Khảo sát quy trình sản xuất bia lon 333 và tìm hiểu thiết bị nấu tại nhà máy bia sài gòn – tây đô

Theo chiến lược ngành bia, rượu nước giải khát nói chung, cũng như công nghệ sản xuất bia nói riêng, các nhà máy bia hiện nay đang trong giai đoạn được nâng cấp công suất, tăng năng suất

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TẠ MINH THIỆN MSSV: 2071839

KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA LON 333 VÀ TÌM HIỂU THIẾT BỊ NẤU TẠI NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – TÂY ĐÔ

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Cần Thơ, 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tên đề tài:

KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA LON 333 VÀ TÌM HIỂU THIẾT BỊ NẤU TẠI NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – TÂY ĐÔ

LỜI CAM ĐOAN -oOo -

Luận văn đính kèm theo sau với đề tài: “Khảo sát quy trình sản xuất bia lon 333 và

tìm hiểu thiết bị nấu tại nhà máy bia Sài Gòn – Tây Đô” do sinh viên Tạ Minh

Thiện thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua

Giáo viên hướng dẫn

Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2011

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang ii

LỜI CẢM ƠN -oOo -

Qua thời gian thực tập tại Nhà máy bia Sài Gòn – Tây Đô, tôi đã được học hỏi và tìm hiểu được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý giá, có điều kiện để vận dụng và so sánh giữa những lý thuyết đã học với thực tế sản xuất, có cơ hội được tiếp cận với dây chuyền công nghệ sản xuất hiện đại

Để có được tất cả những hiểu biết và kiến thức quý giá đó, trước tiên tôi xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông Nghiệp

& SHƯD, Trường Đại Học Cần Thơ đã dạy và truyền đạt những kiến thức liên quan

để tôi có thể tiếp thu những kiến thức mới tại nhà máy

Tôi xin thành thật biết ơn Ban lãnh đạo nhà máy đã sẳn sàng tiếp nhận, tạo điều kiện cho tôi được tham quan và học tập tại nhà máy

Tôi xin trân thành cám ơn thầy Vũ Trường Sơn đã giới thiệu và giúp đỡ cho tôi được thực tập và học tập tại nhà máy

Tôi xin cám ơn Quản đốc Lê Hữu Thọ và kỷ sư Đặng Hoàng Toàn đã nhiệt tình chỉ dạy và hướng dẫn tôi trong thời gian qua

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cám ơn chân tình đến toàn thể tập thể anh, chị kỹ sư và công nhân làm việc tại nhà máy đã hướng dẫn và giải đáp những thắc mắc của tôi khi tôi thực tập tại nhà máy

Trước khi dứt lời, tôi xin gửi đến quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Ban lãnh đạo và công nhân viên nhà máy lời chúc sức khoẻ và thành đạt nhất

Trân trọng kính chào!

Sinh viên

Tạ Minh Thiện

Lọc FOM Lọc SECUREX

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang iv

Nhà máy bia Sài Gòn – Tây Đô sử dụng 75% malt đại mạch và 25% gạo để sản xuất bia lon 333 Trong công đoạn nấu nước nha, malt và gạo được xử lý sơ bộ trước khi đem đi nghiền, cân định lượng và dịch hóa Dung dịch thu được cho qua máy lọc, lắng

để thu dịch đường, mỗi mẻ nấu thu được 168 hl dịch đường để lên men Trong công đoạn nấu, dịch đường được bổ sung một số phụ gia hỗ trợ quá trình nấu, lên men và lọc như: acid sulfuric, acid lactic, CaCl2, caramel…Dịch đường được đun sôi với hoa houblon dạng cao và viên trong khoảng 60 ÷ 80 phút để trích ly chất đất , hương trong hoa vào dịch đường, đồng thời tủa một số protein và đạt độ hòa tan như mong muốn Trong công đoạn lên men dịch đường được bổ sung nấm men cùng một số phụ gia,

sau đó lên men 21 ngày Nấm men sử dụng là Saccharomyces carlsbergenis theo

phương pháp lên men chìm Bia sau khi lên men được kiểm tra chỉ tiêu hóa lý và vi sinh theo tiêu chuẩn của công ty Sau đó bia được qua khâu chiết lon và xuất ra thị trường

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC v

DANH SÁCH HÌNH vii

DNH SÁCH BẢNG ix

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 2

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2

2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển 2

2.1.2 Địa chỉ giao dịch 2

2.1.3 Vị trí địa lý 3

2.1.4 Những sản phẩm chính của công ty 3

2.2 SƠ ĐỒ TỔ CHỨC VÀ THIẾT KẾ CỦA CÔNG TY 4

Chương 3 NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT BIA 5

3.1 MALT ĐẠI MẠCH 5

3.1.1 Giới thiệu đại mạch 5

3.1.2 Cấu tạo hạt đại mạch 5

3.1.3 Thành phần hóa học và tính chất của đại mạch 7

3.1.4 Khái niệm malt đại mạch 9

3.1.5 Vai trò của malt 9

3.1.6 Một số enzyme quan trọng trong malt 10

3.1.7 Công nghệ sản xuất malt 10

3.1.8 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng malt khô 13

3.2 HOPS 14

3.2.1 Giới thiệu 14

3.2.2 Thành phần chính của houblon 15

3.3 NƯỚC 19

3.3.1 Khái niệm 19

3.3.2 Tính chất vật lý 19

3.3.3 Thành phần hóa học của nước 19

3.3.4 Ảnh hưởng của một số ion trong nước đến chất lượng của bia 21

3.3.5 Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia 21

3.3.6 Sử dụng nước trong công nghệ sản xuất bia 22

3.3.7 Phương pháp xử lý nước 22

3.4 NẤM MEN 23

3.4.1 Chủng nấm men 23

3.4.2 Cấu tạo nấm men 24

3.4.3 Thành phần hóa học 25

3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tăng sinh khối của nấm men 26

3.4.5 Các chỉ tiêu chọn lựa nấm men bia 26

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang vi

3.4.6 Các yêu cầu công nghệ giống men 26

3.5 THẾ LIỆU VÀ PHỤ GIA 27

3.5.1 Thế liệu dạng hạt 27

3.5.2 Phụ gia 27

Chương 4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 333 29

4.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TỔNG QUÁT 29

4.2 CÔNG ĐOẠN NẤU NƯỚC NHA 30

4.2.1 Sơ đồ quy trình nấu nước nha 30

4.2.2 Tiếp nhận và tồn trữ nguyên liệu 30

4.2.3 Nghiền nguyên liệu 31

4.2.4 Quá trình đường hóa 31

4.2.5 Lọc dịch đường 41

4.2.6 Quá trình đun sôi với houblon 42

4.2.7 Quá trình lắng và làm lạnh dịch nha 46

4.2.8 Bổ sung oxy cho nước nha 48

4.2.9 Kiểm tra chất lượng dịch đường 49

4.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LÊN MEN 49

4.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ lên men 49

4.3.2 Phương pháp lên men 50

4.3.3 Kỹ thuật lên men 51

4.3.4 Một số biến đổi xảy ra trong quá trình lên men 55

4.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 59

4.3.6 Quá trình lọc và trữ bia 61

4.4 CÔNG ĐOẠN HOÀN THIỆN SẢN PHẨM 63

4.4.1 Sơ đồ hoàn thiện sản phẩm 64

4.4.2 Thuyết minh quy trình 64

Chương 5 THIẾT BỊ NẤU 67

5.1 NỒI NẤU GẠO VÀ NỒI NẤU MALT 67

5.1.1 Cấu tạo 67

5.1.2 Thông số kỹ thuật 68

5.2 NỒI LỌC 69

5.2.1 Cấu tạo 69

5.2.2 Thông số kỹ thuật 69

5.3 NỒI SÔI HOA 70

5.3.1 Cấu tạo 70

5.3.2 Thông số kỹ thuật 71

5.4 NỒI LẮNG XOÁY 72

5.4.1 Cấu tạo 72

5.4.2 Thông số kỹ thuật 73

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Bia lon 333 3

Hình 2.2: Sơ đồ tổ chức và thiết kiết công ty Bia Sài Gòn - Tây Đô 4

Hình 3.1: Đại mạch hai hàng và hạt malt 5

Hình 3.2: Cấu tạo hạt đại mạch 5

Hình 3.3: Quy trình sản xuất malt đại mạch 11

Hình 3.4: Hoa houblon 15

Hình 3.5: Thành phần chất đắng trong hops 16

Hình 3.6: Houblon Viên 19

Hình 3.7: Houblon cao 19

Hình 3.8: Tế bào nấm men 24

Hình 3.9: Cấu tạo tế bào nấm men 24

Hình 4.1: Quy trình công nghệ sản xuất tổng quát bia lon 333 29

Hình 4.2: Quy trình công nghệ nấu nước nha 30

Hình 4.3: Sơ đồ hoạt động của enzyme α-amylase 33

Hình 4.4: Sơ đồ hoạt động của enzyme β-amylase 33

Hình 4.5: Sơ đồ đường hóa 37

Hình 4.6: Quy trình công nghệ lên men bia lon 333 50

Hình 4.7: Tank lên men 52

Hình 4.8: Thiết bị lọc KG 61

Hình 4.9: Các ống lọc trong thiết bị lọc KG 61

Hình 4.10: Thiết bị lọc dĩa 62

Hình 4.11: Các dĩa trong thiết bị lọc dĩa 62

Hình 4.12: Thiết bị lọc Securox 62

Hình 4.13: Ống lọc trong thiết bị lọc Securox 62

Hình 4.14: Quy trình công nghệ hoàn thiện sản phẩm bia lon 333 64

Hình 5.1: Sơ đồ hoạt động nồi nấu gạo 67

Hình 5.2: Sơ đồ hoạt động nồi nấu malt 68

Hình 5.3: Sơ đồ hoạt động nồi lọc 70

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang viii

Hình 5.4: Sơ đồ hoạt động nồi sôi hoa 71 Hình 5.5: Sơ đồ hoạt động nồi lắng xoáy 72

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1: Thành phần hóa học của đại mạch 7

Bảng 3.1: Thành phần hóa học của đại mạch 9

Bảng 3.3: T hành phần hóa học hoa houblon 15

Bảng 3.4: Công thức cấu tạo nhóm R các hợp chất đắng của α-acid đắng 16

Bảng 3.5: Công thức cấu tạo nhóm R các hợp chất đắng của -acid đắng 17

Bảng 3.6: Thành phần hóa học của nước 20

Bảng 3.7: Phân loại nước theo độ cứng 20

Bảng 3.8: Thành phần hóa học của tế bào nấm men 25

Bảng 3.9: Thành phần chính của gạo 27

Bảng 4.1: Ảnh hưởng của thời gian đun sôi đến sự hòa tan chất đắng 44

Bảng 4.2: Yêu cầu kỹ thuật bán thành phẩm nấu (nước nha) 49

Bảng 4.3: Yêu cầu kỹ thuật bán thành phẩm lên men (lên men phụ) 55

Bảng 4.4: Yêu cầu kỹ thuật bán thành phẩm lên men bia TBF 333 63

Bảng 4.5: Yêu cầu kỹ thuật của bia thành phẩm

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 1

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Bia là loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và hương vị đặt trưng được làm từ các nguyên liệu malt đại mạch, hops, nước và nấm men Đặc biệt

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 với sản lượng ngày càng tăng và đã trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong ngành công nghiệp nước ta

Quá trình sản xuất bia được gọi là nấu bia Do các thành phần sử dụng để sản xuất bia có khác biệt tùy theo từng khu vực, các đặc trưng của bia như hương vị và màu sắc cũng thay đổi khác nhau và do đó có khái niệm loại bia hay các sự phân loại khác Hiện nay bia lon 333 đang là một trong những thương hiệu chiếm ưu thế nhất trên thị

trường trong và cả ngoài nước Để biết được lý do tại sao, đề tài “Khảo sát quy trình

sản xuất bia lon 333 và tìm hiểu thiết bị nấu tại nhà máy bia Sài Gòn – Tây Đô”

sẽ giới thiệu kỹ về công nghệ sản xuất và thiết bị tiên tiến đã được nhà máy sử dụng

và không ngừng cải thiện

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY

2.1 Giới thiệu chung

để cung cấp cho thị trường bia - nước giải khát trong khu vực Việc chuyển đổi hình thức kinh doanh này đã được sở kế hoạch đầu tư cấp giấy phép kinh doanh số

5703000229 vào ngày 21/09/2006

Đồng thời, công ty cổ phần Bia - Nước Giải Khát Sài Gòn - Tây Đô mua lại toàn bộ dây chuyền sản xuất Nước Giải Khát của Công ty trách nhiệm hữu hạn Nước Giải Khát Việt Nam vào tháng 09/2006

Theo chiến lược ngành bia, rượu nước giải khát nói chung, cũng như công nghệ sản xuất bia nói riêng, các nhà máy bia hiện nay đang trong giai đoạn được nâng cấp công suất, tăng năng suất, giảm năng lượng,… Đồng thời vẫn sản xuất ra chủng loại bia đạt chất lượng cao Để đáp ứng đựơc chiến lược và nhu cầu sản xuất, vận hành quản lý của nhà máy, điều tất yếu là phải đầu tư các thiết bị máy móc hiện đại Đặc biệt là thay thế các mô hình vận hành, điều kiện bằng tay bởi các mô hình giám sát, vận hành, điều khiển và quản lý tự động Hệ thống điều khiển tự động các quá trình sản xuất mang lại nhiều lợi ích và hiệu quả kinh tế, cụ thể như sau:

- Dễ điều khiển, vận hành giúp hạn chế thấp nhất cả các sai sót do con người

- Giám sát được toàn bộ qui trình sản xuất đang điều khiển, theo dõi một cách trực quan các chế độ hoạt động của động cơ, máy móc và các thiết bị đo, báo tại hiện trường

- Giảm một cách tối đa các thao tác điều khiển, vận hành

- Thời gian đáp ứng nhanh, đặc biệt chính xác theo yêu cầu công nghệ

- Tự động lưu trữ số liệu, lưu trữ các trạng thái hiện tại của tất cả các thao tác vận hành, điều khiển, giúp con người quản lý theo dõi và kiểm tra toàn bộ các khu vực sản xuất một cách dễ dàng

- Có các chế độ cảnh báo, báo động, giúp con người vận hành dễ dàng thay thế, sửa chữa kịp thời, đảm bảo dây chuyền được sản xuất liên tục

- Xử lý thông qua phần mềm, được xây dựng từ các thuật toán tối ưu, tính toán hợp lý các thời gian hoạt động của máy móc, vừa tiết kiệm được năng lượng, thời gian, vừa tăng năng suất sản xuất

- Với những tính ưu việt chính của hệ thống điều khiển, tự động hóa quá trình sản xuất nói trên, việc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào quá trình sản xuất là việc cần thiết, không thể thiếu cho việc vận hành thiết bị của nhà máy

