Quy trình công nghệ sản xuất bia

Báo cáo sản xuất bia: quy trình công nghệ sản xuất bia

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

I.TỔNG QUAN VỀ BIA

1.Lời giới thiệu

I.TỔNG QUAN VỀ BIA

1.Lời giới thiệu

Khi nhu cầu sống của con người được cải thiện thì nhu cầu ănuống cũng ngày càng cao, không những về số lượng mà cả về chấtlượng, không những ăn no mà phải ăn ngon Vì vậy việc có những sảnphẩm thực phẩm vừa đáp ứng được thị hiếu, vừa đáp ứng dinh dưỡng làvấn đề cần thiết, từ đó mà ngành công nghệ thực phẩm đã ra đời và ngàycàng phát triển.Cùng với sự phát triển về kinh tế, nhu cầu về thực phẩm

và đồ uống của người tiêu dùng ngày càng tăng

Trong đó Bia là một loại nước giải khát có nhiều lợi ích cho sứckhoẻ của con người

Với xu thế hiện nay người tiêu dùng sử dụng bia ngoài chức năng lànước giải khát mà còn là chất có giá trị dinh dưỡng cao, tăng hàm lượngvitamin, chất chống oxi hoá là nhờ nấm men có trong bia Chính vì vậy

mà bia ra đời để phục vụ nhu cầu cho người dân

Ngày nay bia là một trong những loại nước giải khát phổ biến nhấttrên khắp thế giới và sản lượng của nó gắn liền với tên tuổi của nhữnghãng bia lớn như Heineken (Hà Lan), Heninger (Đức), Carlberg ( ĐanMạch), Foster (Úc), Tiger (Singapore),… với tổng sản lượng hàng tỉ lítbia mỗi năm, đã tạo công ăn việc làm và thu về những lợi nhuận khổnglồ

Nước ta là một nước nằm trong xứ nóng, vì vậy nhu cầu về nướcgiải khát chiếm một vị trí khá quan trọng nhất là trong những ngày hè oibức nếu không cung cấp đủ nước giải khát cho nhân dân thì ta khôngtạo điều kiện để nâng cao năng suất lao động Do vậy Đảng và chính phủ

đã quan tâm rất nhiều đến sự phát triển của ngành nước uống Cho đến

nay, ngoài các nhà máy bia lớn như nhà máy bia Hà Nội, nhà máy biaSài Gòn, với tổng công suất hàng trăm triệu lít/ năm, đã xuất hiện rấtnhiều nhà máy và các xưởng sản xuất bia ở hầu khắp các tỉnh và thànhphố trong cả nước Các nhà máy này cùng với các cơ sở sản xuất bia đãtạo ra việc làm cho nhiều lao động và phần nào đáp ứng nhu cầu thị hiếucủa nhân dân

2.Lịch sử

+ Thời kỳ Ai Cập Cổ Đại:

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 trước công nguyên (TCN) và đã được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà (Mesopotamia)

Phát hiện hoa Houblon: bảo quản bia lâu hơn, tạo vị đặc biệt Thay thế mọi

cỏ thơm khác Nhờ tính kháng khuẩn cuản hao houblon bia có chất lượng tốt hơn.

Tại châu Âu, trong thời Trung cổ, bia chủ yều 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 hàng loạt để tiêu thụ.

+ Thời kỳ Louis Pasteur:

Trong cách mạng Pháp các phân xưởng bia nhà thờ bị suy sụp Thời Napoleon các xưởng bia được khôi phục lại Năm 1880 là bước ngoặc trong ngành sản xuất bia, Louis Pasteur phát hiện ra bản chất của quá trình sản xuất bia, lên men tự nhiên và tuyển chọn chủng giống (hương vị ổn định), bảo quản bia bằng cách đun nóng ở 70oC (thanh trùng Pasteur).

Năm 1883 Viện nghiên cứu và giảng dạy về bia được thành lập tại Đức.

+ Thời đại hiện nay:

Từ đầu thế kỷ XX, sản xuất bia đang phát triển mạnh thì gặp cú sốc do chiến tranh Tuy nhiên từ năm 1946, nghiên cứu khoa học phát triển nhanh dẫn đến ngành công nghệ sản xuất bia cùng phát triển.

3.Khái niệm bia:

Có nhiều định nghĩa về bia ở các nước khác nhau

- Ở Pháp : “Bia là một loại đồ uống thu được từ quá trình lên mendịch các chất chiết từ đại

mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men và nước

- Ở Đức: “Bia là là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men vàkhông qua chưng cất và ở đây chì sử dụng hạt đại mạch nảy mầm,hoahoublon,nấm men và nước

- Còn ở Việt Nam : “Bia là một loại đồ uống lên men có độ cồn vàđược làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch,hoa houblon,nấm men

bia ale ở các nhiệt độ này tạo ra một lượng đáng kể các este, các hươngliệu thứ cấp và các sản phẩm tạo mùi khác, và kết quả là bia tạo ra cómùi vị của hoa hay quả tương tự (nhưng không chỉ có thế) như tá, lê,dứa, cỏ, cỏ khô, chuối, mận hay mận khô

Bia Lager

Là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới Chúng có nguồngốc từ vùng Trung Âu.Men bia lager là loại lên men chìm, thông thườngđược lên men ở nhiệt độ 7-12 °C gọi là pha lên men, và sau đó được lênmen thứ cấp lâu ở 0-4 °C gọi là pha lager hóa Trong giai đoạn lên menthứ cấp, lager được làm trong và chín Các điều kiện lạnh cũng kiềm chếviệc sản xuất tự nhiên các este và các phụ phẩm khác, tạo ra hương vị

"khô và lạnh hơn" của bia

Bia hỗn hợp

Kiểu bia lai hay bia hỗn hợp sử dụng các nguyên liệu và công nghệhiện đại thay vì các khía cạnh truyền thống của sản xuất bia.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 hoaquả hay rau cỏ có thể lên men trong quá trình lên men, tạo ra chất lượnghài hòa một cách rõ nét

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

- Bia hun khói là bất kỳ loại bia nào mà mạch nha của nó đã đượchun khói Thông thường các loại bia này có mùi và hương vị của khói

Ví dụ như: bia Rauchbiers ở Bamberg, Đức

5.Thành phần và giá trị dinh dưỡng của bia

Thành phần của bia:

-6 Hydratcacbon,15base hữu cơ

-16 rượu, 33 este

-17 hợp chất cacbonyl,29 acis hữu cơ,11 chất khác

-Có 2 acid amin :Valin,Phenylalani

Ngoài ra trong bia còn có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axitamin rất cần thiết cho cơ thẻ Theo Hopkins, trong 100 ml bia 10% chấtkhô có 2,5 – 5 mg vitamin B1, 35 – 36 mg vitamin B2 và PP

Về mặt dinh dưỡng 1 lít bia có chất lượng trung bình tương đươngvới 25g thịt bò hoặc 150g bánh mì loại một, hoặc tương đương với nhiệtlượng là 500 kcal Vì vậy bia được mệnh danh là bánh mì nước bia còn

có nhiều giá trị dinh dưỡng như kích thích tiêu hoá, ăn uống ngonmiệng, tăng điều kiện bỗ dưỡng, đặc biệt có khả năng làm tăng nhịp tim,tăng sức co bóp cơ tim làm tăng lưu thông máu

6.Một số sản phẩm nổi tiếng

Trên thế giới

Trong nước

II.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1.Nguyên liệu

Nước

-Là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia

-Thành phần chính của bia là nước (chiếm từ 80 - 90%)

- Thành phần các ion vô cơ trong nước cũng ảnh hưởng đến sản phẩmrất lớn Chúng có tác động đến hương thơm và chất lượng của bia

Vai trò của nước trong quá trình sản xuất bia:

- Dùng để ngâm đại mạch

- Nước dùng trong quá trình đường hóa (trích ly Malt)

- Nước trong đường ống (dùng để đẩy nguyên liệu, sản phẩm đếnthiết bị) một phần nước này sẽ được xả bỏ

- Nước dùng cho mục đích rửa men hoặc hòa vào sản phẩm Lượngnước này có ảnh hưởng rất lớn đến sản phẩm vì thế chúng cần đượcthanh trùng trước khi sử dụng

- Nước dùng cho vệ sinh thiết bị và dụng cụ chứa sản phẩm.Thường lượng nước này được thải bỏ tuy nhiên do ảnh hưởng trực tiếplên quá trình và sản phẩm nên nước cần phải được xử lý và thanh trùng

- Nước rửa chai sau khi chiết rót Lượng nước này không cần quantâm đến chất lượng nếu sản phẩm có quá trình thanh trùng

- Nước dùng cho lò hơi cần được xử lý để làm mềm giúp lò hơi vậnhành tốt và kéo dài tuổi thọ của thiết bị

Bảng các chỉ tiêu của nước

Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như đại mạch,tiểu mạch, thóc, ngô v.v sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo vàsấy 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

Trong số các loại mạch nha thì mạch nha từ lúa đại mạch được sửdụng rộng rãi nhất do nó chứa nhiều amylaza, là một loại enzym tiêu hóagiúp cho việc phá vỡ tinh bột để chuyển nó thành đường Tuy nhiên, phụthuộc vào loại cây trồng trong từng khu vực mà các loại ngũ cốc đượchoặc không được mạch nha hóa khác cũng có thể sử dụng, bao gồm lúa

mì, lúa gạo, yến mạch và lúa mạch đen ,cũng như ít phổ biến hơn là ngô

và lúa miến

Mạch nha được tạo ra từ hạt ngũ cốc bằng cách ngâm chúng vàotrong nước, cho phép chúng nảy mầm và sau đó làm khô hạt đã nảymầm trong các lò sấy Hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa tạo ra các enzym đểchúng chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường có thể lên men

Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màumạch nha khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc Các loại mạch nha sẫmmàu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn Ngày nay, trong phần lớn cáctrường hợp, hai hoặc nhiều loại mạch nha được phối hợp để sản xuất bia

Vai trò

Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) đểchuyển hóa thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chấtkhác Để giảm giá thành, người ta có thể sử dụng ngũ cốc làm thế liệu,

và lượng tối đa là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn malt

Malt chứa đầy đủ enzym amilaza để thủy phân tinh bột Nếu sửdụng thế liệu nhiều thì lượng enzym này cung cấp không đầy đủ và tabuộc phải bổ sung enzym từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzym từ vi sinhvật

Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzym proteaza đểthủy phân chúng Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym này được hoạthóa mạnh mẽ Khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng thủy phân proteintạo thành các phức chất có khả năng giữ CO2 tốt, tạo vị bia đặc trưng

Bảng các chỉ tiêu của malt

là hoa cái và hoa đực trổ ra từ các gốc khác nhau Hoa Houblon sống lâunăm (30-40 năm), có chiều cao trung bình từ 10-15 m Có 2 loạiHupblon là: Hupblon bittermiss và Hupblon Arom

Yếu tố quan trọng nhất của hoa Houblon trong sản xuất bia là nhựahoa và các tinh dầu.Nhựa hoa tạo nên vị đắng của bia,còn các tinh dầuchủ yếu tạo ra hương thơm cho bia

Trong sản xuất bia người ta chỉ sử dụng các búp hoa của cây cái chưathụ phấn.Trong hoa cái có chứa nhiều nhựa đắng và tinh dầu,chính cácthành phần này cung cấp cho bia các cấu tử đắng và thơm

Hiện nay hoa Houblon dung trong công nghệ sản xuất bia ở nhiềudạng khác nhau

-Hoa khô :sau khi thu hái hoa được sấy khô và chế biến để giữ chất hoa -Hoa viên :hoa khô nghiền thành bột sau đó ép thành viên

-Cao hoa: dùng dung môi trích các nhựa đắng và tinh dầu của hoa sau

đó làm bay hơi dung môi ta được dung dịch nhớt màu xanh da trời và nóđược bảo quản ở nhiệt độ lạnh

Tiêu chuẩn chất lượng cua hoa Houblon(tính theo %chất khô)

Nấm men dùng trong sản xuất bia thuộc giống SaccharomycesCác chủng nấm men thường sử dụng trong sản xuất bia:

-Saccharomyces cerevisiae hansen -Saccharomyces carbergensis hansen Saccharomyces cerevisiae hansen: lên men nổi, hoạt động từ 00C -

100C hoặc cao hơn trên bề mặt dịch lên men, có khả năng lên men 1/3đường rafinose

Saccharomyces carbergensis hansen: có khả năng lên men chìm,

hoạt động ở nhiệt độ thấp(<100C) và có khả năng tiêu thụ hoàn toànđường rafinose

Ngoài ra, chủng Saccharomyces uvarum cũng đang được dùng trong các loại bia chất lượng cao

Men bia sẽ chuyển hóa đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo racồn và cacbon điôxít (CO2 và các hợp chất khác

Một chủng nấm men sản xuất, cần xem xét các chỉ số sau đây:

- Tốc độ và mức độ lên men

- Hàm lượng sản phẩm bậc hai tạo thành

- Tốc độ và khả năng kết lắng

- Mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật (tức là mức độ thoái hóa)

- Khả năng chống chịu khi bị tấn công

Trước khi cho nấm men vào tank phải kiểm tra các chỉ tiêu sau:

Độ thuần khiết không có vi sinh vật lạ

Số lượng tế bào từ 10.10

 Độ thuần khiết không có vi sinh vật lạ 6 đến 20.106 tế bào / 1ml dịch lên men

Tỷ lệ của tế bào chết <5%

Tỉ lệ tế bào nảy chồi 15– 20%

+ Các hóa chất dùng để điều chỉnh ph như: H2SO4, acid lactic, CaCl2

+ Chất tạo màu cho bia: caramen.

– Nhóm phụ gia gián tiếp

- Đậu: hàm lượng tinh bột trong đậu không lớn, thường nhỏ hơn 40% trọng lượng, vì vậy trong nấu bia người ta dùng đậu không phải ý nghĩa thế liệu cho malt mà với ý nghĩa làm cho bia có khả năng tạo bọt mạnh (trong đậu có chúa nhiều glucozit) là nguồn thức ăn tốt cho nấm men về sau Ngoài ra trong đậu còn chứa nhiều vitamin và các chất kích tố tăng trưởng đối với nấm men.

