Bài giảng Công nghệ sản xuất đồ uống - Chương 3: Công nghệ sản xuất bia

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA3.1 KHÁI NIỆM	3.1.1 Lịch sử phát triển	3.1.2 Một số tính chất chung của bia3.2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA	3.2.1 Ngũ cốc	3.2.2 Hoa houblon 	3.2.3 Nước	3.2.4 Nấm men	3.2.5 Chất phụ gia3.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ	3.3.1 Chuẩn bị nguyên liệuCHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA (tt)	3.3.2 Kỹ thuật nấu	3.3.3 Lọc nước mout-rửa bã	3.3.4 Đun sôi với hoa houblon	3.3.5 Lắng trong – làm lạnh	3.3.6 Lên men dịch nấu	3.3.7 Thu hồi khí carbonic	3.3.8 Lọc bia	3.3.9 Chiếc bia	3.3.10 Tiêu chuẩn chất lượng bia thành phẩm	 	Nội dung 3.1 Khái niệm3.1.1 Lịch sử phát triển.3.1.2 Một số tính chất chung của bia:Trong bia, nước chiếm 80%. Bia có hàm lượng cồn khoảng 3-6%; CO2 : 0,45%. Ngoài ra trong bia còn chứa các chất khác như: hydratcarbon, khoáng, polyphenol, chất màu, chất đắng, iso-humylon, glycerin1 lít bia có năng lượng tương đương 500-600 kcal (khoảng 100g bánh mì), vì vậy bia còn được gọi là ‘ bánh mì lỏng’.CO2 có trong bia có khả năng kích thích tiêu hóa. Bia còn giúp bộ phận bài tiết nước tiểu thanh lọc cặn bã hoạt động tốt hơn.Lupulin trong bia và hoa hublon có tính an thần, dễ ngủ.Tuy nhiên nếu uống nhiều sẽ khiến cho cơ thể không đủ khả năng hóa giải dẫn đến hại gan, tổn thương hệ thần kinh.3.2 Nguyên liệu sản xuất biaMalt đại mạch.Hoa houblon.Nước.Nấm men.Các chất phụ gia.Công thức sản xuất bia trên thế giới:BIA=MALT ĐẠI MẠCH+HOUBLON+NƯỚC+NẤM MEN3.2.1 Ngũ cốcChủ yếu là đại mạch.Đại mạch: được chia làm 2 nhóm: mùa đông và mùa xuân.Đại mạch 2 hàng: dùng trong sản xuất bia.Đại mạch 4 hàng: một số chủng được dùng sản xuất bia đặc biệt.Đại mạch 6 hàng: đa số được dùng làm thức ăn gia súc, gia cầm.Cấu tạo hạt đại mạchHệ enzyme trong đại mạch nảy mầm (malt).Hydrolase (thủy phân).	Carbohydrase (thủy phân glucid): bao gồm.	diastase: thủy phân tinh bột tạo ra đường+dextrin.	α-amylase: thủy phân tinh bột thành dextrin+glucose. T0opt =700C, pH=5,7.	β-amylase:thủy phân tinh bột thành maltose+dextrin. T0opt =630C, pH=4,7	sitase:	sitoclactase, sitolitase: thủy phân hemicellulose thành pentose+hexose, có tác dụng phá hủy tế bào.	hexoxidase: thủy phân oligosaccharid thành monosaccharid.	protease:	- proteinase: thủy phân protein thành polypeptid (T0opt =500C, pH=4,6-5).	- peptidase: thủy phân polypeptid thành acidamin (T0opt =50-520C , pH=7,5).	- amidase: thủy phân aa thành acid hữu cơ + NH3 Esterase: cắt liên kết ester.lipase: cắt liên kết giữa rượu và acid béo.Amilophotphatase: cắt liên kết acid phosphoric trong amilopectin.Fitase: cắt liên kết giữa H3PO4 và inozit.Decmolase:Là enzyme có khả năng tham gia pứ oxi hóa khử.Quyết định tính hoạt hóa và sự phát triển của phôi ở giai đoạn của mầm.Nguyên liệu thay thế.Mục đích sử dụng:Giảm giá thành sản xuất.Cải thiện mùi vị của bia.Bảo quản bia được lâu hơn.Hầu hết, ở các nhà máy hiện nay người ta dùng gạo là nguyên liệu thay thế chính.Hoa houblonMục đích sử dụng:Tạo mùi vị đặc trưng của bia.Sử dụng như chất bảo quản cho bia (làm tăng tính ổn định, khả năng tạo bọt, giữ bọt và có tính sát trùng. . .).Thành phần cấu tạo của hoa houblonTheo nghiên cứu của Steven năm 1967 thành phần của Houblon như sau:Resin chiếm 15%Protein chiếm 15%Đường đơn chiếm 2%Polyphenol chiếm 4%Pectin chiếm 2%Tinh dầu dễ bay hơi 0,5%Tro chiếm 8%Ẩm chiếm 10%Cellulose chiếm 43%Nước:	97% trên bề mặt quả đất ở trong biển 	3% lượng nước là nước ngọt. Trong tổng số nước ngọt thì 75% lượng nước đó ở trạng thái đóng băng 22% nước tồn tại dưới mặt đất. Một phần nhỏ nước bề mặt tồn tại trong các ao hồ sông suối Để tạo ra được một đơn vị thể tích sản phẩm thường 1: 6 (1 l beer cần 6 l nước). Beer là một sản phẩm chứa trên 90% nướcNgoài ra trong quá trình nảy mần cần lượng nước 30- 40 Hl/ 1 tấn malt Lắp đặt một nhà máy sản xuất beer chúng ta phải quan tâm đến nguồn nước (số lượng và chất lượng). Quy trình công nghệGồm các công đoạn sau:Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu.Công đoạn nấu nhằm biến đổi malt, gạo đưa vào thành dịch đường lên men.Công đoạn lên men và lọc bia: là quá trình biến dịch đường lên men thông qua nấm men Saccharomyces carlbergensis thành sp bia rồi đem lọc.Công đoạn thành phẩm: thực hiện tại phân xưởng bia chai, bia lon sau khi chiết và xuất xưởng.Chuẩn bị nguyên liệu:Làm sạch và đánh bóng malt.Malt để trong kho có bụi sẵn bám vào. Trong quá trình vận chuyển có hạt gãy; dập. . .Thiết bị làm sạch và đánh bóng malt có nhiều dạng. Thông thường có sàng rung, chổi quét, bộ phận từ tính hút kim loại, quạt gió (2 sàng).Kỹ thuật nấuMục đích của quá trình nấu bia.Chuyển hóa các thành phần chính của malt và gạo thành những chất hòa tan trong nước và loại bỏ các chất không hòa tan ra ngoài.Các quá trình xảy ra khi nấu bia:Sự biến đổi hóa học trong quá trình nấu:	sự phân cắt tinh bột thành dextrinQuá trình đường hóa: chia làm 3 giai đoạn.Sự hồ hóa:	nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào tinh bột của loại hạt và cỡ to nhỏ của hạt tinh bột.	tinh bột của gạo bị hồ hóa ở nhiệt độ 80-850C. 	tinh bột lúa mì bắt đầu hồ hóa ở nhiệt độ 60-850C; tinh bột khoai tây hồ hóa ở nhiệt độ 55-600C.Sự dịch hóa:	là sự tác động của enzym.	nhiệt độ enzym hoạt động 65-700C, pH =4,6 và bị hủy diệt ở nhiệt độ 800C trong thời gian ngắn.	Sự đường hóa:	là sự biến đổi của tinh bột đã dịch hóa thành dextrin và maltose, chỉ xảy ra được khi cháo đã dịch hóa xong. Sự đường hóa xảy ra dưới tác động của 2 enzyme.	α-amylase tạo thành dextrin (to opt 70-750C;pH=5.8).	β-amylase tạo thành maltose (to opt 60-650C;pH=5.4).Chất đạm:	có nhiều loại enzyme đạm hóa trong malt là protease và peptidase. Nhiệt độ 43-500C gọi là nhiệt độ đạm hóa, pepton hóa.Độ acide:	pH thích nghi của đa số enzyme thấp hơn acid thông thường của nước mout (5,8). pH=5.2 là pH thuận lợi nhất cho đạm hóa và sự hòa tan các phosphat.Biến đổi hóa lý:	Sự tủa lắng protein: khi nhiệt độ tăng, các protein kém chịu nhiệt sẽ bị kết tủa.	Sự tạo thành các melanoide: do aa tác động các chất đường tại nhiệt độ cao tạo thành.Các biến đổi khác:	Khi nấu phosphat vô cơ kết tủa nhiều với Ca với Mg của nước và malt.	Chất khoáng cũng hòa tan theo tỉ lệ của chất hòa tan.	Keo (colloide) như pectine và hemicellulose đều hòa tan khi đun sôi.	Màu có tăng lên khi oxi hóa thành phlobaphene.	Rosine đắng trong vỏ cũng hòa tan ít và có thể cho ra vị khó chịu.	Tanin và resine đắng làm tăng màu khi pH càng cao.quá trình nấuphương pháp ngâm:phương pháp đun sôi:giản đồ nấu bia:đun sôi với hoa houblonMục đích:- Hòa tan các chất đắng, chất thơm, chất chát tạo mùi vị, màu cho bia.- Tạo điều kiện cho sự hình thành tủa giữa các protein cao phân tử kém bền vững với tanin.- Tạo pứ melanoide.- Tiêu diệt các enzym xúc tác sinh học.- Khử trùng dịch lên men ở 1000C.- Làm bay một phần hơi nước của dịch lên men.- Gia tăng độ màu, acid, tạo thành các chất khử, giảm độ nhớt, tăng độ bền sinh học, khả năng tạo bọt và giữ bọt.Tiến trình:Quá trình hóa lý:Hiệu suất trích ly:Kiểm tra chất lượng bán thành phẩm:Lắng trong-làm lạnh:Lên men dịch nấu:Trong sản xuất bia, quá trình lên men xảy ra qua 2 giai đoạn:	- Lên men chính.	- Lên men phụ.Nấm men bia:	- Lượng nấm men sử dụng trong sản xuất bia:10.106 tb/cm3 thì diaxetyl:0,45mg/l.20.106 tb/cm3 thì diaxetyl:0,32mg/l, sản phẩm bậc 2 ít.max 70.106 tb/cm3 (nhiều hơn không có kết quả rõ rệt).	- Sự trao đổi chất.	- Chủng loại nấm men.	- Sự phát triển của nấm men bia.	- Nhân giống nấm men bia.	- Sự tạo thành rượu bậc cao.	- Các biến đổi trong quá trình lên men.Lên men chính:	- Nhiệt độ lên men 6-80C trong 7-12 ngày (bia vàng) và 12-18 ngày (bia đen). 	Mục đích 	Quá trình lên men chính là quá trình chuyển các chất đường và các dextrin có phân tử thấp thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật và chất lượng thành phẩm.	Cơ sở lý thuyết.	Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men.Lên men phụ và tàng trữ bia:	Mục đích:	- Tiếp tục lên men phần chất khô còn lại sau khi lên men chính, làm tăng mùi cho bia và bảo hòa CO2 .	- Làm ổn định chất lượng bia.	- Đưa bia non về nhiệt độ thấp từ 0-20C nhằm hạn chế sự xâm nhập, phá hoại của vsv.	- Thu về một loại nước uống bão hòa CO2 , vị dễ chịu và có hương thơm.	Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men phụ:	- Trong suốt quá trình lên men phụ ở nhiệt độ thấp diacetyl sẽ dần dần giảm đi.	- Trong suốt quá trình nổi bọt, CO2 góp phần đẩy O2 ra làm giảm thế oxy hóa khử: hạn chế các vsv hiếu khí phát triển, thành hiện tượng oxy hóa làm giảm chất lượng bia.	- Quá trình " chín bia" khi mùi vị bã hèm bia biến mất, vị ngọt sẽ biến mất khi đã lên men hết lượng chất khô còn lại. Vị đắng gắt sẽ dần dần mất hết do sự tác dụng tương hỗ giữa các protein và tanin hình thành nên các phức chất, kết tủa. Vị cay tê sẽ biến mất.Yêu cầu kỹ thuật sau khi lên men phụ:	- Màu sắc vàng trong suốt.	- Độ trong.	- Độ bọt trắng,mịn, xốp, dày và có độ bền bọt.	- Mùi vị: có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon và đại mạch.Tiến trình lên men phụ.Xử lý một số sự cố.Thu hồi CO2Các giai đoạn chính của việc thu hồi CO2:	- Tập trung khí CO2 từ các bồn lên men.	- Nén làm sạch, khử trùng.	- Hóa lỏng.	Qui trình thu hồi CO2 Qui trình nén nạp CO2 vào chai.Lọc biaMục đích:	- Làm bia có độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng.	- Làm ổn định, gia tăng độ bền vững sinh hóa học cho bia.	- Lọc loại bỏ hầu hết các vsv kể cả nấm men.Nguyên lý:	Bia là hỗn hợp và thành phần của nó là chất keo hòa tan, do tính không ổn định của hệ keo thì sớm muộn các hệ keo này sẽ gây kết tủa gây vẫn đục cho bia. Vì vậy người ta phải loại bỏ kết tủa của hệ keo bằng thiết bị lắng lọc ly tâm hay có bột trợ lọc.Yêu cầu bia sau khi lọc.Qui trình lọc.chiết biaMục đích:Dễ dàng vận chuyển bia đến nhiều nơi với số lượng lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng, hương vị đặc trưng của bia và các chỉ tiêu cảm quan vi sinh khác.Nguyên tắc:Bia được chiết trong hệ thống kín theo nguyên tắc đẳng áp.Bia được chứa trong hệ thống kín, để hạn chế sự tiếp xúc giữa bia và không khí, tránh các pứ oxy hóa khử làm đục và hư bia.Bia được chứa trong điều kiện đẳng áp CO2 , nếu trong điều kiện ngược lại bia sẽ bị xao trộn tạo nhiều bọt tràn ra ngoài gây lãng phí. Tổn thất CO2 gây trở ngại cho bia đưa vào đúng định mức trong chai.