CÔNG NGH S N XU T BIA NỘI DUNG 1. 2. 3. 4. GI I THI U NGUYÊN LI U VI SINH V T THAM GIA QUI TRÌNH CÔNG NGH GI I THI U • Bia là lo i nư c uống lên men có đ cồn th p, được làm từ nguyên li u chính là malt đ i m ch, hoa houblon, n m men và nư c. 1 Gi i thi u Lượng bia tiêu thụ tính theo vùng, 2004 Gi i thi u Thời kỳ Ai C p cổ đ i Ü 5000 TCN, người Sumerien và Assyrien đã s n xu t đồ uống lên men từ các h t ngũ cốc Ü 4000 TCN, bia Ai C p = bia các nhà quí t c Ü 2000 TCN, dư i thời vua Hammourabi, người Babilon đã viết thành sách các nguyên tắc n u bia Gi i thi u Lịch sử ngành bia 2 Gi i thi u Lịch sử ngành bia Có từ 2500 TCN, tìm th y trong ngôi m Ai C p Gi i thi u Gi i thi u Lịch sử ngành bia 1500 trư c CN Ü Đã tìm th y d u vết sx bia t i Đan M ch Ü Các nư c châu Âu cũng biết đến sp bia từ đó Ü T o hương bằng cây, cỏ th o m c có vị đắng và hương thơm 3 Gi i thi u Lịch sử ngành bia Thế kỷ thứ VIII Phát hi n hoa Houblon Ü B o qu n bia lâu hơn, t o hương vị đặc bi t. Ü Thay thế mọi cỏ thơm khác Ü Nhờ tính kháng khuẩn của hoa houblon, bia có ch t lượng tốt hơn Gi i thi u Lịch sử ngành bia Thời kỳ Louis Pasteur Ü Trong cách m ng Pháp: thời kỳ tàn của các phân xưởng bia nhà thờ Ü Thời Napoleon: các xưởng bia được khôi phục Ü 1880: bư c ngoặc trong ngành s n xu t bia • Louis Pasteur phát hi n ra b n ch t của quá trình s n xu t bia • Lên men tự nhiên => tuyển chọn chủng giống (hương vị ổn định, ch t lượng tăng) • B o qu n bia = đun nóng ở 70oC (Thanh trùng Pastuer) Gi i thi u Lịch sử ngành bia Thời đ i hi n nay Ü Từ đầu TK XX, SX bia đang phát triển m nh => gặp cú sốc (do chiến tranh) Ü Từ 1946, NCKH phát triển nhanh, ngành CNSX bia phát triển 4 Nguyên li u 1. Nư c X Là thành phần cơ b n trong quá trình s n xu t bia. X Chiếm 77-90% trọng lượng bia thành phẩm. X Dùng trong quá trình tr n, n u, đường hóa và pha loãng dịch lên men, rửa n m men, v sinh thiết bị… X Thành phần của nư c nh hưởng r t l n đến ch t lượng bia thành phẩm. Nguyên li u 1. Nư c Ü Không mùi, không vị; không màu Ü Đ cứng t m thời vào kho ng 0,72 mg đương lượng/1lit Ü Đ cứng vĩnh cửu 0,26 – 0,72 mg đương lượng/lit Ü Đ oxi hóa 2 mg O2/lit Ü Tổng số VSV < 100 tế bào /ml Ü E.coli không quá 3 tế bào /lit Ü pH là 6,8 – 7,2 5 Nguyên li u 2. Malt Ü Malt là đ i m ch nẩy mầm, là nguồn nguyên li u chính cung c p ch t hoà tan cho dịch đường trư c lên men Ü Malt gồm 3 b ph n chính: • Vỏ: vỏ tr u, vỏ lụa và vỏ aleuron, chiếm 8-15% trọng lượng h t. • Phôi: là cơ quan sống, hô h p của h t, chiếm từ 2,55% trọng lượng h t. • N i nhũ: Chiếm từ 45-60% trọng lượng h t, giữ vai trò quyết định ch t lượng của h t đ i m ch trong s n xu t bia. Thành phần chủ yếu là tinh b t Gi i thi u Malt Nguyên li u 2. Malt 6 Nguyên li u 2. Malt Ü Malt có nhiều lo i: malt vàng, malt đen và nhiều lo i malt khác Ü Malt quyết định ch t lượng thành phẩm: • Malt cung c p toàn b lượng gluxit để chuyển hóa thành đường -> cồn, các thành phẩm khác của bia. • Malt cung c p các lo i enzym amylase. • Malt chứa m t lượng khá l n protein • Yêu cầu c m quan: – Màu: malt có màu vàng rơm – Mùi và vị: malt có vị ngọt dịu đặt trưng, không có mùi vị l , nếu có mùi chua hoặc mốc là malt bị ẩm. – Độ sạch: không l n nhiều t p ch t, h t không bị vỡ, lượng h t vỡ tối đa là 0.5%, lượng h t b nh tối đa là 1%. • Yêu cầu kỹ thuật: STT Chỉ tiêu kiểm tra Yêu cầu 1 Độ ẩm < 4.5% 2 Thời gian đường hoá < 15ph 3 Độ Bal 11.5 0Plato 79-83% chất khô 4 Độ hoà tan 5 Độ pH dịch nha 5.6-6.0 6 Độ màu 2.5-4.5 0EBC 7 Độ chua 0.5-0.8 Nguyên li u 3. Hoa Houblon ÜHumulus lupubus ÜCây leo, cao 6-7 m 7 Nguyên li u 3. Hoa Houblon Vai trò: Ü T o vị đắng đặc trưng Ü T o hương thơm đặc trưng Ü Tăng kh năng t o bọt và giữ bọt Ü Tăng đ bền keo Ü Tính kháng khuẩn Nguyên li u 3. Hoa Houblon Nguyên li u 3. Hoa Houblon 8 Nguyên li u 3. Hoa Houblon • Tinh dầu thơm: tồn t i trong bia, t o cho bia có mùi thơm đặc trưng. Bao gồm những terpen, rượu, ceton, aldehyd, ester và acid. • Polyphenol: được dùng để kết lắng và lo i bỏ các protein ra khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng đ bền keo của bia thành phẩm. Nguyên li u 4. N m men Nấm men nổi: Saccharomyces cerevisiae Nấm men Nấm men chìm: Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carlsbergensis... Trong sản xuất bia, nấm men sẽ lên men dịch đường thành CO2, C2H5OH. Đồng thời còn tạo ra nhiều sản phẩm bậc hai khác có ảnh hưởng đến chất lượng của bia. 4. N m men Nguyên li u Đặc điểm của n m men nổi và n m men chìm N m men nổi - Lơ lửng trong dịch lên men, t p trung nhiều ở vùng bề mặt N m men chìm - T o thành chùm, lắng xuống đáy thiết bị lên men - Thời gian lên men ngắn, nhi t - Thời gian lên men dài, nhi t đ lên men cao (12 – 18o) đ lên men th p (6 – 7oC) - Khó loc, khó thu hồi để tái sử D loc, d thu nh n để tái sử dụng dụng - Thường dùng để s n xu t bia - Thường dùng để s n xu t bia đen và bia có đ cồn cao vàng và bia có đ cồn th p 9 II. QUY TRÌNH S N XU T 3. QUI TRÌNH CÔNG NGH Công ngh s n xu t bia N u malt (90- 1000C) N u g o Giai đoán 1 Chuẩn bị malt Phối hợp hổn hợp malt – g o Giai đọan 2:Chuẩn bị dịch lên men Ép –lọc ( lọc ép khung b n) Nư c g o –malt n u 600C+ hoa Hublon (15- 20g/10 lít) Để lắng ( lọc bỏ xác hoa Hublon) H bằng nhi t đ lên men nhi t đ Lên men chính ( 6-10 ngày ở 8-130C) Giai đọan 3: lên men Lên men phụ (10-35 ngày ở 3-50C) t o hương, t o bọt, lắng trong Giai đọan 4: thành phẩm bảo quản Đóng thùng ( bia hơi) Vô chai ( bia chai , bia lon) Thanh trùng 700C Dán nh n , vào kết Thành Phẩm 10 Máy lọc ép khung b n Hồ hóa – Dịch hóa – Đường hóa Ü Sự hồ hóa: -Nhi t đ hồ hóa phụ thu c vào tinh b t của lo i h t và cỡ to nhỏ của lo i h t tinh b t. -Tinh b t của g o được hồ hóa ở 80-850C .Đây là nhi t đ cao nh t, h t tinh b t l i nhỏ nh t. -Tinh b t của lúa mì thì bắt đầu hồ hóa ở t0 là 60-850C, tinh b t khoai tây hồ hóa ở 55-600C Ü Sự dịch hóa: - Là sự tác đ ng của enzym, sự dịch hóa di n ra r t ch m, th m chí hàng giờ nếu như tinh b t chưa bị hồ hóa xong. - M t khi tinh b t đã bị hồ hóa thì chỉ cần vài phút là bị dịch hóa xong v i m t lượng vừa đủ enzym .Enzim tác đ ng ở nhi t đ thích nghi nh t là 65-700C, pH thích nghi 4,6 và bị hủy nhi t ở 800C trong thời gian ngắn. Hồ hóa – Dịch hóa – Đường hóa Ü Sự đường hóa Là sự biến đổi của tinh b t đã dịch hóa thành dextrin và maltoza, chỉ x y ra được khi đã được dịch hóa xong. Sự đường hóa x y ra dư i tác đ ng của 2 enzym: α-amilaza → hóa. β-Amilaza → dextrin mantoza hóa. Mỗi lo i enzym có m t nhi t đ tối thích nghi gọi là topt: β-Amilaza d bị biến tính ở nhi t đ l n hơn hoặc bằng 700C α -amilaza chịu nhi t đ cao hơn, nhi t đ l n hơn hoặc bằng 800C β -amilaza t0opt: 60-650C; pHopt = 5,4 α -amilaza t0opt : 70-750C; pHopt = 5.8 Đ m hóa : có nhiều enzym đ m hóa trong malt, hi n nay ta chia làm 2 lo i proteaza và peptidaza. Nhi t đ thích nghi lúc n u là 43-500C (gọi là nhi t đ đ m hóa, pecton hóa). 11 3. QUI TRÌNH CÔNG NGH Quá trình lên men chính Là quá trình chuyển hóa các ch t đường và destrin th p phân tử trong dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và m t số ch t hữu cơ khác nhờ tác dụng của n m men. C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + Q Các s n phẩm phụ (các este, acid hữu cơ, rượu bậc cao, aldehyde, glycerin…) đi vào thành phần hòa tan của dịch lên men. M t số thành phần hòa tan đã bị kết tủa và lắng dần xuống cùng v i sinh khối của n m men. Sau khi c y giống vào nư c nha ta bắt đầu tính thời gian lên men. Có thể chia quá trình lên men làm 4 giai đo n: 3. QUI TRÌNH CÔNG NGH Quá trình lên men chính (tt) Ø Gđ 1 (kho ng 2 ngày đầu): n m men nẩy chồi, phát triển m nh dần và sinh khối đ t cực đ i ở cuối ngày thứ hai. Ø Gđ 2 (2 ngày kế tiếp) sự lên men chuyển từ kiểu lên men hiếu khí (để tăng sinh khối n m men) sang lên men kỵ khí (để t o CO2 và ethanol) Ø Gđ 3 (2 ÷ 3 ngày tiếp theo) thời kỳ lên men m nh nh t. Ø Gđ 4 (1 ÷ 2 ngày cuối cùng) cường đ lên men yếu dần) sinh khối n m men tăng cùng v i các thành phần keo tụ của protein, tanin, nhựa đắng hoa houblon… lắng dần xuống đáy thùng lên men. 3. QUI TRÌNH CÔNG NGH Quá trình lên men phụ Mục đích: Tiếp tục lên men phần ch t khô còn sót l i sau lên men chính, bão hòa CO2 và tăng cường mùi vị cho bia, thực hi n quá trình ủ chín của bia (ổn định ch t lượng bia), làm trong bia; đưa bia về nhi t đ th p để h n chế sự xâm nh p và phá hủy của vi sinh v t. Thời gian lên men phụ: 15 ÷ 35 ngày. 12 Hình ảnh một số loại bia trong và ngoài nước 13 14 15 16 Bia đen 17 18