấm men là quá trình chuyển hóa đường thành rượu và sinh

ra khí CO2 là thành phần chính của bia

Nấm men trong sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống

Saccharomyces Căn cứ vào tính chất và diễn biến quá trình lên men người ta chia

thành 2 loại nấm men:

1.4.1 Nhóm nấm men nổi (Saccharomyces cerevisiae)

 Với các đặc tính:

Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao

Nhiệt độ lên men: 10 ÷ 250

C Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường

Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày trên bề mặt cùng với lọc bia, bia tự trong chậm

Khả năng lên men đường tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%)

1.4.2 Nhóm nấm men chìm (saccharomyces carlbergensis)

 Với các đặc tính:

Nhiệt độ lên men: 0 ÷ 10o

C Quá trình xảy ra trong lòng môi trường nên khả năng lên men tốt

Có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường tam hoàn toàn)

Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy thùng lên men rất nhanh, nhờ vậy bia tự trong nhanh hơn lên men nổi

Lên men mạnh trong lòng môi trường, khi hết nguồn cacbon trong môi trường,

có xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men, làm trong bia nhanh

Lên men được glucose, maltose, galactose, fructose,

saccharose

Đặc biệt rafinose và các dextrin đơn giản, lên men tốt,

thậm chí ở nhiệt độ thấp từ 6 ÷ 10oC (các giống khác không

có khả năng này)

Không lên men được các đường: lactose, inulin,

kxilose, arabinose, cellobiose, manit, socbit…

Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt (6 ÷ 8 đời), tỷ lệ

tế bào chết < 10%

Hiện nay được sử dụng khá phổ biến ở các nhà máy bia trên thế giới

Sinh sản tốt ở nhiệt độ 8 ÷ 250C Ở nhiệt độ thấp (2 ÷ 80C) chúng sinh sản chậm, nhưng vẫn lên men chậm vì khả năng tạo bào tử nấm men này yếu Trong môi trường có đầy đủ vitamin (đặc biệt là vitamin B6)

Chúng sẽ phát triển tốt nhưng ảnh hưởng của từng loại vitamin lên nấm men là không giống nhau Khả năng kết lắng của từng nấm men phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cấu tạo thành tế bào nấm men, hàm lượng Nitơ hòa tan trong môi trường, nhiệt

độ, trị số điện tích của tế bào và pH của môi trường (thường 8.0 ÷ 4.0)

Trong sản xuất bia hiện nay có 2 phương pháp lên men: lên men kỵ khí và lên

Hình 1.3: Nấm men

 Những tính chất công nghệ của nấm men cần quan tâm:

Tốc độ và khả năng tạo bông (kết lắng)

Tốc độ và mức độ lên men

Hàm lượng sản phẩm bậc 2

Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật

Khả năng chống chịu khi bị tấn công

 Yêu cầu chất lượng nấm men trước khi đưa vào lên men:

Tế bào to khỏe, hình dáng đặc trưng

Nấm men thuần khiết

Khi đưa vào sản xuất tỷ lệ men chết dưới 10%, tỷ lệ nảy chồi lớn hơn 10% Thời kỳ mạnh nhất khi độ đường xuống nhanh nhất có thể trên 80%

Nấm men khi đưa vào dịch đường để lên men phải đạt được từ 10 ÷ 20 triệu tế bào/ml dịch

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

Men giống không nhiễm vi sinh vật

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Nói đến "tiến trình lên men" là phải nói đến tập hợp các chỉ số:

Tốc độ phát triển của sinh khối

Tốc độ hấp thụ cơ chất (độ giảm cơ chất hàng ngày)

Mức độ hấp thụ cơ chất (mức độ lên men)

Nồng độ các sản phẩm chính và các sản phẩm phụ được tạo thành trong quá trình lên men Các chỉ số trên đây trong quá trình lên men chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố Quan trọng nhất là các yếu tố sau:

 Chất lượng của nấm men sản xuất

Để thu nhận được các loại bia có chất lượng cao thì yếu tố đầu tiên cần được thỏa mãn là chất lượng của men giống

Khi đánh giá chất lượng của chủng nấm men sản xuất, cần xem xét các chỉ số sau đây:

Tốc độ và mức độ lên men

Hàm lượng và sản phẩm phụ tạo thành

Tốc độ và khả năng kết lắng

Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật (tức là mức độ thoái hóa)

Khả năng chống chịu khi bị tấn công

Một chủng nấm men phù hợp và có chất lượng tốt, có thể tái sử dụng đến đời thứ 7 thứ 8 (sau mỗi lần lên men là 1 đời)

 Lượng nấm men gieo cấy ban đầu

Lượng nấm men gieo cấy ban đầu liên quan mật thiết đến tiến trình lên men qua các chỉ số sau:

- Thời gian để thiết lập được thế cân bằng động giữa các quần thể nấm men với môi trường lên men (cơ chất)

- Lượng tế bào nảy chồi, từ đây dẫn đến lượng chất hòa tan (chất dinh dưỡng) bị tiêu phí cho xây dựng tế bào mới và cường độ trao đổi chất trong

tế bào non

- Thời gian lên men

- Hàm lượng các sản phẩm phụ tạo thành và tỉ số tương quan giữa chúng

Thời gian để đạt được trạng thái cân bằng động phụ thuộc vào lượng nấm men gieo cấy ban đầu Nếu mật độ gieo cấy càng nhiều thì thời gian đó càng ngắn và ngược lại Nếu lượng nấm men gieo cấy quá ít, khả năng nảy chối của chúng không thể đạt được mức độ tối đa cần thiết Trong trường hợp như vậy, quá trình lên men

bị "ì", nghĩa là mức độ lên men thấp, thời gian lên men kéo dài

Mật độ tối đa của lượng nấm men gieo cấy ban đầu nếu vượt qua ngưỡng 70.106 tế bào/cm3 thì hiệu quả mang lại không được rõ nét (nghĩa là không nên gieo quá mật độ đó)

 Nồng độ chất hòa tan của dịch đường houblon hóa

Nồng độ chất hòa tan trong dịch đường houblon hóa có ảnh hưởng rất lớn đến

được rằng Dịch đường houblon hóa có nồng độ chất hòa tan 11 -12% lên men tốt hơn các loại dịch đường có nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn

Cường độ sinh sản và phát triển của tế bào nấm men khi lên men dịch đường houblon hóa với nồng độ trung bình tỉ lệ tuyến tính với hàm lượng chất hòa tan và hàm lượng nitơ chứa trong đó Nếu hàm lượng chất hòa tan ở trong dịch đường houblon hóa tăng lên trên 14.5% thì sự sinh sản của nấm men cũng không vì thế mà tăng lên, nó dừng ở 1 trị số xác định Trong 1 khoảng xác định nào đó, khi độ đậm đặc của dịch đường giảm xuống thì cường độ sinh sản và phát triển của nấm men không những giảm mà ngược laị sẽ tăng lên

 Nhiệt độ của dịch lên men

Nhiệt độ của dịch lên men và môi trường xung quanh có ảnh hưởng khá mạnh đến quá trình lên men Ở nhiệt độ cao sẽ thu nhận được các kết quả:

- Thời gian lên men nhanh

- Mật độ tối đa đạt được cao hơn so với nhiệt độ thấp

- Lên men triệt để hơn nhưng hàm lượng các sản phẩm phụ (đặc biệt là diaxetyl) tạo ra nhiều hơn

- Lượng sinh khối tạo ra nhiều hơn nhưng lượng tế bào chết lại nhiều hơn và tốc độ suy giảm các đặc tính công nghệ cũng nhanh hơn

- Kết quả cuối cùng nhận được là tỉ số giữa các cấu tử trong bia không cân đối, chất lượng bia giảm

Mỗi loại nấm men đều có nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và lên men Vượt qua giới hạn đó, xét về góc độ chất lượng sản phẩm, sẽ nhận được các kết quả

âm tính

 Nồng độ của sản phẩm lên men

Sản phẩm chính của quá trình lên men là rượu C2H5OH và khí CO2 Khi những hợp chất này được tích tụ đến nồng độ nhất định trong dịch lên men thì các hoạt động sống của tế bào nấm men bắt đầu bị ức chế Ở nồng độ rượu thấp, dưới 2%, các hoạt động của nấm men vẫn xảy ra bình thường, nhưng khi vượt quá 2% thì khả năng nảy chồi của nấm men bắt đầu giảm Khi nồng độ rượu etylic tăng lên đến

5% thì khả năng nảy chồi của nấm men hoàn toàn bị chấm dứt, tuy rằng quá trình lên men vẫn tiếp diễn Nếu nồng độ cồn lên dến 12%, quá trình lên men bị đình chỉ hoàn toàn

Khả năng chịu đựng độ cồn của các chủng nấm men khác nhau là khác nhau

Nó phụ thuộc vào khả năng thích ứng và trạng thái sinh lí của nấm men

1.5 Thành phần hóa học của bia

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

1.5.1 Nước

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

1.5.2 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

440 mg/l protein có phân tử lượng thấp

 Glyceryl: là sản phẩm phụ hình thành khi lên men chiếm 3 – 5% (khoảng

1200 – 1600 mg/l)

 Các chất tro: chiếm 3 – 4% chất hòa tan Trong đó 30% là photphat, còn lại

là clorit, silicat, các catrion như K+

, Na+, Ca2+, Mg2+,

 Các chất đắng, tanin, màu:

Hàm lượng chất đắng: khoảng 12 – 20 mg/l theo iso – α – acid đắng và

α – acid đắng

Các chất màu: 50 – 70 mg/l antocyanuagen, 10 – 12 mg/l catechine, 10 – 40 mg/l tanoide

 Các acid hữu cơ: chiếm 0.7 – 1.0% chất hòa tan của bia, trong đó:

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)

1.5.3 Các chất dễ bay hơi

Etanol: 3.4 – 4.5% trọng lượng bia

Acid cacbonic: 0.35 – 0.55% trọng lượng bia

1.6 Gía trị của bia

1.6.2 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 rượu uống thì hàm lượng etanol trong bia rất thấp (2 -6% V)

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

1.6.3 Bia đối với sức khỏe con người

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

Tuy nhiên nếu uống bia quá 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

1.7 Tình hình sản xuất bia và tiêu thụ bia

1.7.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Hiện nay có hơn 25 quốc gia sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lít/năm, trong đó Mỹ, Đức, mỗi năm sản xuất trên dưới 1 tỷ lít/năm (bảng 1.3)

Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiên tiến trong năm 2004 như sau: Cộng hòa Czech hơn 150 lít/người/năm (bảng 1.4)

Bảng 1.3: Sản lượng bia tính theo triệu hl (hectolit)

Đức 108,4 105,5 105,8 105,8 Nga 73,9 75,6 84,2 88,4 Anh 56,7 58,0 58,8 58,9 Tây Ban Nha 27,9 29,7 30,2 30,2

Ba Lan 26,0 27,3 28,0 28,5

Hà Lan 24,9 25,1 23,8 23,0 Uckraina 15,0 16,9 19,2 21,9

CH Czech 18,1 17,9 18,8 19,0 Pháp 18,3 18,1 18,6 18,6

Bỉ 15,7 15,7 17,4 17,2 Rumani 11,9 12,9 13,8 14,4 Italy 12,6 13,7 13,2 13,3

Đan Mạch 7,9 8,3 8,6 8,6 Thổ Nhĩ Kỳ 7,4 7,6 8,2 8,1 Ireland 9,1 8,7 8,1 8,0

Bồ Đào Nha 6,9 7,2 7,7 7,8 Hungari 7,5 7,8 6,9 7,0 Serbi/Montenero 5,0 5,5 5,6 5,8 Hyrap 4,5 4,5 4,5 4,5 Bulgari 4,0 4,5 4,4 4,5 Slovakia 4,8 4,8 4,2 4,2 Thụy Điển 4,7 4,2 3,8 4,2 Croatia 3,9 3,8 3,8 3,8 Thụy Sỉ 3,5 3,6 3,6 3,6 Phần Lan 4,1 4,3 4,2 1,3 Các nước châu

Âu khác

13,4 16,1 17,3 17,6

Mỹ 233,0 233,4 234,4 232,7 Brazil 85,0 83,0 82,6 85,0 Mexico 64,0 66,4 62,0 63,0 Canada 22,0 23,0 23,1 23,2 Venezuela 16,0 15,0 21,6 22,0 Arhentina 13,4 13,2 13,1 13,1 Combodia 16,0 15,5 12,8 13,0 Peru 5,3 6,0 6,1 6,1 Chile 4,2 4,2 4,2 4,2 Cuba 2,1 2,2 2,4 2,5

Bảng 1.4: Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới năm 2004

Quốc Gia Xếp hạng

trong năm

2004

Tổng lượng tiêu thụ (triệu hl)

Lượng tiêu thụ tính bình quân cho 1 người (l)

Tỷ lệ tăng so với năm 2003

1.7.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trong nước

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 đặc 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 [6]

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 [6]

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.[6]

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.[6]

Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại những thành phố trực thuộc TW như: Thành Phố Hồ Chí Minh 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%.[6]

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

1.8 Tổng quan tình hình nghiên cứu bia nồng độ cồn thấp trong và ngoài

nước

1.8.1 Trong nước

Năm 2004, Nguyễn Quỳnh Vân và cộng sự, “ nghiên cứu sản xuất bia nồng độ cồn thấp”, kết luận Phương pháp tác động vào quá trình lên men khi nồng độ cồn đạt đến mức yêu cầu là: “Để sản xuất bia độ cồn thấp theo phương pháp này, dịch lên men có nồng độ chất khô ban đầu 9 – 11% Trong quá trình lên men khi hàm lượng cồn tạo thành đạt 0,5%V thì tiến hành đình chỉ quá trình lên men bằng cách

ly tâm tách loại nấm men Sau đó bia được tàng trữ cho lên men phụ ít nhất 10 ngày tại 0-10C để tránh mùi đậm của các hợp chất sunfua Cuối cùng, bia được đem lọc, bão hòa CO2 và thanh trùng” [1]

Năm 2009, Hồ Hữu Minh – Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM,

“Nghiên Cứu Sản Xuất bia nồng độ cồn thấp”, kết quả là thêm công đoạn gia nhiệt

380C và giữ nhiệt trong 30 phút, Hàm lượng chất khô cố định trong dịch lên men có

độ brix bằng 10, mật độ nấm men cố định trong dịch lên men là 15 triệu tb/ml, hàm lượng oxi bổ sung vào dịch lên men thời gian 6 giờ đầu trong dịch lên men là 16.191 lít khí.[12]

Trong khoảng thời gian từ tháng 1/2011 đến tháng 6/2013, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Kinh tế kỹ thuật công nghiệp do TS Hồ Tuấn Anh dẫn đầu, đã nghiên cứu sản xuất thành công bia không cồn Thu được kết quả:

Xây dựng được Tiêu chuẩn chất lượng Bia không cồn thành phẩm đáp ứng yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm và Quy chuẩn quốc gia về đồ uống có cồn

Lựa chọn được chủng nấm men phù hợp Saccharomyces cerevissiae KTKT

B4 có nguồn gốc từ Czech và xác định được phương pháp chế biến dịch lên men theo cách phối trộn dịch ngâm malt vào nước 1000C

Hiệu chỉnh được các thông số kỹ thuật của quá trình chế biến dịch lên men tại quy mô sản xuất 3.500 - 4.000 và 10.000 lít/mẻ, cũng như lưu trữ bia không cồn trên quy mô 10.000 và 40.000 lít sản phẩm/mẻ

Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất bia không cồn quy mô 10.000 lít sản phẩm/mẻ và 40.000 lít sản phẩm/mẻ

Hoàn thiện mô hình sản xuất và bảo quản sản phẩm quy mô 10.000 và 40.000 lít sản phẩm/mẻ

Kết quả phân tích chất lượng sản phẩm tại Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm CASE của Viện công nghiệp thực phẩm đáp ứng các chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm và Quy chuẩn quốc gia đối với đồ uống có cồn

Xác định được thời hạn bảo quản của bia không cồn sau thanh trùng là 6 tháng [5]

1.8.2 Ngoài nước

Theo Patent GB1309338A (Switzerland) năm 1971, quá trình sản xuất bia có

độ cồn thấp sử dụng malt sáng màu, phương pháp lên men thường với nhiệt độ tối

Fritz Schur năm 1988 đề xuất quy trình sản xuất đồ uống lên men không cồn bằng cách cho dịch đường có nồng độ chất khô nằm trong khoảng từ 7,0 đến 7,5% trọng lượng tiếp xúc với nấm men ở nhiệt độ thấp, thường là -0,4°C hoặc thấp hơn [16]

Nick J Huige và các đồng tác giả (1990) đề xuất quy trình sản xuất bia chứa ít hơn 0,5% cồn theo phương pháp tiếp xúc lạnh, dịch đường với hàm lượng đường ít

nhất là 14% trọng lượng được tiếp xúc với nấm men ở nhiệt độ nằm trong khoảng

từ 38°F (3,30C) đến 45°F (7,20

C) trong khoảng thời gian từ 5 đến 10 giờ [18]

Cameron R Murray và các đồng tác giả (1990) đề xuất quy trình lên men bia bao gồm bước axit hóa dịch đường trước khi lên men có hàm lượng đường nằm trong khoảng từ 12 đến 20 độ Plato bằng axit thực phẩm đến độ pH nằm trong khoảng từ 4,0 đến 4,6; điều chỉnh bước lên men theo lượng nấm men và nhiệt độ tiếp xúc từ 0 đến 7°C trong khoảng thời gian từ 10 đến 30 giờ, bia thành phẩm được

bổ sung các chất thơm và pha loãng với nước để tạo thành đồ uống không cồn từ malt [13]