2.1.2 Địa chỉ giao dịch

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 3

Lô 22, Khu công nghiệp Trà Nóc 1, P Trà Nóc, Q Bình Thủy, TP.Cần Thơ

+ Tên giao dịch: SaiGon – TayDo Beer Beverage Company

+ Tên viết tắt: TDBECO

+ Phía Đông Bắc giáp nhà máy Tiền Chế Cửu Long

+ Phía Đông Nam giáp Quốc lộ 91A

+ Phía Tây Bắc giáp tuyến đường nội bộ của Khu Công Nghiệp

+ Phía Tây Nam giáp Nhà máy sữa Vinamilk

Thuận lợi: do được đặt trong khu công nghiệp của thành phố nên thuận lợi cho việc sử dụng nguồn nước, nguồn nhân lực, những thông tin kỹ thuật hiện đại rất thuận tiện Ngoài ra, công ty không phải tốn nhiều chi phí cho việc tìm thị trường và tiêu thụ sản phẩm

2.2 Sơ đồ tổ chức và thiết kế của công ty

KHU ĐỘNG LỰC VÀ

XỬ LÝ NƯỚC

KHU LỌC

HỆ THỐNG

22 TANK LÊN MEN

KHU NẤU ĐIỀU KHIỂN NẤU- MEN

KHU XAY NGHIỀN

KHO NGUYÊN LIỆU MALT - GẠO

KHO THÀNH PHẨM TỔNG CÔNG TY

KHU

XỬ LÝ NƯỚC KHU PHA CHẾ NGK

KẾ TOÁN

TRỐNG DÂY CHUYỂN

SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT ĐÓNG LON

DÂY CHUYỂN SẢN XUẤT BIA LON 333

P.KỸ THUẬT - SẢN XUẤT

P.TỔNG HỢP

P.GIÁM SÁT

KHU

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

VỆ

CỔNG VÀO KHO THÀNH PHẨM

KHU TRỒNG CỎ CỔNG

PHỤ

Hình 2.2: Sơ đồ tổ chức và thiết kế công ty Bia Sài Gòn - Tây Đô

(Nguồn: Tài liệu công ty Bia Sài Gòn – Tây Đô)

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 5

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT BIA

3.1 Malt đại mạch

3.1.1 Giới thiệu đại mạch

Đại mạch là loại thực vật một năm, được chia thành 2 nhóm: đại mạch mùa đông (hạt

được gieo vào giữa tháng chín) và đại mạch mùa xuân ( hạt được gieo vào giữa tháng

ba và tháng tư) Cả 2 nhóm được chia thành nhiều giống khác nhau Căn cứ vào sự sắp

xếp hạt trên bông mà phân đại mạch thành 2 loại: đại mạch hai hàng và đại mạch sáu

hàng

 Đại mạch hai hàng có hạt to, đầy đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều và mỏng Hạt đồng

đều và có hàm lượng chất hòa tan cao Lượng vỏ ít nên chứa ít polyphenol và các tạp

chất không mong muốn

o Vỏ

Hầu hết các loại đại mạch đều có vỏ trấu, một số loại đại mạch không có lớp vỏ này,

nhưng loại đại mạch đó không dùng được trong công nghiệp sản xuất bia

Vỏ đại mạch có thể chia làm 3 lớp chính: lớp vỏ trấu, vỏ lụa, vỏ aloron

Vỏ trấu là cấu tử chiếm nhiều nhất trọng lượng của vỏ, ở đại mạch hai hàng có chất lượng cao, lượng vỏ trấu chiếm khoảng 7÷8% trọng lượng chất khô của hạt, kích thước hạt càng bé thì tỷ lệ vỏ càng cao so với trọng lượng của khối hạt

Vỏ hạt chiếm tỷ lệ khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng Đối với công nghệ sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt:

Mặt bất lợi là vì trong vỏ có chứa các chất màu, chất đắng và chất chát Nếu các chất này hòa tan vào dịch đường sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm

Mặt lợi của lớp vỏ là đóng vai trò tạo thành màng lọc trong quá trình tách bã khỏi khối cháo

o Nội nhũ

Chiếm từ 45÷68% trọng lượng hạt Nội nhũ của hạt đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia Thành phần chính trong nội nhũ là hạt tinh bột hình tròn, có kích thước rất lớn (từ 20÷30µ) hoặc rất bé (từ 2÷10µ) Nếu hàm lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột kích thước nhỏ Những hạt tinh bột, ngoài thành phần là tinh bột, còn chứa một số chất khác như: nitơ

0,5 ÷ 1,5%, tro 0,2÷0,7%, acid béo 0,6%

o Phôi

Phôi là phần sống và là cơ quan hô hấp của hạt Trọng lượng của phôi chiếm khoảng 2,5÷5% so với trọng lượng của hạt Phôi có vai trò quan trọng đặc biệt không những đối với sự sống lưu truyền của cây mà ngay cả trong công nghệ sản xuất bia

Quá trình chế biến hạt đại mạch trở thành hạt malt, được đặt nền tảng trên sự nảy mầm của hạt, tức là sự phát triển của phôi Trong giai đoạn này quá trình sinh học chủ yếu xảy ra là sự hoạt hóa và tích lũy hoạt lực của hệ enzyme trong hạt Nhờ có quá trình này, một số chất dinh dưỡng cao phân tử bị phân cắt thành sản phẩm thấp phân tử Một phần các chất thấp phân tử này được chuyển về phôi để nuôi cây non, phần còn lại tồn tại trong hạt để sau này biến thành chất hòa tan của dịch đường

Phôi chiếm tỷ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt Mặt khác trong quá trình chế biến, các thành phần trong phôi hòa tan rất ít vào dịch đường Như vậy đối với công nghệ sản xuất bia, giá trị dinh dưỡng của phôi hầu như không đáng kể, mà vai trò

to lớn của nó là ở chỗ: đây là trạm hoạt hóa và sản xuất enzyme

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 7

3.1.3 Thành phần hóa học và tính chất của đại mạch

Thành phần hóa học của hạt đại mạch rất phức tạp, nó phụ thuộc vào giống, kỹ thuật canh tác, đất đai, khí hậu và điều kiện bảo quản Các chỉ số về thành phần hóa học là nhân tố quyết định chất lượng và cũng là chỉ tiêu để xem xét loại đại mạch có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt và bia hay không

Độ ẩm trung bình của hạt đại mạch thường là 14 ÷ 14,5%, độ ẩm có thể thay đổi từ

12 ÷ 20% tùy thuộc vào điều kiện thu hoạch Độ ẩm cao làm hao hụt chất khô do kích thích sự hô hấp của hạt, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, tăng chi phí vận chuyển và giảm hiệu suất thu hồi chất chiết Do đó để bảo quản hạt đại mạch được lâu nhưng không mất khả năng nảy mầm, người ta đưa về độ ẩm dưới 15% bằng phương pháp sấy

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của đại mạch

 Amylose được cấu tạo từ các α-D-glucopyranose liên kết nhau bằng liên kết 1,4 - glycoside, dạng mạch thẳng, không phân nhánh và chứa từ 300 ÷ 1000 gốc glucose

 Amylopectin được cấu tạo từ các α-D-glucopyranose liên kế nhau bằng liên kết 1,4 - glycoside trên mạch thẳng và liên kết 1,6 - glycoside tại các nhánh Khoảng

18 ÷ 20 gốc glucose thì có một điểm phân nhánh

o Cellulose: chiếm khoảng 5÷ 6%, nằm chủ yếu trong vỏ trấu của hạt Cellulose có cấu trúc là một chuỗi -D-glucopyranose không phân nhánh, không tan trong nước và không bị phá vỡ bởi enzyme của malt đại mạch nên không ảnh

hưởng đến chất lượng của bia

o Hemicellulose: là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào nội nhủ bao gồm: -glucan (80 ÷ 90%) và pentosane (10 ÷20%) kết hợp tạo nên khung bền vững cho tế bào nội nhủ Dưới tác dụng của enzyme sitrase tạo thành pentose và hexose hòa tan trong dịch đường, là nguồn dinh dưỡng cho nấm men

o Pectin: có trong màng ngăn trung gian của đại mạch Khi bị phân hủy sẽ cho ra sản phẩm là các đường đơn galactose và xilose Pectin khi tồn tại trong dịch đường sẽ tạo thành dịch keo có độ nhớt cao làm khó khăn trong quá trình lọc Tuy nhiên nó sẽ giúp bia có vị đậm đà, tạo và giữ bọt tốt hơn

o Đường: đường trong đại mạch chiếm hàm lượng rất ít 1,8 ÷ 2%, trong đó chủ yếu là đường sucrose và một ích đường glucose, fructose

 Các hợp chất chứa nitơ

Hàm lượng nitơ của đại mạch tính theo protein biến đổi trong khoảng 8 ÷ 16% Đây là chỉ số quan trọng thứ hai sau tinh bột, dùng đánh giá đại mạch có đủ chất lượng để sản xuất bia hay không Dưới tác dụng của hệ enzyme protease sẽ tạo ra các nhóm khác nhau và giữ những vai trò hết sức quan trọng

 Nhóm đơn giản: acid amin tự do chỉ chiếm 0,1% chất khô nhưng có vai trò to lớn, là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, tạo màu trong bia, tạo bọt Tuy nhiên, nếu acid amin tự do tồn tại quá nhiều và nấm men sử dụng không hết thì sẽ trở thành nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh khác gây hư hỏng bia trong quá trình bảo quản

 Nhóm có phân tử lượng trung bình và thấp gồm các peptide có tác dụng tạo và giữ bọt cho bia

 Nhóm có phân tử lượng lớn là nhóm có khối lượng phân tử từ 20000 ÷ 3000000

Da, không tan trong nước và kết tủa khi đun sôi Nhóm protein phân tử lượng lớn là nguyên nhân gây đục bia khi chúng kết hợp với các hợp chất polyphenol

 Các chất khoáng vô cơ

Đại mạch chứa khoảng 2 ÷ 3% các chất khoáng Các chất khoáng trong đại mạch như: SiO2, K2O, MgO, CaO, Na2O, SO32-, Fe2O3,… Trong các chất khoáng thì phospho giữ vai trò quan trọng nhất do tạo hệ đệm phosphate trong dịch đường

 Các enzyme

Trong malt chứa chủ yếu là các enzyme thuộc nhóm thủy phân như: amylase, protease, phosphatase, lipase

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 9

Bảng 3.2 Nhiệt độ và pH tối thích của một số enzyme

 Các hợp chất khác

o Polyphenol và chất đắng: tập trung chủ yếu ở lớp vỏ Polyphenol có tác dụng làm tăng độ bền keo cho bia do dễ dàng kết hợp với các protein cao phân tử tạo thành phức chất để kết lắng Tuy nhiên, đa số polyphenol trong đại mạch thuộc nhóm flavonoid, nó cùng với chất chát, chất đắng trong đại mạch tạo vị đắng chát khó chịu trong bia

o Fitin: tập trung chủ yếu ở vỏ, chiếm 0,9% chất khô của vỏ, là muối đồng thời của Ca và Mg với acid C6H6O6(H2PO3)6 khi bị thủy phân sẽ tạo C6H6(OH)6

và acid phosphoric là nguồn cung cấp phospho cho nấm men, tạo hệ đệm phosphate làm tăng độ chua của dịch cháo trong giai đoạn đường hóa, tăng hệ số thủy phân

o Vitamin: trong đại mạch chứa các vitamin B1, B2, B6, C, PP2, tiền vitamin

A, E, acid pantoteic, biotin, acid pholievic và nhiều dẫn xuất khác của vitamin E

3.1.4 Khái niệm malt đại mạch

Malt là tên gọi của ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, tiểu mạch, hạt gạo, thóc gạo, mếm)

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

3.1.5 Vai trò của malt

Malt cung cấp glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) để chuyển hoá hoàn toàn

thành đường và từ đường chuyển hoá đường thành rượu và các chất khác

Malt chứa đầy đủ hệ enzyme amylase để thủy phân tinh bột

Malt cung cấp đầy đủ protein và chứa hệ enzyme protease để thủy phân chúng

Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzyme được hoạt hóa mạnh mẽ khi chuyển sang

giai đoạn nấu, chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả năng giữ

CO2 tốt, tạo bọt nên tạo cho bia có vị đặc trưng

3.1.6 Một số enzyme quan trọng trong malt

 -amylase

-amylase tác động lên mạch amylose và amylopectin của tinh bột và bẻ gãy các mối

liên kết -1,4-glucoside của tinh bột thành từng mảnh có năm hoặc sáu gốc

glucoside

Nhờ có quá trình này, độ nhớt của dịch cháo giảm đi một cách nhanh chóng

-amylase không chỉ có khả năng phân huỷ hồ tinh bột mà còn có khả năng phân huỷ

cả hạt tinh bột nguyên vẹn Như vậy dưới tác dụng của -amylase, tinh bột bị phân

cắt chủ yếu thành dextrin, một lượng ít glucosa, maltosa và dextrin phân tử thấp

Khoảng nhiệt độ tối thích là 70 ÷ 75oC, pH tối thích là 5,3 ÷ 5,8

 β-amylase

β-amylase phân giải bắt đầu từ đầu không khử của các nhánh ở ngoài cùng của cơ

chất β-amylase phân cắt liên kết α-1,4-glucoside nhưng khi gặp liên kết α-1,4-glucoside đứng kế cận liên kết α-1,6-glucoside thì nó sẽ ngừng tác dụng

Sản phẩm tạo thành dưới sự tham gia của β-amylase là đường maltose và phần

dextrin còn lại

Hoạt động tối thích ở 63 ÷ 65oC và pH = 5,1

 -amylase (glucoamylase hay α-1,4-glucan-glucohydrolase)

Glucoamylase có khả năng thủy phân liên kết α -1,4 lẫn α -1,6 glucoside Ngoài

liên kết α -1,4 và α -1,6 glucoside, glucoamylase còn có khả năng thủy phân các liên

kết α -1,2 và α -1,3 glucoside Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn

tinh bột, glucogen, amylopectin, dextrin, panose, isomaltose và maltose thành glucose

mà không cần có sự tham gia của các loại amylase khác

Hoạt động tối thích ở 50 ÷ 60oC và pH = 3,5 ÷ 5,5

3.1.7 Công nghệ sản xuất malt

 Sơ đồ quy trình sản xuất malt

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 11

Hình 3.3 Quy trình sản xuất malt đại mạch

 Giải thích quy trình

a Sàng phân loại

Trong đại mạch không chỉ chứa các tạp chất mà còn chứa các hạt ngũ cốc khác, các hạt gãy, hạt lép Vì vật cần tách chúng ra qua các thiết bị sàng Ngoài ra, các hạt đại mạch có kích cỡ khác nhau sẽ hút nước khác nhau và nảy mầm không đồng đều, ảnh hưởng đến các quá trình sau Sau khi qua thiết bị sàng thì lô hạt được cho qua thiết bị phân cỡ Có 2 cỡ hạt:

 Loại 1: 2,5 ÷ 2,8 mm ngâm chung

 Loại 2: 2,2 ÷ 2,4 mm ngâm chung

 Loại bỏ những hạt lép, những hạt không lép nhưng không chắc, các tạp chất, các mẫu hạt gãy vụn mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa loại bỏ ra hết khỏi khối hạt

 Rửa sạch bụi, vi sinh vật, côn trùng đồng thời sát trùng khối hạt bằng cách pha hóa chất vào nước ngâm

 Tạo điều kiện cho hạt hút thêm lượng nước tự do, sao cho tổng độ ẩm đạt 43 ÷ 45%

Trong quá trình ngâm, khi hạt hút đủ nước acid gibberelic hoạt động như một

Sấy Ngâm nước

Malt đại mạch

hormon kích thích sản sinh enzyme cho quá trình nảy mầm của hạt Enzyme sinh ra

từ phôi trong 24 giờ từ khi hạt hút nước và có đủ oxy

Các quá trình xảy ra trong thời gian ngâm: sự thẩm thấu, khuếch tán nước vào hạt, hòa tan các chất chát, đắng, chất màu, polyphenol ở vỏ vào môi trường Sự thẩm thấu ion, muối hòa tan từ môi trường vào hạt Sự hút nước và trương nở của các hạt tinh bột, hình thành các hợp chất phân tử lượng thấp trong nội nhũ Sự vận chuyển chất hòa tan về phôi, hình thành các enzyme chuyển từ dạng liên kết thành dạng tự do H oạt hóa hệ enzyme oxy hóa - khử, enzyme thủy phân, sự hô hấp của hạt, thủy phân các hợp chất cao phân tử

Trong các quá trình này thì quá trình hoạt hóa enzyme thủy phân và hô hấp ở hạt là quan trọng nhất vì hô hấp gắn liền với hoạt động của hệ enzyme oxy hóa - khử, còn

hệ enzyme giúp phân giải các hợp chất cao phân tử thành hợp chất đơn giản cung cấp dinh dưỡng cho sự phát triển của mầm

e Sấy malt tươi

Sấy malt tươi là giai đoạn cuối cùng của malt hóa đại mạch, đây là quá trình công nghệ cần thiết nhằm thu nhận được malt thành phẩm có đầy đủ tính chất và tiêu chuẩn về chất lượng

Đ ây là công đoạn quan trọng quyết định màu sắc, mùi vị bia, có ảnh hưởng đặc biệt đến giai đoạn nấu Mục đích:

 Làm giảm độ ẩm xuống khoảng 1,5 ÷ 3,5% dễ vận chuyển, bảo quản và giảm khả năng xâm nhập gây hư hỏng của vi sinh vật

 Tạo điều kiện thuận lợi cho hệ enzyme thủy phân hoạt động, làm tăng hàm lượng chất chiết hòa tan

 Tạo hương vị, màu sắc, các chất có khả năng tạo và giữ bọt

 Tiêu diệt vi sinh vật

f Tách mầm, rễ malt

Trong thành phần hóa học của rễ malt chứa nhiều hợp chất thuộc nhóm acid

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 13

alkaloid Nếu những hợp chất này tồn tại trong bia sẽ gây nên những vị đắng rất khó chịu Mặt khác, một số thành phần hóa học trong rễ malt là nguyên nhân gây nên nhiều rượu bậc cao trong quá trình lên men bia, đồng thời loại bỏ sự hút ẩm (rễ, mầm), ngăn ngừa sự hút ẩm trở lại sau khi sấy

Quá trình tách mầm được tiến hành ngay sau khi malt vừa ra khỏi lò sấy Lúc này mầm và rễ ở trạng thái khô, dòn, rất dễ gãy nếu để nguội mầm và rễ sẽ hút ầm, trở nên dai khó tách khỏi hạt malt…

g Bảo quản malt

Cần bảo quản trước khi sử dụng do:

 Vỏ malt còn giòn, khi nghiền sẽ bị nát, các chất trong vỏ sẽ hòa tan nhiều hơn, đặc biệt là polyphenlol làm giảm độ bền keo của sản phẩm và gây đục bia Vỏ nát hiệu quả lọc sẽ kém

 Hoạt lực enzyme chưa ổn định nên hiệu suất chưa đạt giá trị cực đại Cần bảo quản malt khoảng 3 - 4 tuần để malt đạt độ ẩm 5 - 6%

Malt khô sau khi sấy tách mầm, rễ cần được bảo quản tồn trữ ở nhiệt độ thấp (≤

20oC), thoáng và không khí khô Thời gian bảo quản tối thiểu là 4 tuần và tối đa là 2 năm Phải theo dõi thường xuyên nhiệt độ và không khí trong kho để theo dõi biến đổi chất lượng malt trong thời gian bảo quản

3.1.8 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng malt khô

Tỉ lệ thu hồi malt khô: 100kg đại mạch có w = 15% sẽ sản xuất được 75÷78 kg malt khô có w = 2 ÷ 4%

 Kiểm tra cảm quan

 Màu: malt vàng có màu vàng rơm, malt đen có màu sẫm hơn, vỏ malt phải óng ánh, kích thước và hình dáng phải giống như hạt đại mạch khô

 Mùi và vị: phải đặt trưng cho từng loại malt, không có mùi lạ, nếu có mùi chua hoặc mốc chứng tỏ malt còn ẩm

 Về độ sạch: không lẫn tạp chất, hạt không bị vỡ (lượng hạt vỡ tối đa là 15%), lượng hạt bệnh tối đa là 1%, lượng hạt không nảy mầm tối đa là 5%

 Chỉ số cơ học

 Đối với malt rất nhẹ: 480 ÷ 500 g/l

 Loại nhẹ: 500 ÷ 530 g/l

 Trung bình: 530 ÷ 560 g/l

 Loại nặng ≥ 560g/l

 Trọng lượng tuyệt đối malt là từ 28 ÷ 38 g/1000 hạt

 Thành phần hóa học

 Độ ẩm malt (vừa sấy xong) < 4,5% và trong bảo quản tốt cho phép w < 7%

 Thời gian đường hóa của malt vàng là 10 ÷ 20 phút ở 70oC, malt đen là 20 ÷

30 phút ở 70oC

 Chất hòa tan trung bình là 65 ÷ 82% chất khô

 Hàm lượng maltose của malt vàng là 70% chất hòa tan, malt đen 59 ÷ 65% chất hòa tan

 Độ axit: PH đường hóa từ 5,5 ÷ 6,5

 Những thành phần chính của malt khô (% chất khô):

 Tinh bột: 58%

 Pentose hòa tan: 1%

 Hexozan và pentozan không tan: 9,0%

Hops thuộc họ dây leo, sống lâu năm (30 ÷ 40 năm), có chiều cao trung bình

10 ÷ 15 m Hiện nay trên thế giới đang trồng trên 100 giống hoa hops 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

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 15

Hoa hops là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau m a l t đại mạch) của công nghệ sản xuất bia Hoa hops 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 hops vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu cái mà không thể thay thế trong ngành sản xuất bia

Trong hoa hops, chất đắng được phân loại như sau:

Hình 3.5 Thành phần chất đắng trong hoa hops

(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2009)

a -Acid đắng

Là hợp chất chủ yếu tạo vị đắng cho bia, có vị đắng mạnh và có khả năng kháng khuẩn Các dạng của -acid đắng gồm 6 hợp chất: humulon, cohumulon, prehumulon, adhumulon, posthumulon và 4-deoxuhumulon Sáu dạng của -acid

đắng khác nhau ở vị trí nhóm R trong công thức cấu tạo

Bảng 3.4 Công thức cấu tạo nhóm R các hợp chất đắng của α-acid đắng

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Trong các hợp chất trên thì humulon là thành phần quý nhất trong hoa houblon vì nó

là nguồn cung cấp chính các chất đắng và khả năng kháng sinh Humulon và các đồng phân tạo ra từ 85 - 95% chất đắng trong bia, nó có vị đắng mạnh, độ hoạt động bề mặt lớn

Khả năng hòa tan của α-acid đắng trong nước khoảng 500 mg/l, trong dịch đường thì ít hơn, trong bia thì không đáng kể (10 ÷ 30 mg/l) Độ kiềm càng cao thì khả năng hòa tan càng nhiều

Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa hops, các hợp chất humulon không hòa tan trực tiếp mà trải qua quá trình đồng phân hóa Các đồng phân cis-humulon và

Chất đắng (tan trong ete dietyl)

Nhựa mềm (5 – 6%)

β - acid đắng (3 – 4%)

α - acid đắng

(6 – 9%)

Nhựa cứng (1 – 2%)

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 17

trans-humulon hòa tan và bị thủy phân thành các sản phẩm có độ đắng cao hơn rất nhiều so với các hợp chất nguyên thủy

b β-Acid đắng

Các β-acid đắng là dạng hợp chất tinh thể, màu trắng, nóng chảy ở 920C Gồm 4 hợp chất: lupulon, colupulon, adlupulon và prelupulon Các dạng của β-acid đắng khác nhau ở mạch acyl (nhóm R) trong công thức cấu tạo

Bảng 3.5 Công thức cấu tạo nhóm R các hợp chất đắng của -acid đắng

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Theo Jean de Clerk thì bản thân nó không đắng, tuy nhiên các loại nhựa mềm chuyển hóa từ lupulon thì đắng Các β-acid đắng dễ tan trong eter, hexan, methanol… Khả năng hòa tan trong nước, trong dịch đường kém hơn rất nhiều so với α-acid đắng Khi đun sôi với dịch đường, lupulon cũng bị đồng phân hóa sau đó mới bị phân cắt nhưng với tốc độ chậm Nếu bị oxy hóa, β-acid đắng sẽ chuyển thành hupulon, khả năng hòa tan kém Phản ứng kéo dài, hulupon sẽ polyme hóa và trở thành nhựa mềm

và sau đó là nhựa cứng

c Nhựa mềm, nhựa cứng

Nhựa mềm là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa và polyme hóa Ở giai đoạn này thì chất đắng và khả năng kháng sinh chỉ còn một phần Tuy nhiên khả năng hòa tan cao nên độ đắng trong dịch đường lớn

Nhựa đắng là sản phẩm cuối của quá trình Ở giai đoạn này thì chúng không thể hòa tan vào dịch đường và bị thải theo cặn lắng, chính vì vậy hợp phần này không có giá trị trong sản xuất bia

 Tinh dầu thơm

Tạo mùi thơm đặc trưng nhẹ nhàng và dễ chịu cho sản phẩm Là chất lỏng trong suốt, không màu hoặc màu vàng nhạt Tinh dầu thơm có mùi rất mạnh, tỷ trọng của chúng là 0,88, dễ hòa tan trong rượu ethylic ở nhiệt độ cao Trong nước tỷ lệ hòa tan của chúng là không đáng kể, khoảng 1: 20000 Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường Thành phần hóa học của tinh dầu thơm trong houblon rất phức tạp,

nó chiếm khoảng 0,5 ÷ 1,5% thành phần của hoa và gồm hơn 200 hợp chất khác nhau Chúng chia thành 3 nhóm: hydrocarbon, các hợp chất chứa lưu huỳnh và các hợp chất chứa oxy

Tinh đầu thơm tạo ra mùi thơm đặc trưng, nhẹ và dễ chịu cho bia Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có đến 98% lượng tinh dầu thơm bay hơi theo nước, chỉ còn lại 2% trong bia

 Polyphenol

Giá trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng được dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất peptide phân tử lượng cao ra khỏi dịch đường, góp phần làm ổn định thành phần, làm trong và tăng độ bền keo cho bia thành phẩm

Tất cả các hợp chất polyphenol đều thuộc nhóm flavonoid Chúng phong phú về chủng loại, đa dạng về cấu trúc và khác nhau về tính chất chúng dễ dàng thực hiện phản ứng ngưng tụ để tạo thành các oligome và polyme hóa để tạo thành polyme Các polyme này kết hợp với protein để tạo thành các phức không tan Những hợp chất polyphenol có thể liên kết và tạo thành phức không tan với protein được gọi chung là tanin

 Tannin

Với hàm lượng trung bình 4% trọng lượng hoa, tanin có một vai trò nhất định trong quy trình công nghệ, từ đó có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp chất lượng bia Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon Trước hết tanin được chiết trích dưới dạng hòa tan, sau đó với điều kiện nhiệt độ cao và thời gian dài chúng sẽ bị oxy hóa và trùng ngưng với các mức độ khác nhau, các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các phân tử protein trong dịch đường hình thành những phức tanin- protein, tạo ra kết tủa nóng trong quá trình này Mặt khác, với một dạng phức tương tự nhưng với trọng lượng nhỏ hơn không kết tủa với điều kiện nhiệt

độ cao, khi hạ nhiệt độ xuống thấp chúng sẽ kết tủa lại, tạo ra liên kết tủa nguội trong dịch đường

Từ đó ta nhận thấy rằng, tanin một mặt có ảnh hưởng tốt đến quá trình công nghệ, giúp cho dịch đường trong nhanh và kết tủa các thành phần protein không bền, làm tăng độ bền vững của keo bia Song mặt khác tanin cũng làm kết tủa cả những phần protein bền, dẫn đến chỗ làm giảm khả năng tạo bọt của bia

Nhà máy sử dụng hai dạng chế phẩm của houblon là: houblon cao và houblon viên Chúng được nhập khẩu từ Đức và bảo quản ở nhiệt độ 5 ÷ 70C Cả hai dạng houblon được sử dụng nhằm mục đích sau:

 Houblon cao: hàm lượng α-acid đắng 50%, tạo vị đắng cho sản phẩm Dạng

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 19

chế phẩm này sẽ giảm được hao phí chất đắng trong quả trình bảo quản, tăng

hệ số sử dụng hữu ích của houblon, giảm lượng bã, chất màu

 Houblon viên: hàm lượng α-acid đắng 8,1%, tạo mùi hương đặc trưng cho sản phẩm Nhà máy sử dụng cả 2 loại houblon là SI-Au 9,5% và HPE 9,2% cho mỗi mẻ nấu

Hình 3.6 Houblon viên Hình 3.7 Houblon cao

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 sản phẩm

3.3.2 Tính chất vật lí

 Khối lượng phân tử: 18 đvc

 Khối lượng riêng: 1 g/ml ( ở 0oC, 1atm)

 Nhiệt độ nóng chảy: 0oC

 Nhiệt độ sôi: 100oC

3.3.3 Thành phần hóa học của nước

Nước chứa nhiều các muối hào tan dạng ion Trong đó, nhiều nhất là những cation:

Ca2+, H+, Na+, Fe2+, Mn2+,… và các anion: HCO3-, SO42-, SiO32-, PO42-,… phụ thuộc vào nguồn cung cấp nước

Bảng 3.6 Thành phần hóa học của nước

(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)

