rượu bia quy trình sản xuất bia đen

Bia còn cungcấp cho cơ thể nhiều năng lượng calories, trong bia còn chứa nhiều enzyme, đặc biệtlà chứa enzyme kích thích enzyme tiêu hóa amylaze.Bia được sản xuất từ nguyên liệu chín

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

TP HỒ CHÍ MINH, 2022Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2022

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

Ngô Đinh Thị Kim Quyên 2005208335

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2022

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay công nghệ sản xuất bia ngày càng được phát triển gần như hoànchỉnh Công nghệ lên men bia chính là công nghệ enzyme và công nghệ vi sinh Biađược xem là một thức uống có nồng độ cồn thấp, có chất dinh dưỡng Bia còn cungcấp cho cơ thể nhiều năng lượng calories, trong bia còn chứa nhiều enzyme, đặc biệtlà chứa enzyme kích thích enzyme tiêu hóa amylaze

Bia được sản xuất từ nguyên liệu chính là malt đại mạch được ươm mầm, hoahoublon và nước cùng với quy trình đặc trưng, từ đó nhận thấy bia luôn có nhứng cảmquan rất hấp dẫn với con người như hương thơm đặc trưng, vị đắng của hoa houblon,lớp bọt trắng mịn cùng với lượng CO2 khá cao giúp con người giải khát khi uống

Hiện nay ngành công nghệ lên men trong xã hội đang chiếm vị thế cao, đồngthời nó giúp thúc đẩy nền kinh tế ngày phát triển, trong đó ngành công nghệ sản xuấtbia đã có nhiều loại bia đáp ứng được chất lượng cao và số lượng ngày càng tăng

Ngành sản xuất bia đã có lịch sử phát triển lâu đời với những biện pháp truyềnthống Trong xã hội phát triển, ngành sản xuất bia cũng được sản xuất với dây chuyềntrên quy mô hiện đại nên bia có hương vị thơm hơn, ngon hơn và nguồn thu lợi ngàycàng tăng cao

Ở thị trường Việt Nam, thị trường tiêu thụ bia được phát triển rộng rãi từ Bắcvào Nam, từ nông thôn đến thành thị và tới cả những vùng miền núi,… Bên cạnhnhững công ty bia lớn, những tập đoàn sản xuất nước giải khát trong đó có sản phẩmbia: Bia Sài Gòn, bia Hà Nội, bia Halida, bia Tiger, bia Heineken… hay các dòng biatươi của Đức, thậm chí còn những cơ sở nhỏ lẻ các loại bia tươi, bia hơi

Qua những tài liệu tìm hiểu về chất lượng bia và đưa các sản phẩm bia ngày

càng phát triển đến người tiêu dùng nhóm chúng em chọn đề tài: Công nghệ sản xuất Bia đen” để tìm hiểu rõ hơn về nguyên liệu, quy trình sản xuất bia đen và các tiêu

chuẩn chất lượng, để từ đó thấy được sự khác nhau giữa bia đen và bia vàng

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Mức độ hoàn thành (%)

Tô Thành Đạt 2005208158 Phần II Chủ động, tích cực

Chủ động, tích cực

Lê Thị Thúy Huỳnh 2005202054 Phần III Chủ động, tích cực

2.2.11 Quá trình chiết bia 23

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 2 1 Sự thay đổi một số tính chất lý hóa của bia sau khi lọc: 21Bảng 2 2 So sánh quy trình sản xuất bia đen và bia vàng 25

1.2 Nguyên liệu, thành phần hóa học

1.2.1 Malt đen, malt vàng

Malt đen là nguyên liệu chính trong sản xuất bia đen Màu của bia được quyếtđịnh bởi màu của malt, malt vàng sản xuất bia vàng, malt đen kết hợp với malt vàngdùng để sản xuất bia đen Malt đen có hàm lượng lớn melanoit, là hợp chất màu nâu,vàng nhạt đến cánh gián Malt đen được sản xuất từ hạt đại mạch

Malt là một sản phẩm dựa trên sự chuyển hóa hóa sinh của quá trình nảy mầm

tự nhiên từ đại mạch Kích thước, hình dáng của hạt malt hầu như vẫn giữ được sựnguyên vẹn của hạt đại mạch nhưng thành phần hóa học bên trong hạt malt so với hạtđại mạch đã có nhiều quá trình chuyển hóa quan trọng với các mức độ khác nhau.Chính các chuyển hóa đó đã tạo ra malt từ đại mạch có đặc tính riêng của nó

Đại mạch

Đại mạch là loại ngũ cốc mà có các bông đại mạch đặc trưng bởi các hạt dài

Nó được phân thành 2 loại: đại mạch hai hàng (Hordeum distichum) và đại mạch sáuhàng (Hordeum hexadistichum)

Đại mạch giống gieo trồng (Hordeum sativum-acid đắngjessen) thuộc nhóm thực vật cóhạt (Spermophyta), phân nhóm bí tử

Trong sản xuất bia, người ta sử dụng chủ yếu đại mạch hai hàng Hạt đại mạchhai hàng to, đầy đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng Do đó hạt đại mạch này có hàm

lượng có ích tương đối lớn, đồng thời lượng vỏ ít nên chứa không nhiều các hợp chấtpolyphenol và hợp chất đắng Các hạt rất đồng đều và có hàm lượng chất hòa tantương đối cao.

Quy trình sản xuất malt đen

Quy trình sản xuất malt đại mạch hai hàng như sau: Thu nhận, làm sạch vàphân loại, rửa và ngâm, ươm mầm, sấy và tách mầm Mục đích chính của quy trìnhsản xuất malt là làm hoạt hóa và sinh tổng hợp các emzyme trong hạt đại mạch, thủyphân một phần cơ chất trong hạt và tổng hợp một số hợp chất màu và mùi đặc trưngcho malt

− Thu nhận, phân loại, làm sạch

Để chuẩn bị malt đạt các chỉ tiêu về số lượng, đồng đều về chất lượng theo tiêuchuẩn kỹ thuật cho việc sản xuất

− Rửa, ngâm

Làm sạch lần cuối các tạp chất bám bên ngoài vỏ hạt và các tạp chất khác cótrong khối hạt tạo điều kiện để hạt đại mạch hấp thụ đủ nước cần thiết cho quá trìnhnảy mầm, ngoài ra còn có thể thực hiện việc sát trùng, xử lí sơ bộ việc phá vở nhanhtrạng thái ngủ nghỉ của hạt để gia tăng các quá trình sinh lí, sinh hóa, tốc độ hút nước,nảy mầm và mầm sống không bị các vi sinh vật phá hoại

− Ươm mầm

Nảy mầm, nuôi mầm là tạo các điều kiện thuận lợi cần thiết cho sự phát triểnsinh trưởng của mầm nhằm thu được malt có hình thái, thành phần, màu sắc, hương vịđạt các yêu cầu của sản xuất bia

− Sấy malt

Sấy malt nhằm kết thúc sự sống và phát triển của mầm, chuyển các hệ enzyme(chủ yếu hệ hydrolase) từ trạng thái tự do (hoạt động) về trạng thái nghỉ do mất nước,

để malt có thể bảo quản được lâu dài mà không bị biến đổi chất do các quá trình hóasinh nội tại.

Khử mùi và tạo điều kiện ổn định thành phần hóa học, hình thành màu sắc, mùi

vị đặc trưng thích hợp trong sản xuất bia

− Độ cứng từ mềm đến trung bình

− Hàm lượng muối cacbonat không quá 50 mg/l

− Hàm lượng muối Mg+2 không quá 100 mg/l

− Hàm lượng muối clorua 75-acid đắng150 mg/l

− Hàm lượng CaSO4 150 – 200 mg/l.

− NH3 và muối NO2 không có.

− Hàm lượng ion sắt 2 không quá 0,3 mg/l

− Vi sinh vật không quá 100 tế bào/ml

1.2.3 Hoa houblon

Hoa houblon là một trong các nguyên liệu chính, thiết yếu của công nghệ sảnxuất bia Dù chỉ dùng một số lượng rất ít so với các nguyên liệu khác, nhưng hoa

houblon vẫn có vai trò quyết định trong việc hình thành hương thơm, vị đắng hấp dẫnvà góp phần qua trọng làm tăng khả năng tạo bọt, giữ bọt, sát trùng cho bia Trongcông nghệ hoa houblon còn được coi như tác nhân làm sạch và bảo quản, loại trừ cácchất kém ổn định, làm tăng tính ổn định và độ bền sinh học cho bán thành phẩm và biathành phẩm.

Cây hoa boublon có tên khoa học là humulus lupulus, thuộc họ dây leo (gaimèo-acid đắngcannabinaceae), lá hình bàn tay, thân cao trung bình 5-acid đắng10m (tối đa 15m), thườngkhi cao khoảng 2-acid đắng3m đã cho thu hoạch hoa Đây là một loài thực vật khác gốc, tức làcác hoa cái và hoa đực thỉ trổ ra từ các gốc khác nhau Trong sản xuất bia, chỉ sử dụnghoa cái vì chúng tiết ra nhựa đắng và các tinh dầu chủ yếu tạo nên các chất thơm trongbia Cho đến nay các loại hoa houblon dùng từ công nghiệp bia là các hoa khô của câycái và là sản phẩm tạo nên từ đó

Các thành phần của hoa houblon

Thành phần của hoa Houblon vô cùng quan trọng đối với chất lượng bia Phụthuộc vào giống, điều kiện khí hậu và kĩ thuật canh tác, thành phần hóa học của hoa có

Các hợp chất đắng trong hoa Houblon có giá trị nhất và nằm trong các hạtlupulin Trong thực tế người ta vẫn chưa tìm thấy các chất này ở trong các loài câykhác.

Vai trò của chất đắng trong công nghệ sản xuất bia rất lớn, chúng tạo cho bia vịđắng dịu đặc trưng Ngoài ra, các chất này có hoạt tính sinh học cao, tạo sức căng bềmặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu Với nồng độ khá thấp trong bia, các chấtđắng có khả năng ức chế mạnh sự phát triển của vi sinh vật Trong sản xuất bia, người

ta chỉ quan tâm tới các thành phần α và β-acid đắngacid, tinh dầu và polyphenol

− α-acid đắngacid đắng:

Thường là một hỗn hợp các acid đắng và đồng phân có công thức chung và cácđồng phân của nó và có tên khoa học là Humulon Humulon tinh khiết là một loạimuối màu vàng nhạt, điểm sôi là 70-acid đắng72oC, pK = 5,4

Hình 1 1 Công thức α-acid đắngacid đắng Bảng 1 2 Thành phần α-acid đắngacid

− β-acid đắngacid đắng:

Hỗn hợp tinh thể không màu, điểm nóng chảy là 96-acid đắng97oC Trong quá trình bảoquản và trong sản xuất bia, do phản ứng oxy hóa, colupulon chuyển hóa thànhhulupon, hulupon có pk=2,5 và làm cho bia có vị đắng mạnh khó chịu Các α-acid đắngacid có

− Tinh dầu thơm

Tinh dầu thơm của hoa Houblon hòa tan vào dịch đường, tồn tại trong bia vàtạo ra mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu.Thành phần hóa học của tinh dầuthơm này rất phức tạp, trong hỗn hợp đa dạng này phần lớn là những terpen (Mirơxen,Humulen), rượu (geraniol, linalool), andehit (formandehit), xeton (luparon), axit,ester Tỉ lệ hòa tan trong nước của tinh dầu thơm không đáng kể, chúng dễ bay hơi ởnhiệt độ thường Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có đến 98%lượng tinh dầu thơm bay hơi, chỉ còn 2% tồn tại trong bia

− Polyphenol

Polyphenol được dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protit cao phân tửkhỏi dịch đường, làm ổn định và tang độ bền của bia thành phẩm Các polyphenoltrong hoa houblon đều thuộc nhóm flavonoid như: flavan, flavon, flavonol, catechin.

1.2.4 Nấm men

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường Nấm men dùng trong

sản xuất bia thường là chủng Saccharomyces pastorianus, chúng có khả năng hấp thụ

các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hoà tan, cáchợp chất nitơ (các acid amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tếbào Sau đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất

để chuyển hoá các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lênmen của nấm men được tiến hành

Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường dinhdưỡng có chứa đường, nitơ, photpho và các chất hữu cơ, vô cơ khác Chúng là các visinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong các điều kiện hiếu khí và yếm khí Nấm men

trong cômng nghệ sản xuất bia thường là chủng thuộc giống saccharomyces gồm có

nấm men chìm và nấm men nổi:

Nấm men chìm (lager): hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng riêng

lẻ hoặc cặp đôi Hình dạng chủ yếu là hình cầu

Nấm men nổi (ale): Tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dínhlại với nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặcovan

Nấm men saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau:

Tiêu chuẩn chất lượng nấm men dùng trong sản xuất bia

Nấm men được dùng trong sản xuất bia phải đáp ứng các yêu cầu sau:

− Khả năng và tốc độ lên men trong điều kiện nhiệt độ thấp với dịch đường malt

− Khả năng kết lắng đối với những loài lên men chìm

− Hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo thành của quá trình lên men

− Tính ổn định trong sản xuất

− Tạo ra hương vị và chất lượng sản phẩm đặc trưng

1.2.5 Nguyên liệu khác

Trong sản xuất bia, người ta còn dùng một số nguyên liệu phụ khác như chếphẩm enzyme (để hỗ trợ phản ứng thủy phân trong quá trình nấu dịch nha hoặc xử lýbia sau lên men), chất chỉnh pH, các muối khoáng (để tăng cường hoạt tính enzymetrong nguyên liệu hoặc hoạt tính trao đổi chất của nấm men)

II Quy trình công nghệ sản xuất bia đen

2.1 Quy trình

Quy trình công nghệ sản xuất bia đen

2.2 Thuyết minh quy trình

Malt có thể bị lẫn một số tạp chất như rơm rạ, bụi, kim loại… tách tạp chất làmột quá trình làm sạch nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất.

Biến đổi: Quá trình tách tạp chất không gây ra những biến đổi hóa học bên

trong hạt nguyên liệu

Thiết bị: làm sạch malt bằng thiết bị với hệ thống rây và quạt Rây sẽ tách các

tạp chất có kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ ra khỏi hạt Còn quạt sẽ tách đi những tạpchất nhẹ như bụi, rơm rạ…

2.2.3 Nghiền malt và thế liệu

Mục đích: chuẩn bị.

Nghiền malt và thế liệu để làm nhỏ và tăng bề mặt tiếp xúc của nguyên liệu,chuẩn bị cho quá trình thủy phân đạt hiệu quả cao nhất Nguyên liệu dạng hạt càngnhỏ, khả năng ngấm nước càng nhanh và đều, khả năng tiếp cận, xúc tác quá trìnhthủy phân của enzyme càng thuận lợi và hiệu quả

Nội nhũ malt có tính chất cơ lý thấp là nguồn cung cấp cơ bản nhất cơ chất cho

sự ngấm nước, giải phóng enzyme và xúc tác cho quá trình thủy phân, tạo ra nhiềuchất hòa tan Vì vậy, mức độ nghiền nhỏ nội nhũ malt phụ thuộc chủ yếu vào chấtlượng của malt Khi malt có độ phân hủy cao, nội nhũ có thể nghiền thô hơn, còn malt

có độ phân hủy thấp, nội nhũ cần nghiền mịn hơn

Vỏ malt là một tác nhân trợ lọc hữu hiệu, nhưng chứa nhiều chất đắng, chấtchát khi hòa tan sẽ làm giảm chất lượng dịch thủy phân, nên không được phép nghiềnmịn, vụn, nát Trong một số trường hợp phải có chế độ làm ẩm sơ bộ hợp lý trước khinghiền, để hạn chế các ảnh hưởng xấu này

Thế liệu đã qua sơ chế, không còn vỏ trấu, vỏ hạt, có tính chất cơ lý cao (so vớimalt) và hầu như không có enzyme, hiệu suất thủy phân tỷ lệ thuận với mức độnghiền, nên phải nghiền mịn hơn nội nhũ của malt

Mức độ nghiền còn ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất của quá trình lọc vàrửa bã Thực tế sản xuất cho thấy, nếu mức độ nghiền cao (bột quá mịn), hiệu suấtthủy phân cao nhưng chất lượng dịch thủy phân thường không cao, năng suất lọcgiảm, dễ tắc màng lọc

Các biến đổi: Trong quá trình nghiền xảy ra các biến đổi vật lý như kích thước

hạt nguyên liệu giảm, nhiệt độ của khối hạt tăng do ma sát

Thiết bị: để nghiền malt dùng thiết bị nghiền trục, còn nghiền gạo dùng thiết bị

Các biến đổi xảy ra trong quá trình đường hóa: 3 quá trình quan trọng là:

Thủy phân tinh bột

Tinh bột được thủy phân thành các loại đường trong đó phần lớn là maltose.Ngoài ra, còn có dextrin (không lên men được) Thủy phân tinh bột càng nhiều càngtốt để tránh làm đục bia thành phẩm Quá trình thủy phân xảy ra theo 3 giai đoạn cóthể xen lẫn nhau:

Hồ hóa: là quá trình khi tinh bột được ngâm với nước nóng, chúng sẽ trương nở

vỡ tung Phá vỡ liên kết tạo điều kiện cho enzyme tấn công trực tiếp vào tinh bột

Dịch hóa: các chuỗi mạch dài của phân tử tinh bột nhanh chóng bị phá hủy bởienzyme α-acid đắng amylase thành mạch ngắn hơn Làm giảm độ nhớt của dịch hồ hóa

Đường hóa: α-acid đắng amylase phân cắt dần mạch amylose và amylopectin tạo thànhcác chuỗi ngắn hơn Các chuỗi này được β-acid đắngamylase tiếp tục phân cắt ra chuỗi có haigốc từ đầu không khử Trong quá trình phân cắt luôn hình thành các chuỗi chứa 2 -acid đắng 3gốc glucose có mối liên kết 1,6-acid đắngglycoside

Tóm lại, α-acid đắng amylase phân cắt mạch dài thành các mạch dextrin ngắn hơn, t0

opt =

72 – 750C, bị vô hoạt nhanh ở 800C, pHopt = 5,6 – 5,8 β-acid đắngamylase tạo ra maltose từ đầu

không khử nhưng cũng tạo ra glucose và maltotriose, t0 opt = 60 – 65 0C, mất hoạt tính ở

700C, pHopt = 5,4 – 5,5

Trong các loại đường thu được từ quá trình trên thì đường glucose được nấmmen sử dụng đầu tiên Sau đó là đến maltose và các disaccharit Nắm được đặc điểmnày mà các nhà sản xuất tìm cách để giữ được một khối lượng đường tạo vị ngọt chobia

Thủy phân β-glucanglucan

Các phân tử β-acid đắngglucan xoắn vào nhau hoặc liên kết với nhau bằng liên kếthydro, nên chúng có nhiều hình dạng khác nhau Nếu chất lượng malt tốt thì phầnlớn β-acid đắngglucan bị phân hủy sang dạng hòa tan, khả năng tạo gel giảm Ngược lại nếuchất lượng malt kém thì hàm lượng β-acid đắngglucan trong dịch đường lớn Là nguyên nhânlàm tăng độ nhớt dịch đường và gây đục bia

Thủy phân protein

Sự thủy phân protein nhờ enzyme protease diễn ra mạnh nhất tại 45 – 550C vàtiếp diễn ở nhiệt độ cao hơn Các protein bị phân cắt dần dần thành sản phẩm cuối làacid amin, là nguồn dinh dưỡng của nấm men Nếu nồng độ này không đảm bảo thì sựphát triển của nấm men bị chậm lại, hạn chế quá trình lên men, tạo hương, và chín củabia Mặt khác, các hợp chất cao phân tử tạo thành trong quá trình thủy phân protein lạitiếp tục được phân cắt cho nên nếu kéo dài thời gian đường hóa thì bia tạo thành sẽ ítbọt Do vậy, để hạn chế những ảnh hưởng trên thì dịch đường phải được biến đổi tốt,chứa đầy đủ acid amin và rút ngắn thời gian đường hóa bằng cách giảm pH xuống 5,5– 5,6

Thiết bị: Nồi thủy phân

Vật liệu chế tạo: đồng hay thép không rỉ

Thân hình trụ, nắp chỏm cầu hay hình nón có ống thoát ẩm, đáy có nhiều dạngkhác nhau (bằng, lõm, chỏm cầu hay lồi)

Trao đổi nhiệt dạng vỏ áo