Tiểu luận công nghệ sản xuất thực phẩm đồ uống công nghệ sản xuất bia

Qua chuyên đề này giúp các bạn nắm vững qui trình, thông số và kỷ thuật tương ứng của từng giai đoạn trong qui trình sản xuất bia. Giúp các bạn hiểu rõ hơn cơ chế chuyển hoá nấm men, từ đó đề ra giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm bia nói chung

Chuyên đề CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

GVHD: Phan Nguyễn Thanh TrangSVTH: Nguyễn Gia Huy

MSSV: 110701013

• Lên men chìm (bia Ales, Stout, Portex,…)

• Lên men nổi ( Bia Lager, Pilsen, Munich…)

• Màu sắc của bia được tạo thành là do phản ứng Maillard giữa đường

và acid amin trong quá trình sấy Malt và trong quá trình nấu đường

THEO CÁCH THỨC LÊN MEN

THEO MÀU SẮC BIA

I PHÂN LOẠI

Bia vàng Bia đỏ Bia đen Bia nâu

THEO MÀU SẮC BIA

• Bia rất đặc biệt

• Bia đặc biệt

• Bia gia đình Amstel

• Bia phối trộn “33” Export

THEO SỞ THÍCH NGƯỜI TIÊU DÙNG

MỘT SỐ LOẠI BIA NỔI TIẾNG

Yêu cầu: độ cứng từ miềm đến trung bình

- Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l

- Hàm lượng muối Mg không quá 100mg/l

- Hàm lượng muối clorua từ 75 đến 150 mg/l

- Hàm lượng muối CaSO4 từ 75 đến 150 mg/l

- Hàm lượng muối Fe2+ không quá 0,3 mg/l

1 NƯỚC

- Sử dụng đại mạch có hai hàng hạt làm nguyên liệu sản xuất chính

- Các nguyên liệu có thể thay thế gồm: gạo, bắp, tiểu mạch…ở trạng thái chưa ươm mầm và sử dưới dạng bột nghiền mịn với tỉ lệ không quá 30%.

hạt

2 ĐẠI MẠCH

Mục đích của ươm mầm:

- Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thuỷ phân tăng trường về khối lượng và cường lực xúc tác

- Giải phóng enzyme ra khỏi trạng thái liên kết

- Tạo điều kiện để enzyme phân cắt một lượng đáng kể các chất cao phân tử thành các sản phẩm phân tử thấp

SẢN XUẤT MALT ĐẠI MẠCH

Các điều kiện thiết yếu cho quá trình này mầm:

• Nhiệt độ

• Độ ẩm

• Oxy

• Thời gian ươm mầm

Các hệ enzyme trong hạt giai đoạn ươm mầm:

Mục đích của quá trình sấy malt:

• Dừng quá trình nảy mầm và các quá trình chuyển hoá tiếp theo

• Cung cấp cho malt hương vị phù hợp để sản xuất bia

• Tách ẩm và bảo toàn hoạt tính của enzyme

SẤY MALT

Phương pháp sấy malt vàng

Giai đoạn 1: Giảm độ ẩm còn từ 8- 10 %/ 40- 50OC, trong khoảng 12 giờ.

Giai đoạn 2: Giảm độ ẩm xuống 3.3- 3.5%/ nhiệt độ, tối đa 75- 80OC trong khoãng 11- 12 giờ

Phương pháp sấy malt đen:

• Giai đoạn 1: 2- 14 giờ với nhiệt độ 40OC, độ ẩm giảm còn 20%, trong 3-4 giờ tiếp theo nhiệt độ tăng lên 60- 65OC

• Giai đoạn 2: Bắt đầu ở 50OC, giữ nhiệt độ này để hàm ẩm giảm còn 8- 10% Tiếp tục nâng lên 70OC

để hàm ẩm còn 5% và nâng lên 100-105OC để hàm ẩm đạt 1.5- 2%

PHƯƠNG PHÁP SẤY

STT Tên chỉ tiêu kiểm tra Đơn vị

2 Độ hoà tan trên chất khô xây nhuyễn %

3 Chênh lệch giữa xây thô và xây nhuyễn %

11 Protein hoà tan %

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT

Bảng 2: Bảng đánh gia chất lượng malt

3 HOA HOUBLON

Các α- axit Phần các chất β còn lại

Các β- axit miềm khác chưa xác Các chất chứa nhựa

định

• Vai trò của chất đắng:

- Tạo cho bia vị đắng dụi đặc trưng

- Tạo sức căng bề mặt làm cho bia có khả năng giữ bọt

- Có khả năng kháng khuẩn làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm

CÁC HƠP CHẤT ĐẮNG

Ưu điểm:

• Bia có độ đắng ổn định

• Tránh được sự biến động lớn về giá cả thị trường

• Độ đắng chế phẩm houblon cao hơn

Hoa houblon được nghiền thành bột sau đó ép thành viên

• Hoa viên loại 90

• Hoa viên loại 45

• Hoa viên đã được đồng hoá

HOA VIÊN

Hỗn hợp chất đắng được trích ly và cô đặc sau đó bảo quản trong hộp hoặc chai, rất bền trong quá trình bảo quản

Nhược điểm:

• Hàm lượng tinh dầu thấp

• Dư lượng dung môi hữu cơ còn trong sản phẩm và ảnh đến môi trường

CAO HOA

Nguyện liệu tinh bột

Hai dạng nấm men trong lên men bia

- Nấm men nổi: nổi lên bề mặt dung dịch trong và cuối quá trình lên men chính, nhiệt độ 4- 12 OC, chỉ lên được 1/3 rafinoza

- Nấm men chìm: lắng xuống dưới đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính, nhiệt độ 14- 25OC, lên men hoàn toàn rafinoza

5 NẤM MEN

Hai dạng nấm men trong lên men bia

• Nấm men nổi: nổi lên bề mặt dung dịch trong và cuối quá trình lên men chính, nhiệt độ 4- 12 OC, chỉ lên được 1/3 rafinoza

• Nấm men chìm: lắng xuống dưới đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính, nhiệt độ 14- 25OC, lên men hoàn toàn rafinoza

5 NẤM MEN

Cơ chế chuyển hoá nấm men

Acerobic respiration(hô hấp ) Anaerobic fermentaion (lên men)

sinh khối nấm men succinate

sản phẩm lên men nấm men

CO2 Succinate

Glucose 6- phosphate

NADH Pyruvate

Tốc độ lên men nhanh

• Sử dụng đường hiệu quả, tạo độ cồn cao

• Có khả năng chụi cồn, áp suất thẩm thấu, oxy hoá nhiệt độ,…

• Có khả năng kết bông và kết lắng tốt

• Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng

• Sản phẩm tạo ra bao gồm các hợp chất hương vị đặc trưng cho bia

• Đặc tính di truyền ổn định cao

LỰA CHỌN CHỦNG NẤM MEN TRONG SẢN

XUẤT BIA

• Enzyme thuỷ phân protein: papain, pepsin

• Enzyme polyphenoloxydaza

• Enzyme xenluloza

• Enzyme endo- glucanaza

• Enzyme –amylaza (Fungamyl)

CÁC LOAI ENZYME SỬ DỤNG TRONG

SẢN XUẤT BIA

• Đánh giá thành phẩm sau khi nghiền

III SẢN XUẤT BIA

• Tính chất của enzyme phụ thuộc vào nhiệt độ và pHNhững biến đổi:

Các quá trình thuỷ phân quan trọng:

• Hồ hoá là sự trương nở của tinh bột

• Dịch hoá: giảm độ nhớt của dịch hồ hoá

• Đường hoá;

α-amylaza: tạo dextrin từ tinh bột

 β- amylaza: tạo maltoza từ dextrin

• Thuỷ phân chất tạo keo (β-glucan )

Các sản phẩm chủ yếu Tác động

Tốt Xấu

Cao phân tử (polypeptid,

pepton)

Tạo bọt, tạo vị Gây đục bia

Phân tử lượng thấp hơn

( dipetit, axit amin

Là nguồn dinh dưỡng cho nấm men

• Mục đích:

- Rút ngắn và tối ưu hoá quá trình đường hoá

- Thuỷ phân protein sâu hơn

- Ổn định lượng kẽm

- Vị bia hài hoà hơn

• Phương pháp: bổ sung axit vô cơ (H3PO4) và axit hữu cơ (axit lactic)

• Định nghĩa: tăng nhiệt độ của khối dịch hèm lên nhiệt độ thích hợp cho các hoạt động của các enzyme

- Enzyme thuỷ phân protein và β-glucan: 45- 50OC

- Đường hoá: 70- 75OC

- Nhiệt độ kết thúc quá trình đường hoá: 78OC

• Chất lượng malt

• Nhiệt độ và tỷ lệ nước với bột

• Tiếp xúc giữa enzyme- thành phần malt

• Khây trộn

• Sự oxy hoá trong quá trình đường hoá

• Phương pháp ngâm chiết

- Ngâm chiết dần

- Ngâm chiết thông thường

• Phương pháp đun sôi từng phần

- Phương pháp đun sôi ba lần

- Phương pháp nấu đun sôi hai lần

- Phương pháp nấu đun sôi một lần

• Xử lý nguyên liệu thay thế

- Nguyên liệu thay thế là gạo

- Nguyên liệu thay thế là bắp

- Nguyên liệu thay thế là lúa mạch

- Nguyên liệu thay thế là yến mạch

Sử dụng enzyme trong quá trình đường hoá

THẾ

• Mục đích: Tách dịch đường với vỏ và những phần nội nhủ của hạt không tan

• Có hai giai đoạn

- Lọc dịch đầu

- Rữa bã

• Máy lọc ép kiểu khung bản

• Mục đích:

- Tạo mùi thơm và vị đắng đặc trưng

- Ổn định thành phần hoá học của dịch đường

• Mục đích: loại bỏ cặn

• Cặn:

-Cặn nóng: phần cặn chủ yếu sau quá trình nấu

-Căn lạnh: xuất hiện trong quá trình làm lạnh

ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI HOA HOUBLON

LẮNG TRONG

• Mục đích: hạ nhiệt dịch đường xuống nhiệt độ lên men

• Thiết bị: máy lạnh nhanh kiểu tấm bản

Sơ đồ máy lạnh nhanh kiểu tấm bản

LÀM LẠNH DỊCH ĐƯỜNG

Sục oxy

• Mục đích: cung cấp oxy cho nấm men trong giai đoạn đầu của quá trình lên men

• Qúa trình lên men đường tạo rượu, CO2

- Thứ tự lên men đường: glucoza, fructoza, saccaroza, maltoza

C6H12O6 C2H5OH + CO2+ H2O+ Q

2 LÊN MEN- Ủ CHÍN BIA

• Các acid amin được nấm men sử dụng

• Nhóm A: Arginin, Asparagin, axit aspartic, axit glutamic, Glytamin, Lisin, Serin, Threonin

• Nhóm B: Histidin, isolesin, Lesin, Methionin, Valin

• CO2 đạt trạng thái bão hoà

• Bắt đầu khi lên men chính đạt 2/3 thời gian

• Nấm men dạng bụi:<= 1000 tế bào

• Nấm men kết bông: > 1000 tế bào

• Phụ thuộc chủng nấm men, số thế hệ, nhiệt độ, ánh sáng,…

• Oxy, các hợp chất khử

• Tổn hao các hợp chất axit- iso alpha

• Các hợp chất polyphenol giảm 30%

Qúa trình lên men xảy ra qua 4 giai đoạn:

• Giai đoạn thích nghi

• Giai đoạn sinh sản

• Giai đoạn cân bằng

• Giai đoạn suy giảm

3 KỸ THUẬT LÊN MEN BIA

- Nhiệt độ lên men

- Ảnh hưởng của áp suất

• Nấm men nổi: Saccharomyces cerevisiae

• Nấm men chìm: Saccharomyces carlbergensis

Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carlbergensis

3.1 LÊN MEN CHÍNH

• Thời gian lên men phụ thuộc vào nồng độ dịch đường

• Quá trình lên men

 Thời kỳ 1: 2 ngày đầu

 Thời kỳ 2: 2- 3 ngày tiếp theo

 Thời kỳ 3: 2- 3 ngày tiếp theo

 Thời kỳ 4: các ngày còn lại

• Thời kỳ 1: sau 1 ngày

• Thời kỳ 2: sau 2 ngày

• Thời kỳ 3: 2 ngày tiếp theo

• Thời kỳ 4: 2 ngày tiếp theo

• Nhiệt độ: 15- 20OC

• Thời gian lên men: 4-6 ngày

• Tỷ lệ men giống: 0.2- 0.5 lít/hectolit dịch đường

• Nguyên tắc thu hồi: loại bỏ tạp chất

• Lượng CO2 thu hồi khoảng 2.8 kg/hl bia

• Sử dụng chất chiết còn lại

• Hoà tan CO2

• Hoàn thiện hương vị của bia

• Làm trong bia

• Ổn định bia

- Nguyên nhân: từ không khí, thiết bị, đường ống,

- Gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị, giảm độ cồn, làm bia bị chua,

- Biện pháp

• Giữ dịch đường ở 70OC hoặc đun sôi

• Xử lý nước bằng tia cực tím

• Thường xuyên vệ sinh thiết bị đường ống

• Giám sát chặt chẽ khâu nuôi cấy men

4 VI SINH VẬT TẠP NHIỄM TRONG SẢN

XUẤT BIA

• Vi khuẩn lên men axetic

• Vi khuẩn lên men lactic

• Là loại nấm men khác với nấm men bia

• Khó bị tiêu diệt bằng axit

• Không kết lắng

• Làm đục bia

• Thay đổi mùi, thậm chí làm hư hỏng bia

• Vệ sinh đường ống và thiết bị lên men

• Kiểm tra tính thuần khiết của nấm men

• Cần kinh nghiệp và cảm giác tốt của con người

• Lắng nhờ (trọng lực)

• Ly tâm ( nhờ lực ly tâm)

• Lọc (nhờ thiết bị lọc)

5 CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC BIA

- Khi lượng nấm men trong bia nhiều

- Ưu điểm: thời gian ngắn

- Nhược điểm:

•Làm tăng nhiệt độ của bia

•Vốn đầu tư cao

•Có nguy cơ hoà tan O2

•Hao hụt nhiều

•Áp suất tăng đột ngột

- Mục đích

• Tạo độ lóng lánh cho bia

• Loại bỏ nấm men còn sót lại

• Loại bỏ các phức chất khác

• CO2 tinh khiết ( không chứa oxy, vi sinh vật tạp nhiễm)

• Phun vào ở dạng bọt khí

• Trữ bia một thời gian ở 0- 2OC

6 BÃO HOÀ CO2 VÀ TĂNG TRỮ BIA

7 HOÀN THIỆN SẢN PHẨM

• Sự oxy hoá

• Sự nhiễm vi sinh vật

• Tổn thất CO2 trong bia

TRÌNH CHIẾT BIA

• Chất đắng và tanin của hoa houblon

• Tính bề keo bị giảm mạnh

• Cặn men xuất hiện nhiều hơn

• Từ thiết bị ( máy lọc, máy chiết bia)

• Từ bao bì ( chai, lon)

• Nguyên nhân:

- Sự xáo động

- Giảm áp suất độ ngột

• Kết quả:

- Mất cân bằng lượng CO2

- Tạo bọt gây khó khăn cho chiết bia

• Tạo áp suất đối kháng trong thiết bị chiết

• Thùng chứa đặt gần máy chiết

• Giữ nhiệt độ 0OC

• Tránh oxy xâm nhập vào bia

• Duy trì áp suất chiết thích hợp

• Dây chuyền chiết được vệ sinh nghiêm ngặt

• Kiễm soát quá trình vận hành

SAU KHI CHIẾT

• Rửa chai

• Kiểm tra chai sau khi rửa

• Rót bia vào chai

• Chiết đẳng áp

• Chiết có áp suất

• Chiết bia ở nhiệt độ thấp: 8OC

• Chiết bia ở nhiệt độ trung bình: dưới 20OC

• Chiết bia nóng: trên 60OC

• Hút chân không

• Tạo áp suất đối kháng

• Rót bia vào chai

• Đầy chai

• Hạ chai khỏi vòi chiết

• Đặc điểm của nắp chai

 Làm bằng sắt không gỉ sét có mạ thiết hoặc crom mỏng 0.235mm

 Phía trên có logo nhà sản xuất

 Xung quanh nắp có 2 răng

 Đường kính nắp 32.1 mm

 Chiều cao 6 mm

 Phía trong có lớp điệm

• Tại sao phải thanh trùng?

- Vì các thao tác vệ sinh thiết bị không đảm bảo

• Ưu điểm:

- Giảm được khả năng vi sinh vật nhiễm vào chai

- Chai sau khi rửa không cần làm nguội

• Các yếu tốt tạo ra dạng bọt tốt

- Malt không quá nhuyễn

- Sấy malt ở nhiệt độ cao

- Nấu bia trong thời gian dài

- Nhiều protein có khả năng keo tụ

- Chất chiết houblon không có hoặc ít tanin

• Vị

- Các vị dở ( chát, khét, rơm…)

- Các vị xấu do sự cố trong sản xuất ( chua, đắng, )

- Hương vị bị biến đổi sau khi chiết bia (do oxy và ánh sáng)

• Độ sánh ( phụ thuộc chất keo, hợp chất chứa nito, loại houblon, lọc, chủng nấm men)

• Năng lượng ( 440 kcal/l) bằng 2/3 năng lượng cung cấp từ 1 lít sữa)

• Vitamin ( B1, B2, PP)

9 ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN

10 GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG

KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT

• Kết luận

Qua chuyên đề này giúp các bạn nắm vững qui trình, thông số và kỷ thuật

tương ứng của từng giai đoạn trong qui trình sản xuất bia Giúp các bạn hiểu

rõ hơn cơ chế chuyển hoá nấm men, từ đó đề ra giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm bia

• Nhận xét

Trong quá trình bày còn gặp nhiều thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến từ quí thầy (cô) và các bạn Tôi chân thành cảm ơn!

CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI!