Đại Học Mở TP. Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Sinh Học
Công nghệ chế biến thực phẩm
ĐỀ TÀI
QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA
Giảng viên: Nhóm thực hiện:
Như Xuân Thiện Chân Nguyễn Bá Quỳnh: 0953010573
Mai Hoàng Phương: 0953010531
Hồ Đại Hải: 0953012165
Nguyễn Đình Huy: 0953012265
Trương Anh Phi: 0953012511
MỤC LỤC
4. Men bia 16
I. Giới thiệu chung
1. Lịch sử phát triển
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).Giống như phần lớn các chất chứa đường khác có thể bị lên men
một cách tự nhiên, rất có thể là các đồ uống tương tự như bia đã được phát minh một cách
độc lập giữa các nền văn minh trên toàn thế giới. Việc kiểm định hóa học các bình gốm cổ
phát hiện ra rằng bia (tương tự như rượu vang) đã được sản xuất khoảng 7.000 năm trước ở
khu vực ngày nay là Iran và là một trong số các công nghệ sinh học đã biết, trong đó các quy
trình sinh học của sự lên men được áp dụng.
Tại Lưỡng Hà, chứng cứ lâu đời nhất về bia được cho là bức vẽ 6.000 năm tuổi của người
Sumeria miêu tả những người đang uống một thứ đồ uống bằng các cần hút bằng sậy từ thùng
công cộng. Bia cũng được đề cập tới trong Thiên sử thi Gilgamesh, một bản trường ca 3.900
năm tuổi của người Sumeria để tỏ lòng tôn kính nữ thần Ninkasi, vị thần bảo trợ cho bia, nó
chứa công thức làm bia cổ nhất còn sót lại và miêu tả việc sản xuất bia từ lúa mạch thông qua
bánh mì. Bia đã trở thành thiết yếu đối với tất cả các nền văn minh trồng ngũ cốc ở thế giới
phương Tây cổ xưa, đặc biệt là ở Ai Cập và Lưỡng Hà.
nước Đức như là một phần của nước Đức thống nhất năm 1871 thành Đế chế Đức dưới thời
Otto von Bismarck, và kể từ đó đã được cập nhật để phản ánh xu hướng hiện đại trong sản
xuất bia rượu. Cho đến nay, Gebot vẫn được coi là tiêu chuẩn của độ tinh khiết cho bia, mặc
dù điều này có thể gây tranh cãi.
Phần lớn các loại bia cho đến thời gian gần đây thực chất là thứ mà ngày nay gọi là ale.
Bia lager đã được phát hiện ra một cách tình cờ vào thế kỷ 16 sau khi bia được lưu trũ trong
các hầm lạnh một thời gian dài; kể từ đó nó đã được sản xuất nhiều hơn ale.
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
vật không mong muốn.
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 thái 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 cái gọi là bia không cồn.
2. Các hãng sản xuất bia lớn trên thế giới (2003)
Trong số các loại mạch nha thì mạch nha từ lúa đại mạch (Hordeum vulgare) được sử
dụng rộng rãi nhất do nó chứa nhiều amylaza, là một loại enzym tiêu hóa giúp cho việc phá
vỡ tinh bột để chuyển nó thành đường. Tuy nhiên, phụ thuộc vào loại cây trồng trong từng
khu vực mà các loại ngũ cốc được/không được mạch nha hóa khác cũng có thể sử dụng, bao
gồm lúa mì, lúa gạo, yến mạch (Avena sativa) và lúa mạch đen (Secale cereale), cũng như ít
phổ biến hơn là ngô và lúa miến (cao lương, Sorghum chinensis).
Mạch nha được tạo ra từ hạt ngũ cốc bằng cách ngâm chúng vào trong nước, cho phép
chúng nảy mầm và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy. Hạt ngũ cốc đã mạch
nha hóa tạo ra các enzym để chúng chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường có thể lên
men.Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu mạch nha khác
nhau từ cùng một loại ngũ cốc. Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu
hơn. Ngày nay, trong phần lớn các trường hợp, hai hoặc nhiều loại mạch nha được phối hợp
để sản xuất bia.
Vai trò
Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) để chuyển hóa thành
đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác. Để giảm giá thành, người ta có
thể sử dụng ngũ cốc làm thế liệu, và lượng tối đa là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn
malt.
Malt chứa đầy đủ enzym amilaza để thủy phân tinh bột. Nếu sử dụng thế liệu nhiều thì
lượng enzym này cung cấp không đầy đủ và ta buộc phải bổ sung enzym từ bên ngoài vào,
chủ yếu là enzym từ vi sinh vật.
Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzym proteaza để thủy phân chúng.
Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym này được hoạt hóa mạnh mẽ. Khi chuyển sang giai
đoạn nấu, chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả năng giữ CO2 tốt, tạo vị
bia đặc trưng.
STT Chỉ tiêu kiểm tra Tiêu chuẩn
1 Ngoại quan
Màu vàng rơm, không có mốc, không
sâu mọt
2 Độ ẩm <=5%
• 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
opt
= 5.1, t
opt
= 50 – 55
0
C
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
pHopt = 7.3 – 7.9, t
opt
= 40 – 45
0
C.
Amidase: chúng sẽ tấn công các muối amit để hình thành NH
3
và acid amin, góp phần làm
thay đổi tính chất và hàm lượng của protein trong hạt malt, các enzyme amidase có
pH
opt
= 7.3 – 8.0, t
opt
= 45 – 50
0
liệu có thể mang lại những bất lợi (hàm lượng nitrogen hòa tan giảm do protein ít; không
hoặc chứa ít enzym) tuy nhiên chúng cũng mang lại lợi ích đáng kể (Giảm giá thành; tăng
tính chất hương vị cho sản phẩm bia; cải thiện khả năng giữ bọt).
Trong sản xuất bia Giá trị của bia dựa theo công thức:
Giá trị bia= Khả năng chiết xuất+ Số lượng sản phẩm – Giá thành
→ Như vậy hiệu xuất chiết xuất càng cao thì giá trị sản phẩm càng lớn
Tại Mỹ lượng phụ liệu sử dụng trung bình khỏang 38%, Bắp là loại phụ liệu được sử dụng
nhiều và thông dụng nhất chiếm 46%; Gạo chiếm 31%; các loại đường và Sirop chiếm 22%.
Bắp (Ngô)
Bắp đ
Được sử dụng nhiều ở Mỹ và Canada ở dạng xay của bắp vàng, mục đích loại bỏ lớp vỏ
ngoài và phôi (chứa nhiều dầu) chỉ để lại nội nhũ. Hiệu suất trích ly của Bắp thấp hơn những
thế liệu khác nhưng lại chứa nhiều đạm và chất béo hơn. Nhiệt độ hồ hóa của thế liệu bắp
thấp hơn (62- 74
o
C) so với gạo (64- 78
o
C). Bắp nếu sử dụng dạng tấm cho hiệu suất trích ly
cao hơn và khả năng lên men được cải thiện kết quả này được kiểm chứng trong quy mô
phòng thí nghiệm. Các nghiên cứu cũng khảo sát về khả năng trích ly, hàm lượng amino acid,
độ nhớt của dịch nha và cho thấy một số lợi ích của thế liệu Ngô.
Trong nghiên cứu của Meilgaard ông thấy rằng chất lượng đường trong dịch nha khi sử
dụng thế liệu là bắp và gạo với tỉ lệ 20% (có nghĩa tỉ lệ thế liệu đạt 20% mà không thay đổi
chất lượng dịch nha so với sử dụng 100%) mặc dù mức độ đường Succrose và đườngFructose
giảm khi tăng tỉ lệ thế liệu. Khi sử dụng tỉ lệ Bắp 30% ta có thành phần chất thơm bay hơi
tương ứng với khi dùng 100% Malt. Việc dùng thế liệu với tỉ lệ cao là nguyên nhân tăng mức
độ Diacetyl khi kết thúc quá trình lên men chính, tuy nhiên chúng ta có thể khắc phục hiện
tượng này trong quá trình lên men phụ.
