Trong hoa houblon cĩ ba thành phần cơ bản là: chất đắng, tinh dầu thơm và polyphenol Nước:11-13% Polyphenol:15-21% Chất đắng:2.5-6% Protein:25-21% Cellulose:12-14%
Chất khống:5-8%
Các hợp chất khác:26-28%
2.3.1.2Vai trị
Houblon là nguyên liệu quan trọng, cho vào nhằm mục đích làm cho bia cĩ vị đắng dịu và hương thơm đặc trưng.
Cung cấp vịđắngđể cân bằng vị ngọt của đường mạch nha,
Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc,
Hoa bia cĩ các hiệu ứngkháng sinhgiúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật khơng mong muốn.
Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn (tạo ra bởi các chấtcacbonat hĩabia).
2.3.1.3. Vai trị của chất đắng:
Là thành phần cĩ giá trị nhất của hoa houblon. Làm cho bia cĩ vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Khi hịa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, chất đắng là những hợp chất cĩ hoạt tính sinh học cao tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia cĩ khả năng giữ bọt lâu. Với nồng độ thấp các chất đắng cũng cĩ khả năng ức chế rất mạnh các vi sinh vật, vì chúng cĩ tính kháng khuẩn rất cao và do đĩ làm tăng độ bền của bia thành phẩm. - Nhĩm acid đắng cĩ 2 loại : + Alpha-acid: gồm humolone (35- 70%), cohumolone (20-55%), adhumolone (10-15%), prehomulone (1-10%) và posthumolone (1-5%). + Beta-acid: gồm lupulone (30-55%), colupulone (20-55%), adlupulone (5-10%), prelupulone (1-3%), postlupulone.
2.3.1.4. Vai trị của tinh dầu thơm:
Tinh dầu trong hoa houblon gồm hơn 200 chất: terpen, ester, cetone và các hợp chất chứa lưu huỳnh. - Tinh dầu phấn hoa houblon chiếm từ 0,17 – 0,65% trọng lượng hoa, trong đĩ khoảng 3/4 là các cấu tử thuộc nhĩm tecpen (C5H8)n và 1/4 là các cấu tử cĩ mang oxy, đại diện chính là geraniol (C10H18O)n - Tinh dầu hoa ở điều kiện gia nhiệt nhẹ dễ bị oxy hố, khi đĩ tác dụng gây mùi sẽ thay đổi nhiều, thậm chí tạo ra mùi khơng phù hợp cho sản phẩm bia như mùi tỏi. - Các hợp chất trong tinh dầu cĩ thể tồn tại dưới các dạng hydratcacbon với nhân là một tecpen (C5H8)n, hoặc dưới dạng aldehyd, ceton, rượu,… Khi hịa tan vào dịch đường, tinh dầu tồn tại trong bia và tạo ra cho bia một mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu.
2.3.1.5. Vai trị của tannin:
Với hàm lượng trung bình khoảng 4% trọng lượng hoa, tannin cĩ 1 vai trị nhất định trong quá trình cơng nghệ, từ đĩ cĩ ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến chất lượng bia. Trong quá trình đun sơi dịch đường với hoa houblon, trước hết tannin được tách ra dưới dạng hịa tan. Sau đĩ, do điều kiện nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, chúng sẽ bị oxy hố và trùng ngưng ở các mức độ khác nhau, các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các protein trong dịch đường, hình thành những phức tannin – protein, tạo ra dạng kết tủa nĩng trong quá trình này. Mặt khác, một dạng phức tương tự, nhưng trọng lượng phân tử nhỏ hơn, khi hạ nhiệt độ xuống chúng sẽ kết tủa lại tạo thành kết tủa nguội trong dịch đường. Tĩm lại, tannin cĩ ảnh hưởng tốt đến quá trình cơng nghệ: giúp dịch đường trong nhanh hơn và kết tủa các thành phần protein khơng bền, làm tăng độ bền keo của bia, nhưng mặt khác tannin cũng làm kết tủa các protein bền làm giảm khả năng tạo bọt của bia
2.3.2. Đánh giá chất lượng houblon:
Houblon dùng trong sản xuất bia phải đạt các tiêu chuẩn sau:
Houblon dạng cao:
Màu sắc : vàng sẫm
Mùi : mùi đặc trưng
α-acid đắng : >=30%
Houblon dạng viên:
Màu sắc : xanh
Mùi : mùi đặc trưng
α-acid đắng : 8%
Độ ẩm : <10%
2.3.3. Các chế phẩm hoa houblon
Hoa viên: hoa viên loại 90,hoa viên loại 45,hoa viên đã được đồng phân hĩa
Cao hoa
2.4. Nấm men:
Nấm men là loại vi sinh vật đơn bào, cĩ khả năng sống trong mơi trường dị dưỡng cĩ chứa đường, nito, photpho, và các chất hữu cơ, vơ cơ khác. Chúng là các vi sinh vật dị dưỡng cĩ khả năng sống trong điều kiện kỵ khí và hiếu khí.
Nấm men sinh sơi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, axit amin khơng thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khơ của tế bào, nên nhiều loại nấm men cịn được sử dụng để sản xuất protein.
2.4.1. Thời kỳ sinh trưởng của nấm men:
Bao gồm 5 giai đoạn:
Giai đoạn tiềm phát: nấm men làm quen với mơi trường sống, sinh khối chưa tăng nhiều.
Giai đoạn logarit: nấm men phát triển nhanh, sinh khối tăng ào ạt, kèm theo sự thay đổi mạnh mẽ của dịch lên men.
Giai đoạn ổn định : sinh trưởng ổn định .
Giai đoạn chậm dần : tốc độ tăng trưởng của nấm men chậm dần, sản phẩm lên men được tích tụ nhiều.
Giai đoạn suy vong : tốc độ tế bào chết vượt qua tốc độ sinh sản, tổng lượng sinh khối giảm.
Hiện nay thơng thường một đời nhân giống được sử dụng từ 6 – 10 chu kỳ lân men.
Dự sử dụng biện pháp nào thì nấm men cho vào dịch đường để lên men điều phải đạt từ 10 – 20 triệu tế bào / ml dung dịch
2.4.2. Vai trị của nấm men
Nấm men cĩ vai trị quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men chính là quá trình chuyển hĩa đường của nguyên liệu..
Nấm men cung cấp hệ enzyme để chuyển hĩa đường trong dịch đường đã Houblon hĩa thành CO2 và C2H5OH.
Trao đổi chất với mơi trường tạo ra các thành phần cĩ tác dụng làm cho bia cĩ mùi vị đặc trưng.
2.4.3. Phân loại
Trong sản xuất bia thường cĩ 2 loại nấm men:
Saccharomyces cerevisiae ( nấm men nổi ) : lên men ở nhiệt độ 12 – 130C tế bào chúng nổi lơi lửng trong dịch men trong quá trình lên men nhanh chĩng và mạnh mẽ.
Saccharomyces carlsbergensis ( nấm mem chìm ) : lân men ở nhiệt độ 10 – 120C, chúng kết chăm rồi lắng xuống đáy thiết bị lên men, thuận tiện cho việc xử lý và thu hồi nấm men cho đợt sản xuất sau. thơng thường người ta dựng nấm men chìm vì nĩ cĩ thể lên men hồn tồn lượng đường ở nhiệt độ 6 – 100C.
2.4.4. Yêu cầu nấm men
Tốc độ lên men nhanh.
Sử dụng cĩ hiệu quả cao, tạo độ cồn cao.
Cĩ khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ và nồng độ CO2
phù hợp với nhà máy.
Cĩ khả năng kết bong hoặc kết lắng tốt.
Cĩ khả năng sống sĩt cao cho mục đích tái sử dụng.
Sản phẩm tạo ra bao gồm các chất hương và vị đặc trưng cho bia.
Đặc tính duy truyền và ổn định cao.
Sơ đồ 2.3:Sự thay đổi nhiệt độ (t), độ pH, hàm lượng chất khơ (SG, kg/m3), hàm lượng dầu fusel (fa, mg/L) và các ester hữu cơ (e, mg/L) trong quá trình lên men chính
Chất lượng giống: chọn giống phải đạt các yêu cầu chất lượng như tốc độ và mức độ lên men, hàm lượng sản phẩm phụ khơng nhiều, tốc độ và khả năng kết lằng tốt, mức độ suy giảm các đặc tính kỹ thuật, khả năng chịu tác động của mơi trường…
Loại nấm men: chủng nấm men lựa chọn phải cĩ tính ổn định các đặc trưng trên.
Nhà máy sử dụng nguồn nấm men chủ yếu là nấm men Saccharomyces cerevisia.
Lên men nổi thực hiện ở điều kiện nhiệt độ từ 18-220C, cuối quá trình lên men các tế bào nấm men kết thành chùm và bị hấp thụ và các bột khí CO2 rồi nổi lên bề mặt dịch lên men.
Như vậy đối với sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi, nấm men được tách khỏi bia bằng cách hớt bọt, cịn ở lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men.
Nấm men được nhân giống thuần chủng dưới dạng men được giữ trong ống thạch nghiêng trong phịng thí nghiệm.
Trước khi đưa vào sản xuất cần phải nhân giống để tăng số lượng tế bào nấm men cần thết cho lượng dịch lên men. Lượng nấm men cấy vào: khoảng 10 – 18 triệu tế bào/ ml dịch. Nồng độ bia càng cao thì lượng nấm men ban đầu phải càng lớn.
Tăng trưởng của nấm men: trong quá trình lên men, nấm men sẽ tăng lên 3 lần, 2 phần sẽ được lấy ra để cấy vào các mẻ sau.
Một trụm nấm men trong nhà máy bia sử dụng trong 8 đời
Một số đặc tính hình thái và đặc tính cơng nghệ dựng để phân biệt và lựa chọnphương pháp lên men
Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống
Saccharomyces, chúng cĩ khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong mơi trường nước mạch nha như các loại đường hồ tan, các hợp chất nitơ (các acid amin, peptid), vitamin và các nguyên tố vi lượng… qua màng tế bào. Sau đĩ, hàng loạt các phản ứng sinh hĩa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hố các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiến hành.
Đặc tính hình thái
Nấm men nổi: Tế bào nấm men mẹ và con sau nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành như chuỗi các tế bào nấm men cịn hình dạng chủ yếu hình cầu hoặc ovan với kích thước 7 – 10 µm.
Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm cĩ enzym cĩ thể sử dụng hồn tồn đường raffinose trong khi đĩ nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường sacarose.
Ngồi ra chúng cịn khác nhau về khả năng hơ hấp, khả năng trao đổi chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, cịn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong quá trình hơ hấp. Vì vậy, sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men chìm.
Nấm men chìm cĩ nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
Sự khác nhau về cơng nghệ lên men
Tên gọi nấm men nổi hay nấm men chìm xuất phát từ quan sát quá trình lên men. Nấm men nổi nổi lên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính, trong khi đĩ nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính.
Nấm men chìm cịn chia ra 2 loại tuỳ thuộc khả năng kết lắng của nĩ là nấm men bụi và nấm men kết bơng. Nấm men bụi là lồi nấm men phân ly mịn trong dịch lên men và lắng từ từ khi kết thúc lên men chính. Nấm men kết bơng là lồi nấm men cĩ thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi kết thúc lên men chính và tạo thành khối kết bơng lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị. Cịn lồi nấm men nổi khơng cĩ khả năng này.
Nấm men chìm kết bơng rất cĩ ý nghĩa quan trọng trong thực tế sản xuất bia, làm cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường khơng bằng nấm men bụi và nấm men nổi.
Ngồi ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau. Nấm men chìm cĩ thể lên men 4 - 120C, nấm men nổi là 14 - 250C.
Hầu hết các chủng nấm men đều nhạy cảm với mơi trường cĩ nồng độ axit cao. Ví dụ như axit pyruvic giải phĩng ra theo con đường EMP. Do vậy, trong quá trình tiến hố, tự bản thân chúng đã hình thành một cơ chế “giải độc axit” bằng cách chuyển hố axit pyruvic thành rượu etylic và CO2. Sau đĩ cả hai chất này đều được bài tiết ra khỏi tế bào nấm men. Kết quả của chuỗi phản ứng này là NADH được tạo thành trong quá trình glucolytic lại bị oxy hố thành dạng NAD+, chất này sau đĩ lại xuất hiện trong quá trình chuyển hố glucose tiếp theo. Bằng cách này, nấm men cĩ thể liên tục phát triển và chuyển hố đường. Phản ứng tạo thành rượu etylic cĩ thể viết như sau:
Thành phần hố học của nấm men
Cấu tạo của tế bào nấm men thay đổi khác nhau tùy theo lồi, độ tuổi và mơi trường sống, nhưng nhìn chung bao gồm:
- Nước: 75 – 85% - Chất khơ: 15 – 25%.
Trong đĩ, chất khống chiếm 2 – 14% hàm lượng chất khơ.
2.5.Nguyên liệu thay thế: 2.5.1. Thế liệu
Trong sản xuất bia việc dựng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện khách quan và chủ quan nhưng điều với mục đích sau :
Hạ giá thành sản phẩm.
Tăng cường độ bền keo.
Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm.
Đa dạng hĩa sản phẩm.( tạo ra những loại bia cĩ mức độ và phẩm cấp và chất lượng khác nhau ).
Theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng.
Tăng thời gian bảo quản cho bia.
2.5.1.1.Yêu cầu kỹ thuật của thế liệu
Thế liệu dồi dào nguồn glucid, từ đĩ dưới tác dụng của enzyme trong malt glucid trong thế liệu chuyển hĩa thành đường hịa tan. Vì vậy các loại ngũ cốc thường được chọn dùng làm thế liệu trong sản xuất bia.
Khi sử dụng thế liệu, chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia. Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hĩa học của thế liệu.
Tại một số cơng ty dựng trực tiếp đường saccharoza như một thế liệu cho malt.
2.5.1.2. Nguyên liệu thay thế
Dạng rắn : ngơ, gạo, lúa miến, lúa mì, đại mạch, yến mạch, kê, khoai tây….
Dạng lỏng : nước siro, tinh bột, đường ngơ, ngũ cốc, củ cải, siro caramen, nước siro malt…
Hiện nay gạo được sử dụng ở các nhà máy bia BẾN THÀNH để thay thế một phần malt vì đây là nguồn nguyên liệu dồi dào mà giá lại rẻ, đồng thời cĩ thể tiết kiệm chi phí.
Mục đích sử dụng gạo: gạo chứa nhiều tinh bột , gạo làm nhẹ bia và trung tính.
Thành phần hĩa học của gạo :
Hợp chất chứa nito : 7 – 9 %
Chất béo : 0.2 – 0.7 %
Xenllulose, v ỏ l ụa : 0.5%
Tro : 0.7 %
Bảng 2.3: Thành phần hĩa học trong gạo, thúc.
Chỉ tiêu của chỉ gạo :
Màu sắc : trắng
Mùi : khơng cĩ mùi lạ
Độ ẩm : 14 – 15 %
Các bộ
phận Protein
Tinh
bột Đường Cellulose Pentozan C.béo Khống
Tồn bộ hạt 10,07 69,00 4,32 2,76 8,10 2,24 2,28 Nội nhũ 12,91 79,82 3,54 0,15 2,72 0,67 0,45 Vỏ&lớp alơron 28,70 Rất ít 4,18 16,2 36,56 7,78 10,51 Phơi 41,30 Rất ít 25,12 2,46 9,74 15,04 6,31
Hàm lượng tinh bột : 57 – 88 %
Hàm lượng protein : 6 – 9 %
Hiệu suất hịa tan : 50 – 80 %
Tỉ lệ sử dụng thế liệu trong nhà máy sản xuất bia bến thành : Tỉ lệ thế liệu gạo : malt là 35:65 gạo sử dụng làm thế liệu trong nhà máy bia BẾN THÀNH dưới dạng đã tách hết trấu cám và mầm
Bảo quản thế liệu: Trong nhà máy bia BẾN THÀNH gạo được bảo quản trong những silo, cĩ 6 silo ( 2 silo gạo và 4 silo malt ), mỗi silo gạo chứa 200 tấn gạo.
2.6. Các nguyên liệu phụ khác (phụ gia)
Trong cơng nghệ sản xuất bia, ngồi những nguyên liệu khơng thể thiếu được như đã nĩi trên, người ta dựng một số nguyên liệu phụ gia và hĩa chất khác. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật cơng nghệ mà những dạng nguyên liệu hoặc hĩa chất này được sử dụng với hàm lượng khác nhau.Nguyên liệu phụ chia ra làm hai nhĩm chính :
2.6.1. Nhĩm phụ gia gián tiếp ( chất hỗ trợ kỹ thuật)
Nhĩm này gồm tất cả nguyên liệu và hĩa chất được sử dụng trong quy trình cơng nghệ, song nĩ khơng được phép cĩ trong thành phần sản phẩm. vớ dụ : các bột trợ lộc, tác nhân làm lạnh….
Các hĩa chất dũng để vệ sinh thiết bị, phân xưởng sản xuất như H2SO4, NaOH, KMnO4,….
2.6.2. Nhĩm phụ gia trực tiếp
Gồm tất cả những nguyên liệu và hĩa chất cĩ mặt trong thành phần của sản phẩm với hàm lượng cho phép.
Ví dụ :
Nhĩm hĩa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nước cơng nghệ