nghiên cứu sản xuất bia có nồng độ cồn thấp

Được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon và nước với một quy trình khá đặc biệt kết hợp với enzym cho ta một loại nước uống có hương vị đặc trưng khôn

LỜI CAM KẾT

Tôi tên: Hồ Hữu Minh - MSSV: 3005090317 - đại diện nhóm sinh viên thực hiện

đề tài: "Nghiên cứu sản xuất bia có nồng độ cồn thấp"

Tôi cam kết các thông số khảo sát trong bài báo cáo là do chúng tôi tự nghiên cứukhông sao chép từ bất kì công trình nghiên cứu nào khác

Nếu có sự sao chép, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước pháp luật

Trường Đại Học Công Nghiệp

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp HCM, ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn

Ký tên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp HCM, ngày tháng năm

Giáo viên phản biện

Ký tên

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp HCM, ngày tháng năm

Hội đồng

Ký tên

LỜI CẢM ƠN

Sau 2 tháng thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp, mặc dù có nhiều khó khănnhưng với sự tham gia tích cực và hỗ trợ lẫn nhau giữa 4 thành viên trong nhóm cùngvới sự giúp đỡ tận tình của quý thầy (cô) và các bạn, cuối cùng nhóm chúng em cũng

đã hoàn thành quá trình nghiên cứu đề tài của mình Nhân đây chúng em xin chânthành gửi lời biết ơn sâu sắc đến:

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Phan Vĩnh Hưng đã tận tình hướng dẫn và truyền đạtnhững kiến thức, kinh nghiệm quý báu từ thực tế giúp chúng em hoàn thành tốt luậnvăn tốt nghiệp này

Các thầy cô tại Trung Tâm Thí Nghiệm - Thực Hành Trường Đại Học CôngNghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất chochúng em tiến hành làm thí nghiệm

Ban Giám Hiệu, Ban Chủ Nhiệm Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại HọcCông Nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh đã tạo cơ hội và điều kiện để chúng emđược thực hiện đề tài

Các quý Thầy Cô phụ trách giảng dạy đã dạy dỗ, chỉ bảo những kiến thức bổ íchcho chúng em

Các bạn sinh viên khóa 09CDTP đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho chúng em trongquá trình thực hiện đề tài

Chúng em cũng xin gửi lời tri ân, lòng biết ơn vô hạn đến Cha, Mẹ của mình đãsuốt đời tận tụy, chăm lo để chúng em được trưởng thành và được học hành như ngàyhôm nay

Cuối cùng chúng em xin kính chúc quý Thầy (Cô) và các bạn được dồi dào sức khỏe,

luôn gặt hái được nhiều thành công và may mắn trong cuộc sống

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN v

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 3

2.1 Giới thiệu chung về bia 3

2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và ở Việt Nam 5

2.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới 5

2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam 5

2.3 Nguyên liệu sản xuất bia 5

2.3.1 Nước 6

2.3.2 Malt đại mạch 7

2.3.3 Hoa houblon 10

2.3.4 Nấm men 12

2.4 Quy trình sản xuất bia quy mô công nghiệp 18

2.4.1 Quy trình sản xuất bia lon 18

2.4.2 Quy trình sản xuất bia chai 19

2.4.2 Quy trình sản xuất bia chai 20

2.5 Bia có nồng độ cồn thấp 21

2.5.1 Một số phương pháp sản xuất bia không cồn và bia có nồng độ cồn thấp đã được nghiên cứu 21

2.5.2 Các loại bia không cồn và bia nồng độ cồn thấp 29

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 31

3.1 Phương tiện 31

3.1.1 Địa điểm thực hiện 31

3.1.2 Nguyên liệu 31

3.2.1 Khảo sát quá trình lên men 31

3.2.2 Khảo sát tỉ lệ phối trộn 32

3.2.3 Đánh giá cảm quan sản phẩm 33

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 38

4.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô cố định trong dịch lên

men đến quá trình lên men 38

4.1.1 Kết quả 38

4.1.2 Nhận xét 42

4.2 Kết quả khảo sát sự thay đổi mật độ tế bào nấm men cố định trong dịch lên men đến quá trình lên men 43

4.2.1 Kết quả 43

4.2.2 Nhận xét 45

4.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan có trong dịch nha bổ sung vào dịch lên men đến quá trình lên men 45

4.3.1 Kết quả 46

4.3.2 Kết luận chung 50

4.4 Quy trình sản xuất thực nghiệm 51

4.4.1 Quy trình 51

4.4.2 Giải thích quy trình 52

4.5 Kết quả khảo sát tỉ lệ phối trộn 55

4.6 Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm 59

4.7 Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm bia có nồng độ cồn thấp 64

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

5.1 Kết luận 66

5.2 Kiến nghị 68

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Houblon cao 12

Hình 2.2 Houblon viên 12

Hình 2.3 Nấm men 13

Hình 2.4 Một số loại bia không cồn 30

Hình 2.5 Một số loại bia có nồng độ cồn thấp 30

Hình 4.1 Biểu đồ tạo thành ethanol trong quá trình lên men tương ứng với các mẻ có nồng độ chất khô ban đầu 9%, 10%, 11% 40

Hình 4.2 Biểu đồ sinh khối nấm men theo thời gian trên các mẫu có nồng độ chất khô ban đầu 9%, 10%, 11% 41

Hình 4.3 Biểu đồ ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men 42

Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện nồng độ cồn và hàm lượng đường khi thay đổi lượng nấm men sau 3 ngày lên men 44

Hình 4.5 Biểu đồ ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch lên men trong quá trình lên men 45

Hình 4.6 Đồ thị ảnh hưởng của lượng Oxy cung cấp trong quá trình lên men đến nồng độ cồn 47

Hình 4.7 Đồ thị ảnh hưởng của lượng khí oxy cung cấp trong quá trình lên men đến pH trong quá trình lên men 48

Hình 4.8 Biểu đồ ảnh hưởng của lượng khí oxy lên sự thay đổi hàm lượng chất khô của dịch đường trong quá trình lên men 49

Hình 4.9 Biểu đồ thể hiện sự tăng sinh khối nấm men theo thời gian 50

Hình 4.10 Giản đồ nấu dịch nha 53

Hình 4.11 Đồ thị thể hiện tổng điểm của 6 mẫu cảm quan 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu của nước sản xuất bia 6

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của đại mạch 8

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hoa houblon 11

Bảng 2.4 Bảng tốc độ lọc trong quá trình nấu 24

Bảng 2.5 Bảng các số liệu từ quá trình nấu của mẫu 24

Bảng 2.6 Các chỉ tiêu thu được (% khối lượng) của bia ban đầu và bia thành phẩm 26

Bảng 2.7 Bảng các chỉ tiêu của bia ( theo % khối lượng) sau khi kết thúc quá trình lên men 29

Bảng 3.1 Thang điểm đánh giá cảm quan 34

Bảng 3.2 Phiếu đánh giá cảm quan 35

Bảng 3.3 Bảng phân tích phương sai 36

Bảng 4.1 Bảng kết quả độ cồn và hàm lượng đường sót của các mẫu 38

Bảng 4.2 Sự tăng sinh khối nấm men trong quá trình lên men 38

Bảng 4.3 Bảng kết quả độ cồn và hàm lượng đường sót 43

Bảng 4.4 Bảng theo dõi sự thay đổi Bx theo thời gian 44

Bảng 4.5 Các thông số thu được trong quá trình lên men 45

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men 46

Bảng 4.7 Khối lượng nguyên liệu sử dụng cho một mẻ nấu dịch nha trong nghiên cứu

52

Bảng 4.8 Các chỉ tiêu của bia non và dịch nha trước khi phối trộn 55

Bảng 4.9 Bảng tỉ lệ phối trộn bia và dịch nha 59

Bảng 4.10 Điểm đánh giá cảm quan đối với các mẫu phối trộn bia 60

Bảng 4.11 Bảng phân tích phương sai ANOVA trong excel 63

Bảng 4.12 Chỉ tiêu của sản phẩm bia nồng độ cồn thấp 64

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1 Lý do chọn đề tài.

Bia có thể nói là một phần văn minh loài người, nó được ưa chuộng khắp thế giới

Từ 7000 năm trước công nguyên những người Babylon cổ đại đã biết cảm giác say sưaphấn chấn do bia đem lại nhưng muốn uống bia trước hết phải làm ra bia, thế là côngnghệ sản xuất bia ra đời

Bia là loại đồ uống phổ biến và giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp một lượngcalori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, đặc biệt là nhómenzim kích thích tiêu hóa: amylaza

Được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon

và nước với một quy trình khá đặc biệt kết hợp với enzym cho ta một loại nước uống

có hương vị đặc trưng không hề giống bất kỳ một loại nước uống nào, giàu dinhdưỡng, hương thơm đặc trưng, vị đắng nhẹ, lớp bọt trắng mịn dâng trào lên bề mặt lybia vàng óng, trong vắt, tạo cho một cảm giác tươi mát và hấp dẫn đến kỳ lạ Nếu sử dụng một lượng thích hợp thì bia sẽ nhanh chóng giải nhiệt cho cơ khi thời tiếtnóng bức, mang lại cảm giác thoải mái, dễ chịu tăng sức đề kháng còn giúp cơ thểchống lại nguy cơ mắc bệnh tim mạch và ung thư Ngoài ra nó còn thúc đẩy nước bọtkích thích hình thành axit HCl ở dạ dày giúp cơ thể tiêu hóa tốt thức ăn

Trong những năm gần đây, bia có hàm lượng calo thấp đã trở nên phổ biến, đặcbiệt đối với những người thừa cân Tương tự như vậy, nhiều loại bia có nồng độ cồnthấp cũng được ưa chuộng hơn đối với những người không chịu được hoặc không chophép sử dụng ở nồng độ cồn cao như phụ nữ mang thai, khi tham gia giao thông, …Trong khi đó, nhiều người tiêu thụ bia lại ưa thích các đặc tính về mùi và vị của loạibia truyền thống vốn có nồng độ cồn đáng kể, thường là 3.2 – 4.2%

Vì những lý do trên mà mục tiêu của bài báo cáo này là trình bày một số phươngpháp nghiên cứu sản xuất bia có nồng độ cồn thấp nhưng có hương vị của bia truyền

thống Với đề tài “ Nghiên cứu sản xuất bia có nồng độ cồn thấp”.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu.

Sản xuất ra sản phẩm bia có nồng độ cồn thấp

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

- Đối tượng: bia có độ cồn thấp

- Phạm vi: quy mô phòng thí nghiệm

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu.

- Là thức uống được ưa thích trên thế giới

- Thích hợp cho những người uống bia không chịu được độ cồn cao.

- Cung cấp sản phẩm tốt cho sức khỏe con người

- Là loại thức uống khá mới đã và đang được nghiên cứu ở thị trường bia Việt

Nam

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN2.1 Giới thiệu chung về bia.

Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ítnhất 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 tựnhiên, rất có thể là các đồ uống tương tự như bia đã được phát minh một cách độc lậpgiữa các nền văn minh trên toàn thế giới Việc kiểm định hóa học các bình gốm cổ pháthiện ra rằng bia (tương tự như rượu vang) đã được sản xuất khoảng 7.000 năm trước ởkhu vực ngày nay là Iran và là một trong số các công nghệ sinh học đã biết, trong đócác quy trình sinh học của sự lên men được áp dụng

Sự bổ sung hoa bia vào bia để tạo vị đắng, bảo quản và hương vị cho bia là mộtphát kiến tương đối mới: trong thời Trung cổ nhiều hỗn hợp khác của các loại thảo mộcthông thường được cho vào bia chứ không phải hoa bia Các hỗn hợp này thông thườngđược gọi là gruit Hoa bia đã được trồng tại Pháp sớm nhất là vào khoảng thế kỷ 9; vănbản cổ nhất còn sót lại có ghi chép về việc sử dụng hoa bia trong bia có niên đại vàonăm 1067 bởi nữ tu viện trưởng kiêm nhà văn Hildegard: "Nếu người ta định làm bia

từ yến mạch, nó được chuẩn bị cùng hoa bia."

Tại châu Âu, trong thời Trung cổ, bia chủ yếu được sản xuất trong gia đình Vàothế kỷ 14 và 15, việc sản xuất bia đã dần dần chuyển từ hoạt động gia đình sang hoạtđộng thủ công, với các quán bia và tu viện sản xuất bia của mình hàng loạt để tiêu thụ.Trong thế kỷ 15, ở Anh thì loại bia không có hoa bia được biết đến như là ale, cònviệc sử dụng hoa bia thì đồ uống đó gọi là bia Bia có chứa hoa bia được nhập khẩu vàoAnh từ Hà Lan sớm nhất là từ năm 1400 ở Winchester, và hoa bia đã được trồng trênquốc đảo này từ năm 1428 Tính phổ biến của hoa bia ban đầu là hỗn hợp - Công ty biarượu London đã đi xa tới mức ra thông báo "không hoa bia, không thảo mộc hoặcnhững gì khác tương tự được cho vào bất kỳ ale hay rượu (mùi) nào sẽ được sản xuất -

mà chỉ có liquor (nước), mạch nha, và men bia" Tuy nhiên, vào thế kỷ 16, ale đã đượcdùng để chỉ các loại bia mạnh (nồng độ cồn cao) bất kỳ, và tất cả ale và bia đều sửdụng hoa bia.

Với sự phát minh ra động cơ hơi nước năm 1765, công nghiệp hóa sản xuất bia đãtrở 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 biatăng tính hiệu quả và kiểm soát nồng độ cồn Cho đến cuối thế kỷ 18, mạch nha chủyếu 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 xuyênphải cố gắng giảm thiểu sự ám khói của bia thành phẩm Sự phát minh ra lò nướnghình 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 cácnhà sản xuất bia phương pháp ngăn chặn vị chua của bia bởi các loại vi sinh vật khôngmong muốn

Năm 1953, Morton W Coutts, một người New Zealand đã phát triển kỹ thuật lênmen liên tục Morton lấy bằng sáng chế công nghệ của ông và nó là một cuộc cáchmạng trong công nghiệp bia do nó làm giảm thời gian ủ và sản xuất bia trước đây là 4tháng xuống còn chưa đầy 24 giờ Công nghệ của ông vẫn được sử dụng bởi nhiều nhàsản 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 gồmchủ 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 phươngTây, là các loại bia đi qua công đoạn xử lý để loại bỏ bớt cồn, sản xuất ra bia gọi là biakhông cồn

2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và ở Việt Nam.

2.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới.

Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được phổ biếnrộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng Ở các nước phát triểnnhư Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển, sảnlượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 tỷ lít/năm Công nghệ sản xuất bia cũng như sảnphẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thâm nhập vào thị trường của rất nhiềunước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam Mức tiêu thụ bia bình quân ở các nước nàykhá cao khoảng 100 lít/người/năm

Các nước Á Đông tuy hiện tại có mức tiêu thụ bia chưa cao bình quân khoảng 20lít/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50 lít/người/năm Nhưng đây làmột thị trường đông dân cư, sản lượng bia ở Trung Quốc và Nhật Bản cũng gần bằngsản lượng bia của Đức, Mỹ

2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam.

Ở Việt Nam bia mới chỉ xuất hiện từ đầu thế kỉ 20, nhưng là một nước nằm trongvùng nhiệt đới cận xích đạo đã tạo điều kiện thuận lợi để ngành công nghiệp bia tồn tại

và ngày càng phát triển Từ ban đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhà máy bia Hà Nội

và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay các nhà máy bia đã xuất hiện ở hầu khắp các tỉnhtrong cả nước, sản lượng của các nhà máy cũng ngày càng tăng

Hiện nay năng suất của nhà máy bia Hà Nội đã đạt trên 100 triệu lít/năm và đangtiếp tục tăng năng suất tới 200 triệu lít/năm vào năm 2010, năng suất của nhà máy biaSài Gòn đã đạt trên 350 triệu lít/năm và dự kiến sẽ là 780 triệu lít/năm vào năm 2010.Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger,Heineken

Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam hiện còn thấp khoảng 15 lít/người/năm và

sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển

2.3 Nguyên liệu sản xuất bia.

2.3.1 Nước.

Nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia hàm lượng nước trongbia chiếm 80- 99% Vì vậy chất lượng nước là một trong những yếu tố quyết định đếnchất lượng của bia

Nước là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion Nhóm cation thìchiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Mn2+, Al3+, còn nhóm anion chủ yếu là:

OH-, HCO32, CO32-, SO42 Hàm lượng các muối trong nước khác nhau nên ảnh hưởngcủa chúng đối với công nghệ là khác nhau

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu của nước sản xuất bia.

Ảnh hưởng của các muối trong nước đến công nghệ và chất lượng bia:

 Hàm lượng của các muối ở trong nước rất khác nhau do đó khả năng tác động

và ảnh hưởng của chúng đến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm cũngkhác nhau

 Muối bicacbonat gây ảnh hưởng bất lợi vì chúng làm giảm độ chua định phâncủa dịch cháo khi chúng tác dụng với các muối phosphat của malt:

2KH2PO4 + 2NaHCO3 K2HPO4 + Na2HPO4 + H2O + 2CO2

 Muối sunfat của canxi lại làm tăng độ chua định phân của dịch cháo Tác độngnày rất có lợi cho quá trình đường hóa:

4K2HPO4 + 3CaSO4 = Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4

 Nếu trong nước chứa nhiều MgSO4 thì chúng sẽ gây cho bia vị đắng khó chịu

 Natri sunfat, nếu với hàm lượng cao chúng sẽ tạo ra cho bia vị đắng chát khóchịu

 Hàm lượng K+ trong nước không nhiều, tác động của chúng đến các quá trình

và chất lượng sản phẩm cũng giống như Na+

 Nguyên tố có ảnh hưởng rất lớn là sắt, tồn tại trong nước chủ yếu dạngFe(HCO3)2 với hàm lượng cao, sắt sẽ gây cho bia mùi và vị lạ.Một khía cạnh bấtlợi khác của kim loại này là nó xúc tác quá trình oxi hóa trong bia, làm giảm độbền keo và dễ dàng gây đục cho sản phẩm Nồng độ sắt tối đa cho phép là 0.2 –0.5 mg/l

 Mangan cũng tương tự như sắt

 Hàm lượng các ion sunfat chứa trong nước từ 1 - 2 đến 200 - 250 mg/l Nếuhàm lượng quá cao, bia sẽ có vị đắng khan rất khó chịu

 Anion clo ở trong nước ít hơn sunfat Với hàm lượng vừa phải chúng tạo chobia vị hài hòa, dễ chịu

 Trong nước dùng để sản xuất bia không cho phép hiện diện NH3

 Axit silic với hàm lượng lớn sẽ gây cản trở quá trình lên men và trong một sốtrường hợp chúng là thủ phạm gây đục cho bia

2.3.2 Malt đại mạch.

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các loại bia “malt là linh hồn củabia” điều đó trở thành phương ngôn của người làm bia Chỉ có malt tốt mới làm dịchđường có chất lượng cao và một sản phẩm bia với tất cả các đặc tính hấp dẫn, đạt cácchỉ tiêu về hoá lý, cảm quan cũng như đảm bảo tính ổn định về mặt sinh học

Malt là hạt đại mạch nẩy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xác định.

Nó là sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16 - 18% các chất phân tử lượng thấp

dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn, dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, cácnhóm vitamin và đặc biệt có hệ enzyme phong phú - chủ yếu là proteaza và amylaza Cấu trúc hạt đại mạch gồm 3 bộ phận chính: vỏ hạt, phôi và nội nhũ Hàm lượngtrung bình thành phần hóa học tính theo hàm lượng chất khô như sau:

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của đại mạch

Nguồn: khoa học malt và bia của GSTS Nguyễn Thu Hiền.

Những yêu cầu chất lượng đối với đại mạch dùng trong sản xuất bia:

 Yêu cầu về cảm quan:

Tất cả các hạt thóc phải thuộc một loại đại mạch, đồng nhất về kích cỡ, không lẫncát đá, rơm rác và những hạt thuộc loại thóc khác

Hạt thóc phải có vỏ mỏng, màu vàng nhạt óng ánh,không có vết trên vỏ

Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ rơm, khi cắn hạt thóc thấy có mùi tinh bột

 Yêu cầu về thành phần hóa học:

Vỏ: Không vượt quá 7 ÷ 9% trọng lượng hạt

Hàm lượng ẩm: W = 10 ÷ 15%

Hàm lượng protid 8 ÷ 14% chất khô của hạt

Hàm lượng glucid chiếm 55 ÷ 62% trọng lượng hạt (hoặc 63 ÷ 68% trọng lượngchất khô).

Trước khi đưa vào sản xuất bia, đại mạch phải trải qua một quá trình gọi là

“malting” hóa (sản xuất malt), malt là tên gọi của ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểumạch, hạt gạo, thóc gạo) Malt được nảy mầm trong điều kiện nhân tạo, ở nhiệt độ và

độ ẩm nhất định Qua quá trình nảy mầm, một lượng lớn enzyme xuất hiện và tích tụtrong hạt đại mạch chủ yếu là nhóm enzyme amylase, ngoài ra còn có enzyme protease

và các enzyme khác là chất xúc tác sinh học

có: alpha-amylase, beta-amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôimầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màng ngăn giữa vỏtrấu và nội nhũ

 Với enzyme alpha-amylase cơ chất của nó là tinh bột và destrin, từ đó tạo ra sảnphẩm là maltose và các destrin mạch ngắn Enzyme này hoạt động tối ưu ở pH= 5.8, t0

= 72 – 76 0C

 Với enzyme β-amylase, nó có trong hạt đại mạch ở dạng liên kết cũng như dạng

tự do, nhưng trong quá trình ươm mầm hoạt tính của enzyme này sẽ tăng dần Với sựtham gia của enzyme này, tinh bột đại mạch sẽ bị phân cắt thành đường maltose.Enzyme này hoạt động tối ưu ở pH= 5.5 – 5.8, t0 = 62 – 650C

 Trong hạt đại mạch, toàn bộ hệ thống enzyme này ở trạng thái liên kết, hầu nhưkhông 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 sảnphẩm trung gian như: pepton, peptit, polypeptit, với pH = 5.1, t0 = 50 – 550C

 Peptidase: nó sẽ phân cắt các peptit có sẵn trong hạt đại mạch và những peptittrong malt do proteinase phân giải để tạo thành các acid amin trong hạt malt, với pH=7.3 – 7.9, t0= 40 – 450C.

 Amidase: chúng sẽ tấn công các muối amit để hình thành NH3 và acid amin, gópphần làm thay đổi tính chất và hàm lượng của protein trong hạt malt, các enzymeamidase có pH= 7.3 – 8.0, t0= 45 – 500C

 Hệ thống enzyme esterase (phosphatase) gồm có: saccharophosphatase, phytase,glyxerophosphatase, nucleotidase… tham gia thúc đẩy và xúc tác cho các quá trìnhester hoá trong quá trình nảy mầm

 Phytase: phá mối liên kết este của phytin và giải phóng ra rượu inozit và axitphosphoric tự do Phytase có pHopt = 5.0 – 5.5, topt = 40 – 500C

 Các enzyme khác như: saccharophosphatase, glyxerophosphatase, nucleotidase

sẽ phá các mối liên kết ester tương ứng của các hợp chất hữu cơ có chứa phosphate vàgiải phóng ra acid phosphoric tự do

2.3.3 Hoa houblon.

 Là nguyên liệu cơ bản thứ hai sau đại mạch trong công nghệ sản xuất bia Hoa

có tác dụng: Làm cho bia có vị đắng, vị thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo vàgiữ bọt, làm tăng độ bền và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

 Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ vai trò độctôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia

 Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupylis, thuộc họ dây leo, sống lâunăm (30 ÷ 40 năm), có chiều cao trung bình 10 - 15m Hiện nay trên thế giới đangtrồng trên 100 giống hoa houblon khác nhau Loại thực vật này chỉ thích hợp vớikhí hậu ôn đới nên được trồng nhiều ở Đức, Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ, TrungQuốc,…

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của hoa houblon.

Nguồn: Bài giảng công nghệ sản xuất rượu, bia & NGK, Bùi Thị Huỳnh Hoa.

Trong hoa houblon có ba thành phần cơ bản là: Chất đắng, tinh dầu thơm vàpolyphenol

Houblon viên: Cánh hoa houblon sau khi thu hoạch được sấy khô, xoay nhuyễn

và ép thành viên, được đựng trong bao giấy nhôm đã hút chân không để bảo quản, khốilượng mỗi bao là 5kg Loại chế phẩm này chứa ít chất đắng nhưng lượng tinh dầunhiều chủ yếu dùng trích ly hương

Houblon cao: Đã qua quá trình trích ly và cô đặc nhựa houblon nên hàm lượng α

– acid đắng rất cao (50%), dùng để tạo vị đắng đặc trưng cho bia Được chứa trong hộpkhối lượng 1 kg

- Tăng hệ số sử dụng hữu ích các chất đắng và các cấu tử khác

- Giảm hao phí chất đắng trong quá trình bảo quản

- Lượng đem sử dụng được cân đong chính xác hơn

- Lược bỏ hệ thống lọc bã hoa trong nhà máy

- Giảm bớt lượng chất màu và các cấu tử bất lợi khác cho chất lượng bia tốt h

2.3.4 Nấm men.

Nấm men đóng vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp sản xuất bia Nhờđặc tính sinh dưỡng của nấm men là quá trình chuyển hóa đường thành rượu và sinh rakhí CO2 là thành phần chính của bia

Nấm men trong sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giốngSaccharomyces Căn cứ vào tính chất và diễn biến quá trình lên men người ta chiathành 2 loại nấm men:

2.3.4.1 Nhóm nấm men nổi (Saccharomyces cerevisiae).

Với các đặc tính:

 Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao

 Nhiệt độ lên men: 10 ÷ 250C

 Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường

 Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dàytrên bề mặt cùng với lọc bia, bia tự trong chậm

 Khả năng lên men đường tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%)

2.3.4.2 Nhóm nấm men chìm (saccharomyces carlbergensis).

Với các đặc tính:

 Nhiệt độ lên men: 0 ÷ 10oC

 Quá trình xảy ra trong lòng môi trường nên khả năng lên men tốt

 Có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường tam hoàn toàn)

 Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáythùng lên men rất nhanh, nhờ vậy bia tự trong nhanh hơn lên men nổi.

 Lên men mạnh trong lòng môi trường, khi hết nguồn cacbon trong môi trường,

có xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men, làm trongbia nhanh

 Lên men được glucose,maltose, galactose, fuctose, saccharose

 Đặc biệt rafinose và các dextrin đơn giản, lên men tốt, thậm chí ở nhiệt độ thấp

từ 6 ÷ 10oC (các giống khác không có khả năng này)

 Không lên men được các đường: lactose, inulin, kxilose,arabinose, cellobiose,manit, socbit…

 Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái

sử dụng tốt (6 ÷ 8 đời), tỷ lệ tế bào chết < 10%

 Hiện nay được sử dụng khá phổ biến ở các nhà

máy bia trên thế giới

 Sinh sản tốt ở nhiệt độ 8 ÷ 25 0C Ở nhiệt độ thấp

(2 ÷ 80C) chúng sinh sản chậm, nhưng vẫn lên men

chậm vì khả năng tạo bào tử nấm men này yếu

Trong môi trường có đầy đủ vitamin (đặc biệt là

vitamin B6)

 Chúng sẽ phát triển tốt nhưng ảnh hưởng của từng loại vitamin lên nấm men làkhông giống nhau Khả năng kết lắng của từng nấm men phụ thuộc vào nhiều yếutố: cấu tạo thành tế bào nấm men, hàm lượng Nitơ hòa tan trong môi trường, nhiệt

độ, trị số điện tích của tế bào và pH của môi trường (thường 8.0 ÷ 4.0)

 Trong sản xuất bia hiện nay có 2 phương pháp lên men: lên men kỵ khí và lênmen hiếu khí

Những tính chất công nghệ của nấm men cần quan tâm:

 Tốc độ và khả năng tạo bông (kết lắng)

 Tốc độ và mức độ lên men

 Hàm lượng sản phẩm bậc 2

 Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật

 Khả năng chống chịu khi bị tấn công

Hình 2.3: Nấm men

Yêu cầu chất lượng nấm men trước khi đưa vào lên men:

 Tế bào to khỏe, hình dáng đặc trưng

 Nấm men thuần khiết

 Khi đưa vào sản xuất tỷ lệ men chết dưới 10%, tỷ lệ nảy chồi lớn hơn 10% Thời

kỳ mạnh nhất khi độ đường xuống nhanh nhất có thể trên 80%

 Nấm men khi đưa vào dịch đường để lên men phải đạt được từ 10 ÷ 20 triệu tếbào/ml dịch

 Nấm men có khả năng chuyển hóa các đường đôi, đường đơn giản, các peptid,acid amin, giải phóng ra CO2, rượu ethenol và nhiệt

 Men giống không nhiễm vi sinh vật

2.3.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men.

Nói đến "tiến trình lên men" là phải nói đến tập hợp các chỉ số:

 Tốc độ phát triển của sinh khối

 Tốc độ hấp thụ cơ chất (độ giảm cơ chất hàng ngày)

 Mức độ hấp thụ cơ chất (mức độ lên men)

 Nồng độ các sản phẩm chính và các sản phẩm phụ được tạo thành trong quátrình lên men Các chỉ số trên đây trong quá trình lên men chịu ảnh hưởng của rấtnhiều yếu tố Quan trọng nhất là các yếu tố sau:

 Chất lượng của nấm men sản xuất

Để thu nhận được các loại bia có chất lượng cao thì yếu tố đầu tiên cần được thỏamãn là chất lượng của men giống

Khi đánh giá chất lượng của chủng nấm men sản xuất, cần xem xét các chỉ số sauđây:

- Tốc độ và mức độ lên men

- Hàm lượng và sản phẩm phụ tạo thành

- Tốc độ và khả năng kết lắng

- Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật (tức là mức độ thoái hóa)

- Khả năng chống chịu khi bị tấn công

- Một chủng nấm men phù hợp và có chất lượng tốt, có thể tái sử dụng đếnđời thứ 7 thứ 8 (sau mỗi lần lên men là 1 đời).

 Lượng nấm men gieo cấy ban đầu

Lượng nấm men gieo cấy ban đầu liên quan mật thiết đến tiến trình lên men quacác chỉ số sau:

- Thời gian để thiết lập được thế cân bằng động giữa các quần thể nấm men vớimôi trường lên men (cơ chất)

- Lượng tế bào nảy chồi, từ đây dẫn đến lượng chất hòa tan (chất dinh dưỡng) bịtiêu phí cho xây dựng tế bào mới và cường độ trao đổi chất trong tế bào non

- Thời gian lên men

- Hàm lượng các sản phẩm phụ tạo thành và tỉ số tương quan giữa chúng

Thời gian để đạt được trạng thái cân bằng động phụ thuộc vào lượng nấm mengieo cấy ban đầu Nếu mật độ gieo cấy càng nhiều thì thời gian đó càng ngắn và ngượclại Nếu lượng nấm men gieo cấy quá ít, khả năng nảy chối của chúng không thể đạtđược mức độ tối đa cần thiết Trong trường hợp như vậy, quá trình lên men bị "ì",nghĩa là mức độ lên men thấp, thời gian lên men kéo dài

Mật độ tối đa của lượng nấm men gieo cấy ban đầu nếu vượt qua ngưỡng 70.106

tế bào/cm3 thì hiệu quả mang lại không được rõ nét (nghĩa là không nên gieo quá mật

độ đó)

 Nồng độ chất hòa tan của dịch đường houblon hóa

Nồng độ chất hòa tan trong dịch đường houblon hóa có ảnh hưởng rất lớn đến sựphát triển của nấm men và tốc độ lên men Từ thực tế sản xuất, đã chứng minh đượcrằng Dịch đường houblon hóa có nồng độ chất hòa tan 11 -12% lên men tốt hơn cácloại dịch đường có nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn

Cường độ sinh sản và phát triển của tế bào nấm men khi lên men dịch đườnghoublon hóa với nồng độ trung bình tỉ lệ tuyến tính với hàm lượng chất hòa tan và hàmlượng nitơ chứa trong đó Nếu hàm lượng chất hòa tan ở trong dịch đường houblon hóa

tăng lên trên 14.5% thì sự sinh sản của nấm men cũng không vì thế mà tăng lên, nódừng ở 1 trị số xác định Trong 1 khoảng xác định nào đó, khi độ đậm đặc của dịchđường giảm xuống thì cường độ sinh sản và phát triển của nấm men không những giảm

mà ngược laị sẽ tăng lên

 Nhiệt độ của dịch lên men

Nhiệt độ của dịch lên men và môi trường xung quanh có ảnh hưởng khá mạnh đếnquá trình lên men Ở nhiệt độ cao sẽ thu nhận được các kết quả:

- Thời gian lên men nhanh

- Mật độ tối đa đạt được cao hơn so với nhiệt độ thấp

- Lên men triệt để hơn nhưng hàm lượng các sản phẩm phụ (đặc biệt là diaxetyl)tạo ra nhiều hơn

- Lượng sinh khối tạo ra nhiều hơn nhưng lượng tế bào chết lại nhiều hơn và tốc

độ suy giảm các đặc tính công nghệ cũng nhanh hơn

- Kết quả cuối cùng nhận được là tỉ số giữa các cấu tử trong bia không cân đối,chất lượng bia giảm

Mỗi loại nấm men đều có nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và lên men Vượtqua giới hạn đó, xét về góc độ chất lượng sản phẩm, sẽ nhận được các kết quả âm tính

 Áp suất bề mặt

Áp suất bề mặt của dịch lên men ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình công nghệ

Nó xác đinh mức độ bão hòa CO2 ở trong bia, mà hợp chất này lại là nhân tố ức chếquá trình lên men, đặc biệt là ở giai đoạn đầu và giai đoạn logarit.Ở nhiệt độ thường,quá trình lên men sẽ bị đình chỉ nếu áp suất trong thiết bị lên men tăng lên đến 3-4kg/cm2 Chính vì lẽ đó mà trong thực tế sản xuất ít khi người ta cho áp suất tăng quá1kg/cm2

Áp suất lên men còn ảnh hưởng đến lượng sinh khối tạo thành Trong 1 giới hạnxác định, nếu áp suất lên men càng cao thì lượng sinh khối tạo thành càng ít, tất

nhiên tương quan đó không phải là tỉ lệ thuận

Áp suất lên men cũng ảnh hưởng đến trạng thái sinh lí của nấm men Nếu nấmmen chịu áp lực cao trong giai đoạn lên men thì mức độ suy giảm các đặc tính côngnghệ của nó cũng nhanh hơn, số thế hệ nấm men được tái sử dụng cũng ít hơn Nói tómlại là nấm men chóng già hơn.

Khi quá trình lên men bước sang thời kì gần kết thúc thì việc tăng áp suất sẽkhông gây ảnh hưởng đến sự hoạt động của nấm men và tiến trình lên men Ngược lại

nó hạn chế được quá trình oxi hóa, và làm tăng độ bền của bia Trên cơ sở kết luận này,

ở các hệ thống thiết bị lên men theo phương pháp gia tốc, trong giai đoạn đầu của quátrình lên men, người ta khống chế ở áp suất 0,2-0,5kg/cm2, còn sang giai đoạn sau, ápsuất có thể duy trì ở mức cao hơn là 1.2-1.3 kg/cm2

 Hàm lượng oxi và thế oxi hóa - khử

Hàm lượng oxi hòa tan trong dịch đường ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinhsản của nấm men và lượng sinh khối tạo thành Trong cùng 1 điều kiện, ở dịch đườngđược sục khí, mật độ tối đa của nấm men đạt tới 74.106 tế bào/cm3, trong khi đó thì ởdịch đường không sục khí, mật độ tối đa chỉ đạt 45.106 tế bào/cm3 Sự gia tăng mật độ

tế bào cực đại là dấu hiệu cho ta biết rằng, ở trong đó lượng tế bào nảy chồi nhiều hơn,hoạt động sống nuôi tế bào non diễn ra mạnh hơn và do đó các sản phẩm phụ tạo racũng nhiều hơn

Hàm lượng oxi hòa tan trong dịch đường cũng là yếu tố tác động mạnh đến tốc độsuy giảm đặc tính công nghệ của nấm men

Nếu trong dịch lên men có lượng oxi quá ít thì tốc độ sinh sản bị hạn chế, tốc độlên men bị chậm lại, hương và vị của bia không đạt được mức cần có

Lượng oxi hòa tan trong dịch đường houblon hóa chỉ nên khống chế ở nồng độ6.7 - 7 mg/l

 Cường độ khuấy đảo dịch lên men

Cường độ xáo trộn dịch lên men là 1 trong những yếu tố mạnh nhất thúc đẩynhanh quá trình lên men Khía cạnh ưu điểm của nó là rút ngắn được thời gian lên men

nhưng mặt trái của nó là bia chứa quá nhiều các sản phẩm phụ, đặc biệt là rượu bậc cao

và diaxetyl

Hương vị của sản phẩm sai lệch nhiều so với bia tiêu chuẩn Ưu điểm của yếu tốnày sẽ được phát huy nếu ta chọn được 1 phương án và chế độ khuấy đảo dịch lên menthích hợp Đồng thời khuyết điểm của nó sẽ được bù trừ bằng những ưu điểm của cácyếu tố khác

 Nồng độ của sản phẩm lên men

Sản phẩm chính của quá trình lên men là rượu C2H5OH và khí CO2 Khi nhữnghợp chất này được tích tụ đến nồng độ nhất định trong dịch lên men thì các hoạt độngsống của tế bào nấm men bắt đầu bị ức chế Ở nồng độ rượu thấp, dưới 2%, các hoạtđộng của nấm men vẫn xảy ra bình thường, nhưng khi vượt quá 2% thì khả năng nảychồi của nấm men bắt đầu giảm Khi nồng độ rượu etylic tăng lên đến 5% thì khả năngnảy chồi của nấm men hoàn toàn bị chấm dứt, tuy rằng quá trình lên men vẫn tiếp diễn.Nếu nồng độ cồn lên dến 12%, quá trình lên men bị đình chỉ hoàn toàn

Khả năng chịu đựng độ cồn của các chủng nấm men khác nhau là khác nhau Nóphụ thuộc vào khả năng thích ứng và trạng thái sinh lí của nấm men

2.4 Quy trình sản xuất bia quy mô công nghiệp.

2.4.1 Quy trình sản xuất bia lon.

2.4.2 Quy trình sản xuất bia chai.

2.5 Bia có nồng độ cồn thấp.

Bia không cồn nói riêng và bia có độ cồn thấp nói chung là những sản phẩm đãđược nghiên cứu và đi vào đời sống tại nhiều nước trên thế giới và khu vực Tại cácnước phát triển, ý thức chấp hành luật giao thông của người dân rất cao, người ta sửdụng bia không cồn không những vì lý do an toàn giao thông, mà còn như là một loạinước giải khát có hương vị của bia và an toàn cho sức khoẻ

Một số thương hiệu bia không cồn và bia có nồng độ cồn thấp nổi tiếng thế giớibao gồm Sparks của Mỹ, Lager không độ cồn của Pháp, Tourtel của Anh, Ginger beercủa Đức, Rockers, Palm Green của Bỉ, Almazacủa Lebanon, Regent S11 của Malaysiahay Tunisiacủa Tunisia…Những nước sản xuất và tiêu thụ bia có độ cồn thấp lớn nhấtlà: Đức, Mỹ, Anh, Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc…

Cũng như bia thông thường, bia không cồn có khả năng giải khát nhờ vào CO2, cócác thành phần hóa học mang lại giá trị dinh dưỡng, có các tính chất cảm quan về vịđắng, hương thơm đặc trưng do houblon đem lại Đặc điểm khác biệt của bia khôngcồn chính là hàm lượng cồn thấp, không gây ảnh hưởng xấu đến hệ thần kinh và sứckhỏe người tiêu dùng Đó là lý do mà các loại bia có nồng độ cồn thấp đang ngày càngđược sử dụng rộng rãi, đặc biệt là ở các nước phát triến, nơi mà người tiêu dùng có đờisống vật chất và văn hóa cao hơn Các loại bia này thích hợp với phụ nữ, những ngườicần sự tỉnh táo, chẳng hạn những người điều khiển các phương tiện giao thông Nhiềuchuyên gia dinh dưỡng cũng phải công nhận và tuyên bố rằng, bia không cồn và bia cónồng độ cồn thấp là thứ đồ uống tuyệt vời trong chế độ tiếp nước hàng ngày cho cơ thể

2.5.1 Một số phương pháp sản xuất bia không cồn và bia có nồng độ cồn thấp đã được nghiên cứu.

2.5.1.1 Sản xuất bia không cồn và bia nồng độ cồn thấp sử dụng enzyme cellulaza chịu nhiệt cao, tinh bột thủy phân và nước đã tách khí và acid hóa.

Trong phương pháp này, trước tiên malt đại mạch được nấu trong một khoảngthời gian với enzyme α-amylaza,sau đó thêm enzyme xelluloza chịu nhiệt cao và nấu

thêm một thời gian nữa ở 78 - 800C Sau khi nấu, dịch nha được tách ra khỏi nồi nấu vàlên men bằng nấm men Sau khi lên men, dịch bia được bổ sung tinh bột tinh bột thủyphân có chỉ số DE thấp và nếu cần thì tiến hành lọc và xử lý màu bằng hoa houblon vàmalt Cuối cùng, dịch bia được pha loãng bằng nước đã tách khí và acid hóa sao chochỉ chứa nồng độ cồn không quá 0.5% theo thể tích.

Các quá trình được quan tâm trong phương pháp sản xuất bia nồng độ cồn thấpbao gồm quá trình nấu malt đại mạch trong nước có pH thấp sử dụng enzyme α -amylaza ở nhiệt độ 78 - 800C, trong thời gian đủ để hồ hóa hoàn toàn tinh bột trongmalt Trong quá trình hồ hóa, hạt tinh bột trở nên trương phồng, phân tán và thôngthường quá trình hồ hóa được tiến hành cho đến khi phần lớn tinh bột trong malt được

hồ hóa và kết thúc khi không còn sự có mặt của tinh bột và dextrin mạch dài

Enzyme α - amylaza trong malt nhanh chóng bị vô hoạt ở nhiệt độ nấu khoảng 78

- 800C và vì vậy enzyme α - amylaza từ vi sinh vật được sử dụng để hồ hóa tinh bột.Sau khi nấu lần đầu với enzyme amylaza, tiến hành nấu lần 2 ở nhiệt độ 78 - 800C vớienzyme xellulaza có thể hoạt độngở nhiệt độ cao khoảng 800C

Dịch nha được tách ra khỏi nồi nấu và được lên men bởi nấm men, tiến hành bổsung dịch tinh bột thủy phân có giá trị DE không quá 25 vào dịch bia để đạt hàm lượngchất rắn trong bia khoảng 4- 5% Một tác nhân kết tủa như chất keo silic được bổ sungvào dịch bia để hỗ trợ quá trình kết tủa hầu hết các tế bào nấm men còn lại, và dịch biasau đó đem lọc và bảo quản lạnh nếu cần Sau đó, dịch bia được pha loãng bằng nước

đã acid hóa để tạo thành bia có nồng độ cồn không vượt quá 0.5% thể tích Houblon vàcác chất màu có thể bổ sung vào dịch bia để tạo vị đắng và màu sắc mong muốn và biasau đó có thể đem thanh trùng và đóng chai hoặc để trong thùng chứa Một công thứcđược ưa thích của phương pháp này như sau:

Malt đại mạch xay được nấu ở nhiệt đội 78 - 800Ctrong nướccó pH thích hợpkhoảng 5.5 - 7.0, sử dụng enzyme α - amylaza thực phẩm với tỉ lệ từ 0.05 - 0.5% (sovới khối lượng malt), loại enzyme α - amylaza như BAN - 120 (bacillus subtilis) của

Novo, TENASE của Miles Laboratories, CANALPHA 600 của Biocon, … Sau khi nấuvới aamylaza trong khoảng 30 phút thì tiếp tục nấu với enzyme cellulaza chịu nhiệt độcao khoảng 78 - 800C trong khoảng 30 phút Enzyme cellulaza chịu nhiệt cao là loạikhông bị vô hoạt hoàn toàn ở nhiệt độ 800C Loại enzyme xellulaza thích hợp làLAMINEX của Genencor, vốn là phức xellulaza thu được từ Trichoderma Resei.

Sau khi nấu với enzyme celllulaza, dịch nha được phân tách ra khỏi nồi nấu bằngphương pháp thích hợp như lọc, và được nấu sôi khoảng 20 - 40 phút hoặc hơn Vì vậy,phụ thuộc vào nhiệt độ lên men, dịch nha được làm nguội đến khoảng 10 - 160C, đồngthời được bão hòa bằng khí tiệt trùng Ở nhiệt độ cao hơn, như 28 - 400C có thể được

sử dụng mặc dù nhiệt độ dưới 300C thường được xem là tối ưu cho sự sinh trưởng vàlên men của nấm men Quá trình lên men hoàn toàn khi có 20 - 30% chất rắn hòa tantrong malt ban đầu chuyển thành CO2 và cồn Thông thường, quá trình lên men kéo dài

từ 2 - 8 ngày Dịch nha sau khi lên men được bảo quản ở nhiệt độ 00C để nấm men ổnđịnh

Sau giai đoạn lên men thích hợp, tinh bột thủy phân có hàm lượng dextrose thấp

có độ DE từ 10 - 20 được bổ sung vào dưới dạng dung dịch tiệt trùng Tinh bột thủyphân có DE thấp được bổ sung với hàm lượng đủ để đạt hàm lượng chất rắn hòa tantrong bia là 10% Chất keo silic hoặc diatomit được bổ sung vào dịch lên men để kếttủa và kết tụ hầu hết lượng nấm men còn lại và dịch bia sau đó được đem lọc Quá trìnhlàm lạnh có thể sử dụng vào giai đoạn này nếu cần

Sau khi lọc, dịch bia được pha loãng đến nồng độ cồn không quá 0.5% (thể tích)bằng nước đã tách khí và acid hóa để đạt dịch không quá 4.5% chất khô hòa tan Saukhi lên men có thể bổ sung hoa houblon đã xử lý và màu sắc của bia có thể điều chỉnhbằng màu của malt dùng trong thực phẩm Hoa houblon phổ biến là Pfizer

"Isohoublon", Pfizer "Redihoublon" và các sản phẩm của Kalsec Co., … Được bổ sungvới hàm lượng đủ để tạo ra vị đắng mong muốn cho bia Bia sau đó được bổ sung CO2

với tỉ lệ 2.6 - 2.8 thể tích CO2 trên thể tích bia và có thể thanh trùng, giữ trong chaihoặc thùng chứa.

Nhiệt độ nấu malt là 770C Không bổ sung thêm enzyme α - amylaza Quá trình nấutiến hành ở nhiệt độ 78 - 79 0C trong 60 phút Nồi nấu nàu là mẫu đối chứng

Một quá trình nấu khác được tiến hành như nồi nấu kiểm chứng trong 30 phútđầu Sau đó, bổ sung 0.2% xellulaza (Laminex) (khối lượng malt) và tiếp tục nấu ở

780C trong 30 phút nữa Cả hai nồi nấu được pha loãng đến 400g bằng nước cất 750C,trộn đều và đem lọc nóng qua giấy lọc Whatman số 1 Tốc độ lọc quan sát được nhưsau:

B ng 2.4 B ng t c đ l c trong quá trình n u.ảng 2.4 Bảng tốc độ lọc trong quá trình nấu ảng 2.4 Bảng tốc độ lọc trong quá trình nấu ốc độ lọc trong quá trình nấu ộ lọc trong quá trình nấu ọc trong quá trình nấu ấu

Mẫu (100g dịch nấu) ml dịch lọc/ 20 phútMẫu kiểm chứng

Mẫu sử dụng cellulaza

2468Dịch hèm của mẫu kiểm chứng dày và giống thạch còn của mẫu sử dụng cellulazatương tự như của dịch hèm bình thường

Các số liệu từ quá trình nấu của mẫu này được trình bày trong bảng bên dưới:

B ng 2.5 B ng các s li u t quá trình n u c a m u.ảng 2.4 Bảng tốc độ lọc trong quá trình nấu ảng 2.4 Bảng tốc độ lọc trong quá trình nấu ốc độ lọc trong quá trình nấu ệu từ quá trình nấu của mẫu ừ quá trình nấu của mẫu ấu ủa mẫu ẫu

cellulazaTốc độ lọc

Bình thường72.4624.953.550.04142691.895.2

2.5.1.2 Sản xuất bia không cồn và bia nồng độ cồn thấp sử dụng khí để đuổi cồn.

Trong phương pháp này, cồn được loại bỏ ra khỏi bia có cồn bằng việc sử dụngmột khí để đuổi cồn, sự tổn thất các chất mùi vị trong bia được bổ sung lại bằng cácchất làm tăng mùi vị Có thể dùng không khí để đuổi cồn mà O2 trong không khí khônglàm hư hỏng chất lượng của bia xử lý Ngoài không khí, CO2 và những khí trơ cũng cóthể được sử dụng Xử lý đuổi cồn được thực hiện ở nhiệt độ từ 15 - 500C, tốt hơn là từ

20 - 40C và tốt nhất từ 25 - 350C Qúa trình xử lý kéo dài trong ít nhất là 1 phút, trongcác phương pháp liên tục, xử lý thường kéo dài lâu hơn, từ 45 - 180 phút

Một phương pháp thích hợp hơn là sử dụng hơi bão hòa để đuổi cồn Hơi nàyđược dẫn vào để hấp thu chọn lọc cồn từ bia mà không hấp thu nước và hầu như khônghấp thu các chất tạo giá trị cảm quan Một phương pháp thích hợp hơn nữa là sử dụngkhông khí bão hòa hơi nước để đuổi cồn, khí xử lý được tuần hoàn để đuổi cồn trongbia Điều này có sự thuận lợi là khí tuần hoàn có thể được bão hòa hoặc được tăng lênnhờ các chất tạo mùi dễ bay hơi của bia Do vậy, quá trình khử những chất mong muốn

từ bia bị hạn chế hơn nữa Cồn có thể được thu hồi khỏi khí tuần hoàn bằng sấy lạnhhoặc quy trình thường khác Ngoài ra, những chất tạo hương vị đặc trưng cho bia cóthể được thêm vào theo khí tuần hoàn Điều này ngăn chặn sự khử không mong muốncác chất mùi trong bia

Việc loại bỏ cồn là nguyên nhân chính của sự tổi thất mùi vị trong bia Để bù lại

đó, phương pháp đề xuất bổ sung các chất vào bia làm nâng cao chất lượng cảm quan(hương và mùi) của bia Krausen là hợp chất nâng cao hương vị thích hợp nhất Nó làmột dịch nha được lên men nhẹ, có mức độ lên men trung bình từ 1 - 35% Trongphương pháp này, krausen được sử dụng có mức độ len men từ 4 - 25%, thích hợp hơn

là 6 - 8%

Để sản xuất bia cồn thấp theo phương pháp này, có thể trộn lẫn bia không cồn thuđược với bia thông thường để đạt độ cồn mong muốn

Bia không cồn hoặc bia có nồng độ cồn thấp được sản xuất theo phương phápnghiên cứu này đã được nếm vài lần bởi hội đồng chuyên môn mùi vị mà được đánhgiá hoàn toàn tương đương so với loại bia thông thường, ví dụ như loại Pilsner Hơnnữa, nó được đánh giá rất cao so với các loại bia cồn thấp khác có mặt trên thị trường.

Ví dụ:

Thiết bị được đổ đầy 21.25 lít bia xử lý/mẻ, trộn với nấm men (S.rouxii, DMS2531; 20 triệu tế bào/ml) và được thổi khí với lượng không khí xấp xỉ 30m3/giờ Váchngăn đôi của thiết bị và không khí được gia nhiệt trước tới nhiệt độ của bia xử lý ở

350C

Sau một khoảng thời gian thổi khí là 15 phút, thêm vào 3.75 lít dịch nha ban đầunồng độ 12%, đã được gia nhiệt trước tới 350C và việc thổi khí được tiếp tục cho đếnkhi bia có độ cồn là 0% ( xấp xỉ khoảng 75 phút) Tiếp theo không bơm bia vào nữa,làm lạnh xuống nhiệt độ bảo quản, được đổ vào trong thùng bảo quản, thể tích ban đầucủa nó được hoàn lại bằng việc thêm nước bão hòa CO2, sau 3 - 4 ngày bia được lọc vàchiết chai

B ng 2.6: Các ch tiêu thu đ c (% kh i l ng) c a bia ban đ u và bia thành ph m.ảng 2.4 Bảng tốc độ lọc trong quá trình nấu ược (% khối lượng) của bia ban đầu và bia thành phẩm ốc độ lọc trong quá trình nấu ược (% khối lượng) của bia ban đầu và bia thành phẩm ủa mẫu ầu và bia thành phẩm ẩm

Sự khác nhau về cảm quan giữa bia ban đầu và bia cuối rất ít

Bia không cồn sản xuất trên được chuyển thành bia có độ cồn thấp theo quy trìnhnhư sau: 65 phần bia không cồn trộn với 35 phần bia ban đầu sử dụng cho quá trình sản

xuất bia không cồn Tỷ lệ này được pha trộn thành bia có độ cồn xấp xỉ 1.4% khốilượng Bia này cũng khác rất ít so với bia ban đầu.

2.5.1.3 Sản xuất bia không cồn và bia nồng độ cồn thấp sử dụng nấm men đột biến ADH - âm.

Các phương pháp chưng cất, bốc hơi cồn và loại bỏ cồn từ đầu có nhược điểm là

vị của bia không cồn và via có nồng độ cồn thấp thu được không tốt bằng bia có độ cồnthông thường Bia được loại bỏ cồn sau khi sản xuất có vị nhạt và không hài hòa, còntrong sản xuất bia mà cồn loại bỏ từ đầu thì có vị khó chịu của dịch nha

Phương pháp cải tiến để sản xuất bia không cồn hoặc bia có nồng độ cồn thấp cóhàm lượng glycerol từ 0.3 - 2% thể tích có thể cải thiện được hương vị của bia Mụctiêu này đạt được bằng cách sử dụng nấm men trong quá trình lên men là giống biếnđổi gen không thể tạo ethanol nhưng có thể làm tăng hàm lượng glycerol, từ đó thuđược bia không cồn hoặc bia có nồng độ cồn thấp bằng cách phối trộn với bia có độcồn thông thường Nấm men đột biến ADH - âm, đặc biệt là ADH - âm thích hợp chomục đích này

Giống nấm men đột biến không có enzymme alcohol dehydrogenaza hay được sửdụng trong phương pháp này là nấm men đột biến Saccharomyces cerevisiae ADH -

âm, ADH 1 - không lại giống Trong quá trình trao đổi chất kỵ khí của nấm men biếnđổi gen được sử dụng trong phương pháp này, hàm lượng acetaldehyt được tạo ra tănglên trong suốt quá trình lên men.Acetaldehyt là chất độc cho tế bào và nấm men chỉchịu đựng được ở một mức độ nào đó Khi hàm lượng acetyldehyt lớn tích lũy trong tếbào hoặc trong cơ chất lên men, hoạt động trao đổi chất của nấm men sẽ bị suy yếu.Mặc khác, ngay cả trong thành phẩm (bia thông thường) chỉ có một lượng nhỏacetaldehyt có thể chịu đựng được, giá trị ngưỡng mùi vị là khoảng 25 ppm

Vì vậy, acetaldehyt vốn là một sản phẩm trao đổi chất phải được loại bỏ ra khỏibia thu được theo phương pháp này Điều này có thể thực hiện được, ví dụ bằng cáchloại bỏ chúng ra khỏi thành phẩm khi quá trình lên men kết thúc Tuy nhiên, trong

phương pháp này, acetaldehyt đã được loại bỏ hóa chất đi trong suốt quá trình lên men

là vì nó có tác dụng nguy hiểm đến tế bào nấm men

Do đó, trong phương pháp này, quá trình lên men được tiến hành chủ yếu ở nhiệt

độ cao hơn nhiệt độ sôi của acetaldehyt, ví dụ ở nhiệt độ cao hơn 210C Hơn nữa, cơchất của quá trình lên men có thể được bơm vào liên tục hoặc gián đoạn theo cách đểacetaldehyt bị loại bỏ hiệu quả bởi dòng khí Nếu quá trình nạp khí có cường độ lớn,acetaldehyt có thể được loại bỏ hiệu quả nếu nạp khí diễn ra một lần trên một ngàytrong vòng từ 15-30 phút

Về nguyên tắc, nạp khí có thể diễn ra bằng việc sử dụng khí không làm hại đếnquá trình lên men hoặc thành phẩm Có thể sử dụng không khí hoặc khí trơ, đạc biệt là

CO2, dưới điều kiện kị khí nghiêm ngặt Thiết bị lên men sử dụng ở đây có thể là một

hệ thống kín, trong đó khí được nạp vào từ cơ chất chứa bên trong theo cách thích hợp,

để khí có thể được dùng lại torng quá trình nạp khí (ví dụ thong qua sấy lạnh)

Phần còn lại, quá trình lên men điều chỉnh được tiến hành theo cách để hàm lượngglycerol tạo thành là tối ưu nhằm làm dịu vị của bia Hàm lượng thích hợp là từ 0,4 -1,5% thể tích, thích hợp hơn là từ 0,5 - 1,2% thể tích.Glycerol thừa,có thể được trunghòa bằng cách làm giảm giới hạn pha loãng, trái lại nếu thiều glycerol có thể bù lạibằng cách làm giảm hàm lượng tạp chất trong cơ chất lên men của dịch nha

Ví dụ: Giống nấm men đột biến ADH-âm, ADH 1- không lại giống theo quy trình

mô tả ở trên được thêm vào TANK lên men cùng với dịch nha ban đầu có hệ thống rửakhí CO2 kín ở nhiệt độ 250C Mật độ tế bào ban đầu là 40 x 106tế bào/ml hàm lượngchất chiết trong dịch nha ban đầu khoảng 11%, giới hạn pha loãng thực khoảng 67%.Bia được lên men gần như hoàn tàn Tank lên men được rửa 24h một lần trongvòng 30 phút bằng khí CO2 để loại bỏ acetaldehyt Việc này được thực hiện một cáchtuần hoàn (khoảng 30m3/hl/l)

Sau khi lên men kết thúc, bia đạt được các chỉ tiêu (theo % khối lượng) sau đây:

B ng 2.7 B ng các ch tiêu c a bia ( theo % kh i l ng) sau khi k t thúc quá trình lênảng 2.4 Bảng tốc độ lọc trong quá trình nấu ảng 2.4 Bảng tốc độ lọc trong quá trình nấu ủa mẫu ốc độ lọc trong quá trình nấu ược (% khối lượng) của bia ban đầu và bia thành phẩm ết thúc quá trình lên

men

Chỉ tiêu Phần trăm khối lượng (%)Dịch nha ban đầu

Dịch chiết thựcHàm lượng glycerolEthanol

113.7Khoảng 1.50.0

Sản xuất bia không cồn và bia nộng độ cồn thấp sử dụng enzym xellalaza chịunhiệt độ cao có thể làm tăng nồng độ chất khô của dịch chiết lên tới 15%, quá trình lọcdịch nha sau nấu dễ dàng hơn và lượng dịch nha thu được nhiều gấp 3 lần Sử dụng khí

để đuổi cồn làm cho bia bị tổn thất về mùi vị nên cần phải bổ sung các chất để bù lại sựtổn thất về mùi vị cho bia Sử dụng nấm men đột biến ADH-âm làm tăng hàm lượngglycerol lên đáng kể, do đó góp phần làm tăng mùi vị cho bia

2.5.2 Các loại bia không cồn và bia nồng độ cồn thấp.

Hình ảnh một số loại bia không cồn và bia có nồng độ cồn thấp ở Việt Nam và trên thế giới được thể hiện qua hình 2.4 và hình 2.5:

2.5.2.1 Các loại bia không cồn.

Steiger RADLER - Ginger

Hình 2.4: Một số loại bia không cồn

29

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

3.1 Phương tiện.

3.1.1 Địa điểm thực hiện.

Tiến hành nghiên cứu sản phẩm tại phòng Thí Nghiệm Cơ Bản 3 và phòng Thiết

Bị Thực Phẩm thuộc Trung Tâm Thí Nghiên - Thực Hành Trường Đại Học CôngNghiệp Thực Phẩm Tp.HCM

Địa chỉ: 54/12 Tân Kỳ Tân Quý, P Tân Sơn Nhì, Quận Tân Phú, Tp Hồ ChíMinh Tel: 08.38161673 Website: www.cntp.edu.vn

Hình 2.5: Một số loại bia có nồng độ cồn thấp

3.1.2 Nguyên liệu.

3.1.2.1 Nguyên liệu sản xuất dịch nha.

- Malt: Là loại malt vàng có tên gọi là malteurop, có xuất xứ từ Australia.

- Hoa houblon: Dạng viên, hoa viên 45 thơm 8% - 10% α-hallertau Perle (HPE), có

xuất xứ từ Đức, hãng sản xuất là Joh.barth/Hopsteiner/HYG

- Nước: Sử dụng nguồn nước đã qua xử lý tại Trung Tâm Thí Nghiệm - Thực Hành

Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM

3.1.2.2 Nấm men.

- Nấm men: Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae có xuất xứ từ Đức.

3.2 Phương pháp nghiên cứu.

3.2.1 Khảo sát quá trình lên men.

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô cố định trong dịch lên men đến quá trình lên men.

Chúng tôi tiến hành khảo sát quá trình lên men trên 3 mẫu, có nồng độ chất khôthay đổi là 9%, 10% và 11% với số tế bào nấm men ban đầu là 15 triệu tế bào/ml Theodõi sự thay đổi các thông số bao gồm hàm lượng chất khô, độ cồn, hàm lượng đường,

pH, trong suốt quá trình lên men

Thí nghiệm 2: Khảo sát sự thay đổi mật độ tế bào nấm men cố định trong dịch lên men đến quá trình lên men.

Ảnh hưởng của lượng nấm men bổ sung vào dịch lên men:

Chúng tôi tiến hành khảo sát quá trình lên men trên 3 mẫu, có nồng độ chất khôban đầu là 10%, thay đổi lượng giống cấy 10 triệu, 15 triệu, 20 triệu tế bào/ml Chúngtôi tiến hành theo dõi sự thay đổi các thông số bao gồm hàm lượng chất khô, độ cồn,hàm lượng đường, pH, trong suốt quá trình lên men

Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan có trong dịch nha

bổ sung vào dịch lên men đến quá trình lên men.

Chúng tôi tiến hành khảo sát quá trình lên men trên 3 mẫu, có nồng độ chất khô