- Đường saccharose: được sử dụng như một thế liệu cao cấp, đưa trực tiếp dưới

dạng tinh thể vào nồi đun với hoa hoặc đưa vào dưới dạng siro trong quá trình chiết bia (đối với một vài loại bia ngọt).

2.Quy trình

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia

Quy trình sản xuất bia bao gồm các giai đoạn chính:

- Tạo độ ẩm 43-45%,đảm bảo cho quá trình nảy mầm của hạt

-Làm biến tính hay hòa tan protein của tế bào nội nhũ

Căn cứ vào đặc điểm của chủng giống đại mạch,có thể điều chỉnhnhiệt độ, thời gian,và phương pháp ươm mầm.Thông thường malt ươmmầm ở 14oC trong 7-8 ngày đêm.Khi chiều dài rễ gấp1,5 lần chiều dàilá,còn chiều dài lá bằng 2/3-2/4 chiều dài hạt là đạt tiêu chuẩn

SẤY MALT:

Sau khi kết thúc quá trình ươm mầm, cần thiết phải làm chấm dứtcác hiện tượng nảy mầm ở giai đoạn thích hợp để nâng cao chất lượngcủa bia sau này

Quá trình sấy malt được thực hiện trong các thiết bị đặc biệt nhiềutầng,có nhiệt độ khác nhau

Người ta chia khâu sấy malt làm 3 pha:

-Pha sinh lí: nâng nhiệt độ lên 45oC,các quá trình sinh hóa vẫn diễn ratrong malt,độ ẩm giảm dần khoảng 30%

-Pha enzyme: nhiệt độ 45-70oC.Quá trình enzyme xảy ra mạnh mẽ,độ

ẩm giảm còn 10%,các chất thơm hình thành

TÁCH RỄ

Trong thành phần hóa học của rễ malt chứa nhiều hợp chất thuộc nhóm acid alkaloid Nếu những hợp chất này có trong bia sẽ gây nên những vị đắng.

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 sẽhút

ầm, trở nên dai khó tách khỏi hạt malt…

NGHIỀN MATL

Nghiền nhằm mục đích: giảm và kiểm soát kích thước hạt, đích phânnhỏ các hạt tinh bột tạo điều kiện thủy phân

Quá trình này phụ thuộc nhiều yếu tố: loại nguyên liệu (Malt, gạo); thiết

bị (lọc khung bản; lọc thùng); quy trình công nghệ (tỉ lệ thế liệu; chủngloại thế liệu)

Chuẩn bị dịch lên men

Đường hóa(quá trình nấu nha)

Mục đích của quá trình đường hoá: nhằm chuyển hoá các thành phầnchính của Malt và thế liệu thành những chất hoà tan trong nước và loại

bỏ những chất không hoà tan ra ngoài Các chất hoà tan có sẵn trongMalt thường là: đường, dextrine, các chất vô cơ và một phần là protein Các chất không hoà tan trong Malt cần chuyển hoá gồm phần lớn làtinh bột, vỏ trấu, một số protein có phân tử lượng cao và một số chất hỗnhợp khác, khi nấu xong sẽ được giữ lại trong bã hèm

Trong bột Malt tồn tại 3 loại enzyme rất quan trọng là: protease,

amylase,sitase và một số enzyme khác chiếm số lượng không đáng kể.

Việc điều chỉnh nhiệt độ để 3 loại enzyme này phát huy được khả năngxúc tác của chúng là công việc quan trọng nhất trong quá trình nấu bia

Thực tế nghiên cứu và sản xuất cho thấy nhiệt độ thích hợp cho từngloại enzyme có trong Malt như sau :

nở hơn tinh bột Malt

Hồ hoá có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình công nghệ saunày, vì tinh bột được hồ hoá sẽ đường hoá nhanh hơn Hồ hoá có nghĩa

là làm trương nở và phá vỡ các hạt tinh bột trong dịch hồ nóng, nhờ vậycác enzym amylase sẽ dễ tác dụng hơn là tinh bột chưa hồ hoá

2 Dịch hoá:

Dưới tác dụng của α- amylase, các chuỗi dài amylo và amylopectin

sẽ nhanh chóng bị cắt đứt thành những chuỗi nhỏ hơn, vì thế độ nhớttrong mẻ nấu giảm rất nhanh β- amylase chỉ có thể cắt từ từ vào cuốimạch của amylo và cuối mạch nhánh của amylopectin và cứ cắt 2 gốcmột Enzym α- Amylase tác động ở nhiệt độ thích nghi nhất là 70-75oC,

pH thích nghi 4,6 và bị huỷ diệt ở 80oC trong thời gian ngắn

3 Đường hoá: