QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh...

TRƯỜNG ĐH TÔN ĐỨC THẮNG KHOA : KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN : CÔNG NGHỆ SINH HỌC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: THS NGUYỄN THỊ CẨM VI Danh sách nhóm MSSV Phan Trung Hải 073434S Trần Minh Đạt 072381S Nguyễn Minh Khiêm 072460S Trần Tú Khoa 072464S Nguyễn Thảo Uyên Ly 072493S ia 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. 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. B Sự bổ sung hoa bia vào bia để tạo vị đắng, bảo quản và hương vị cho bia là một phát kiến tương đối mới: trong thời Trung cổ nhiều hỗn hợp khác của các loại thảo mộc thông thường được cho vào bia chứ không phải hoa bia. Các hỗn hợp này thông thường được gọi là gruit. Hoa bia đã được trồng tại Pháp sớm nhất là vào khoảng thế kỷ 9 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. Ngày nay, công nghiệp bia là công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu. Bia là một loại nước bổ mát, có độ cồn thấp, bột mịn xốp, có hương vị đặc trưng. Hương và vị của bia là do các hợp chất chiết từ các nguyên liệu, cồn, CO 2 và các thành phần lên men khác tạo nên. Đặc biệt CO 2 bão hòa trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống. nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu khắp các nước trên thế giới. <>Một số tính chất chung của bia: Trong bia nước chiếm 80%. Bia thường có hàm lượng cồn khoãng 3-6%, CO 2 0.45%. ngoài ra trong bia còn chứa các chất khác như: Hydratcacbon, khoáng, polyphenol, chất màu, chất đắng…1 lít bia có lượng năng lượng tương đương 500-600 Kcal. 1. Malt: Malt là một 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 với điều kiện bắt buộc. Tất cả những hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ của các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió,), sử dụng trong công nghệ sản xuất bia đều có thể gọi chung là mạch nha hay malt (như malt thóc, malt bắp, malt lúa mì…) Trong công nghiệp, dùng giống đại mạch hai hàng (gọi là H.Distichum) Trong nông nghiệp: dùng để chăn nuôi hoặc chế biến các loại thức ăn cho gia súc, gia cầm…Thường dùng giống đại mạch nhiều hàng (gọi là H.Polystychum). • Cách phân biệt 2 loại Malt - Nếu trong một bông đại mạch chỉ có một nhánh được thụ phấn, sẽ hình thành hai hàng hạt đối xứng nhau, loại đại mạch này ta gọi là đại mạch hai hàng. - Nếu trong một bông đại mạch cả ba nhánh đều được thụ phấn thì loại đại mạch này được gọi là giống sáu hàng hoặc bốn hàng • Thành phần hóa học của đại mạch: Bảng: Tính theo % trọng lượng chất khô Thành phần Đại mạch Malt Tinh bột Đường sacroza Đường khử Những đường khác Chất dạng gom Hemixenlulo Xenlulo Lipit Protein thô (N× 6.25) Dạng hòa tan thể muối: albumin, globulin Hordein – protein (prolamin) Glutein – protein Axit amin và peptit Axit nucleit Tro 63 ÷ 65 1 ÷ 2 0.1 ÷ 0.2 1 1 ÷ 1.5 8 ÷ 10 4 ÷ 5 2 ÷ 3 8 ÷ 11 0.5 3 3 ÷ 4 3 ÷ 4 0.5 0.2 ÷ 0.3 2 58 ÷ 60 3 ÷ 5 3 ÷ 4 2 2 ÷ 4 6 ÷ 8 5 2 ÷ 3 8 ÷ 11 2 - 2 3 ÷ 4 1 ÷ 2 0.2 ÷ 0.3 2.2 Cánh Đồng Lúa mạch Những chất còn lại 5 ÷ 6 6 ÷ 7 Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tình 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 enzyme amilaza để thủy phân tinh bột. Nếu sử dụng thế liệu nhiều thì lượng enzyme này cung cấp không đầy đủ cà ta buộc phải bổ sung enzyme từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzyme từ vi sinh vật. Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzyme proteaza để thủy phân chúng. Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzyme 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. Các loại enzyme trong malt hệ thống enzyme này gồm có: alpha-amylase, beta- amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bổ ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màn ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ. Trong hạt đại mạch luôn có nhóm enzyme chính: Nhóm enzyme thủy phân: ♦ Nhóm enzyme thủy phân các hợp chất glucid:  Amylaza: thủy phân các glucid có mạch polyme tương đối đơn giản ( như tinh bột). α- amylase: thủy phân tinh bột và tạo ra glucose và dextrin nhiệt độ tối thích là 70 o C , pH=5.7 β – amylase: thủy phân tinh bột cho maltose và dextrin nhiệt độ tối thính là 63 o C , pH =4.5  Sitaza: thủy phân các glucid có mạch polyme phức tạp hơn (như hemixenlulo). Tác dụng của các enzyme này là phá vỡ màng ngăn giữa hạt gạo và vỏ trấu khi hạt bắt đầu nảy mầm, nhờ vậy các enzyme mới dễ dàng xâm nhập vào bên trong nội nhũ của hạt, làm biến đổi đần những thành phần hóa học của nội nhũ. Đây, chính là quá trình chuyển hóa hạt đại mạch thành hạt malt. ♦ Nhóm enzyme thủy phân protit, trong nhóm này tiêu biểu có:  Proteinaza: xúc tác để chuyển protit thành albumoza và pepton rồi chuyển hóa thành polypeptit và peptit (t 0 :50 0 C; pH=7.5).  Amidaza: tác dụng deamin hóa các axit amin, tạo thành các hữu cơ và nito. Đồng thời chúng còn phá vỡ các mối liên kết amid( -CO-NH-) của các muối amid. ♦ Nhóm enzyme esteraza: tham gia làm vỡ các mối liên kết este giữa các nhóm chất hữu cơ với nhau và giữa hợp chất vô cơ và hữu cơ.  Lypaza: thủy phân các este của glyxerin và một số loại rượu với các axit béo bậc cao.  Phosphataza: tách axit phosphoric ra khỏi những hợp chất hữu cơ có chứa phospho. Tiêu biểu là aminophosphotaza và phytaza. 2. NGUYÊN LIỆU THAY THẾ ĐẠI MẠCH ( ở đây là gạo ) Được sử dụng nhiều ở các nước châu Á và vùng Trung đông. Các thành phần hóa học trung bình của gạo tính theo phần trăm trọng lượng: Thành phần % trọng lượng W Hợp chất N Chất béo Glucid Xenlulo của vỏ lụa Chất tro 12.6 7.9 0.5 77.8 0.5 0.7 Gạo được coi là một thế liệu hàng đầu trong sản xuất bia, do hàm lượng glucid và protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt( có thể đạt đến 90% chất khô). Thực tế và thực nghiệm đã cho thấy có thể dùng gạo thay cho malt đến 50% ( nếu malt có hoạt tính tốt). Quá trình đường hóa và lọc vẫn tiến triễn bình thường.