TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
PHÒNG SAU ĐẠI HỌC
---------@--------
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Những người thực hiện: Vũ Thị Ngọc
Nguyễn Hồng Quang
Phạm Thị Thu Phương
Nguyễn Thị Thanh Tâm
Lê Thị Tám
Hà Nội, 2011
PHẦN MỞ ĐẦU
Ngày nay nghành công nghệ thực phẩm đã và đang đóng vai trò quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân trong đó có lĩnh vực chế biến đồ uống.
Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung
cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong
phú, đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hóa amylaza.
Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa
houblon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có
tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị
đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO
2
khá cao (4 – 5g/l) giúp con
người giải khát một cách triệt để khi ta uống.
Để tạo ra được bia đạt chất lượng thu hút sự quan tâm của nhiều người
thì quá trình sản xuất bia cần phải được thực hiện trên một quy trình hoàn
thiện. Chất lượng của bia được xem như là kết quả từ các quá trình hoạt động
của nấm men trong giai đoạn lên men bia. Sau đây là phần tìm hiểu thông tin
chi tiết về công nghệ sản xuất bia nói chung cũng như quá trình lên men bia
nói riêng.
PHẦN NỘI DUNG
1. Nấm men trong sản xuất bia
Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi
chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của
nấm men chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi
xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được
nhiều hơn nấm men chìm.
Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi. Khả năng
tạo bào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
- Về công nghệ lên men:
Tên gọi nấm men nổi hay nấm men chìm xuất phát từ quan sát quá
trình lên men. Nấm men nổi nổi lên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên
men chính, trong khi đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc
lên men chính.
Nấm men chìm còn chia ra 2 loại tuỳ thuộc khả năng kết lắng của nó là
nấm men bụi và nấm men kết bông. Nấm men bụi là loài nấm men phân ly
mịn trong dịch lên men và lắng từ từ khi kết thúc lên men chính. Nấm men
kết bông là loài nấm men có thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi
kết thúc lên men chính và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống
đáy thiết bị. Còn loài nấm men nổi không có khả năng này.
Nấm men chìm kết bông rất có ý nghĩa quan trọng trong thực tế sản
xuất bia, làm cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không
bằng nấm men bụi và nấm men nổi.
Ngoài ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau. Nấm men
chìm có thể lên men 4 - 12
0
C, nấm men nổi là 14 - 25
0
C.
1.2 Chất lượng của nấm men sản xuất:
Để bảo đảm cho quá trình lên men được tiến triển bình thường và bia có
chất lượng thì nấm men phải đủ các yêu cầu sau:
lượng chất chiết (extract) cao.
- Loại 6 nhánh: hạt ghồ ghề, do 6 hạt mọc trên cùng một nhánh nên hạt không
có nhiều chỗ để hạt phát triển đầy đủ, cuống hạt mỏng hơn, hạt bị cong và
xoắn ở phần đầu hạt (twisted grains). Đây là một trong những đặc điểm rất
đặc trưng của đại mạch 6 nhánh, dùng để phân biệt với các loại khác.
* Phân loại theo thời gian thu hoạch
- Winter barley: gieo hạt vào mùa Thu (giữa tháng 9) thu hoạch vào mùa đông.
- Spring barley: gieo hạt vào mùa Xuân (tháng 3 và 4)
Do sản lượng thu hoạch lớn hơn (6 tấn/ha), thời gian từ khi gieo đến khi
thu hoạch ngắn hơn, winter barley được sản xuất nhiều hơn. Vì vậy, thông
thường loại đại mạch này sẽ có giá thành rẻ hơn.
* Tổng hợp sự phân loại trên chúng ta có các loại đại mạch sau:
- Two-row spring barleys
- Two-row winter barleys
- Six-row spring barleys
- Six-row winter barleys
- Chủng loại (varieties)
Có rất nhiều chủng loại đại mạch khác nhau. Tuy nhiên, không phải tất cả
chúng đều tốt cho sản xuất bia. Để có được chất lượng malt tốt nhất (giàu
extract nhất), người ta phải tiến hành quá trình tuyển chọn, sàng lọc ra chủng
loại đại mạch thích hợp nhất với quá trình sản xuất ra loại bia đã lựa chọn.
Trong các chủng loại đại mạch, two-row spring là loại được ưu tiên sử dụng
nhiều hơn cả bởi vì đã có nhiều nỗ lực một cách có hệ thống để duy trì, sàng
lọc, nâng cao chất lượng của chúng trong sản xuất bia từ hơn một trăm năm
qua.
b) Hoa Hupblon
Một trong những nguyên liệu không thể thiếu để sản xuất ra bia và tạo nên
hương vị đặc trưng của bia và để phân biệt bia với các đồ uống khác là hoa bia
hay hoa houblon.
Hoa houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000
đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Tinh dầu thơm với thành phần hóa học
rất phức tạp, có tới 103 hợp chất khác nhau, là chất tạo cho bia có mùi thơm
đặc trưng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu. Polyphenol có giá trị công nghệ lớn trong
việc dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protit cao phân tử ra khỏi dịch
đường, làm ổn định thành phần, tăng độ bền keo, tránh cho bia gây đục, giúp
cho bia có độ trong tạo cảm quan đẹp mắt.
Trong quy trình sản xuất bia, Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển
hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua
hoạt động sống của chúng. Phản ứng sinh học chính của quá trình này tạo cồn
và CO2. Ngoài ra, nhà sản xuất còn thu được một dịch lên men có nhiều cấu
tử với tỉ lệ về khối lượng của chúng hài hoà và cân đối. Có thể chia quá trình
lên men thành hai giai đoạn: quá trình lên men chính nhằm thay đổi lớn về
lượng và biến đổi sâu sắc về chất trong các cấu tử hợp thành chất hoà tan của
dịch đường; quá trình lên men phụ nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả
năng lên men còn tồn tại trong bia non, đồng thời làm ổn định thành phần và
tính chất cảm quan của sản phẩm.
c) Nước
Nước là nguyên liệu cơ bản nhất không thể thay thế được trong công nghệ
sản xuất bia. Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm 80-90%.
Thành phần hóa học và chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình
công nghệ và chất lượng của bia thành phẩm.
* Yêu cầu kỹ thuật nước dùng trong sản xuất bia
- Màu sắc: Trong
- Mùi: Không mùi, vị lạ, không chứa các chât gây mùi khó chịu như H
2
S, Cl
2
,
NH
3
Malt đã tách phôi trong quá trình vận chuyển và bảo quản có thể lẫn các tạp
chất (bụi bẩn, lá khô, rơm, đá nhỏ…), và vụn kim loại. Chúng sẽ gây hư hỏng
máy xay và ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm.
b) Nghiền nguyên liệu
- Mục đích: Phá vỡ cấu trúc tế bào hạt, tăng bề mặt tiếp xúc với nước, tạo điều
kiện hồ hóa nhanh và enzyme dễ dàng tiếp cận cơ chất. Nhờ đó thực hiện quá
trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn.
- Tiến hành: Nghiền có thể được thực hiện theo 3 phương pháp: nghiền khô,
nghiền ướt và nghiền ẩm. Với phương pháp nghiền ướt và nghiền ẩm thì vỏ
malt thường được giữ nguyên nên rút ngắn được thời gian lọc. Tuy nhiên, tốn
năng lượng và bột có thể bị chua làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm khi
nghiền xong mà chưa nấu.
Chọn phương pháp nghiền khô vì đơn giản, dễ thực hiện và không ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm trong thời gian chờ nấu.
c) Nấu nguyên liệu
- Mục đích: Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hòa tan
sang trạng thái hòa tan nhờ tác động của các hệ enzym thủy phân.
- Tiến hành: Nấu bia có ba phương pháp: phương pháp ngâm, phương pháp
đun sôi và phương pháp kết hợp. Ở đây, nhà máy sử dụng 35% nguyên liệu
thay thế nên tiến hành nấu theo phương pháp kết hợp. Phối trộn nguyên liệu và
nước nấu theo tỷ lệ:
Malt : nước = 1 kg : 3 lít
Thế liệu : nước = 1 kg : 4 lít
* Tại nồi thế liệu:
Bột thế liệu đem vào phối trộn với nước ấm 34
o
C theo tỷ lệ trên. Bổ sung
chế phẩm enzym: 0,05% Fungamyl 800l, khuấy trộn trong 5 phút. Sau khi
khuấy trộn, nhiệt độ của khối nấu hạ xuống khoảng 32
o
Bơm cháo thế liệu sang nồi malt để hội cháo, bơm từ từ để nhiệt độ
không tăng lên đột ngột và trong thời gian khoảng 10 phút. Điều chỉnh nhiệt độ
toàn khối nấu sao cho đạt 65
o
C và giữ ở 65
o
C trong 25 phút để tạo điều kiện cho
enzim β-amylaza thuỷ phân tinh bột. Sau đó, tiếp tục nâng nhiệt độ khối nấu lên
75
o
C trong vòng 10 phút và giữ ở 75
o
C trong 30 phút để enzim α-amylaza tiếp
tục thuỷ phân tinh bột. Cuối cùng nâng nhiệt độ toàn khối dịch lên 78
o
C trong
vòng 5 phút và bơm dịch đi lọc.
3.4. Lọc dịch đường
- Mục đích: Dịch đường hóa gồm: các chất hòa tan và không hòa tan. Nên lọc
dịch đường để tách các chất hòa tan ra khỏi các chất không hòa tan.
