THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BIA PHỐI VỊ TRÁI CÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN HIỆN đại VỚI NĂNG SUẤT 75 TRIỆU LÍT NĂM

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 các tính chất cảmquan rất hấp dẫn đối với co

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BIA PHỐI VỊ TRÁI CÂY

BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN HIỆN ĐẠI VỚI NĂNG SUẤT 75

TRIỆU LÍT/NĂM

GVHD: T.S LÊ LÝ THÙY TRÂM SVTH: LÊ THỊ NGỌC HIẾU MSSV: 107170228

LỚP: 17SH

Quảng Trị, ngày 27 tháng 07 năm 2021

Họ tên sinh viên: Lê Thị Ngọc Hiếu Số thẻ sinh viên: 107170228

Lớp:17SH Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ sinh học

Chương 1 Tổng quan tài liệu

Chương 2 Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

Chương 3 Tính cân bằng vật chất

Chương 4 Tính và chọn thiết bị

Kết luận

Tài liệu tham khảo

- Bản vẽ 1: Mặt bằng phân xưởng lên men và thành phẩm (A1)

- Bản vẽ 2: Mặt cắt phân xưởng lên men và thành phẩm (A1)

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đồ án Công nghệ 2, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ

cô, thầy, gia đình và bạn bè Qua đây, Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến:

Cô T.S Lê Lý Thùy Trâm, giảng viên bộ môn Công nghệ sinh học, trường Đạihọc Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng đã hướng dẫn và giúp đỡ em tận tình trong suốtquãng thời gian qua

BGH, quý thầy cô giáo trong khoa Hóa – trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đãtạo môi trường học tập cho em

Bạn bè và gia đình luôn luôn ở bên, ủng hộ và giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất để emhoàn thành đồ án Công nghệ 2

Em xin chân thành cảm ơn!

Quảng Trị, ngày 27/07/2021

Sinh viên

Lê Thị Ngọc Hiếu

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

MỞ ĐẦU xi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Tổng quan về bia 1

1.1.1 Phân loại bia: 2

1.1.2 Lợi ích mà bia mang lại: 4

1.2 Nguyên liệu sản xuất bia 5

1.2.1 Malt Đại mạch 5

1.2.2 Hoa Houblon 7

1.2.3 Nước 10

1.2.4 Trái cây 11

1.2.5 Nguyên liệu thay thế 12

1.2.6 Nấm men bia 13

1.2.7 Các nguyên liệu phụ khác 15

1.3 Các quá trình sinh lý, sinh hóa trong sản xuất bia 15

1.3.5 Các quá trình xảy ra khi nấu 15

1.3.6 Các quá trình xảy ra khi lên men 15

1.4 Bia phối vị trái cây 16

1.5 Tình hình sử dụng bia phối vị trái cây ở Việt Nam và trên thế giới 17

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 18

2.1 Quy trình công nghệ sản xuất bia phối vị trái cây 18

2.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất 19

2.2.1 Nguyên liệu đầu vào 19

2.2.2 Xử lý nguyên liệu 19

2.2.3 Nghiền 19

2.2.4 Nấu nguyên liệu 20

2.2.6 Lọc dịch đường 22

2.2.7 Houblon hóa 23

2.2.8 Lắng trong 24

2.2.9 Làm lạnh nhanh 24

2.2.10 Lên men 24

2.2.11 Lọc bia 28

2.2.12 Bão hòa CO2 28

2.2.13 Chiết bia vào lon 28

2.2.14 Thanh trùng 28

CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU 30

3.1 Số liệu ban đầu 30

3.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 31

3.3 Tính nguyên liệu vật chất cho 100kg nguyên liệu vật chất 31

3.3.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu hạt 31

3.3.2 Lượng nguyên liệu còn lại sau làm sạch 31

3.3.3 Lượng nguyên liệu còn lại sau khi nghiền 32

3.3.4 Lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường khi nấu (tính theo độ chiết của hạt) 32

3.3.5 Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu 32

3.3.6 Lượng chất khô còn lại sau lọc 32

3.3.7 Thể tích của dịch đường khi đun sôi 32

3.3.8 Lượng puree bổ sung vào quá trình houblon hóa 33

3.3.9 Lượng hoa houblon cần dùng 33

3.3.10 Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa 34

3.3.11 Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa 34

3.3.12 Lượng chất khô còn lại sau lắng trong 34

3.3.13 Khối lượng dịch đường sau lắng trong 34

3.3.14 Lượng chất khô còn lại sau quá trình làm lạnh 34

3.3.15 Khối lượng của dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu 35

3.3.16 Lượng bia sau khi lên men 35

3.3.17 Lượng bia còn lại sau khi lọc 35

3.3.18 Lượng bia còn lại sau khi ổn định 35

3.3.19 Lượng bia sau khi thanh trùng chiết lon 35

3.3.20 Lượng bã nguyên liệu 35

3.3.21 Lượng men giống đặc cần dùng 35

3.3.22 Lượng CO2 thu được 36

3.3.23 Lượng sữa men thu hồi 36

3.3.24 Lượng enzym cần dùng 36

3.4 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày 37

3.4.1 Lượng nguyên liệu ban đầu 37

3.4.2 Lượng nguyên liệu sau làm sạch 37

3.4.3 Lượng nguyên liệu sau nghiền 37

3.4.4 Lượng dịch đường đun sôi 37

3.4.5 Lượng dịch đường sau houblon hóa ở 1000C 37

3.4.6 Lượng dịch đường sau lắng trong 38

3.4.7 Lượng dịch lên men 38

3.4.8 Lượng bia non sau lên men 38

3.4.9 Lượng bia sau lọc 38

3.4.10 Lượng bia sau khi ổn định 38

3.4.11 Lượng bia thành phẩm 38

3.4.12 Lượng hoa houblon cần dùng 38

3.4.13 Lượng bã nguyên liệu 38

3.4.14 Lượng puree mận cần dùng 38

3.4.15 Lượng men giống 38

3.4.16 Lượng sữa men thu hồi 38

3.4.17 Lượng CO2 thu hồi 38

3.4.18 Lượng enzyme Termamyl 38

3.4.19 Lượng vỏ lon 39

3.4.20 Lượng nắp lon 39

3.4.21 Lượng thùng carton 39

CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 41

4.1 Phân xưởng nấu 41

4.1.1 Silo 41

4.1.2 Thiết bị làm sạch 43

4.1.3 Bunke (chứa nguyên liệu sau làm sạch) 44

4.1.4 Thiết bị nghiền nguyên liệu 46

4.1.5 Bunke (chứa nguyên liệu sau nghiền) 48

4.1.6 Thiết bị nấu 50

4.1.6 Thiết bị lọc khung bản 55

4.1.7 Nồi trung gian 56

4.1.8 Nồi nấu nước nóng 57

4.1.9 Thùng chứa bã sau quá trình lọc 58

4.1.10 Thùng chứa purre mận 60

4.1.11 Thiết bị lắng Whirlpool 60

4.1.10 Thiết bị làm lạnh 62

4.2 Phân xưởng lên men 64

4.2.1 Thùng chứa men giống 64

4.2.2 Thiết bị lên men 65

4.2.3 Hệ thống thu hồi CO2 67

4.2.4 Thiết bị lọc bia 68

4.2.5 Thùng bão hòa CO2 68

4.2.6 Thiết bị nhân giống 69

4.3 Phân xưởng chiết rót 72

4.3.1 Thiết bị nâng pallet lon 72

4.3.2 Thiết bị kiểm tra lon rỗng 72

4.3.3 Thiết bị rửa lon 73

4.3.4 Thiết bị chiết rót 73

4.3.5 Máy đóng nắp 74

4.3.6 Máy kiểm tra lon sau khi chiết 74

4.3.7 Thiết bị thanh trùng 75

4.3.8 Thiết bị kiểm tra sau thanh trùng 75

4.3.9 Thiết bị in phun hạn sử dụng 75

4.3.10 Máy đóng thùng 76

4.4 Cơ cấu vận chuyển 76

4.4.1 Gầu tải 76

4.4.3 Bơm 77

4.5 Tổng kết thiết bị 79

KẾT LUẬN 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

PHỤ LỤC 85

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Hình ảnh về bia [3] 1

Hình 1 2: Phân loại bia theo màu sắc [23] 2

Hình 1 3: Sản phẩm bia không cồn trên thị trường Việt Nam [25] 3

Hình 1 4: Bia có nồng độ cồn từ 3 – 8% trên thị trường [26] 4

Hình 1 5: Sản phẩm có độ cồn cao (16%) [27] 4

Hình 1 6: Malt vàng và malt đen [28] 6

Hình 1 7: Bông đại mạch [5] 6

Hình 1 8: Cấu tạo hạt đại mạch [7] 7

Hình 1 9: Hoa Houblon [8] 8

Hình 1 10: Hoa cánh [9] 9

Hình 1 11: Hoa houblon dạng hoa viên [9] 9

Hình 1 12: những loại trái cây sử dụng để lên men [14] 11

Hình 1 13: Nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae [11] 13

Hình 1 14: Nấm men chìm Saccharomyces Carlbergensis [10] 14

Hình 1 15: Bia trái cây Bỉ [13] 17

Y Hình 2 1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia trái cây 18

Hình 2 2: Giản đồ nhiệt độ nấu bia 22

Hình 4 1: silo chứa 41

Hình 4 2: Máy làm sạch dạng rung [49] 44

Hình 4 3: Bunke chứa 44

Hình 4 4: Máy nghiền trục MMR-300 [50] 47

Hình 4 5: Máy nghiền búa [31] 47

Hình 4 6: Máy nghiền búa 40B [32] 48

Hình 4 7: Nồi nấu [33] 50

Hình 4 8: Thiết bị nấu 51

Hình 4 9: Cánh khuấy mỏ neo [31] 53

Hình 4 10: Thiết bị lọc ép khung bảng [17] 55

Hình 4 11: Thùng chứa bã 59

Hình 4 12: Thiết bị lắng xoáy Whirlpool [35] 61

Hình 4 13: Cấu tạo bộ trao đổi nhiệt [36] 62

Hình 4 14: Hướng chảy của hai dòng lưu chất nóng và lạnh giữa các tấm trong thiết bị trao đổi nhiệt [36] 63

Hình 4 15: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Taibong PHE [37] 63

Hình 4 16: Thiết bị lên men 65

Hình 4 17: Hệ thống thu hồi CO2 [38] 67

Hình 4 18: Hệ thống thu hồi CO2 với công suất 500 (kg/h) [38] 67

Hình 4 19: thiết bị lọc màng BMF – 18 compact 2 – 250HL/h [39] 68

Hình 4 20: Thiết bị nhân giống 69

Hình 4 21: Thiết bị kiểm tra lon rỗng Krones Cantronic [42] 73

Hình 4 22: Máy đóng nắp lon YLG – 300 [44] 74

Hình 4 23: Thiết bị thanh trùng Krones K570 [45] 75

Hình 4 24: Gầu tải [31] 76

Hình 4 25: Bơm ly tâm [48] 77

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1: Ưu và nhược điểm của hai công nghệ lên men này: 3

Bảng 1 2: Thành phần của hoa houblon [2] 8

Bảng 1 3: Các nguyên liệu thay thế [1] 12

Bảng 1 4: So sánh hai loại nấm men lên men chìm và lên men nổi [1] 14

Y Bảng 3 1: mức hao hụt qua từng công đoạn 30

Bảng 3 2: Số ngày nghỉ trong năm 2021 31

Bảng 3 3: Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất 40

Bảng 4 1: Thông số kỹ thuật silo chứa malt 42

Bảng 4 2: Thông số kỹ thuật silo chứa gạo 43

Bảng 4 3: Thông số kỹ thuật của thiết bị làm sạch dạng rung kiểu PCV30P: 43

Bảng 4 4: Thông số kỹ thuật bunke chứa malt vàng sau làm sạch 45

Bảng 4 5:Thông số kỹ thuật bunke chứa gạo sau làm sạch 46

Bảng 4 6: Thông số kỹ thuật thiết bị nghiền malt [50]: 46

Bảng 4 7: Thông số kỹ thuật của máy nghiền gạo [32] 48

Bảng 4 8: Thông số kỹ thuật bun ke chứa malt vàng sau nghiền 49

Bảng 4 9: Thông số kỹ thuật bunke chứa gạo sau nghiền 49

Bảng 4 10: Thông số kỹ thuật nồi nấu gạo 52

Bảng 4 11: Thông số kỹ thuật nồi nấu malt 54

Bảng 4 12: Thông số kỹ thuật nồi houblon hóa 55

Bảng 4 13: Thông số kỹ thuật của thiết bị lọp ép khung bản [34] 56

Bảng 4 14: Thông số kỹ thuật của nồi trung gian 57

Bảng 4 15: Thông số kỹ thuật của nồi nấu nước nóng 58

Bảng 4 16: Thông số kỹ thuật của thùng chứa bã sau quá trình lọc 59

Bảng 4 17: Thông số kỹ thuật của thùng chứa puree mận 60

Bảng 4 18: Thông số kỹ thuật của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Taibong PHE TX3-GD [37] 64

Bảng 4 19: Thông số kỹ thuật của thùng chứa men giống 64

Bảng 4 20: Thông số kỹ thuật của thiết bị lên men 66

Bảng 4 21: Thông số kỹ thuật của thiết bị lọc màng BMF–18 compact2– 250HL/h 68

Bảng 4 22: Thông số kỹ thuật của thùng bão hòa CO 2 69

Bảng 4 23: Thông số kỹ thuật của thiết bị nuôi cấy cấp 1 70

Bảng 4 24: Thông số kỹ thuật của thiết bị nuôi cấy cấp 2 71

Bảng 4 25: Thông số kỹ thuật thiết bị thu hồi sữa men 72

Bảng 4 26: Thông số kỹ thuật thiết bị kiểm tra lon rỗng [41] 73

Bảng 4 27: Thông số kỹ thuật thiết bị rửa lon [41] 73

Bảng 4 28: Thông số kỹ thuật thiết bị chiết rót Krones 74

Bảng 4 29: Thông số kỹ thuật máy đóng nắp lon YLG – 300 [44] 74

Bảng 4 30: Thông số kỹ thuật của thiết bị kiểm tra lon sau khi chiết 75

Bảng 4 31: Thông số kỹ thuật thiết bị thanh trùng Krones K570 [45] 75

Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và có

độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng Uống bia với một lượng thích hợp khôngnhững có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏisau ngày làm việc mệt nhọc Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ biacủa con người ngày càng tăng, thậm chí trở thành loại nước giải khát không thể thiếuhàng ngày đối với mỗi người dân phương tây [2]

Bia được làm từ các thành phần cơ bản như nước, malt đại mạch, hoa houblon,men, bia mang lại tính cảm quan khá tốt cho người tiêu dùng Ngoài ra CO2hòa tantrong bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa, ngoài ra trong biacòn chứa một lượng vitamin khá phong phú (chủ yếu là vitamin nhóm B như vitamin

B1, B2, PP…), đáp ứng nhu cầu giải khát của con người

Với những giá trị mang lại, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thếgiới với sản lượng ngày càng tăng Bên cạnh đó, sự phát triển của bia trên thế giớicũng ngày càng đa dạng đòi hỏi con người phải không ngừng đột phá, sáng tạo để cóthể cạnh tranh trên thị trường Bia phối vị trái cây là một trong số ví dụ về sản phẩmminh chứng cho sự đa dạng của bia

Về cơ bản, Bia phối vị trái cây cũng tương tự các loại bia thông thường về quytrình sản xuất Với sự có mặt của trái cây, bia được tạo thành có mùi vị rất đặc trưng

và quyến rũ, tạo sự hấp dẫn và tăng cường dinh dưỡng cho các sản phẩm bia [12]

Chính vì vậy, Nhằm tìm hiểu rõ hơn về bia phối vị trái cây em đã tiến hành đề tài

“Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái cây bằng phương pháp lên men hiện đại với năng suất 75 triệu lít/năm”

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Về mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25gthịt bò hoặc 150g bánh mỳ loại một, hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500 kcal Vìvậy bia được mệnh danh là bánh mỳ nước Ngoài ra trong bia còn có vitamin B1, B2,nhiều vitamin PP và axit amin rất cần thiết cho cơ thể Theo Hopkins, trong 100 ml bia10% chất khô có: 2,5 - 5mg vitamin B1, 35 - 36 mg vitamin B2 và PP [1]

Ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzimkhá phong phú, đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hóa amylaza

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 các tính chất cảmquan rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trung, vị đắng dịu, lớp bọt trắngmịn, hàm lượng CO2 khá cao (4 – 5g/l) giúp cơ thể con người giải khát một cách triệt

để khi uống [2]

Trong khoảng 10 năm trở lại đây, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung vàcông nghiệp sản xuất bia nói riêng của nước ta đã có một diện mạo mới Lượng biađược sản xuất ngày càng tăng, số người tiêu thụ và quan tâm đến công nghệ sản xuấtbia ngày nhiều Đòi hỏi tính sáng tạo và đột phá cao trong quá trình sản xuất bia để cóthể cạnh tranh với các nhãn hiệu bia trong và ngoài nước

Hình 1 1: Hình ảnh về bia [3]

1.1.1 Phân loại bia:

Bia được phân loại theo các tiêu chí sau:

 Theo Màu sắc: Màu sắc của bia được phân bố từ vàng đến đen, đượcquyết định chủ yếu bởi màu sắc của malt (tùy vào độ sấy mà malt sẽ có màu khácnhau)

Hình 1 2: Phân loại bia theo màu sắc [23]

 Theo Công nghệ sản xuất:

Gồm có phương pháp truyền thống (cổ điển) và phương pháp hiện đại Khácbiệt chính giữa hai phương pháp này là cách thực hiện quá trình lên men bia.Trong phương pháp truyền thống, hai quá trình lên men chính và phụ được thựchiện ở hai thiết bị riêng biệt Còn ở phương pháp lên men hiện đại thì cả hai quátrình lên men chính và phụ đều được thực hiện trong cùng một thiết bị

Bia sản xuất theo phương pháp truyền thống sẽ ngon hơn và công nghệ sảnxuất sẽ đơn giản hơn phương pháp hiện đại Tuy nhiên, thời gian lên men ởphương pháp truyền thống sẽ dài hơn nên giá thành sẽ đắt hơn

Trong hai phương pháp truyền thống và hiện đại bia có thể được lên men liêntục hoặc hiện đại

 Theo công nghệ lên men: gồm lên men chìm và lên men nổi:

- Lên men chìm: bia được sản xuất theo phương pháp này được lên men ởnhiệt độ thấp (khoảng 7 – 120C) và men bia nằm ở đáy thùng chứa Loại bia nàyđược gọi là bia Lager, có màu sáng, hương vị mạnh của hoa bia và có nồng độetanol từ 3 - 6% [24]

- Lên men nổi (hay còn gọi là bia Ale): phương pháp lên men khác với biaLager, được lên men ở nhiệt độ cao hơn (18 - 230C) Men bia nổi trên mặt thùngchứa, có nồng độ etanol cao hơn bia Lager, vị bia ngọt hơn [24]

Bảng 1 1: Ưu và nhược điểm của hai công nghệ lên men này:

- Bia ngon hơn

- Nhiệt độ lên men cao nên đỡlàm lạnh bằng tác nhân lạnh

- Thời gian lên men chính ngắnnên tạo ra bia có nồng độ cồncao

Nhược điểm

- Thời gian lên men dài

- Nấm men chịu được nồng độcồn thấp

- Gây phức tạp cho công đoạnloại nấm men và sinh khối

- Hương vị bia không đậm đànhư lên men chìm

 Theo nồng độ cồn: bia được chia làm 3 loại chính:

- Bia không cồn:Ở Mỹ nếu lượng còn nhỏ hơn 0.5% thì được coi như làkhông có etanol

Hình 1 3: Sản phẩm bia không cồn trên thị trường Việt Nam [25]

- Bia có nồng độ cồn trung bình từ 3 – 8%

Hình 1 4: Bia có nồng độ cồn từ 3 – 8% trên thị trường [26].

- Bia cao độ: lên men dài ngày, liên tục bia có thể đạt tới 12 – 17% độ

Hình 1 5: Sản phẩm có độ cồn cao (16%) [27]

1.1.2 Lợi ích mà bia mang lại:

 Giảm bệnh tim: Những vitamin B6 được tìm thấy trong bia giúp ngănngừa sự phát triển của các homocysteine – một axit amin có liên quan đến bệnhtim Khi có quá nhiều homocysteine trong cơ thể sẽ dễ bị bệnh về mạch máu vàtim mạch

 Giảm rủi ro bệnh tiểu đường: uống bia làm tăng mức độ lipoprotein lêncao, đồng thời chúng cũng tăng cholesterol tốt, làm giảm nồng độ insulin trong cơthể Điều này rất tốt để tránh bị tiểu đường vì nó làm giảm cơ hội phát triển bệnh

 Giảm nguy cơ sỏi thận: thường có thể giảm đến 40% ở những nam giớitrung niên Để giải thích cho điều này, các nhà khoa học nghi ngờ rằng chúng nhờmột phần do rượu, nước hay hoa bia

 Giảm mất ngủ: những nghiên cứu đã chỉ ra rằng dưới ảnh hưởng của biakhi uống, chúng sẽ có xu hướng làm cơ thể rơi vào trạng thái ngủ nhanh hơn

 Chống ung thư: các hoa bia có trong bia chứa xanthohumol, một chấtchống oxy hóa mạnh mẽ Nồng độ của xanthahumol tự nhiên trong bia có thể giúp

cơ thể ngăn chặn sự phát triển của các khối u trong giai đoạn đầu

 Chống loãng xương: hoa bia chứa phyto-estrogen, một hợp chất có thểgiúp giảm chứng nóng ran và loãng xương ở phụ nữ sau mãn kinh Tuy có lợi íchnhư thế nhưng bia không nên lạm dụng để sử dụng như một liệu pháp thay thế chođiều trị bằng estrogen

 Giảm cholessterol: tiêu thụ một lượng bia trung bình đã được chứngminh tăng cholesterol HDL và làm giảm mật độ lipoprotein (LDL) – một

“cholesterol xấu” ở phụ nữ sau mãn kinh

 Tăng huyết áp: phụ nữ tiêu thụ 2 đến 3 cốc bia trên tuần cho thấy giảm14% nguy cơ huyết áp cao Nó cũng có tác dụng ngay cả với những bệnh nhân bịhuyết áp cao mãn tính [4]

1.2 Nguyên liệu sản xuất bia

1.2.1 Malt Đại mạch

Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như đại mạch, tiểu mạch,thóc, ngô… Sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định vớinhững điều kiện bắt buộc Nó là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinhdưỡng: chứa 16 - 18% các chất thấp phân tử dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn giản,dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt chứamột hệ enzim phong phú, chủ yếu là proteaza và amylaza

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các loại bia Quá trình quan trọngnhất mà qua đó hạt đại mạch trở thành hạt malt là sự nảy mầm Mục tiêu lớn nhất củaquá trình nảy mầm và cũng là mục tiêu chủ yếu của quá trình sản xuất malt là để hoạthóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzim có trong hạt đại mạch Hệ enzimnày sẽ là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ của hạtthành các sản phẩm thấp phân tử (chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, axitamin, albumoza, pepton và nhiều chất khác) hòa tan bền vững vào nước để trở thànhchất chiết của dịch đường [2]

 Phân loại malt: malt được chia làm hai loại: malt vàng và malt đen (malt vàng

và malt đen chỉ khác nhau ở chế độ sấy), đặc điểm của từng loại như sau:

 Malt vàng: màu vàng sáng, hương và vị ngọt nhẹ Nhiệt độ sấy khôngvượt quá 400C

 Malt đen: màu nâu sẫm, hương và vị ngọt đậm, tạo bia đen có màu nâusẫm, độ nhớt cao, khả năng tạo và giữ bọt lớn Nhiệt độ sấy tối đa là 1050C [1]

Hình 1 6: Malt vàng và malt đen [28]

 Đại mạch:

 Đại mạch giống gieo trồng (Hordeum sativum-jessen) thuộc nhóm thực vật có hạt (spermophyta), phân nhóm bí tử (An-giospermae), lớp một lá mầm (monocotyledonae), họ lúa mỳ(Gramineae) [2].

 Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại mạch mà chia đại mạch thành 2 loại:hai hàng và đa hàng [1]

 Đại mạch hai hàng được dùng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất bia bởi nhữngđặc điểm: hạt to, đầy đặn, đồng đều vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng Do đó, loại đạimạch này có hàm lượng có ích tương đối lớn, hàm lượng chất hòa tan tương đối cao,đồng thời lượng vỏ ít nên chứa không nhiều các hợp chất polyphenol và hợp chất đắng[1]

Hình 1 7: Bông đại mạch [5].

 Cấu tạo: bao gồm ba bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phôi

Hình 1 8: Cấu tạo hạt đại mạch [7].

a-mặt cắt dọc:

1-vỏ trấu ; 2-vỏ quả ; 3-vỏ hạt ; 4-lớp alơron ; 5-nội nhũ ; 6-ngù ; 7-phôi lá ;

8-phôi thân ; 9-8-phôi rễ ; 10-lớp tế bào bao.

b-mặt cắt ngang:

1,2,3,4-vỏ ; 5-lớp alơron ; 6-phôi ; 7-tế bào bao; 8-ngù ; 9-nội nhũ.

- Vỏ: Từ ngoài vào trong được chia làm 3 lớp: vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt Vỏ hạt

chiếm một tỷ lệ khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng Đối với công nghệ sảnxuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt: mặt bất lợi là vì trong vỏ chứa các chất màu,các chất đắng và chất chát Nếu những chất này hòa tan vào dịch đường sẽ làm giảmchất lượng của sản phẩm Mặt lợi của lớp vỏ là nó đóng vai trò xây dựng màng lọctrong quá trình tách bã khỏi khối cháo

- Nội nhũ: chiếm phần lớn trọng lượng của hạt Hầu hết chất dinh dưỡng tập

trung tại đây, là nguồn cung cấp chủ yếu chất hòa tan cho dịch đường

- Phôi: là phần sống của hạt, chiếm tỷ lệ không đáng kể (khoảng 2,5 – 5%) so với

trọng lượng của hạt Đây là trạm hoạt hóa và là nhà máy sản xuất enzim [2]

1.2.2 Hoa Houblon

Hoa Houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ hai (sau đại mạch) của côngnghệ sản xuất bia Nó được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 nămtrước Công nguyên

Hoa houblon làm cho bia có vị dắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khảnăng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm[2]

Trong sản xuất bia sử dụng búp hoa của cây cái Trong hoa cái có chứa các chấtnhựa đắng và tinh dầu, các thành phầm này cung cấp cho bia các cấu tử đắng và thơm.[1]

Hình 1 9: Hoa Houblon [8]

1.2.2.1 Thành phần hóa học của houblon

Thành phần của hoa houblon vô cùng quan trọng đối với chất lượng bia Phụthuộc vào chủng giống, điều kiện khí hậu, đất đai gieo trồng và kỹ thuật canh tác màthành phần hóa học của hoa houblon có sự khác nhau đáng kể và thường dao độngtrong khoảng rộng như sau [2]:

Bảng 1 2: Thành phần của hoa houblon [2]

Thành phần Hàm lượng (tính theo % chất khô)

1.2.2.2 Các dạng của hoa houblon

 Hoa cánh (hoa nguyên cánh): sấy nhẹ ở 500C (độ ẩm W ≤ 11%), sau đó

ép thành bánh Hoa cánh dễ bị oxy hóa, khó bảo quản, hiệu suất thấp (do có khốilượng lớn nhưng lượng lupulin lại nhỏ) nên thường ít được sử dụng dưới dạng hoatươi (hoa này ở Việt Nam không có) [9]

Hình 1 10: Hoa cánh [9]

 Hoa viên: hoa houblon đã sấy khô được nghiền thành bột, sau đó épthành viên Ở dạng viên hoa houblon có thể định lượng và bổ sung dễ dàng Có 3loại hoa viên: loại 90, loại 45 (nồng độ cao), loại đã được đồng phân hóa (isomeric)

[1]

Hình 1 11: Hoa houblon dạng hoa viên [9]

 Cao hoa: người ta đã sử dụng nhiều loại dung môi hữu cơ (như hexan,metanol, metylen clorua, tricloetylen, etanol) để trích ly các nhựa đắng và tinh dầuthơm của hoa houblon, sau đó làm bay hơi dung môi Cao hoa thu được nhớt và cómàu xanh da trời, bền trong quá trình bảo quản Tuy nhiên, hàm lượng dầu thơmthấp, lo ngại nguy cơ còn sót lại gốc hữu cơ của dung môi nên có thể mang độc tố

và ảnh hưởng tới môi trường [1]

Sử dụng hoa nguyên cánh trong sản xuất bia có ưu điểm là bảo toàn được chấtlượng, nhưng có các nhược điểm là chúng chiếm thể tích cồng kềnh, khó bảo quản,hiệu quả sử dụng thấp

Để khắc phục các nhược điểm trên, trong kỹ thuật sản xuất bia người ta đã chếbiến hoa cánh và các bộ phận của nó thành dạng bán thành phẩm, gọi là chế phẩmhoublon (hoa viên và cao hoa) để sử dụng được thuận tiện hơn [2]

 Ưu điểm của chế phẩm hoa houblon:

 Khi sử dụng chế phẩm hoa houblon, bia có độ đắng ổn định

 Thời gian bảo quản chế phẩm hoa houblon khá dài do đó điều kiện sử dụng linhhoạt hơn, không bị phụ thuộc vào sản lượng cũng như chất lượng hoa trồng hàng nămcũng như tránh được sự biến động lớn về giá cả thị trường

 Độ đắng cao hơn [1]

1.2.3 Nước

Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm đến 77 – 90% Với một tỷ lệ lớnnhư vậy trong một sản phẩm, ta có quyền nói rằng nước là một trong những nguyênliệu chính để sản xuất bia

Nước, thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion Nhómcation thì chiếm nhiều nhất là Ca2+¿ ¿, Mg2+¿¿, H+ ¿¿, Na+ ¿¿, K+ ¿¿, Fe2+¿¿, Mn2 +¿¿, và Al3 +¿¿,còn nhóm anion thì chủ yếu là OH− ¿¿

- Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l

- Hàm lượng muối Mg2+ ¿¿ không quá 100mg/l

- Hàm lượng muối clorua 75 – 150mg/l

- Hàm lượng CaSO4 150 – 200mg/l

- NH3 và muối NO2 không có

- Hàm lượng ion sắt 2 không quá 0,3mg/l

- Vi sinh vật không quá 100 tế bào/ml [1]

Ngoài yêu cầu về thành phần hóa học, nước dùng trong sản xuất bia cần phải cóthêm các tiêu chuẩn sau đây:

- Trong, không có mùi và vị lạ

- Chuẩn coli: 300ml (chuẩn coli là lượng nước tối thiểu cho phép phát hiện một

tế bào E.coli).

