Nước tham gia trực tiếp vào quy trình cơng nghệ (nấu malt, lọc dịch nha, lên men, trong cơng đoạn chiết rĩt…), tạo nên sản phẩm cuối cùng. Cĩ thể nĩi nước là
nguyên liệu chính để sản xuất bia do trong bia hàm lượng nước chiếm đến 90÷92% trọng lượng bia.
Thành phần và hàm lượng của chúng ảnh hưởng rất lớn đến quy trình cơng nghệ
và chất lượng bia thành phẩm. Nước cơng nghệ được sử dụng trong quy trình nấu
malt, nấu gạo, rửa bã. Nước dùng để nấu bia:
Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hịa tan chất đắng, chất chát trong vỏ
malt (nhất là Na2CO3) gây cho bia cĩ vị đắng khĩ chịu.
Những cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ làm hạ độ acid của hồ malt làm cản trở hoạt động của hệ enzim trong malt
2KH2PO4 + Ca(HCO3)2 = CaHPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2CO2 Na2CO3 là muối làm giảm độ acid mạnh nhất vì:
2KH2PO4 + Na2CO3 = K2HP04 + Na2HPO4 + 2H2O + 2CO2 Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị:
+ Nước dùng để rửa nấm men cần phải sạch, khơng chứa nhiều hợp chất hữu cơ, và đặc biệt khơng chứa vi sinh vật.
+ Nước rửa thiết bị nên cĩ độ cứng thấp đến trung bình, đặc biệt khơng chứa
các muối NH3 và các muối nitrit.
3.3.7 Phương pháp xử lí nước
Cĩ nhiều phương pháp xử lý như: Lọc cát để loại cặn bẩn cịn sĩt lại.
Lọc qua than hoạt tính để loại bớt Cl2, tạp chất hữu cơ trong nước gây mùi khĩ chịu.
Trao đổi ion để khử độ cứng của nước, các hạt nhựa trao đổi ion được tái sinh
bằng NaOH, HCl.
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 23
Nhưng nhà máy chỉ sử dụng phương pháp lọc qua than và trao đổi ion. Sau khi xử lý
xong nước được chứa trong tank để phục vụ sản xuất.
3.4 Nấm men
3.4.1 Chủng nấm men
Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành 2
nhĩm:
Nhĩm nấm men nổi với các đặc tính:
Nhiệt độ lên men: 14 ÷ 25oC (Lương Đức Phẩm, 2005).
Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của mơi trừơng.
Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm.
Khả năng lên men đừơng tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%). Nhĩm nấm men chìm với các đặc tính:
Nhiệt độ lên men: 4 ÷ 12oC
Quá trình xảy ra trong lịng mơi trường nên khả năng lên men tốt.
Cĩ khả năng lên men hồn tồn (vì cĩ thể lên men đường rafinosse hồn tồn). Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy
thùng lên men rất nhanh, nhờ vậy bia trong hơn so với sử dụng nấm men nổi.
Hiện tại nhà máy bia Sài gịn – Tây Đơ sử dụng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis được Hasen phân lập năm 1833 với đầy đủ các đặc tính của chủng
nấm men chim và nhiều ưu điểm vuợt trội:
Lên men mạnh trong lịng mơi trường; khi hết nguồn cacbon trong mơi trường, cĩ xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men, làm trong bia
nhanh.
Lên men được glucose, mannose, galactose, fructose, saccharose, malttose.
Đặc biệt rafinose và các dextrin đơn giản, lên men tốt, thậm chí ở nhiệt độ thấp từ
6 ÷ 10oC (các giống khác khơng cĩ khả năng này).
Ngồi ra chủng nấm men này cịn cĩ khả năng tái sử dụng tốt (6 ÷ 8 đời), tỷ lệ
tế bào chết < 10%.
Hiện nay nấm men này được sử dụng khá phổ biến ở các nhà mày bia trên thế giới. Sinh sản tốt ở 8 ÷ 25oC. Ở nhiệt độ thấp (2 ÷ 8oC) chúng sinh sản chậm, nhưng vẫn
lên men mạnh vì khả năng tạo bào tử của nấm men này yếu. Trong mơi trừơng cĩ đầy đủ vitamin (đặc biệt là vitamin B6) chúng sẽ phát triển tốt nhưng ảnh hưởng của
từng loại vitamin lên nấm men là khơng giống nhau.
Khả năng kết lắng của nấm men phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Cấu tạo thành tế bào
nấm men, hàm lựơng nitơ hịa tan trong mơi trường, nhiệt độ, trị số diện tích điện
của tế bào và PH của mơi trường (thường 8,0 ÷ 4,0).
Hình 3.8 Tế bào nấm men
(Nguồn: www.sinhhocvietnam.com)
3.4.2 Cấu tạo nấm men
Nấm men Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota và thuộc giới nấm. Nấm men Saccharomyces cerevisiae cĩ hình cầu hay hình trứng, cĩ kích
thước nh, t 5ữ14 àm, sinh sản bằng cách nảy chồi hay sinh bào tử. Nấm men
Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau: vách tế bào, màng tế bào chất, tế
bào chất.
Hình 3.9 Cấu tạo tế bào nấm men
(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2009)
Vách tế bào: cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau. Trong đĩ chủ yếu là glucan, protein, lipid và một số thành phần nhỏ khác như kitin, volutin.
Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, cĩ cấu tạo chủ yếu là lipoprotein, giữ vai trị điều hịa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào.
Tế bào chất gồm cĩ mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khác
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 25
golgi, riboxom, khơng bào. Trong tế bào chất cĩ nhân chứa thơng tin di truyền cho tế bào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào.
Năng lượng cung cấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ty thể cũng nằm
trong tế bào chất. Ngoài ra cịn cĩ hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế bào.
3.4.3 Thành phần hĩa học
Thành phần hố học của tế bào nấm men Saccharomyces khác nhau tuỳ thuộc vào
điều kiện mơi trường nuơi cấy, thành phần các chất dinh dưỡng trong mơi trường nuơi
cấy và tình trạng sinh lý của tế bào. Nấm men ép cĩ chứa 70 ÷ 75% nước, 25 ÷ 30% cịn lại là chất khơ.
Nước: bao gồm phần nước nằm bên ngồi tế bào là phần nước nằm trong khoảng
trống giữa tế bào và nước nằm bên trong tế bào (nội bào) là phần nước nằm bên trong tế bào chất của tế bào. Lượng nước khác nhau tuỳ thuộc vào chủng nấm men, kỹ thuật
nuơi và phương pháp thu tế bào. Thành phần chất khơ của tế bào nấm men bao gồm
protein và các chất cĩ nitơ khác chiếm 50%, chất béo 1,6%, cacbonhydrat 33,2%, mơ tế bào 7,6%, tro 7,6%. Thành phần của những chất này khơng cố định, nĩ cĩ thể thay
đổi trong quá trình nuơi cấy cũng như quá trình lên men.
Carbohydrate gồm: polysaccharide, glycogen, trehalose (12 ÷ 12,5%), mannan (18,7 ÷ 24,9%), glucan (9,47 ÷ 10,96%) và chitin. Những nghiên cứu động học về sự biến đổi cacbonhydrat trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan và dạng glycogen tan trong kiềm và acid clohydric là yếu tố cấu trúc của tế bào, trong khi trehalose và glycogen tan trong acid acetic, là chất tạo năng lượng chính cho tế
bào. Hàm lượng trehalose trong nấm men cĩ liên quan đến tính bền vững của nĩ: lượng trehalose càng cao nấm men càng bền.
Chất mỡ của nấm men là mỡ trung tính glycerol, photpholipid, sterol tự do và nhiều sterol, ester.
Tro chiếm 6,5 ÷ 12%. Lượng chất khơ trong nấm men dao động tùy theo mơi trường nuơi cấy.
Bảng 3.8 Thành phần hĩa học của tế bào nấm men
Thành phần Hàm lượng (% chất khơ) Thành phần Hàm lượng (% chất khơ)
Cacbon 49,8 K2O 0,04
CaO 12,4 SO3 0,42
Nitro 6,7 MgO 0,38
Hydro 3,54 Fe2O3 0,035
P2O5 2,34 SiO 0,09
Ngồi ra nấm men cịn chứa vitamin B2, B3, B5, B6, D và những chất cĩ vitamin khác
khơng được tiết ra ngồi dưới dạng tinh thể. Hàm lượng đáng chú ý của nấm men là
protein và nguồn vitamin nhĩm B.
3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tăng sinh khối của nấm men
Nhiệt độ tối ưu cho quá trình tăng sinh khối là 25 ÷ 3 00C, ở 400C nấm men ngừng hoạt động và bắt đầu chết. Ở nhiệt độ thấp làm ức chế quá trình tăng sinh khối
của nấm men, việc ức chế này mạnh hay yếu cịn tùy thuộc vào chủng nấm men,
ngồi ra chúng cũng khơng bị tiêu diệt ngay cả ở nhiệt độ -1800C.
Ở nồng độ dịch đường ≥ 20%, quá trình phát triển nấm men và lên men ngừng hoạt động. Vì các tế bào bị huyết tương hĩa do áp lực thẩm thấu cao.
Hàm lượng CO2 cao, làm giảm sự tăng trưởng sinh khối, trong khi oxy cao làm
tăng tốc độ phát triển nấm men.
Hàm lượng cồn ≥ 0,5% cĩ ảnh hưởng độc hại cho nấm men, ảnh hưởng gia tăng
khi nhiệt độ tăng.
Chất kháng sinh, phụ thuộc vào nồng độ chúng sẽ giết chết nấm men như: Cl2 tự do, florid, H2SO3, formol…
3.4.5 Các chỉ tiêu lựa chọn nấm men bia
Chọn men bia cần chú ý đến các chỉ tiêu sau:
Quá trình sinh trưởng của nấm men gồm các pha: pha tiềm phát, pha chỉ số, pha cân bằng và pha suy vong. Trong tiềm phát nấm men hầu như khơng sinh sản, trong pha thứ hai nấm men bắt đầu nảy chồi mạnh và lên men. Trong pha cân bằng sinh
trưởng của nấm men ổn định và lên men mạnh. Ở pha cuối cùng, sự sinh sản hầu như
ngừng lại và bắt đầu kết lắng.
Khả năng kết lắng của nấm men cĩ vai trị rất quan trọng trong sản xuất bia. Nấm men chìm kết lắng ở dạng bơng dưới đáy các thùng lên men cịn men nổi thì nổi lên bề mặt dịch lên men.
Sức lên men là điều quan trọng nhất trong thực tế sản xuất. Trong sản xuất bia
thường chọn những tank lên men mạnh và tạo cho bia cĩ mùi vị đặc trưng, thơm ngon.
Tốc độ lên men tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: khả năng lên men của nấm men, hoạt tính sinh lý và số lượng tế bào của chúng trong mơi trường, nhiệt độ, pH, thành phần hố học của dịch lên men...
Ngồi ra cịn phụ thuộc vào hàm lượng các thành phần protein trong tế bào nấm men.
3.4.6 Các yêu cầu cơng nghệ giống men
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 27
Khả năng và tốc độ lên men trong điều kiện nhiệt độ thấp. Khả năng kết lắng đối với những loài lên men chìm.
Hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo thành trong lên men. Tính ổn định trong sản xuất.
Tạo ra hương vị và chất lượng sản phẩm đặc trưng.
3.5 Thế liệu và phụ gia
3.5.1 Thế liệu dạng hạt
Gồm các dạng ngũ cốc như hạt gạo, ngơ, kê,…các hạt này được sử dụng ở trạng thái
chưa nảy mầm và đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiền mịn, phối trộn cùng với bột
malt. Về khả năng thay thế malt đại mạch trong sản xuất bia thì gạo được dùng nhiều
hơn cả. Gạo là loại nguyên liệu cĩ hàm lượng tinh bột cao, cấu trúc hạt khá rắn
chắc, hàm lượng protein thấp, ít tan trong nước nên ta cĩ thể dùng thay thế malt cĩ chỉ số Kolbach cao. Tinh bột gạo hồ hĩa và trương nở ở nhiệt độ 75 – 850C. Nhà máy sử dụng 25% gạo trong cơng đoạn nấu dịch đường cĩ nguồn gốc từ đồng bằng sơng Cửu Long. Việc sử dụng gạo làm thế liệu tại Nhà máy nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm, tăng cường độ bền keo, sản xuất bia nhẹ hơn và sáng màu hơn bia sản xuất hoàn tồn bằng malt, tạo sản phẩm phù hợp với sở thích và nhu vầu người tiêu dung. Bảng 3.9: Thành phần chính của gạo Thành phần % chất khơ Carbohydrate chung 85 ÷ 90 Các hợp chất chứa nitơ 5 ÷ 8 Chất béo 0,2 ÷ 0,4 Nước 13 ÷ 14
(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền và ctv., 2007)
3.5.2 Phụ gia
H2SO4: nhà máy dùng H2SO4 98 % để hạ pH nồi gạo, tăng khả năng phân giải tinh
bột với lượng dùng 50 ml cho một mẻ khoảng 730 kg gạo.
CaCl2: sử dụn g c ho nồi ma lt với lượn g 2 ,3 kg ch o một mẻ kh oản g
2090 kg ma lt để cung cấp Ca2+ cho nấm men, tăng độ bền nhiệt cho hệ enzyme amylase giúp đường hĩa triệt để. Ion Cl- để điều vị tạo vị đậm đà, ổn định thành phần bia. Ngồi ra, CaCl2 cịn làm tăng khả năng trao đổi chất của nấm men, làm cho nấm men dễ kết lắng.
Acid lactic: điều chỉnh pH khối cháo ở nồi malt và nước nha ở giai đoạn đun sơi
sao cho pH của nước nha khoảng 5,2 ÷ 5,4 với liều lượng sử dụng ở nồi malt là 700ml.
ZnCl2: cung cấp Zn2+ dạng vi lượng cho nấm men ở nồi đun sơi khoảng 8 g,
nhưng nếu nhiều quá sẽ gây độc đối với nấm men. Trong quá trình đun sơi và lắng
nước nha một phần kẽm bị mất, vì vậy lượng kẽm sử dụng phải được xác định bằng
phương pháp thực nghiệm sao cho hàm lượng Zn2+ trong nước nha là 0.01 –
0.02mg/l.
Caramel: tăng cường độ màu cho nước nha và bia, được cho vào nồi đun sơi 2
kg/mẻ trước khi bổ sung houblon cao để độ màu của dịch đường đạt 8,5 ÷ 9,5 EBC.
Malturex-L: bản chất là hợp chất α-acetolactate decarboxlase được tinh chế từ
vi khuần Bacillus Subtillis để rút ngắn quá trình lên men phụ do ngăn cản sự hình
thành diacetyl bằng cách xúc tác phản ứng decarboxyl hĩa α-acetolactate tạo acetoin.
Collupulin: k hố i l ư ợ n g c o l l u p u l i n s ử d ụ n g 0 , 2 g / h l , bản chất là enzyme protease dùng phân hủy các hợp chất protein cao phân tử, hạn chế sự đục bia.
Vicant: thành phần gồm Erythobate và Sodium metabisulphite, là chất chống oxy
hĩa và ổn định mùi vị cho bia, thường dùng 1100g cho một mẻ lọc hay 0,3 ÷ 0,4g/hl.
Vicant được cho vào trong bia cùng với collupulin trước khi lọc.
PVPP (polyvinyl po lypyrolidone): dùng làm bột trợ lọc trong thiết bị lọc đĩa (lọc
FOM) để hấp phụ polyphenol. Đây là hợp chất hữu cơ dạng bột khơng tan trong tất
cả các dung mơi và trương nở trong nước. Cĩ thể tái sinh bằng NaOH 2% ở 750C để sử dụng nhiều lần.
Hyflo và STD (standard): dùng áo bột các ống lọc trong thiết bị lọc KG để lọc
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 29
CHƯƠNG 4. QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 333 4.1 Quy trình sản xuất tổng quát
Hình 4.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất tổng quát bia lon 333
Silo chứa malt
Sàng, tách bụi
Nghiền
Silo chứa gạo
Sàng, tách bụi Nghiền Lọc dịch đường Nồi chờ Đun sơi Lắng xốy Làm lạnh nhanh Lên men Lọc bia Thành phẩm Bồn TBF Chiết lon Nhập kho Thị trường Hội cháo Silo chứa bã Cân Cân Nấu Nấu Gạo Malt
4.2 Cơng đoạn nấu nước nha
4.2.1 Sơ đồ quy trình nấu nước nha
Hình 4.2 Quy trình cơng nghệ nấu nước nha
4.2.2 Tiếp nhận và tồn trữ nguyên liệu
Malt nhập về được tiếp nhận và tồn trữ vào các silo bằng kim loại. Nhà máy cĩ
hai silo chứa malt với thể tích mỗi silo 106 m3 và một silo chứa gạo cĩ thể tích là 44 m3. Các silo malt được đĩng kín để khơng hút ẩm vào trong, tránh lây lan sâu mọt,
Pha bột malt Nước 26
0
C Phụ gia Silo chứa malt
Xử lí, nghiền, cân
Giai đoạn sơi Giai đoạn 830C
Giai đoạn 720C Silo chứa gạo Xử lí, nghiền, cân Giai đoạn 720C Pha bột gạo Malt lĩt Nước 260C Phụ gia Malt lĩt Giai đoạn 650C Giai đoạn 750C Bã hèm Nồi lọc Nồi chờ Lắng xốy Làm lạnh nước nha (6 ÷ 80C) Bổ sung oxy Thải cặn
Nồi sơi hoa Houblon
Phụ gia TỔ LÊN MEN Giai đoạn 500C Giai đoạn 760C Malt Gạo N ơ ì m al t
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 31
chim chĩc, chuột bọ... riêng silo gạo cần thơng thống hoặc cĩ hệ thống thơng giĩ vì gạo thường cĩ độ ẩm cao 14 ÷ 16% nên dễ bốc hơi và ngưng tụ nước.
Malt và gạo được đựng trong các bao và nhập kho để trồn trữ. Khi lượng nguyên liệu trong các silo cịn ít thì các bao được mở miệng và được các gào tải chuyển vào chứa
trong các silo để phục vụ cho quá trình sản xuất. Các nguyên liệu được xuất ra từ đáy
silo bằng van cánh khế. Các vít tải và gàu tải đưa nguyên liệu đến thiết bị sàng để