i TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o0o (8 hàng) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (2 hàng) KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA TƯƠI 100% MALT (5 hàng) GVHD : TS. Nguyễn Kính SVTH : Nguyễn Ninh Hải MSSV : 104110052 Tp.HCM, tháng 10 năm 2008 ii LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến : Thầy Nguyễn Kính đã quan tâm, tạo điều kiện và hướng dẫn em trong thời gian thực hiện đồ án để em có thể hoàn thành tốt đồ án này. Các thầy cô khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ đã tận tình dạy dỗ trong hơn bốn năm qua để em có kết quả như ngày hôm nay. Các thầy cô trong hội đồng bảo vệ đồ án đã thiện chí nhận xét, phê bình kết quả đạt được của đồ án. Ba mẹ, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh, động viên để em tự tin hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 10 năm 2008 Nguyễn Ninh Hải iii TÓM TẮT Với mong muốn sau khi tốt nghiệp sẽ trở về làm việc trong nhà máy bia tại quê hương, tôi đã chọn đề tài về sản xuất bia tươi, là một mảng kinh doanh thực phẩm mà tại địa phương tôi vẫn chưa khai thác hết tiềm năng. Đồ án tập trung vào việc tìm hiểu một dây chuyền sản xuất bia tươi từ nguyên liệu là 100% malt (không có thế liệu), không sử dụng phụ gia nhằm tạo ra sản phẩm bia có chất lượng cao. Các vấn đề được tìm hiểu bao gồm : - Nguyên liệu sản xuất - Quy trình sản xuất - Thiết bị sản xuất Trong thời gian 3 tháng thực hiện đồ án tôi đã thực tập tại xưởng sản xuất bia của Công ty cổ phần công nghệ thực phẩm Đại Liên. Các vấn đề đều được tôi đi từ tìm hiểu lý thuyết cho đến thực hành và kết quả là đã sản xuất thành công một mẻ bia tươi. Sau khi làm ra sản phẩm tôi đã thực hiện việc so sánh với một số sản phẩm bia tươi khác đang được tiêu thụ trên thị trường và đánh giá mức độ hài lòng của người tiêu dùng với sản phẩm. Kết quả thu được cho thấy sản phẩm làm ra tạo được cảm tình với người tiêu dùng. iv MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh mục hình vẽ vii Danh mục bảng biểu viii CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ BIA 1 I. Lịch sử hình thành và phát triển ngành bia 1 II. Định nghĩa bia 2 III. Phân loại bia 2 3.1 Theo độ cồn 2 3.2 Theo hàm lượng chất khoáng có trong nước 3 3.3 Theo cách lên men 3 3.4 Theo mào sắc bia 5 3.5 Theo sở thích người tiêu dùng 5 3.6 Theo quốc gia 6 IV. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia 7 4.1 Tình hình thế giới 7 4.2 Tình hình Việt Nam 9 CHƯƠNG 2 : NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA 13 I. Nước 13 1.1 Vai trò 13 1.2 Ảnh hưởng của các ion chính có trong nước 13 v 1.3 Nước sử dụng trong nhà máy bia 15 II. Malt đại mạch 17 2.1 Đại mạch (barley) 17 2.2 Malt đại mạch 24 III. Hoa houblon 35 3.1 Mục đích sử dụng 35 3.2 Đặc điểm thực vật 35 3.3 Cấu tạo hoa houblon 36 3.4 Thành phần và tính chất các cấu tử có trong hoa 36 3.5 Các chế phẩm hoa houblon 41 3.6 Đánh giá hoa và các chế phẩm hoa houblon 43 IV. Nấm men 44 4.1 Mục đích sử dụng 44 4.2 Yêu cầu đối với nấm men 45 4.3 Phân loại nấm men sản xuất bia 45 4.4 Thành phần hóa học của nấm men 47 4.5 Quá trình sinh dưỡng của tế bào nấm men 47 4.6 Một số đặc tính hình thái và đặc tính công nghệ để phân biệt và lựa chọn phương pháp lên men 48 CHƯƠNG 3 : KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA TƯƠI CHẤT LƯỢNG CAO I. Quy trình công nghệ tổng quát sản xuất bia tươi từ 100% malt 51 II. Khảo sát các công đoạn của quy trình 52 2.1 Xử lý nước để nấu bia 52 2.2 Sàng – nghiền malt đại mạch 53 2.3 Nấu dịch nha (đường hóa) 55 2.4 Lọc – rửa bã 62 2.5 Houblon hóa dịch đường 65 2.6 Lắng trong 69 vi 2.7 Làm lạnh nhanh 70 2.8 Bão hòa CO 2 71 2.9 Quy trình lên men 72 2.10 Tàng trữ bia thành phẩm 86 CHƯƠNG 4 : THIẾT BỊ SẢN XUẤT BIA 88 I. Thiết bị nghiền 88 II. Nồi nấu 89 III. Nồi lọc – rửa bã 91 IV. Nồi lắng 93 V. Thiết bị làm lạnh nhanh 95 VI. Thiết bị lên men 95 CHƯƠNG 5 : ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 98 I. So sánh độ đắng giữa các sản phẩm 98 II. Đánh giá mức độ ưa thích chung 99 Tài liệu tham khảo I Phụ lục 1 II Phụ lục 2 V Phụ lục 3 VI Phụ lục 4 VII Phụ lục 5 VIII Phụ lục 6 X Phụ lục 7 XI Phụ lục 8 XII Phụ lục 9 XIII Phụ lục 10 XIV Phụ lục 11 XV Phụ lục 12 XVI viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Nội dung Trang 1.1 Lượng bia tiêu thụ năm 2007 của một số quốc gia trê thế giới 8 2.1 Thành phần hóa học đại mạch hai hàng tính theo % trọng lượng chất khô 19 2.2 Thành phần hóa học của malt tính theo % trọng lượng chất khô 27 2.3 Thành phần hóa học trung bình hoa houblon 36 3.1 Tương quan giữa pH dịch lọc và thời gian lọc 64 3.2 Thông số kỹ thuật công đoạn lọc 64 3.3 Chỉ tiêu kiểm tra nước nha 69 3.4 Thông số kỹ thuật quá trình lên men chính 82 3.5 Chỉ tiêu hóa lý sau lên men phụ 85 3.6 Sự cố và khắc phục trong quá trình lên men phụ 85 5.1 Kết quả đánh giá độ đắng các sản phẩm 98 5.2 Điểm trung bình đánh giá cảm quan của 60 người thử 99 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Nội dung Trang 1.1 Biểu đồ tiêu thụ bia ở Mỹ năm 2007 8 2.1 Bông đại mạch 19 2.2 Cấu tạo hạt đại mạch 19 2.3 Malt vàng 25 2.3 Malt đen 26 2.5 Quy trình sản xuất malt 28 2.6 Cấu tạo máy tách mầm, rễ malt 33 2.7 Hoa houblon 35 2.8 Mặt cắt dọc hoa houblon 36 2.9 Hoa houblon dạng tươi 41 2.10 Hoa houblon dạng cao 43 2.11 Nấm men nổi (Saccharomyces cerevisiae) 46 2.12 Nấm men chìm (Saccharomyces carlsbergensis) 46 2.13 Quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men 48 3.1 Sơ đồ tổng quát QTCN sản xuất bia tươi từ 100% malt 51 3.2 Sơ đồ quy trình xử lý nước dùng sản xuất bia 52 3.3 Quy trình xử lý nguyên liệu 53 3.4 Giản đồ đường hóa 61 3.5 Phản ứng sinh hóa trong quá trình lên men 77 3.6 Sơ đồ hoàn chỉnh quy trình công nghệ sản xuất bia tươi từ 100% malt 87 4.1 Máy nghiền búa 88 4.2 Nồi nấu 89 4.3 Cánh khuấy của nồi nấu 89 4.4 Cấu tạo nồi nấu 90 4.5 Nồi lọc – rửa bã 92 4.6 Cấu tạo nồi lọc – rửa bã 92 4.7 Cấu tạo nồi lắng xoáy tâm 94 4.8 Cấu tạo thiết bị làm lạnh nhanh 95 4.9 Cấu tạo tank lên men 96 5.1 Mức độ ưa thích sản phẩm 100 Tổng quan về bia 1 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ BIA I. Lịch sử hình thành và phát triển ngành bia Từ “Beer” bắt nguồn từ nguyên mẫu tiếng La tinh “Bibere” có nghĩa là “uống”. Từ “ Beer” được biểu hiện bằng ngôn ngữ từ xưa nhất của người Đức là “Boer” và cùng tồn tại song song với từ cổ gốc Anh ngữ là “Beer”, vậy con người đã biết sử dụng bia từ lúc nào? Bia đã được phát hiện từ 8000 năm trước, ở xứ Mesoptamia là một trong những nơi xuất hiện nền văn minh sớm nhất của nhân loại. Dân du mục tình cờ phát hiện khi lúa dại được ủ sẽ bị vi sinh vật tự nhiên tạo ra một dung dịch uống được, cùng với thời gian dung dịch này đã trở thành một thức uống rất được yêu thích. Từ đó, họ đã tìm ra cách làm bia với vị thơm ngon đặc trưng. Một điều đáng chú ý đặc biệt là con người ở thời đó biết cách sử dụng nhiều loại cây cỏ đa dạng để tạo ra các loại hương bia có mùi vị độc đáo. Lúc này, bia đã trở thành một thức uống thông dụng rất ưa thích ở thời đó. Cũng chính họ là người phát hiện ra nghệ thuật sử dụng các loại vi nấm mà ngày nay người ta gọi là nấm men để tạo ra các loại bia khác nhau. Tuy biết cách làm ra được bia để uống, nhưng chỉ sản xuất thủ công và làm theo thói quen chứ không ai hiểu biết gì về tính chất hay cơ chế của sự lên men, vì vậy chưa thể hình thành nên một cơ sở khoa học nào cho cách làm đó. Mãi đến giữa thế kỷ 19 L. Pasteur mới bắt đầu nghiên cứu lý thuyết về vi sinh, ông đã không những khám phá ra lý thuyết của sự lên men mà còn hoàn thiện kỹ thuật thanh trùng và kỹ thuật cấy giống nấm men. Sau đó Hansen tiếp tục tìm ra phương pháp phân lập các tế bào nấm men, qua đó tuyển chọn và nhân giống đưa vào sản xuất bia. Nhờ hiểu biết về nguyên lý sản xuất bia, nhờ biết về phân lập và chọn giống nấm men nên các nhà sản xuất mới bắt đầu chế tạo thiết bị và đầu tư về chiều sâu. Công nghệ sản xuất bia từ đó dần dần phát triển cho đến ngày nay. Bia được định nghĩa theo J. De Clerck, là một thức uống qua sự lên men của dịch đường có được từ ngũ cốc nảy mầm, thêm vào đấy hượng vị của hoa houblon.[3] Bia khác với rượu là nó có hàm lượng cồn thấp nhưng có hàm lượng các chất không lên men khá cao. Bia được phân biệt với các thức uống giải khát khác là bọt bia được giữ lâu tan và do CO 2 của bản thân tạo thành trong quá trình lên men. Tổng quan về bia 2 So với rượu và các nước giải khát khác bia là một thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, trong bia có chứa vitamin B 1 ,B 2 , B 5 , B 6 , PP…các chất khoáng và các nguyên tố vi lượng khác. II. Định nghĩa bia • Bia, nói một cách tổng thể, là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men. Dung dịch đường không bị lên men gọi là hèm bia, thu được từ quá trình ngâm nước, hay "nước ủ bia", hạt ngũ cốc được ủ thành mạch nha, thông thường là lúa mạch. Các đồ uống chứa cồn được làm từ sự lên men đường có trong các nguồn không phải ngũ cốc - chẳng hạn nước hoa quả hay mật ong - nói chung không được gọi là "bia", mặc dù chúng cũng được sản xuất từ cùng một loại men bia - dựa trên các phản ứng hóa sinh học • Một số nước khác, đặc biệt là ở Đức, định nghĩa hợp pháp về bia như sau: “ Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men, không qua chưng cất, và ở đây chỉ sử dụng hạt đại mạch nẩy mầm, hoa houblon, nấm men và nước”[1]. Do đó, ở Đức, người ta cấm sử dụng các nguyên liệu khác ngoài bốn thứ kể trên. Tuy nhiên đối với một vài loại bia, người ta cho phép sử dụng hạt ngũ cốc chưa nẩy mầm, các loại đường và ngay cả các chất hoá học làm dịu vị. • Còn ở Việt Nam, bia được định nghĩa như sau: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước”.[4] • Bia phân biệt với rượu bởi hàm lượng rượu thấp hơn bia nhiều và hàm lượng các chất chiết không lên men cao hơn nhiều. Đặc tính để phân biệt bia chủ yếu với các loại đồ uống khác là độ bền của lớp bọt được hình thành sau khi giải phóng acid cacbonic trong đó. III. Phân loại bia 3.1 Theo độ cồn Thường bia càng sánh càng chứa nhiều độ cồn, độ cồn được tính theo thể tích. [...]... các hoạt động cung ứng vật tư, dịch vụ tiêu thụ sản phẩm 4.2.2 Phân bố của các doanh nghiệp sản xuất bia a) Phân bố • Các cơ sở sản xuất bia phân bố rộng khắp cả nước Hai nhà máy sản xuất bia lớn nhất là Nhà máy bia Sài Gòn và Nhà máy bia Hà Nội sử dụng hết công suất và đang tiếp tục mở rộng • Các doanh nghiệp sản xuất bia phát triển mạnh như các Công ty Bia Hải Dương, Quảng Ninh, Hà Tây, Thái Bình,... cầu trong nước và có sản phẩm xuất khẩu Tới năm 2010 sản lượng bia đạt 1500 triệu lít b) Quan điểm • Về công nghệ Hiện đại hoá công nghệ, từng bước thay thế công nghệ, thiết bị hiện có bằng công nghệ, thiết bị tiên tiến, hiện đại của thế giới, đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, 11 Tổng quan về bia an toàn vệ sinh thực phẩm, môi trường theo quy định của Việt Nam và quốc tế để sản phẩm có khả năng cạnh... đậm đà của malt và trái cây, vị tươi mát, có màu vàng đậm đến màu nâu đỏ Bia Bìere de Garde thường được đóng chai sâm panh • Các loại bia Đức Altbier, Kolschbier, Bia Bock, Bia Dortmunder Expor, Bia Octoberfest, Bia Munich Dark, Bia Munich Helles, Bia Pilsner, Bia Vienna, Bia Berline Weisse, Bia Dunkles, Bia Hefe weizen, Bia Kristall Wiezen, Bia Wienbock • Các loại bia Mỹ 6 Tổng quan về bia American... trong và ngoài nước • Về quy mô, quy hoạch − Tổng công ty Rượu- Bia- Nước giải khát Hà nội và Tổng công ty Rượu- Bia – Nước giải khát Sài Gòn vươn lên giữ vai trò chủ chốt trong sản xuất các loại bia, nâng cao uy tín thương hiệu bia Việt Nam, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu − Tập trung đầu tư các nhà máy bia công suất lớn, đổi mới công nghệ, thiết bị sản xuất bia chất lượng cao Quản... 2.2 Malt đại mạch 2.2 1 Định nghĩa Tất cả các hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió), sử dụng trong công nghệ sản xuất bia, đều có thể gọi chung là malt [1] 24 Nguyên liệu sản xuất bia Đối với quy trình sản xuất bia chất lượng cao ta sử dụng malt được ươm mầm từ hạt đại mạch, gọi là malt đại mạch 2.2.2 Mục đích sử dụng Malt. .. Golden Ale (bia Ale vàng), bia Trappist ale (bia ale của tu sĩ), bia Lambic, bia lúa mì • Các loại bia Anh Bia Barley wine (vang đại mạch), bia Bitter (bia đắng), bia Brown Ale, Indian Pale Ale (bia ale vàng Ấn Độ), Mid Ale (bia ale trung bình), Old Ale (bia Ale cổ), Pale ale, Porter, Stout • Các loại bia Pháp Bìere de Garde được sản xuất từ tháng 2 đến tháng 3 và được tiêu thụ trong suất mùa hè Bia này... một trong những quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất malt và bia Các sản phẩm của quá trình thủy phân này đều đóng vai trò nhất định trong tiến trình công nghệ, ví dụ như sự tạo thành melanoid – một hỗn hợp màu vàng óng, có vị ngon và hương thơm dịu, là nhân tố quy t định hương và vị của bia, đặc biệt là bia đen 21 Nguyên liệu sản xuất bia + Phi protid : các đại diện tiêu biểu của nhóm... Biểu đồ tiêu thụ bia ở Mỹ năm 2007 8 Tổng quan về bia • Quy mô sản xuất Quy mô sản xuất mang ý nghĩa rất lớn trong công nghiệp sản xuất bia Chính vì vậy mà các nước như Mỹ và Nhật khi thoả mãn nhu cầu thị trường đã có một số hãng bia siêu lớn thống lĩnh thị trường như: thị trường Mỹ có 5 công ty kiểm soát, còn Nhật 4 công ty bia hàng đầu chiếm 40% thị phần, tại Canada 94% thị trường do 2 công ty kiểm soát... beer (bia phối trộn): dùng cho thanh niên, phụ nữ, vị đắng nhẹ hơn các loại bia khác 3.6 Theo quốc gia Mặc dù hầu hết các loại bia cổ điển có nguồn gốc từ Châu Âu, nhưng nhiều loại được sản xuất thành công trên khắp thế giới Mỗi nhà sản xuất đều có bí quy t riêng thích hợp cho loại bia của mình • Các loại bia Bỉ Flanders Brown Ale (bia Ale nâu vùng Flander) ,bia Red ales (bia ale đỏ) ,Bia saigon, bia strong... sản lượng của doanh nghiệp đã được cấp phép 12 Nguyên liệu sản xuất bia CHƯƠNG 2 : NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA I Nước 1.1 Vai trò − Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản suất bia Thành phần và tính chất của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng thành phẩm Trong quá trình sản xuất malt và bia cần một lượng nước rất lớn như ngâm đại mạch, hồ hóa, đường