- Chỉ số coli: 3 (chỉ số coli là số tế bào E.coli cho phép có trong 1 lít nước) [2].

1.2.3.2 Xử lý nước

Việc xử lý nước phụ thuộc vào mức độ sạch của nó, quy trình xử lý trải qua các

giai đoạn sau:

- Loại các chất dạng huyền phù

- Loại các chất hòa tan

- Diệt vi sinh vật.

- Cải thiện thành phần nước[1]

d Cải thiện thành phần của nước

Nước sẽ được lắng trong và lọc; làm mềm nước (loại bỏ các muối gây nên

độ cứng của nước) bằng các phương pháp: gia nhiệt, nguội, dùng vôi – xôđa …;sát trùng nước dùng để rửa men và thiết bị bằng phương pháp lý học, hóa lý, hóahọc [1]

Một số loại trái cây thường được bổ sung:

- Táo: táo trong bia sẽ tạo ra một hương vị nhẹ Táo có xu hướng tạo vị chua vàkhông mang lại vị đậm đà Với trái cây tươi nên bổ sung khoảng 0,9kg/3,8 lít

- Mơ: mơ có tác dụng với bia tốt hơn đào và nó tạo ra hương vị giống như đàotrong bia thành phẩm Nếu muốn có hương vị đào thì sử dụng mơ với tỉ lệ 0,6 – 1,8kg/3,8 lít

- Việt quất: quả việt quất không giữ được hương vị tốt trong bia, một số nhà sảnxuất bia cho rằng việt quất đã nấu chín sẽ giữ được hương vị tốt hơn so với việt quấtchưa nấu chín Việt quất lên men là một hương liệu rất tinh tế 0,9kg/3,8 lít

- Cherry (Anh đào): được sử dụng nhiều ở Bỉ, quả anh đào chính, chua hòa quyệntốt với hương vị của malt Lượng anh đào cần sử dụng 0,45 – 1,3kg/3,8 lít

- Bưởi: có thể thêm bưởi dưới dạng vỏ xay nhuyễn (tránh phần vỏ màu trắng gây

vị đắng) hoặc nước trái cây Lượng bổ sung 28g vỏ/19 lít

- Đào: loại quả này có vị nhạt khi bổ sung vào bia, có thể sử dụng hương liệu đàohoặc sử dụng mơ để tăng hương vị Lượng đào bổ sung 0,6 – 1,8kg/3,8 lít

- Dứa: dứa cung cấp hương vị rất tinh tế Dứa có tính acid Lượng bổ sung0,9kg/3,8 lít

- Mận: mận là một loại trái cây tuyệt vời để bổ sung vào bia, tạo hương vị đậm

đà Sử dụng mận từ 0,23 – 0,9kg/3,8 lít [15]

1.2.5 Nguyên liệu thay thế

Bảng 1 3: Các nguyên liệu thay thế [1]

Ngô Nước xiro tinh bột, đường ngô, ngũ

cốc, củ cảiGạo Đường lỏng của củ cải, mía, tinh bột

Lúa miến Nước xiro malt (nước chiết malt)

1.2.5.1 Nguyên liệu tinh bột

Khoảng 90% lượng bia sản xuất trên thế giới được làm từ malt và nguyên liệutinh bột Người ta sử dụng nguyên liệu tinh bột với nhiều mục đích:

Nguyên liệu dạng lỏng được sử dụng với những mục đích:

- Tăng công suất nhà máy sản xuất bia, giảm chi phí năng lượng

- Giúp ổn định vi sinh vật

- Điều chỉnh màu bia

- Cung cấp chất màu cho malt [1]

1.2.6 Nấm men bia

Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì nó là nhân tố để thựchiện quá trình chuyển hóa đường thành cồn và CO2, tạo hương vị đặc trưng cho từngloại bia

Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường dinhdưỡng có chứa đường, nitơ, photpho và các chất hữu cơ, vô cơ khác Chúng là các visinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong cả điều kiện hiếu khí và kị khí

Hiện nay, nấm men bia có hai loại chính đó là nấm men chìm Saccharomyces

Carlbergensis và nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae [1].

Hình 1 13: Nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae [11].

Hình 1 14: Nấm men chìm Saccharomyces Carlbergensis [10].

Bảng 1 4: So sánh hai loại nấm men lên men chìm và lên men nổi [1].

Chỉ sử dụng được 1/3 đườngsaccaroza

Quá trình trao đổi

Khả năng tạo bào tử Lâu hơn và hạn chế hơn Nhanh hơn

Năng lực lên men

đường disacarit

melibioza

Có chứa các gen MEL nên cókhả năng chuyển hóa đườngmelibioza

Không chứa gen MEL do đókhông chuyển hóa đượcđường melibioza

Cuối quá trình lên

men

Tế bào kết lắng xuống đáy thiếtbị

Tế bào kết thành chùm và bịhấp thụ vào các bọt khí CO2

rồi nổi lên bề mặt dịch lênmen

Tách nấm men khỏi

bia

Bằng cách xả cặn ở đáy thiết bịlên men

Bằng cách hớt bọt

 Các đặc tính cơ bản mong muốn có đối với bất kỳ chủng nấm men nào dùngtrong sản xuất bia:

 Tốc độ lên men nhanh

 Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao

 Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ, và nồng độ CO2 phùhợp với từng nhà máy

 Có khả năng kết bông hoặc kết lắng tốt

 Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng.

 Sản phẩm tạo ra bao gồm các hợp chất tạo hương và vị đắng đặc trưng cho bia

 Đặc tính di truyền ổn định cao [1]

1.2.7 Các nguyên liệu phụ khác

Ngoài các nguyên liệu chính trong sản xuất bia, còn phải kể đến nhiều nguyênliệu phụ khác có vai trò không kém phần quan trọng, đặc biệt là trong công nghiệp sảnxuất bia ngày nay

Các nguyên liệu phụ này có thể kể đến là các hóa chất sử dụng trong các côngđoạn tẩy rửa hay sử dụng để tăng hiệu quả của các công đoạn sản xuất như các loại bộttrợ lọc, các chất ổn định và đặc biệt là các enzim sử dụng trong công đoạn sản xuấtdịch đường lên men và lên men [1]

1.3 Các quá trình sinh lý, sinh hóa trong sản xuất bia

1.3.5 Các quá trình xảy ra khi nấu

Thực chất các quá trình xảy ra khi nấu bia là sự thủy phân các hợp chất cao phân

tử dưới sự xúc tác của enzyme Các quá trình xảy ra trong nấu bia có thể chia làm 2nhóm: quá trình enzyme và phi enzyme

- Quá trình enzyme: dưới tác động của các enzyme, các chất có trongnguyên liệu (amyloza, amylopectin và dextrin bậc cao) sẽ bị thủy phân và chuyểnsang trạng thái hòa tan Tinh bột sẽ chuyển thành các loại đường khác nhau vàdextrin nhờ hệ enzyme amylase Dưới tác dụng của hệ enzyme protease, protein sẽ

bị thủy phân thành acid amin và các polipeptid bậc thấp Phitin sẽ bị thủy phân vàgiải phóng H3PO4 nhờ enzyme phitase Nhờ tác động của hệ enzyme xitase dẫn đến

sự thủy phân hemixenlulose và một số các chất khác của nguyên liệu để tạo thànhglucose, xilose, arabinose và các dextrin

- Quá trình phi enzyme: dưới tác động nhiệt độ cao một phần protein bịbiến tính và đông tụ Xảy ra phản ứng tạo thành melanoid, giữa các muối của nước

và photphat có trong khối cháo, giúp hòa tan các thành phần dễ hòa tan của maltvào dung dịch [1]

1.3.6 Các quá trình xảy ra khi lên men

Quá trình lên men bia gồm 2 giai đoạn chính: lên men chính và lên men phụ

1.3.6.1 Lên men chính

Trong quá trình lên men chính, dưới tác dụng của enzyme vi sinh vật đểchuyển hoá phần lớn đường thành rượu etylic, CO2 và các sản phẩm khác góp phầntạo nên hương vị cho sản phẩm

- Quá trình sinh lý: thể hiện ở sự sinh trưởng và phát triển của tế bào nấmmen Đây là quá trình quan trọng để đảm bảo đủ số lượng tế bào cho quá trình lên

men Quá trình này thường xảy ra mạnh trong thời kì đầu của quá trình lên menchính.

- Quá trình sinh hoá: đây là quá trình cơ bản trong lên men bia, là quátrình chuyển hoá các chất có trong dịch đường nhờ tác động của nấm men bia.Trong đó quá trình quan trọng nhất là chuyển đường thành rượu và CO2 Ngoài ratrong quá trình lên men còn xảy ra nhiều phản ứng khác sinh ra các sản phẩm phụnhư là: glyxerin, các axit hữu cơ, các rượu bậc cao, aldehyt, este, diaxetyl …

- Quá trình hoá lý: trong quá trình lên men do sự tích lũy các axit hữu cơlàm pH môi trường giảm, thế oxi hoá giảm vì nấm men sử dụng hết O2, đồng thời cóquá trình tạo thành bọt do CO2 được giải phóng ra [1]

1.3.6.2 Lên men phụ

Trong quá trình lên men phụ, phần đường còn lại tiếp tục được lên men để tạothành rượu, CO2 và các sản phẩm khác, tức là ở đây xảy ra các quá trình nhằm ổnđịnh thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm Gồm các quá trình cơ bảnsau:

- Sự hòa tan và liên kết CO2 trong bia: Trong bia non chứa khoảng 0.2%

CO2 mà yêu cầu hàm lượng CO2 trong bia thành phẩm không nhỏ hơn 0.3%, do đóphải bổ sung thêm CO2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đường còn lại trongbia là nguồn bổ sung CO2 cho bia thành phẩm CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằngđộng như sau: CO2 liên kết ↔ CO2 hòa tan ↔ CO2 dạng khí

1.4 Bia phối vị trái cây

Về cơ bản, Bia phối vị trái cây cũng tương tự như các loại bia thông thường vềquy trình sản xuất Tuy nhiên ở giai đoạn lên men, trái cây có thể được thêm vào ở quátrình lên men, khi đó trái cây có thể được thêm vào ở quá trình lên men chính, lên menphụ hoặc có thể ở sau giai đoạn houblon hóa dịch đường

Với sự có mặt của trái cây, bia được tạo thành có mùi vị rất đặc trưng và quyến

rũ, tạo sự hấp dẫn và tăng cường dinh dưỡng cho các sản phẩm bia Trái cây được sửdụng để bổ sung vào bia có thể dưới dạng trái cây tươi, trái cây đông lạnh, trái câyđóng hộp, puree trái cây hay nước ép [12]

Nhiều nhà sản xuất bia trái cây thích sử dụng trái cây tươi vì mùi vị và hương vịđược giữ nguyên vẹn, không bị mất đi bởi các quá trình chế biến Tuy nhiên, việc sửdụng trái cây tươi có nhiều điểm bất cập Thứ nhất là vấn đề mùa vụ, ít có loại trái câynào cho quả quanh năm, điều này sẽ làm ảnh hưởng đến thời gian hoạt động của nhàmáy, nhà máy đó chỉ có thể hoạt động theo mùa thu hoạch của loại trái cây lựa chọn.Thứ 2, ở trái cây tươi luôn tồn tại các loại nấm men và vi sinh vật hoang dã, khi bổsung trái cây vào trong bia, các loại vi sinh vật hoang dã này sẽ phát triển và hoạt động

có thể tạo ra nhiều mùi vị không mong muốn ở bia và có thể làm hỏng bia Chính vì

những bất cập của việc sử dụng trái cây tươi mà việc sử dụng các dạng trái cây nhưpuree hay nước ép là một lựa chọn tối ưu Chúng không phụ thuộc vào mùa vụ vì đãđược xử lý đóng gói và bảo quản được lâu, giảm các bước xử lý ban đầu, chỉ cần bổsung trực tiếp vào Đặc biệt, chúng đã được thanh trùng, vấn đề vi sinh vật không còn

là mối lo ngại Tuy nhiên, lưu ý cần lựa chọn các sản phẩm 100% trái cây không bổsung thêm đường, acid, vì đường sẽ làm tăng nồng độ cồn của bia, acid sẽ làm cho biachua hơn, một số sản phẩm còn chứa chất bảo quản, chúng làm ảnh hưởng đến sự pháttriển và hoạt động của nấm men bia Không nên sử dụng trái cây dạng mứt hay thạch

vì trong chúng có chưa pectin sẽ gây đục bia [29]

Hình 1 15: Bia trái cây Bỉ [13].

1.5 Tình hình sử dụng bia phối vị trái cây ở Việt Nam và trên thế giới

Ở Việt Nam mới chỉ có một số ít người biết đến bia trái cây và chưa có nhà máybia nào cho ra đời một nhãn hiệu thuộc dòng sản phẩm thú vị này Hầu hết, các sảnphẩm bia phối vị trái cây đều được nhập khẩu để phục vụ nhu cầu của một số ít kháchhàng Tuy nhiên, giá thành khá cao nên vẫn chưa được ưa chuộng ở thị trường ViệtNam

Trên thế giới, đặc biệt là ở Bỉ với hơn 2500 loại bia khác nhau, sự đa dạng trongbia Bỉ là dường như không có giới hạn Sự phát triển của bia trái cây Bỉ cũng đa dạngnhư vậy Có rất nhiều loại bia trái cây khác nhau được sản xuất để phục vụ nhu cầucủa các thực khách Tính đến nay, tổng số các loại bia trái cây của Bỉ được sản xuấtlên tới khoảng 350 loại Những loại bia này được chế biến, lưu thông từ hơn 32 nhàmáy khác nhau đang được vận hành trên đất nước Bỉ Bia trái cây của Bỉ rất đa dạng

về hương vị Theo thời gian, sự cải tiến về máy móc cũng như nhứng sáng tạo trong

chế biến đã cho ra đời nhiều loại bia trái cây phong phú Trong tương lai, sẽ có thêmnhiều loại bia trái cây được sản sinh ra trên đất nước này [13].

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1 Quy trình công nghệ sản xuất bia phối vị trái cây

Qua quá trình tìm hiểu và tham khảo các nguồn tài liệu, dây chuyền công nghệđược lựa chọn như sau:

Xử lý nguyên liệu Xử lý nguyên liệu

Puree mận

Ổn định biaLon

Hình 2 1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia trái cây

2.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất

2.2.1 Nguyên liệu đầu vào

Để sản xuất bia trái cây, ta sử dụng các nguyên liệu với tỷ lệ:

- Malt vàng: 60%

- Gạo: 35%

Nguyên liệu trước khi nhập vào silo chứa phải qua các khâu kiểm tra chất lượng

và định lượng đảm bảo đủ số lượng nguyên liệu dùng cho sản xuất

2.2.2 Xử lý nguyên liệu

trong quá trình sản xuất và vận chuyển nhằm đảm bảo nguyên liệu sạch trước khitiếp tục đến các giai đoạn khác, hạn chế ảnh hưởng đến chất lượng của bia sau này

và tránh gây hư hỏng thiết bị

Tiến hành: malt vàng/gạo được đưa vào thiết bị làm sạch dạng sàng rung

để dễ dàng loại bỏ tạp chất và đảm bảo kích thước hạt đồng đều

Input: malt vàng, gạo còn lẫn tạp chất

Output: malt vàng và gạo đã được loại bỏ tạp chất, kích thước đồng đều

2.2.3 Nghiền

2.2.3.1 Nghiền malt

Phá vỡ cấu trúc của hạt, dập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp

xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của vào các thành phần chất của nội nhũnhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh

và triệt để hơn [2]

Vỏ trấu được sử dụng như một chất trợ lọc dịch đường và hạn chế các chấthòa tan của nó tan vào dịch đường (gây mùi vị không tốt) Vì vậy, chỉ nên nghiềndập hay bẹp không nghiền mịn, đảm bảo tách hết nội nhũ khỏi vỏ [1]

Tiến hành: sử dụng phương pháp nghiền khô để nghiền malt Điều chỉnh

cặp trục sao cho hạt malt không bị nghiền mịn và vỏ trấu càng nguyên vẹn càngtốt

Input: malt đã được làm sạch

Output: bột malt với kích thước không quá nhỏ, vỏ trấu không bị nghiềnmịn, càng nguyên vẹn càng tốt

Tiến hành: nghiền gạo bằng thiết bị nghiền búa vì gạo đòi hỏi phải được

nghiền càng mịn càng tốt [2]

búa

Input: gạo đã được làm sạch

Output: bột gạo nghiền mịn

2.2.4 Nấu nguyên liệu

nhờ các phản ứng enzyme Các enzyme hoạt động mạnh tại các nhiệt độ thíchhợp nên quá trình nấu được thực hiện tại những điểm nhiệt độ phù hợp cho hoạtđộng của các enzyme [1]

2.2.4.1Nấu gạo

Tiến hành:

Bổ sung 10% bột malt lót để cung cấp hệ enzyme amylase cho quá trìnhthủy phân tinh bột Sau đó, bơm từ từ một lượng nước ấm nhất định vào nồi nấu,

tỷ lệ phối trộn gạo : nước là 1: 4 (1kg bột nghiền phối trộn với 4 lít nước) [2]

Bổ sung ion Ca2+¿ ¿ để tăng độ bền của enzyme amylase ở nhiệt độ cao Sau

đó ta bắt đầu nâng nhiệt độ nồi nấu lên 500C và giữ trong vòng 10 phút Tiếp đónâng dần nhiệt độ lên 72 – 750C với tốc độ 1 phút 10C và giữ trong 10 phút Rồitiếp tục nâng đến 850C và giữ trong 10 phút để tinh bột gạo được hồ hóa Sau đó,đun sôi khối cháo ở nhiệt độ 95 – 1000C, duy trì ở nhiệt độ này trong vòng 30phút và đảm bảo cháo không được quá đặc để tránh cháy ở đáy nồi Enzyme sẽthủy phân tinh bột gạo, phá vỡ lớp thành tế bào và chuyển hóa một số chất caophân tử thành dạng thấp phân tử dễ hòa tan [2]

Trong suốt quá trình nấu gạo phải được khuấy trộn

Input: hỗn hợp gạo với nước 50 - 520C

Output: hỗn hợp sau khi được hồ hóa

2.2.4.2Nấu Malt

Tiến hành:

Khi nồi gạo đạt đến nhiệt độ 950C thì tại nồi malt tiến hành đưa nước cónhiệt độ khoảng 500C và bột malt vào nồi với tỷ lệ malt : nước là 1: 1 (1kg bộtnghiền phối trộn với 1 lít nước), đồng thời cho cánh khuấy hoạt động Rồi tăngnhiệt độ lên 550C (nhiệt độ tối ưu cho enzyme protease hoạt động) trong 40 phút.Kết thúc giai đoạn đun sôi cháo, tiến hành hội cháo từ nồi gạo sang nồi malt đểthực hiện quá trình đường hóa, bơm từ từ để nhiệt độ trong nồi không tăng độtngột [2]

Input: hỗn hợp malt với nước 500C

Output: hỗn hợp malt đã được đạm hóa

2.2.5 Đường hóa

động, phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong malt và gạo thành các sản phẩmthấp phân tử để cùng với các cấu tử thấp phân tử đã có sẵn trong nguyên liệu hòatan bền vững vào dịch đường [1]

Tiến hành:

Khi hội cháo xong, nhiệt độ trong nồi malt lúc này khoảng 630C Giữ nhiệt

độ trong nồi ổn định trong vòng 15 phút, đây là nhiệt độ tối ưu của β-amylasehoạt động phân hủy tinh bột thành chủ yếu đường maltose và một ít dextrin bậcthấp (dextrin là một loại đường không lên men được, nó tồn tại trong bia vàquyết định đến chất lượng của bia)

Sau đó nâng nhiệt độ lên 720C (nhiệt độ tối ưu của α-amylase) trong vòng

10 phút và giữ trong vòng 20 phút để đường hóa nguyên liệu Kết thúc đườnghóa xác định bằng phương pháp thử iôt nâng nhiệt độ lên 780C và kết thúc quátrình đường hóa, tiếp tục đến quá trình lọc [2]

Trong quá trình đường hóa, khuấy trộn cũng giữ một vai trò quan trọng Vìvậy, cần điều chỉnh tốc độ quay của cánh khuấy sao cho phù hợp với từng lúc.Khi tăng nhiệt cần tăng tốc quay đảm bảo truyền nhiệt đều cho toàn bộ khối dịch.Khi giữ nhiệt thì giảm tốc độ quay để tránh thất thoát nhiệt [1]

Input: hỗn hợp gạo và malt sau khi nấu

Output: dịch đường thô có lẫn bã ở nhiệt độ 78oC

 Thiết bị sử dụng:

Nồi nấu gạo và nấu malt có cấu tạo giống nhau, chỉ khác nhau về thể tích.Thể tích nồi nấu malt lớn hơn nồi nấu gạo do ở nồi nấu malt diễn ra quá trình hộicháo và đường hóa

Nồi nấu có rất nhiều dạng, phổ biến nhất là loại có thân hình trụ đáy lồi,được trang bị áo hơi để gia nhiệt Trong nồi nấu có hệ thống truyền động và hệthống cánh khuấy đặt ở phía dưới

Hình 2 2: Giản đồ nhiệt độ nấu bia.

