TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ sản XUẤT BIA KHÔNG cồn

Được sản xuất từ 100% malt, houblon và các nguyênliệu cao cấp, bia không cồn là đồ uống bổ dưỡng, có lợi cho sức khỏe người tiêudùng và góp phần hạn chế một số tiêu cực của việc lạm dụng

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA - -

BÀI BÁO CÁO

Lê Quang BằngNguyễn Thị Dịu

Lớp,khóa: CNTP03 – K14

Hà Nội, 10/2021

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, trên thị trường đang có nhiều loại nước giải khát được ưachuộng, đặc biệt là Bia – loại nước giải khát có cồn (nồng độ thấp), bọt mịn xốp

và có hương vị đặc trưng của hoa houblon 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 nhàsản xuất nhỏ hơn Trong khi bia chủ yếu là đồ uống chứa cồn thì một số biến thểcủa nó cũng tồn tại, xuất phát từ thế giới phương Tây, là các loại bia đi qua côngđoạn xử lý để loại bỏ bớt cồn, sản xuất ra cái gọi là bia không cồn

Bia Không Cồn là loại bia có nồng độ cồn không quá 0,5% v/v theo tiêuchuẩn của Châu Âu và Mỹ Được sản xuất từ 100% malt, houblon và các nguyênliệu cao cấp, bia không cồn là đồ uống bổ dưỡng, có lợi cho sức khỏe người tiêudùng và góp phần hạn chế một số tiêu cực của việc lạm dụng đồ uống có cồn.Hiện nay, trên thị trường có các thương hiệu lớn như Heineken 0.0 (độ cồn 0%),bia không cồn Sagota (độ cồn 0.5% và 0%), bia không cồn Hà Lan nhập khẩuBavaria (độ cồn 0.0%), bia Đức chay nhập khẩu Oettinger (độ cồn 0.5%), có giáthành cao và được nhập khẩu về Việt Nam Kể từ khi Luật Phòng chống tác hạicủa rượu, bia, Nghị định 100, áp dụng từ ngày 01/01/2020 phạt nặng người điềukhiển phương tiện có nồng độ cồn trong máu và hơi thở, bia không cồn thực sựtrở thành một sản phẩm được ưa chuộng và có tiềm năng phát triển Tuy nhiên,

ở Việt Nam, các sản phẩm bia không cồn thường được nhập khẩu ở nước ngoàihoặc được sản xuất bởi các thương hiệu lớn có giá thành cao, chưa đáp ứngđược nhu cầu thực tế của người tiêu thụ ở Việt Nam và chưa được người tiêudùng quan tâm tin tưởng sử dụng Vì vậy, nhóm chúng em nghiên cứu về côngnghệ sản xuất bia không cồn và phương pháp phù hợp với trình độ công nghệ ởViệt Nam

Do kiến thức còn hạn chế, nội dung chủ yếu được tham khảo qua báo chí

và qua mạng internet nên không tránh khỏi thiếu sót trong đề tài tiểu luận Nhóm mong nhận lời nhận xét của cô và chúng em gửi lời cảm ơn chân thànhđến cô!

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

Mục Lục 2

Danh mục hình ảnh 4

NỘI DUNG 5

1 Bia không cồn là gì? 5

2 Lịch sử ra đời 5

3 Nguyên liệu sản xuất bia không cồn 6

3.1 Malt đại mạch 6

3.2 Houblon 7

3.3 Nước 7

3.4 Nấm men bia 7

3.5 Phụ gia thực phẩm, nguyên liệu phụ trong công nghệ sản xuất bia:8 4 Quy trình sản xuất bia không cồn 9

4.1 Làm sạch 10

4.2 Nghiền nguyên liệu 10

4.3 Nấu nguyên liệu 11

4.4 Lọc địch đường 11

4.5 Houblon hóa 11

4.6 Lắng xoáy 12

4.7 Làm lạnh nhanh 12

4.8 Chuẩn bị men giống 12

4.8.1 Nhân giống từ chủng thuần khiết 12

4.8.2 Tái sử dụng nấm men thu hồi 12

4.8.3 Cách xử lý sữa men 13

4.9 Lên men 13

4.10 Lọc bia 14

4.11 Tách cồn 14

4.12 Bão hòa CO 2 15

4.13 Chiết chai 15

4.14 Thanh trùng 16

4.15 Hoàn thiện sản phẩm 16

5 Phương pháp sản xuất bia không cồn 16

5.1 Phương pháp hạn chế sự tạo thành đường có khả năng lên men trong quá trình đường hóa: 16

5.2 Phương pháp hạn chế sự tạo thành cồn trong quá trình lên men 17

5.2.1 Sử dụng chủng nấm men đặc hiệu hoặc chủng nấm men biến đổi gen 17 5.2.2 Phương pháp lên men ở nhiệt độ thấp 17

5.2.3 Phương pháp tác động vào quá trình lên men khi nồng độ cồn đạt đến mức yêu cầu 18

5.2.4 Ứng dụng kỹ thuật cố định tế bào nấm men 19

5.3 Phương pháp Tác động vào sản phẩm sau quá trình lên men 19

5.3.1 Loại cồn bằng màng lọc 19

5.3.2 Loại cồn bằng nhiệt 20

5.3.3 Tách cồn bằng chất hấp phụ 20

5.4 Các phương pháp khác 21

6 Tác dụng của bia không cồn 21

7 Thị trường bia không cồn 21

7.1 Ở nước ngoài 21

7.2 Tại Việt Nam 22

KẾT LUẬN 22

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 4-1 Sơ đồ quy trình sản xuất bia không cồn 10

NỘI DUNG

1 Bia không cồn là gì?

Bia không cồn hay còn gọi là bia chay là loại bia không chứa cồn hoặc

chỉ chứa một lượng cồn rất nhỏ Các loại bia này thích hợp với phụ nữ và nhữngngười cần sự tỉnh táo, chẳng hạn khi lái xe ô tô

Theo luật, ở Mỹ, các loại bia có nồng độ cồn không quá 0,5% có thể đượcgọi là bia không cồn[1]

Ở Anh, luật quy định (tính đến thời điểm tháng 5 năm 2007)[2]:

Bia không cồn (No alcohol/alcohol free): nồng độ cồn không quá

0,05%

Bia khử cồn (Dealcoholised): nồng độ cồn trên 0,05% nhưng không

quá 0,5%

Bia độ cồn thấp (Low alcohol): nồng độ cồn không quá 1,2%

Tại các nước khác trong Cộng đồng châu Âu, bia phải có nồng độ cồn không quá 0,5% mới được gọi là bia không cồn

2 Lịch sử ra đời

Ý tưởng về loại bia không cồn lần đầu xuất hiện ở Mỹ vào năm 1919 Đó

là thời kỳ lệnh cấm rượu bia đang có hiệu lực trên toàn lãnh thổ quốc gia này Khi

đó luật pháp Mỹ quy định các loại đồ uống chỉ được phép có độ rượu tối đa là 0,5độ

Chính phủ quyết định rằng hầu hết các loại đồ uống có thể có là 0,5%rượu theo thể tích (ABV) Ngay cả ngày nay, đây vẫn là giới hạn ABV đối vớicác loại bia không cồn

Vì vậy, thời điểm đó một số nhà máy bia ở Mỹ đã bắt đầu sản xuất " đồ uống giống bia", loại nước có màu nhợt nhạt, gần như vô vị, và có độ cồn đúng

ở mức 0,5 độ - gọi là bia không cồn

3 Nguyên liệu sản xuất bia không cồn

Thành phần hoá học của malt đại mạch bao gồm các cấu tử của đại mạchnguyên liệu và các sản phẩm được tạo thành trong công nghệ sản xuất malt.Trong đó thành phần quan trọng là hệ enzyme thuỷ phân đã được phát triển vàbảo tồn

 Enzyme α-amylase: xúc tác quá trình phân cắt tinh bột thành glucose

và dextrin Nhờ quá trình này mà độ nhớt của dịch nhanh chóng giảm xuống

 Enzyme β–amylase: tác động trực tiếp lên mạch amylose, mạch nhánh

và hai đầu mạch chính của amylopectin Sản phẩm của quá trình này là maltose vàdextrin [ CITATION Bùi09 \l 1033 ]

3.2 Houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ 2 ( sau đại mạch) , củacông nghệ sản xuất bia Nó được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng

3000 năm trước Công Nguyên

Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làmtăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinhhọc của sản phẩm Do những tính năng cực kỳ đặc biệt như vậy, cho nên quamấy thiên niên kỷ tồn tại và phát triển của ngành bia, hoa houblon vẫn giữ đượcvai trò độc tôn và là loại nguyên liệu không thể thay thế trong ngành côngnghiệp này.[ CITATION PGS01 \l 1033 ]

Thành phần hóa học của hoa houblon: Chất đắng, tinh dầu thơm,polyphenol

3.3 Nước

Nước chiếm 92%-99% trong bia không cồn Tác dụng trực tiếp của ionkim loại đến hương vị của bia được giải thích bởi việc ion kim loại liên kết vớicác điểm tiếp nhận của vị giác tạo nên hiệu ứng vị Ion kim loại được sử dụngcho nhu cầu của nấm men, tác động đến enzyme của malt, tác động đến hệ keo

và pH của dung dịch.[ CITATION Trầ15 \l 1033 \m Trầ15]

3.4 Nấm men bia

Chia thành 3 nhóm độc lập

Saccharomyces cerevisiae: nấm mem nổi – Lên men mạnh nhưng không lên men được melibioza

Lên men đươc các đường glucoza, fructoza, sacaroza, maltoza

Saccharomyces carlsbergensis : Nấm men chìm – lên men mạnh, lên men được melibioza

Lên men mạnh trong lòng môi trường, lên men được glucoza, mannoza,galactoza, fructoza, sacaroza, maltoza Đặc biệt rafinoza và các destrin đơn giản,lên men tốt.

Theo các tài liệu chuyên ngành, nấm men bia cần có đăc điểm:

Tốc độ lên men nhanh

Tế bào nấm men kết chùm và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men

Có khả năng tái sử dụng tốtTạo hương vị tốt

3.5 Phụ gia thực phẩm, nguyên liệu phụ trong công nghệ sản xuất bia:

Nhóm chất phụ gia trực tiếp: Gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chấtđược phép có mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ hàmlượng cho phép

4 Quy trình sản xuất bia không cồn

Hình 4-1 Sơ đồ quy trình sản xuất bia không cồn

4.1 Làm sạch

Mục đích: Malt và gạo trước khi đem vào sản xuất bia cần phải có quátrình làm sạch để loại bỏ tạp chất Quá trình này đảm bảo nguyên liệu phải đượcsạch, kích thước hạt đồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượng bia, thuận lợicho quá trình nghiền

Tiến hành: Nguyên liệu sau khi được định lượng thì qua máy làm sạch đểloại bỏ bụi bẩn, các hạt bị gãy dập, chất lượng kém hoặc mầm rễ còn sót,… đểđảm bảo không ảnh hưởng đến chất lượng của bia

4.2 Nghiền nguyên liệu

Nguyên liệu chính trong sản xuất bia là malt và nguyên liệu thay thế làgạo được đem đi nghiền nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc tinh bột để làm tăng bềmặt tiếp xúc với nước, enzyme dễ dàng tiếp xúc với cơ chất, tạo điều kiện thuậnlợi để quá trình đường hóa, thủy phân diễn ra nhanh và triệt để hơn Nguyên liệusau khi nghiền ở dạng bột mịn

4.3 Nấu nguyên liệu

Nguyên liệu sau khi được nghiền nhỏ sẽ được hòa trộn với nước ở trongthiết bị đường hóa, hồ hóa Trong môi trường giàu nước, các hợp chất thấp phân

tử trong nguyên liệu sẽ được hòa tan và trở thành chất chiết của dịch đường saunày Các hợp phần cao phân tử của cơ chất như tinh bột, protein, các hợp chấtchứa phospho… dưới tác dụng của enzyme thủy phân ở nhiệt độ thích hợp cáchợp chất cao phân tử bị phân cắt thành các sản phẩm thấp phân tử và hòa tanvào nước để trở thành chất chiết của dịch đường

4.4 Lọc địch đường

4.5 Houblon hóa

 Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ vàcác thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường ngọt để biến đổi nó thànhdịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa – đặc trưng cơ bản về tính chấtcảm quan của bia sau này

 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 Các phức chất màng nhầy tạo thành màng, dễ kết lắng và sẽ kéo cácphân tử cặn ly ty trong dịch đường kết lắng theo

 Polyphenol, chất đắng, các chất chứa nitơ trong hoa houblon là nhữngchất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính rất cao Nhờ có màng căng này, bọt khí CO2trong bia không dễ dàng thoát khỏi bề mặt của nó Những hợp chất này tham giavào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho bia

 Khi nấu dịch đường với hoa houblon còn xảy ra các biến đổi khác như tạomelanoid ở nhiệt độ cao, tăng cường độ màu, giảm độ nhớt …

4.8 Chuẩn bị men giống

Mục đích: Nhân giống nấm men để chuẩn bị cho quá trình lên men

Tiến hành

4.8.1 Nhân giống từ chủng thuần khiết

Nhân giống trong phòng thí nghiệm: Cấy chuyền liên tiếp từ ống thạchnghiêng → ống 10 ml → bình tam giác 100 ml → bình 1 lít → bình 10 lít Nuôicấy ở nhiệt độ 18 – 20℃C

Nhân giống trong điều kiện sản xuất: Sử dụng thiết bị nuôi cấy chuyêndụng Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho nó phát triển ở 12 – 15℃C rồi tiếptục giảm đến 8 – 100C rồi đưa vào thiết bị lên men

4.8.2 Tái sử dụng nấm men thu hồi

Khi kết thúc quá trình lên men, tiến hành hạ nhiệt độ xuống 5℃C để thuhồi men sữa, khối dịch kết lắng gồm 3 lớp:

Lớp cuối cùng là lớp cặn lạnh

Lớp giữa là lớp nấm men tốt, màu trắng ngà

Lớp trên cùng là lớp men chết, già màu xám đen

Cặn men được xả ra ngoài qua van xả Lớp đầu có màu xám đen dùng làmthức ăn gia súc, tiếp đó là lớp men mịn màu trắng ngà thu hồi để sản xuất, trêncùng là lớp màu xám đen cũng làm thức ăn gia súc

4.8.3 Cách xử lý sữa men

Lấy lớp giữa của nấm men lắng trong thùng thu hồi, dung rây để tách cặnlắng

Hoà tan bằng nước lạnh (2℃C) sục từ dưới lên và cho chảy tràn (nước rửatrong thì thôi), để các tế bào nấm men chết nổi lên bề mặt và theo nước chảytràn ra ngoài Thời gian 1 – 2 ngày.

Để cho giống phát triển nhanh hơn thì trước khi sử dụng ta nên hoạt hóagiống Nấm men được nuôi cấy trong dịch đường mới đã được làm lạnh theo tỷ

lệ men sệt/dịch đường là 1/4, dùng cánh khuấy hoặc sục không khí vô trùng vàodịch, đồng thời tăng dần nhiệt độ tới gần bằng nhiệt độ lên men Khi có nhiều tếbào nấm men phát triển thì kết thúc quá trình hoạt hóa Số lần tái sử dụng mensữa khoảng 12 - 13 lần

4.9 Lên men

Mục đích: Nhờ tác động của các enzyme trong nấm men chuyển các chất

có trong dịch lên men thành rượu, C O2 cùng với các sản phẩm khác góp phầntạo mùi, vị đặc trưng cho bia

Thời gian lên men: Dịch lên men sau khi bơm vào tank lên men được 32 –

36h thì bắt đầu tiến hành thu , C O2 (chỉ thu trong thời kỳ lên men chính) Lênmen chính được tiến hành trong thời gian 5 - 6 ngày ở nhiệt độ 9,5℃C và lênmen phụ - ủ chín trong thời gian 15 - 16 ngày ở nhiệt độ 1 - 2℃C Lên menchính và lên men phụ đều đựơc tiến hành trên cùng một thiết bị

Mật độ tế bào nấm men khi đầy tank là 22 – 27 triệu tế bào/ml

4.10 Lọc bia

Trong quá trình lên men phụ, bia đã được làm trong một cách tự nhiênnhưng chưa đạt được đến mức độ cần thiết Màu đục của bia là do sự hiện diệncủa nấm men, các hạt phân tán cơ học của các hạt keo, các phức chất protein –polyphenol, của nhựa đắng và của nhiều loại hạt li ti khác Tất cả các cấu tử này

sẽ làm giảm độ bền của bia nếu chúng cứ tồn tại trong đó Vì vậy muốn làm tăng

độ bền của bia, với mục đích là tăng thời gian bảo quản khi chúng lưu hành trênthị trường, cần phải loại bỏ tất cả những cấu tử gây đục cho bia

4.11 Tách cồn

Bia có cồn sau khi lọc được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt lên khoảng 45

℃C và đi vào phía trên của tháp tách khí C O2 dưới áp suất khoảng 90 – 110 mbar.Tại tháp tách khí C O2 bia có cồn chảy xuống đáy, trong khi đó, khí C O2 và một sốcấu tử hương trong bia thoát ra ở phía trên đỉnh, đi đến thiết bị tách CO2 lần

2 Tại thiết bị tách C O2 lần 2 ở khoang dưới cùng dùng nước có nhiệt dộ 2℃C

để thu hồi các cấu tử hương, khí C O2 được thoát ra phía trên đỉnh, ở khoang trêncủa thiết bị được thiết kế có lớp đệm nhằm giữ lại một số cấu tử chất thơm chưađược nước bài khí 2℃C giữ lại ở khoang dưới Hỗn hợp nước và các cấu tử chấtthơm được tuần hoàn và ngưng tụ qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản Lưulượng chất thơm thu hồi đi phối trộn vào bia không cồn được điều chỉnh bằng vanđiều khiển tuyến tính với báo mức liên tục trong tháp tách lần 2

Bia có cồn sau khi tách C O2 được chuyển đến tháp chưng với điều kiện

áp suất chân không, phần lớn cồn trong bia được tách ra, cồn thoát ra trên đỉnhtháp được ngưng tụ bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản Lượng cồn lấy rađược điều chỉnh bằng van℃ điều khiển khí nén tuyến tính Bia sau khi khử cồnđược làm lạnh xuống 2 rồi vào thiết bị phối trộn hương cho bia sau đó đưa vàotank chứa bia thành phẩm

4.12 Bão hòa C O2

Mục đích: Đảm bảo hàm lượng C O2cần thiết, chống oxy hóa, chống kếtlắng, tăng thời gian bảo quản, ổn định các thành phần trong bia nhằm tăng chấtlượng cảm quan của sản phẩm

Tiến hành: Bơm một lượng C O2 vào trước để đẩy hết không khí có trongthùng ra ngoài, tránh không để bị oxy hóa do tiếp xúc với oxy Sau đó, bơm bia

đã lọc vào thùng từ dưới lên Khi đã bơm hết bia, tiến hành bảo hòa C O2 cho tớikhi hàm lượng C O2 trong bia đạt yêu cầu Nhiệt độ lúc này khoảng 1 - 2℃C

nhằm tăng khả năng hòa tan C O2 của bia

Chai sạch sau khi rửa được băng tải đưa đến máy chiết lần lượt từng chai thông qua etoan dẫn, mỗi chai được gắn với mỗi vòi chiết bằng cơcấu nâng hạ Thiết bị chiết gồm vòi chiết và một bầu chiết.

Đầu tiên chai được hút chân không lần 1 để loại không khí trong chai, sau đó nạp C O2 lần 1 để đẩy không khí còn dư trong chai ra ngoài, tiếptục hút chân không lần 2 để làm sạch chai Sau đó nạpC O2 lần 2 để tạo

áp suất cân bằng với áp suất trong bầu chiết Bia từ trên bầu chiết chảy xuống chai, C O2trong chai theo vòi chiết thoát lên trên Khi mức bia ngập vòi chiết, theo nguyên tắc bình thông nhau, khí C O2không thoát nữa, quá trình chiết bia dừng lại Chai bia được hạ xuống đưa qua bộ phận đóng nắp chai tự động

Chai bia trước khi ra khỏi thiết bị chiết chai sẽ được phun nước làm sạch bên ngoài rồi đi đến vị trí kiểm tra mức bia

4.14 Thanh trùng

Mục đích: Nhằm tiêu diệt vi sinh vật, tế bào nấm men, ức chế enzyme, làm tăng độ bền sinh học cho bia, giúp tăng cường khả năng bảo quản bia

Tiến hành: