Tiểu luận Các quá trình sản xuất cơ bản Tìm HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUấT BIA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG _____________________ TIỂU LUẬN Các quá trình sản xuất cơ bản ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Nhóm sinh viên thực hiện: Khuất Quang Tuấn Phạm Hồng Cẩm Phí Bá Vinh Vũ Đình Đôn Nguyễn Thị Thanh Dung Lớp kỹ thuật môi trường K54 1 LỜI NÓI ĐẦU Tiểu luận “Tìm hiểu quá trình sản xuất bia” gồm 5 chương được phân công viết như sau: - Chương 1. Tổng quan về ngành bia Khuất Quang Tuấn viết; - Chương 2. Nguyên vật liệu, sản xuất bia Phí Bá Vinh, Khuất Quang Tuấn viết; - Chương 3. Công nghệ sản xuất bia Vũ Đình Đôn, Phí Bá Vinh, Phạm Hồng Cẩm, Nguyễn Thị Thanh Dung viết; - Chương 4. Nhận xét chung Phạm Hồng Cẩm, Khuất Quang Tuấn viết; Nội dung của tiểu luận theo tinh thần của môn học Các quá trình sản xuất cơ bản, đó là cung cấp những hiểu biết cơ bản nhưng rất cần thiết về công nghệ sản xuất bia cho sinh viên năm thứ 2 ngành công nghệ môi trường Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Trong quá trình viết tiểu luận chúng tôi đã nhận được nhiều góp ý của Thầy và các bạn, chúng tôi xin cảm ơn vì điều đó!. Vì nhiều lý do tiểu luận không tránh khỏi những thiếu sót về cả nội dung và hình thức rất mong được Thầy và các bạn tiếp tục góp ý. Trưởng nhóm: Khuất Quang Tuấn 2 3 MỤC LỤC Chương 1. Tổng quan về ngành bia………………………………………6 Chương 2. Nguyên vật liệu, năng lượng……………………………… 9 1. Hạt đại mạch và malt đại mạch……………………………… 9 a. Đại mạch………………………………………………… 9 b. Malt đại mạch…………………………………….…………9 2. Hoa houblon………………………………………………………10 3. Nước………………………………………………………………10 4. Nấm men bia……………………………………………… 12 a. Nhóm men nổi…………………………………………… 12 b. Nhóm men chìm……………………………………… 13 5. Các chất phụ gia trong công nghệ sản xuất bia ……….……… 13 6. Thế liệu………………………………………………………… 14 Chương 3. Công nghệ sản xuất………………….……………………….16 1. Nghiền…………………………………………………………….17 2. Nấu – Đường hóa…….………………………………………… 17 3. Lọc dịch đường…….…………………………………………… 19 4. Houblon hóa …………………………………………………… 19 5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hóa……………… 20 6. Lên men……………………………………….………………… 21 a. Lên men chính………….………………………………… 22 4 b. Lên men phụ và tàng trữ………… ……………………….26 7. Lọc bia…….…………………………………………………… 27 8. Bão hòa CO 2 ……… …………………………………………….27 9. Hoàn thiện sản phẩm……………… ……………………………28 9. 1. Hoàn thiện sản phẩm bia hơi…………… …………….28 9. 2. Hoàn thiện sản phẩm bia chai……… …………………28 Chương 4. Nhận xét chung……………………. …………………………30 1. So sánh với các công nghệ khác………………………………….30 2. Phát thải………………………………….……………………… 30 2.1. Bã malt và hoa houblon… 30 2. 2. Cặn nóng…………………………………………………31 2.3. Nấm men thừa………………….…………………………32 2. 4. Nước thải…………………………………………………32 2. 5. Nhiệt thải…………………………………………………34 2.6. Bã chất trợ……………………….……………………… 35 2.7. Nhãn hỏng và chai, lon vỡ………………………… ……35 2.8. Bụi………………….….………………………………….35 3.9. Mùi……………………………….……………………….35 3.10. Tiếng ồn………….………………………………………36 Kết luận……………………………………………………………………37 Tài liệu tham khảo…………………… ………………………………….38 5 I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA Bia là loại nước giải khát mát bổ, có độ cồn thấp, có bọt mịn xốp, có hương vị đặc trưng, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp 1 lượng calo lớn trong bia ,còn chứa một phức hệ enzim có tác dụng kích thích tiêu hoá. Từ những nguyên liệu chính malt đại mạch , hoa houblon và nước đã tạo cho bia hương thơm đặc trưng , vị đắng lớp bọt trắng mịn hàm lượng CO 2 bão hoà có tác dụng giảm bớt cơn khát. Vì vậy nó được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các quốc gia trên thế giới Với sản lượng ngày càng tăng .con người biết chế biến và sử dụng sản phẩm này khoảng 7000 năm Quá trình phát triển của bia được chia làm 2 