Đáng chú ý, hàm lượng Ca, Mg, Fe tồn tại trong nước dạng Ca(HCO3)2 , Mg(HCO3)2, CaCO3 , Fe(HCO3)2 đều gây ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất Trong đó, muối của Ca2+ và Mg2+ là nguyên nhân gây nên độ cứng của nước Độ cứng (0H) của nước được chia làm hai loại:

 Độ cứng tạm thời gây ra bởi các muối bicarbonate, c h ú n g kết tủa khi đun nóng

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 21

3.3.4 Ảnh hưởng của một số ion trong nước đến chất lượng của bia

Ca2+: thường tìm thấy trong nước với số lượng lớn, nó tạo độ cứng của nước Trong quá trình nấu bia có tác dụng giúp cho α-amylase chống tác dụng của nhiệt nhằm đảm bảo quá trình dịch hóa Kích thích men protease và amylase hoạt động làm tăng hiệu suất mẻ nấu Hỗ trợ quá trình kết lắng các protein trong quá trình đun sôi Muối bicacbonate tác dụng với phosphate của malt làm giảm độ chua định phân gây bất lợi cho quá trình đường hóa, ngược lại muối sulfate của nó lại làm tăng độ chua định phân có lợi cho quá trình đường hóa Trong quá trình lên men giúp cho sự kết lắng các chất keo, lắng nấm men và loại các oxalate

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

Na+: hàm lượng cao tạo cho bia vị đắng chát khó chịu, trong phạm vi 200mg/l cùng với ion Cl- sẽ tạo vị đậm đà cho bia

Fe+, Fe2+, Mn2+ nếu trong dịch đường hàm lượng cao sẽ rút ngắn chu kỳ sinh trưởng của nấm men, làm sự cân bằng trong quá trình lên men bị phá vỡ, ngoài ra còn gây cho bia có mùi vị lạ Một tác dụng bất lợi nữa là nó xúc tác quá trình oxy hóa gây đục bia

SO42-: nhiều hơn 250mg/l sẽ gây vị đắng khan

3.3.5 Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia

 Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l

 Hàm lượng muối Mg không quá 100mg/l

 Hàm lượng muối Clorua 75÷150 mg/l

 Hàm lượng muối CaSO4 130÷200mg/l

 Hàm lượng Fe2+ không quá 0,3mg/l

 Khí NH3 và các muối NO3 -, NO2-: không có

 Vi sinh vật không quá 100 tế bào /ml

 E.coli, coliform: không có

 Độ cứng: 4÷12 0Đ

 PH: 6.5÷ 7

3.3.6 Sử dụng nước trong công nghệ sản xuất bia

Nước tham gia trực tiếp vào quy trình công nghệ (nấu malt, lọc dịch nha, lên men, trong công đoạn chiết rót…), tạo nên sản phẩm cuối cùng Có thể nói nước là nguyên liệu chính để sản xuất bia do trong bia hàm lượng nước chiếm đến 90÷92% trọng lượng bia

Thành phần và hàm lượng của chúng ảnh hưởng rất lớn đến quy trình công nghệ

và chất lượng bia thành phẩm Nước công nghệ được sử dụng trong quy trình nấu malt, nấu gạo, rửa bã

 Nước dùng để nấu bia:

 Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt (nhất là Na2CO3) gây cho bia có vị đắng khó chịu

 Những cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ làm hạ độ acid của hồ malt làm cản trở hoạt động của hệ enzim trong malt

2KH2PO4 + Ca(HCO3)2 = CaHPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2CO2

 Na2CO3 là muối làm giảm độ acid mạnh nhất vì:

2KH2PO4 + Na2CO3 = K2HP04 + Na2HPO4 + 2H2O + 2CO2

 Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị:

+ Nước dùng để 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 đến trung bình, đặc biệt không chứa các muối NH3 và các muối nitrit

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 23

Nhưng nhà máy chỉ sử dụng phương pháp lọc qua than và trao đổi ion Sau khi xử lý xong nước được chứa trong tank để phục vụ sản xuất

3.4 Nấm men

3.4.1 Chủng nấm men

Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành 2 nhóm:

 Nhóm nấm men nổi với các đặc tính:

 Nhiệt độ lên men: 14 ÷ 25oC (Lương Đức Phẩm, 2005)

 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, tạo thành lớp dày trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm

 Khả năng lên men đừơng tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%)

 Nhóm nấm men chìm với các đặc tính:

 Nhiệt độ lên men: 4 ÷ 12oC

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

 Có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường rafinosse hoàn toàn) Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy thùng lên men rất nhanh, nhờ vậy bia trong hơn so với sử dụng nấm men nổi

Hiện tại nhà máy bia Sài gòn – Tây Đô sử dụng nấm men chìm Saccharomyces

carlsbergensis được Hasen phân lập năm 1833 với đầy đủ các đặc tính của chủng

nấm men chim và nhiều ưu điểm vuợt trội:

 Lên men mạnh trong lòng môi trường; khi hết nguồn cacbon trong môi trường, có

xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men, làm trong bia nhanh

 Lên men được glucose, mannose, galactose, fructose, saccharose, malttose

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

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

 Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt (6 ÷ 8 đời), tỷ lệ

tế bào chết < 10%

 Hiện nay nấm men này được sử dụng khá phổ biến ở các nhà mày bia trên thế giới Sinh sản tốt ở 8 ÷ 25oC Ở nhiệt độ thấp (2 ÷ 8oC) chúng sinh sản chậm, nhưng vẫn

lên men mạnh vì khả năng tạo bào tử của nấm men này yếu Trong môi trừơng có đầy đủ vitamin (đặc biệt là vitamin B6) chúng sẽ phát triển tốt nhưng ảnh hưởng của từng loại vitamin lên nấm men là không giống nhau

Khả năng kết lắng của nấm men phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Cấu tạo thành tế bào nấm men, hàm lựơng nitơ hòa tan trong môi trường, nhiệt độ, trị số diện tích điện của tế bào và PH của môi trường (thường 8,0 ÷ 4,0)

Hình 3.8 Tế bào nấm men

(Nguồn: www.sinhhocvietnam.com)

3.4.2 Cấu tạo nấm men

Nấm men Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota và thuộc giới nấm Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích

thước nhỏ, từ 5÷14 µm, sinh sản bằng cách nảy chồi hay sinh bào tử Nấm men

Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau: vách tế bào, màng tế bào chất, tế

bào chất

Hình 3.9 Cấu tạo tế bào nấm men

(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2009)

 Vách tế bào: cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau Trong đó chủ yếu là glucan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ khác như kitin, volutin

 Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein, giữ vai trò điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào

 Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khác nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác nhau như bộ máy

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 25

golgi, riboxom, không bào Trong tế bào chất có nhân chứa thông tin di truyền cho tế bào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào Năng lượng cung cấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ty thể cũng nằm trong tế bào chất Ngoài ra còn có hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế

bào

3.4.3 Thành phần hóa học

Thành phần hoá học của tế bào nấm men Saccharomyces khác nhau tuỳ thuộc vào

điều kiện môi trường nuôi cấy, thành phần các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy và tình trạng sinh lý của tế bào Nấm men ép có chứa 70 ÷ 75% nước, 25 ÷ 30% còn lại là chất khô

 Nước: bao gồm phần nước nằm bên ngoài tế bào là phần nước nằm trong khoảng trống giữa tế bào và nước nằm bên trong tế bào (nội bào) là phần nước nằm bên trong

tế bào chất của tế bào Lượng nước khác nhau tuỳ thuộc vào chủng nấm men, kỹ thuật nuôi và phương pháp thu tế bào Thành phần chất khô của tế bào nấm men bao gồm protein và các chất có nitơ khác chiếm 50%, chất béo 1,6%, cacbonhydrat 33,2%, mô

tế bào 7,6%, tro 7,6% Thành phần của những chất này không cố định, nó có thể thay đổi trong quá trình nuôi cấy cũng như quá trình lên men

 Carbohydrate gồm: polysaccharide, glycogen, trehalose (12 ÷ 12,5%), mannan (18,7 ÷ 24,9%), glucan (9,47 ÷ 10,96%) và chitin Những nghiên cứu động học về sự biến đổi cacbonhydrat trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan

và dạng glycogen tan trong kiềm và acid clohydric là yếu tố cấu trúc của tế bào, trong khi trehalose và glycogen tan trong acid acetic, là chất tạo năng lượng chính cho tế bào Hàm lượng trehalose trong nấm men có liên quan đến tính bền vững của nó: lượng trehalose càng cao nấm men càng bền

 Chất mỡ của nấm men là mỡ trung tính glycerol, photpholipid, sterol tự do và nhiều sterol, ester

 Tro chiếm 6,5 ÷ 12% Lượng chất khô trong nấm men dao động tùy theo môi trường nuôi cấy

Bảng 3.8 Thành phần hóa học của tế bào nấm men

Thành phần Hàm lượng (% chất khô) Thành phần Hàm lượng (% chất khô)

Ngoài ra nấm men còn chứa vitamin B2, B3, B5, B6, D và những chất có vitamin khác không được tiết ra ngoài dưới dạng tinh thể Hàm lượng đáng chú ý của nấm men là protein và nguồn vitamin nhóm B

3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tăng sinh khối của nấm men

Nhiệt độ tối ưu cho quá trình tăng sinh khối là 25 ÷ 3 00C, ở 400C nấm men ngừng hoạt động và bắt đầu chết Ở nhiệt độ thấp làm ức chế quá trình tăng sinh khối của nấm men, việc ức chế này mạnh hay yếu còn tùy thuộc vào chủng nấm men, ngoài ra chúng cũng không bị tiêu diệt ngay cả ở nhiệt độ -1800C

Ở nồng độ dịch đường ≥ 20%, quá trình phát triển nấm men và lên men ngừng hoạt động Vì các tế bào bị huyết tương hóa do áp lực thẩm thấu cao

Hàm lượng CO2 cao, làm giảm sự tăng trưởng sinh khối, trong khi oxy cao làm tăng tốc độ phát triển nấm men

Hàm lượng cồn ≥ 0,5% có ảnh hưởng độc hại cho nấm men, ảnh hưởng gia tăng khi nhiệt độ tăng

Chất kháng sinh, phụ thuộc vào nồng độ chúng sẽ giết chết nấm men như: Cl2 tự

do, florid, H2SO3, formol…

3.4.5 Các chỉ tiêu lựa chọn nấm men bia

Chọn men bia cần chú ý đến các chỉ tiêu sau:

 Quá trình sinh trưởng của nấm men gồm các pha: pha tiềm phát, pha chỉ số, pha cân bằng và pha suy vong Trong tiềm phát nấm men hầu như không sinh sản, trong pha thứ hai nấm men bắt đầu nảy chồi mạnh và lên men Trong pha cân bằng sinh trưởng của nấm men ổn định và lên men mạnh Ở pha cuối cùng, sự sinh sản hầu như ngừng lại và bắt đầu kết lắng

 Khả năng kết lắng của nấm men có vai trò rất quan trọng trong sản xuất bia Nấm men chìm kết lắng ở dạng bông dưới đáy các thùng lên men còn men nổi thì nổi lên bề mặt dịch lên men

 Sức lên men là điều quan trọng nhất trong thực tế sản xuất Trong sản xuất bia thường chọn những tank lên men mạnh và tạo cho bia có mùi vị đặc trưng, thơm ngon Tốc độ lên men tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: khả năng lên men của nấm men, hoạt tính sinh lý và số lượng tế bào của chúng trong môi trường, nhiệt độ, pH, thành phần hoá học của dịch lên men

Ngoài ra còn phụ thuộc vào hàm lượng các thành phần protein trong tế bào nấm men

3.4.6 Các yêu cầu công nghệ giống men

Một giống nấm men dùng để sản xuất bia phải đáp ứng những yêu cầu sau:

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 27

 Khả năng và tốc độ lên men trong điều kiện nhiệt độ thấp

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

 Hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo thành trong lên men

 CaCl2: sử dụn g c ho nồi ma lt với lượn g 2 ,3 kg ch o một mẻ kh oản g

2090 kg ma lt để cung cấp Ca2+ cho nấm men, tăng độ bền nhiệt cho hệ enzyme amylase giúp đường hóa triệt để Ion Cl- để điều vị tạo vị đậm đà, ổn định thành phần bia Ngoài ra, CaCl2 còn làm tăng khả năng trao đổi chất của nấm men, làm cho nấm men dễ kết lắng

 Acid lactic: điều chỉnh pH khối cháo ở nồi malt và nước nha ở giai đoạn đun sôi

sao cho pH của nước nha khoảng 5,2 ÷ 5,4 với liều lượng sử dụng ở nồi malt là 700ml

 ZnCl2: cung cấp Zn2+ dạng vi lượng cho nấm men ở nồi đun sôi khoảng 8 g, nhưng nếu nhiều quá sẽ gây độc đối với nấm men Trong quá trình đun sôi và lắng nước nha một phần kẽm bị mất, vì vậy lượng kẽm sử dụng phải được xác định bằng phương pháp thực nghiệm sao cho hàm lượng Zn2+ trong nước nha là 0.01 – 0.02mg/l

 Caramel: tăng cường độ màu cho nước nha và bia, được cho vào nồi đun sôi 2

kg/mẻ trước khi bổ sung houblon cao để độ màu của dịch đường đạt 8,5 ÷ 9,5 EBC

 Malturex-L: bản chất là hợp chất α-acetolactate decarboxlase được tinh chế từ

vi khuần Bacillus Subtillis để rút ngắn quá trình lên men phụ do ngăn cản sự hình

thành diacetyl bằng cách xúc tác phản ứng decarboxyl hóa α-acetolactate tạo acetoin

 Collupulin: k h ố i l ư ợ n g c o l l u p u l i n s ử d ụ n g 0 , 2 g / h l , bản chất là

enzyme protease dùng phân hủy các hợp chất protein cao phân tử, hạn chế sự đục bia

 Vicant: thành phần gồm Erythobate và Sodium metabisulphite, là chất chống oxy

hóa và ổn định mùi vị cho bia, thường dùng 1100g cho một mẻ lọc hay 0,3 ÷ 0,4g/hl Vicant được cho vào trong bia cùng với collupulin trước khi lọc

 PVPP (polyvinyl po lypyrolidone): dùng làm bột trợ lọc trong thiết bị lọc đĩa (lọc

FOM) để hấp phụ polyphenol Đây là hợp chất hữu cơ dạng bột không tan trong tất

cả các dung môi và trương nở trong nước Có thể tái sinh bằng NaOH 2% ở 750C để

sử dụng nhiều lần

 Hyflo và STD (standard): dùng áo bột các ống lọc trong thiết bị lọc KG để lọc

cặn thô

Ngành Công nghệ thực phẩm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 29

CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 333

4.1 Quy trình sản xuất tổng quát

Hình 4.1 Quy trình công nghệ sản xuất tổng quát bia lon 333

Silo chứa malt

Nhập kho Thị trường

Hội cháo

Silo chứa bã

Cân Cân

Gạo Malt