Gạo
Gạo là loại thế liệu được sử dụng đứng hàng thứ 2 sau Bắp tại Mỹ. Gạo có giá thành cao
lọc. Nhược điểm của thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm là làm giảm lượng nitơ hòa tan và màu
của dịch nha. Khi dùng thế liệu với tỉ lệ thấp có thể làm tăng khả năng ổn định bọt, tuy nhiên
khi dùng với tỉ lệ cao có thể làm tăng độ nhớt của dịch nha và khó lọc do lượng β- Glucan
nhiều. β- Glucan dễ dàng bị phân hủy ở nhiệt độ 65oC với tác dụng của β- Glucanase của
Malt.
Tại một số nhà máy bia tại Úc sử dụng thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm lên 50%. Tuy
nhiên, người ta bổ sung lượng enzym bằng các chế phẩm có chứa β- Amylase, Protease và β-
Glucanase chiết xuất từ vi khuẩn Bacillus subtilis.
Khả năng lên men dịch nha từ thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm với tỉ lệ 50% bằng với tỉ lệ
100% Malt. Tuy nhiên, trong dịch nha dùng thế liệu này chứa ít đường Fructose, Succrose,
Glucose, Maltotriose nhưng nhiều đường Maltose hơn so với dịch nha trích ly từ Malt đại
mạch. Sản phẩm bia có sử dụng thế liệu so với sản phẩm dùng 100% Malt không có sự khác
biệt về cảm quan.
Lúa Miến (Kê)
Mặc dù được xem là thế liệu rất có tiềm năng trong thời gian 50 năm trước nhưng chỉ
trong 20 năm gần đây lúa miến mới được sử dụng rộng rãi. Đây là loại ngũ cốc có sản lượng
đứng hàng thứ 5 trên thế giới đây là nguồn lương thực chủ yếu của vùng trung Mỹ và Châu
Phi.
Châu phi đã sử dụng lúa miến để sản xuất bia với nhãn hiệu “Bantu bia” ở Nam Phi,
“dolo” ở Burkina Faso, và “billi billi” ở Chad (Sát). Những loại bia này không dùng houblon,
có vị chua nhẹ và thường không qua quá trình lọc vì thế thừơng được sử dụng ở vùng nông
thôn. Tại Mỹ mãi đến năm 1943 lúa miến mới được sử dụng như một thế liệu vì tình hình
khan hiếm nguyên liệu. Tuy nhiên, vào thời gian này kỹ thuật nghiền chưa tốt nên dẫn đến
những vấn đề về hiệu suất trích ly và vị đắng của sản phẩm. Ngày nay với những tiến bộ khoa
học kỹ thuật vấn đề trên đã được giải quyết. Có lẽ vì những tác động xấu của lúa miến khi sử
dụng lần đầu nên tại Mỹ việc sử dụng nó như một thế liệu rất hiếm trừ khi sử dụng với yếu tố
kinh tế
Lúa miến là một loại ngũ cốc có khả năng Strees nước rất cao vì thế nó thường được trồng
tại vùng nhiệt đới và vùng Trung Mỹ với sản lượng 2- 3,8 tấn/ Arce khi không được bón phân
và sẽ tăng cao khi được chăm bón tốt.Tổ chức lương nông thế giới (FAO) khuyên nên dùng
Bỏng ngũ cốc
Là sản phẩm ngũ cốc được xử lý ở nhiệt độ 260oC sau đó cho tăng kích thước đột ngột
bằng phương pháp giảm áp suất đột ngột. Loại thế liệu này khi sử dụng không cần có quá
trình hồ hóa sơ bộ. Quá trình tạo sản phẩm làm biến tính một lượng protein đáng kể nên khi
sử dụng có thể làm giảm lượng protein hòa tan trong dịch nha.
Cả lúa mạch và lúa mì đều có thể dùng tạo bỏng ngũ cốc. Các phân tích thành phần hóa
học cho kết quả tương đương giữa 2 loại nguyên liệu trên. Người ta thấy rằng nếu nấu bỏng
ngũ cốc trong thiết bị riêng ở nhiệt độ 71- 77oC trước khi hội cháo vào nồi Malt sẽ cho hiệu
suất cao hơn khi nấu chung. Một vấn đề cần quan tâm trong quá trình vì bỏng ngũ cốc hút
nước nhiều hơn những loại phụ liệu khác.
Siro
Các loại siro thường dùng trong sản xuất bia như siro Glucose; siro đường mía và siro
đường nghịch chuyển.Mặc dù khác nhau về thành phần như chúng đều là nguồn
Carbonhydrat.
Sản phẩm siro Glucose được sử dụng trong những năm 1950 với độ chuyển hóa 64- 68 DE
(“dextrose equivalent”).Bằng những tiến bộ của công nghệ enzym ngày nay thế giới tạo được
các sản phẩm siro với độ DE khác nhau.Một trở ngại khi sử dụng thế liệu này là chúng chứa
khỏang 20% đường không lên men.
Bảng .Tỉ lệ đường (%) của Siro được tạo thành bởi các phương pháp so với 100% Malt
đại mạch.
Loại
đường
Xúc tác Acid &
enzyme
Enzyme Dịch
malt
Glucose 65 40 5 8
Maltose 10 28 55 54
Maltotriose 5 12 20 15
Dextrin 20 20 20 23
Vai trò của hoa bia trong sản xuất bia
Hoa bia chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia
Trước đây người ta thường chia Houblon làm 3 loại: Hương (chứa nhiều hương, hàm
lượng α-acid 3- 7%); Nhiều mục đích (Hương thơm, hàm lượng α- acid 6- 10%); Hàm lượng
α-acid cao (hương thơm tạm chấp nhận, hàm lượng α- acid 9- 16%). Hiện nay trên thị trường
Houblon có 2 dạng: Dạng viên và dạng cao
Thành phần hóa học của Houblon
Theo nghiên cứu của Steven năm 1967 thành phần của Houblon như sau:
- Resin chiếm 15%
- Protein chiếm 15%
- Đường đơn chiếm 2%
- Polyphenol chiếm 4%
- Pectin chiếm 2%
- Tinh dầu dễ bay hơi 0,5%
- Tro chiếm 8%
- Ẩm chiếm 10%
- Cellulose chiếm 43%
Resin (Nhựa)
Nhựa trong quả Houblon bao gồm 2 loại: nhựa mền và nhựa cứng
Nhựa mềm: Trong Houblon tươi chứa một số lượng nhỏ nhựa mà thành phần chủ yếu của
nó là α- acid và β- acid ngoài ra còn chứa một phần nhỏ dedoxy α- acid (là thành phần không
đóng vai trò gì trong sản xuất bia chúng sẽ bị nấm men hấp phụ trong quá trình lên men).
Nhựa mềm là thành phần có khả năng hòa tan trong dung môi hexane
Nhựa cứng: Chiếm 1 tỉ lệ rất nhỏ trong Houblon tươi nhưng sẽ tăng trong quá trình tồn
trữ. Nó được cho là thành phần nhựa không hòa tan trong dung môi Hexane.
Tổng nhựa của Houblon được xác định bằng tổng của nhựa cứng và nhựa mềm. Đây là
thanh phần có thể hòa tan trong dung môi Diethylether và Methanol.
Phương pháp xác định phần trăm các loại acid được tiến hành bằng cách độ độ hấp thu của
dung dịch trích ly acid từ Houblon trong dung môi Toluen sau khi pha loãng trong dung dịch
Metanol kiềm được đo tại 3 bước sóng 275nm; 325nm; 355nmn bằng máy quang phổ kế.
ung thư các bộ phân như vú, tử cung, tuyến tiền liệt. Hàm lượng 8-PN trong bia thành phẩm
rất nhỏ <0,1 ppm.
Xanthogalenol
Là một trong những thành phần có trong Houblon vừa được khám phá trong loại Houblon
cao hàm lượng alpha của Châu Mỹ. Hợp chất này hịên còn được nghiên cứu tại các quốc gia
có nền công nghiệp bia phát triển.
Pectin
Thành phần Pectin chiếm 1 tỉ lệ khiêm tốn trong thành phần Houblon và chúng không có
vài trò lớn đối với sản phẩm bia, hầu hết chúng được loại bỏ trong quá trình lắng cặn. Tuy
nhiên, theo những nghiên cứu cho thấy Pectin có trong Houblon đóng vai trò ổn định bọt. Với
hàm lượng pectin Houblon 30 ppm có thể làm cải thiện và gia tăng khả năng ổn định bọt của
sản phẩm bia.
Tinh dầu dễ bay hơi
Tinh dầu chiếm khỏang 0,4- 2,5ml/100g sản phẩm tinh dầu chưng cất từ Houblon. Trong
nguyên liệu thô (chưa qua chưng cất) chứa nhiều tinh dầu hơn so với nguyên liệu đã xử lý
nhưng hàm lượng Lupulin trong 2 dạng không có khác biệt lắm.
Thành phần chủ yếu của tinh dầu Houblon là Terpene. Terpene trong tinh dầu Houblon có
3 dạng: monoterpene myrcene; α-humulene; β-caryophyllene. Các dạng này thường hoặc
chuyển đổi cho nhau và chiếm đến 80% hàm lượng tinh dầu của Houblon. Ngoài ra chúng
còn chứa các loại Terpene khác như α- ; β-selinene và β-farnesene (Hình .) Trong số các loại
tinh dầu theo các nghiên cứu dường như chỉ có Myrcene có tác dụng tích cực đến hương
thơm của bia
Các hợp chất lưu hùynh
Được cho là góp phần làm giảm hương thơm của Houblon. Chúng được phát hiện trong
Houblon với số lượng phụ thuộc vào chế độ chăm sóc; chủng loại và số lượng thuốc chống
nấm mốc; thành phần khóang chất của đất…
Sử dụng Houblon
Việc sử dụng Houblon phụ thuộc vào nhiều yếu tố và mục đích sử dụng. Dựa vào các yếu
tố trên chúng ta quyết định lựa chọn lọai Houblon nào tối ưu nhất. Các yếu tố và mục đích
như:
III. Quy trình sản xuất bia
1. Nghiền malt và thế liệu
Nghiền nhằm 2 mục đích: giảm và kiểm soát kích thước hạt. Quá trình này phụ thuộc
nhiều yếu tố: loại nguyên liệu (Malt, gạo); thiết bị (lọc khung bản; lọc thùng); quy trình công
nghệ (tỉ lệ thế liệu; chủng loại thế liệu). Các loại nguyên liệu có chứa vỏ trấu cần sử dụng
máy nghiền trục để duy trì kích thước vỏ trấu đóng vai trò như một lớp vật liệu lọc giúp cho
quá trình lọc dễ dàng hơn. Với nguyên liệu gạo hoặc trong quá trình lọc sử dụng thiết bị lọc
thùng cần sử dụng máy nghiền búa nhằm giảm kích thước hạt tạo điều kiện hồ hóa tốt hơn.
Nghiền trục (sử dụng nghiền Malt hoặc thiết bị lọc thùng)
Malt đại
mạch/Thế liệu
Tách tạp chất
Nghiền
Nấu dịch nha
Lọc
Đun sôi với
Tách bả houblon
Nướ
c
Làm lạnh, bảo hòa
Lên men chính
Lên men phụ
Xử lý trong bia
Bảo hòa CO
2
, tàng trữ
Chiết chai/lon
Thanh trùng
Nhân giống
Nấm men
thời gian này hàm ẩm của vật liệu tăng lên từ 0,5- 1%, lượng ẩm này tập trung chủ yếu vào
vỏ trấu vì vậy hàm ẩm của vỏ trấu tăng lên khoảng 23%.
Tuy nhiên, phương pháp này hiện không còn sử dụng vì nhiệt độ cao làm bất hoạt enzym
và được thay thế bởi kỹ thuật nước nóng bằng cách phun nước có nhiệt độ 30- 40oC vào vật
liệu thay vì bơm hơi nước trong thiết bị hình
Kỹ thuật nghiền ướt được phát triển trên cơ sở của nghiền khô. Vật liệu trước khi nghiền
được làm ẩm lên đến 30% trong thời gian từ 15- 30 phút vì thế chúng trở nên mềm dẻo hơn
và vỏ trấu không bị vỡ nát khi đi qua trục nghiền.
Thiết bị nghiền ướt
Trong kỹ thuật này khoảng cách giữa 2 trục gần hơn (0,35- 0,45mm) thiết bị nghiền ướt
thường có 2 cặp trục. Điều thuận lợi của kỹ thuật nghiền ướt là vỏ trấu không bị vỡ nhưng
tinh bột nội nhũ thì vỡ vụn tạo điều kiện đường hóa nhanh và thời gian lọc rút ngắn. Ngoài ra
một kỹ thuật khác phát triển nhưng còn nhiều bất lợi là nghiền ướt kết hợp với đường hóa
bằng cách làm ẩm vật liệu bằng nước nóng có nhiệt độ từ 60- 70oC
Nghiền búa
Thích hợp cho quy trình sử dụng máy lọc khung bản, vật liệu đưa vào quá trình nghiền là
vật liệu khô. Dưới tác dụng của búa quay với tốc độ 1500 vòng/ phút vật liệu được làm giảm
kích thước từ 2- 4mm sau đó lọt qua lưới ra ngoài. Nhược điểm của thiết bị nghiền búa là rất
ồn, ngoài ra do tốc độ vòng quay lớn nên cần phải có các biện pháp an toàn cho người sử
dụng.
Cấu tạo máy nghiền búa
2. Quá trình đường hóa
Nấu - đường hoá nguyên liệu
Mục đích của quá trình đường hoá: nhằm chuyển hoá các thành phần chính của Malt và
thế liệu thành những chất hoà tan trong nước và loại bỏ những chất không hoà tan ra ngoài.
Các chất hoà tan có sẵn trong Malt thường là: đường, dextrine, các chất vô cơ và một phần là
protein.
Các chất không hoà tan trong Malt cần chuyển hoá gồm phần lớn là tinh bột, vỏ trấu, một
số protein có phân tử lượng cao và một số chất hỗn hợp khác, khi nấu xong sẽ được giữ lại
trong bã hèm.
β-amylase: Cắt liên kết 1, 4 glucozit theo từng đôi một bắt đầu từ những cặp gốc glucose
tận cùng của mạch nhánh (đối với amylo), tạo thành đường Maltose (42%, theo lý thuyết).
Phần còn lại của amylopectin sẽ tạo thành dextrin bậc cao. Còn đối với phân tử amyloza của
tinh bột, chúng sẽ tác dụng dễ dàng và hoàn toàn để cho ra đường Maltoza.
Sự tác động đồng thời của α-amylase và β-amylase lên tinh bột sẽ cho ta một tỷ lệ nhất định
giữa dextrin và Maltose. Tỷ lệ này phụ thuộc vào hoạt tính của hai enzym riêng biệt. Lượng
dextrin do α-amylase phân giải tinh bột tạo thành sẽ giảm dần dưới sự tác dụng của β-
amylase.
Amylophosphatase: Enzym này tham gia vào quá trình thủy phân tinh bột bằng cách phá
hủy các mối liên kết ester giữa acid phosphoric và phân tử amylopectin. Kết quả của quá
trình sẽ tạo ra các dextrin khác nhau về số gốc glucose và các tính chất hóa lý.
Trong quá trình đường hóa, tinh bột không những bị thủy phân mà còn chịu sự tác động bởi
quá trình phosphoryt hóa. Dưới tác dụng của enzym phosphorylase sẽ tạo thành glucoza-1-
phosphat, và sau đó qua nhiều biến đổi ta sẽ thu được các loại đường khác nhau: Fructose và
Saccharose.
Như vậy sau quá trình đường hóa ta sẽ thu được nhiều sản phẩm khác nhau, trong đó sản
phẩm chính là đường Maltose (chiếm khoảng 50% chất hòa tan trong dịch đường), ngoài ra
còn có những dextrin bậc cao, dextrin bậc thấp, đường fructose, glucose, saccharose. Tỷ lệ
giữa các các loại đường luôn thay đổi, nó phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu và chế độ
thủy phân.
Quá trình đạm hóa
Trong quá trình nấu nguyên liệu, các protein sẽ bị phân giải dưới tác dụng của enzym
protease:
Hai thành phần chính của protease, bao gồm: Proteinase và peptidase là hai thành phần
chủ yếu tham gia xúc tác cho quá trình phân giải protein
Bảng Thành phần chủ yếu tham gia xúc tác cho quá trình phân giải protein
Thành phần, tỷ lệ các sản phẩm thủy phân của protein phụ thuộc vào nhiệt độ nấu. Do vậy,
tùy vào những yêu cầu kỹ thuật khác nhau ta sẽ chọn nấu ở những nhuệt độ thích hợp: Nếu
cần nhiều sản phẩm thủy phân protein bậc thấp (pepton, polypeptit) thì ta phải tiến hành
những khoảng thời gian dừng ở 48-50ºC. Ngược lại nếu cần nhiều sản phẩm thủy phân
Các yếu tố ảnh hưởng
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn không chỉ đến tốc độ và hiệu suất của quá trình đường hóa,
mà còn ảnh hưởng đến tỷ lệ các thành phần của sản phẩm đường hóa.
Nếu tăng nhiệt độ thủy phân tinh bột lên một giới hạn nhất định, tốc độ đường hóa tăng
nhanh, nhưng nếu tiếp tục tăng nhiệt độ quá giới hạn thì các enzym bị giảm hoạt lực hoặc mất
hẳn hoạt lực, làm cho quá trình đường hóa chậm lại hoặc ngưng hẳn.
Với những loại enzym khác nhau, ta phải giữ ở một nhiệt độ thích hợp cho chúng hoạt
động để có thể tạo ra lượng sản phẩm như mong muốn.
Như vậy ta có thể dùng nhiệt độ để điều chỉnh quá trình thủy phân. Khống chế tỷ lệ của
các thành phần trong sản phẩm đường hóa. Để thu được nước nha có chất lượng cao thì nhiệt
độ trong quá trình đường hóa phải được giữ đúng quy trình
Bảng. Nhiệt độ tối thích của các loại enzyme
Loại Enzym t
op
( 0C) Sản phẩm chính
α-amylase 70-75 Dextrin
ß-amylsea 60-63 Maltose
Amilophosphatase 70 Dextrin
Ảnh hưởng của pH
Độ chua tác dụng (pH) của dịch cháo là yếu tố ảnh hưởng khá mạnh đến động lực của quá
trình thủy phân và đường hóa. Yếu tố này ảnh hưởng khá rõ rệt đến phản ứng enzym. Đa số
các enzym bền trong giới hạn pH từ 5- 9.
Trong quá trình đường hóa thì pH và nhiệt độ có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. pH của
môi trường thấp sẽ gây ảnh hưởng bất lợi cho tiến trình phản ứng enzym, dẫn đến cơ chất bị
phân cắt không triệt để, hiệu suất thu hồi chất hòa tan thấp, khó lọc bã, dịch đường đục, bia
thành phẩm có độ bền keo kém, hương vị không hài hòa.
Vì vậy ta phải điều chỉnh pH bằng biện pháp nhân tạo là làm mềm nước trước khi sử dụng
và tăng độ chua của dịch cháo bằng cách bổ sung acid lactic hoặc CaCl2 hoặc CaSO4.
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất
dịch hồ nóng, nhờ vậy các enzym amylase sẽ dễ tác dụng hơn là tinh bột chưa hồ hoá.
Dịch hoá
Dưới tác dụng của α- amylase, các chuỗi dài amylo và amylopectin sẽ nhanh chóng bị cắt
đứt thành những chuỗi nhỏ hơn, vì thế độ nhớt trong mẻ nấu giảm rất nhanh. β- amylase chỉ
có thể cắt từ từ vào cuối mạch của amylo và cuối mạch nhánh của amylopectin và cứ cắt 2
gốc một. Enzym α- Amylase tác động ở nhiệt độ thích nghi nhất là 70-75oC, pH thích nghi
4,6 và bị huỷ diệt ở 80oC trong thời gian ngắn.
Đường hoá
Là sự biến đổi của tinh bột đã dịch hoá thành dextrin và Maltoza, chỉ xảy ra được khi cháo
đã dịch hoá xong. Sự đường hoá xảy ra dưới tác động của 2 enzym.
α- amylaza dextin hoá
β- amylaza Maltoza hoá
Mỗi loại enzym có một nhiệt độ thích nghi khác nhau: đối với alpha nhiệt độ thích hợp là 70-
75
o
C, pH 5,8; với beta nhiệt độ thích nghi là 60-65
o
C, pH 5,4
3. Quá trình lọc
Mục đích của quá trình lọc nhằm tách các thành phần đã trích ly từ pha rắn có trong Malt
và các phụ liệu dạng rắn để phục vụ cho quá trình chuyển hóa của vi sinh vật tạo ra sản phẩm
mong muốn. Cụ thể là tách dịch trích ly từ Malt, thế liệu ra khỏi hỗn hợp lỏng rắn. Lưu ý quá
trình lọc nước đầu cần tiến hành nhanh nhưng rửa bã chậm để đủ thời gian cho đường trích ly
ra dịch. Kết thúc quá trình rửa bã khi nồng độ đường trong nước rửa bã còn khoảng 1 độ.
Lọc thùng (Tun)
Người ta thường sử dụng thùng đường hóa kết hợp với lọc thùng. Thiết bị lọc thùng được
sử dụng nhiều tại Anh và một số quốc gia khác. Nó có đường kính 10m và chiều sâu 2m (tỉ lệ
5: 1). Tuy nhiên tùy theo điều kiện nhà máy mà kích thước này có thể thay đổi. Cấu tạo thùng
lọc với những đáy giả có rãnh với kích thước 1mm, dưới lớp đáy giả này có một số ống để
thu nhận dịch nha và dẫn ra ngoài. Nước phun vào có nhiệt độ cao 75- 78oC tạo áp lực đẩy
Thời gian đun sôi từ 30- 120 phút (thường khỏang 90 phút). Các phụ liệu và hoa Houblon
được cho vào trong quá trình đun sôi. Trong quá trình đun sôi các chất rắn kết tủa sẽ được
loại bỏ ở khâu lắng; trích ly hoa Houblon; loại bỏ những mùi không mong muốn; cô đặc dung
dịch.
Nguyên tắc đun sôi dịch nha
Quá trình đun sôi gồm các giai đoạn: nhập liệu; gia nhiệt; sôi; chuyển sang nồi lắng. Đây
là quá trình sử dụng năng lượng nhiều nhất trong cả quy trình (24- 54 mJ/ Hl; chiếm 18%
tổng năng lượng). Tổng năng lượng dùng cho cả quá trình sản xuất bia từ 145- 285 mJ/Hl.
Trong qúa trình đun sôi lượng nước bốc hơi để đạt nồng độ chất khô thích hợp. Trước đây 30
năm lượng nước bốc hơi khoảng 12- 20% nhưng ngày nay số này chỉ còn từ 4- 8%. 99%
năng lượng phục vụ cho quá trình sôi; 1% năng lượng tổn thất do nước bốc hơi.
Mục đích của quá trình đun sôi
-Bốc hơi, cô đặc; loại bỏ những chất dễ bay hơi (DMS)
-Bất họat enzyme
-Thanh trùng
-Trích ly hoa Houblon
-Đông tụ Protein
-Thúc đẩy phản ứng giữa protein và thành phần của hoa
-Tạo các muốiư
-Tạo phản ứng màu (Caramen; Melanoidin)
-Tạo hương.
-Xử lý nhiệt đường không lên men.
Hoa houblon được cho vào trong quá trình đun sôi. Thời gian trích ly hoa tối ưu là 30
phút; hàm lượng acid đắng đạt cao nhất sau 60- 70 phút đun sôi; một lượng tinh dầu của hoa
sẽ mất trong quá trình đun sôi. Lượng Nitrogen trong dịch nha có liên quan đến pH; độ trong
của dung dịch. Chúng bị thất thoát chủ yếu trong quá trình đun sôi, cứ một tiếng đun sôi
Copyright: Tài liệu đại học ©