thời kỳ,công nghệ không ngừng đổi mới và thiết bị ngày càng tân tiến *Quá trình trước pasteur Quá trình phát triển chủ yếu nghành bia là theo kinh nghiệm Từ bước khởi đầu thổ dân ở các bộ lạc dùng hạt đại mạch hoặc kê rang lên rồi nghiền nhỏ nấu chín sau đó đem ủ làm thức ăn cho gia súc . Từ ấy con người phát hiện trong sản phẩm này rất đặc trưng, hương vị ngon và làm sản phẩm cho người được gọi là bia nước uống và được lưu truyền đến bây giờ Bia lúc đầu được chế biến thô sơ hay đại mạch sau đó nghiền nhỏ và nấu chín tiếp đó ngâm vào nước , nấu nước ngâm để tiến hành lên men tự do và quá trình lên men rượu với các quá trình sinh hoá dưới sự tác động của vsv người ta thu 6 được một thứ nước uống hơi chua có nhiều bọt . Khi uống vào cơ thể con người cảm thấy kích thích dễ chịu ,sau đó biết sử dụng malt đại mạch để chế biến nước uống . Dần dần họ biết dùng hương thơm cỏ dại để tạo hương thơm cho loại nước uống trên . Con người không ngừng tìm tòi để bổ xung cho chất lượng của bia và tại đây họ đã tìm được hoa houblon cách đây 3000 năm trước công nguyên . Từ khi biết chế biến và sử dụng hoa houblon kỹ thuật được nâng lên một bước .ở những thành phố lớn và những nơi buôn bán đều có các cơ sở sản xuất bia , đặc biệt là các nước châu âu sự phát triển này rất nhanh với nguyên liệu cố định . Bia = malt đại mạch + hoa houblon + nước *Giai đoạn sau pasteur Vào thế kỷ 19 nhờ phát minh về kính phóng đại người ta đã tìm tòi phát hiện và nghiên cứu nấm men , đường kế đo dịch đường . pasteur nhận thấy tác nhân chính gây men là vi sinh vật . cũng chính nhờ sự phát hiện này mà thúc đẩy ngành bia theo một bước phát triển mới Sau một thời gian dài nghiên cứu pasteur đã khảng định, nấm men là vi sinh vật duy nhất mà hoạt động của chúng đã làm lên quá trình lên men bia. Đến cuối thế kỷ một số nhà khoa học Đức và Nga mới chứng minh được rằng một số nấm men đã sản sinh ra enzim chuyển hoá đường thành rượu và CO 2 đó là hai thành phần quan trọng của bia từ chổ lên men theo tự nhiên con người đã dùng kiến thức khoa học can thiệp vào quá trình lên men . ứng dụng điều chỉnh nhiệt độ thích hợp để giảm tối đa mức ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên với qui mô công nghiệp . Tổng sản lượng bia thế giới hiện nay gần 100 tỷ lít/ năm . Trong đó châu âu chiếm 40%, bắc mỹ chiếm 25%. Còn lại phân bố ở các nước châu Phi, Nam Mỹ và Châu Á . 7 Tính bình quân theo đầu người ở khu vực châu âu 150-200 lít/người/năm . khu vực đông nam á 20-50 lít/người/năm. đối với nước ta nghành bia là một nghành mới chỉ phát triển mạnh ở hai thập kỷ gần đây. Do hàng trăm năm nước ta bị thực dân pháp đô hộ sau đó liên tục xảy ra chiến tranh chống giặc ngoại xâm . vì vậy nền công nghiệp nói chung phát triển chậm so với nước khác và nghành công nghệ sản xuất bia rượu cũng bị ảnh hưởng lớn . Trong những năm gần đây nghành bia cũng đã được đảng và nhà nước ta chú trọng lên đã có chiều hướng phát triển . Đến nay tổng sản lượng bia của nước ta khoảng là khá lớn, nhà máy bia Hải Phòng, Thanh Hóa, Khánh Hoà, Vinh… Hai hãng hàng đầu trong lĩnh vực công nghiệp bia của Việt Nam hiện nay là Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) và Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội (Habeco), chiếm giữ khoảng 50% thị phần, trong đó Sabeco chiếm khoảng 35% thị phần, Habeco khoảng 15% thị phần bia cả nước. Tính đến đầu tháng 7/2009, Sabeco đã sản xuất, tiêu thụ 406,6 triệu lít bia, tổng doanh thu đạt 6 603 tỷ 486 triệu đồng; ngoài thị trường trong nước, Sabeco còn xuất khẩu các sản phẩm bia sang châu Âu, Nhật Bản, Ðài Loan, Australia, Cam-pu-chia…; theo kế hoạch cả năm 2009, Sabeco tự sản xuất 360 triệu lít bia và cùng hợp tác liên kết sản xuất 490 triệu lít bia, tổng doanh thu cả năm ước đạt 13 479 tỷ 021 triệu đồng. Tổng kết 6 tháng đầu