- Tiến hành: Để lọc dịch đường ta sử dụng thiết bị lọc khung bản. Quá trình lọc
dịch đường gồm 2 giai đoạn:
• Giai đoạn lọc dịch đường.
• Giai đoạn rửa bã.
Đầu tiên tiến hành thu hết dịch đường có trong khối nguyên liệu. Bằng cách:
Bơm nước nóng vào khoảng không gian giữa khung, bản để làm nóng thiết bị.
Sau đó, tháo nước nóng và bơm dịch đường vào. Thời gian đầu, dịch đường
chảy ra có thể vẫn còn đục nên cần bơm hồi lưu để lọc lại. Khi quan sát dịch
đường đã đạt được độ trong cần thiết thì cho chảy vào thiết bị houblon hóa.
Sau khi đã tiến hành rửa bã để thu hồi các chất hòa tan còn sót trong bã.
3.6. Lắng trong và làm lạnh
- Mục đích :
• Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men.
• Tách cặn cho dịch đường.
• Bão hòa oxy cho dịch lên men.
- Tiến hành: Lắng trong được tiến hành trong thiết bị whilpoor. Sau đó được
chuyển sang thiết bị làm lạnh là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng. Dịch đường
được làm lạnh đến nhiệt độ lên men chính 10
0
C với tác nhân lam lạnh là nước
2
o
C. Lên men cần lượng sinh khối nấm men lớn, nên cần tạo điều kiện để nấm
men giống sinh trưởng và phát triển trong giai đoạn đầu của quá trình lên men.
Hàm lượng O
2
cấp vào dịch đường là 7 mg/l dịch lên men. Nếu thiếu O
2
thì lên
men chậm và không triệt để. Ở nhiệt độ thấp và nồng độ chất hòa tan thấp thì
việc hòa tan O
2
vào dịch đường càng nhiều. Do đó tiến hành cấp O
2
ngay sau
khi dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu (O
2
phải đảm bảo vô
trùng). Đồng thời để rút ngắn chu kỳ lên men và làm giảm hàm lượng diaxetyl
thì tiến hành bổ sung Maturex L với hàm lượng 1kg/100 hl dịch lên men.
non) còn một lượng đáng kể các chất hoà tan,mà nấm men có thể hấp thụ được
ở điều kiện đó để chuyển chúng sang một điều kiện khác: lên men trong các
thùng kín ở nhiệt độ thấp hơn. Đây chính là giai đoạn hai của quá trình lên
men:lên men phụ. Lên men phụ thực chất là quá trình lên men chính nhưng với
tốc độ lên men thấp hơn nhiều so với giai đoạn đầu.
Bình thường thì hàm lượng CO
2
ở trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là
0.35% khối lượng . Con số này ở trong bia non sau khi lên men chính kết thúc
là khoảng 0.15-0.2%. Như luợng CO
2
thiếu hụt đi ít nhất là 0.2% . Để bù vào
lượng đó cần thiết phải lên men tiếp 0.4% cơ chất nhưng vì trong quá trình
bơm chuyển bia non từ khu vực lên men chính sang mặt bằng lên men phụ một
phần CO
2
lại tiếp tục mất đi. Do đó từ 0.4% lượng cơ chất chắc chắn là không
đủ lượng CO
2
cần thiết. Hơn nữa, mức độ lên men như trên đã nói là không
bao giờ đạt đến độ lên mên cuối cùng. Cho nên thời điểm đình chỉ quá trình
lên men chính thích hợp nhất là khi hàm lượng chất chiết trong dịch lên men
giảm xuống còn khoảng 30-35% so với lượng chất chiết ban đầu có như vậy
trong giai đoạn lên men phụ,một lượng cơ chất 1-1.2% tiếp tục bị lên men thì
may ra bù đủ lượng CO
2
cần có .
3.4 Yêu cầu của dịch lên men bia
- Đảm bảo hàm lượng chất khô cần thiết cho từng phương pháp lên men cụ
thể.
Lipman thì khi thủy phân mối liên kết phosphate của acid 2 –
phosphoglyxerinic, năng lượng được giải phóng là 125,57 J trong khi thủy
phân liên kết phosphate của acid 2 – phosphoenolpirunic thì năng lượng tỏa ra
là 48,19 J.
* Cacboxylaza: Enzym này được phân bố khá phổ biến trong tế bào thực vật
và tế bào nấm men. Với sự có mặt của Mg
2+
enzym này sẽ xúc tác quá trình
phân rã của -ketoaxit thành aldehid và khí cacbonic. Phản ứng quan trọng
nhất của enzym cacboxylaza xúc tác là phản ứng decacboxyl của axit piruvic
để tạo thành axetaldehid và CO
2
trong chuỗi phản ứng lên men rượu.
3.6 Nấm men giống trong sản xuất bia
Copyright: Tài liệu đại học ©