Công nghệ sản xuất bia
Chia sẻ bởi Mai Thị Huệ |
Ngày 01/05/2019 |
51
Chia sẻ tài liệu: công nghệ sản xuất bia thuộc Power Point
Nội dung tài liệu:
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG
GV: Nguyễn Thị Thanh Tịnh
PHẦN 1
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT KHÔNG CỒN
Nước giải khát không có gas
Nước giải khát có gas
CÁC LOẠI NƯỚC GIẢI KHÁT KHÔNG CỒN
Nước đã xử lý Syrup
Pha chế syrup thành phẩm Phụ gia
Bão hòa Phối trộn syrup Pha loãng syrup
CO2 với CO2
Rót chai Bão hòa CO2 CO2
Đóng nắp Rót chai
Hoàn thiện sản phẩm Đóng nắp
Hoàn thiện sản phẩm
Pha chế syrup thành phẩm
Bảo hòa CO2
Rót đóng nắp và hoàn thiện sản phẩm
Các dạng nước giải khát
Nước giải khát hương liệu
Nước uống tăng lực
Nước uống thiên nhiên
Công thức chung của các loại nước giải khát gắn mác nguyên chất, tự nhiên
Hương liệu + Nước + Màu + Đường hóa học
Tháo két chai ra khỏi palet
Tháo chai ra khỏi két
Kiểm tra chai đã rửa Rửa chai
Rót nước giải khát có gas vào chai
Kiểm tra chai đã đóng nắp Đóng nắp chai
Dán nhãn hoặc in thông tin lên chai
Xếp két vào palet Xếp chai vào két
Chất lượng sản phẩm
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm theo ba chỉ tiêu sau:
Chỉ tiêu hóa lý: tổng hàm lượng chất khô, lượng đường, CO2, độ chua hoặc pH, cường độ màu.
Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, độ trong, mùi và vị
Chỉ tiêu vi sinh vật:
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước giải khát
Nước
Chất tạo mùi vị và màu sắc
Nguyên liệu
Một số nguyên nhân làm giảm chất lượng nước giải khát:
Nước giải khát bị đục
Nước giải khát bị nhầy nhớt
PHẦN 2
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Malt Nguyên liệu thay thế
Nghiền Nghiền
Nấu nguyên liệu
Lọc dịch nấu
Hoa houblon Houblon hóa
Lọc dịch houblon hóa Nấm men
Làm nguội Nuôi cấy PTN
Lên men Nhân giống sản xuất
Tàng trữ
Lọc dịch lên men
Chiết chai
Thanh trùng
Dán nhãn
Thành phẩm
Chương 1
NGUYÊN LIỆU
1.1. Malt đại mạch
Malt đại mạch là hạt thóc đại mạch được nảy mầm trong điều kiện nhân tạo về nhiệt độ và độ ẩm.
1.1.1. Thành phần hóa học của đại mạch
Nước: Là thành phần rất quan trọng ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển và bảo quản hạt. Nếu hàm ẩm lớn thì:
Kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt gây tổn hao chất khô.
Tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển.
Tăng chi phí vận chuyển một cách vô ích.
Hiệu suất thu hồi chất chiết giảm.
Hàm ẩm tối đa cho phép khi đưa đại mạch vào bảo quản là 13%.
Glucid:
Tinh bột: Là thành phần quan trọng nhất chiếm trên 50% khối lượng chất khô. Chức năng của tinh bột trong sản xuất bia và malt:
Nguồn thức ăn dự trữ cho phôi
Cung cấp chất dự trữ cho dịch đường trước lúc lên men
Cellulose: Chiếm khoảng 20% chất khô chủ yếu tập trung ở vỏ trấu. Nó đóng vai trò đặc biệt trong quá trình lọc bia sau này.
Hemicellulose: Là phức hệ gồm: pentosan, hexosan và acid uronic. Chúng tham gia kiến tạo nên thành tế bào. Trong quá trình ươm mầm nhóm enzyme sitase thủy phân hemicellulose tạo bước đột phá để các enzyme khác có thể xâm nhập vào bên trong tế bào.
Các hợp chất pectin và các hợp chất keo: Sự tồn tại các hợp chất pectin và chất keo mang tính chất hai mặt.
Mặt tích cực: tạo cho bia vị đậm đà, tăng khả năng tạo và giữ bọt cho sản phẩm.
Mặt tiêu cực: tạo cho dịch đường có độ nhớt cao, khó lọc.
Các hợp chất chứa nitơ:
Protein: Đây là chỉ số quan trọng thứ hai để đánh giá xem lô hạt đó có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt bia hay không. Hàm lượng protein cao: bia dễ bị đục, khó bảo quản. Hàm lượng protein thấp: quá trình lên men không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà và kéo theo một số chỉ số non yếu khác. Hàm lượng protein tốt nhất cho sản xuất bia là 8 – 10%.
Các sản phẩm thủy phân của protein đóng vai trò quan trọng đến việc hoàn thiện chất lượng của bia.
Protein phức tạp(proteic) kém hòa tan hoặc hòa tan không bền vững nên trong công nghệ sản xuất bia chúng là một trong những tác nhân gây đục bia. Do đó cần phải loại bỏ tối đa cấu tử này ra khỏi dịch đường.
Albumose và pepton: Với hàm lượng vừa phải chúng có tác dụng tốt trong việc tạo, giữ bọt và tăng vị đạm đà cho bia.
Acid amin: Là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, tham gia vào phản ứng melanoid. Chúng tồn tại trong bia như là một hợp phân quan trọng.
Các hợp chất không chứa nitơ:
Polyphenol: Trong đại mạch là dẫn suất của catechin. Chúng kết hợp với protein cao phân tử tạo phức dễ kết lắng. Nhưng việc hòa tan polyphenol vào dịch đường lại ảnh hưởng xấu đến hương vị của bia.
Chất đắng và chất chát: Trong đại mạch thuộc nhóm lipid, gây vị đắng khó chịu cho bia. Cần loại trừ bằng cách ngâm hạt trong môi trường kiềm nhẹ.
Fitin: Là muối đồng thời của canxi, magie và acid inozicphosphoric C6H6O6(H2PO3)6 thường nằm ở vỏ là nguồn cung cấp phospho cho nấm men.
Ngoài ra trong đại mạch còn có vitamin, khoáng chất…
1.1.2. Công nghệ sản xuất malt đại mạch
Hạt đại mạch Làm sạch Tạp chất
Hạt sạch
Nước và chất sát trùng Rửa và sát trùng
Nước Ngâm Khí nén
Không khí điều hòa Nẩy mầm
Sấy malt
Tách mầm, rễ
Bảo quản
1.1.2.1. Rửa, sát trùng và ngâm hạt
Hạt sẽ được làm sạch trong quá trình ngâm. Để sát trùng người ta thường dùng: NaOH, Na2CO3, CaO, formalin, H2O2. H2O2 ngoài tác dụng sát trùng còn kích thích thêm sự nảy mầm của hạt, tuy nhiên giá thành đắt.
Qúa trình ngâm hạt làm tăng hàm lượng nước tự do giúp các chất dinh dưỡng hòa tan được và chuyển đến mầm, đồng thời tạo điều kiện cho các enzyme rơi vào nội nhũ thủy phân các hợp chất cao phân tử thành các chất đơn giản cho mầm sử dụng. Tuy nhiên trong quá trình này cần cung cấp đầy đủ O2 và thải CO2 cùng các sản phẩm trao đổi chất khác làm kiềm hãm sự phát triển của mầm.
Có 4 phương pháp ngâm hạt:
Ngâm trong không khí- nước gián đoạn
Ngâm hạt trong luồng không khí và nước liên tục
Ngâm hạt trong luồng nước phun
Ngâm hạt trong luồng không khí- nước phun
1.1.2.2. Ươm mầm
Trong quá trình nảy mầm, bên cạnh những biến đổi về trạng thái còn có các biến đổi về enzyme và thành phần hóa học.
Biến đổi về enzyme: Độ ẩm của hạt tăng nên các enzyme được giải phóng và hoạt động, mặt khác một số enzyme mới được hình thành. Hệ enzyme amylase có giá trị nhất trong công nghệ sản xuất bia. Enzyme sitase tác dụng lên thành tế bào của nội nhũ mỡ đường cho các enzyme khác hoạt động.
Biến đổi về thành phần hóa học: Dưới tác dụng của enzyme amylase tinh bột bị thủy phân thành glucose, maltose, các dextrin một lượng lớn saccharose và fructose. Chất béo giảm do enzyme lipase thủy phân. Độ acid của malt tăng lên do sự hình thành các enzyme hữu cơ, sự thủy phân các chất nitơ và phosphate.
Những yếu tố ảnh hưởng đến sự nảy mầm
Nhiệt độ
12 – 160C
Độ ẩm
Mức độ thông khí
CO2không quá 20%
Thời gian ươm mầm
7 ngày
1.1.2.3. Sấy malt
Mục đích:
Giảm độ ẩm của malt để bảo quản.
Tạo màu, mùi, vị mới thích hợp cho sản xuất bia.
Giai đoạn đầu sấy malt các enzyme hoạt động cao hơn nhiều so với lúc ươm mầm. Dựa vào phương pháp nâng nhiệt và nhiệt độ sấy cao nhất mà ta thu được những loại malt khác nhau.
Các quá trình sinh hóa và hóa học xảy ra khi sấy malt:
Ở nhiệt độ cao một số enzyme bị tiêu diệt một số khác bị đình chỉ hoạt tính. Ví dụ enzyme sitase ở 600C bị vô hoạt; enzyme β amylase mất hoạt tính nhiều hơn α amylase.
Phản ứng quan trọng trong quá trình sấy malt là phản ứng melanodine làm cho màu malt tối hơn và có mùi đặc trưng. Sự tạo thành melanodine còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao phản ứng melanodine xảy ra mạnh nhưng sản phẩm tạo ra ít thơm và ít tan trong nước.
Phản ứng menanodine là sự kết hợp giữa gốc cacboxyl(COO-)và nhóm amin(NH2+). Hoạt tính của aminoacid tham gia vào phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, lượng nước và một số yếu tố khác.
Ở nhiệt độ sấy khác nhau người ta sẽ thu được các loại malt thích hợp cho từng loại bia như bia vàng, bia đỏ…
1.2. Hoa houblon
Hoa houblon là thành phần không thể thiếu được trong công nghệ sản xuất bia. Chính hoa đã truyền cho bia có mùi thơm và vị đắng dễ chịu.
Hoa có thể được chế biến thành nhiều dạng khác nhau như: dạng hoa nguyên, hoa khô, hoa khô đã được nghiền và cao hoa.
Trong sản xuất bia không nên sử dụng 100% cao hoa mà kết hợp nhiều loại để đạt được sản phẩm chất lượng tốt hơn.
Sơ đồ công nghệ sản xuất hoa houblon
Hoa tươi
Thu hái
Phơi, sấy khô Trích ly Cô đặc Cao hoa
Ép
Xông SO2
Bảo quản(CO2 hoặc N2)
Sản phẩm hoa ép
CÁC CHẾ PHẨM HOA HOUBLON
Hoa houblon khô
Hoa houblon dạng viên ép
Tinh dầu hoa houblon
Chế phẩm hoa houblon:
Thành phần hóa học của hoa houblon bao gồm nhiều chất trong đó những chất có giá trị đối với công nghệ sản xuất bia gồm:
Nhựa hoa houblon
Các chất đắng
Tinh dầu
Tanin
1.3. Nước
Trong nghệ sản xuất bia, nước đóng vai trò rất quan trọng. Nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau từ giai đoạn sử lý nguyên liệu cho đến thành phẩm. Nước trong bia thành phẩm chiếm 77 – 90%.
Ảnh hưởng của nước đến chất lượng của bia:
* Sự ảnh hưởng của nước đến độ acid của dịch đường và bia:
Độ acid tự nhiên do phospho kali tồn tại ở các dạng KH2PO4, K2HPO4 và K3PO4 có trong malt quyết định.
KH2PO4 có tính acid:
K2PO4- HPO42- + H+
K2HPO4 có phản ứng như một kiềm yếu:
HPO42- + H+ + OH- H2PO4- + OH-
K3PO4 có phản ứng như một kiềm mạnh:
PO43- + H+ + OH- HPO42- + OH-
Ngoài ra, độ cứng của nước cũng ảnh hưởng đến pH của dịch đường. Vì vậy trong sản xuất bia tốt nhất nên dùng nước có độ cứng trung bình, không vượt quá 7 mili đương lượng/ lít.
Nước có độ cứng quá lớn phải tiến hành xử lý:
+ Lắng và lọc
+ Làm mềm(trung hòa và trao đổi ion)
+ Cải tạo thành phần sinh học của nước:
Phương pháp vật lý: siêu lọc
Phương pháp hóa lý: tia tử ngoại, sóng siêu âm
Phương pháp hóa học: Clo hóa, Ozon hóa
Chương 2
ĐƯỜNG HÓA NGUYÊN LIỆU
2.1. Chuẩn bị nguyên liệu
Làm sạch và đánh bóng malt
Nghiền malt
Vỏ malt giữ
càng nguyên càng tốt
Tạo tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột
2.2. Nấu nguyên liệu:
Mục đích:
Chuyển các chất của malt và nguyên liệu thay thế từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ hoạt động của các enzyme thủy phân.
Các quá trình sinh hóa xảy ra trong khi nấu
Qúa trình sinh hóa quan trọng xảy ra trong khi nấu là sự thủy phân các chất dưới tác dụng của các enzyme.
Tinh bột Các loại đường + Dextrin
Protein Acid amin + Pepton + Albumose + Polypeptide
Amylase
Protease
Các yếu tố ảnh hưởng
trực tiếp đến quá trình thủy phân
Thủy phân dịch cháo
Nhiệt độ
Nồng độ dịch cháo
Enzyme
pH
Enzyme α amylase thích hợp ở vùng nhiệt độ 70 -750C, pH= 5.7 sản phẩm thủy phân chủ yếu là dextrin và một ít maltose.
Enzyme β amylase thích hợp ở vùng nhiệt độ 63 – 650C, pH= 4.8 sản phẩm thủy phân chủ yếu là đường maltose.
Enzyme protease ở nhiệt độ 500C tích lũy các sản phẩm thủy phân có phân tử lượng nhỏ như acid amin. Ở 600C tích lũy sản phẩm có phân tử lượng lớn như polypeptide. pH thích hợp cho enzyme hoạt động là 5.6 – 5.9.
Đường hóa khi không sử dụng
nguyên liệu thay thế
Dựa vào phương thức tiến hành có thể phân thành 2 nhóm:
Đường hóa phân đoạn(phương pháp đun sôi) từng phần nhỏ riêng rẽ của khối cháo được đun chín một cách thứ tự sau đó mới hòa chung vào khối cháo.
Đường hóa toàn khối(phương pháp ngâm) toàn bộ khối cháo được đường hóa cùng một lúc, từ lúc đầu đến điểm cuối, ở nhiệt độ 750C không qua thời gian đun sôi.
Đường hóa khi có sử dụng nguyên liệu thay thế
Trong sản xuất bia nguyên tắc chỉ sử dụng malt đại mạch khô thì sản phẩm sẽ có chất lượng tốt.
Tuy nhiên, xét về hiệu quả kinh tế và hạ giá thành sản phẩm người ta đã bổ sung một số nguyên liệu thay thế như bột gạo, bột ngô, bột khoai sẵn…Tỷ lệ nguyên liệu thay thế thông thường 10 – 15%. Nhưng gần đây, với sự hỗ trợ đắc lực của ngành công nghệ enzyme thì tỷ lệ đó đã tăng vọt lên 30%, 40% thậm chí 50%...
Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa
Làm mềm nước và hạ độ kiềm của nó bằng cách bổ sung CaSO4 hoặc CaCl2.
Hạ pH của dung dịch bằng cách bổ sung acid lactic.
Bổ sung chế phẩm enzyme thủy phân vào dịch bột.
2.3. Lọc dịch đường:
Dịch cháo sau khi thủy phân bao gồm chất hòa tan và không hòa tan. Vì vậy, phải lọc để tách các chất không hòa tan ra khỏi dung dịch. Qúa trình này được tiến hành theo hai bước sau:
Lọc dịch đường
Rửa bã
2.4. Qúa trình houblon hóa:
Mục đích: Ổn định thành phần của dịch đường, truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon, làm keo tụ các protein, vô hoạt các enzyme và thanh trùng dịch đường.
Tiến hành houblon hóa:
Dịch đường Nồi houblon Đun sôi Rửa bã
Lọc bã hoa Giải phóng dịch lên men
Các quá trình xảy ra khi houblon hóa:
Sự thơm hóa dịch đường
Qúa trình hòa tan các chất có giá trị của hoa houblon vào dịch đường, các sản phẩm của phản ứng melanodine và caramen hóa khi đun sôi.
Sự keo tụ và kết tủa protein
Các sản phẩm keo và protein phân tử lớn tồn tại trong bia làm giảm độ bền sinh học của bia. Vì vậy, việc keo tụ và kết tủa protein là rất quan trọng.
Protein Keo tụ protein
H2O
Protein
Sản phẩm thủy phân nữa vời
+
Flobafen
Protein kết tủa
Protein-Tanin hòa tan
Làm lạnh
Protein-Tanin kết tủa
Tanin
OXH
Sự tăng độ màu của dịch lên men
Màu của dịch đường trước khi houblon hóa là do nguyên liệu(chủ yếu do malt quyết định). Tuy nhiên, sau khi houblon hóa đã làm tăng thêm độ màu của dịch đường là do sản phẩm của phản ứng melanodine, caramen và các chất màu của hoa houblon tạo nên.
2.5. Làm lạnh và lắng trong dịch lên men
Sau khi đun sôi cần hạ nhiệt độ dịch đến nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men và bão hòa oxy cho dịch lên men cũng như kết tủa các huyền phù.
Qúa trình hạ nhiệt độ là điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật gây hại cho bia(vk lên men lactic, vk lên men acetic…). Vì vậy, để tránh sự nhiễm khuẩn, quá trình này cần được làm lạnh nhanh đến nhiệt độ dịch lên men.
Các quá trình lý hóa xảy ra khi làm lạnh và lắng trong dịch lên men
Sự hòa tan oxy vào dịch lên men
Trong suốt quá trình làm lạnh dịch đường luôn hấp thụ oxy. Trong dịch đường nóng oxy liên kết hóa học với các chất có trong dịch đường. Nhìn chung quá trình oxy hóa ảnh hưởng đến chất lượng của bia. Ở nhiệt độ thấp oxy chỉ hòa tan vào trong dịch đường.
٭Nhiệt độ trên 850C quá trình oxy hóa xảy ra mạnh mẽ. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 400C các quá trình oxy hóa bị đình chỉ và oxy dễ dàng hòa tan vào dịch đường.
٭Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men chính, cần thiết phải thông khí cho dịch đường để nấm men phát triển sinh khối và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men về sau.
Sự tạo thành và tách kết tủa
Huyền phù và kết tủa sẽ làm đục bia thành phẩm. Trong dịch lên men tồn tại hai loại huyền phù: huyền phù thô và huyền phù mảnh.
Huyền phù thô sinh ra trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon. Sự tồn tại của chúng trong dịch đường làm ảnh hưởng đến vận tốc lên men. Vì vậy chúng sẽ được loại bỏ qua bã hoa và một phần kết tủa khi làm lạnh.
Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng huyền phù thô
Nitơ trong nguyên liệu
Nồng độ dịch đường
Hoa houblon
Các thông số kỹ thuật của quá trình nấu
Huyền phù mảnh xuất hiện trong quá trình làm lạnh dịch đường khi nhiệt độ của dịch lên men nhỏ hơn 600C còn gọi là kết tủa lạnh.
Kết tủa mảnh làm cản trở quá trình sinh lý và sinh hóa của nấm men. Ngoài ra nó còn làm cho bia có vị chát và giảm độ bền hóa lý.
Nếu sản xuất bia từ dịch lên men được tách hoàn toàn huyền phù sẽ có độ bền hóa lý cao nhưng không hoàn toàn nhằm thu một loại bia vừa đảm bảo độ bền vừa đảm bảo về chất lượng.
Sự bay hơi nước
Trong quá trình hạ nhiệt độ lên men có một lượng nước nhất định bị bốc hơi. Vì vậy thể tích dịch lên men giảm và nồng độ dịch lên men tăng. Mức độ tăng giảm này phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị. Cần phải tính toán sự bay hơi nước để thu được dung dịch có nồng độ đạt yêu cầu.
Chương 3
LÊN MEN CHÍNH – LÊN MEN PHỤ
TÀNG TRỮ BIA NON
3.1. Nấm men bia
Nấm men bia là loại vi sinh vật đơn bào sinh sản dưới hình thức nảy chồi và phân cắt(vô tính). Kích thước trung bình 6 - 9μm.
Các chủng nấm men thường sử dụng trong sản xuất bia:
Saccharomyces cerevisiae hansen
Saccharomyces carbergensis hansen
Tế bào nấm men phát triển sinh khối
Saccharomyces cerevisiae hansen: lên men nổi, hoạt động từ 00C - 100C hoặc cao hơn trên bề mặt dịch lên men, có khả năng lên men 1/3 đường rafinose.
Saccharomyces carbergensis hansen: có khả năng lên men chìm, hoạt động ở nhiệt độ thấp(<100C) và có khả năng tiêu thụ hoàn toàn đường rafinose.
Ngoài ra, chủng Saccharomyces uvarum cũng đang được dùng trong lên các loại bia chất lượng cao.
Trước khi đưa vào sản xuất nấm men giống thuần chủng cần được hoạt hóa nhân giống trung gian. Có thể tái sử dụng nấm men đã lên men mẻ trước nhưng phải qua các khấu xử lý làm sạch sau:
Lấy lớp giữa của nấm men lắng trong thùng thu hồi, dùng rây để tách cặn lắng.
Hòa tan bằng nước lạnh 1- 20C sục từ dưới lên và cho chảy tràn đến khi nước rửa trong thì thôi.
Dùng H2SO4 1% ngâm 40 phút và trung hòa lại bằng NaOH 1.8%.
Rửa lại bằng nước lạnh.
3.2. Lên men chính
Qúa trình chuyển hóa đường, dextrin…thành rượu, CO2, các sản phẩm phụ khác nhờ hoạt động của vi sinh vật. Như vậy, sau quá trình lên men hàm lượng chất hòa tan trong bia thấp hơn so với dịch đường houblon hóa do các nguyên nhân sau:
Do nấm men sử dụng để phát triển sinh khối
Do tạo thành các sản phẩm dễ bay hơi
Do một phần bị kết lắng
M ột số khái niệm về lên men
Chất chiết đã lên men
Mức độ lên men(độ lên men)
Chất chiết không lên men(chất khô sót)
Chất chiết có khả năng lên men
Chất chiết không lên men
Các phương pháp cổ điển lên men dịch đường houblon hóa
Lên men chìm gián đoạn trong thiết bị hở
Lên men nổi
Lên men chìm gián đoạn
trong thiết bị hở
Diễn biến của quá trình lên men:
Giai đoạn đầu: 1-2 ngày đêm
Tạo sinh khối
Hàm lượng chất tan giảm
Giai đoạn 2: 2 – 3 ngày đêm
Tốc độ lên men nhanh
Hàm lượng chất tan giảm
Nhiệt độ nhanh
Giai đoạn 3: 2 ngày đêm
Đây là quá trình lên men mạnh nhất
Cuối giai đoạn làm lạnh cục bộ về nhiệt độ ban đầu
Giai đoạn cuối: 2 – 3 ngày
Tốc độ lên men giảm
Ở đáy thùng lên men là khối lên men kết lắng
Lên men nổi
Thời gian lên men 5 – 6 ngày
Nhiệt độ lên men 250C
Lượng tế bào nấm men 6 – 7x 106 tế bào/ 1ml
Hoạt hóa nấm men: 18 – 190C, 2 – 4h
Sau 3 ngày lên men, nấm men bắt đầu nổi lơ lửng trên bề mặt dịch lên men
Lên men trong thiết bị kín
kết hợp thu hồi CO2
Lên men kín ngăn chặn sự nhiễm khuẩn của dịch lên men
Tạo nhiều bọt, vị hài hòa, tận dụng CO2
Trong quá trình lên men áp suất CO2 tạo thành cho phép tối đa 1,2 – 1,3kg/cm2, giai đoạn cuối 1,0kg/cm2
Ngoài tính kinh tế của việc thu hồi CO2 còn là biện pháp để bảo vệ môi sinh, môi trường.
Những biến đổi trong quá trình
lên men bia
Qúa trình sinh lý:
Sự sinh sản và phát triển của nấm men
Qúa trình sinh hóa:
Sự chuyển hóa các đường lên men thành rượu và CO2 và các sản phẩm phụ khác
Qúa trình sinh hóa
Aldehyt sinh ra trong quá trình lên men bia chủ yếu là axetaldehyde (9mg/l ở bia non và 7mg/l ở bia thành phẩm)
Dẫn xuất của axetaldehyde như diaxetyl, axetoin có ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia:
Diaxetyl: mùi mật, vị lạ (0,3mg/l, bình thường 0,2mg/l)
Axetoin: vị thiu (2,3 – 5,3mg/l, bình thường 1mg/l)
CH3COCOH
Axit sucxinic
CH3COCOH(CH3)COOH CH3(CH(OH))2CH3
2,3 Butylenglycol OXH Acid acetoaletic
CH3CHCHOHCH3 CH3COCOCH3
Acetoin OXH Diacetyl
Sự tạo thành Acetoin và Diacetyl
3.3. Lên men phụ và tàng trữ bia non
Mục đích:
Lên men phần đường còn lại (1%) để bổ sung CO2 cho bia và hoàn thiện chất lượng sản phẩm đồng thời giảm nhiệt độ để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật.(5 – 70C hoặc 1 – 20C)
(Thời gian: 3 – 6 tuần nhanh nhất 6 – 8 ngày, lâu nhất 9 tháng)
HỆ THỐNG TANK LÊN MEN BIA
Các quá trình xảy ra khi lên men phụ và tàng trữ bia non
Sự hòa tan và liên kết CO2 trong bia
Mức độ hòa tan của CO2 phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Khả năng hòa tan tăng khi nhiệt độ giảm và áp suất tăng.
Sự hòa tan CO2 vào bia rất chậm và thường tập trung trên bề mặt thiết bị làm áp suất thiết bị cao.
Sự làm trong bia
Bia non chứa nhiều xác tế bào nấm men và các chất huyền phù nên làm bia non đục. Sau quá trình lên men phụ và tàng trữ bia non do nhiệt độ lạnh nên làm kết tủa tanin-protein.
Dưới sự ảnh hưởng của áp suất và CO2 tế bào nấm men kết tủa kéo theo nhiều huyền phù khác.
Các quá trình oxy hóa khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia
Lượng O2 trong bia non 0,075 – 0,1mg/l Sau khi lên men phụ sẽ tăng lên 1 – 1,9mg/l là điều kiện tốt cho quá trình oxy hóa xảy ra ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia thành phẩm
Tanin OXH Flobafen
Sau khi tàng trữ vị của bia trở nên dịu hơn, nhưng nếu tàng trữ lâu bia sẽ nhạt, ít bọt và bọt mau tan.
3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến trình lên men
Chất lượng của nấm men sản xuất
Là yếu tố đầu tiên quyết định việc thu nhận bia chất lượng cao. Đánh giá chất lượng nấm men:
Tốc độ và mức độ lên men
Hàm lượng sản phẩm bấc hai tạo thành
Tốc độ và khả năng kết lắng
Mức độ thoái hóa
Khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh
Lượng nấm men gieo cấy ban đầu
Lượng nấm men gieo cấy ban đầu có quan hệ mật thiết đến tiến trình lên men:
THỜI GIAN
LƯỢNG TẾ BÀO NẢY CHỒI
CÁC SẢN PHẨM BẬC HAI
(Nấm men gieo cấy ban đầu không vượt quá 70.106 tế bào/cm3)
Nồng độ chất hòa tan của dịch đường houblon hóa
Nồng độ chất hòa tan trong dịch đường houblon hóa 11 - 12% là tốt nhất.
Nồng độ dịch đường houblon hóa trên 14,5% thì sự sinh sản của nấm men không tăng mà dừng lại ở một trị số xác định.
Ngược lại trong một khoảng xác định nào đó nếu nồng độ dịch đường giảm thì sự phát triển của nấm men không giảm mà lại tăng.
Nhiệt độ của dịch lên men
- Mỗi loại nấm men có nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và lên men.
- Ở nhiệt độ lên men cao sẽ thu được kết quả sau:
Thời gian lên men nhanh, lên men triệt để
Mật độ tối đa đạt được cao hơn so với nhiệt độ thấp
Tạo nhiều sản phẩm bậc 2 không tốt
Lượng tế bào chiết nhiều, tốc độ suy thoái nhanh
Tỷ lệ các cấu tử trong bia không cân đối
Áp suất bề mặt
Trong thực tế sản xuất ít khi người ta cho áp suất tăng quá 1kg/cm2
Áp suất lên men cũng ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của nấm men
Khống chế áp suất giai đoạn đầu lên men: 0,2 – 0,5kg/cm2. Giai đoạn sau áp suất cao hơn 1,2 – 1,3kg/cm2
Hàm lượng oxy và thế oxy hóa khử
O2
(6.7 – 7 mg/l)
Cường độ khuấy đảo dịch lên men
Là một trong những yếu tố thúc đẩy quá trình lên men mạnh nhất.
Tuy nhiên nó làm cho bia chứa quá nhiều sản phẩm bậc hai, rượu bậc cao, diacetyl…
Nồng độ của sản phẩm lên men
Các sản phẩm của quá trình lên men như etylic, CO2…nếu được tích lũy đến một nồng độ nhất định sẽ ức chế hoạt động sống của tế bào nấm men:
5% etylic khả năng nảy chồi của nấm men hoàn toàn bị chấm dứt.
12% etylic quá trình lên men bị đình chỉ hoàn toàn.
Công nghệ lên men cổ điển: (lên men 2 pha)
Ưu điểm
Nhược điểm
Công nghệ lên men hiện đại:(lên men 1 pha)
Ưu điểm
Nhược điểm
Chương 4
HOÀN THIỆN SẢN PHẨM
Quy trình sản xuất:
Bia đã lên men
Làm lạnh
Lọc
Chiết chai
Thanh trùng
Dán nhãn
Bảo quản
Lọc bia
Tách các phần tử rắn khuyết tán, tế bào nấm men làm cho bia có độ bền sinh học cao.
Gồm 2 quá trình:
Lọc cơ học: gồm lọc bề mặt và lọc bề sâu
Lọc bề mặt: những phần tử có đường kính lớn hơn đường kính lỗ lọc thì được giữ lại trên bề mặt vách ngăn lọc.
Phần tử cần tách
Lỗ lọc
LỌC BỀ MẶT
Lọc bề sâu: Phần tử rắn có kích thước tương đương lỗ lọc thì nằm sâu trong các mao quản của vách ngăn lọc.
Lọc hấp phụ: Phần tử cần tách được hấp phụ trên bề mặt vật liệu lọc như than…
Chiết bia
Bia
Chai sạch Chiết chai Chiết lon Lon
Đóng nắp Đóng nắp
Thanh trùng Thanh trùng
Dán nhãn In ngày sản xuất
Két sạch Vào két Vào thùng
Thành phẩm
Bảo quản
Quá trình chiết bia cần tuân theo yêu cầu sau:
Chiết bia trong hệ thống kín
Hệ thống chiết luôn được làm vệ sinh sạch sẽ
Đảm bảo đúng thể tích
Tránh mất mát bia
Giữ được chất lượng của bia
Tiến hành nhanh
Bia chảy vào theo men đường thành chai xuống đáy chai
Dây chuyền rót chai tự động
Rửa chai
Nhà máy bia thường tái sử dụng vỏ chai nên việc vệ sinh đóng vai trò rất quan trọng. Chai đựng bia được thổi từ chai thủy tinh có màu café hoặc xanh nhạt. Thành chai phải nhãn, độ dày của vỏ phải đồng đều. Yêu cầu quan trọng đối với chai là phải chịu được áp suất cao.
Chai dùng để chiết bia có thể tích rất khác nhau: 0.33 l, 0.5 l, 0.7 l,,, . Để tiện lợi cho người sử dụng người ta còn dùng đại trà các loại hộp nhựa, hộp kim loại…
Màu vỏ chai bia
Bia được chứa trong vỏ kim loại(lon)
Vỏ chai bia và nắp chai
Vỏ thùng bia bằng kim loại
Chiết rót bia vào
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
rửa chai:
Thời gian ngâm chai trong nước
Phun tia nước
Nhiệt độ nước rửa
Hóa chất làm sạch
Máy rửa chai
Dây chuyền chiết chai hoàn thiện sản phẩm
Hai phương pháp cơ bản được sử dụng trong chiết bia:
Phương pháp chiết đẳng áp: Dựa vào nguyên tắc bình thông nhau, áp suất của bầu chiết bia bằng áp suất trong chai. Bia được chiết nhờ vào sự chênh lệch độ cao của mức chất lỏng.
Phương pháp chiết không đẳng áp: Dựa vào sự chênh lệch áp suất giữa bầu chiết bia và trong chai mà chất lỏng được chảy vào chai.
Thanh trùng
Mục đích:
Diệt vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản
Nguyên tắc:
Nâng dần nhiệt khi vào và giảm dần nhiệt khi ra để tránh vỡ chai.
Các vùng nhiệt độ:
Vùng 1 và 10: 280C
Vùng 2 và 9 : 40.80C
Vùng 3 và 8 : 51.50C
Vùng thanh trùng(4,5,6,7): 60 – 650C
UỐNG BIA ĐÚNG CÁCH
Nhiệt độ
Đồ chứa bia
Quy trình rót bia
Lượng bia uống
THE END
GV: Nguyễn Thị Thanh Tịnh
PHẦN 1
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT KHÔNG CỒN
Nước giải khát không có gas
Nước giải khát có gas
CÁC LOẠI NƯỚC GIẢI KHÁT KHÔNG CỒN
Nước đã xử lý Syrup
Pha chế syrup thành phẩm Phụ gia
Bão hòa Phối trộn syrup Pha loãng syrup
CO2 với CO2
Rót chai Bão hòa CO2 CO2
Đóng nắp Rót chai
Hoàn thiện sản phẩm Đóng nắp
Hoàn thiện sản phẩm
Pha chế syrup thành phẩm
Bảo hòa CO2
Rót đóng nắp và hoàn thiện sản phẩm
Các dạng nước giải khát
Nước giải khát hương liệu
Nước uống tăng lực
Nước uống thiên nhiên
Công thức chung của các loại nước giải khát gắn mác nguyên chất, tự nhiên
Hương liệu + Nước + Màu + Đường hóa học
Tháo két chai ra khỏi palet
Tháo chai ra khỏi két
Kiểm tra chai đã rửa Rửa chai
Rót nước giải khát có gas vào chai
Kiểm tra chai đã đóng nắp Đóng nắp chai
Dán nhãn hoặc in thông tin lên chai
Xếp két vào palet Xếp chai vào két
Chất lượng sản phẩm
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm theo ba chỉ tiêu sau:
Chỉ tiêu hóa lý: tổng hàm lượng chất khô, lượng đường, CO2, độ chua hoặc pH, cường độ màu.
Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, độ trong, mùi và vị
Chỉ tiêu vi sinh vật:
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước giải khát
Nước
Chất tạo mùi vị và màu sắc
Nguyên liệu
Một số nguyên nhân làm giảm chất lượng nước giải khát:
Nước giải khát bị đục
Nước giải khát bị nhầy nhớt
PHẦN 2
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Malt Nguyên liệu thay thế
Nghiền Nghiền
Nấu nguyên liệu
Lọc dịch nấu
Hoa houblon Houblon hóa
Lọc dịch houblon hóa Nấm men
Làm nguội Nuôi cấy PTN
Lên men Nhân giống sản xuất
Tàng trữ
Lọc dịch lên men
Chiết chai
Thanh trùng
Dán nhãn
Thành phẩm
Chương 1
NGUYÊN LIỆU
1.1. Malt đại mạch
Malt đại mạch là hạt thóc đại mạch được nảy mầm trong điều kiện nhân tạo về nhiệt độ và độ ẩm.
1.1.1. Thành phần hóa học của đại mạch
Nước: Là thành phần rất quan trọng ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển và bảo quản hạt. Nếu hàm ẩm lớn thì:
Kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt gây tổn hao chất khô.
Tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển.
Tăng chi phí vận chuyển một cách vô ích.
Hiệu suất thu hồi chất chiết giảm.
Hàm ẩm tối đa cho phép khi đưa đại mạch vào bảo quản là 13%.
Glucid:
Tinh bột: Là thành phần quan trọng nhất chiếm trên 50% khối lượng chất khô. Chức năng của tinh bột trong sản xuất bia và malt:
Nguồn thức ăn dự trữ cho phôi
Cung cấp chất dự trữ cho dịch đường trước lúc lên men
Cellulose: Chiếm khoảng 20% chất khô chủ yếu tập trung ở vỏ trấu. Nó đóng vai trò đặc biệt trong quá trình lọc bia sau này.
Hemicellulose: Là phức hệ gồm: pentosan, hexosan và acid uronic. Chúng tham gia kiến tạo nên thành tế bào. Trong quá trình ươm mầm nhóm enzyme sitase thủy phân hemicellulose tạo bước đột phá để các enzyme khác có thể xâm nhập vào bên trong tế bào.
Các hợp chất pectin và các hợp chất keo: Sự tồn tại các hợp chất pectin và chất keo mang tính chất hai mặt.
Mặt tích cực: tạo cho bia vị đậm đà, tăng khả năng tạo và giữ bọt cho sản phẩm.
Mặt tiêu cực: tạo cho dịch đường có độ nhớt cao, khó lọc.
Các hợp chất chứa nitơ:
Protein: Đây là chỉ số quan trọng thứ hai để đánh giá xem lô hạt đó có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt bia hay không. Hàm lượng protein cao: bia dễ bị đục, khó bảo quản. Hàm lượng protein thấp: quá trình lên men không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà và kéo theo một số chỉ số non yếu khác. Hàm lượng protein tốt nhất cho sản xuất bia là 8 – 10%.
Các sản phẩm thủy phân của protein đóng vai trò quan trọng đến việc hoàn thiện chất lượng của bia.
Protein phức tạp(proteic) kém hòa tan hoặc hòa tan không bền vững nên trong công nghệ sản xuất bia chúng là một trong những tác nhân gây đục bia. Do đó cần phải loại bỏ tối đa cấu tử này ra khỏi dịch đường.
Albumose và pepton: Với hàm lượng vừa phải chúng có tác dụng tốt trong việc tạo, giữ bọt và tăng vị đạm đà cho bia.
Acid amin: Là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, tham gia vào phản ứng melanoid. Chúng tồn tại trong bia như là một hợp phân quan trọng.
Các hợp chất không chứa nitơ:
Polyphenol: Trong đại mạch là dẫn suất của catechin. Chúng kết hợp với protein cao phân tử tạo phức dễ kết lắng. Nhưng việc hòa tan polyphenol vào dịch đường lại ảnh hưởng xấu đến hương vị của bia.
Chất đắng và chất chát: Trong đại mạch thuộc nhóm lipid, gây vị đắng khó chịu cho bia. Cần loại trừ bằng cách ngâm hạt trong môi trường kiềm nhẹ.
Fitin: Là muối đồng thời của canxi, magie và acid inozicphosphoric C6H6O6(H2PO3)6 thường nằm ở vỏ là nguồn cung cấp phospho cho nấm men.
Ngoài ra trong đại mạch còn có vitamin, khoáng chất…
1.1.2. Công nghệ sản xuất malt đại mạch
Hạt đại mạch Làm sạch Tạp chất
Hạt sạch
Nước và chất sát trùng Rửa và sát trùng
Nước Ngâm Khí nén
Không khí điều hòa Nẩy mầm
Sấy malt
Tách mầm, rễ
Bảo quản
1.1.2.1. Rửa, sát trùng và ngâm hạt
Hạt sẽ được làm sạch trong quá trình ngâm. Để sát trùng người ta thường dùng: NaOH, Na2CO3, CaO, formalin, H2O2. H2O2 ngoài tác dụng sát trùng còn kích thích thêm sự nảy mầm của hạt, tuy nhiên giá thành đắt.
Qúa trình ngâm hạt làm tăng hàm lượng nước tự do giúp các chất dinh dưỡng hòa tan được và chuyển đến mầm, đồng thời tạo điều kiện cho các enzyme rơi vào nội nhũ thủy phân các hợp chất cao phân tử thành các chất đơn giản cho mầm sử dụng. Tuy nhiên trong quá trình này cần cung cấp đầy đủ O2 và thải CO2 cùng các sản phẩm trao đổi chất khác làm kiềm hãm sự phát triển của mầm.
Có 4 phương pháp ngâm hạt:
Ngâm trong không khí- nước gián đoạn
Ngâm hạt trong luồng không khí và nước liên tục
Ngâm hạt trong luồng nước phun
Ngâm hạt trong luồng không khí- nước phun
1.1.2.2. Ươm mầm
Trong quá trình nảy mầm, bên cạnh những biến đổi về trạng thái còn có các biến đổi về enzyme và thành phần hóa học.
Biến đổi về enzyme: Độ ẩm của hạt tăng nên các enzyme được giải phóng và hoạt động, mặt khác một số enzyme mới được hình thành. Hệ enzyme amylase có giá trị nhất trong công nghệ sản xuất bia. Enzyme sitase tác dụng lên thành tế bào của nội nhũ mỡ đường cho các enzyme khác hoạt động.
Biến đổi về thành phần hóa học: Dưới tác dụng của enzyme amylase tinh bột bị thủy phân thành glucose, maltose, các dextrin một lượng lớn saccharose và fructose. Chất béo giảm do enzyme lipase thủy phân. Độ acid của malt tăng lên do sự hình thành các enzyme hữu cơ, sự thủy phân các chất nitơ và phosphate.
Những yếu tố ảnh hưởng đến sự nảy mầm
Nhiệt độ
12 – 160C
Độ ẩm
Mức độ thông khí
CO2không quá 20%
Thời gian ươm mầm
7 ngày
1.1.2.3. Sấy malt
Mục đích:
Giảm độ ẩm của malt để bảo quản.
Tạo màu, mùi, vị mới thích hợp cho sản xuất bia.
Giai đoạn đầu sấy malt các enzyme hoạt động cao hơn nhiều so với lúc ươm mầm. Dựa vào phương pháp nâng nhiệt và nhiệt độ sấy cao nhất mà ta thu được những loại malt khác nhau.
Các quá trình sinh hóa và hóa học xảy ra khi sấy malt:
Ở nhiệt độ cao một số enzyme bị tiêu diệt một số khác bị đình chỉ hoạt tính. Ví dụ enzyme sitase ở 600C bị vô hoạt; enzyme β amylase mất hoạt tính nhiều hơn α amylase.
Phản ứng quan trọng trong quá trình sấy malt là phản ứng melanodine làm cho màu malt tối hơn và có mùi đặc trưng. Sự tạo thành melanodine còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao phản ứng melanodine xảy ra mạnh nhưng sản phẩm tạo ra ít thơm và ít tan trong nước.
Phản ứng menanodine là sự kết hợp giữa gốc cacboxyl(COO-)và nhóm amin(NH2+). Hoạt tính của aminoacid tham gia vào phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, lượng nước và một số yếu tố khác.
Ở nhiệt độ sấy khác nhau người ta sẽ thu được các loại malt thích hợp cho từng loại bia như bia vàng, bia đỏ…
1.2. Hoa houblon
Hoa houblon là thành phần không thể thiếu được trong công nghệ sản xuất bia. Chính hoa đã truyền cho bia có mùi thơm và vị đắng dễ chịu.
Hoa có thể được chế biến thành nhiều dạng khác nhau như: dạng hoa nguyên, hoa khô, hoa khô đã được nghiền và cao hoa.
Trong sản xuất bia không nên sử dụng 100% cao hoa mà kết hợp nhiều loại để đạt được sản phẩm chất lượng tốt hơn.
Sơ đồ công nghệ sản xuất hoa houblon
Hoa tươi
Thu hái
Phơi, sấy khô Trích ly Cô đặc Cao hoa
Ép
Xông SO2
Bảo quản(CO2 hoặc N2)
Sản phẩm hoa ép
CÁC CHẾ PHẨM HOA HOUBLON
Hoa houblon khô
Hoa houblon dạng viên ép
Tinh dầu hoa houblon
Chế phẩm hoa houblon:
Thành phần hóa học của hoa houblon bao gồm nhiều chất trong đó những chất có giá trị đối với công nghệ sản xuất bia gồm:
Nhựa hoa houblon
Các chất đắng
Tinh dầu
Tanin
1.3. Nước
Trong nghệ sản xuất bia, nước đóng vai trò rất quan trọng. Nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau từ giai đoạn sử lý nguyên liệu cho đến thành phẩm. Nước trong bia thành phẩm chiếm 77 – 90%.
Ảnh hưởng của nước đến chất lượng của bia:
* Sự ảnh hưởng của nước đến độ acid của dịch đường và bia:
Độ acid tự nhiên do phospho kali tồn tại ở các dạng KH2PO4, K2HPO4 và K3PO4 có trong malt quyết định.
KH2PO4 có tính acid:
K2PO4- HPO42- + H+
K2HPO4 có phản ứng như một kiềm yếu:
HPO42- + H+ + OH- H2PO4- + OH-
K3PO4 có phản ứng như một kiềm mạnh:
PO43- + H+ + OH- HPO42- + OH-
Ngoài ra, độ cứng của nước cũng ảnh hưởng đến pH của dịch đường. Vì vậy trong sản xuất bia tốt nhất nên dùng nước có độ cứng trung bình, không vượt quá 7 mili đương lượng/ lít.
Nước có độ cứng quá lớn phải tiến hành xử lý:
+ Lắng và lọc
+ Làm mềm(trung hòa và trao đổi ion)
+ Cải tạo thành phần sinh học của nước:
Phương pháp vật lý: siêu lọc
Phương pháp hóa lý: tia tử ngoại, sóng siêu âm
Phương pháp hóa học: Clo hóa, Ozon hóa
Chương 2
ĐƯỜNG HÓA NGUYÊN LIỆU
2.1. Chuẩn bị nguyên liệu
Làm sạch và đánh bóng malt
Nghiền malt
Vỏ malt giữ
càng nguyên càng tốt
Tạo tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột
2.2. Nấu nguyên liệu:
Mục đích:
Chuyển các chất của malt và nguyên liệu thay thế từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ hoạt động của các enzyme thủy phân.
Các quá trình sinh hóa xảy ra trong khi nấu
Qúa trình sinh hóa quan trọng xảy ra trong khi nấu là sự thủy phân các chất dưới tác dụng của các enzyme.
Tinh bột Các loại đường + Dextrin
Protein Acid amin + Pepton + Albumose + Polypeptide
Amylase
Protease
Các yếu tố ảnh hưởng
trực tiếp đến quá trình thủy phân
Thủy phân dịch cháo
Nhiệt độ
Nồng độ dịch cháo
Enzyme
pH
Enzyme α amylase thích hợp ở vùng nhiệt độ 70 -750C, pH= 5.7 sản phẩm thủy phân chủ yếu là dextrin và một ít maltose.
Enzyme β amylase thích hợp ở vùng nhiệt độ 63 – 650C, pH= 4.8 sản phẩm thủy phân chủ yếu là đường maltose.
Enzyme protease ở nhiệt độ 500C tích lũy các sản phẩm thủy phân có phân tử lượng nhỏ như acid amin. Ở 600C tích lũy sản phẩm có phân tử lượng lớn như polypeptide. pH thích hợp cho enzyme hoạt động là 5.6 – 5.9.
Đường hóa khi không sử dụng
nguyên liệu thay thế
Dựa vào phương thức tiến hành có thể phân thành 2 nhóm:
Đường hóa phân đoạn(phương pháp đun sôi) từng phần nhỏ riêng rẽ của khối cháo được đun chín một cách thứ tự sau đó mới hòa chung vào khối cháo.
Đường hóa toàn khối(phương pháp ngâm) toàn bộ khối cháo được đường hóa cùng một lúc, từ lúc đầu đến điểm cuối, ở nhiệt độ 750C không qua thời gian đun sôi.
Đường hóa khi có sử dụng nguyên liệu thay thế
Trong sản xuất bia nguyên tắc chỉ sử dụng malt đại mạch khô thì sản phẩm sẽ có chất lượng tốt.
Tuy nhiên, xét về hiệu quả kinh tế và hạ giá thành sản phẩm người ta đã bổ sung một số nguyên liệu thay thế như bột gạo, bột ngô, bột khoai sẵn…Tỷ lệ nguyên liệu thay thế thông thường 10 – 15%. Nhưng gần đây, với sự hỗ trợ đắc lực của ngành công nghệ enzyme thì tỷ lệ đó đã tăng vọt lên 30%, 40% thậm chí 50%...
Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa
Làm mềm nước và hạ độ kiềm của nó bằng cách bổ sung CaSO4 hoặc CaCl2.
Hạ pH của dung dịch bằng cách bổ sung acid lactic.
Bổ sung chế phẩm enzyme thủy phân vào dịch bột.
2.3. Lọc dịch đường:
Dịch cháo sau khi thủy phân bao gồm chất hòa tan và không hòa tan. Vì vậy, phải lọc để tách các chất không hòa tan ra khỏi dung dịch. Qúa trình này được tiến hành theo hai bước sau:
Lọc dịch đường
Rửa bã
2.4. Qúa trình houblon hóa:
Mục đích: Ổn định thành phần của dịch đường, truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon, làm keo tụ các protein, vô hoạt các enzyme và thanh trùng dịch đường.
Tiến hành houblon hóa:
Dịch đường Nồi houblon Đun sôi Rửa bã
Lọc bã hoa Giải phóng dịch lên men
Các quá trình xảy ra khi houblon hóa:
Sự thơm hóa dịch đường
Qúa trình hòa tan các chất có giá trị của hoa houblon vào dịch đường, các sản phẩm của phản ứng melanodine và caramen hóa khi đun sôi.
Sự keo tụ và kết tủa protein
Các sản phẩm keo và protein phân tử lớn tồn tại trong bia làm giảm độ bền sinh học của bia. Vì vậy, việc keo tụ và kết tủa protein là rất quan trọng.
Protein Keo tụ protein
H2O
Protein
Sản phẩm thủy phân nữa vời
+
Flobafen
Protein kết tủa
Protein-Tanin hòa tan
Làm lạnh
Protein-Tanin kết tủa
Tanin
OXH
Sự tăng độ màu của dịch lên men
Màu của dịch đường trước khi houblon hóa là do nguyên liệu(chủ yếu do malt quyết định). Tuy nhiên, sau khi houblon hóa đã làm tăng thêm độ màu của dịch đường là do sản phẩm của phản ứng melanodine, caramen và các chất màu của hoa houblon tạo nên.
2.5. Làm lạnh và lắng trong dịch lên men
Sau khi đun sôi cần hạ nhiệt độ dịch đến nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men và bão hòa oxy cho dịch lên men cũng như kết tủa các huyền phù.
Qúa trình hạ nhiệt độ là điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật gây hại cho bia(vk lên men lactic, vk lên men acetic…). Vì vậy, để tránh sự nhiễm khuẩn, quá trình này cần được làm lạnh nhanh đến nhiệt độ dịch lên men.
Các quá trình lý hóa xảy ra khi làm lạnh và lắng trong dịch lên men
Sự hòa tan oxy vào dịch lên men
Trong suốt quá trình làm lạnh dịch đường luôn hấp thụ oxy. Trong dịch đường nóng oxy liên kết hóa học với các chất có trong dịch đường. Nhìn chung quá trình oxy hóa ảnh hưởng đến chất lượng của bia. Ở nhiệt độ thấp oxy chỉ hòa tan vào trong dịch đường.
٭Nhiệt độ trên 850C quá trình oxy hóa xảy ra mạnh mẽ. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 400C các quá trình oxy hóa bị đình chỉ và oxy dễ dàng hòa tan vào dịch đường.
٭Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men chính, cần thiết phải thông khí cho dịch đường để nấm men phát triển sinh khối và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men về sau.
Sự tạo thành và tách kết tủa
Huyền phù và kết tủa sẽ làm đục bia thành phẩm. Trong dịch lên men tồn tại hai loại huyền phù: huyền phù thô và huyền phù mảnh.
Huyền phù thô sinh ra trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon. Sự tồn tại của chúng trong dịch đường làm ảnh hưởng đến vận tốc lên men. Vì vậy chúng sẽ được loại bỏ qua bã hoa và một phần kết tủa khi làm lạnh.
Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng huyền phù thô
Nitơ trong nguyên liệu
Nồng độ dịch đường
Hoa houblon
Các thông số kỹ thuật của quá trình nấu
Huyền phù mảnh xuất hiện trong quá trình làm lạnh dịch đường khi nhiệt độ của dịch lên men nhỏ hơn 600C còn gọi là kết tủa lạnh.
Kết tủa mảnh làm cản trở quá trình sinh lý và sinh hóa của nấm men. Ngoài ra nó còn làm cho bia có vị chát và giảm độ bền hóa lý.
Nếu sản xuất bia từ dịch lên men được tách hoàn toàn huyền phù sẽ có độ bền hóa lý cao nhưng không hoàn toàn nhằm thu một loại bia vừa đảm bảo độ bền vừa đảm bảo về chất lượng.
Sự bay hơi nước
Trong quá trình hạ nhiệt độ lên men có một lượng nước nhất định bị bốc hơi. Vì vậy thể tích dịch lên men giảm và nồng độ dịch lên men tăng. Mức độ tăng giảm này phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị. Cần phải tính toán sự bay hơi nước để thu được dung dịch có nồng độ đạt yêu cầu.
Chương 3
LÊN MEN CHÍNH – LÊN MEN PHỤ
TÀNG TRỮ BIA NON
3.1. Nấm men bia
Nấm men bia là loại vi sinh vật đơn bào sinh sản dưới hình thức nảy chồi và phân cắt(vô tính). Kích thước trung bình 6 - 9μm.
Các chủng nấm men thường sử dụng trong sản xuất bia:
Saccharomyces cerevisiae hansen
Saccharomyces carbergensis hansen
Tế bào nấm men phát triển sinh khối
Saccharomyces cerevisiae hansen: lên men nổi, hoạt động từ 00C - 100C hoặc cao hơn trên bề mặt dịch lên men, có khả năng lên men 1/3 đường rafinose.
Saccharomyces carbergensis hansen: có khả năng lên men chìm, hoạt động ở nhiệt độ thấp(<100C) và có khả năng tiêu thụ hoàn toàn đường rafinose.
Ngoài ra, chủng Saccharomyces uvarum cũng đang được dùng trong lên các loại bia chất lượng cao.
Trước khi đưa vào sản xuất nấm men giống thuần chủng cần được hoạt hóa nhân giống trung gian. Có thể tái sử dụng nấm men đã lên men mẻ trước nhưng phải qua các khấu xử lý làm sạch sau:
Lấy lớp giữa của nấm men lắng trong thùng thu hồi, dùng rây để tách cặn lắng.
Hòa tan bằng nước lạnh 1- 20C sục từ dưới lên và cho chảy tràn đến khi nước rửa trong thì thôi.
Dùng H2SO4 1% ngâm 40 phút và trung hòa lại bằng NaOH 1.8%.
Rửa lại bằng nước lạnh.
3.2. Lên men chính
Qúa trình chuyển hóa đường, dextrin…thành rượu, CO2, các sản phẩm phụ khác nhờ hoạt động của vi sinh vật. Như vậy, sau quá trình lên men hàm lượng chất hòa tan trong bia thấp hơn so với dịch đường houblon hóa do các nguyên nhân sau:
Do nấm men sử dụng để phát triển sinh khối
Do tạo thành các sản phẩm dễ bay hơi
Do một phần bị kết lắng
M ột số khái niệm về lên men
Chất chiết đã lên men
Mức độ lên men(độ lên men)
Chất chiết không lên men(chất khô sót)
Chất chiết có khả năng lên men
Chất chiết không lên men
Các phương pháp cổ điển lên men dịch đường houblon hóa
Lên men chìm gián đoạn trong thiết bị hở
Lên men nổi
Lên men chìm gián đoạn
trong thiết bị hở
Diễn biến của quá trình lên men:
Giai đoạn đầu: 1-2 ngày đêm
Tạo sinh khối
Hàm lượng chất tan giảm
Giai đoạn 2: 2 – 3 ngày đêm
Tốc độ lên men nhanh
Hàm lượng chất tan giảm
Nhiệt độ nhanh
Giai đoạn 3: 2 ngày đêm
Đây là quá trình lên men mạnh nhất
Cuối giai đoạn làm lạnh cục bộ về nhiệt độ ban đầu
Giai đoạn cuối: 2 – 3 ngày
Tốc độ lên men giảm
Ở đáy thùng lên men là khối lên men kết lắng
Lên men nổi
Thời gian lên men 5 – 6 ngày
Nhiệt độ lên men 250C
Lượng tế bào nấm men 6 – 7x 106 tế bào/ 1ml
Hoạt hóa nấm men: 18 – 190C, 2 – 4h
Sau 3 ngày lên men, nấm men bắt đầu nổi lơ lửng trên bề mặt dịch lên men
Lên men trong thiết bị kín
kết hợp thu hồi CO2
Lên men kín ngăn chặn sự nhiễm khuẩn của dịch lên men
Tạo nhiều bọt, vị hài hòa, tận dụng CO2
Trong quá trình lên men áp suất CO2 tạo thành cho phép tối đa 1,2 – 1,3kg/cm2, giai đoạn cuối 1,0kg/cm2
Ngoài tính kinh tế của việc thu hồi CO2 còn là biện pháp để bảo vệ môi sinh, môi trường.
Những biến đổi trong quá trình
lên men bia
Qúa trình sinh lý:
Sự sinh sản và phát triển của nấm men
Qúa trình sinh hóa:
Sự chuyển hóa các đường lên men thành rượu và CO2 và các sản phẩm phụ khác
Qúa trình sinh hóa
Aldehyt sinh ra trong quá trình lên men bia chủ yếu là axetaldehyde (9mg/l ở bia non và 7mg/l ở bia thành phẩm)
Dẫn xuất của axetaldehyde như diaxetyl, axetoin có ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia:
Diaxetyl: mùi mật, vị lạ (0,3mg/l, bình thường 0,2mg/l)
Axetoin: vị thiu (2,3 – 5,3mg/l, bình thường 1mg/l)
CH3COCOH
Axit sucxinic
CH3COCOH(CH3)COOH CH3(CH(OH))2CH3
2,3 Butylenglycol OXH Acid acetoaletic
CH3CHCHOHCH3 CH3COCOCH3
Acetoin OXH Diacetyl
Sự tạo thành Acetoin và Diacetyl
3.3. Lên men phụ và tàng trữ bia non
Mục đích:
Lên men phần đường còn lại (1%) để bổ sung CO2 cho bia và hoàn thiện chất lượng sản phẩm đồng thời giảm nhiệt độ để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật.(5 – 70C hoặc 1 – 20C)
(Thời gian: 3 – 6 tuần nhanh nhất 6 – 8 ngày, lâu nhất 9 tháng)
HỆ THỐNG TANK LÊN MEN BIA
Các quá trình xảy ra khi lên men phụ và tàng trữ bia non
Sự hòa tan và liên kết CO2 trong bia
Mức độ hòa tan của CO2 phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Khả năng hòa tan tăng khi nhiệt độ giảm và áp suất tăng.
Sự hòa tan CO2 vào bia rất chậm và thường tập trung trên bề mặt thiết bị làm áp suất thiết bị cao.
Sự làm trong bia
Bia non chứa nhiều xác tế bào nấm men và các chất huyền phù nên làm bia non đục. Sau quá trình lên men phụ và tàng trữ bia non do nhiệt độ lạnh nên làm kết tủa tanin-protein.
Dưới sự ảnh hưởng của áp suất và CO2 tế bào nấm men kết tủa kéo theo nhiều huyền phù khác.
Các quá trình oxy hóa khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia
Lượng O2 trong bia non 0,075 – 0,1mg/l Sau khi lên men phụ sẽ tăng lên 1 – 1,9mg/l là điều kiện tốt cho quá trình oxy hóa xảy ra ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia thành phẩm
Tanin OXH Flobafen
Sau khi tàng trữ vị của bia trở nên dịu hơn, nhưng nếu tàng trữ lâu bia sẽ nhạt, ít bọt và bọt mau tan.
3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến trình lên men
Chất lượng của nấm men sản xuất
Là yếu tố đầu tiên quyết định việc thu nhận bia chất lượng cao. Đánh giá chất lượng nấm men:
Tốc độ và mức độ lên men
Hàm lượng sản phẩm bấc hai tạo thành
Tốc độ và khả năng kết lắng
Mức độ thoái hóa
Khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh
Lượng nấm men gieo cấy ban đầu
Lượng nấm men gieo cấy ban đầu có quan hệ mật thiết đến tiến trình lên men:
THỜI GIAN
LƯỢNG TẾ BÀO NẢY CHỒI
CÁC SẢN PHẨM BẬC HAI
(Nấm men gieo cấy ban đầu không vượt quá 70.106 tế bào/cm3)
Nồng độ chất hòa tan của dịch đường houblon hóa
Nồng độ chất hòa tan trong dịch đường houblon hóa 11 - 12% là tốt nhất.
Nồng độ dịch đường houblon hóa trên 14,5% thì sự sinh sản của nấm men không tăng mà dừng lại ở một trị số xác định.
Ngược lại trong một khoảng xác định nào đó nếu nồng độ dịch đường giảm thì sự phát triển của nấm men không giảm mà lại tăng.
Nhiệt độ của dịch lên men
- Mỗi loại nấm men có nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và lên men.
- Ở nhiệt độ lên men cao sẽ thu được kết quả sau:
Thời gian lên men nhanh, lên men triệt để
Mật độ tối đa đạt được cao hơn so với nhiệt độ thấp
Tạo nhiều sản phẩm bậc 2 không tốt
Lượng tế bào chiết nhiều, tốc độ suy thoái nhanh
Tỷ lệ các cấu tử trong bia không cân đối
Áp suất bề mặt
Trong thực tế sản xuất ít khi người ta cho áp suất tăng quá 1kg/cm2
Áp suất lên men cũng ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của nấm men
Khống chế áp suất giai đoạn đầu lên men: 0,2 – 0,5kg/cm2. Giai đoạn sau áp suất cao hơn 1,2 – 1,3kg/cm2
Hàm lượng oxy và thế oxy hóa khử
O2
(6.7 – 7 mg/l)
Cường độ khuấy đảo dịch lên men
Là một trong những yếu tố thúc đẩy quá trình lên men mạnh nhất.
Tuy nhiên nó làm cho bia chứa quá nhiều sản phẩm bậc hai, rượu bậc cao, diacetyl…
Nồng độ của sản phẩm lên men
Các sản phẩm của quá trình lên men như etylic, CO2…nếu được tích lũy đến một nồng độ nhất định sẽ ức chế hoạt động sống của tế bào nấm men:
5% etylic khả năng nảy chồi của nấm men hoàn toàn bị chấm dứt.
12% etylic quá trình lên men bị đình chỉ hoàn toàn.
Công nghệ lên men cổ điển: (lên men 2 pha)
Ưu điểm
Nhược điểm
Công nghệ lên men hiện đại:(lên men 1 pha)
Ưu điểm
Nhược điểm
Chương 4
HOÀN THIỆN SẢN PHẨM
Quy trình sản xuất:
Bia đã lên men
Làm lạnh
Lọc
Chiết chai
Thanh trùng
Dán nhãn
Bảo quản
Lọc bia
Tách các phần tử rắn khuyết tán, tế bào nấm men làm cho bia có độ bền sinh học cao.
Gồm 2 quá trình:
Lọc cơ học: gồm lọc bề mặt và lọc bề sâu
Lọc bề mặt: những phần tử có đường kính lớn hơn đường kính lỗ lọc thì được giữ lại trên bề mặt vách ngăn lọc.
Phần tử cần tách
Lỗ lọc
LỌC BỀ MẶT
Lọc bề sâu: Phần tử rắn có kích thước tương đương lỗ lọc thì nằm sâu trong các mao quản của vách ngăn lọc.
Lọc hấp phụ: Phần tử cần tách được hấp phụ trên bề mặt vật liệu lọc như than…
Chiết bia
Bia
Chai sạch Chiết chai Chiết lon Lon
Đóng nắp Đóng nắp
Thanh trùng Thanh trùng
Dán nhãn In ngày sản xuất
Két sạch Vào két Vào thùng
Thành phẩm
Bảo quản
Quá trình chiết bia cần tuân theo yêu cầu sau:
Chiết bia trong hệ thống kín
Hệ thống chiết luôn được làm vệ sinh sạch sẽ
Đảm bảo đúng thể tích
Tránh mất mát bia
Giữ được chất lượng của bia
Tiến hành nhanh
Bia chảy vào theo men đường thành chai xuống đáy chai
Dây chuyền rót chai tự động
Rửa chai
Nhà máy bia thường tái sử dụng vỏ chai nên việc vệ sinh đóng vai trò rất quan trọng. Chai đựng bia được thổi từ chai thủy tinh có màu café hoặc xanh nhạt. Thành chai phải nhãn, độ dày của vỏ phải đồng đều. Yêu cầu quan trọng đối với chai là phải chịu được áp suất cao.
Chai dùng để chiết bia có thể tích rất khác nhau: 0.33 l, 0.5 l, 0.7 l,,, . Để tiện lợi cho người sử dụng người ta còn dùng đại trà các loại hộp nhựa, hộp kim loại…
Màu vỏ chai bia
Bia được chứa trong vỏ kim loại(lon)
Vỏ chai bia và nắp chai
Vỏ thùng bia bằng kim loại
Chiết rót bia vào
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
rửa chai:
Thời gian ngâm chai trong nước
Phun tia nước
Nhiệt độ nước rửa
Hóa chất làm sạch
Máy rửa chai
Dây chuyền chiết chai hoàn thiện sản phẩm
Hai phương pháp cơ bản được sử dụng trong chiết bia:
Phương pháp chiết đẳng áp: Dựa vào nguyên tắc bình thông nhau, áp suất của bầu chiết bia bằng áp suất trong chai. Bia được chiết nhờ vào sự chênh lệch độ cao của mức chất lỏng.
Phương pháp chiết không đẳng áp: Dựa vào sự chênh lệch áp suất giữa bầu chiết bia và trong chai mà chất lỏng được chảy vào chai.
Thanh trùng
Mục đích:
Diệt vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản
Nguyên tắc:
Nâng dần nhiệt khi vào và giảm dần nhiệt khi ra để tránh vỡ chai.
Các vùng nhiệt độ:
Vùng 1 và 10: 280C
Vùng 2 và 9 : 40.80C
Vùng 3 và 8 : 51.50C
Vùng thanh trùng(4,5,6,7): 60 – 650C
UỐNG BIA ĐÚNG CÁCH
Nhiệt độ
Đồ chứa bia
Quy trình rót bia
Lượng bia uống
THE END
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
Người chia sẻ: Mai Thị Huệ
Dung lượng: |
Lượt tài: 0
Loại file:
Nguồn : Chưa rõ
(Tài liệu chưa được thẩm định)