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 lọc tạp chất, tách sạn, tách kim loại và nghiền trước khi cân.
4.2.3 Nghiền nguyên liệu
4.2.3.1 Mục đích của q trình nghiền
Nhằm phá vỡ tế bào, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc với
nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hĩa và các quá trình thủy phân khác nhanh hơn và triệt để hơn.
4.2.3.2 Phương pháp nghiền
Cĩ nhiều phương pháp được sử dụng để nghiền nguyên liệu như: nghiền khơ, nghiền
ướt,… Phương pháp nghiền phụ thuộc vào loại nguyên liệu, thiết bị sử dụng nhằm đạt được mục đích là thu được cao nhất lượng chất hịa tan trong dịch đường của quá trình đường hĩa.
Nhà máy sử dụng phương pháp nghiền khơ cho cả hai loại nguyên liệu: + Đối với nghiền malt: sử dụng máy nghiền trục hai cặp trục nghiền.
+ Đối với nghiền gạo: sử dụng máy nghiền búa.
4.2.3.3 Q trình thực hiện
Vít tải và gàu tải vận chuyển malt vào máy nghiền trục và gạo vào máy nghiền búa qua cửa nạp liệu. Sau khi nghiền kích thước nguyên liệu trở nên rất nhỏ gần như dạng bột.
Bột sau khi nghiền sẽ được đưa vào thùng chứa chuẩn bị cho cơng đoạn nấu. Độ mịn của bột malt và bột gạo sau khi nghiền sẽ cĩ ảnh hưởng đến các quá trình sau:
+ Nếu nghiền to thì quá trình hịa tan các chất tan xảy ra với hiệu suất thấp. Do đĩ quá trình hồ hĩa, dịch hĩa, thủy phân diễn ra dài và ảnh hưởng đến cơng nghệ.
+ Nếu nghiền quá mịn thì hiệu suất tan vào nước càng cao nhưng sẽ ảnh hưởng
đến cơng nghệ: độ nhớt của khối cháo cao, dễ bị khét khi nấu. Bên cạnh đĩ
polyphenol chất chát trong vỏ malt hịa tan nhiều vào trong dung dịch tạo ra mùi và màu khơng mong muốn cho bia thành phẩm.
4.2.4.1 Mục đích của q trình đường hĩa
Nhằm chuyển về dạng hịa tan tất cả các chất cĩ phân tử lượng cao nằm dưới dạng khơng hịa tan trong bột malt. Chúng sẽ cùng với những chất hịa tan cĩ sẵn, tạo thành chất chiết chung. Quá trình thủy phân các chất hữu cơ phức tạp trên là kết
quả sự tác dụng của hệ thống enzyme cĩ sẵn trong malt.
Trong bột malt chỉ cĩ 15% chất hịa tan và hiệu suất hịa tan bình thường trong mẽ nấu đạt từ 78 ÷ 8 0 %, như vậy cịn từ 62 ÷ 6 5 % phải chuyển về dạng hịa tan qua
quá trình đường hĩa. Các chất hịa tan cĩ sẵn trong malt thường là: đường, dextrin,
các chất vơ cơ và một phần là protein. Các chất khơng hịa tan trong malt cần chuyển hĩa gồm phần lớn là tinh bột, vỏ trấu, một phần protein cĩ phân tử lượng cao và một số chất hỗn hợp khác, khi nấu xong sẽ được giữ lại trong bã hèm.
Người ta cố gắng chuyển về dạng chất hịa tan càng nhiều càng tốt. Điều này được thể hiện qua việc tính tốn hiệu suất thu hồi và kết quả của phân tích bã hèm sau khi lọc. Tuy nhiên, khơng phải chỉ riêng về sản lượng mà cũng phải quan tâm về chất lượng, cĩ những thành phần cần hạn chế càng ít càng tốt (như tanin trong vỏ trấu), trái lại cĩ những thành phần khác như: đường hay sản phẩm thủy phân của protein phải đặc biệt quan tâm.
4.2.4.2 Hệ enzyme thủy phân trong quá trình đường hĩa
Sự phân cắt tinh bột thành các sản phẩm cấp thấp phân tử là kết quả của quá trình tác
động của hệ enzyme amylase, bao gồm α-amylase, β-amylase và γ-amylase.
Hai enzyme α-amylase và β-amylase cùng phân cắt một mảnh cơ chất ở những vị
trí liên kết khác nhau. Sản phẩm phân cắt của enzyme này là cơ chất của enzyme kia. Sự đồng tác động của các enzyme lên cơ chất bao giờ cũng đem lại hiệu quả cao hơn so với tác động riêng lẽ.
a. Enzyme α-amylase
Enzyme α-amylase trong malt cĩ nhiệt độ
tối thích là 72 ÷ 760C, pH tối thích 5,3 ÷ 5,8, kém bền trong mơi trường acid, hoạt hĩa bởi Ca2+, kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+ và vơ hoạt ở 800C. Tác động lên mạch
amylose và amylopectin của tinh bột và bẻ gãy các mối liên kết α-1,4 glucoside.
Sau một thời gian ngắn, tồn bộ mạch amylose và mạch chính của amylopectin bị cắt nhỏ thành các oligosaccharide gồm 6 ÷ 7 gốc glucose. Nhờ cĩ quá trình này, độ
nhớt của dịch cháo giảm đi một cách nhanh chĩng và màu xanh với iod cũng mất. Tiếp theo của quá trình thủy phân là tinh bột bị phân cắt thành chủ yếu là các dextrin, một ít glucose và maltose.
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 33
Hình 4.3 Sơ đồ hoạt động của enzyme α-amylase
b. Enzyme β-amylase
Enzyme β-amylase nhiệt độ tối thích 650C, pH tối thích 5,1, vơ hoạt ở 700C, bền khi cĩ Ca2+, kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+. Cắt từ ngoài vào, mỗi lần cắt hai gốc glucoside trên tồn mạch của amylose và mạch nhánh của amylopectin để tạo thành đường maltose. Enzyme này khơng vượt qua được liên kết α-1,6 glucoside và dừng
tác động trước điểm rẽ của mạch nhánh amylopectin. Tác động của enzyme này trên
mạch amylose bắt đầu từ phía khơng phân cực, cịn trên mạch amylopectin từ phía
ngồi của mạch nhánh đi vào. Sản phẩm tạo thành tác động phân cắt của β-amylase là đường maltose.
Hình 4.4 Sơ đồ hoạt động của enzyme β-amylase
c. Enzyme γ-amylase
Chỉ tồn tại một lượng nhỏ trong malt, nhiệt độ tối thích 500C, pH tối thích 3,5 ÷ 5,5, kém bền trong mơi trường cĩ Cu2+, Hg2+. Cĩ khả năng cắt cả liên kết α-1,4
glucoside và α-1,6 glucoside từ ngồi vào của amylose và amylopectin, mỗi lần cắt
một gốc glucoside tạo thành sản phẩm là đường glucose. 4.2.4.3 Sự thủy phân trong quá trình đường hĩa
a. Sự thủy phân tinh bột
Sự thủy phân tinh bột được tiến hành qua 3 giai đoạn: Hồ hĩa, dịch hĩa và đường
hĩa.
i. Hồ hĩa
Tinh bột khơng hịa tan trong nước lạnh, khơng hịa tan trong dung mơi hữu cơ trung tính. Khi ở trong nước thì chúng hút nước và trương nở ra. Vì thế khi gia
vỡ ra và tạo thành một dung dịch nhớt. Độ nhớt của dung dịch phụ thuộc vào lượng
nước pha vào và tùy theo cấu trúc của từng loại tinh bột. Ví dụ: tinh bột gạo trương
nở hơn tinh bột malt.
Quá trình này gọi là sự hồ hĩa, sự hồ hĩa tinh bột cĩ thể xảy ra ở các nhiệt độ
khác nhau tùy theo nguồn gốc của chúng, người ta gọi nhiệt độ hồ hĩa là nhiệt độ ở đĩ dung dịch ở dạng keo và đạt độ nhớt lớn nhất. Đối với bột gạo nhiệt độ hồ hĩa
là 80 ÷ 850C, ngơ 75 ÷ 780C. Hồ hĩa cĩ ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình cơng nghệ, vì tinh bột được hồ hĩa sẽ đường hĩa nhanh hơn.
Hồ hĩa cĩ nghĩa là làm trương nở và phá vỡ các hạt tinh bột trong dung dịch nĩng, nhờ vậy các enzyme amylase sẽ dễ dàng tác dụng hơn tinh bột chưa được hồ hĩa do cải thiện sự tiếp xúc giữa các enzyme với amylose và amylopectin trong tinh bột. ii. Dịch hĩa
Dưới tác dụng của α-amylase các chuỗi dài amylose và amylopectin sẽ bị nhanh
chĩng cắt đứt thành những chuỗi nhỏ hơn, vì thế nên độ nhớt trong dịch nấu giảm
rất nhanh. Enzyme β-amylase chỉ cĩ thể cắt ở cuối mạch của amylose và cuối mạch nhánh của amylopectin, mỗi lần cắt tạo 2 gốc glucose.
Dịch hĩa cĩ nghĩa làm giảm độ nhớt trong dung dịch tinh bột đã hồ hĩa bởi α-
amylase. iii. Đường hĩa
Enzyme α-amylase tuần tự phân cắt các chuỗi của amylose và amylopectin thành
dextrin cĩ từ 7 ÷ 12 gốc glucose cịn lại, β-amylase tách 2 gốc từ đuơi cịn lại của α- amylase đã cắt để hình thành các chuỗi nhỏ hơn. Các loại đường khác như
maltotriose và glucose cĩ độ dài của chuỗi khác nhau cũng được hình thành.
Đường hĩa tinh bột phải được kiểm tra, bởi vì những tinh bột và dextrin chưa phân
cắt sẽ là nguyên nhân gây đục cho bia. Mức độ đường hĩa của tinh bột được kiểm
tra bằng dung dịch iodine 0,02N (dung dịch iodine và potassium iodine trong cồn), việc kiểm tra phải được thực hiện trên mẫu đã ngâm lạnh.
Khi thử với iodine với tinh bột thì màu cho ra sẽ phụ thuộc vào chiều dài của chuỗi, cụ thể là phụ thuộc vào các gốc của glucose:
Nếu số gốc của glucose trên 60 thì cho ra màu xanh hay màu tím (amylodextrin).
Nếu từ 40 ÷ 50 thì cho ra màu đỏ cà phê (erytrodextrin).
Nếu dưới 40 thì khơng bắt màu (axtrodextrin hay maltodextrin).
Ngành Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Nơng nghiệp & SHƯD Trang 35
dextrin bởi các hệ enzyme amylase. Sử dụng iodine để kiểm tra xem mức độ hồn chỉnh của quá trình. Trong nhà máy lượng maltose trong nước nha sau quá trình
đường hĩa phải lớn hơn 65%.
Sản phẩm của sự thủy phân tinh bột trong quá trình nấu phải phù hợp với khả
năng lên men của nấm men từng loại bia:
Dextrin: khơng được nấm men sử dụng để lên men.
Maltotriose: phù hợp cho giống men nổi, chiếm khoảng 2% trong dịch
đường.
Maltose: lên men dễ dàng và nhanh chĩng bởi nấm men, thường chiếm
khoảng 59% trong dịch đường.
Glucose: là đường được lên men trước nhất thường chiếm khoảng 14% trong dịch
đường.
Sucrose: lên men nổi và chìm chiếm 6% trong dịch đường.
Thành phần quan trọng nhất của bia là cồn được sinh ra trong quá trình lên men từ
dịch đường được thể hiện qua độ lên men của dịch đường. Tinh bột phải được
thủy phân thành đường maltose và dextrin, sự thủy phân phải tồn diện và khơng
phản ứng màu với iodine. Sự thủy phân tồn diện rất cần thiết cho hiệu quả kinh tế, ngược lại các tinh bột cịn sĩt sẽ gây đục bia sau này.
Người ta phân biệt độ lên men dịch đường như sau:
Độ lên men biểu kiến: được đo khi bia cịn giữ nguyên cồn.
Độ lên men thực sự: được đo sau khi tách cồn và được quy về trọng lượng
nguyên thủy.
Độ lên men triệt để: là độ lên men biểu kiến tối đa đạt được sau khi lên men hồn