BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HUỲNH TẤN ĐẠT CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA TP.HỒ CHÍ MINH - 2012 BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HUỲNH TẤN ĐẠT CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA TP. HỒ CHÍ MINH - 2012 Công nghiệp sản xuất bia LỜI MỞ ĐẦU Bia (beer) là thứ đồ uống có rượu nhẹ được chế biến từ thóc malt (đại mạch nảy mầm) và hoa houblon. Vai trò của bia đã được khẳng định từ 5000 năm trước công nguyên và ngày nay không nước nào trên thế giới là không sản xuất hoặc tiêu thụ bia. Có nhiều nước, mức sản xuất và tiêu thụ bia là 140 – 160 lít/năm cho một đầu người. Ở nước ta, mức độ này khoảng 5 – 8 lít. Nhằm có một tài liệu hoàn chỉnh về công nghiệp sản xuất bia, nay tôi thực hiện tập tài liệu này với mục đích củng cố lại kiến thức tổng quát về bia, nghiên cứu chi tiết quy trình công nghệ cũng như cách thức tiến hành một quá trình sản xuất bia ở dạng công nghiệp. Dù đã cố gắng rất nhiều nhưng trong quá trình thực hiện khó tránh khỏi sai sót, mong đọc giả góp ý để các tài liệu về sau sẽ hoàn chỉnh hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ email: huynhtandatlmx@gmail.com. Trân trọng cảm ơn. HUỲNH TẤN ĐẠT Công nghiệp sản xuất bia Mục lục 1 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1.Tổng quan về công nghiệp sản xuất bia 5 CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU 7 2.1. Nguyên liệu 7 2.1.1. Nước 7 2.1.2. Thóc malt 8 2.1.3. Hoa hublon 17 2.1.4. Các nguyên liệu tinh bột 20 CHƢƠNG 3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 21 3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia 21 3.2. Nấu – đường hóa hay quá trình chuẩn bị dịch lên men 22 3.3. Men bia 26 3.4. Lên men 34 3.5. Hoàn thành sản phẩm 36 3.5.1. Lọc – bão hòa CO 2 36 3.5.2. Đóng chai 37 3.5.3. Hấp bia 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 Công nghiệp sản xuất bia Chương 1.Tổng quan tài liệu 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về công nghiệp sản xuất bia Bia (Beer) là thứ đồ uống có rựu nhẹ được chế biến từ thóc malt ( đại mạch nảy mầm) và hoa hublon. Có thể định nghĩa một cách đơn giản về cách làm bia (Beer) như sau: Dịch đường malt + hoa hublon Bia Vai trò của bia đã được khẳng định từ 5000 năm trước Công nguyên và ngày nay không nước nào trên thế giới là không sản xuất hoặc tiêu thụ bia. Có nhiều nước, mức sản xuất và tiêu thụ bia là 140-160 lít/năm cho một đầu người. Ở nước ta, mức độ này khoảng 5-8 lít. Thành phần của bia gồm có: 80 - 90% nước, 1,5 – 7% cồn, 3 – 10% chất hòa tan, 0,3 – 0,4% CO 2 . Chất hòa tan chủ yếu là hydratcacbon (dextrin, maltozo, glucozo và một ít pentozo); các protein và sản phẩm thủy phân của nó (albumozo, pepton, các acid amin), các chất khoáng (muối kali, natri, photpho, nhôm, canxi, mangan, ), một số acid hữu cơ, các vitamin (B 1 , B 2 , B 5 , B 6 , PP, biotin) và các chất đắng, chất thơm của hoa hublon. Độ bia tính bằng số % chất hòa tan hoặc đơn giản là hàm lượng đường của dịch đưa vào lên men. Lên men được tiến hành ở nhiệt độ thấp trong thời gian dài. Vì vậy, CO 2 tạo thành hòa tan ở trong bia và phần lớn ở dạng liên kết. Khi ta uống, CO 2 hóa hơi thu nhiều nhiệt của cơ thể làm cho khoái cảm và có tính giải khát cao. Nó có tác dụng thông tiểu tiện, kích thích tiết mật, tăng tiêu hóa (bản thân bia rất dễ dàng được hấp thụ qua màng ruột). Nấm men Lên men ở nhiệt độ thấp Công nghiệp sản xuất bia Chương 1.Tổng quan tài liệu 3 Từ thời xa xưa, người Babilon (vùng Irac, Trung Đông ngày nay) đã sản xuất được thứ đồ uống giống như bia từ các hạt ngũ cốc. Cách làm này được truyền sang Ai Cập, Ba Tư, Hy Lạp và bia được làm từ đại mạch. Hiện nay ở Etiopia vẫn có nơi sản xuất bia theo người Babilon cổ xưa. Dần dần bia được sản xuất rộng rãi ra toàn Châu Âu (nhưng chưa có hublon) mà chỉ dùng một số lá khác từ cây cỏ mùi thơm. Đến thế kỷ IX, vùng Đông Nam Âu có một loại hoa hublon (dịch theo âm Hán – Việt là “hốt – bố”) được đưa vào chế biến bia và từ đó đến nay. Như vậy, bia được chế biến chủ yếu từ đại mạch này mầm, hoa hublon, nguyên liệu phụ là gạo, ngô và nước. Ở nước ta, nghề làm bia phải nhập thóc malt, hoa hublon và chỉ có nguồn nước cùng nguyên liêu là gạo của nội địa. Đại mạch và hoa hublon đã thử trồng ở một số nơi có khí hậu mát mẻ như Sapa, Đà Lạt, Cao Bằng, Hà Giang, Sơn La, từ vài chục năm gần đây, nhưng chưa có kết quả. Hình 1.1. Quy trình sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia Chương 2.Nguyên liệu 4 CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU 2.1. Nguyên liệu 2.1.1. Nƣớc Nước có thể được coi là nguyên liêu sản xuất bia. Nước có vai trò quan trọng trong, có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của bia và đặc biệt là hương vị của bia thành phẩm. Các chỉ số quan trọng của nước là: độ cứng, độ oxy hóa và vi sinh vật. Nước dùng trong lên men nói chung phải đạt tiêu chuẩn nước uống, không có mùi, vị , không màu, trong suốt, đặc biệt không cho phép có mùi amoniac, vết của kim loại nặng (thủy ngân, bari, ). Độ cứng của nước quyết định bởi hàm lượng 2 ion Ca 2+ và Mg 2+ có trong nước. Hàm lượng 2 ion này có nhiều trong nước thường gọi là nước cứng, khi đun sôi tạo cặn bám trên thành và lắng xuống đáy thiết bị làm giảm hiệu số trao đổi nhiệt, ảnh hưởng xấu đến mùi, vị , độ trong của sản phẩm và đặc biệt làm cho dịch bia thành phẩm khó ngậm CO 2 . Nước cứng cần phải xử lý làm giảm Ca 2+ và Mg 2+ để nước trở thành mềm. Hàm lượng các chất rắn có trong nước, tức phần cặn sau khi đã làm bay hơi vì sấy khô ờ 105 0 C đến hàm lượng không đổi đối với nước nấu bia là nhỏ hơn 600mg/l. Trong nước sản xuất bia không được có NaHCO 3 , NH 3 , HNO 2 , cho phép có 3 NO  không quá 25mg/l. Đặc biệt là có sắt sẽ xảy ra phản ứng giữa sắt và tanin của hublon làm xấu màu và vị của bia. Nước dùng nấu bia cần có độ cứng tạm thời khoảng 0,72mg – đương lượng/lít, độ cứng vĩnh cửu: 0,26 – 0,72mg đương lượng/lít, độ oxy hóa 2mg/lít, số lượng tạp khuẩn/lít không vượt quá 100, E.coli không quá 3/l. pH của nước thích hợp cho nấu bia là 6,8 – 7,2. Như vậy, nước dùng trong sản xuất bia là nước mềm, nếu là nước cứng cần phải Công nghiệp sản xuất bia Chương 2.Nguyên liệu 5 xử lý. Nước có sắt và mặn không dùng cho nấu bia. Nước trong một xí nghiệp sản xuất bia nên có 3 hệ thống: cung cấp nước mềm cho nồi hơi và nấu bia; cung cấp nước tẩy trùng dùng làm vệ sinh đường ống và thiết bị nước; nước sinh hoạt và làm nguội. Có nhiều phương pháp xử lý nước cứng thành nước mềm, như đông tụ rồi kết tủa Ca 2+ và Mg 2+ , điện ly và chuyển các ion qua màng dưới tác dụng của điện trường và phương pháp trao đổi ion. Hiện nay phương pháp làm mềm nước cứng bằng trao đổi ion là khá phổ biến. 2.1.2. Thóc Malt Thóc malt la nguyên liệu chính để nấu bia. Thóc malt là các loại ngũ cốc nảy mầm có hoạt tính enzyme amylase và protease, có mùi thơm của hạt sấy khô. Nguyên liệu làm là đại mạch, lúa mỳ, mạch đen, kê, lúa tẻ, và cả ngô nảy mầm. Trong đó đại mạch là nguyên liệu số một để sản xuất bia. Do vậy, khi nói thóc malt được hiểu là đại mạch nảy mầm. Trong đại mạch có loại bông 2 hàng hạt là nguyên liệu làm thóc malt tốt nhất. So với loại đại mạch 6 hàng hạt thì loại hạt trên to hơn; chứa nhiều tinh bột (61% - 64%), protein ít hơn (8% - 14%). Đại mạch nói chung là giàu protein. Trong quá trình nấu bia, các sản phẩm thủy phân của protein tạo cho bia những phức chất giữ bọt tốt hơn, có vị đậm đà. Song cũng giàu protein nên quá trình nấu bia cũng phức tạp hơn và làm cho bia kém bền. Những hạt đại mạch để làm thóc malt được bảo quản sau thu hoạch ít nhất 1,5 – 2 tháng. Trước khi đem ngâm nước, hạt được rửa sạch sơ bộ để loại bỏ tạp chất, làm sạch bụi bẩn và vi sinh vật bám trên vỏ. Ngâm hạt trong bể hay các thùng chuyên dùng, có thể thêm chất sát khuẩn (thuốc tím) và các chất kích thích nảy mầm Gibberellin. Nhiệt độ ngâm hạt tốt nhất là 12 – 17 0 C, thời gian ngâm từ 30 – 48 giờ để hạt ngậm no nước Công nghiệp sản xuất bia Chương 2.Nguyên liệu 6 có độ ẩm 42% - 45%. Trong thời gian ngâm cần phải thay nước một vài lần để rửa sạch nhớt và mùi khó chịu sinh ra. Hạt ngâm nước làm trương các chất keo, đặc biệt là protein. Các chất protein không tan giảm dần, đồng thời các chất hòa tan tăng dần, hô hấp mạnh. Có sự thay đổi sâu sắc hệ enzyme trong hạt, đặc biệt là amylase và protease được hoạt hóa. Sau khi ngâm nước, hạt được đưa và các thiết bị thúc mầm, hoặc được tãi trên sàn xi măng có độ dốc cần thiết để thoát nước (lớp hạt trên sàn dày khoảng 20 – 30cm). Hạt sẽ nảy mầm trong các thiết bị hoặc trên sàn. Hằng ngày phun nước hoặc cho ngập nước để rửa các mùi khó chịu, cho thoát hết khí CO 2 và hạ nhiệt độ. Thời gian nảy mầm 6 – 8 ngày, nhiệt độ thích hợp là 15 – 18 0 C. Trong thời gian này, phức hệ enzyme của hạt được chuyển sang dạng hoạt động để thủy phân các chất trong nội nhũ vào dịch đường trong nấu bia sau này. Đối với đại mạch, mầm được hình thành từ phôi mọc chạy theo phía trong vỏ đến 8 – 9 ngày mới nhú ra ngoài hạt. Rễ hình thành đâm ra ngoài vỏ. Sự nảy mầm kết thúc khi phần bên trong hạt trở nên tơi xốp, rễ dài 1,5 – 2 lần so với chiều dài của hạt và mầm mọc bên trong gần hết chiều dài của hạt. Khi hoàn thành này mầm, hạt được đem đi sấy. Mục đích sấy là làm cho hạt khô, dễ xát bỏ mầm rễ, bảo quản được tốt, đồng thời hạt sấy khô có màu và mùi thơm sẽ định hình màu cũng như hương bia sau này. Sấy hạt trong các thiết bị sấy sao cho tổn thất enzyme là ít nhất mà vẫn đảm bảo độ khô, màu và mùi của hạt đúng với yêu cầu của sản xuất bia. Thóc malt được chia thành 2 loại: malt vàng hoặc malt sáng màu và malt đen. Malt vàng được dùng để sản xuất các loại bia vàng sáng màu, malt đen dùng để sản xuất các loại bia đen thẩm màu. Malt vàng có vị ngọt thoảng nhẹ và hương thơm dịu. Từ malt vàng cho bia có vị Công nghiệp sản xuất bia Chương 2.Nguyên liệu 7 đắng dịu, hương thơm ngát nhẹ nhàng. Hai chỉ tiêu cảm quan này của bia vàng do hoa hublon và hương thơm của malt sấy quyết định. Malt có màu nâu đen đến thẫm, hương vị ngọt đậm. Bia đen có độ nhớt cao, hương vị mang từ thóc malt sấy cháy, trong đó là melanoit quyết định. Khi sản xuất malt vàng, điều cần thiết là làm sao cho hạt malt có hoạt lực enzyme cao, chủ yếu là amylase, còn hàm lượng acid amin ở mức độ vừa phải và hàm lượng protein hòa tan chỉ cần ở mức độ vừa đủ. Như vậy, cần chọn đại mạch có hàm lượng protein thấp, nhưng có khả năng nảy mầm cao. Độ ẩm đại mạch sau khi ngâm không vượt quá 42 – 43%. Quá trình ủ nảy mầm ở nhiệt độ 13 – 18 0 C và cần thông gió tốt. Thời gian ủ là 6 – 8 ngày. Nếu dùng đại mạch có hàm lượng protein cao thì cần có độ ẩm của hạt sau khi ngâm là 44 – 46%, nhiệt độ của khối hạt có thể lên đến mức tối đa là 20 – 22 0 C. Sấy malt vàng không quá 80 0 C và được chia thành các thang nhiệt độ cho phù hợp với độ ẩm của hạt. Tùy từng ca sấy, cụ thể thời gian sấy có thể dao động từ 16 – 24 giờ. Độ ẩm cuối cùng của hạt là 3%. Sau khi sấy, hạt được đem xát tách mầm rễ, vì mầm rễ sẽ làm cho bia có vị đắng và trong quá trình bảo quản dễ bị mọt ăn hại Thóc malt được bảo quản ở chỗ khô ráo, mát mẻ. Thóc malt sau khi sấy, xát bỏ mầm rễ, bảo quản từ 4 – 6 tuần để hoàn thiện mới đem dùng. Trong thời gian này, mức độ phân tán của các chất keo tăng dần, đồng thời số lượng các chất nito hòa tan và độ acid cũng tăng. Thóc malt được làm như trên dùng để sản xuất bia có màu vàng sáng. Loại malt này có đặc điểm là bột trắng xốp, có mùi thơm dễ chịu dễ đường hóa. [...]... nhiệt đới như nước ta phải trang bị hệ thống làm lạnh và cấp lạnh rất tốn kém 3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Quy trình công nghệ sản xuất bia hiện nay được áp dụng ở tất cả các nước trên thế giới theo sơ đồ sau: 18 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia Hình 3.1 Quy trình công nghệ sản xuất bia 3.2 Nấu – đƣờng hóa hay quá trình chuẩn bị dịch lên men Trước khi nấu malt và các nguyên... đường cần thiết thì có thể bổ sung thêm đường Saccarazo ở dạng đường kính, đường hoa mai hoặc đường nâu 17 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia CHƢƠNG 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Trong phần trên chúng ta đã đề cập đến các nguyên liệu dùng để sản xuất bia Các nguyên liệu này trước hết phải đường hóa các hàm lượng tình bột có trong thóc malt, gạo hoặc ngô (là những nguyên liệu... (dạng phức hợp) ở nhà máy bia Copenhagen ra những tế bào riêng biệt Kết quả là Hansen đã chọn được hai giống thuần chủng và ký hiệu là men No1 và No2 Từ hai giống này được chọn theo các chủng (nòi) rất đa dạng của men bia được dùng đến ngày nay Trong thực tế sản xuất, ta thấy có hai loại men bia được dùng trong công 23 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia nghiệp: men nổi và men... lọc ép 20 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia khung bản Cần phải rửa bã bằng nước nóng 750C Dịch đường thu được có màu vàng sáng hơi ánh nâu, trong suốt, có độ đường khoảng 8 – 12% Đối với bia hơi thì độ đường ban đầu là 8 – 9%, với bia chai từ 10 – 20% Còn sau khi lọc, nếu chưa đủ đường thì có thể thêm đường cát hoặc đường kính Trong sản xuất bia, nồng độ đường trong dịch đường... lắng tốt Bia thành phẩm có vị dịu, thanh khiết Nòi 44 tách được năm 1939 tại Liên Xô (cũ), lên men trung bình Trong giai đoạn lên men chính Trên dịch có 11% chất khô, nó tách được 2,4% CO2 Tế bào hình oval (6 – 8)  (8 – 10)  m Khả năng kết lắng tốt, cho bia vị hoàn thiện Nòi này cho phép dùng nước có độ cứng cao trong sản xuất bia 28 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia Nòi... dưỡng trong môi trường được men bia hấp thụ để sinh ra tế bào mới, số đường trong 24 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia dịch còn dư sẽ là phần đường cuối cùng làm cho hàm lượng ethylic được tạo thành cùng các sản phẩm khác Lên men là quá trình nuôi cấy nấm men với các chủng đặc hiệu trong dịch đường malt, sinh ra rượu và các sản phẩm phụ để cho dịch bia được hoàn thiện Qua sự trao... tế bào nấm men bia là 40 – 46% lượng chất khô Ở giai đoạn đầu, số lượng nito protein tăng khoảng 2 lần, sau đó giảm xuống tới mức ban đầu Hàm lượng nito trong nấm men không những phụ thuộc vào số lượng nito amin và nito amoniac trong dịch lên men mà còn phụ thuộc vào hàm lượng cacbonhydrat 27 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia Các nòi nấm men dùng trong sản xuất bia Nhà bác học... vị đắng 14 Chương 2.Nguyên liệu Công nghiệp sản xuất bia Một đặc điểm đáng lưu ý của cây là hoa đực và hoa cái sinh ra trên hai cây khác nhau Hoa cái chưa thụ phấn được dùng làm nguyên liệu sản xuất bia Vì vậy phải nhổ bỏ sớm cây hoa đực kịp thời, nếu không, hoa cái bị thụ phấn, tạo hạt, sẽ giảm chất lượng hoa trong sản xuất bia Khi hoa hublon sắp chín, ở phần hình nón xuất hiện những hạt tròn có màu... chất này không ảnh hưởng xấu tới bia Nhờ các biến đổi hóa sinh trong quá trình lên men bình thường không bị tạp nhiễm thì hàm lượng diacetin trong bia chỉ khoảng 0,4 – 0,6g/l (ngưỡng 0,2mg/l là lý tưởng) và aceton khoảng 0,8 – 1,2g/l 32 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia Đây cũng là những tiêu chí hóa học biểu thị mức độ chính của bia Lên men bia có thể tiến hành trong các thùng... lực lên men tới hơn 1atm, để có thể đảm bảo cho áp lực làm việc là 0,3 – 0,7atm Khi chuyển bia non sang lên men phụ, cần chú ý: không để 31 Chương 3.Quy trình CN sản xuất bia Công nghiệp sản xuất bia men còn lại trong dịch quá nhiều sẽ gây mùi men trong sản phẩm sau này, nhưng nếu quá ít sẽ làm cho quá trình “chín bia kéo dài, lượng men còn lại thích hợp cho lên men phụ là 1,2 – 1,3 g/l Nhiệt độ lên . ĐẠT Công nghiệp sản xuất bia Mục lục 1 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1.Tổng quan về công nghiệp sản xuất bia 5 CHƢƠNG. 2012 BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HUỲNH TẤN ĐẠT CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA