Chất đắng: là thành phần quan trọng nhất trong houblon, nó tập trung chủ yếu là những hạt lupulin dưới dạng nhựa hay axit đắng kết tinh. Những hạt này có chứa những chất thơm, các chất có vị đắng đặc trưng, nhờ đó bia có vị đắng dễ chịu, có hương thơm, bọt lâu tan, làm tăng độ bền sinh học cho bia, có tác dụng kháng khuẩn và giữ được phẩm chất khi thời gian kéo dài.
α – axit đắng: gồm 6 hợp chất humulon, cohumulon, prehumulon, adhumulon, posthumulon, 4 – deoxuhumulon.
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 – axit 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 của dung môi càng cao thì khả năng hòa tan của chúng càng nhiều.
Trong giai đoạn đun sôi dịch đường với hoa houblon, các hợp chất humulon không trực tiếp hòa tan mà chúng trải qua một giai đoạn trung gian là quá trình đồng phân hóa α – axit đắng thành iso α – axit đắng. Sau quá trình đồng phân này sẽ tạo ra các sản phẩm có độ đắng cao hơn nhiều.
β – axit đắng: gồm 4 hợp chất hupulon, colupulon, adlupulon và prelupulon. Chủ yếu là lupulon có khả năng gây đắng và sự hoạt động bề mặt hay khả năng tạo bọt cũng yếu hơn humulon, nhưng khả năng kháng sinh lại mạnh hơn.
β – axit đắng dễ tan trong các ester, hexan, rượu methylic. Khả năng hòa tan trong nước, trong dịch đường kém hơn rất nhiều so với α – axit đắng. Khi đun sôi trong dịch đường, nó cũng bị đồng phân hóa sau đó mới bị phân cắt nhưng tốc độ rất
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 19
chậm. Nếu bị oxy hóa, β – axit đắng sẽ chuyển thành hupulon, khả năng hòa tan kém.
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 được tạo ra lớn hơn.
Nhựa cứng là sản phẩm cuối của quá trình. Ở giai đoạn này thì chúng không thể hòa tan vào dịch đường và thải theo cặn lắng, chính vì vậy hợp phần này không có giá trị trong sản xuất.
Polyphenol
Có vai trò quan trọng trong sản xuất, kết lắng và loại bỏ các hợp chất cao phân tử ra khỏi dịch đường. Làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia sản phẩm. Có vị gắt (làm se môi), bị oxy hóa thành hợp chất có màu nâu đỏ, kết hợp với các muối sắt thành các hợp chất đen (chúng gây đục bia, ảnh hưởng xấu đến vị và màu cho 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 khoảng 0,88, dễ dàng hòa tan trong rượu etylic ở nồng 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.
Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon, có tới 98% lượng tinh dầu thơm bay ra theo hơi nước, chỉ còn tồn tại 2% trong bia.
Một số thành phần hóa học của hoa houblon được trình bày qua Bảng 2.5.
Bảng 2.5. Thành phần hóa học của hoa houblon
Thành phần Tỉ lệ (% chất khô)
Nước 11 – 13
Chất đắng 15 – 21
Polyphenol 2,5 – 6
Tinh dầu thơm 0,3 – 1
Protein 15 – 21
Cellulose 12 – 14
Chất khoáng 5 – 8
Các hợp chất khác 26 – 28
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 20 2.4.1.2 Vai trò của hoa houblon trong sản xuất
Hoa houblon có vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất bia. Nó có tác dụng làm ngưng kết albumin (làm cho dịch bia trở nên trong hơn), ức chế sự phát triển của vi sinh vật, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, nhất là tạo nên mùi thơm, vị đắng dịu đặc trưng cho bia, đồng thời làm tăng độ bền keo và ổn định cho sản phẩm.
2.4.2 Chế phẩm của hoa houblon
Có hai loại chế phẩm được sử dụng phổ biến tại các nhà máy bia hiện nay là: houblon cao, houblon viên được nhập khẩu từ Đức và được trữ ở nhiệt độ 5 – 7oC. Houblon cao (CO2 extract) hàm lượng α – axit đắng 52,5%, tạo vị đắng cho sản phẩm, dạng sệt màu vàng sậm hoặc xanh olive. Sử dụng dạng houblon cao sẽ tách được các chất đắng trong hoa ở dạng đậm đặc, chất lượng của chất đắng được bảo toàn tốt hơn, sử dụng tiện lợi và hiệu quả hơn nhiều. Houblon cao được đóng trong hộp sắt tây và bảo quản trong điều kiện lạnh (10 – 15oC).
Dạng sản phẩm này sẽ giảm được hao phí chất đắng trong quá trình bảo quản, tăng hệ số sử dụng hữu ích của houblon, giảm lượng bã, chất màu.
Houblon viên hàm lượng α – axit đắng 8,1% tạo mùi hương đặc trưng cho sản phẩm, dạnh houblon này có các thành phần tinh dầu nhiều, chủ yếu là dùng để trích ly hương. Houblon viên được đóng gói trong bao giấy nhôm và cũng được bảo quản trong điều kiện lạnh. Nhà máy sử dụng cả ba loại houblon là SI-Au 14,929%, Batch 10,3% và HPE 10,1% cho mỗi mẻ nấu.
Hình 2.5. Chế phẩm hoa houblon dạng cao và viên
(Nguồn: http://www.bieremaisonartisanaleblogspot.com)
Những ưu điểm khi sử dụng chế phẩm:
Làm cho bia có độ đắng ổn định và có thể bảo quản trong thời gian dài và chủ động được nguồn nguyên liệu.
Dạng viên: thơm và ít đắng, là chế phẩm giàu lupulin, có vai trò quan trọng là cung cấp tinh dầu thơm cho bia, sử dụng dạng viên sẽ giảm lượng bã thải ra.
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 21
Dạng cao: thường đắng và ít thơm.
Một số yêu cầu kỹ thuật của hoa houblon cao và houblon viên được trình bày qua Bảng 2.6.
Bảng 2.6. Yêu cầu kỹ thuật của hoa houblon cao và houblon viên
Tên chỉ tiêu Houblon cao Houblon viên
Màu sắc Vàng sậm hoặc xanh olive. Màu xanh lá mạ hơi vàng.
Mùi vị Mùi thơm đặc biệt, dễ bay
hơi, vị đắng rõ rệt.
Mùi thơm đặc trưng, vị đắng dịu.
Hình dạng Dạng sệt, có độ sánh cao. Dạng viên đùn không vở
vụn. Hàm lượng α – axit đắng
≥ 50%. Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với dịch đường.
8 – 10%
(Nguồn: Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Tây)
2.5 THẾ LIỆU
Là nguyên liệu chưa nảy mầm có thể sử dụng ngũ cốc như: bo bo, gạo, ngô, bắp, khoai,…(Hình 2.6). Nhưng gạo là nguyên liệu có hàm lượng tinh bột cao, cấu trúc hạt khá rắn chắc, hàm lượng protein thấp, ít tan trong nước nên được sử dụng nhiều trong quá trình nấu bia.
Mục đích: hạ giá thành sản phẩm, cải thiện một số tính chất của sản phẩm, tạo ra chủng loại bia có phẩm cấp chất lượng khác nhau. Tuy nhiên, sử dụng thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia (mùi, vị, màu…).
Công ty cổ phần Bia – Sài Gòn – Miền Tây sử dụng thế liệu là gạo với tỉ lệ thêm vào là 75% malt – 25% gạo.
Hình 2.6. Thế liệu dùng trong sản xuất bia
(Nguồn: http://www.dc166.4shared.com)
Thành phần hóa học của gạo và các chỉ tiêu đánh giá gạo dùng trong sản xuất được trình bày qua Bảng 2.7 và Bảng 2.8.
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 22
Bảng 2.7. Các thành phần chính của gạo
Thành phần Chất khô
Carbohydrate chung 85 – 90
Protein (các hợp chất chứa nitơ) 5 – 8
Chất béo 0,2 – 0,4
Nước 13 – 14
(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007)
Bảng 2.8. Các chỉ tiêu đánh giá gạo dùng trong sản xuất
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Màu sắc Đồng nhất, không hạt mốc, sạn, rác, hôi
Tỉ lệ tập chất < 2% Tinh bột > 76% Chất béo < 1,6% chất khô Độ ẩm 13 – 13,5% Tro 1,1% chất khô Cellulose 0,8% chất khô
(Nguồn: Công ty cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Tây)
2.6 PHỤ GIA SỬ DỤNG
Trong công nghệ sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu chính ra người ta còn dùng đến một số chất phụ gia nhằm nâng cao chất lượng của bia sản phẩm. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật công nghệ mà sử dụng với những hàm lượng khác nhau và được chia làm hai nhóm:
Nhóm phụ gia trực tiếp: gồm tất cả những nguyên liệu phụ và hóa chất có mặt trong thành phần của sản phẩm nhưng có sự kiểm soát chặt chẽ về hàm lượng cho phép.
- Axit lactic: điều chỉnh pH của khối cháo ở nồi malt, tạo môi trường thuận lợi để các enzyme amylase hoạt động đồng thời điều chỉnh pH của nước nha. - Canxi clorua (CaCl2): hoạt hóa enzyme, cung cấp ion Ca2+ hỗ trợ cho việc
kết lắng các protein trong quá trình đun sôi, làm tăng độ bền nhiệt cho enzyme α – amylase giúp cho quá trình dịch hóa mẻ nấu triệt để hơn, tăng khả năng trao đổi chất của nấm men trong giai đoạn tổng hợp protein làm tăng hiệu suất mẻ nấu. Ion Cl- cho bia có vị đậm đà, ổn định thành phần sinh học của bia.
- Caramel: điều chỉnh màu của nước nha theo yêu cầu. Được bổ sung vào khi đun sôi với hoa houblon.
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 23
- Kẽm sunfat (ZnSO4): cung cấp ion Zn2+ kích thích sự phát triển sinh khối cho nấm men. Nếu thiếu kẽm nấm men lên men chậm nhưng nếu quá nhiều sẽ gây độc đối với nấm men. Trong quá trình đun sôi và lắng trong nước nha thì một phần kẽm mất đi do bị hấp thu trong các bã kết tủa.
- Enzyme Ultraflo Max: giúp hệ enzyme amylase bền nhiệt hơn để quá trình đường hóa tốt hơn.
- Enzyme Termamyl SC: hỗ trợ cho quá trình thủy phân triệt để tinh bột còn sót lại trong quá trình thủy phân, được bổ sung khi bắt đầu rửa bã. Liều lượng sử dụng là 45 g/1 tấn nguyên liệu.
- Malturex – L (enzyme α – acetolactate decarboxylase): enzyme xúc tác, có tác dụng rút ngắn thời gian lên men, hạn chế sự tạo thành diacetyl trong quá trình lên men.
- Vicant: có thành phần cấu tạo là erythobate và sodium metabisulphite, được sử dụng như là chất chống oxy hóa giúp cho bia ổn định mùi vị và màu sắc.
Nhóm phụ gia gián tiếp: gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm.
- Harborlite, Hyflo, Standard, PVPP: là các bột trợ lọc được bổ sung vào trong quá trình lọc giúp cho quá trình lọc nhanh hơn.
- Harborlite được cho vào tạo màng lọc thứ nhất sử dụng 2kg cho mẻ lọc, dạng bột, hạt to có màu trắng.
- Hyflo được cho vào tạo màng lọc thứ hai có kích thước nhỏ hơn bột Harborlite cũng có màu trắng. Liều lượng sử dụng là 8kg cho mẻ lọc bổ sung sau khi cho bột Harborlite vào.
- Standard: dạng bột mịn, có màu vàng được dùng để tạo màng lần thứ 3 trong quá trình lọc ống, được cho vào bia làm cho bia trong hơn khi lọc.
- PVPP (poly vinylpolypyrrolidone): dùng làm bột trợ lọc trong máy lọc đĩa nhằm hấp phụ polyphenol làm tăng độ trong cho bia. Đây là hợp chất hữu cơ dạng bột không tan trong tất cả các dung môi và trương nở trong nước. Bột PVPP có thể tái sử dụng sau khi lọc.
2.7 HÓA CHẤT SỬ DỤNG VỆ SINH THIẾT BỊ
Trong quá trình sản xuất bia, việc vệ sinh các thiết bị như: các tank lên men, đường ống, thiết bị nấu, thiết bị lọc và nền xưởng là rất quan trọng. Tránh sản phẩm lên men bị nhiễm vi sinh. Tùy vào yêu cầu kỹ thuật mà sử dụng các hóa chất vệ sinh cho đúng theo qui định và an toàn trong sản xuất.
- Xút: gồm có xút nóng và xút lạnh. Đối với xút nóng chỉ dùng riêng cho việc vệ sinh đường ống, xút lạnh dùng riêng cho vệ sinh các tank lên men.
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 24
- Acid trimeta: là hóa chất tẩy rửa, có tính acid vệ sinh cho các tank lên men và các tank chứa bia. Là chất lỏng, trong suốt, có tác dụng loại bỏ cặn của houblon, tẩy sạch và ngăn ngừa sự hình thành cặn và bã bia và ức chế sự phát triển của các men dại trong hệ thống CIP. Dùng để vệ sinh bơm tuần hoàn CIP cho các tank lên men, tank cấy men, đường ống dẫn bia, bơm tuần hoàn ở nồng độ 1,5%.
- P3 Oxonia: là chất khử trùng gốc peracetic acid. Là chất lỏng, trong suốt không màu, có mùi hăng, dễ tan trong nước nóng và nước lạnh. Có tác dụng diệt khuẩn đặc biệt hiệu quả trong mọi điều kiện kể cả trong điều kiện nước lạnh. Không nhất thiết phải tráng rửa lại thiết bị sau khi khử trùng. Sau khi khử trùng có thể xã bỏ hoặc thu hồi về tái sử dụng cho các tank sau.
- HNO3: là một acid mạnh, có tính tẩy rửa mạnh loại trừ được các cặn trong các tank lên men và các tank chứa bia.
- Xà phòng: dùng làm vệ sinh nền xưởng và bên ngoài các đường ống thiết bị. - Nước dùng để rửa và vệ sinh thiết bị: Nước dùng để rửa men và thiết bị đòi
hỏi phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu cơ và vi sinh vật. Nước dùng để rửa thiết bị không được chứa NH3và các nitrit, nên dùng nước có độ cứng thấp đến độ cứng trung bình. Các nồi thanh trùng Pasteur nên được sử dụng nước ít tạp chất khoáng và muối, không có vi sinh vật.
Quy trình vệ sinh các tank chứa và các tank sau khi kết thúc quá trình lên men.
Quy trình vệ sinh đường ống
Quy trình vệ sinh các tank chứa TBF
Quá trình vệ sinh các tank lên men phải đúng theo qui định, đối với hóa chất sử dụng như xút sau khi tuần hoàn 45 phút nồng độ của xút < 2% thì xả bỏ, nếu cao hơn tiến hành thu hồi lại, acid trimeta có nồng độ < 0,5% thì không thu hồi và P3 oxenia thường 0,5%. Nước 5 phút Xút lạnh 45 phút Nước 10 phút Acid trimeta 15 phút Nước 10 phút P3 Oxenia 5 – 10 phút Nước 5 phút Xút nóng 30 phút Nước 10 phút Acid trimeta 20 phút Nước 10 phút P3 Oxenia 5 – 10 phút Nước 10 phút Acid trimeta 15 phút Nước 10 phút P3 Oxenia 5 – 10 phút
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 25
CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA
3.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA TỔNG QUÁT
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bia Sài Gòn đóng chai
Gạo Malt Tồn trữ Tồn trữ Nghiền Nghiền Nấu Nấu Lọc Lauter Nước 30oC Nước 50oC Bã Nồi chờ
Đun với hops Lắng xoáy Làm lạnh nhanh Sục khí Lên men chính Lên men phụ Lọc bia Pha bia Chiết bia Thanh trùng Kiểm tra Thành phẩm Nấm men Bã Nước pha bia Hosp, caramel acid lactic, ZnSO4
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 26
3.2 CÔNG ĐOẠN NẤU NƯỚC NHA
Mục đích: làm cho các chất có trong malt và các nguyên liệu khác hòa tan tối đa vào dịch. Phần lớn các chất hòa tan vào dịch wort tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.
Quá trình nấu được qua dần các mức nhiệt độ thích hợp khác nhau, nhằm đáp ứng cho các enzyme amylase và protease hoạt động. Thực chất quá trình này là quá trình thủy phân tinh bột và protein. Sản phẩm thu được là đường maltose và các axit amin cùng với các sản phẩm trung gian của quá trình thủy phân:
Tinh bột → Dextrin → Maltose
Protein → Các sản phẩm trung gian → Axit amin (abumose, peptit, peptone)
3.2.1 Sơ đồ quy trình nấu nước nha
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình nấu nước nha
Malt Gạo Làm sạch Làm sạch Nghiền Nghiền Cân Cân
Nấu malt Nấu gạo
Lọc Lauter Nước 30oC Acid lactic Nồi chờ Nước 50oC CaCl2 Acid lactic E. Ultraflo Max Houblon hóa Houblon cao Houblon viên Acid lactic Carmen ZnSO4 Lắng xoáy Làm lạnh nhanh