năm 2009, Habeco đã sản xuất 184,8 triệu lít bia đạt 41,9% kế hoạch năm, tăng 17,5% so với cùng kỳ năm trước và chỉ tiêu 6 tháng cuối năm sẽ sản xuất 255,6 triệu lít đạt 58% kế hoạch năm. Sabeco và Habeco vẫn đang tiếp tục có những kế hoạch mở rộng hoạt động sản xuất để đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu tiêu thụ mạnh mẽ trong nước, tạo thế cạnh tranh lớn trên thị trường và phục vụ xuất khẩu. Dự kiến đến năm 2010, riêng Habeco và Sabeco sẽ có sản lượng khoảng 1,9 tỷ lít/năm, chiếm 60% công suất sản xuất bia cả nước. Ngoài ra còn có các nhà máy nhỏ và vừa ở các thành phố và ở các tỉnh khác như bia Đà Nẵng, bia Khánh Hoà và một số bia vốn đầu tư nước ngoài như Tiger, Halida, Nada Bình quân mỗi đầu người nước ta khoảng 8-10 lít/người/năm . Do vậy nhu cầu bia ở nước ta là rất lớn nhất là vào mùa nóng oi bức nhu cầu giải khát càng dâng cao . 8 II. NGUYÊN VẬT LIỆU, NĂNG LƯỢNG Bia hiện nay được sản xuất theo công thức: Bia= malt đại mạch + hoa hou blon + nước + nấm men 1. Hạt đại mạch a, Đại mạch( Hordeum-vulgare) [3, trang 30-32] _ Đại mạch cung cấp tinh bột cần thiết cho sản xuất bia. Tinh bột được chuyển hóa thành chất hòa tan có thể lên men được. Hiện nay có 2 loại đại mạch chính: + Đại mạch 2 hàng: Chỉ có 2 bông hoa trên gié có thể phát triển thành hat. Hạt phát triển tốt , tròn đều và có vỏ trấu mỏng. + Đại mạch 6 hàng: Trên gié có 6 bông hoa có thể tạo hạt. Trên trục có hai loại hạt. Các hạt ở giữa có dạng đối xứng, các hạt bên hình thoi, gầy hơn và có dạng xoắn đặc biệt. Loại đại mạch này có vỏ dày hơn, hạt giàu enzym hơn và thường cho sản lượng lớn. b,Malt Malt là tên gọi của ngũ cốc (đại mạch, tiểu mạch, hạt gạo, thóc gạo, thóc mếm) nảy mầm và sấy trong những điều kiện xác định. Malt đại mạch là linh hồn của bia, là nguyên liệu chính để sản xuất bia đồng thời là sản phẩm trung gian trong công nghệ sản xuất malt và bia. 9 Các giai đoạn chính trong sản xuất malt Tuy nhiên ở Việt Nam chưa trồng được đại mạch, do đó phải nhập malt từ nước ngoài nên chi phí sản xuất tăng lên. Do vậy giá thành của từng loại bia tương ứng với hàm lượng malt nguyên chất, từ đó cũng một phần quyết định xem bia có ngon hay không. 2. Hoa houblon (Hoa bia) [1,trang 47-50; 4,trang 22] Houblon thuộc họ dây leo, sống lâu năm (30÷40 năm), có chiều cao trung bình 10- 15m. Hiện nay trên thế giới đang trồng trên 100 giống hoa houblon khác nhau. Loại thực vật này chỉ thích hợp với khí hậu ôn đới nên được trồng nhiều ở Đức, Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ, Trung Quốc,… Hoa houblon có hoa đục và hoa cái riêng biệt cho từng cây, trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa đực không được sử dụng vì nó rất nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém. Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) của công nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa 10 [...]... vào dưới dạng siro trong quá trình chiết bia (đối với một vài loại bia ngọt) 15 III CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Sơ đồ quy trình công nghệ [4, trang 27] 16 1 Nghiền _ Nghiền nhỏ malt và gạo theo yêu cầu kỹ thuật khác nhau để khi đường hóa thu được nhiều nhất chất chiết có lợi cho sản xuất bia và chất lượng sản phẩm, hạn chế các chất không có lợi tan vào dịch đường và sử dụng tốt nhất các thành phần của malt và... xuống đáy thùng lên men rất nhanh, nhờ vậy bia chóng tự trong hơn hên men nổi 5, Các chất phụ gia trong công nghệ sản xuất bia [4, trang 25] Trong công nghệ sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thiếu được như malt, houblon, men, người ta còn dùng đến một số nguyên liệu hay hóa chất phụ Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, mà những nguyên phụ liệu hoặc các hóa chất này được sử dụng với hàm lượng... nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sàn nhà,… Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các nhà máy bia rất khác nhau Ở các nhà máy bia có biện pháp tuần hoàn nước và công nghệ rửa tiết kiệm nước thì lượng nước thấp, như ở CHLB Đức, nước sử dụng và nước thải trong các nhà máy bia như sau: _ Định mức nước cấp: 4 ÷ 8 m3/1000 lít bia; ... sterol ở nấm men Các chất này là thành phần quan trọng của tế bào * Sự trao đổi các hợp chất nitơ: Các hợp chất nitơ có trong dịch nha gạo gồm: các phân đoạn protein (các polypeptide, peptid, pepton, acid amin), các muối amoni, các purite, nucleotide… Trong số các hợp chất này thì các muối amoni vô cơ và các acid amin sẽ được nấm men sử dụng như nguồn cung cấp nitơ phục vụ cho quá trình sinh trưởng... ra bởi sự chênh lệch nhiệt độ trong quá trình giữ ổn định nhiệt b, Lên men phụ và tàng trữ Quá trình lên men phụ được tiến hành sau khi lên men chính nhằm chuyển hoá phần đường còn sót lại sau quá trình lên men chính để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác Ngoài ra, quá trình lên mên phụ còn góp phần ổn định hương vị và độ 25 trong cho bia thành phẩm Đặc trưng của quá trình lên men phụ và tàng trữ là lên... Sau quá trình lên men về cơ bản dịch đường houblon hóa đã biến thành bia Nấm men thông qua con đường trao đổi chất và năng lượng trong các điều kiện kỹ thuật thích hợp sẽ chuyển đường thành rượu etylic, CO 2, H2O và tỏa một nhiệt lượng khá lớn Tuy nhiên, cũng có nhiều sản phẩm phụ như các axit hữu cơ, các este, các rượu bậc cao, các aldehyt, glyxerol… Đây là biến đổi sinh hóa quan trọng nhất trong quá. .. ethanol) và các acid hữu cơ sinh ra trong quá trình lên men Các loại ester này tạo nên hương đặc trưng cho bia thành phẩm 1.5, Biến đổi hóa lý: * Sự hình thành bọt: Bọt được tạo thành trong quá trình lên men chính nhờ sự giải phóng các khí ở dạng không liên kết đặc biệt là CO2 Do bản chất của dịch nha là hệ keo gồm các hợp chất có tính hoạt động bề mặt như protein, palyphenol, chất đắng Các chất này... yếm khí _ Tế bào nấu men bia chứa 80% là nước bởi vậy, trong nấu men bia ép tỉ lệ giữa trọng lượng ướt và trọng lượng khii là 4:1 _ Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành2 nhóm: a, Nhóm nấm men nổi với các đặc tính : _ Nhiệt độ lên men: 10÷25oC _ Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trừơng _ Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi,... đảm bảo thực hiện được tất cả các công đoạn lên men 7 Lọc bia Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ, bia đã được làm trong một cách tự nhiên nhưng chưa đạt đến mức độ trong cần thiết, đó là do sự có mặt của cặn và nấm men thừa Các cấu tử này sẽ làm giảm đáng kể chất lượng của bia Do đó, bia phải được làm trong trước khi lưu hành trên thị trường Các phương pháp làm trong bia: lắng, ly tâm và lọc a)... ở 0 – 2 oC trong 2 – 3 ngày để CO2 hòa tan hết vào bia 9 Hoàn thiện sản phẩm 9 1 Hoàn thiện sản phẩm bia hơi Bia hơi được chứa trong keg (hình trụ, thường chế tạo bằng kim loại, có đường ống dẫn bia) Quá trình hoàn thiện sản phẩm bia hơi thường được tự động hóa, gồm các bước: a) Kiểm tra sơ bộ keg; b) Vệ sinh ngoài keg; c) Rửa bên trong keg và chiết bia vào keg: dùng nước rửa sơ bộ => rửa bằng chất . HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG _____________________ TIỂU LUẬN Các quá trình sản xuất cơ bản ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Nhóm sinh viên thực hiện: Khuất. tinh thần của môn học Các quá trình sản xuất cơ bản, đó là cung cấp những hiểu biết cơ bản nhưng rất cần thiết về công nghệ sản xuất bia cho sinh viên năm thứ 2 ngành công nghệ môi trường Trường. ĐẦU Tiểu luận Tìm hiểu quá trình sản xuất bia gồm 5 chương được phân công viết như sau: - Chương 1. Tổng quan về ngành bia Khuất Quang Tuấn viết; - Chương 2. Nguyên vật liệu, sản xuất bia