Patent US5384135A_2 của Henri J.J Caluwaerts (1995) đề xuất quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp, trong đó quá trình đường hóa được thực hiện ở 74-760C trong khoảng thời gian từ 35-50 phút nhằm khống chế lượng đường có khả năng lên men đến mức 50% so với hàm lượng chất khô của dịch đường Sau đó cồn tiếp tục được tách ra khỏi bia bằng phương pháp bay hơi dưới áp suất cao bởi CO2 và nhiệt

độ bia nằm trong khoảng 50-650C [17]

Domeny Zoltan và các cộng sự (2002) lên men bằng chủng nấm men biến đổi gen áp dụng công nghệ cố định nấm men Bia có độ cồn thấp được sản xuất từ chủng nấm men đột biến không tổng hợp các enzyme vòng acid citric Các nấm men này được cố định vào pectate canxi Quá trình lên men được tiến hành ở 5-

350C với nồng độ oxy hòa tan có thể tới 20mg/l [14]

1.9 Các sản phẩm bia không cồn và bia nồng độ cồn thấp

Hình ảnh một số loại bia không cồn và bia có nồng độ cồn thấp ở Việt Nam và trên thế giới được thể hiện qua Hình 1.4 và Hình 1.5:

1.9.1 Các loại bia không cồn

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu dùng trong nghiên cứu

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu

2.1.1.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu chính là: malt, hoa houblon và 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

MALT

Nguồn gốc: được cung cấp từ nhà máy bia VINAKEN

Yêu cầu: Các yêu cầu kỹ thuật của malt do nhà phân phối cung cấp được trình

bày ở Bảng 2.1

Bảng 2.1 Chỉ tiêu hóa lí và hóa học của malt

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

HOA HOUBLON

Hoa houblon là nguyên liệu chính thứ 2 để sản xuất bia

Nguồn gốc: Sử dụng hoblon dạng viên do nhà máy bia VINAKEN cung cấp

Yêu cầu: Chỉ tiêu cần đạt của houblon viên trong sản xuất bia do nhà phân

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

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

NƯỚC

Sử dụng nguồn nước đã qua xử lý tại Trung Tâm Thí Nghiệm - Thực Hành Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM

4 Phiễu thủy tinh 5 cái

5 Bình tam giác 5 cái

2.1.1.3 Thiết bị

Bảng 2.4 Thiết bị dùng trong nghiên cứu

3 Máy đo màu cái 1

4 Máy đo độ trong cái 1

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

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm của trường Đại Học Công Nghệ TPHCM

2.2.2 Quy trình dự kiến

Hình 2.1 Quy trình dự kiến chế biến bia

Thuyết minh quy trình

a Malt vàng: nguyên liệu sử dụng trong sản xuất bia nồng độ cồn thấp là

malt vàng không bị ẩm mốc, sâu mọt

Lên men phụ

Hoa houblon Nước

Sản phẩm Lọc

Nấm men Hòa trộn

Mục đích: Phá vỡ cấu trúc tinh bột của hạt, nghiền thành mảnh nhỏ để tăng

diện tích tiếp xúc với nước, giúp cho sự xâm nhập của nước vào thành phần nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa thu được nhiều chất tan (chất chiết) có lợi

và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn Đồng thời hạn chế các chất không có lợi tan vào dịch đường

Cách tiến hành: malt sau khi làm sạch được cho vào máy xay sinh tố, nghiền

cho đến khi đạt kích thước mong muốn

Các biến đổi của nguyên liệu:

- Biến đổi vật lý: Kích thước nguyên liệu giảm

- Biến đổi hóa lý: nhiệt độ của khối hạt tăng do ma sát

- Biến đổi hóa sinh: Các nhà sản xuất cần thực hiện ngay quá trình nấu dịch nha sau khi nghiền nguyên liệu để hạn chế sự giảm hoạt tính enzyme trong malt

d Phối trộn:

Mục đích: Nhằm tránh cho bột malt bị vón cục gây trở ngại cho việc thủy

phân tinh bột Mặc khác để các chất chiết bước đầu hòa tan vào nước, chuẩn bị nấu

Tiến hành: malt sau quá trình nghiền được cho vào nồi và hòa trộn với lượng

nước xác định