Đường hóa ở nhiệt độ 67 0 C và dịch hóa ở 77 0 C Ngoài ra còn còn một số loại thế liệu khác như ngô , củ cải đường, đường mía… 3/ MEN BIA: a. Phân loại: - Nhóm nấm men nổi với các đặc tính: + Nhiệt độ lên men 10-250C. + Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt môi trường. + Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày nổi trên bề mặt cùng với bọt của bia, bia tự trong chậm. + Khả năng lên men đường tam (rafinaza) kém ( chỉ đạt 33%) - Nhóm nấm men chìm với các đặc tính: + Nhiệt độ lên men 0-10 0 C + Lên men mạnh nhưng đằm, quá trình xảy ra trong lòng môi trường. + Khi lên men xong, các tế bào cũng kết chùm hoặc chuỗi, song lại lắng xuống đáy thùng lên men rất nhanh, nhờ vậy bia chống tự trong hơn so với lên men nổi. + Khả năng lên men đường tam tốt, đạt 100%, vì lên men được cả melydioza.  Nhà khoa học Nga là V.I.Kunetchep đã đề nghị chia nấm men bia thành ba nhóm độc lập: ♦ Saccharomyces cerevisiae ♦ Saccharomyces carlsbergensis ♦ Saccharomyces uvarum 4/ Hoa bia (Houblon) Hoa bia là thực vật dạng dây leo ( Humulus lupulus ), sống lâu năm 30-40 năm, có chiều cao trung bình từ 10-15m. Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng cho từng cây. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa bia thường được sử dụng để tạo vị đắng cho bia từ thế kỷ 17. • vai trò của hoa bia trong sản xuất bia: + Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha + hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn. + việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn (tạo ra bởi các chất cacbonat hóa bia) THÀNH PHẦN HOUBLON Thành phần Tỷ lệ (%) Thành phần Tỷ lệ (%) Nước 10.0 Acid amin 0.1 Tổng chất đắng 15.0 Protein (Nx6.25) 15.0 Tinh dầu phấn 0.5 Chất béo 3.0 Tanin 4.0 Tro 8.0 Đường khử 2.0 Xenlulo,lignin và những chất 40.4 VƯỜN HOA BIA (HOUBLON) HOA HOUBLON còn lại pectin 2.0 <> Chất đắng: là thành phần có giá trị của hoa houblon. Chất đắng tạo cho bia có vị đặc trưng và dễ chịu tham gia vào sự tạo thành bọt và giúp cho bia bảo quản được lâu. Các hợp chất đắng trong hoa houblon có thể chia làm hai nhóm lớn: - những acid đắng cùng các dạng đồng phân. - Những dạng nhựa đắng (mềm và cứng) Trong nhóm acid đắng có hai loại: - Humulong: alpha - acid đắng cùng các dạng đồng phân. - Lupulon: Beta – acid đắng cùng các dạng đồng phân Những acid đắng này, nếu bị oxi hóa, sẽ bị polyme hóa và trùng ngưng, dần chuyển sang những dạng nhựa đắng như: - alpha và beta – nhựa đắng mềm - gamma1 và gamma2 – nhựa đắng cứng. <> Chất chát - tanin: Tanin được chiết tích ra ở dạng hòa tan, sau đó do điều kiện ở nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, chúng sẽ bị oxi hóa và trùng ngưng với các mức độ khác nhau, các phần tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các phần tử protein trong dịch đường, hình thành những phức tanin-protein, tạo ra dạng kết tủa nóng trong quá trình này, khi hạ nhiệt độ xuống thấp chúng sẽ kết tủa lại, tạo ra kết tủa nguội trong dịch đường. đường trong nhanh và kết tủa các thành phần protein không bền, làm tăng độ bền vững keo của bia, song mặt khác, tanin cũng làm kết tủa cả những phần protein bền, dẫn đến chỗ giảm khả năng tạo bọt của bia. <> Tinh dầu: - tinh dầu phấn hoa houblon chiếm từ 0.17 – 0.65% trọng lượng hoa, chủ yếu là các cấu tử thuộc nhóm tecpen (C 5 H 8 ) n và ¼ là các cấu tử có mang oxi, đại diện chính là geraniol (C 6 H 18 O) - tinh dầu hoa có ở điều kiện gia nhiệt nhẹ dễ bị oxi hóa, khi có tác dụng gây mùi sẽ thay đổi nhiều, thậm chí tạo ra mùi không phù hợp cho sản phẩm bia như mùi tỏi. - các dạng tinh dầu có nhóm –OH dễ tác dụng với các thành phần acid béo thành những este phức tạp. Trong quá trình bảo quản, những hợp chất khác nhau của tinh dầu sẽ bị thủy phân một phần, dẫn tới chỗ thay đổi tính chất gây thơm có lợi cho bia. - Tinh dầu houblon có độ hòa tan rất yếu trong nước (0.4mg/l), khó hòa tan trong cồn thấp độ, nhưng hòa tan hoàn toàn trong cồn tuyệt đối và este. Đa phần các cấu tử dễ bay hơi thậm chí ở nhiệt độ phòng. HOUBLON DẠNG CAO (CHỨA TRONG CÁC HŨ KL)  Trên thị trường hiện nay phổ biến ba dạng hoa houblon: + Dạng hoa cánh khô: hoa đã sấy khô trên độ ẩm < 13%, sau đó được ép chặt thành bánh, bọc kính trong loại giấy đặc biệt mà không khí không thẩm tích qua được, đồng thời có thể nạp thêm khí trơ (SO 2 hoặc N) để ngăn chặn tối đa tình trạng giảm chất lượng do bảo quản. + Dạng hoa houblon dạng hạt hoặc viên: để sử dụng thuận tiện đỡ tốn kém. Trong bảo quản và vận chuyển, người ta có thể nghiền nát hoa khô thành dạng bột sau đó gói chúng lại qua các máy ép viên định hình, gói kín những viên houblon này trong các bọc giấy đặc biệt có nạp thêm khí trơ giống như hoa cánh. Giá trị chất lượng tính theo alpha acid đắng của hoa cánh và hoa viên như nhau, song hoa viên có hiệu quả sử dụng cao hơn, nên sẽ tiết kiệm hoa hơn. + Dạng hoa cao trích ly: người ta dùng một số dung môi hữu cơ như hecxan, metanol, metylenclorit hoặc tricloetylen để trích ly chất đắng trong hoa houblon ra dung môi, sau đó dùng các biện pháp thích hợp để tách dung môi sẽ thu được dung dịch cao houblon sệt có màu xanh lá cây đậm. Bằng cách trích ly như vậy sẽ tách được riêng chất đắng trong hoa ở dạng đậm đặc (hiệu suất trích ly thường >45%), chất lượng chất đắng được bảo quản tốt hơn, đồng thời việc sử dụng khi nấu với dịch đường sẽ thuận tiện và hiệu quả hơn nhiều. Thông thường chất đắng trong 1kg cao hoa = 5-6kg hoa cánh hoặc viên, tùy thuộc vào chất lượng cánh hoa và hiệu suất trích ly. Sau khi thu được nước cao chất đắng đậm đặc, người ta có thể bổ sung đường glucuza để tăng độ đậm đặc của cao cho dễ định hình vào các bao bì thích hợp. 5/Nước: HOUBLON DẠNG VIÊN [...]... của bia là nước (chiếm từ 80 - 90%) nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có một ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khống chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy. .. đường hóa được,dẫn đến dịch đường đục và sau này bia khó trong Q trình rữa bả có thể thực hiện gián đoan hay liên tục.Trong thực tế sản xuất, thơng dụng nhất là rửa bã gián đoạn với ba lần lặp lại Khi nồng độ dịch đường trong bã giảm xuống đến mức cần thiết thì q trình rửa bã kết thúc Tùy theo loại bia sản xuất mà có nồng độ khác nhau đối với các loại bia có chất lượng cao thì chỉ dùng dịch rửa bã đến... tank TBF( bia thành phẩm)/ dùng cho bia chai bia lon 9 Hồn thiện sản phẩm: Sau một thời gian được ủ ở nhiệt độ thấp, thành phần hóa học và tính chất cảm quan của bia đã được hình thành Tuy nhiên để trở thành một sản phẩm thương mại bia cần phải xử lý qua các cơng đoạn sau : - Làm trong để tăng thêm giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm thăng độ bền sinh học và độ bền keo của bia - Bổ sung... chống kết lắng và là mơi trường tốt để bảo quản bia Chiết bia vào chai và thùng bock để dễ dàng vận chuyển và bảo quản Thanh trùng đễ diệt nấm men nhằm nâng cao độ bền sinh học cho sản phẩm 9.1 Làm trong bia Mục đích của việc làm trong là là tăng giá trị thương phẩm , tăng độ bền của bia Có 2 giải pháp đó là : lọc và ly tâm Trong cơng nghiệp sản xuất bia những loại vật liệu lọc thường dùng nhu là xơ... trong bia non tiếp tục lên men lượng đường còn lại để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác Một trong những q trình quan trọng nhất ở thời kỳ lên men phụ là sự kết cặn tức là q trình làm trong bia Bia non sau khi lên men chính xong còn chứa 1 lượng đáng kể tế bào nấm men và rất nhiều hạt cặn mịn khác Khi giai đoạn len men phụ kết thúc do nhiệt độ rất thấp sẽ làm kết lắng các hạt có kích thước bé làm bia. .. hỗ của các loại khống chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước cứng là phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sẫm màu như bia đen, trong khi nước mềm là phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sáng màu BẢNG THÀNH PHẦN: Cặn khơ CaO MgO SO3 STT 1 2 3 4 200-500mg/l 80-160mg/l 10-40mg/l 50-80mg/l Chi tiêu kiểm tra pH Độ kiềm tổng TAC Độ cứng... được những sản phẩm phụ bất lợi tạo được những loại bia có chất lượng cao Các giai đoạn chính trong q trình lên men chính: được chia ra làm 4 giai đoạn Giai đoạn đầu: của q trình bao gồm 1-2 ngày đêm Đặc điểm lớn nhất của giai đoạn này là sự phát triển tế bào nấm men, tức là q trình tạo sinh khối Đã có dấu hiệu đầu tiên của q trình lên men: nhiệt độ tăng 0.50C , xung quanh thùng lên men đã xuất hiện... khí khi làm việc nhược điểm là khi ly tam nhiệt độ của bia sẽ tăng lên , bia có tính khử yếu hơn bia lọc vì thế phải làm lạnh bia trước khi ly tâm 9.2 Bão hòa CO2 Thơng thường trước khi chiết rót bia, cần kiểm tra xem hàm lượng CO 2 trong bia thành phẩm đã đạt u cầu chưa nếu chưa bão hòa đủ lượng CO 2 cần thiết thì ta phải cần cung cấp thêm CO2 cho bia bằng phương pháp nhân tạo Để thực hiện mục đích này... Tốt Tốt BIA LON 333 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 Độ cồn ở 200C % v/v 5.3 5.1 5.5 Độ hòa tan nguyên thủy 0 Plato 12.1 12.0 - 1.6 1.4 1.8 G/l ≥ 4.5 4.0 - Độ màu EBC 6.5 6.0 8.0 Hàm lượng diacetyl mg/l ≤ 0.1 - 0.1 Độ đắng BU 23.0 21.0 25.0 Tốt Tốt Tốt Độ chua (ml NaOH 0.1N / 10ml bia) Hàm lượng CO2 hòa tan Độ hấp TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1 PGS.TS HỒNG ĐÌNH HỊA - CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA NHÀ XUẤT BẢN... bia bằng phương pháp nhân tạo Để thực hiện mục đích này ta có thể dùng những máy bão hòa CO 2 hay được lắp sẵn vào trong tank lên men phụ 9.3 Chiết rót bia: Quy trình cơng nghệ ở phân xưởng chiết Chai thu hồi được đưa qua máy rửa bằng các băng tải Q trình rửa chai trong hệ thống máy rửa như sau: chai được đưa vào bể ngâm khoảng chừng 5 phút để bóc tất cả các dãn hiệu Sau đó đi vào bể sút khoảng 20 phút