NGHIÊN cứu sản XUẤT BIA có độ cồn THẤP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BIA CÓ ĐỘ CỒN THẤP ( DƯỚI 0,5%) A Phần mở đầu Lí chọn đề tài Bia loại thức uống có giá trị dinh dưỡng cao Bia xem thức uống bổ dưỡng có nhiều chất đường, đạm, béo men Ngồi ra, bia có 90% nước, tiếp mạch nha (hay gọi malt) từ 16% đến 19% phân tử dễ hòa tan Men bia thành phần để sản xuất bia Nhiều nghiên cứu khoa học gần xác nhận bia có nhiều ích lợi với sức khỏe tinh thần sử dụng bia mức độ hợp lý: + Những vitamin B6 tìm thấy bia giúp ngăn ngừa phát triển homocysteine - acid amin có liên quan đến bệnh tim Thực tế, có nhiều homocysteine thể khiến bạn dễ bị bệnh mạch máu tim mạch + Uống bia làm tăng mức độ lipoprotein lên cao, đồng thời chúng tăng cholesterol tốt, làm giảm nồng độ insulin thể Điều tốt để tránh bị tiểu đường làm giảm hội phát triển bệnh + Giảm ngủ, chống ung thư, giảm cholesterol, Bia trở thành loại thức uống phổ biến sống Đặc biệt dịp lễ tết, họp mặt bạn bè, gia đình Việt Nam Nhưng bia có độ cồn cao nên khơng phải sử dụng sản phẩm Cồn làm ảnh hưởng đến sức khỏe thần kinh Nên công việc cần tập trung lái xe, vận động viên, sử dụng rượu bia Đặc biệt đối tượng phụ nữ độ cồn bia dễ làm ảnh hưởng đến họ Tại Việt Nam, thời gian qua, quy định an toàn điều khiển phương tiện giao thơng ngày gắt gao rõ ràng, thị trường cho sản phẩm bia không cồn có lợi cho sức khỏe hồn tồn khả thi việc giúp giảm thiểu tai nạn giao thông, an ninh trật tự ổn định Bia khơng cồn hay có độ cồn thấp loại bia chứa hàm lượng cồn nhỏ, tùy theo tiêu chuẩn nước mà hàm lượng cồn có loại bia khác Thời gian qua, bia không cồn nhập vào Việt Nam, bán với giá đắt, chưa người tiêu dùng Việt Nam ưa thích hương vị khơng phù hợp Ngày nhu cầu người ngày tăng Thì nghiên cứu sản xuất loại bia khơng cồn có giá thành hương vị phù hợp với thị trường việt Nam góp phần làm phong phú thêm thị trường đồ uống Việt Nam, phục vụ cho nhiều đối tượng Góp phần khai thác tối đa giá trị dinh dưỡng loại đồ uống Mục đích mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục đích Sản xuất loại bia có độ cồn thấp ( 0,5%) có giá thành hương vị phù hợp với thị trường Việt Nam, phục vụ cho nhiều đối tượng 2.2 Mục tiêu: + Giữ lại chất dinh dưỡng bia + Giảm độ cồn bia xuống 0,5% + Giữ hương vị truyền thống bia + Sử dụng thấp chi phí để gia thành phù hợp + Sản xuất sản phẩm mẫu mã đẹp, đạt chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm Đối tượng nghiên cứu Bia có độ cồn thấp Ý nghĩa thực tiễn ý nghĩa khoa học Là sản phẩm ưa chuộng giới Thích hợp cho nhiều đối tượng sử dụng Cung cấp dinh dưỡng cho người Là loại thực phẩm nghiên cứu thị trường Việt Nam Phạm vi nghiên cứu Trong phòng thí nghiệm khoa “ Cơng nghệ thực phẩm công nghệ sinh học” Thời gian: Từ đến tháng Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp quan sát Đối tượng: + Những nghiên cứu trước + Thị hiếu người tiêu dùng Phương pháp quan sát : + Quan sát trực tiếp + Ghi chép lại kết quan sát 6.2 Phương pháp điều tra vấn Đối tượng: + Giảng viên + Thị hiếu người tiêu dùng Phương pháp điều tra: + Phỏng vấn trực tiếp + Lập điều tra 6.3 Phương pháp thực nghiệm Phương pháp hạn chế tạo thành đường có khả lên men q trình đường hóa Phương pháp hạn chế tạo thành cồn trình lên men Phương pháp tác động vào sản phẩm sau trình lên men Các phương pháp khác 6.4 Phương pháp phân tích rút kinh nghiệm B Phần nội dung Chương : Cơ sở lí thuyết đề tài Q trình sản xuất bia khơng cồn bắt đầu giống bia truyền thống Thực tế lặp lại toàn bước, từ việc nghiền đại mạch, nấu bia, cho thêm hoa bia (hoa houblon) chí lên men Nhưng bia có cồn đóng chai trình kết thúc, bia khơng cồn phải bắt đầu q trình loại bỏ cồn Cơng nghệ sản xuất bia độ cồn thấp nói chung bia khơng cồn nói riêng có khác biệt so với cơng nghệ sản xuất loại bia thông thường Bia không cồn sản xuất dựa số phương pháp kết hợp phương pháp đó, chia thành nhóm sau: • Phương pháp hạn chế tạo thành đường có khả lên men q trình đường hóa • Phương pháp hạn chế tạo thành cồn q trình lên men • Phương pháp tác động vào sản phẩm sau q trình lên men • Các phương pháp khác Thuộc tính sản phẩm: Thành phần dinh dưỡng chất lượng: Phần lớn chất hòa tan Bia gồm chất vào dịch đường trình nấu đường Protid sản phẩm phân hủy chúng, chất hòa tan chủ yếu là: + Maltoza, Glucoza, Fructoza, Hydrat cacbon, Dextrin, protid sản phẩm phân hủy như: Allumaza, Peptin, Peptid, Acid amin + Các chất khống có muối Kali, Natri, Phốt pho, Canxi, Mangan + Một số hữu có ta min, Vitamin (B1, B2, B5, B8, B12 ) + Các chất đạm, CO2 dạng tự liên kết + Ngoài bia có chất hòa tan khác hình thành trình lên men Acid lactic, Glyxerin, , tập hợp đem lại cho bia có giá trị dinh dưỡng lớn giá trị thực phẩm lớn Ngồi CO2 có chất đắng hoa Houblon mùi thơm hoa đem đến cho bia có giá trị cảm quan tốt Các chất hòa tan bia dễ dàng thể sử dụng (khoảng 95%) Thêm vào bia chứa chất kích thích làm tăng khả tiêu hóa dày, giúp cho trao đổi chất thể tốt, kết làm tăng hệ số sử dụng thức ăn thể Hương vị, màu sắc, mùi, độ trong, độ bền bọt, chất lượng đóng gói, hình thức bia rót ly Chương 2: Cơ sở khoa học đề tài 2.1 Phương pháp hạn chế tạo thành đường có khả lên men q trình đường hóa Paul R Witt đề xuất giải pháp tạo bia có nồng độ cồn thấp, q trình đường hóa thực nhiệt độ 78 – 80oC thời gian 30-60 phút với tham gia chế phẩm enzym alpha-amylase xellulase để giảm độ nhớt dịch đường Bia sau lọc cần phải pha lỗng với nước loại khí axit hóa để tạo thành phẩm chứa không nhiều 0,5% cồn Patent US5384135A_2 Henri J.J Caluwaerts đề xuất quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp, q trình đường hóa thực 74-76 C khoảng thời gian từ 35-50 phút nhằm khống chế lượng đường có khả lên men đến mức 50% so với hàm lượng chất khô dịch đường Sau cồn tiếp tục tách khỏi bia phương pháp bay áp suất cao CO2 nhiệt độ bia nằm khoảng 50-65 C Phương pháp đường hóa nhiệt độ cao 76oC nhằm giảm hàm lượng đường có khả lên men thể cơng trình Kabzev Satoshi Sekibata đồng tác giả ứng dụng α-glucozidase q trình đường hóa nhằm chuyển hóa đường lên men thành dạng không lên men cách giảm hàm lượng cồn bia thành phẩm 2.2 Phương pháp hạn chế tạo thành cồn trình lên men 2.2.1 Sử dụng chủng nấm men đặc hiệu chủng nấm men biến đổi gen So sánh với chủng nấm men bình thường, đặc điểm chủng nấm men đặc hiệu chủng nấm men biến đổi gen tự thân chúng có khác biệt đặc điểm di truyền so với chủng nấm men bình thường Điều làm nên khác biệt khả đồng hoá nguồn dinh dưỡng cacbon từ môi trường dịch đường kết chúng có khả tạo hàm lượng cồn thấp dịch lên men Bằng phương pháp đột biến nhân tế bào người ta tạo chủng nấm men đột biến Saccharomyces cerevisiae JS10-3C; S cerevisiae JS164; S cerevisiae E2, S cerevisiae EF2, S cerevisiae W303; S cerevisiae 3Cx9b 2.2.2 Phương pháp lên men nhiệt độ thấp Khi nấm men tiếp xúc với dịch đường -1oC số aldehid tạo trình sản xuất malt bị khử, nồng độ axit béo mạch dài bị giảm Trong nồng độ vitamin, axit nucleic số thành phần vi lượng giữ gần không đổi, bia giữ mùi thơm đặc trương Phương pháp cần bổ sung tỷ lệ nấm men lớn thời gian lên men kéo dài Fritz Schur đề xuất quy trình sản xuất đồ uống lên men khơng cồn cách cho dịch đường có nồng độ chất khô nằm khoảng từ 7,0 đến 7,5% trọng lượng tiếp xúc với nấm men nhiệt độ thấp, thường -0,4°C thấp Nick J Huige đồng tác giả đề xuất quy trình sản xuất bia chứa 0,5% cồn theo phương pháp tiếp xúc lạnh, dịch đường với hàm lượng đường 14% trọng lượng tiếp xúc với nấm men nhiệt độ nằm khoảng từ 38°F (3,3 C) đến 45°F (7,2 °C) khoảng thời gian từ đến 10 Theo cách khác, Cameron R Murray đồng tác giả đề xuất quy trình lên men bia bao gồm bước axit hóa dịch đường trước lên men có hàm lượng đường nằm khoảng từ 12 đến 20 độ Plato axit thực phẩm đến độ pH nằm khoảng từ 4,0 đến 4,6; điều chỉnh bước lên men theo lượng nấm men nhiệt độ tiếp xúc từ đến 7°C khoảng thời gian từ 10 đến 30 giờ, bia thành phẩm bổ sung chất thơm pha loãng với nước để tạo thành đồ uống không cồn từ malt Theo Patent GB1309338A (Switzerland), q trình sản xuất bia có độ cồn thấp sử dụng malt sáng màu, phương pháp lên men thường với nhiệt độ tối ưu nhiệt độ 4-8C đến đạt độ lên men thực 40-70% dịch chiết, thời gian lên men 2-5 ngày 2.2.3 Phương pháp tác động vào trình lên men nồng độ cồn đạt đến mức yêu cầu Để sản xuất bia độ cồn thấp theo phương pháp này, dịch lên men có nồng độ chất khơ ban đầu – 11% Trong trình lên men hàm lượng cồn tạo thành đạt 0,5%V tiến hành đình trình lên men cách ly tâm tách loại nấm men Sau bia tàng trữ cho lên men phụ 10 ngày 0-1oC để tránh mùi đậm hợp chất sunfua Cuối cùng, bia đem lọc, bão hòa CO trùng 2.2.4 Ứng dụng kỹ thuật cố định tế bào nấm men Kỹ thuật ứng dụng vào sản xuất nhà máy bia Bavaria Đức năm 1988, bia không cồn sản xuất phương pháp cố định tế bào nấm men thiết bị phản ứng Dịch đường trước lên men xử lý axit, chảy liên tục qua thiết bị lắp nối tiếp, tốc độ dòng dịch đường qua thiết bị 5-20 hl/giờ Sau 48-60 tạo sản phẩm bia có độ cồn 0,1%V Domeny Zoltan cộng lên men chủng nấm men biến đổi gen áp dụng công nghệ cố định nấm men Bia có độ cồn thấp sản xuất từ chủng nấm men đột biến không tổng hợp enzyme vòng acid citric Các nấm men cố định vào pectate canxi Quá trình lên men tiến hành 5-35°C với nồng độ oxy hòa tan tới 20mg/l Phương pháp cố định nấm men Heikki Lommi đồng tác giả cơng bố patent Patent EP0424794A2; chất mang thích hợp siêu sợi diethylaminoethylene cellulose (DEAD-cellulose) kết hợp với polystyrene 2.3 Phương pháp Tác động vào sản phẩm sau trình lên men 2.3.1 Loại cồn màng lọc Quá trình phân tách cồn màng phổ biến phương pháp thẩm thấu ngược Nguyên lý để loại cồn khỏi bia thẩm thấu ngược bia pha loãng với nước bơm liên tục mẻ vào mơđun phân tách Q trình tiếp tục bia thành phẩm đạt hàm lượng cồn mong muốn Tuy nhiên để loại bia có hàm lượng cồn < 0,5% chu kỳ thẩm thấu ngược kéo dài giá bia thành phẩm tương đối cao 2.3.2 Loại cồn nhiệt a Phương pháp chưng cất chân không Theo phương pháp bia loại cồn cách chưng cất nhiệt độ 45 oC áp suất thấp Bia qua thiết bị trao đổi nhiệt đến 45oC sau đưa qua thiết bị tách loại hương thơm áp suất thấp Các chất tạo hương có nhiệt độ bay thấp bị bay trước ngưng tụ giữ lại để phối hương cho sản phẩm cuối Tiếp bia cất loại cồn áp suất thấp nhiệt độ 40oC Cuối cùng, bia làm lạnh đến nhiệt độ 0-2oC phối lại hương b Phương pháp bay chân không Bia nâng nhiệt đến nhiệt độ 30oC thiết bị trao đổi nhiệt đặc biệt Tiếp theo chúng nâng nhiệt từ từ thiết bị bay thứ Cồn bốc qua hệ thống giảm áp suất ngồi Bia giữ lại nhiều cồn tiếp tục đốt nóng thiết bị bay thứ hai đến nhiệt độ tối đa 38-40oC, phần cồn lại loại Quy trình lặp lại lần thứ ba thiết bị bay giữ 33-35oC tiếp tục đạt hàm lượng cồn mong muốn Trong phương pháp cất loại cồn chất tạo hương ester, aldehit, rượu bậc cao bị làm cho sản phẩm bị hương vị đặc trưng ban đầu Do để hồn thiện sản phẩm cần bổ sung thêm nước bão hòa CO2 đến khối lượng ban đầu tiến hành phối hương bia hãng như: New Zealand, English Hop Produce theo tỷ lệ thích hợp 2.3.3 Tách cồn chất hấp phụ Didier Anglerot trình bày phương pháp cho bia tiếp xúc với chất hấp phụ thể rắn dùng để tách cồn khỏi bia, có cấu tạo từ zeolite kỵ nước, tỷ lệ phân tử Si/Al khơng nhỏ 12 2.4 Các phương pháp khác Bia thu phương pháp chế biến thông thường tiến hành pha lỗng với nước có ga (nước bão hòa CO2) để giảm nồng độ cồn, sau bổ sung thêm chất phụ gia, bao gồm axit, sacharide, chất tạo hương, chất tạo vị, chiết xuất mạch nha Một số nhà nghiên cứu sử dụng ngũ cốc khác dùng làm nguyên liệu thay phần malt đại mạch: Xinda Qian sử dụng đậu tương , Navarro Ceballos Mariano sử dụng ngô , Hertel Marcus sử dụng smoked malt Chương : Các phương pháp thực 3.1 Sử dụng enzyme xelllulaza chịu nhiệt cao nước tách khí , tinh bột thủy phân acid hóa Trước tiên malt đại mạch nấu thời gian với enzyme amylaza, sau cho thêm enzyme xellulaza chịu nhiệt cao vào nấu thêm thời gian nhiệt độ 78-80 Sau nấu dịch nha tách khỏi nồi nấu lên mên nấm men Sau lên men, toàn dịch malt bổ sung thêm tinh bột thủy phân có số DE thấp, tiến hành lọc sử lý hoa houblon malt Cuối dịch bia pha loãng với nước tách khí cho nồng độ 0,5% theo thể tích 3.2 Sử dụng khí để đuổi cồn Có thể dùng khơng khí để đuổi cồn mà CO2 khơng khí khơng làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Ngồi khơng khí dùng CO2 khí trơ.Xử lí đuổi cồn thực 15-50 tốt khoảng 25-35 Phương pháp kéo dài phút đạt độ cồn mong muốn Sử dụng bão hòa để đuổi cồn Hơi dẫn vào để hấp thu cồn từ bia mà không hấp thu nước chất tạo giá trị cảm quan Việc loại bỏ cồn nguyên nhân gây tổn thất mùi vị bia Do cần bổ sung số chất phụ gia làm nâng chất lượng cảm quan bia Krausen chất nâng cao mùi vị thích hợp Nó dịch nha có mức độ lên men nhẹ, mức độ lên men trung bình từ 1-35% Trong phương pháp krausen sử dụng với mức độ lên men từ 4-25% Thích hợp từ 6-8% 3.3 Sử dụng nấm men đột biến ADH- âm Giống nấm men khơng có enzyme alcohol dehydrogenaza sử dụng Saccharomyces cerevisiae ADH âm, ADH 1- không lại giống Trong q trình trao đổi chất kị khí nấm men biến đổi gen sử dụng Hàm lượng acetaldehyt tạo tăng lên suốt trình lên men Acetaldehyt chất độc cho tế bào nấm men chịu đựng mức Khi lượng acetaldehyt tích lũy lớn tế bào chất lên men khả lên men nấm men bị suy yếu Do trình lên men tiến hành nhiệt độ cao nhiệt độ sôi acetaldehyt Cơ chất trình lên men bơm vào liên tục hay gián đoạn cho acetaldehyt bị loại bỏ theo dòng khí Nếu q trình nạp khí có cường độ lớn acetaldehyt bị loại bỏ cách nạp khí ngày lần từ 1520 phút 10 Phần lại q trình lên men điều chỉnh cho hàm lượng glycerol tạo tối ưu để làm dịu hương vị bia Hàm lượng thích hợp từ 0.4- 1.5% thể tích Glycerol thừa trung hòa cách làm giảm giới hạn pha lỗng Trái lại thiếu glycerol bù lại cách làm giảm tạp chất chất lên men dịch nha Chương 4: Kết kết luận Dự đốn kết đạt được: Nghiên cứu bia có độ cồn 0,5% Kết luận vấn đề 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ts Hồ Tuấn Anh Nghiên cứu công nghệ sản xuất bia không cồn Trường đại học Kinh Tế- Kỹ Thuật- Công Nghiệp Ths Nguyễn Văn Tặng Giới thiệu số phương pháp sản xuất bia không cồn bia độ cồn thấp Nguyễn Quỳnh Vân cộng Nghiên cứu công nghệ sản xuất bia độ cồn thấp Báo cáo khoa học Đề tài 183.03RD/HĐ – CNCL, Tổng Công ty Rượu – Bia – Nước giải khát Hà Nội 2004 Website: + http://www.vba.com.vn/ + http://www.foodnk.com/quy-trinh-san-xuat-bia-khong-con-o-vietnam.html + http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid/13904/seo/ Nghien-cuu-san-xuat-bia-khong-con/language/vi-VN/ 12 ... thúc, bia khơng cồn phải bắt đầu q trình loại bỏ cồn Cơng nghệ sản xuất bia độ cồn thấp nói chung bia khơng cồn nói riêng có khác biệt so với cơng nghệ sản xuất loại bia thông thường Bia không cồn. .. phương pháp sản xuất bia không cồn bia độ cồn thấp Nguyễn Quỳnh Vân cộng Nghiên cứu công nghệ sản xuất bia độ cồn thấp Báo cáo khoa học Đề tài 183.03RD/HĐ – CNCL, Tổng Công ty Rượu – Bia – Nước.. .Bia khơng cồn hay có độ cồn thấp loại bia chứa hàm lượng cồn nhỏ, tùy theo tiêu chuẩn nước mà hàm lượng cồn có loại bia khác Thời gian qua, bia không cồn nhập vào Việt Nam,