tổng quan các phương pháp kiểm tra chất lượng bia

Chỉ tiêu kiểm tra chất lượng của malt: Bảng 2.3: Chỉ tiêu chất lượng của malt Nguồn: Công ty bia Vinaken Chỉ tiêu chất lượng của malt Thông số Trong malt có các enzyme thủy phân tinh bộ

MỤC LỤC

Trang

Mục lục i

Danh mục bảng v

Danh mục hình và sơ đồ vi

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích khóa luận 1

1.3 Nội dung khóa luận 2

1.4 Đối tượng kiểm tra 2

1.5 Phạm vi áp dụng 2

CHƯƠNG II TỔNG QUAN QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 2.1 Tổng quan ngành sản xuất bia tại Việt Nam 3

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về bia 3

2.1.2 Tình hình sản xuất bia và xu hướng phát triển tại Việt Nam 4

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia 4

2.2.1 Nguyên liệu 4

2.2.1.1 Nước 5

2.2.1.2 Malt đại mạch 6

2.2.1.3 Hoa houblon 9

2.2.1.4 Nấm men 12

2.2.1.5 Các chất phụ gia 14

2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia 16

2.2.3 Thuyết minh quy trình công nghệ 17

2.2.3.1 Xay, nghiền 17

2.2.3.2 Phối trộn 17

2.2.3.3 Hồ hóa, đạm hóa 17

2.2.3.4 Nấu dịch nha 19

2.2.3.5 Lọc bã 22

2.2.3.6 Nấu hoa 22

2.2.3.7 Lắng trong 24

2.2.3.8 Làm lạnh nhanh 24

2.2.3.9 Lên men chính 25

2.2.3.10 Lên men phụ 27

2.2.3.11 Lọc bia 29

2.2.3.12 Hoàn thiện sản phẩm 30

CHƯƠNG III TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT

LƯỢNG BIA 3.1 Khái niệm kiểm tra chất lượng 31

3.2 Sơ đồ kiểm tra chất lượng bia 31

3.3 Các phương pháp kiểm tra chất lượng bia 31

3.3.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào 31

3.3.1.1 Tiến hành lấy mẫu 33

3.3.1.2 Kiểm tra mẫu nước 34

3.3.1.3 Kiểm tra mẫu gạo và mẫu malt 36

3.3.2 Kiểm tra hóa lý 39

3.3.2.1 Tiến hành lấy mẫu 39

3.3.2.2 Xác định độ chua 39

3.3.2.3 Xác định độ mặn 40

3.3.2.4 Xác định độ màu 40

3.3.2.5 Xác định tinh bột sót 40

3.3.2.6 Xác định độ đường 41

3.3.2.7 Xác định độ cồn 42

3.3.2.8 Xác định hàm lượng CO2 43

3.3.2.9 Tiêu chuẩn kỹ thuật 44

3.3.3 Kiểm tra vi sinh 44

3.3.3.1 Tiến hành lấy mẫu 44

3.3.3.2 Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí 46

3.3.3.3 Xác định tổng số Coliforms 47

3.3.3.4 Xác định Escherichia coli 49

3.3.3.5 Xác định tổng số nấm men, nấm mốc 52

3.3.3.6 Xác định tổng số Clostridium Perfringens 53

3.3.3.7 Xác định tổng vi khuẩn kị khí H2S 54

3.3.3.8 Tiêu chuẩn kỹ thuật 55

3.3.4 Kiểm tra mật độ men trong dịch đường, men sống, men chết, tạp nhiễm bằng phương pháp định lượng vi sinh vật 56

3.3.4.1 Phương pháp đếm trực tiếp bằng buồng đếm hồng cầu 56

3.3.4.2 Chỉ tiêu kiểm tra men 57

3.3.5 Kiểm tra quá trình tẩy rửa, vệ sinh các đường ống và dụng cụ 58

3.3.5.1 Kiểm tra chất dư tẩy rửa 58

3.3.5.2 Kiểm tra các điều kiện vệ sinh của vật chứa bia 58

3.3.5.3 Kiểm tra bia đóng chai 58

3.3.5.4 Kiểm tra vệ sinh tank, đường ống dẫn bia 59

3.3.5.5 Chỉ tiêu vi sinh và dư lượng chất tẩy rửa đối với vỏ chai pet và

vỏ bock 59

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Nhận xét 60

4.2 Kiến nghị 61

4.3 Kết luận 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 1 THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG DÙNG TRONG KIỂM TRA VI SINH PHỤ LỤC 2 MỘT SỐ MẪU PHIẾU KIỂM TRA

PHỤ LỤC 3 BẢNG TRA TÍNH BALLING NGUYÊN THỦY

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Chỉ tiêu của nước trong sản xuất bia 6

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của hạt malt 7

Bảng 2.3: Chỉ tiêu chất lượng của malt 8

Bảng 2.4: Thành phần hóa học của hoa houblon 10

Bảng 2.5: Thành phần hóa học trong tế bào nấm men 13

Bảng 2.6: Đặc tính lên men của hai loại nấm men Saccharomyces cerevisiae

và Saccharomyces carlsbergensis 13

Bảng 2.7: Thông số hóa lý của bột trợ lọc diatomit 15

Bảng 2.8: Phương pháp thực hiện và thiết bị đường hóa .21

Bảng 2.9: Các quá trình hóa lý xảy ra trong làm lạnh nhanh 25

Bảng 3.1: Cách tiến hành lấy mẫu 33

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu kỹ thuật của nước dùng trong sản xuất 34

Bảng 3.3: Cách tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu của malt .36

Bảng 3.4: Cách tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu của gạo 37

Bảng 3.5: Các chỉ tiêu kỹ thuật của malt, gạo 38

Bảng 3.6: Các chỉ tiêu kỹ thuật của nước dịch nha, bia trước khi lọc và bia

thành phẩm .44

Bảng 3.7: Bảng tra MPN dùng cho 3 loạt ống nghiệm ở 3 nồng độ pha loãng 48

Bảng 3.8: Các chỉ tiêu vi sinh trong mẫu nước dịch nha, bia trước khi lọc và bia

thành phẩm .55

Bảng 3.9: Chỉ tiêu kim loại nặng trong mẫu bia thành phẩm 55

Bảng 3.10: Chỉ tiêu kiểm tra men .57

Bảng 3.11: Chỉ tiêu vi sinh và dư lượng chất tẩy rửa đối với vỏ chai pet và bock.59

DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

Hình 2.1: Malt đại mạch 6

Hình 2.2: α-Amylase thủy phân tinh bột 8

Hình 2.3: β-Amylase thủy phân tinh bột 9

Hình 2.4: Hoa houblon .9

Hình 2.5: Hình thái nấm men 12

Hình 2.6: Nấm men nổi VÀ Nấm men chìm 14

Hình 2.7: Giản đồ nấu bia 20

Hình 2.8: Thiết bị lắng xoáy Whirlpool 24

Hình 2.9: Máy rửa chai 30

Hình 2.10: Thiết bị dán nhãn 30

Hình 3.1: Kiểm tra kiềm phenol trong mẫu nước nấu .35

Hình 3.2: Kiểm tra kiềm methyl trong mẫu nước nấu 35

Hình 3.3: Kết quả kiểm tra độ mặn .35

Hình 3.4: Thao tác lấy mẫu kiểm tra hóa lý 39

Hình 3.5: Kết quả kiểm tra tinh bột 41

Hình 3.6: Đo độ đường cuối 42

Hình 3.7: Chưng cất và đo độ cồn 42

Hình 3.8: Lấy mẫu kiểm tra nồng độ CO2 43

Hình 3.9: Lấy mẫu kiểm tra vi sinh nước dịch nha 45

Hình 3.10: Lấy mẫu kiểm tra vi sinh bia 45

Hình 3.11: Cách pha loãng dung dịch mẫu 46

Hình 3.12: Cách nuôi cấy mẫu 47

Hình 3.13: Các bước định lượng Coliforms bằng phương pháp MPN 48

Hình 3.14: Cấy mẫu từ các độ pha loãng vào canh LSB 49

Hình 3.15: Thử nghiệm Indol 50

Hình 3.16: Thử nghiệm Methyl red .50

Hình 3.17: Thử nghiệm Voges Proskawer 51

Hình 3.18: Thử nghiệm Citrate 51

Hình 3.19: E.coli nuôi trên môi trường thạch EMB 51

Hình 3.20: Kết quả IMViC của E.coli 52

Hình 3.21: Nấm men 52

Hình 3.22: Kiểm tra nấm men, nấm mốc 53

Hình 3.23: Khuẩn lạc Clostridium Perfringens trên đĩa phân lập 53

Hình 3.24: Kiểm tra vi khuẩn kị khí H2S 54

Hình 3.25: Phương pháp xác định tế bào nấm men bằng buồng đếm Neubauer 57

Sơ đồ 2.1: Phân loại chất đắng trong hoa houblon 11

Sơ đồ 2.2: Quy trình công nghệ sản xuất bia tại nhà máy Vinaken 16

Sơ đồ 2.3: Nguyên lý thu hồi CO2 29

Sơ đồ 3.1: Kiểm tra chất lượng bia .32

Sơ đồ 3.2: Xác định Escherichia coli trong mẫu bia 49

khảo trong khóa luận đã được nêu rõ nguồn tài liệu tham khảo Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này

TPHCM, ngày 04 tháng 07 năm 2011 Sinh viên thực hiện khóa luận Trương Ngân Quỳnh Như

Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Môi trường – Công nghệ sinh học, trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM đã tận tình truyền đạt kiến thức trong

3 năm học tập Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình làm bài khóa luận mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin

Em chân thành cảm ơn Ban giám đốc Công ty Vinaken đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi để em tham quan và thu thập số liệu tại Công ty

Cuối cùng em kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp giảng dạy Đồng kính chúc các Cô, Chú, Anh, Chị trong Công ty Vinaken luôn dồi dào sức khỏe, đạt được nhiều thành công tốt đẹp trong công việc

TPHCM, ngày 04 tháng 07 năm 2011 Sinh viên thực hiện khóa luận Trương Ngân Quỳnh Như

sở sản xuất bia có trụ sở hầu hết khắp các tỉnh thành trên cả nước và tiếp tục tăng về số lượng

Thực tế cho thấy, cùng tốc độ gia tăng dân số nhanh, sản lượng bia Việt Nam cũng tăng theo, từ 1.9 tỷ lít năm 2007 lên 2.1 tỷ lít năm 2008, 2.4 tỷ lít năm 2009 Cho đến năm 2010 tổng sản lượng bia trong nước đạt 2.7 tỷ lít, tăng 45% so với năm 2007 Chỉ riêng thống kê sản lượng bia năm 2010, tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) sản xuất và tiêu thụ hơn 1.1 tỷ lít bia

Vì thế, ngành sản xuất bia rượu cũng góp phần quan trọng trong việc phát triển kinh

tế Song, nếp sống của người dân càng cao thì vấn đề yêu cầu về chất lượng bia và mức

độ vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng cao Do vậy, việc kiểm tra chất lượng từ nguyên liệu đầu vào cho đến sản phẩm đầu ra phải thực hiện khá chặt chẽ Đề tài

“Tổng quan các phương pháp kiểm tra chất lượng bia” tìm hiểu về quy trính kiểm tra

và đánh giá chất lượng trong sản xuất bia bằng các phương pháp hóa lý và vi sinh

1.3 Nội dung khóa luận

- Tìm hiểu quy trình sản xuất bia

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất bia, các thông số kiểm tra quá trình, chỉ tiêu theo chất lượng quy trình

- Các phương pháp kiểm tra, các chỉ tiêu chất lượng, các tiêu chuẩn chất lượng hiện hành

1.4 Đối tượng kiểm tra

CHƯƠNG II TỔNG QUAN QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA

2.1 Tổng quan ngành sản xuất bia tại Việt Nam

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về bia

Một cách tổng thể, bia là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường trong môi trường lỏng và không được chưng cất sau lên men Quá trình sản xuất bia được gọi là nấu bia Dung dịch đường không bị lên men gọi là hèm bia, thu được từ quá trình ngâm nước, hay "nước ủ bia", hạt ngũ cốc được ủ thành mạch nha, thông thường là lúa mạch Tùy theo thành phần nguyên liệu sản xuất bia của từng khu vực mà các đặc trưng về hương vị và màu sắc bia cũng thay đổi rất khác nhau

Theo nghiên cứu của khoa Dịch tễ học trưởng Đại học Muenster (Đức), việc uống bia ở mức độ vừa phải sẽ làm giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh tim mạch Nồng độ cồn của bia có thể làm gia tăng lượng HDL hay còn gọi là cholesterol có lợi giúp giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn động mạch và máu đông Theo cơ quan Nghiên cứu thực phẩm và dinh dưỡng TNO (Hà Lan), những người uống bia có lượng vitamin B6 trong máu cao hơn 36% đối với người không uống bia

Mặt khác, một nghiên cứu khoa học của trường đại học Harvard được xuất bản trong tạp chí y khoa của Anh cho thấy, một lượng vừa phải của nồng độ cồn hấp thu vào cơ thể sẽ giúp ích cho việc duy trì khả năng tư duy đối với những người phụ nữ lớn tuổi Trong khi đó, các nghiên cứu của trường đại học Stufts đã kết luận rằng nồng độ cồn có thể duy trì độ bền chắc của xương cho phụ nữ lớn tuổi Thêm vào đó, chất bioflavonoids được tìm thấy trong bia có tính chất tương tự như estrogen Chất này sẽ hoạt động như là một dạng hormone tự nhiên thay thế việc điều trị bệnh cho những phụ

nữ trong thời kỳ mãn kinh

Chính vì những lợi ích về sức khỏe, nên bia là một loại đồ uống giải khát không thể thiếu ở các nước trên thế giới

2.1.2 Tình hình sản xuất bia và xu hướng phát triển tại Việt Nam

Theo thống kê của Bộ Kế hoạch - đầu tư, bốn tháng đầu năm 2011 các doanh nghiệp trong nước đã sản xuất 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kỳ năm ngoái Tốc độ tăng trưởng ngành bia tại Việt Nam, ước tính đạt 15%/năm VN có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh thành trên cả nước và tiếp tục tăng về số lượng Trong số này, có hơn 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm, 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm, và có tới 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm

Trong quy hoạch được Bộ Công Thương phê duyệt mục tiêu tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất toàn ngành bia, rượu, nước giải khát Việt Nam giai đoạn 2006-2010 đạt 12%/năm, giai đoạn 2011-2015 đạt 13%/năm và giai đoạn 2016-2025 đạt 8%/năm Đến năm 2015, sản lượng sản xuất đạt 4 tỷ lít bia Kim ngạch xuất khẩu từ 140-150 triệu USD Dự kiến đến năm 2025, sản lượng sản xuất đạt 6 tỷ lít bia, 440 triệu lít rượu công nghiệp, 11 tỷ lít nước giải khát

Đối với ngành bia, sẽ tập trung cải tạo, mở rộng, đồng bộ hóa thiết bị để nâng cao hiệu quả sản xuất Xây dựng mới các nhà máy có quy mô công suất trên 100 triệu lít/năm kết hợp mở rộng hợp tác quốc tế, liên doanh, liên kết để sản xuất bia cao cấp, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu Bên cạnh đó phải xây dựng và phát triển thương hiệu nhằm tăng năng lực cạnh tranh

Mục tiêu của việc quy hoạch ngành bia - rượu - nước giải khát nhằm phát triển theo hướng bền vững, chú trọng đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và môi trường sinh thái, phát triển ngành dựa trên cơ sở huy động nguồn lực từ tất cả các thành phần kinh

tế, dưới mọi hình thức đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội; áp dụng công nghệ, thiết bị tiên tiến, tập trung xây dựng một số thương hiệu mạnh quốc gia để cạnh tranh hiệu quả trong tiến trình hội nhập kinh tế quốc tế

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia

2.2.1 Nguyên liệu

2.2.1.1 Nước

Nước là nguồn nguyên liệu cơ bản nhất trong sản xuất bia Nước được dùng trong quá trình nấu, lọc, chiết rút tất cả chất hòa tan còn sót lại trong bã malt, nâng cao lượng chất hòa tan trong dịch đường Trong quá trình đường hóa và hồ hóa, nước làm hòa tan các chất chiết và làm loãng dịch hồ tinh bột tạo thuận lợi cho việc đảo trộn Trong dịch lên men, 88-90% thành phần là nước

● Thành phần hóa học của nước chứa các ion sau :

– Cation: H+, Na+, K+, NH4

+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Al3+,…

– Anion: OH-, Cl-, HCO3

, CO3 2-, NO2 -, NO3 -, SO4 2-, PO4 3-, SiO3 2-,…

-– Ngoài ra, trong nước còn chứa các hợp chất hữu cơ ở dạng keo vô cơ hoặc hữu

cơ như SiO2 hoặc các chất khí O2, N2, CO2,…

● Chỉ tiêu của nước trong sản xuất bia: Nước sử dụng trong nấu bia có độ cứng từ mềm đến trung bình được loại bỏ các ion kim loại vì chúng gây ảnh hưởng không tốt đến quá trình sản xuất (Ca2+ làm giảm độ axit của malt và dịch đường, Mg2+ làm cho bia có vị đắng, gắt ) Loại bỏ các muối cacbonat và bicacbonat vì chúng hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt gây cho bia có vị đắng khó chịu Qua thực tế

và kết quả nghiên cứu ta thấy rằng: Nếu ta cho thêm một lượng CaSO4 vào nước dùng để nấu bia thì sẽ loại bỏ được ảnh hưởng xấu của cacbonat và bicacbonat, đồng thời làm tăng hiệu suất chất hòa tan và tăng chất lượng cả những loại bia vàng Song nếu lượng CO2 quá nhiều thì sẽ làm ảnh hưởng của bia, do trong phản ứng sẽ tạo nhiều K2SO4 có vị đắng khó chịu, hoặc do tác dụng tương hỗ giữa CaSO4 và MgHPO4 tạo MgSO4 cũng gây vị đắng khó chịu:

CaSO4 + MgHPO4 = CaHPO4 + MgSO4 (vị đắng)

Đối với nước rửa nấm men cần phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu cơ và đặc biệt không chứa vi sinh vật Nước rửa thiết bị nên có độ cứng thấp hoặc trung bình, đặc biệt không chứa NH3 và các muối nitrit

Bảng 2.1: Chỉ tiêu của nước trong sản xuất bia

(Nguồn: Công ty bia Vinaken)

Chỉ tiêu của nước trong sản xuất bia Thông số

chứa các axit amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt là hệ enzyme phong phú, chủ yếu là protease và amylase

Thành phần hóa học của malt:

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của hạt malt (Nguồn: Khoa học công nghệ malt & bia, GS.TS Nguyễn Thị Hiền, Nhà xuất

bản khoa học kỹ thuật năm 2007)

hồ hóa khoảng 80oC Tinh bột cung cấp chất hòa tan cho dịch đường trước khi lên men Trong sản xuất bia, hàm lượng protide tốt nhất là từ 8-10% Nếu protide quá cao, bia sẽ dễ bị đục, khó bảo quản Nếu quá thấp thì quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà Sự thủy phân protide là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sản xuất malt và bia Đặc biệt quan trọng là sản phẩm tạo thành do quá trình tương tác giữa sản phẩm thủy phân của các hợp chất trong nội nhũ (Ví dụ: phản ứng tạo melanoid, một hỗn hợp bao gồm nhiều hợp chất, tạo màu vàng óng, vị ngọt và thơm dịu, quyết định về hương, vị, màu sắc của bia) Mức độ thủy phân protide cũng ảnh hưởng đến khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia cũng như độ bền keo của bia Protide gồm protein phức tạp và protide đơn giản, trong đó các protein phức tạp có đặc điểm chung là kém hòa tan hoặc hòa tan không bền vững, làm ảnh hưởng đến chất lượng bia, do đó loại bỏ tối đa cấu tử này ra khỏi dịch đường là cần thiết

Chỉ tiêu kiểm tra chất lượng của malt:

Bảng 2.3: Chỉ tiêu chất lượng của malt (Nguồn: Công ty bia Vinaken)

Chỉ tiêu chất lượng của malt Thông số

Trong malt có các enzyme thủy phân tinh bột và protein đóng vai trò quan trọng

trong quá trình đường hóa, dịch hóa và đạm hóa:

– α-Amylase (enzyme dịch hóa) phân cắt liên kết 1-4 glycoside, sản phẩm tạo ra

là những dextrin, ngoài ra còn tạo một ít maltose và glucose, làm cho độ nhớt dịch cháo malt giảm nhanh, nhiệt độ hoạt động tối ưu của α-Amylase là 72-750C; pHopt=5.6-5.8

Hình 2.2: α-Amylase thủy phân tinh bột – β-Amylase (enzyme đường hóa) phân cắt liên kết 1-4 glycoside từ đầu đường không khử theo từng hai phân tử glucose tạo sản phẩm là maltose, nhiệt độ tối

ưu cho β-Amylase hoạt động là 60-650C Dextrin thu được do tác dụng của Amylase và β-Amylase tiếp tục phân cắt từng hai phân tử glucose Sản phẩm chính thu được trong quá trình đường hóa là maltose, chiếm khoảng 50% chất hòa tan của dịch đường , ngoài ra còn thu được saccarose, fructose, glucose Nhiệt độ đường hóa thích hợp cho việc tạo thành maltose là 60-650C;

α-pHopt= 5.4-5.5

Hình 2.3: β-Amylase thủy phân tinh bột – Các protease (enzyme đạm hóa) phân hủy các protein thành các sản phẩm phân

tử lượng thấp như: axit amin, peptide… là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho nấm men, các sản phẩm có phân tử lượng trung bình như albumin, peptone, polypeptide tham gia vào việc tạo vị, tạo bọt, giúp bia có khả năng giữ bọt Nhiệt độ thích hợp cho quá trình đạm hóa là 45-500C

2.2.1.3 Hoa houblon

Hình 2.4: Hoa houblon

(Nguồn: www.vnexpress.net) Hoa houblon là nguyên liệu quan trọng, đứng thứ hai (sau đại mạch) Hoa houblon

có tên khoa học là Humulus lupulus, là loại thực vật đơn tính, thuộc họ Gai mèo Cannabinaceae, tạo cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả năng

tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo, ổn định thành phần sinh học của sản phẩm, kết tủa protein kém bền vững và có tác dụng sát trùng bia Do những tính năng đặc biệt như vậy nên hoa houblon giữ vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành công nghiệp sản xuất bia

Trong công nghệ sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn Nếu hoa cái đã thụ phấn thì giá trị công nghiệp của chúng giảm đi rất nhiều Vì vậy người ta thường tiến hành loại bỏ ngay những cây đực trong vườn houblon

Trong một giò houblon có các bộ phận: trục, cánh và nhị hoa Khi hoa bắt đầu chín thì ở bên trong cánh hoa và đặc biệt là ở nhị hoa xuất hiện các hạt màu vàng óng, rất dẻo gọi là lupulin, hạt lupulin có dạng hình cầu, đường kính 0,15 – 0,25mm, chúng dính vào cánh hoa và nhị hoa bằng những cuống rất mảnh và ngắn Chính những hạt lupulin này là nguồn gốc chính sinh ra chất đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon Thành phần hóa học của hoa houblon:

Bảng 2.4: Thành phần hóa học của hoa houblon (Nguồn: Tài liệu của công ty bia Vinaken)

– Chất đắng trong hoa houblon bao gồm hai loại: Axit đắng (humulone và lupulone) và nhựa đắng hay còn gọi là hợp chất vô định hình ( gồm nhựa mềm

và nhựa cứng) Vai trò của chất đắng làm cho bia có vị đắng dịu khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia Chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao, tạo ra sức căng bền bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu Với nồng độ thấp, các chất đắng cũng có khả năng ức chế các vi sinh vật khá mạnh, nên chất đắng có tính kháng khuẩn rất cao và nhờ đó làm tăng độ bền bảo quản của bia thành phẩm

Sơ đồ 2.1: Phân loại chất đắng trong hoa houblon (Nguồn: Công ty bia Vinaken) – Polyphenol hoặc tannin là hỗn hợp gồm nhiều hợp chất tự nhiên như: Tannin, flavonol, cathechin, anthocyanogen (chiếm khoảng 80% polyphenol) Vai trò của tannin kết lắng và loại bỏ những hợp chất protein cao phân tử ra khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia thành phẩm

– Tinh dầu thơm là những chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu,

có mùi thơm rất mạnh, tỷ trọng là 0.88, dễ hòa tan trong methanol nồng độ cao, tan trong nước không đáng kể, bay hơi khá mạnh ở nhiệt độ thường Khi đun sôi, đa phần tinh dầu bay hơi và thành phần tinh dầu bị thay đổi, sản phẩm tạo

Chất đắng

Nhựa đắng Axit đắng (Hợp chất tinh thể)

Axit đắng

Humulone

(6 – 8%)

Axit đắng Lupulone (3%)

Nhựa cứng (2%)

Nhựa mềm (5%)

thành cùng với các thành phần không bay hơi của tinh dầu tạo ra mùi thơm dễ chịu đặc trưng cho bia Tinh dầu thơm chứa khoảng 200 chất khác nhau, trong

đó phần lớn là những terpene, rượu, ketone, andehyte, este và axit Chiếm khối lượng nhiều nhất là các hydrocacbon (75%), sau đó là các loại rượu, phần còn lại là những hợp chất khác Vai trò của tinh dầu thơm khi hòa tan vào dịch đường, tinh dầu tồn tại trong bia và tạo cho bia một mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu Là một hỗn hợp phức tạp của các hydrocacbon và nhiều hợp chất chứa oxy dạng terpene, không tan trong nước và rất dễ bay hơi nên thất thoát rất lớn

2.2.1.4 Nấm men

Nấm men thuộc nhóm đơn bào, chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất trồng nho và hoa quả Từ lâu người ta đã biết sử dụng nấm men để sản xuất bia, rượu Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, axit amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 45-60% trọng lượng khô của tế bào

Hình 2.5: Hình thái nấm men

(Nguồn: www.sinhhocvietnam.com)

Nấm men Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces carlsbergensis là hai loại

nấm men thường được sử dụng để lên men bia Chúng thuộc loại yếm khí tùy nghi, khi

có oxy chúng tăng sinh khối nhờ hô hấp tế bào, khi không có oxy chúng lên men tạo thành ethanol và CO2 theo phương trình:

Đường + Nitơ amine tự do + Nấm men + Oxy  Ethanol + CO2 + Nấm men

Bảng 2.5: Thành phần hóa học trong tế bào nấm men

(Nguồn: Công ty bia Vinaken)

Thành phần hóa học của nấm men % trong tế bào nấm men

Bảng 2.6: Đặc tính lên men của hai loại nấm men Saccharomyces cerevisiae và

Saccharomyces carlsbergensis (Nguồn: ebook.com)

Đặc tính Nấm men nổi Saccharomyces

cerevisiae

Nấm men chìm

Saccharomyces carlsbergensis

Nhiệt độ lên men 10 – 250C 0 – 100C

Cơ chất Chủ yếu lên men đường đơn

(glucose, fructose), đường đôi (saccharose, maltose), khó lên men đường tam (raffinose)

Lên men tốt glucose, mannose, galactose, fructose, saccharose, maltose và cả raffinose

Hình 2.6: (a) Nấm men nổi và (b) Nấm men chìm

(Nguồn: www.sinhhocvietnam.com) Trong sản xuất bia, người ta kiểm soát nấm men qua hai thông số: Tổng số tế vào

và tỷ lệ tế bào chết Các chỉ tiêu này đạt yêu cầu khi có dưới 5% tỷ lệ chết và số tế bào trong một ml là 15.106

2.2.1.5 Các chất phụ gia

Ngoài những nguyên liệu không thể thiếu như: Nước, malt, hoa houblon, nấm men, chất phụ gia cũng được bổ sung vào để nâng cao chất lượng cho bia

● Caramel: Tạo màu cho bia, được cho vào sau giai đoạn đường hóa

● CaCl2: Cho vào giai đoạn nấu, làm tăng khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase, kích thích hoạt động của amylase và protease, tăng cường khả năng kết lắng của protein trong nồi Đối với giai đoạn sau, cần thiết cho khả năng kết lắng hoàn toàn của nấm men và oxalat, đồng thời lượng canxi thích hợp là yếu tố quan trọng để ổn định và tạo vị ngon cho bia

α-● ZnCl2: Tổng hợp nucleotide, làm tăng sinh khối, giảm nguyên nhân thoái hóa nấm men

● Axit lactic: Được bổ sung trong trường hợp pH của dung dịch nước quá cao

● Bộ trợ lọc Diatomit: Cho vào theo đường ống của bia đi vào thiết bị lọc sau lên men phụ Có tác dụng hỗ trợ quá trình lọc, làm trong bia

Bảng 2.7: Thông số hóa lý của bột trợ lọc diatomit

(Nguồn: Công ty bia Vinaken)

Thông số hóa lý Diatomit (kích thước 1 - 300µm)

Chất lượng tự nhiên Bị canxi hóa nhẹ

Tỷ trọng khô (g/l) 320 - 480

Tỷ trọng nước (g/l) 290 - 4000

● Một số enzyme sử dụng trong quá trình sản xuất bia:

– Termamyl 120L: enzyme α – amylase, Topt = 900C dạng lỏng chịu nhiệt cao, được sản xuất từ vi sinh vật bacilluslichenromic, pHopt = 6, đây là loại endo amylase có tác dụng thủy phân liên kết α – 1,4 – glucoside, thực hiện dịch hóa tinh bột, chúng cắt ngẫu nhiên chất nền tinh bột, qua đó tạo các dãy dextrin khác nhau không có khả năng lên men được Các dextrin này không tác động đến đường hóa và hầu như không ảnh hưởng tới khả năng lên men sau cùng

– Maturex: là chế phẩm enzyme Rút ngắn thời gian lên men phụ, giảm lượng diacetyl tạo thành trong quá trình lên men chính

Sơ đồ 2.2: Quy trình công nghệ sản xuất bia tại nhà máy Vinaken

2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia

Nấu dịch nha Lọc dịch đường Houblon hóa Lắng trong Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Lên men phụ

Nhân giống

Lắng Đóng Bock

2.2.3 Thuyết minh quy trình công nghệ

2.2.3.1 Xay, nghiền

Nguyên liệu bao gồm gạo và malt sẽ được xay, nghiền bằng máy nghiền búa và máy nghiền trục với mục đích làm giảm kích thước nguyên liệu, tăng diện tích tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy qua trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác xảy ra nhanh hơn

và triệt để hơn

Đối với gạo, do hạt gạo không qua quá trình ươm mầm nên tinh bột trong gạo chưa

bị thủy phân, cấu trúc của hạt tinh bột còn rất cứng nên để tăng hiệu suất trích ly thì gạo được nghiền càng mịn càng tốt Sau đó phải qua khâu xử lý hồ hóa ở nhiệt độ cao làm cho tinh bột của chúng hòa hóa Sau khi hòa trộn với nước gạo bơm lên nồi hồ hóa ( tỷ lệ gạo: nước là 1:3)

Đối với malt được nghiền khô Sau khi nghiền, malt được cho vào bồn nước để làm

ẩm malt, nước hòa trộn với malt khô tạo thành hỗn hợp (tỉ lệ malt: nước là 1:1,5) Sau

đó sẽ được bơm lên nồi nấu malt

Quá trình hồ hóa có ảnh hưởng lớn đến quá trình thủy phân tinh bột Tinh bột đã qua hồ hóa sẽ thủy phân dễ dàng và triệt để hơn Gạo sau khi đã xay nghiền, phối trộn

với nước sẽ được bơm sang nồi gạo và tiến hành hồ hóa gạo Quá trình hồ hóa gạo có

bổ sung malt lót lần một ở nhiệt độ 32oC trong 5 phút giúp phần gạo dưới đáy nồi không bị cháy khét do quá nhiệt, đồng thời cũng cung cấp một ít enzyme amylase thủy phân tinh bột Giai đoạn này ta bổ sung enzyme Termamyl 120L trước sau đó cho CaCl2 để tăng độ bền vững cho enzyme và axit lactic để tạo môi trường axit cho quá

trình hồ hóa xảy ra triệt để hơn Nâng nhiệt độ lên 720C và giữ trong 20 phút Trong thời gian này tinh bột bắt đầu bị hồ hóa, enzyme α – amylase trong malt lót cũng bắt

đầu hoạt động thủy phân Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 830C trong 5 phút để quá trình hồ

hóa tinh bột được triệt để hơn Sau đó hạ nhiệt độ xuống 720C, bổ sung malt lót lần 2 trong quá trình hạ nhiệt cung cấp thêm enzyme thủy phân tinh bột Sản phẩm chủ yếu

của quá trình thủy phân ở đây là dextrion do hoạt động của enzyme α – amylase Cuối

cùng, nâng nhiệt độ lên 1000C và giữ trong 25 phút Tại đây, dưới tác dụng của nhiệt

độ cao, enzyme bị vô hoạt đồng thời các hợp chất cao phân tử bi thủy phân hoàn toàn

Sau 20 phút, bổ sung nước lạnh, hạ nhiệt độ xuống 650C rồi tiến hành hội cháo

Quá trình đạm hóa tiến hành ở nhiệt độ từ 320C đến 500C, xảy ra quá trình thủy phân protein bởi các protease như: Endoprotease, Dipeptidase, Aminopeptidase (320C), Carboxypeptidase (500C) Sản phẩm thủy phân của quá trình này là các peptide, polypeptide và amino axit Ta duy trì nhiệt độ 320C trong 15 phút, tại 500C trong 20 phút nhằm tạo thời gian cho enzyme hoạt động trong thời gian này bổ sung thêm axit lactic điều chỉnh pH = 5,2 – 5,6 tạo môi trường thích hợp cho enzyme protease hoạt

động nhằm làm cho quá trình đạm hóa xảy ra hoàn toàn Tiếp tục nâng nhiệt độ lên

650C Khi đạt 650C, ta tiến hành hội cháo: bơm toàn bộ nồi cháo gạo sang nồi malt Ở

650C, enzyme β – amylase hoạt động, thủy phân tinh bột thành đường maltose Duy trì

nhiệt độ này trong 35 phút để thu lượng đường theo yêu cầu

Trong thực tế sản xuất, người ta tiến hành hồ hóa trước rồi mới đạm hóa malt Nồi gạo và nồi malt được điều khiển sao cho khi nồi malt vừa đạm hóa xong thì tiến hành

hội cháo ngay, không để nồi malt chờ nồi gạo

2.2.3.4 Nấu dịch nha

● Mục đích:

– Trích ly các chất chiết từ malt và gạo vào nước

– Góp phần tạo màu cho bia

– Thủy phân một số chất có phân tử lượng lớn thành các chất phân tử lượng nhỏ

để cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men phát triển.Quá trình thủy phân này chủ yếu nhờ hệ enzyme có sẵn trong malt, ngoài ra có thể bổ sung thêm một lượng nhỏ chế phẩm enzyme

● Các quá trình xảy ra khi nấu và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu dịch nha: Thủy phân tinh bột bởi enzyme nhằm phân cắt amylose, amylopeptin, dextrin bậc cao thành đường đơn giản, dextrin bậc thấp dễ hòa tan vào nước trở thành chất hòa tan của dịch đường Trong phản ứng này tinh bột đóng vai trò là cơ chất, còn chất xúc tác

là nhóm enzyme amylase có sẵn trong malt Sản phẩm chính của quá trình này là: maltose, dextrin và một lượng nhỏ glucose

Thủy phân protein và các hợp chất khác: Sự thủy phân protein: khi đường hóa , dưới tác dụng của enzyme protease thì protein bị thủy phân thành polypectide phức tạp

và không đông tụ Tiếp đến dưới tác dụng của enzyme polypeptidase và các polypepide chuyển thành axit amin Sự thủy phân các hợp chất hữu cơ chứa phospho: khi đường hóa dưới tác dụng của enzyme fitase xảy ra sự phân hủy các chất phospho và giải phóng axit phosphoric Các muối phosphate vô cơ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường đệm và đặc biệt cần thiết cho sự hoạt đợng bình thường của enzyme,

pH tối ưu của enzyme fitase là 5.2-5.3 và topt=45-50oC Sự thủy phân hemixellulase và một số chất khác: dưới tác dụng của hệ enzyme fitase của malt dẫn đến sự thủy phân hemixellulase và một số chất khác của nguyên liệu tạo thành glucose và dextrin

Các quá trình phi enzyme, trong thời gian đường hóa còn xảy ra nhiều quá trình quan trọng khác mà kết quả của chúng có ảnh hưởng trực tiếp ở mức độ cao đến thành phần và tính chất cấu thành phẩm Sự kết lắng và biến tính protein: ở điều kiện nhiệt độ

cao các protein bị biến tính và một phần protein bị đơng tụ , đây là quá trình cĩ lợi cho cơng nghệ sãn xuất bia vì khi protein bị biến tính và kết lắng thì chúng sẽ loại ra khỏi dịch đường, sẽ làm tăng độ bền keo của bia tức giảm khả năng gây đục Sự tạo thành melanoid: quá trình này xảy ra mạnh mẽ ở giai đoạn sấy malt và xảy ra ít ở giai đoạn đường hĩa ( do điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố khác chưa tối ưu) nhưng cũng cĩ một lượng đáng kể melanoid được tạo thành Hịa tan các thành phần chất của malt: hạn chế sự hịa tan trong quá trình đường hĩa của các hợp chất polyphenol, chất chát, chất đắng cĩ trong vỏ malt Phản ứng giữa muối của nước và phosphate của cháo malt: làm giảm độ chua định phân và tính đệm của dịch cháo

(phút) Hình 2.7: Giản đồ nấu bia

(Nguồn: Cơng ty bia Vinaken)

Dịch hóa lần2 Malt lót lần2

Gạo

320/5’ Xuống bột

malt lót lần 1

Đextrin Hóa lọc

500/20’

Cao viên, cao mỡ, và các phụ gia

72 0 /25 650/20’

15’

400 350

300 250

200 150

100 50

Nhiệt độ (0C)

Ghi chú: Gạo ; Malt ; Lọc ; Rửa bã

Quá trình đường hóa được trang bị áo hơi để gia nhiệt Ngoài ra nồi đường hóa còn

có các thiết bị phụ kiện như: đường ống nước nóng, nước lạnh, cửa van sát, cửa van an toàn, nhiệt kế, áp kế…

Bảng 2.8: Phương pháp thực hiện và thiết bị đường hóa (Nguồn:Công ty bia Vinaken)

Gạo được bơm vào nồi nấu

gạo, hỗn hợp gạo – nước

chiếm thể tích khoảng 2/3

nồi nấu Hỗn hợp này được

tăng nhiệt độ lên khoảng

75oC và giữ trong khoảng

thời gian 20 phút để thực

hiện quá trình đường hóa,

lúc này chủ yếu cho ra loại

đường maltose và dextrin

Tiếp tục tăng nhiệt độ lên

đến 83-85oC và giữ trong

khoảng thời gian 15 phút để

thực hiện quá trình hồ hóa

tinh bột gạo Sau khi dịch

gạo được hạ nhiệt độ xuống

76oC rồi bổ sung malt lót

vào, giữ trong khoảng 15-20

phút để dịch hóa hoàn toàn

tinh bột gạo.Sau đó tăng

nhiệt độ lên 102oC trong 20

phút Nhiệt độ càng tăng sẽ

làm cho mạch tinh bột càng

yếu đi giúp cho các quá trình

thủy phân của các enzyme

sau này đễ dàng hơn Cuối

cùng, nước lạnh được bơm

vào để hạ nhệt độ nồi gạo

Sau gia đoạn dịch hóa kết thúc ở nồi gạo cũng là thời điểm bước sang giai đoạn đường hóa ở nồi malt Toàn bộ dịch ở nồi gạo được bơm sang nồi malt tạo thành hỗn hợp có nhiệt độ 65oC, giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 20 phút.Cùng với pH được điều chỉnh bằng axit lactic (pH=5.4-5.6) thì đây là điều kiện tối

ưu cho enzyme β-amylase hoạt động Enzyme này bắt đầu cắt liên kết α-1,4-glycozide của tinh bột torng quá trình dịch hóa từ đầu đường không khử và cắt hai gốc glucose để tạo thành đường maltose Kết quả của quá trìnhđường hóa khoảng 50% maltose được tạo thành và là nguyên liệu cho quá trình lên men Ngoài ra còn có các đường như saccharose , glucose , fructose

Sau đó hỗn hợp gạo-malt được tăng nhiệt độ lên

750C, giữ trong 20 phút , đây là điều kiện tối ưu cho quá trình dextrin hóa, dưới sự súc tác của enzyme α-amylase thì các đường tinh bột còn sót sẽ bị thủy phân để tạo thành các đường đơn, các dextrin có khối lượng phân tử thấp Cuối cùng , hỗn hợp được tăng nhiệt độ lên 76OC đê thuận lợi cho quá trình lọc, giữ ở nhiệt độ này trong 5 phút rồi bơm sang nồi lọc

2.2.3.5 Lọc bã

● Tốc độ lọc: Phụ thuộc vào mức độ nghiền malt, mức độ thủy phân của malt, cấu tạo màng lọc và các yếu tố khác (chất trợ lọc, áp suất lọc…)

● Nhiệt độ lọc: Thích hợp cho quá trình lọc là 70-75oC

● Độ nhớt của dịch đường: Ngoài nhiệt độ còn phụ thuộc vào nồng độ đường và thành phần riêng của chính nó Sự liên quan giữa nồng độ chất hòa tan và độ nhớt tương đối của dịch đường ở 75oC

● pH của dịch đường: pH tối ưu cho quá trình lọc bã là 5.5

● Thành phần muối của nước dùng để rửa bã cũng gây ảnh hưởng đến chất lượng

và thành phần của dịch đường Nước rửa bã phải là nước mềm và tỷ lệ độ cứng phi cacbonat và cacbonat không được bé hơn 2:1

● Thiết bị lọc bã: sử dụng phổ biến là thùng lọc đáy và máy lọc ép khung bản

2.2.3.6 Nấu hoa

● Mục đích:

– Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường ngọt để biến đổi nó thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa - đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này

– Vô hoạt enzyme

– Kết tủa protein kém bền nhiệt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần của dịch đường

– Điều chỉnh nồng độ chất khô của dịch đường

– Thanh trùng dịch đường, góp phần tiêu diệt vi sinh vật cho dịch đường trước khi lên men

– Tách một số hợp chất dễ bay hơi ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia

– Hình thành một số hợp chất có lợi cho bia thành phẩm như: melanoidin

● Các biến đổi quan trọng trong quá trình houblon hóa:

– Sự keo tụ protein: Là quá trình quan trọng khi đun sôi dịch đường với hoa houblon Sự có mặt của protein hòa tan trong dịch lên men có thể là nguyên nhân làm đục bia ở nhiều dạng khác nhau và làm giảm độ bền sinh học của bia – Sự tăng độ màu của dịch lên men: màu sắc của dịch đường trước và sau khi houlon hóa của yếu là do nguyên liệu (malt) quyết định.Tuy nhiên trong quá trình nấu và houlon hóa đã làm tăng thêm độ màu của dịch đường do các phản ứng melanoidin, caramel và chất màu của hoa tạo nên Dịch đường càng đặc khi đun sôi màu của nó càng đậm, pH càng cao màu cũng càng đậm và thời gian đun càng lâu thì cường độ màu càng tăng

– Trích ly và hòa tan:

Trích ly và hòa tan chất đắng vào dịch đường: Chất đắng của hoa houblon có độ

hòa tan ở trong nước rất thấp, trong dịch đường thì lại càng thấp hơn.Trong hai cấu

tử của axit đắng thì α-axit có độ hòa tan khá hơn và là nguồn chính tạo ra vị đắng cho bia Khi tăng nhiệt độ của dung môi thì khả năng hòa tan của axit đắng tăng và khả năng hòa tan của chúng rất nhạy cảm đối với pH của môi trường

Trích ly và hòa tan các thành phần khác: Tinh dầu thơm của hoa houblon là cấu

tử có tầm quan trọng trong việc tạo ra hương thơm đặc trưng cho bia

Polyphenol của hoa houblon là những hợp chất thuộc nhóm flavonoid Có ý nghĩa nhất trong nhóm này đối với công nghệ sản xuất bia là các hợp chất antoxianogen Các hợp chất chứa nitơ: trong hoa houblon được đưa vào đun nấu tuy ít về khối lượng nhưng chất lượng cao Vì hầu hết chúng những hợp chất phân tử thấp dễ hòa tan, là nguồn bổ sung dinh dưỡng nitơ quan trọng cho sự phát triển của nấm men sau này

2.2.3.7 Lắng trong

● Mục đích: Tách cặn lắng sau quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon

● Phương pháp thực hiện: Thực hiện quá trình lắng trong thiết bị lắng Whirlpool, là một thùng được làm từ thép không rỉ, có dung tích rất khác nhau và thích hợp đối với công suất từng nhà máy bia

● Thời gian lắng khoảng 20 phút

Hình 2.8: Thiết bị lắng xoáy Whirlpool

(Nguồn: Nhà máy bia Vinaken)

● Các quá trình hóa lý xảy ra trong khi làm lạnh:

Bảng 2.9: Các quá trình hóa lý xảy ra trong làm lạnh nhanh

Sự hòa tan oxy vào dịch

lên men Sự tạo thành và tách kết tủa Sự bay hơi nước

Dịch đường hấp thụ oxy

suốt cả quá trình làm

lạnh, tuy nhiên trong dịch

đường nóng oxy liên kết

hóa học với các chất có

trong dịch đường Còn ở

nhiệt độ thấp oxy chỉ hòa

tan vao dịch đường

Oxy không khí chỉ hòa

tan vào dịch đường khi

nhiệt độ dịch đường dưới

40oC Sự hòa tan của oxy

vào dịch đường phụ thuộc

vào nhiệt độ, bề dày lớp

dịch , sự chuyển động và

nồng độ dịch đường

Sự tách huyền phù ra khỏi dịch lên men là một quá trình quan trọng khi làm lạnh dịch lên men

Có hai loại huyền phù: huyền phù mảnh và huyền phù thô

Huyền phù thô sinh ra trong quá trình đun sôi dịch đường với houblon và phần lớn được giữ lại trong thiết bị tách bã hoa, phần còn lại được kết tủa khi làm lạnh

Huyền phù mảnh xuất hiện trong quá trình làm lạnh dịch đường Khi đó có một số chất hòa tan trở thành chất không hòa tan và tạo thành chất kết tủa

Các huyền phù mảnh làm cản trở quá trình sinh lý và sinh hóa của nấm men về sau Mặc khác,

nó làm cho bia có vị đắng, làm giảm độ bền hóa lý của bia

Khi làm lạnh dịch đường có một lượng nước nhất định bay hơi Do đó, thể tích dịch len men sẽ giảm

và nồng độ của nó tăng.Nếu thiết bị kín thì nồng độ của nó tăng 0,1%, nếu thiết

bị hở thì tăng 1,2%

0,4-2.2.3.9 Lên men chính

● Giai đoạn đầu, nấm men hô hấp hiếu khí, tạo sinh khối Sau đó là quá trình lên men yếm khí tạo ethanol và CO2

C6H12O6  2C2H5OH + CO2 + Q

● Để cung cấp oxy cho nấm men, oxy sẽ được cấp vào dịch đường trên dòng chảy

đi vào tank lên men

● Nhiệt độ lên men chính 8-10oC

● Thời gian 8-9 ngày

● Khi cần lên men gấp theo yêu cầu sản xuất ta tiến hành ép men: bổ sung thêm nấm men vào tank, nâng nhiệt độ lên khoảng 14OC để tăng cường hoạt động lên men Tuy nhiên làm như vậy chất lượng bia sẽ không được đảm bảo

● Các biến đổi trong quá trình lên men chính

– Sinh học: Nấm men sinh trưởng mạnh nhất trong quá trình lên men chính

– Hóa sinh: Quá trình cơ bản và quan trọng trong lên men chính là sự chuyển hóa đường có khả năng lên men tạo thành rượu và CO2 Ngoài ra, còn xảy ra quá trình trao đổi chất giữa các hợp chất nito, lipit

– Hóa học: Các chất trong dịch lên men phản ứng với nhau tạo ra chất mới

– Hóa lý: Sự hòa tan CO2 và dịch lên men, làm kết tủa một số protein do sự trao đổi pH

– Vật lý: Sự tỏa nhiệt Quá trình lên men chính tạo ra nhiều sản phẩm phụ (andehyte, axit hữu cơ, este ) Các dẫn xuất của andehyte như diaxetyl, acetoine gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng bia

● Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men chính

– Chất lượng của nấm men sản xuất: Một chủng nấm men tốt có thể tài sử dụng được đến 7,8 lần Để đánh giá được chất lượng của chủng nấm men sản xuất ta dựa vào các chỉ số: tốc độc và mức độ lên men, hàm lượng sản phẩm bậc 2 tạo thành, tốc độ và khả năng kết lắng, mức độ thoái hóa, khả năng chống chịu khi tấn công

– Lượng nấm men gieo cấy ban đầu: Lượng các chất sản phẩm bậc hai sẽ giảm đi tức là chất lượng bia được nâng cao (dựa theo thuyết mới nhất về nguyên nhân tạo rượu bậc cao và diaxetyl trong bia)

– Nồng độ các chất hòa tan của dịch đường houblon hóa: Từ thực tế sản xuất đã chứng minh được rằng, dịch đường houblon hóa có nồng độ chất hòa tan 11-12% lên men tốt hơn các loại dịch đường có nồng độ cao hoặc thấp hơn

– Nhiệt độ lên men: Mỗi nấm men đều có nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và lên men

– Áp suất bề mặt: Ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của nấm men Nếu nấm men chịu áp lực cao trong giai đoạn lên men thì mức độ suy giảm các đặc tính công nghệ của nó nhanh hơn, thế hệ nấm men tái sử dụng ít hơn

– Hàm lượng oxy: Lên men là quá trình yếm khí, vì vậy ở thời điểm đầu oxy rất cần cho sinh sản nấm men Nếu trong dịch lên men lượng oxy quá ít sẽ ảnh hưởng đến tốc độ sinh sản của nấm men và tốc độ lên men bị chậm lại Hương

vị của bia sẽ không được bảo đảm

– Cường độ khuấy đảo dịch lên men: là một trong những yếu tố mạnh để thúc đẩy quá trình lên men

– Nồng độ của sản phẩm lên men: khi nồng độ vượt quá 2% thì khả năng nảy chồi của nấm men sẽ bị giảm

2.2.3.10 Lên men phụ

● Mục đích: Lên men đường sót; làm trong bia; ổn định và hoàn thiện màu sắc, hương vị bia; phân hủy diacetyl hình thành khi lên men chính

● Nhiệt độ lên men phụ: 1-2oC áp suát dư khoảng 0,5-1.8 at

● Thời gian: dao động từ 3-6 tháng, thậm chí đến 9 tháng

● Các biến đổi trong quá trình lên men phụ:

– Các biến đổi giống như lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn do nhiệt độ thấp và lượng men ít hơn

– Nấm men lên men đường sót Tuy nhiên ta không cho lên men hết toàn bộ đường sót mà giữ lại một ít để tạo vị cho bia Bia thành phẩm có độ đường 2.3-2.6o Plato

– Các acid hữu cơ tác dụng với ethanol tạo ester

– Khử aldehyde

– Chuyển diacetyl ( có độc) thành acetoin ( không độc) Để rút ngắn thời gian lên

ủ, trong sản xuất người ta còn dùng chế phẩm enzyme Maturex để tăng cường chuyển hóa diacetyl

– Quá trình tự phân của nấm men: Trong quá trình này một số tế bào nấm men bị chết và tự phân bởi các enzyme protease có sẵn trong các tế bào nấm men Sản phẩm tự phân là các peptid, acid amin, và một vài thành phần của acid nucleic Chính các sản phẩm tự phân này có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của bia – Sự kết lắng của xác men, protein, tanin làm cho bia trong

● Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men phụ:

– Nhiệt độ thấp và thời gian dài là những điều kiện quan trọng nhất để thu nhận được bia có bền keo và chất lượng cao

– Kiểm tra quá trình lên phụ: Quan sát lượng CO2 thoát ra, đo độ giảm của chất hòa tan (đường có khả năng lên men), độ trong của bia Nếu quá trình lên men phụ xảy ra với tốc độ quá chậm, ta có thể bổ sung thêm bia non đang ở giai đoạn lên men chính mạnh nhất

● Thiết bị lên men phụ: được sử dụng phổ biến là các tank kim loại – chủ yếu là thép không gỉ, trên thân tank được lắp các thiết bị đo lường (van nạp và xả bia, cụm van liên thông, van an toàn, van lấy mẫu, áp kế )

● Thu hồi CO2: Việc thu hồi và làm sạch CO2 là rất quan trọng bởi CO2 sau đó được sử dụng để bổ sung vào bia thành phẩm hoặc cho các sản phẩm đồ uống có gas khác

Nguyên tắc thu hồi: loại bỏ các tạp chất sau:

– Không khí: làm oxy hóa bia nếu dùng CO2 để bão hòa và không khí lúc này rất

có hại vì nó làm sủi bọt nhiều

– Nước : có thể bị động lại ở van giảm áp khi xả hơi

– Chất dễ bay hơi được tạo thành trong quá trình lên men

Sơ đồ 2.3: Nguyên lý thu hồi CO2

2.2.3.11 Lọc bia

● Mục đích:

– Tạo độ trong lóng lánh cho bia

– Loại bỏ đáng kể số lượng vi sinh vật bao gồm nấm men vẫn tồn tại sau quá trình lên men phụ và tàng trữ có khả năng làm đục bia

Loại bỏ phức chất protein, các hạ keo polyphenol, polysaccharide và protein tan, những chất này làm bia nhanh đục, nhờ vậy làm cho bia ổn định hơn

● Các biến đổi trong quá trình lọc bia:

– Hiện tượng giảm tốc độ chất hòa tan của bia: Do một phần hạt dạng keo bị loại

ra ngoài nên độ nhớt của bia sau khi lọc bị giảm và khả năng tạo bọt của nó cũng bị giảm

– Sự hao phí về khối lượng và hao phí CO2: Sự hao phí CO2 được khắc phục bằng cách trước lúc lọc, bia được làm lạnh 0oC

2.2.3.12 Hoàn thiện sản phẩm

– Rửa chai : nhiệt độ 60-85oC, 10-15 phút, thiết bị sử dụng: máy rửa chai

– Kiểm tra chai sau khi rửa: Kiểm tra miệng chai và dịch còn dư trong đáy chai – Rót bia vào chai

– Dập nắp chai

– Thanh trùng

– Dán nhãn : bằng thiết bị dán nhãn để hoàn tất sản phẩm

Hình 2.9: Máy rửa chai

(Nguồn : Nhà máy bia Vinaken)

Hình 2.10: Thiết bị dán nhãn

(Nguồn : www.vatgia.com)

CHƯƠNG III TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG BIA

3.1 Khái niệm kiểm tra chất lượng

Kiểm tra chất lượng bia là các hoạt động và kỹ thuật mang tính tác nghiệp được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu chất lượng

Để kiểm tra chất lượng, công ty cần phải kiểm tra mọi yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tạo ra chất lượng Việc kiểm tra này ngăn ngừa việc sản xuất ra các sản phẩm kém chất lượng, ảnh hưởng đến người tiêu dùng

Tổng quát kiểm tra chất lượng là kiểm tra các yếu tố: Con người, nguyên liệu đầu vào, phương pháp và quá trình sản xuất, môi trường và các thiết bị sản xuất

3.2 Sơ đồ kiểm tra chất lượng bia

Sơ đồ kiểm tra chất lượng bia được trình bày ở sơ đồ 3.1

3.3 Các phương pháp kiểm tra chất lượng bia

3.3.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào

● Mục đích: Đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào làm cơ sở để tiến hành phối liệu cho sản xuất

● Phạm vi áp dụng:

– Mẫu nguyên liệu: Malt, Gạo, Nước

– Quy định này được áp dụng cho bộ phận xưởng lò hơi, bộ phận kho nguyên liệu