2.2.6 Lọc dịch đường

của hạt không tan Ngoài ra giữ lại cùng với bã những chất không mong muốnnhư kim loại nặng, tanin, lipit…[1] Có vỏ malt đóng vai trò làm chất trợ lọc

Tiến hành: Quá trình lọc chia thành hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Lọc dịch đầu: giai đoạn tách dịch ra khỏi bã Trong suốt quá

trình 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 giữ lại một lượng các chất hòatan 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 (78 – 800C) và thường xuyên điềuchỉnh nhiệt độ của nước rửa bã đến nhiệt độ này Thực tế, nước kiềm tính thườnglàm tăng sự hòa tan những chất không muốn (polyphenol) [1]

 Thiết bị sử dụng: thiết bị lọc khung bản.

Input: dịch đường thô có lẫn bã ở nhiệt độ 78oC

Output: dịch đường trong ở nhiệt độ 78 oC

2.2.7 Houblon hóa

- Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ vàcác thành phần khác của hoa houblon làm cho dịch đường có vị đắng và hươngthơm dịu của hoa

- Polyphenol của hoa houblon khi hòa tan vào dịch đường, ở nhiệt độ cao

sẽ tác dụng với các hợp chất protein cao phân tử để tạo thành các phức chất dạngmàng nhầy tạo thành mảng, dễ kết lắng và sẽ kéo các phân tử cặn li ti trong dịchđường kết lắng Làm cho độ bền keo của dịch đường tăng lên và thành phần sinhhọc của nó được ổn định

- Polyphenol, chất đắng, các chất chứa nitơ trong hoa houblon là nhữngchất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính rất cao Những hợp chất này tham gia vàoquá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho bia

- Quá trình tạo melanoid, tăng độ chua định phân, tăng cường độ màu,giảm độ nhớt…[2]

- Chuyển hóa một số chất có trong puree mận, các este tạo mùi và hươngthơm trong puree mận cũng được chiết ra, tăng hương vị đặc trưng cho loại biatrái cây được sản xuất

Tiến hành:

Sau khi kết thúc quá trình rửa bã thì tiến hành thêm đường và cho 50% caohoa ( mang lại vị đắng cho bia) và nâng dần nhiệt độ lên nhiệt độ sôi Khoảng 30phút trước khi kết thúc quá trình đun sôi bổ sung thêm 50% hoa viên (tạo mùithơm đặc trưng cho bia) Trước khi kết thúc quá trình houblon hóa 5 phút sẽthêm puree mận vào

Lượng hoa houblon cần dùng để nấu dịch đường dao động từ 100 – 700g/hl,lượng này phụ thuộc vào mức độ đắng của loại bia cần sản xuất, chất lượng củahoa, thành phần hóa học của nước và nhiều yếu tố khác

Yêu cầu không để nhiệt độ của dịch (dịch đường ban đầu và cả nước rửa bã)

hạ xuống dưới 700C.Vì như vậy sẽ tạo điều kiện cho oxy không khí tiếp xúc vớidịch đường Phản ứng oxy hóa sẽ làm cho chất lượng của dịch đường bị giảm [2]

 Thiết bị sử dụng: Nồi houblon hóa dạng cấp nhiệt bên trong.

Input: dịch đường trong và chế phẩm hoa houblon

Output: dịch đường đã được houblon hóa

2.2.8 Lắng trong

các chất đắng, protein, polyphenol… Cặn này nếu không tách đi thì trong quátrình lên men nó sẽ bao phủ lấy nấm men làm giảm năng suất chuyển hóa đường

Tiến hành: tiến hành lắng trong trong thiết bị lắng xoáy Whirlpool.Thiết

bị này tách cặn trên nguyên tắc sức hút của lực hướng tâm Dịch đường sau khihoublon hóa được dẫn vào thùng lắng để tiến hành tách cặn nhờ đường ống ở độcao ¼ thân thiết bị từ đáy lên theo phương tiếp tuyến với thân thùng Khi đó, tốc

độ của dịch đường phóng vào thiết bị rất lớn tạo nên một lực đẩy mạnh Nhờ cólực hướng tâm lớn, cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy

 Thiết bị sử dụng: Thùng lắng xoáy Whirlpool.

Input: dịch đường sau khi houblon hóa ở nhiệt độ 98 – 100oC

Output: dịch đường trong

2.2.9 Làm lạnh nhanh

cao nên cần được làm lạnh xuống nhiệt độ từ 6 – 100C (nhiệt độ thích hợp chomen phát triển và tiến hành quá trình lên men) Việc làm lạnh phải tiến hànhnhanh và vô trùng để ngừng các phản ứng hóa học và giảm tối đa các cơ hội pháttriển của vi sinh vật tạp nhiễm [1]

Tiến hành:

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng, khép kín với 3 khoang khácnhau, sử dụng nước và alcohol làm tác nhân lạnh Dịch chảy vào một đầu và đi ramột đầu, dịch đường và tác nhân lạnh đi ngược chiều nhau, tiếp xúc với nhau vàtiến hành quá trình trao đổi nhiệt, giúp cho nhiệt độ dịch đường giảm xuống

 Thiết bị sử dụng: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản.

Input: dịch đường trong ở nhiệt độ cao

Output: dịch đường trong ở nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men

2.2.10 Lên men

2.2.10.1 Nhân giống

thích nghi dần với môi trường lên men công nghiệp

Tiến hành:

- Chủng nấm men sử dụng: men chìm Saccharomyces carlsbergensis dưới

2 dạng: Nấm men giống thuần khiết và sữa men (được thu hồi và rửa men saubước lên men)

- Men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôicấy trong phòng thí nghiệm và giai đoạn nuôi cấy sản xuất:

 Giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm: men giống thuần khiết bắtđầu nuôi cấy ở 250C, tạo điều kiện cho nó sinh sản ở nhiệt độ 18 - 200Ccho đến 10 lít Sau đó chuyển sang giai đoạn nhân giống trong sản xuất

 Giai đoạn nuôi cấy sản xuất: Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho pháttriển ở 12 - 150C và tiếp tục phát triển giống ở 6 - 100C đến số lượng cầnthiết thì đưa vào thiết bị lên men

Các quá trình thực hiện trong thiết bị nuôi cấy nấm men kín và tiệt trùngtheo các mô hình khác nhau [1]

 Thiết bị sử dụng: Hệ thống nuôi cấy nấm men quy mô phòng thí nghiệm

và thiết bị nuôi cấy nấm men thuần khiết lớn

2.2.10.2 Lên men

lượng lớn cơ chất (chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp) có trong dịch đường đểtạo thành rượu etylic, khí cacbonic và một số sản phẩm như este, aldehid,glyxerin… tạo nên hương vị đặc trưng cho sản phẩm bia

Quá trình lên men gồm 2 giai đoạn chính:

- Lên men chính: là quá trình chuyển hóa các chất đường, dextrin phân tửlượng thấp chủ yếu thành C2H5OH, CO2 và định hình hương vị của bia Sau quátrình lên men chính, dịch đường houblon hóa được chuyển thành bia non Bianon đục, có mùi vị đặc trưng, không thích hợp cho giải khát vì có hàm lượngdiaxetyl cao gây đau đầu

Phương trình chuyển hóa trong quá trình lên men chính:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + Q

- Lên men phụ: là giai đoạn sau lên men chính, tiếp tục lên men lượngđường còn sót lại để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác Đồng thời khử vàchuyển lượng diaxetyl tạo thành các chất este, làm giảm hàm lượng aldehid…nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm Quá trình lên menphụ thực chất là quá trình tàng trữ và hoàn thiện sản phẩm làm chín bia non, hìnhthành vị, bọt và quyết định độ bền vững của bia [2]