LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC QUY TRÌNH THIẾT BỊ SẢN XUẤT BIA MEN SỐNG

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA MEN SỐNG

KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG Chương 1. MỞ ĐẦU 1. Đặc vấn đề. Bia là một loại thức uống thu được từ quá trình lên men dòch các chất chiết từ malt đại mạch nảy mầm, có hương vò của hoa houblon, có độ còn thấp, tính bồi dưỡng cao. Nguyên liệu dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, nước, hoa houblon, nấm men Bia còn là nước giải khát lâu đời có độ rượu nhẹ, chứa hơi CO 2 . Trong bia có chứa hệ enzyme phong phú và đặc biệt là enzyme kích thích hệ tiêu hoá. Vì vậy uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khoẻ, ăn cơm ngon, dễ tiêu hoá,mà còn giảm dược sự mệt mỏi sau một ngày làm việc mệt nhọc. Ngoài ra trong bia còn chứa vitamin B 1 , B 2 , B 5 , B 6 , rất nhiều vitamin PP và các acid amin cần thiết cho cơ thể, các chất khoáng và nguyên tố vi lượng khác. Chính vì những yếu tố trên mà em tiến hành thực hiện đề tài” quy trình thiết bò sản suất bia men sống”. Để biết thêm về những giá trò dinh dưỡng mà sản phẩm này mang lại. 2. Mục đích thực hiện đề tài. Tìm hiểu quy trình sản xuất bia men sống và quy trình thiết bò trong quá trình sản xuất để hiểu rõ tầm quan trọng của sản phẩm bia mang lại. Hiểu rõ giá trò dinh dưỡng mà sản phẩm bia mang đến cho con người. 3. Nội dung đề tài. - Tìm hiểu về giá trò dinh dưỡng của bia men sống. - Quy trình sản xuất bia men sống. - Thiết bò sản xuất bia men sống. SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 1 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG 4. Phạm vi thực hiện đề tài. Công nghệ sản xuất bia là một ngành mang lại nhiều giá trò kinh tế cho nhà sản xuất. Hiện nay ở châu Á ngành này đang trên đà phát triển vì nhu cầu thò hiếu của người dân ngày càng cao. Vì thời gian có hạn nên em chỉ tìm hiểu về công nghệ và các thiết bò trong sản xuất bia men sống. SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 2 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG Chương 2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆUVÀ GIÁ TRỊ DINH DƯỢNG CỦA BIA MEN SỐNG I. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU. Để sản xuất bia người ta dùng 4 loại nguyên liệu chính chủ yếu là: nước, malt, đại mạch, hoa houblon và nấm men. 1. Nước. 1.1. Vai trò của nước đối với công nghệ sản xuất bia. Nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất bia. Trong bia thành phẩm nước chiếm 77-90%. Nước đóng vai trò quan trọng trong đường hoá và dòch hoá, hoà tan các chất chiết, làm loãng dòch hồ tinh bột thuận lợi cho đảo trộn và vận chuyển. Vì vậy nước sử dụng trong sản xuất bia phải đạt tiêu chuẩn dùng cho nước uống, không màu, không mùi, trong suốt, đặc biệt là không có mùi amoniac, vết của kim loại nặng ( thuỷ ngân,bari ) Các chỉ số quan trọng của nước là: độ cứng, độ oxy hoá và vi sinh vật. 1.2. Quy đònh của nước sử dụng trong quy trình sản xuất. Nước sử dụng trong bia không có NaHCO 3 , NH 3 , HNO 2 , cho phép có NO 3 - không quá 25 mg/l. Đặc biệt là có sắt sẽ xẩy ra phản ứng giữa sắt và tanin của houblon sẽ làm xấu màu và mùi vò của bia. Nước dùng nấu bia cần có độ cứng tạm thời khoảng 0,72mg đương lượng/l, độ cứng vónh cữu: 0,26-0,72 mg đương lượng/l, độ oxy hoá 2mgO 2 /l, số lượng tạp khuẩn/l không quá 10, E.Coli không quá 3/l, pH của nước thích hợp cho nấu bia là 6,8-7,2. Bảng 1: Tiêu chuẩn của nước về kim loại Thông số Đơn vò Mức chỉ đònh Tối đa cho phép Sắt (Fe2+) mg/l 50 200 SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 3 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG Đồng mg/l 100 - Kẽm mg/l 100 - Muối phosphoric mg/l 400 5000 Chlorine dư mg/l 0 0 Chất không hoà tan mg/l 0 0 Bạc mg/l - 10 Thủy ngân mg/l - 1 Chì mg/l - 50 KmnO4 mg/l 2 5 Như vậy nước sử dụng trong sản xuất bia là nước mềm, nếu là nước cứng thì cần phải xử lí. Nướùc trong một số xí nghiệp sản xuất bia nên có 3 hệ thống: cung cấp nước mềm cho nồi hơi và nấu bia: cung cấp nước tẩy trùng vệ sinh đường ống và thiết bò, nước sinh hoạt và làm nguội. 1.3. Các phương pháp làm mềm nước. Độ cứng của nước được quyết đònh bởi hàm lượng ion Ca 2+ và Mg 2+ trong nước. Vì vậy cần xử lí nước cứng thành nước mềm theo các phương pháp. 1.3.1. Trung hoà canxi và magie bằng acid. Người ta dùng acid lactic để chuyển hoá các muối của canxi và magie thành muối latat. Việc sử dụng acid lactic ngoài mục đích là khử độ cứng của nước còn có mục đích là làm giảm pH của dung dòch malt, để tăng cường hoạt lực của enzyme thuỷ phân ở trong đó. 1.3.2. Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion. Dựa trên nguyên tắc thay thế một số ion của muối ở trong nước bằng một ion khác. Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến.  Loại trừ vi sinh vật: Có nhiều phương pháp như lí học và hóa học. Phương pháp lý học: dùng thiết bò lọc chuyên dùng hoặc đèn cực tím Phương pháp hóa học: dùng chlorine, chlorinedioxit hay ozone. SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 4 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG 2. Malt đại mạch. 2.1. Giới thiệu về malt đại mạch. Malt là sản phẩm được chế biến từ các hạt hoà thảo như đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô Malt là một loại bán thành phẩm và giàu dinh dưỡng 16-18% chất thấp phân tử dễ hoà tan cùng với hệ enzyme đặc biệt phong phú chủ yếu là amylase và protease. Đại mạch nói chung là giàu protein, trong quá trình nấu bia các sản phẩm thuỷ phân của protein tạo cho bia những phức chất giữ bọt tốt hơn và có vò đậm đà hơn. 2.2. Phân biệt malt đại mạch. Malt đại mạch được chia làm 2 loại: malt vàng hoặc malt sáng màu và malt đen. Malt vàng dùng để sản xuất các loại bia vàng sáng màu, malt đen dùng để sản xuất các loại bia đen thẩm màu. - Malt vàng: có vò ngọt thoáng nhẹ và hương thơm dòu. Từ malt vàng cho bia có vò đắng dòu, hương thơm ngát nhẹ nhàng. - Malt đen: có màu nâu đến đen thẩm, hương vò ngọt đậm, có độ nhớt cao, có khả năng tạo bọt và giữ bọt hơn. 2.3. Cấu trúc hạt đại mạch. Gồm 3 bộ phận chính: vỏ hạt, phôi và nội nhũ. - Vỏ hạt: từ ngoài vào trong được chia làm 3 lớp: vỏ trấu, vỏ lụa và vỉ aloron. Phần này thường chiếm 8 – 15% trọng lượng hạt. - Phôi: là cơ quan sống hô hấp của hạt. Phôi có từ 37 – 50% chất khô là thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5 -6% saccharose, 7 – 7,5% pentozan, 6 – SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 5 Hình 1: Bông đại mạch KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG 6,5% chất tro và một ít thành phần khác. Riêng tinh bột hầu như rất ít. Phôi thường chiếm 2,5 – 5% trọng lượng hạt. - Nội nhũ: chiếm 45 – 68% trọng lượng hạt, phần này của đại mạch giữ vai trò quyết đònh chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia. Thành phần chính trong nội nhũ là những hạt tinh bột hình tròn có kích thước rất lớn 20 -30µ hoặc rất bé 2 -10µ) rất ít những hạt có kích thước trung bình. Nếu hàm lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột có kích thước nhỏ. Trọng lượng riêng của hạt tinh bột khá cao (1,5-1,6) vì vậy trong nước chùng lắng xuống rất nhanh, tinh bột khong hoà tan được trong nướ, kể cả những dung môi hữu cơ trung tính. 2.4. Vai trò của malt trong bia. Trong malt có nhiều enzyme thuỷ phân tinh bột và protein đóng vai trò quan trọng trong quá trình đường hoá, dòch hoá và đạm hoá.  Các nhóm enzyme trrong malt. - Amylaza: nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bia là là đại mạch và một số hạt cốc khác. Hàm lượng tinh bột trong các hạt này là khá cao. Để có dòch đường lên men bia chứa maltoza, dextrin và glucoza thì cần phải thuỷ phân tinh bột nhờ enzyme amylaza. Amylaza của malt là một nhóm gồm 3 enzyme: anpha-amylaza, beta- amylaza và amylophotphataza chúng có mặt ở 1/3 nội nhũ gần phía cuống hạt. − Enzyme thuỷ phân tinh bột. + Enzyme anpha-amylaza cơ chất của nó là tinh bột và dextrin, phân cắt tinh bột thành các đoạn dài ngắn khác nhau gồm một số cấu tử là glucoza ta thường gọi là dextrin và một ít đường maltoza. SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 6 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG Khi nấu tinh bột sẽ trở thành hồ có độ nhớt dính khá cao, chỉ cần một lượng nhỏ anpha-amylaza là hồ tinh bột sẽ bò loãng tức thì. Khả năng làm loãng hồ tinh bột được gọi là khả năng dòch hoá của enzyme. Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động cực đại của anpha-amylaza là 73 0 C và pH là 5,7 + Enzyme beta-amylaza: Khả năng dòch hoá kém hơn anpha-amylaza, nhưng khả năng đường hoá thì cao hơn. Tác dụng của beta-amylaza và các mạch amyloza và amylopectin của tinh bột thường vào các nối cho sản phẩm đường đôi và maltoza. Nhiệt độ tối ưu cho beta-amylaza là 63 0 C và pH thích hợp là 4,8. + Amylophtphataza: chỉ hoạt dộng trong thời gian nảy mầm. − Enzymae thuỷ phân protein 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 enzyme protease tăng nhanh. + Proteaza: Enzyme proteaza xúc tác quá trình thuỷ phân protein thành các sản phẩm trung gian và sau đó một số trong các hợp chất này tiếp tục bò phân cắt đến sản phẩm cuối cùng là acid amin, amoniac NH 3 . SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 7 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG + Proteinaza: thuỷ phân protein thành albumoza và pepton. Sau đó chúng tiếp tục bò phân cắt thành peptid và polypeptid. Enzyme này hoạt động ở pH 4,6-5, nhiệt độ 50 0 C. + peptidaza: gồm 2 enzyme dipeptidaza và polypepdidaza. Chúng tác động lên phân tử của các dipeptid và polypeptid để phân cắt chúng thành acid amin. Peptidaza hoạt dộng mạnh nhất ở pH 7,5 và nhiệt độ 50-52 0 C. Nếu hạ pH xuống dưới 5, nhóm enzyme này trở thành vô hoạt. + Amidaza: chức năng chính của enzyme này là cắt nhóm amin khỏi acd amin để tạo thành acid hữu cơ và giải phóng NH 3 .  Hệ thống enzyme esterase. - Esteraza: enzyme này phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chấ hữu cơ khác nhau, hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ. - Lipaza: phá vỡ liên kết este giữa rượu đơn hoặc đa chức với các acid béo bậc cao. Enzyme này hoạt động ở nhiệt độ tối ưu là 35 0 C và pH 5. - Amilophosphataza: tham gia hỗ trợ quá trình thuỷ phân tinh bột. Chúng cắt mối liên kết este của acd photphoric. Enzyme này hoạt động tốt ở nhiệt độ tối ưu là 70 0 C, pH là 5,6. - Fitaza: phá vỡ mối liên kết este giữa photphoric với inozit, tức là tham gia thuỷ phân fitin. Quá trình này đóng một vai trò rất quan trọng trong công nghiệp sản xuất bia, vì H 3 PO 4 được giải phóng sẽ làm tăng độ chua tác dụng và tăng cường dòch đệm của dòch đường. 2.5. Các chỉ tiêu kiểm tra malt đại mạch. Bảng 2: Chỉ tiêu chất lượng trung bình của malt: Tên chỉ tiêu Yêu cầu Màu sắc Vàng nhạt SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 8 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG Mùi vò Thơm đặc trưng, vò ngọt dòu nhẹ, không có mùi lạ Độ sạch Không lẫn tạp chất Dung trọng 480 – 560g/ lít hạt Trọng lượng 28 – 38 g/ 1000 hạt Độ ẩm 4.5% Độ hòa tan theo chất khô 78% Hoạt lực enzym 2780wk Độ màu 2.8 – 3.5EBC pH 5.0 - 5.8 Thời gian đường hóa 10 – 20 phút( ở 70 0 C) Đạm tổng 10 – 13% Đạm hòa tan Min 4.5% Độ nhớt Max 1.6cp Độ xốp Min 82% Phần lớn các nhà máy phải nhập malt từ nước ngoài. Bảng 3: Yêu cầu chất lượng malt nhập Chỉ tiêu Yêu cầu Màu Vàng rơm, sáng. Mùi Không có mùi mốc, mùi lạ Vò Ngọt dòu Khối lượng riêng 450-550kg/m 3 . Trọng lượng 36-40g/1000 hạt Độ hòa tan 76-79 Độ ẩm < 5%. Hoạt lực amilaza 100-300 o WK Thời gian đường hóa 10-20 phút Độ chua 5,6-6,5 SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 9 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN HỒI HƯƠNG Độ màu 3-4 EBC Hàm lượng đạm 9-10% Tinh bột: 56-60% Sạn, rác 1%, không lẩn tạp chất kim loại 2.6. Thành phần hóa học của malt. Bảng 4: Thành phần hóa học của malt. Thành phần % Tinh bột 58% Đường khử 4% Saccaroza 5% Pentoza hòa tan 1% Tổng Protêin 10% Chất béo 2.5% Chất Khoáng 2.5% Celluloza 6% Hextosan và pentoza không hòa tan 9% 2.7. Thành phần hóa học của đại mạch. Bảng 5: Thành phần hóa học của đại mạch. Thành phần ( % chất khô) Tinh boat 58 – 62 Hemixeluloza và pentozan không hoà tan 9,0 Pentozan hòa tan 1,0 Xenluloza 4 -5 Saccaroza 3 – 5 Đường khử 3 – 4 Protein 8 – 10 Protit (sản phẩm thủy phân của protein). 3 – 4 Chất béo 2,5 Chất tro 2,5 Những chất còn lại 5 – 6 Trong nhóm glucide của hạt đại mạch, ngoài tinh bột tập trung ở nội nhũ còn có các thành phần. SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 10 [...]... cerevisiae Hình 4: Men bia 4.1 Giới thiệu về men bia Nấm men có dạng hình cầu, oval, trứng, sinh sản bằng nảy chồi và sinh sản bằng bào tử Hiện nay có 2 loại nấm men chính được sử dụng phổ biến: nấm men nổi và nấm men chìm SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 17 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN HỒI HƯƠNG Hình 5: nấm men chìm Hình 6: nấm men nổi - Nấm men chìm + Nhiệt độ lên men: 0 -10OC + Quá trình xẩy ra trong... SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 27 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN HỒI HƯƠNG Chương 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Nước malt Nghiền Đạm hóa Gạo Nghiền Nước xử lí Hồ hóa Phụ gia Đường hóa bã Lọc bã Hoa Houblon Houblon hoá Men giốngcaramen Nhân giống Lên men Lắng chính trong ca Thu hồi men ën Làm lạnh nhanh Lên men phụ và tang trữ Lắng Đóng block SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN Bia men sống 28 Malt lót KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD:... mạch) của công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vò đắng dòu, hương thơm rất đặc trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn đònh thành phần sinh học của sản phẩm, do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia 3.2 Vai trò của hoa houblon trong sản xuất bia Là nguyên... chất lïng của bia 6.1 Caramen Tạo màu cho bia, cho vào sau giai đoạn đường hóa 6.2 NaOH Dùng để trung hòa, vệ sinh hay tẩy rửa, thường sử dụng NaOH>96% 6.3 H2SO4, CaCl2, acid lactic Dùng để điều chỉnh pH SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 20 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN HỒI HƯƠNG II GIÁ TRỊ DINH DƯỢNG CỦA BIA MEN SỐNG 1 Thành phần giá trò dinh dưỡng của bia men sống 1.1 Protein Chỉ có trong bia sống không... nên khả năng lên men tốt + Có khả năng lên men hoàn toàn ( vì có thể lên men đường rafinosse hoàn toàn) + Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy thùng lên men rất nhanh Nhờ vậy bia nhanh chóng tự trong hơn lên men nổi - Nấm men nổi + Nhiệt độ lên men: 10 – 25OC + Lên men mạnh, quá trình lên men xẩy ra trên bề mặt của môi trường + Khi quá trình lên men kết thúc, các... nghiền khô hay nghiền ướt tùy thuộc vào thiết bò và công nghệ sản xuất bia SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 29 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN HỒI HƯƠNG 1.2 Nguyên tắc nghiền 1.2.1 Đối với malt Thành phần cấu tạo của malt là vỏ và nội nhũ, hai hợp phần này khác nhau về thành phần, tính chất vật lí,cơ lí, hóa học và cũng khác nhau về chức năng và vai trò trong công nghệ sản xuất dòch đường, Vỏ của hạt có cấu... mạch SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 11 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN HỒI HƯƠNG - Protid: khối lượng và chất lượng protid trong đại mạch có ý nghóa quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Trước hết, người ta cho rằng hàm lượng các hợp chất có chứa nitơ trong đại mạch so với hàm lượng tinh bột trong đại mạch có tỷ lệ cân đối nhất ( hay tỷ lệ N:C ) là tối ưu cho công nghệ sản xuất bia Mặc dù trong thành... tan của dòch đường hoá, protid chiếm tỷ lệ khá nhỏ (4 – 5%), song chúng lại tham gia rất tích cực trong quy trình công nghệ và góp phần quy t đònh chất lượng sản phẩm - Qúa trình phân giải protid dưới tác dụng của enzyme là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sản xuất malt và bia, những sản phẩm của sự phân giải protid thường có phân tử lượng thấp hơn, chúng sẽ tham gia vào sự tác dụng tương... TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN HỒI HƯƠNG Sơ đồ1: Sản xuất bia men sống Chương 4 THUYẾT MINH QUY TRÌNH 1 Xay nghiền nguyên liệu 1.1 Mục đích Là nghiền nhỏ nguyên liệu (malt, gạo) tạo điều kiện để tăng tốc độ các quá trình lí hóa và hóa sinh trong khi hòa thấm hạt vào nước, làm nhỏ malt để khi đường hóa thu được nhiều chất hòa tan (chất chiết) nhất có lợi cho sản xuất và chất lượng thành phẩm, hạn chế các... lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi tạo thảnh lớp dày trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm 4.2 Cách lựa chọn nấm men Việc lựa chọn chủng nấm men trong sản xuất bia là rất quan trọng Để lựa chọn chủng nấm men tốt thì phải có các đặc tính sau: - Tốc độ lên men nhanh SVTH: ĐINH THỊ MAI LUẬN 18 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN HỒI HƯƠNG - Sử dụng đường hiệu quả, tạo độ cồn cao - Có . dinh dưỡng mà sản phẩm bia mang đến cho con người. 3. Nội dung đề tài. - Tìm hiểu về giá trò dinh dưỡng của bia men sống. - Quy trình sản xuất bia men sống. - Thiết bò sản xuất bia men sống. SVTH:. dưỡng mà sản phẩm này mang lại. 2. Mục đích thực hiện đề tài. Tìm hiểu quy trình sản xuất bia men sống và quy trình thiết bò trong quá trình sản xuất để hiểu rõ tầm quan trọng của sản phẩm bia mang. polyphenol. 4. Men bia. Nấm men được sử dụng trong sảnxuất bia là Sacharomyces cerevisiae. 4.1. Giới thiệu về men bia. Nấm men có dạng hình cầu, oval, trứng, sinh sản bằng nảy chồi và sinh sản bằng