tổng quan quy trình kiểm soát chất lượng sản xuất bia

Để đám bảo chất lượng tòan diện như vậy, quy trình kiểm sóat chất lượng từ nguyên liệu đầu vào, trong các quá trình sản xuất và thành phẩm là một vấn đề được quan tâm hàng đầu tại mọi nh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giáo viên huớng dẫn : TS Nguyễn Hoài Hương

TP Hồ Chí Minh, 2011

LỜI CAM ĐOAN

-  -

Em xin cam đoan bài khóa luận tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và một phần thực nghiệm

SVTH Huỳnh Nguyễn Trường An

LỜI CẢM ƠN

-  -

Suốt 3 năm học tập tại trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ thành phố

Hồ Chí Minh, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, hướng dẫn, dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường nói chung và thầy cô của khoa Môi trường và công nghệ sinh học nói riêng, giúp em tiếp nhận được những kiến thức quý giá và các bài học bổ ích

Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô và đặc biệt em gửi lời cảm

ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn cô Nguyễn Hoài Hương đã trực tiếp giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành bài khóa luận của mình

Em xin chân thành cảm ơn!!!

TP HCM, tháng 7 năm 2011 SVTH

Huỳnh Nguyễn Trường An

i

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC ĐỒ THỊ ix

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích khóa luận 1

3 Phạm vi áp dụng 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về bia 3

1.1.1 Khơi nguồn đầu tiên về bia 3

1.1.2 Khái niệm về bia 4

1.2 Phân loại bia 5

1.3 Giá trị dinh dưỡng của bia 7

1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia 8

1.4.1 Trên thế giới 8

1.4.2 Tại Việt Nam 8

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 10

2.1 Nguyên liệu 10

2.1.1 Malt đại mạch 10

2.1.1.1 Cấu tạo malt 10

2.1.1.2 Thành phần hóa học của malt 11

2.1.1.3 Vai trò của malt trong sản xuất bia 14

2.1.2 Hoa houblon 15

2.1.2.1 Cấu tạo 15

ii

2.1.2.2 Thành phần hóa học của hoa houblon 16

2.1.2.3 Vai trò của hoa houblon 16

2.1.3 Nước 17

2.1.3.1 Vai trò của nước 17

2.1.3.2 Thành phần của nước 17

2.1.4 Nấm men 18

2.1.4.1 Thành phần hóa học của nấm men 19

2.1.4.2 Vai trò của nấm men 19

2.1.5 Nguyên liệu thay thế malt đại mạch 19

2.1.6 Các chất phụ gia 20

2.2 Quy trình sản xuất bia 21

2.3 Thuyết minh quy trình 23

2.3.1 Xay nghiền và phối trộn nguyên liệu 23

2.3.1.1 Mục đích xay nghiền 23

2.3.1.2 Phối trộn (hội cháo) 23

2.3.2 Quá trình đường hóa 24

2.3.2.1 Mục đích 24

2.3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 24

2.3.3 Quá trình lọc dịch đường 25

2.3.4 Quá trình houblon hóa 26

2.3.4.1 Mục đích 26

2.3.4.2 Sự biến đổi các hợp chất trong quá trình houblon hóa 26

2.3.5 Lắng cặn, làm lạnh nhanh, sục khí vô trùng 27

2.3.5.1 Lắng cặn 27

2.3.5.2 Làm lạnh nhanh 27

2.3.5.3 Sục khí vô trùng 27

2.3.6 Lên men chính 27

2.3.6.1 Mục đích 27

2.3.6.2 Quá trình lên men 28

iii

2.3.6.3 Những biến đổi xảy ra trong quá trình lên men 28

2.3.6.4 Sự tạo thành sản phẩm phụ 29

2.3.7 Lên men phụ 33

2.3.7.1 Mục đích 33

2.3.7.2 Các biến đổi 33

2.3.8 Lọc trong 34

2.3.8.1 Mục đích 34

2.3.8.2 Thực chất việc lọc bia 34

2.3.8.3 Phân loại các thành phần gây đục bia 34

2.3.9 Chiết chai 34

2.3.9.1 Mục đích 34

2.3.9.2 Nguyên tắc của quá trình chiết chai 35

2.3.10 Thanh trùng, hoàn thiện sản phẩm 35

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG BIA 36

3.1 Các khái niệm cơ bản 36

3.2 Kiểm soát chất lượng bia 37

3.3 Quy định lấy mẫu bia 42

3.3.1 Mục đích 42

3.3.2 Nội dung 42

3.3.2.1 Nước nấu 42

3.3.2.2 Malt 42

3.3.2.3 Gạo 42

3.3.2.4 Dịch nha và bia bán thành phẩm 42

3.3.3 Quy tắc nghiệm thu và phương pháp lấy mẫu bia kiểm tra vi sinh 42

3.3.2.1 Quy tắc nghiệm thu 43

3.3.3.2 Phương pháp lấy mẫu 44

3.4 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào 44

iv

3.4.1 Malt (Theo phương pháp EBC) 44

3.4.1.1 Xác định độ ẩm 44

3.4.1.2 Xác định độ hòa tan 45

3.4.1.3 Xác định độ chua 46

3.4.1.4 Xác định màu 46

3.4.1.5 Xác định năng lực đường hóa 47

3.4.1.6 Tiêu chuẩn kỹ thuật 50

3.4.2 Gạo (Theo phương pháp EBC) 51

3.4.2.1 Xác định độ ẩm 51

3.4.2.2 Xác định độ hòa tan 51

3.4.2.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật gạo 53

3.4.3 Nước (Theo tiêu chuẩn nhà máy bia SG- Hoàng Quỳnh) 53

3.4.3.1 Kiểm tra nước sát trùng 53

3.4.3.2 Kiểm tra nước nấu bia 55

3.4.3.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật nước 57

3.5 Kiểm tra bia bán thành phẩm 58

3.5.1 Kiểm tra trạng thái dịch nha 58

3.5.1.1 Chỉ tiêu hóa lý 58

3.5.1.2 Chỉ tiêu vi sinh 61

3.5.1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật 61

3.5.2 Kiểm tra bia trước lọc 61

3.5.2.1 Chỉ tiêu hóa lý 61

3.5.2.2 Chỉ tiêu vi sinh 61

3.5.2.3 Kiểm tra mật độ men trong dịch đường, tỷ lệ men sống, men chết, tạp nhiễm trong quá trình lên men chính 62

3.6 Kiểm tra bia thành phẩm 63

3.6.1 Chỉ tiêu hóa lý 63

3.6.1.1 Xác định hàm lượng cacbon dioxit 63

3.6.1.2 Xác định độ axit 66

v

3.6.1.3 Xác định độ đắng 68

3.6.1.4 Xác định hàm lượng diaxetyl 68

3.6.1.5 Xác định độ màu 72

3.6.1.6 Xác định hàm lượng ethanol 73

3.6.1.7 Xác định hàm lượng kim loại 76

3.6.1.8 Bảng tóm tắt thông số kỹ thuật 83

3.6.2 Chỉ tiêu vi sinh 84

3.6.2.1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí 84

3.6.2.2 Escherichia coli 91

3.6.2.3 Xác định Coliform 101

3.6.2.4 Xác định Staphylococcus aureus 108

3.6.2.5 Xác định Clostridium perfringens 114

3.6.2.6 Xác định tổng số nấm men, mấm mốc 128

3.6.2.7 Thông số kỹ thuật chỉ tiêu vi sinh 136

3.6.3 Phương pháp phân tích cảm quan 137

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 140

TÀI LIỆU THAM KHẢO 141

PHỤ LỤC 142

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 1 lít bia 7

Bảng 2.2 Điều kiện hoạt động của enzym trong malt 13

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của malt 13

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hoa houblon 16

Bảng 2.4 Các nguyên liệu thay thế malt đại mạch 20

Bảng 2.5 Các thông số trong quá trình lên men chính 28

Bảng 2.6 Các thông số trong quá trình lên men phụ 33

Bảng 3.1 Tóm tắt các tiêu chuẩn kỹ thuật 39

Bảng 3.2 Chỉ tiêu kiểm tra malt 50

Bảng 3.3 Yêu cầu về chất lượng nước nấu 57

Bảng 3.4 Chỉ tiêu hóa lý của dịch nha 61

Bảng 3.5 Chỉ tiêu vi sinh của dịch nha 61

Bảng 3.6 Các thông số của lò vi sóng 80

Bảng 3.7 Chỉ tiêu hóa học của bia thành phẩm 83

Bảng 3.8 Hàm lượng kim loại trong bia thành phẩm 84

Bảng 3.9 Tính xác suất S.aureus theo MPN 113

Bảng 3.10 Các giá trị của giới hạn tới lập (R) 127

Bảng 3.11 Chỉ tiêu vi sinh của bia thành phẩm 136

Bảng 3.12 Chỉ tiêu cảm quan của bia thành phẩm 138

viii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Cấu tạo nội nhũ của malt 11

Hình 2.2 Cấu tạo hoa houblon 16

Hình 2.3 Cấu tạo bên trong và bên ngoài của tế bào nấm men 18

Hình 2.4.a Khuẩn lạc nấm men lên men nổi 19

Hình 2.4.b Khuẩn lạc nấm men lên men chìm 19

Hình 3.1 Khuẩn lạc E.coli trên môi trường EMB 91

Hình 3.2 E.coli thử nghiệm indol 98

Hình 3.3 Khuẩn lạc S.aureus trên môi trường BP 109

Hình 3.4 Kiểm tra S.aureus với coagulase 110

Hình 3.5 C.perfringens trên môi trường TSC 122

Hình 3.6 C.perfringens trên môi trường LS 124

HÌnh 3.7 khuẩn lạc nấm men, mấm mốc 12

ix

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Sơ đồ 2.1 Quy trình sản xuất bia 21

Sơ đồ 2.2 Giản đồ nấu bia 25

Sơ đồ 3.1 Kiểm soát chất lượng bia tổng quát 38

Sơ đồ 3.2 Kiểm soát chất lượng bia chi tiết 40

LỜI MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề:

Ngày nay, với xu thế đổi mới và hội nhập, nền kinh tế nước ta ngày càng phát triển So với khu vực và thế giới thì tốc độ công nghiệp hóa, hiện đại hóa của Việt Nam đã có những tiến bộ rõ rệt Để có nền kinh tế phát triển thì ngành công nghiệp kỹ thuật đã góp một phần không nhỏ, trong đó ngành thực phẩm mà đặc biệt

là ngành sản xuất bia, rượu, nước giải khát đã có những bước tiến rất hiệu quả và đạt năng suất cao trong những năm gần đây

Cùng với sự phát triển của kinh tế là yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng đối với chất lượng thực phẩm nói chung và đồ uống, trong đó có bia nói riêng Chất lượng thực phẩm được hiểu là chất lượng cảm quan, chất lượng dinh dưỡng và chất lượng vệ sinh an tòan Để đám bảo chất lượng tòan diện như vậy, quy trình kiểm sóat chất lượng từ nguyên liệu đầu vào, trong các quá trình sản xuất và thành phẩm là một vấn đề được quan tâm hàng đầu tại mọi nhà máy chế biến thực phẩm,

trong đó có ngành sản xuất rượu bia Đó là lý do tôi chọn đề tài“Tổng quan quy trình

kiểm soát chất lượng sản xuất bia”

Mục đích: tìm hiểu quy trình kiểm sóat chất lượng sản xuất bia từ nguyên liệu đầu vào, các quá trình sản xuất và bia thành phẩm

2 Mục tiêu của khóa luận:

 Tìm hiểu quy trình sản xuất bia

 Tìm hiểu quy trình lấy mẫu, kiểm tra chất lượng nguyên liệu, bia bán thành phẩm và bia thành phẩm

 Tìm hiểu các phương pháp phân tích, kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn đánh giá của ngành hoặc tiêu chuẩn Việt Nam

3 Phạm vi áp dụng:

Tất cả các công ty - nhà máy sản xuất bia

4 Phương pháp nghiên cứu:

 Tổng hợp tài liệu kỹ thuật, công nghệ sản xuất bia

 Kiến thức tổng hợp khi kiến tập và thực tập tại công ty cổ phần bia Sài Gòn – Bình Tây, nhà máy bia Sài Gòn Hoàng Quỳnh

 Tham khảo tiêu chuẩn ngành EBC (European Brewery Convention)

 Tham khảo tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam (TCVN) về đồ uống có cồn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về bia:

1.1.1 Khơi nguồn đầu tiên về bia:

Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ít nhất là từ thiên niên kỷ thứ 5 TCN và đã được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của

Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà (Mesopotamia)

Thời trung cổ, những thầy tu đã là những người đầu tiên công nghiệp hóa việc sản xuất bia Ở tu viện St.Gall, Thụy Sỹ, người ta vẫn còn giữ được những xưởng bia lâu đời nhất Cũng thời gian nay, người ta đã bắt đầu tạo hương cho bia bằng cách thêm vào dịch hèm những loại thảo mộc có vị đắng và hương thơm Các hỗn hợp này thông thường được gọi là gruit Đến thế kỉ thứ 8 người ta đã biết sử dụng hoa houblon

Ở nước anh cổ xưa, người Briton có phương pháp sản xuất bia tương tự như người Ai Cập cổ đại: Thóc lúa được ngâm trong nước và cho nẩy mầm, rồi làm khô

và nghiền thành bột, sau đó pha vào một lượng nước nhất định, lên men, tạo ra một loại đồ uống êm dịu, ấm nóng, đậm đà và có cảm giác lâng lâng

Tại châu Âu, trong thời Trung cổ, bia chủ yếu được sản xuất trong gia đình Vào thế kỷ 14 và 15, việc sản xuất bia đã dần dần chuyển từ hoạt động gia đình sang hoạt động thủ công, với các quán bia và tu viện sản xuất bia của mình hàng loạt để tiêu thụ

Khi việc sản xuất bia trở nên phổ biến, bắt đầu xuất hiện các xưởng sản xuất bia

có qui mô lớn hơn Có 2 nhóm sản phẩm chính được sản xuất khi đó: một được lên men theo xu hướng ngâm ủ trong các thùng (bia mạnh) và một được sản xuất thông qua các loại dịch đường pha loãng hơn (bia nhẹ) Các thùng lên men khi đó được làm bằng gỗ hoàn toàn

Việc đánh giá chất lượng bia đã có từ năm 1266 và từ năm 1305, các cơ sở sản xuất bia bắt buộc phải có giấy phép sản xuất

Năm 1516, William IV, Công tước xứ Bavaria, đã thông qua Reinheits Gebot (Luật tinh khiết), có lẽ là quy định về thực phẩm cổ nhất còn áp dụng đến nay Gebot

quy định rằng thành phần của bia chỉ được bao gồm nước, lúa mạch, hoa bia, với men bia được bổ sung sau phát kiến của Louis Pasteur vào năm 1857 (vai trò của men bia trong quá trình lên men giúp ngăn chặn vị chua của bia bởi các loại vi sinh vật không mong muốn)

Năm 1953, Morton W Coutts, một người New Zealand đã phát triển kỹ thuật lên men liên tục Đó là một cuộc cách mạng trong công nghiệp bia do nó làm giảm thời gian ủ và sản xuất bia trước đây là 4 tháng xuống còn chưa đầy 24 giờ Công nghệ của ông vẫn được sử dụng bởi nhiều nhà sản xuất bia lớn nhất thế giới ngày nay

1.1.2 Khái niệm về bia:

Công nghiệp bia được xếp vào ngành “công nghiệp nông nghiệp” bởi nó tác động lên các sản phẩm của nông nghiệp Trong khi dó, nó lại được xếp vào nhóm

“công nghiệp lên men” vì biến đổi chính được thực hiện trong sản xuất bia là kết quả của quá trình lên men

Định nghĩa bia của Pháp: “Bia là một loại đồ uống thu được từ quá trình lên men dịch các chất chiết từ đại mạch nảy mầm, có bổ sung không quá 15% nguyên liệu đường khác và hoa houblon”

Của Đức: “ Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men và không qua chưng cất, ở đây chỉ sử dụng hạt đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men và nước”

Còn ở Việt Nam: “Bia là loại đồ uống lên men có nồng độ cồn thấp, được làm

từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và nước”

Nói tóm lại, bia là loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và có hương

nhanh, hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa, ngoài ra trong bia còn chứa một lượng vitamin khá phong phú (chủ yếu là vitamin nhóm B như vitamin B1, B2, PP .) Nhờ những

ưu điểm này, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng Đối với nước ta bia đã trở thành loại đồ uống quen thuộc và

đã trở ngành công nghiệp mũi nhọn trong ngành công nghiệp nước ta

1.2 Phân loại bia:

Có nhiều loại bia khác nhau, mỗi loại bia được coi là thuộc về một kiểu bia cụ thể nào đó Kiểu bia là mác dán miêu tả hương vị tổng thể và thông thường là nguồn gốc của bia, phù hợp với hệ thống đã tiến hóa qua các lần thử và các sai số qua nhiều thế kỷ

Yếu tố chính để xác định loại bia là men bia sử dụng trong quá trình lên men Phần lớn kiểu bia thuộc về một trong hai họ lớn: ale- sử dụng lên men đỉnh, hoặc lager- sử dụng lên men đáy Bia có đặc trưng pha trộn của cả ale và lager được gọi là bia lai Đồ uống chứa cồn sản xuất từ việc lên men đường thu được từ các nguồn không phải là ngũ cốc nói chung không được gọi là "bia", mặc dù chúng cũng được sản xuất bằng cùng một phản ứng sinh học gốc men bia Mật ong lên men được gọi

là rượu mật ong, nước táo lên men được gọi là rượu táo, nước lê lên men được gọi là rượu lê, còn nước nho lên men được gọi là rượu vang

 Bia Ale

Ale là bất kỳ loại bia nào được sản xuất bằng lên men nổi, và nó thông thường được lên men ở nhiệt độ cao hơn so với bia lager (15-23°C, 60-75°F) Các men bia ale ở các nhiệt độ này tạo ra một lượng đáng kể các este, các hương liệu thứ cấp và các sản phẩm tạo mùi khác, và kết quả là bia tạo ra có mùi vị của hoa hay quả tương

tự (nhưng không chỉ có thế) như táo, lê, dứa, cỏ, cỏ khô, chuối, mận hay mận khô Các khác biệt về kiểu giữa các loại ale là nhiều hơn so với các loại lager, và nhiều loại bia ale rất khó để phân loại chúng thuộc kiểu gì

 Bia Lager

Lager là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới Chúng có nguồn gốc

từ vùng Trung Âu, có tên gọi này là từ lagern trong tiếng Đức Men bia lager là loại lên men chìm, thông thường được lên men ở nhiệt độ 7-12 °C (45-55 °F) ("pha lên men"), và sau đó được lên men thứ cấp lâu ở 0-4 °C (30-40 °F) ("pha lager hóa") Trong giai đoạn lên men thứ cấp, lager được làm trong và chín Các điều kiện lạnh cũng kiềm chế việc sản xuất tự nhiên các este và các phụ phẩm khác, tạo ra hương vị

"khô và lạnh hơn" của bia

Phần lớn bia lager ngày nay dựa trên kiểu Pilsener, được sản xuất lần đầu tiên năm 1842 tại thành phố Plzeň, ở Cộng hòa Séc Các loại bia lager Pilsener ngày nay

có màu sáng và được cacbonat hóa nồng độ cao, với hương vị mạnh của hoa bia và nồng độ cồn 3-6% theo thể tích Các thương hiệu bia Pilsner Urquell hay Heineken

là các ví dụ điển hình về bia pilsener

 Bia hỗn hợp

Kiểu bia lai hay bia hỗn hợp sử dụng các nguyên liệu và công nghệ hiện đại thay vì các khía cạnh truyền thống của sản xuất bia Mặc dù có một số biến thái giữa các nguồn khác nhau, nhưng nói chung bia hỗn hợp có thể rơi vào các thể loại sau:

 Bia hoa quả và bia rau cỏ là hỗn hợp với một số loại phụ gia từ hoa quả hay rau cỏ có thể lên men trong quá trình lên men, tạo ra chất lượng hài hòa một cách rõ nét

 Bia thảo mộc và bia gia vị bổ sung các chất chiết ra từ rễ, hạt, lá, hoa hay quả thảo mộc hoặc các loại cây gia vị thay vì (hoặc bổ sung) hoa bia

Các loại bia tồn trữ trong các thùng gỗ là các loại bia truyền thống hay thực nghiệm được lưu trữ trong các thùng gỗ hoặc được tiếp xúc với gỗ (trong dạng các mảnh nhỏ, mẩu hay hạt) trong một khoảng thời gian (gỗ sồi là phổ biến nhất) Thông thường, thùng gỗ hay các miếng gỗ đầu tiên được xử lý bằng một số loại rượu mạnh hay các đồ uống chứa cồn khác - việc sử dụng rượu bourbon, scotch và sherry là phổ biến nhất

1.3 Giá trị dinh dưỡng của bia:

Bia được sản xuất từ nguyên liệu chính là đại mạch, hoa houblon, nấm men, nước Bia có độ cồn nhẹ từ 4-5%, có gas, bọt mịn xốp, hương thơm dặc trưng và có giá trị dinh dưỡng phong phú:

- Chất đạm: Đặc biệt là đạm hòa tan chiếm 8-10% chất tan, gồm: protein, peptide, amino acid

- Polysaccharide: Polysaccharide tan (70% là Dextrin, pentosan – sản phấm caramen hóa)

- Vitamin: Chủ yếu là vitamin nhóm B (B1, B2, PP )

Bia là loại thức uống bổ dưỡng giúp làm giảm nhanh cơn khát, giúp tiêu hóa thức ăn và ăn uống ngon miệng Thành phần trong bia gồm 80-89% là nước, chất hòa tan 5,5-10,7% trong đó đường và dextrin chiếm 2,7- 5%

Một lít bia cung cấp khoảng từ 400-500 kalo, năng lượng này 50% được cung cấp từ protein Theo nghiên cứu của hiệp hội bia cho biết: trong 1lít bia thành phẩm

có chứa 30-40g gluxit, 2-3g protein, ngoài ra còn cung cấp các chất khoáng, vitamin tổng hợp Tuy nhiên nếu uống bia với số lượng nhiều sẽ gây hại cho sức khỏe, hệ thần kinh và đặc biệt là đối với người mắc bệnh béo phì, tiểu đường, rối loạn tiêu hóa, bệnh tim mạch

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong một lít bia

Năm 2009, sản lượng bia trên toàn thế giới tăng 0,4% so với năm 2008, đạt

181 triệu kl, phá vỡ kỷ lục trong 25 năm qua

Mức tiêu thụ bia bình quân của thế giới đạt: 22 lít/người/năm, các nước Đức,

Bỉ, Anh, Úc có mức tiêu thụ bình quân từ: 100 – 140 lít/người/năm

Về chính sách quản lý, các nước trên thế giới như Ấn Độ, Đài Loan, Nhật Bản, Thái Lan, Trung Quốc đều quan tâm đặc biệt đến việc kiểm tra giám sát các hoạt động sản xuất phân phối và tiêu thụ rượu, bia, nước giải khát, vì đây là sản phẩm có lợi nhuận cao

1.4.2 Tại Việt Nam:

Theo số liệu tổng hợp của Bộ Công nghiệp năm 2004 thì giá trị sản xuất công nghiệp của toàn ngành Bia - Rượu - Nước giải khát trên cả nước đã đạt 15.281,5 tỷ đồng, doanh thu đạt 17.950 tỷ đồng, đóng góp ngân sách Nhà nước khoảng trên 5.000 tỷ đồng, tạo việc làm và thu nhập ổn định cho trên 20.000 lao động

Năm 2005 sản lượng bia sản xuất khoảng 1.500 triệu lít, sản lượng rượu sản xuất là 80 triệu lít Tính đến hết năm 2004, toàn ngành có 329 cơ sở sản xuất bia với công suất thiết kế 1.737 triệu lít, 72 cơ sở sản xuất rượu (không kể các cơ sở do dân

tự nấu) có công suất thiết kế 103 triệu lít

Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại những tỉnh thành phố trực thuộc

TW như: TP Hồ Chí Minh chiếm: 23,2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc, TP

Hà Nội: 13,44%, TP Hải Phòng: 7,47%; tỉnh Hà Tây: 6,1%, Tiền Giang:3,79%; Huế:3,05%; ĐàNẵng: 2,83%

Hai tổng công ty bia - rượu - nước giải khát Hà Nội (Habeco) và Sài Gòn (Sabeco) là 2 đơn vị đóng góp tích cực và giữ vai trò chủ đạo trong ngành bia

Về trình độ công nghệ, thiết bị: Những nhà máy bia có công suất trên 100

triệu lít tại Việt Nam đều có thiết bị hiện đại, tiên tiến, được nhập khẩu từ các nước

có nền công nghiệp phát triển mạnh như Đức, Mỹ, Ý Các nhà máy bia có công suất trên 20 triệu lít cho đến nay cũng đã được đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất Các cơ sở còn lại với công suất thấp vẫn đang trong tình trạng thiết bị, công nghệ lạc hậu, yếu kém, không đạt yêu cầu vệ sinh

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 2.1 Nguyên liệu:

2.1.1 Malt đại mạch:

Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại ngũ cốc như đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô… sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất

định với điều kiện bắt buộc

Malt là một loại bán thành phẩm và giàu chất dinh dưỡng: 16 – 18% chất thấp phân tử dễ hòa tan hệ enzym đặc biệt phong phú, chủ yếu là amylaza và proteaza

2.1.1.1 Cấu tạo hạt malt: Bao gồm 3 bộ phận chính: vỏ, nội nhũ, và phôi

Là phần lớn nhất và quan trọng nhất của hạt Bao bọc bởi lớp Alơron có chứa

tế bào giàu protein, lớp này là điểm khởi đầu quan trọng nhất cho sự tạo thành enzyme trong quá trình sản xuất malt Các hợp chất khác như lipid, polyphenol và các chất tạo màu nằm trong cấu trúc protein

Hình 2.1 Cấu tạo nội nhũ của malt

 Phôi:

 Là phần sống của hạt

 Là trạm hoạt hóa và là nhà máy sản xuất enzym

2.1.1.2 Thành phần hóa học của malt:

a) Nước: Độ ẩm của malt 4-5 %, có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và

bảo quản hạt

b) Cacbonhydrate: Bao gồm mono-, di-, tri-, polysaccharide Trong đó

polysaccharide là phần chiếm nhiều nhất trong thành phần của hạt

 Phân bố chủ yếu ở lớp vỏ và chiếm khoảng 20% chất khô

 Xenlulose đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng

 Hemixenluloza :

 Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào

 Bao gồm : β- glucan : 80-90%, Pentozan : 10-20%

 Đường:

 Đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của phôi

 Chủ yếu là đường saccaroza và một ít đường glucoza và fructoza

 Còn là nguồn cung cấp Nitơ cho nấm men phát triển

d) Chất béo: Chiếm khoảng 2%, nằm chủ yếu ở lớp aloron và phôi Làm giảm

độ bền keo của sản phẩm, ảnh hưởng xấu đến bọt của bia

e) Các hợp chất chất khác:

 Polyphenol và chất đắng:

 Polyphenol trong hạt đại mạch chủ yếu tập trung ở lớp vỏ

 Những hợp chất thuộc nhóm này dễ dàng kết hợp với protein cao phân tử tạo thành phức chất dễ kết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm Mặt khác sự hòa tan của Polyphenol vào dịch đường lại là nhân tố làm xấu đi hương và vị của bia

 Do đó để loại trừ các chất đắng, chất chát, Polyphenol và các chất màu ở lớp

vỏ thì ngâm hạt trong môi trường kiềm nhẹ

 Vitamin: Bao gồm vitamin A, E, C, B1, B2, B6, PP2, acid pantoic, pholievic

 Chất khoáng: P2O5, SiO2, K2O…

f) Hệ enym:

 Nhóm Hydrolaza (enzyme thủy phân): Bao gồm: cacbohydraza , proteaza

và esteraza

 Cacbohydraza: Diastase (phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và

công nghệ sản xuất bia Sitaza (phá hủy thành tế bào tạo điều kiện cho các enzyme xâm nhập và nâng cao hoạt lực) Hezozidaza

 Proteaza: các enzyme nhóm này thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian và sau đó một số trong các hợp chất này tiếp tục bị phân cắt đến sản phẩm cuối cùng là acid amin và ammoniac Nhóm này gồm các phân nhóm nhỏ như proteinnaza, peptidaza và amidaza

Bảng 2.1: Điều kiện hoạt động của các enzyme trong malt:

Tên enzym Nhiệt độ tối ưu ( 0 C) pH tối ưu

 Esteraza: nhóm enzyme này phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chất hữu

cơ khác nhau, hoặc giữ các hợp chất hữu cơ và vô cơ

 Nhóm enzyme oxy hóa - khử :

 Nhóm enzyme này xúc tác phản ứng oxy hóa – khử của quá trình hô hấp và phân giải yếm khí glucid Nhóm này gồm các enzyme như: Peroxidaza, oxydaza và lipoxygenaza

Bảng 2.2 Thành phần hóa học tính bằng trọng lượng chất khô

 Yêu cầu cảm quan:

 Màu sắc : có màu vàng sáng hoặc vàng rơm đồng nhất

 Mùi : có mùi tự nhiên, thơm đặc trưng của malt

 Vị: có vị ngọt, dịu nhẹ

 Độ cứng : malt phải xốp và khô

 Độ mịn : không được xay quá nhuyễn để tạo thành một lớp vỏ trấu giúp lọc

 Tạp chất: không đựoc lẫn sạn, rơm, rác và các tạp chất khác

 Hình dạng: không bị sâu bệnh, mốc, vỡ, khuyết tật, mọt, nát…

 Kích thước và hình dáng hạt : đồng đều và đầy đặn

2.1.1.3 Vai trò của malt trong sản xuất bia:

Trong malt có các enzym thủy phân tinh bột và protein là thành phần quan trọng trong quá trình sản xuất bia

trí bất kì trong phân tử tinh bột, không tác dụng lên liên kết α-1,6 glucosit của các mạch nhánh Làm giảm nhanh độ nhớt của dịch và khả năng tạo màu của iot, nhưng lại tạo ra chậm các loại đường khử Do vậy,  - amylaza là enzyme dịch hóa với sản phẩm là hỗn hợp các đường và oligosaccharit gồm: maltoseza, glucoza, maltotrioza

 Enzym β- amylaza: là enzyme đường hóa, tác dụng lên các liên kết α-1,4 glucosit gần đầu không khử của chuỗi mạch tinh bột, không tác dụng lên liên kết α-1,6 glucosit và các liên kết α-1,4 glucosit ở gần sát điểm phân nhánh Dưới tác dụng của enzyme này, các đường khử được tạo ra nhanh chóng nhưng độ nhớt và khả năng tạo màu của iot giảm chậm

 Proteaza: các enzyme nhóm này thủy phân protein thành acid amin và ammoniac, là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men, ngoài ra còn tham gia vào việc tạo vị và giúp cho bia có khả năng giữ bọt

2.1.2 Hoa houblon:

Hoa houblon là thực vật dạng dây leo (Humulus lupulus), sống lâu năm

(30-40 năm), có chiều cao trung bình từ 10-15 m Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng cho từng cây Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn

 Trong công nghệ sản xuất bia ta chỉ sử dụng hoa cái vì chúng chiết ra nhựa đắng và các loại tinh dầu chủ yếu tạo ra chất thơm cho bia Hoa houblon sau

tới khi hàm lượng ẩm chỉ còn 8 – 12 %

Hình 2.2 Cấu tạo hoa houblon

2.1.2.2 Thành phần hóa học của hoa houbon :

Phụ thuộc vào giống, điều kiện khí hậu và kỹ thuật canh tác, thành phần hóa học của hoa có sự khác biệt rõ rệt

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hoa houblon

11 Xenlulose, lignin và các chất khác 40 ÷ 50

2.1.2.3 Vai trò của hoa houblon trong sản xuất bia :

 Làm cho bia có vị đắng dịu

 Tạo hương thơm đặc trưng

 Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt

 Tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

 Tính kháng khuẩn

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

2.1.3 Nước :

2.1.3.1 Vai trò của nước :

Là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng thành phẩm Lượng nước được sử dụng trong sản xuất bia thường trong khoảng 3,7-10,9 hl/hl bia Nước được sử dụng theo 3 hướng khác nhau : ngâm đại mạch, sản xuất dịch đường, rửa men, rửa thiết bị

2.1.3.2 Thành phần của nước :

 Đáng chú ý nhất là hàm lượng Ca, Mg, Fe tồn tại trong nước dưới dạng

 PH của nước có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất của bia pH dao động trong khoảng 6,5 ÷ 7,5 Nếu pH tăng thì khả năng hoạt động của enzyme giảm

do đó hiệu suất thủy phân giảm

2.1.4 Nấm men:

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

men thường được sử dụng trong sản xuất bia thuộc chủng Saccharomyces cerevisiae

và Saccharomyces calsbergensis

Hình 2.3 Cấu tạo bên trong và bên ngoài của tế bào nấm men

(a) (b)

Hình 2.4 (a) Khuẩn lạc nấm men lên men nổi

Hình 2.4 (b) Khuẩn lạc nấm men lên men chìm

2.1.4.1 Thành phần hóa học của nấm men:

Tế bào nấm men chứa đến 80% là nước Nguyên tố chủ yếu là cacbon, chiếm

<50% chất khô Các nguyên tố khác như: oxy 30-35%, nitơ 75%, hydro 5%, photpho 1%, hàm lượng chất khoáng tổng số khoảng 5-10% chất khô của tế bào Protein 40-45% chất khô, cacbonhydrat 30-35%, acid nucleic 6-8%, lipit 4-5%

2.1.4.2 Vai trò của nấm men:

sự xúc tác sinh học của enzyme hình thành trong quá trình lên men, biến đổi dịch đường thành bia và một số sản phẩm phụ như rượu bậc cao, este, acid hữu cơ, andehyt… ảnh hưởng đến chất lượng và mùi vị của bia

2.1.5 Nguyên liệu thay thế malt đại mạch:

Trong quá trình sản xuất bia người ta thuờng dùng nguyên liệu thay thế giàu tinh bột với mục đích:

 Để hạ giá thành bia

 Tăng cường độ bền keo

 Sản xuất các loại bia nhẹ hơn, sáng màu hơn bia sản xuất hoàn toàn bằng malt

Bảng 2.4 Các nguyên liệu thay thế malt đại mạch

2.1.6 Các chất phụ gia:

 Caramel: Tăng độ màu cho bia, giữ cho bia có độ màu bền Caramel cho vào dịch nha khi đun sôi

lắng của men tốt, đảm bảo tính chất ổn định của mùi vị bia tốt

 NaCl: Bổ sung vào môi trường và dịch lên men khi cần thiết, kích thích tiêu hóa và ổn định vị của bia

 NaOH: Dùng để trung hòa pH, vệ sinh, tẩy rửa

 Acid lactic: Điều chỉnh pH giảm độ cứng của nước, tạo môi trường tích hợp

để các enzyme hoạt động tạo vị cho bia

Đường(củ cải, mía, bột tinh bột)

Tinh bột của các loại ngũ cốc kể

 Acid sunfuric 10% cho vào khi hồ hóa gạo H2SO4 cho vào để bổ sung H+

nhiều thì bia thành phẩm có vị khô

khỏe và phát triển mạnh trong quá trình lên men chính, lên men phụ, tăng sinh khối nấm men

 Chất trợ lọc diatomit: Có tác dụng hỗ trợ trong quá trình lọc, làm trong bia 2.2 Quy trình sản xuất bia:

Sơ đồ 2.1 Quy trình sản xuất bia

22

Gạo Malt

2.3 Thuyết minh quy trình :

2.3.1 Xay nghiền và phối trộn nguyên liệu :

2.3.1.1 Mục đích xay nghiền :

Mục đích của quá trình nghiền là để thu hồi lượng chất chiết tối đa trong malt

và gạo cho các phản ứng enzyme xảy ra dễ dàng hơn trong quá trình nấu

 Yêu cầu của quá trình nghiền :

- Vỏ: Còn nguyên và tách rời nội nhũ

 Trong quá trình nghiền cần chú ý :

 Nghiền malt tốt khi có :

- Nhiều vỏ trấu còn nguyên nhưng đã bị dập

2.3.1.2 Phối trộn (hội cháo):

 Giai đoạn đạm hóa: có vai trò hoạt hóa enzyme protease trong malt, thủy phân protein thành các sản phẩm có khối lượng phân tử thấp hơn như: acid amin, peptide… nhằm cung cấp các hợp chất giàu nitơ cho sự phát triển của nấm men

 Giai đoạn hồ hóa: Hồ hóa là quá trình nấu chín nguyên liệu tinh bột trong gạo, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa sau này Trong quá trình hồ

hóa, một lượng lớn nước ngấm vào các phân tử tinh bột làm thể tích hạt trương lên

và hạt bột trương nở, cuối cùng vỡ tung ra Dịch trở nên nhớt, độ nhớt tùy thuộc vào mức độ hút nước của malt và gạo Cấu trúc tinh bột bị phá vỡ và bị phân cắt 1 phần dưới tác dụng của malt lót Tinh bột sau khi hồ hóa sẽ không còn liên kết chặt chẽ với nhau nữa, tạo điều kiện cho các enzyme trong dịch có điều kiện tấn công trực tiếp vào tinh bột

C để tiếp tục quá trình đường hóa

2.3.2 Quá trình đường hóa:

4.3.2.1 Mục đích :

Quá trình đường hóa nhằm mục đích thủy phân các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất có phân tử thấp dễ hòa tan thành chất đường Sản phẩm của quá trình đường hóa rất đa dạng, nhưng chủ yếu là đường và dextrin

Sự thủy phân tinh bột được tóm tắt như sau:

Tinh bột Dextrin Maltoza

Có 2 phương pháp đường hóa: đường hóa toàn khối và đun sôi từng phần Phương pháp đường hóa toàn khối có thao tác đơn giản, thời gian ngắn Tuy nhiên tinh bột không thủy phân triệt để, làm giảm hiệu suất đường hóa Phương pháp đun sôi từng phần có thao tác phức tạp hơn, thời gian kéo dài hơn, tinh bột được thủy phân triệt để hơn, tăng hiệu suất đường hóa

Kết thúc đường hoá dùng Iod 0.1% thử dịch đường để kiểm tra có còn sót tinh bột hay không vì nếu hàm lượng tinh bột cò sót sẽ gây cản trở lên men và nguy cơ gây đục bia rất cao

2.3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:

 Chất lượng malt và nguyên liệu thay thế

 Nhiệt độ và tỷ lệ giữa nguyên liệu và nước

 Thời gian đường hóa

 Quá trình khuấy đảo hỗn hợp đảm bảo truyền nhiệt đều cho toàn khối dịch

 Sự oxy hóa trong quá trình đường hóa: nếu không khí hòa vào dịch đường nhiều sẽ làm sẫm màu dịch đường và màu bia, hương vị bia kém đi

 Tính chất của các enzyme phụ thuộc vào nhiệt độ, pH

 Sự thủy phân tinh bột: phụ thuộc vào nhiệt độ, pH dịch hèm, nồng độ dịch hèm ban đầu, thời gian đường hóa

Sơ đồ 2.2 Giản đồ nấu bia (sử dụng gạo 25% làm thế liệu, không sử dụng

Termamyl)

2.3.3 Quá trình lọc dịch đường:

 Quá trình đường hóa tạo ra dịch đường, giàu các chất nitơ dễ đồng hóa Mục đích của việc lọc là để tách dịch đường với vỏ và những phần nội nhũ của hạt không tan bằng cách chiết tối đa các chất hòa tan Ngoài ra người ta mong muốn giữ

lại cùng với bã những chất không mong muốn như kim loại nặng, tanin, lipit…

Dịch hóa lần

2, malt lót lần 2

Gạo

320/5’ Xuống bột

malt lót lần 1

Dextrin hóa lọc

500/20

Hoa houblon và phụ gia

0

650/20’

15’

400 350

300 250

200 150

100 50

 Trong quá trình lọc, những phần tử rắn sẽ tạo thành lớp lọc phụ đóng vai

trò rất quan trọng trong suốt quá trình lọc

 Quá trình lọc chia làm 2 giai đoạn:

o Lọc: là giai đoạn tách dịch ra khỏi bã (tách phần dịch đường cốt)

o Rửa bã: sau khi tách dịch ra khỏi bã, trong bã còn giữ lại một lượng chất hòa tan đặc biệt là đường Mục đích của rửa bã là thu hồi những phần hòa tan

72 % so với dịch đường thu được

 Tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền malt và mức độ thủy phân của

2.3.4.2 Sự biến đổi các hợp chất trong quá trình houblon hóa:

 Các chất đắng:

Nhiệt độ cao sẽ giúp hòa tan axit đắng trong hoa, người ta đã chứng minh rằng 86- 95 % chất đắng trong bia là do axit đắng cùng các đồng phân của nó gây nên Khả năng tạo bọt, giữ bọt và độ bền sinh học của bia cũng tùy thuộc nhiều vào ở axit đắng Axit đắng khi đun sôi kéo dài cũng làm tăng khả năng hòa tan, nhờ chuyển về các dạng đồng phân

 Chiết trích tinh dầu:

Tinh dầu của hoa houblon giúp cho bia có mùi vị dễ chịu Khi đun sôi phần lớn tinh dầu bị bay hơi đi nhưng vẫn còn tồn tại một lượng rất nhỏ ở dạng khá bền và gây cho bia có mùi vị đặc trưng

 Hòa tan những chất chát và những chất chứa Nitơ:

Các chất chát của hoa houblon thuộc nhóm carotin, tạo thành những dung dịch keo trong dịch đường.Trong dịch đường có protit và một số albumo hay pepton cùng với các chất chát tạo thành những phức chất hòa tan ở nhiệt độ cao, nhưng khi nhiệt độ hạ xuống chúng sẽ kết tủa Các chất chát trong hoa houblon hoạt động mạnh hơn các chất chát trong vỏ malt.Khi pH của dịch đường càng thấp thì tốc độ kết tủa của chất chát với protit càng nhanh, sự giảm chất chát trong dịch đường tỷ lệ thuận với thời gian đun sôi Trong hoa houblon còn có một số hợp chất chứa nitơ, trở thành nguồn dinh dưỡng quan trọng cho nấm men sau này

2.3.5.3 Sục khí vô trùng:

Để đảm bảo sự phát triển bình thường của nấm men thì dịch đường phải chứa oxy với hàm lượng khoảng 6mg/l Vì vậy, trong giai đoạn này cần bổ sung oxy cho dịch đường Sự hòa tan oxy vào dịch đường phụ thuộc vào nhiệt độ, bề dày lớp dịch, nồng độ và sự cô đặc của dịch đường

2.3.6 Lên men chính:

2.3.6.1 Mục đích: