Báo cáo quy trình công nghệ sản xuất bia

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: Trần Thanh Giang Lớp: 61 - CNTP-1 Nhóm sinh viên: - Thái Ngọc Lan Anh Nguyễn Thị Ý Thương Nguyễn Thị Kim Loan Trần Thị Quỳnh Như Lê Hoài Phương Khánh Hịa, tháng năm 2021 DANH SÁCH NHĨM Lê Hoài Phương Nguyễn Thị Ý Thương Nguyễn Thị Kim Loan Trần Thị Quỳnh Như Thái Ngọc Lan Anh 61132902 61132699 61132416 61130808 61130033 Nội dung Danh sách nhóm Tổng quan ngành bia Việt Nam 1.1 Giới thiệu bia .4 Lịch sử bia Bia thành phần hóa học bia Các phương pháp lên men bia 1.2 Nguyên liệu sản xuất bia Malt đại mạch Hoa houblon .6 Nước Tác nhân lên men Nguyên liệu thay khác Các phụ liệu khác .8 1.3 Phương pháp nấu bia 10 1.4 Tác dụng bia .13 1.5 Các loại bia .14 Quy trình sản xuất bia Sơ đồ công nghệ tổng quát sản xuất bia 14 2.1 Malt kỹ thuật sản xuất malt nghiền nguyên liệu 17 2.2 Chuẩn bị dịch lên men bia 21 Hồ hóa đường hóa 21 Lọc bã .26 Nấu dịch đường với hoa houblon 26 Lắng cặn làm 29 2.3 Lên men bia 30 2.4 Lọc bia 37 2.5 Bão hòa CO2 .38 2.6 Thanh trùng bia 38 Kết luận 3.1 Ưu nhược điểm quy trình .39 3.2 Cải tiến .39 Tài liệu tham khảo Tổng quan ngành bia Việt Nam Giới thiệu bia • Lịch sử bia 1.1 Theo nghiên cứu nhà khoa học, bia đời từ khoảng 7000 năm trước Công nguyên, bắt nguồn từ lạc cư trú ven bờ sơng Lưỡng Hà, sau truyền sang châu lục khác thơng qua q trình trao đổi, buôn bán lạc Trong trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị đặc biệt nhiều đặc tính quý giá Hiện nay, hoa hublon nguyên liệu thay sản xuất bia Đến kỷ XIX Louis Pasteur xuất sách bia tạo ngành công nghiệp sản xuất bia ánh sáng khoa học, với phát triển ngành khoa học khác quy trình cơng nghệ sản xuất bia ngày trở nên hoàn thiện Chính vậy, bia trở thành loại đồ uống ưa chuộng nay, sản xuất tiêu thụ ngày nhiều phạm vi toàn giới Ở Việt Nam, bia xuất chưa lâu (chỉ khoảng 100 năm), ngành công nghiệp sản xuất bia nhiều tiềm phát triển Trong năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia nước ta ngày tăng Rất nhiều nhà máy sở sản xuất bia thành lập khắp nước chưa đáp ứng hết nhu cầu thị trường chất lượng số lượng Hơn bia ngành cơng nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả thu hồi vốn nhanh, nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia • Bia thành phần hóa học bia – Định nghĩa bia Pháp: Bia loại đồ uống từ trình lên men dịch chất chiết từ đại mạch nảy mầm, có bổ sung khơng q 15% ngun liệu đường khác hoa houblon – Đức: Bia loại đồ uống thu nhận nhờ lên men, không qua chưng cất, sử dụng hạt đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men nước – Việt Nam: Bia loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, làm từ nguyên liệu malt đại mạch, houblon, nấm men nước Thành phần hóa học bia: + hydrocacbon + 16 rượu + 17 hợp chất cacbonyl + 29 axit hữu + 15 bazơ hữu + 11 chất khác + Chỉ có acid amin là: valin, phenylalanin + Chất khoáng chứa khoảng 0,4-1g/l + Vitamin B1, B2, PP + Các dextrin, đạm dạng dễ hấp thụ nhanh, humic giúp cho thức ăn phân tán tốt ruột • Các phương pháp lên men bia Phương pháp sản xuất bia cổ truyền Phương pháp lên men đại Phương pháp lên men liên tục Phương pháp lên men cố định tế bào Ngun liệu sản xuất bia • ngun liệu chính: 1.2 Malt đại mạch Hoa houblon Nước Nấm men (tác nhân lên men) • Nguyên liệu thay phụ liệu khác Malt đại mạch Thành phần hóa học malt đại mạch tính theo % chất khơ Thành phần % khô Tinh bột 58 Đường khử Đường Saccarose Pentose hịa tan Pentose khơng hịa tan hexose Xenlulose chất Thành phần Các chất chứa Nitơ Chất béo Chất khoáng Đạm formol Chất chứa Nito khơng đơng tụ Ngồi malt đại mạch chứa chất màu, chất đắng, tanin… Trong hệ enzyme protease, amilase chứa enzyme peptiase, fitase, xitase, amylophotphatase… Vai trò malt: Cung cấp chất (đường, axit amin…)cho trình lên men, cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho nấm men Cung cấp enzyme thủy phân( enzyme % chất khô 10 2.5 2.5 0,7-1 2.5 đường hóa, đạm hóa ), enzyme oxy hóa khử Cung cấp chất tham gia tạo mùi, vị, tạo bọt cho bia Hoa houblon Thành phần hóa học Houblon tính theo % chất khơ Thành phần Nước Chất đắng Tanin Protein Chất đắng % chất khô 15-20 15-21 2,5-6 15-21 Thành phần Cellulose Chất khống Tính dầu thơm Các chất khác % chất khô 12-21 5-8 0,3-1 26-28 Vai trò: Tạo vị đắng dịu cho bia; Là hợp chất có hoạt tính sinh học cao, tạo sức căng bề mặt giúp bia có khả giữ bọt lâu.; Có tính kháng khuẩn cao, với nồng độ thấp, chất đắng có khả ức chế mạnh phát triển vi sinh vật Thành phần Chất đắng Nhựa đắng Acid đắng α-Acid đắng β-Acid đắng Nhựa mềm Nhựa cứng Thành phần hoa houblon tính theo % chất khơ Thành phần α- Acid đắng β- Acid đắng Tinh dầu thơm % chất khô 6-9 3-4 Thành phần Nhựa mềm Nhựa cứng % chất khơ 5-6 1-2 Vai trị: Tạo vị thơm đặc trưng, nhẹ nhàng dễ chịu cho bia Thành phần: Thành phần gồm 103 chất, tỷ lệ cao terpen, xeton, aldehyt, este, có tính chất dễ bay Polyphenol-tanin từ Houblon Vai trò: Vị gắt (se môi); Kết lắng hợp chất protein phân tử lượng lớn;Ổn định thành phần tăng độ bền keo bia thành phẩm Thành phần: Thuộc nhóm flavonoid (flavan, flavon, flavanol) vànhiều chất khác, pholyphenol liệt kê vào nhó tanin Nước Một số yêu cầu kĩ thuật nước dùng nấu bia Thành phần Độ cứng trung bình pH Độ oxy hố Hàm lượng chất khơ Số lượng tế bào vi khuẩn nói chung Trực khuẩn E.coli Tác nhân lên men Hàm lượng 5-6µg/l 6,8-7,2 µg/l 600 µg/l] 100 tế bào/ml] Hàm lượng ion kim loại ion µg/l Ion µg/l 2+ 2+ Fe 0,3 Zn 2+ Mg 0,25 F 2+ 2+ Mn 0,05 Se 0,05 2+ Pb 0,1 NO3 35 Cu2+ tế bào/ ml] SO4 2- 60-8 – Nấm men sử dụng lên men bia loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống Saccharomyces to sinh trưởng = 25 ÷ 30oC – Nhưng phát triển ÷ 3oC, chịu đựng đươc đến –180oC, nhiệt độ khơng khí lỏng chúng sống Có thể chia nấm men thành loại Nấm men nổi: Saccharomyces Cerevisiae - To lên men = 12 ÷ 13oC - Tế bào lơ lửng tập trung lên Nấm men chìm: S Carlsbergesis - To lên men = ÷ 7oC - Kết chìm xuống đáy Các nguyên liệu thay Dạng rắn Dạng lỏng Nước xiro tinh bột, đường ngô, ngũ côc, củ cải Đường lỏng củ cải, mía, tinh bột Nước xiro malt (nước chiết malt) Ngơ Gạo Lúa miến (bo bo) Lúa mì Đại mạch Tiểu mạch Lúa mạch đen Yến mạch Kê Khoai tây Sắn loại củ khác Đường (củ cải, mía, bột tinh bột) Tinh bột ngũ cốc kể Nước xiro đại mạch loại ngũ cốc khác Xiro caramen Chất màu malt Thành phần gạo tính theo % chất khơ Thành phần Protein Tinh bột Chất béo Cellulose Mục đích sử dụng: % chất khô 75 1-1,5 0,5-0,8 Thành phần Chất khoáng Đường khử Đường Saccharose Độ ẩm % chất khô 1-1,2 0,3 0,37 0,12 - Hạ giá thành bia - Tăng cường độ bền keo, chất chứa N polyphenol phân tử nguyên liệu tinh bột thường khơng nhiều làm tăng tính bền keo - Sản xuất loại bia màu sáng loại bia sản xuất hoàn toàn malt - Nâng cao nồng độ đường cho dịch lên men, tăng độ cồn chất thơm làm bia có vị đậm đà hơn, đáp ứng dạng bia đại Các phụ gia khác - Nhóm chất dùng để xử lý nước, dùng để làm mềm nước (Phục vụ sản xuất, phục vụ nồi hơi…), (các muối Sunfat Nito, Sunfit Na…) - Nhóm chất sát trùng nước điều chỉnh pH (nước dịch đường ) Một số loại axit thường dùng sản xuất bia Tên acid HCl H2SO4 Yêu cầu kỹ thuật HCl > 30% Fe < 0,01% SO42- < 0,077% d = 1,84 g/l 95 – 98 % Axit lactic Mục đích sử dụng Điều chỉnh pH nước men sữa Điều chỉnh pH nước men sữa Điều chỉnh pH dịch hèm trình nấu đường hóa HNO3 HNO2 H3PO4 Vệ sinh, tẩy rửa sát trùng Điều chỉnh pH cho nước vệ sinh tẩy rửa - Nhóm chất dùng cho trình thu hồi CO2 (than hoạt tính, axit Sunfuric, Pecmanganat Kali, Clorua Canxi khan) - Nhóm chất chống oxy hóa cho bia ( nhóm chất khử),(axit ascorbic (C6H8O6), H2O2…) - Nhóm chất, chế phẩm enzyme dùng cho đường hóa lên men (enzyme Termamyl, Malturex… ) Một số muối thường dùng sản xuất bia Tên muối Na2CO3 NaCl CaCl2 Yêu cầu kỹ thuật Na2CO3>95% NaCl < 1% Fe 99% H2O ≤ 0,5 % Tinh khiết CaSO4 Na2S Na2S > 63,5% Fe số tế bào nảy chồi thấp -> giảm tiêu phí chất hòa tan cường độ TĐC tế bào non -> lượng sản phẩm bậc giảm -Gieo cấy mật độ 70.106 TB/Cm3 • Nhiệt độ lên men Càng cao: -Thời gian lên men giảm -Lên men triệt để sản phẩm bậc tạo thành nhiều -> tỷ số cấu tử bia không cân đối -> chất lượng bia giảm • Áp suất bề mặt -Cao -> tạo áp suất thủy tĩnh cao ảnh hưởng đến hoạt động nấm men -Duy trì mức vừa phải 0,2 – 0,5 bar, giúp hạn chế oxh bia ngăn ngừa p.triển vsv lạ • Cường độ khuấy đảo: Cao -> giúp thúc đẩy nhanh trình lên men, lại tạo nhiều sản phẩm bậc Cần trì mức thích hợp 32 Tiến hành lên men Diễn biến q trình lên men: -Thời kỳ 1: 12 – 24h -Thời kỳ 2: 24 – 48h -Thời kỳ 3: 72 – 120h - Thời kỳ 4: 144 – 192h • Tank lên men làm khử trùng Dịch lên men sau làm lạnh bơm đầy dung tích hữu dụng (2/3 tank), đồng thời bổ sung nấm men – 6mg oxy cho lít dịch bắt đầu q trình lên men • Trong giai đoạn đầu người ta cho vào chất phụ gia để kích hoạt nấm men giữ nhiệt độ – 9oC, p = 0,3 bar cách điều chỉnh vùng lạnh nhờ chương trình máy tính • Thời kỳ 1: (12 – 24h) Nấm men hấp thụ oxy, chất kích thích sinh trưởng, q trình trao đổi chất mạnh mẽ, nên số lượng tế bào tăng lên giai đoạn lên men Sau 14 – 24 h, men dậy, biểu bọt nhiều bong bóng bám quanh thành bề mặt dịch lên men • Thời kỳ : (24 – 48h)Quá trình lên men tiếp tục mạnh dần tạo lớp bọt (vàng kem), lên bề mặt dịch đường Lớp bọt chứa chất phân hủy resin(có houblon), protein, cặn mịn • Thời kỳ 3;(72 – 120h) Đạt độ lên men cao nhất, chất khô giảm 1,5 – %/24h lên men (giảm nhanh trình lên men) tạo bọt màu sẫm • Thời kỳ 4:( 144 – 192h) Sự lên men giảm dần, bề mặt dịch lên men xuất lớp chất màu resin, cặn Khi chất hịa tan chuyển hóa thành rượu etylic CO2 đạt 90% q trình lên men coi kết thúc Hạ nhiệt độ dịch, áo lạnh vùng thiết bị sử dụng để làm lạnh • Sau ta xả cặn thu hồi nấm men Quá trình thực điều khiển tay • Tổng thời gian lên men chính; -7 ngày b Lên men phụ làm chín bia Nhiệt độ – 1oC 33 Thời gian 12 – 14 ngày Số lượng tế bào nấm men giảm cuối trình lên men phụ – 106TB/ml Mục tiêu lên men phụ: Đình lên men chính, q trình huyển hóa lượng đường cịn lại tốc độ chậm (hạ nhiệt độ thấp) Khử diacetyl Tăng lượng este từ 50mg/l lên 75 – 80mg/l, tăng mùi, vị hài hòa Ổn định, tạo thêm CO2 Ở nhiệt độ thấp kết lắng hợp chất protein – polyphenol làm tăng độ bia Làm chín bia trình khử diaxetyl xuống hàm lượng 0,2mg/l, khử rượu bậc cao, aldehit, bão hòa CO2, tạo este sản phẩm khác Vì trình xảy đồng thời, thiết bị điều kiện nên ta gọi chung tàng trữ bia Điều kiện nhiệt độ:1 ÷ 2oC Thời gian tàng trữ: 20 ÷ 180 ngày 34 2.4 Lọc bia Mục đích: Bia sau lên men làm tự nhiên (nhờ trình lắng lên men phụ) chưa đạt mức độ cần thiết Do cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa,… nhằm tăng độ bền bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần học Gồm trình: -Lọc học: gồm lọc bề mặt lọc bề sâu +Lọc bề mặt: phần tử có đường kính lớn đường kính lỗ lọc giữ lại bề mặt vách ngăn lọc +Lọc bề sâu: Phần tử rắn có kích thước tương đương lỗ lọc nằm sâu mao quản vách ngăn lọc -Lọc hấp phụ: Phần tử cần tách hấp phụ bề mặt vật liệu lọc than… Sơ đồ thiết bị lọc: – Thiết bị lọc ống (Lọc thô) – Thiết bị lọc đĩa (Lọc tinh) – Thiết bị lọc (lọc tinh) 2.5 Bảo hòa CO2 Bia sau lọc hàm lượng CO2 hòa tan chưa đạt yêu cầu, ta phải bão hòa bổ sung Khí CO2 trước lúc nạp vào bia phải lọc để khử mùi Bão hịa CO2 • Nhiệt độ nạp CO2 1-50C • Áp suất làm việc thiết bị -3kg/cm2 35 2.6 Thanh trùng bia Mục đích: Tiêu diệt nấm men vi sinh vật cịn sót lại sau q trình lọc đồng thời tăng thời gian bảo quản bia, tăng độ bền sinh học sản phẩm Nhiệt độ chế độ trùng bia: + To trùng: 60-65oC + Thời gian giữ nhiệt tối đa: 15 phút Bánh xe cảm quan bia Bánh xe mùi vị bia 3.Kết luận 36 3.1 Ưu nhược điểm quy trình • Ưu điểm Sử dụng máy móc, thiết bị đại Tạo sản lượng bia lớn mà sản phẩm lại đồng đạt tiêu chuẩn hóa cao Chất lượng sản phẩm đảm bảo Tiết kiệm chi phí , nhân cơng • Nhược điểm Chưa đáp ứng nhu cầu thị trường Chưa đàm phán bên cung cấp nguyên liệu để nhận malt phải dùng gạo để thay Chất lượng chưa hoàn hảo Xuất số tác dụng phụ 3.2 Cải tiến Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men bia phù hợp cho sản xuất bia chất lượng cao Xác định cơng thức ngun liệu quy trình nấu phù hợp cho sản xuất bia chất lượng cao Xác định điều kiện phù hợp cho trình lên men tàng trữ cho chất lượng bia tốt Xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm bia ứng dụng vào thực tiễn sản xuất để tạo sản phẩm Tài liệu tham khảo Chủ biên: Lê Bạch Tuyết Các trình công nghệ sản xuất thực phẩm – Đại học Bách Khoa Hà Nội • Th.S Huỳnh Thị Ái Vân Bài giảng Công nghệ sản xuất rượu, bia nước giải khát – Đại học Nha Trang • Chủ biên: Lê Ngọc Tú Hóa học thực phẩm - NXB Khoa học kỹ thuật • Nguyễn Giang Sơn Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia 25 triệu lít/năm – Đại học Bách Khoa Hà Nội • 37 • Trần Thái Thu Vi Báo cáo thực tập Tìm hiểu cơng nghệ sản xuất bia miền Trung Cơng ty CP Hồng Thuận Phát – Nha Trang, Khánh Hịa – Đại học Cơng nghiệp Thực Phẩm TP.HCM 38 ... ảnh hưởng: - pHopt 5, 2- 5, 3 22 - toopt 45 - 50 oC • Quá trình thủy phân hemixenllulose Cơ chế Sitase Hemixenllulose Hexose + Pentose Yếu tố ảnh hưởng: - pHopt :5 - toopt : 45oC Ý nghĩa: Bổ sung... nhân lên men Hàm lượng 5- 6µg/l 6,8-7,2 µg/l 600 µg/l] 100 tế bào/ml] Hàm lượng ion kim loại ion µg/l Ion µg/l 2+ 2+ Fe 0,3 Zn 2+ Mg 0, 25 F 2+ 2+ Mn 0, 05 Se 0, 05 2+ Pb 0,1 NO3 35 Cu2+ tế bào/ ml]... Chất đắng Tanin Protein Chất đắng % chất khô 15- 20 15- 21 2 ,5- 6 15- 21 Thành phần Cellulose Chất khống Tính dầu thơm Các chất khác % chất khơ 12-21 5- 8 0,3-1 26-28 Vai trò: Tạo vị đắng dịu cho bia;