Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ sản xuất bia
www.08sh1n.uni.cc -Cơng nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com LỜI GIỚI THIỆU Bia loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp lượng calori lớn, bia chứa hệ enzym phong phú, đặc biệt nhóm enzym kích thích tiêu hóa amylaza Được sản xuất từ loại nguyên liệu đại mạch ươm mầm, hoa Houblon nước với quy trình công nghệ đặc biệt, bia có tính chất cảm quan hấp dẫn người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 cao (4-5g/l) giúp thể người giải khát cách triệt để uống Trong khoảng 10 năm trở lại đây, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng nước ta có diện mạo Lượng bia sản xuất ngày tăng, đội ngũ cán kỹ thuật số người quan tâm đến công nghệ sản xuất bia ngày nhiều Bài báo cáo trình bày theo bước tiến trình công nghệ, từ khâu tiếp nhận nguyên liệu đến khâu hoàn thiện sản phẩm Nội dung báo chia làm bốn phần: 1) Lịch sử phát triển bia 2) Nguyên liệu sản xuất bia 3) Quy trình công nghệ sản xuất bia 4) Đánh giá chất lượng bia thành phẩm Bài báo cáo chắn không tránh khỏi sai sót Chúng mong nhận ý kiến đóng góp cô bạn để rút kinh nghiệm cho báo cáo sau Chúng xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Cẩm Vi tất bạn giúp đỡ hoàn thành báo cáo Nhóm thực Trang www.08sh1n.uni.cc -Công nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CUÛA BIA II NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA Ngũ cốc 1.1 Malt 1.1.1 Đại maïch .8 1.1.1.1 Thành phần hạt đại mạch 1.1.1.2 Hệ enzym đại mạch nảy mầm (malt) 1.1.2 Baûo quaûn malt 1.2 Nguyên liệu thay đại mạch .9 1.2.1 Nguyên liệu thay dạng hạt .9 1.2.1.1 Tiểu mạch 1.2.1.2 Gạo thóc tẻ 10 1.2.1.3 Ngoâ 10 1.2.2 Nguyên liệu thay dạng đường 11 1.2.2.1 Đường mía đường củ cải 11 1.2.2.2 Đường thủy phân .11 1.2.2.3 Đường invertaza 11 1.2.2.4 Xiro tinh boät 11 Hoa Houblon ( Humulus lupulus) .11 2.1 Mục đích sử dụng 11 2.2 Thành phần cấu tạo hoa Houblon .12 Nước 13 3.1 Thành phần hóa học 13 3.2 Xử lý nước .13 3.2.1 Tiền xử lý .14 3.2.2 Laøm meàm .14 3.2.3 Cải tạo thành phần sinh học nước 14 3.3 Yêu cầu kỹ thuật nước sản xuất bia 14 Naám men 14 Chất phụ gia 15 5.1 Khái niệm 15 5.2 Phân loại 15 III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 16 Chuaån bị nguyên liệu 17 Trang www.08sh1n.uni.cc -Công nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com 1.1 Làm đánh boùng malt 17 1.2 Nghiền nguyên liệu 17 Kỹ thuật nấu .17 2.1 Mục đích trình nấu bia .17 2.2 Các trình xảy nấu bia .17 2.3 Quá trình nấu 18 2.4 Cấu tạo nồi nấu .20 2.5 Qui trình vận hành 21 Lọc nước nha – rửa bã .22 3.1 Mục đích 22 3.2 Quá trình lọc 22 3.3 Thiết bị 23 Đun sôi với Houblon 25 4.1 Mục đích 25 4.2 Tiến trình 25 4.3 Quá trình hóa lý 26 4.4 Kiểm tra chất lượng bán thành phẩm 26 Laéng – làm lạnh 27 5.1 Mục đích lắng 27 5.2 Mục đích làm lạnh 27 5.3 Các biến đổi hóa lý xảy trình lắng – làm lạnh 27 5.4 Thiết bị thùng lắng cặn 28 5.4.1 Cấu tạo 28 5.4.2 Nguyên lý hoạt động 29 5.5 Cấu tạo máy làm lạnh: Alpha laval 29 5.5.1 Cấu tạo 29 5.5.2 Nguyên lý hoạt động 30 5.6 Moät số yêu cầu làm lạnh 30 Leân men dịch nấu .30 6.1 Naám men bia 31 6.1.1 Sự trao đổi chaát 32 6.1.2 chủng loại nấm men 32 6.1.3 Sự phát triển nấm men bia 33 6.1.4 Nhân giống nấm men bia .34 6.2 Cơ chế qúa trình lên men 35 6.2.1 Sự tạo thành Etanol 35 6.2.2 Sự tạo thành rượu bậc cao 36 6.2.3 Sự hình thaønh diacetyl 36 6.3 Lên men 36 Trang www.08sh1n.uni.cc -Công nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com 6.3.1 Mục đích .37 6.3.2 Cơ sở lý thuyết .37 6.3.3 Các biến đổi xảy trình lên men 37 6.3.4 Thiết bị lên men-Compitank 39 6.3.5 Tiến trình lên men 39 6.4 Lên men phụ tàng trữ bia 40 6.4.1 Mục đích .40 6.4.2 Các biến đổi xảy trình lên men phụ 40 6.4.3 Yêu cầu kỹ thuật sau lên men phuï 41 6.4.4 Tiến trình lên men phụ 41 6.4.5 Xử lý số cố .42 Thu hoài CO2 .42 7.1 Sơ đồ dây chuyền thu hồi CO2 42 7.2 Các giai đoạn việc thu hồi CO2 .42 7.2.1 Taäp trung khí CO2 từ bồn lên men 42 7.2.2 Neùn làm sạch, khử trùng 43 7.2.3 Hóa lỏng .43 7.2.4 Sử dụng CO2 tinh khiết 43 7.3 Quy trình thu hồi CO2 43 7.4 Quy trình nén nạp CO2 vào chai 43 Loïc bia .43 8.1 Mục đích 43 8.2 Nguyên lý 43 8.3 Yeâu cầu bia sau lọc 43 8.4 Quy trình lọc 44 Chiết bia 44 9.1 Mục đích 45 9.2 Nguyên tắc 45 9.3 Quy trình cơng nghệ chiết chai 45 IV ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG BIA THÀNH PHẨM .47 Caûm quan 47 Thaønh phần hóa lý .47 Chỉ tiêu vi sinh 47 TÀI LIỆU THAM KHAÛO 48 Trang www.08sh1n.uni.cc -Công nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Từ “Bia” tiếng Do Thái cổ: Ngũ cốc = ‘Bre’ Từ 7000 năm trước Công Nguyên, người dân Babilon biết sản xuất bia từ hạt đại mạch hạt ngũ cốc Công nghệ sử dụng nguyên liệu để nấu bia truyền dần đến Ai Cập, Ba Tư số nước lân cận, sau tràn xuống nước phía Nam Cho đến ngày nay, số vùng Etiopia sản xuất bia theo phương pháp người Babilon cổ xưa Người Hy Lạp học phương pháp sản xuất bia từ đại mạch người Ai Cập, họ gọi nước sitôn hay vang đại mạch Người Ý sản xuất loại vang đại mạch không theo phương pháp truyền thống mà có hạt ngũ cốc khác Sau người Pháp, Đức, Tây Ban Nha… sản xuất nước giải khát lên men nước chiết từ đại mạch Nhưng suốt thời gian dài, bia sản xuất từ đại mạch số hạt ngũ cốc khác nẩy mầm mà hoàn toàn chưa có dân tộc dùng đến hoa houblon Thay vào đó, người ta biết sử dụng loại lupin, ngải cứu… để tạo nên hương liệu cho bia Khoảng đến kỷ thứ IX, bắt nguồn từ vùng coi xứ xở hoa houblon Xibiri – Đông Nam nước Nga… người ta sản xuất bia giống ngày theo công thức chung là: Bia sản xuất từ malt, hoa houblon, nước Trải qua hàng ngàn năm sản xuất uống bia, ông cha nhân tố làm nên điều kỳ diệu Đó chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm Mãi đến năm 1857, nhà bác học người Pháp Luis Pasteur khám phá điều bí mật Và sau thời gian dài nguyên cứu, ông tìm nấm men vi sinh vật mà hoạt sống chúng làm nên trình lên men Nhưng Pasteur chưa làm sáng tỏ chế tượng Cho đến kỷ XIX, số nhà bác học người Nga Đức chứng minh chế hoạt động nấm men Đó nấm men tạo enzym enzym chuyển hóa đường thành rượu CO2 Bia loại nước bổ mát, có độ cồn thấp, bọt mịn xốp, có hương vị đặc trưng Hương vị bia hợp chất chiết từ nguyên liệu, cồn, CO thành phần lên men khác tạo nên Đặc biệt CO bão hòa bia có tác dụng làm giảm nhanh khát người uống Nhờ ưu điểm này, bia sử dụng rộng rãi hầu khắp nước giới sản lượng ngày tăng Một số tính chất chung bia: Trong bia, nước chiếm 80% Bia thường có hàm lượng cồn khoảng 3-6%; CO 2: 0,45% Ngoài bia chứa chất khác như: hydratcacbon, khoáng, polyphenol, chất màu, chất đắng, iso-humylon, glycerin… lít bia có lượng lượng Trang www.08sh1n.uni.cc -Công nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com tương đương 500-600 kcal (khoảng 100g bánh mì), bia gọi “bánh mì lỏng” CO2 bia có khả kích thích tiêu hóa Bia giúp phận tiết nước tiểu lọc cặn bã hoạt động tốt Lupulin bia hoa Houblon có tính an thần, dễ ngủ Tuy nhiên uống nhiều khiến cho thể không đủ khả hóa giải dẫn đến hại gan, tổn thương hệ thần kinh II NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA Nguyên liệu malt đại mạch, hoa Houblon, nước, nấm men chất phụ gia Có thể thay phần malt bột mì, bột ngô, gạo… Ở nước ta, nguyên liệu để sản xuất bia nhập từ nước ngoài, malt đại mạch, hoa Houblon Công thức sản xuất bia giới: BIA = MALT ĐẠI MẠCH + HOUBLON + NƯỚC + NẤM MEN Ngũ cốc: Chủ yếu đại mạch: làm từ ngũ cốc khác như: - Bắp: thổ dân Châu Mỹ - Lúa mì, đại mạch: người German cổ đại - Lúa miến, đại mạch: người Pannonien - Lúa miến, khoai mì bia: kaffir Châu Phi - Lúa nếp, gạo kê: Trung Quốc 1.1 Malt: Malt sử dụng dạng chất khô hòa tan thành dịch đường Malt nguyên liệu truyền thống, thiết yếu, thiếu công nghệ sản xuất bia Qua trình nẩy mầm, lượng lớn enzym xuất tích tụ hạt đại mạch như: amylaza, proteaza Các enzym nhân tố thực việc chuyển hóa thành phần hạt đại mạch thành nguyên liệu mà nấm men sử dụng để tạo thành sản phẩm bia Để sản xuất bia vàng người ta dùng malt vàng có hoạt lực enzym cao, nội nhũ hòa tan tốt, có số lượng acid amin đường vừa phải Do phải chọn đại mạch chứa protein, làm ướt đến 42-48%, nẩy mầm nhiệt độ tương đối, giới hạn từ 13-18oC phải thông gió tốt Trong điều kiện đó, hạt tích tụ nhiều enzym Trang www.08sh1n.uni.cc -Công nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com tiêu hao đạm polysaccharit nước vừa phải acid amin, đường tích tụ với số lượng vừa đủ Quá trình sấy thực nhanh 24 nhiệt độ giai đoạn cuối không o 85 C Sau loại bỏ mầm mầm mang lại cho bia có vị không bình thường Không thể dùng malt vừa sấy xong để sấy bia, mà phải qua trình bảo quản, malt hút ẩm từ không khí độ ẩm dần tăng lên, hạt malt xuất số tượng hóa lý ngược với lúc sấy khô Tất thay đổi dẫn đến sản phẩm hoàn chỉnh gọi malt chín tới Thành phần hóa học malt (tính theo % chất khô): Tinh bột Lipit Đường khử 58% 2,5% 4% Chất khoáng Saccharose Protid 2,5% 5% 10% Pentoza Cellulose 8% 6% Ngoaøi malt có enzym, vitamin nước Trong thành phần malt ta trọng đến hàm lượng tinh bột, enzym, protein nước Tinh bột (C6H10O5)n: Tinh bột có ý nghóa vô quan trọng công nghệ sản xuất bia Hàm lượng tinh bột cao nồng độ chất hòa tan dịch đường lớn, hiệu suất thu hồi bia cao - Trọng lượng riêng :1,63 - Nhiệt độ hồ hóa :80oC - Amilo :17-24% - Amilopectin :76-83% - Kích thước hạt tinh bột :2-10 hay 20-30µm Protein: - Trong tinh bột có khoảng 10-12% protein Các sản phẩm thủy phân protein có ý nghóa quan trọng tạo màu bia, sinh sản phát triển nấm men, tạo bọt, giữ bọt bia - Nếu hàm lượng protein nhỏ 12% trọng lượng chất khô làm giảm chất lượng bia, bọt đậm… - Nếu hàm lượng protein lớn 10% trọng lượng chất khô độ bền sinh học kém, khó bảo quản, dễ hỏng bia… - Protein nguyên nhân làm bia dễ bị đục, bền vững Yêu cầu kỹ thuật malt: Trang www.08sh1n.uni.cc -Cơng nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com - Cảm quan: +) Màu sắc :có màu vàng óng rơm +) Mùi :có mùi thơm đặc biệt malt +) Vị :có vị +) Độ cứng :malt phải xốp khô +) Độ mịn :không xay nhuyễn để tạo thành lớp vỏ trấu giúp lọc +) Tạp chất :không lẫn sạn, rơm, rác hay tạp chất khác +) Hình dáng :hạt không bị sâu bệnh, mốc, vỡ, khuyết tật, mọt, nát,… - Thành phần: +) Độ hòa tan tính theo chất khô :80% +) Hàm lượng protein :11% +) Hàm lượng protein hòa tan :4,3% +) Hoạt lực :300-320 wk +) Độ ẩm :4-5% +) Kích thước :90% sàn 2,5mm; 99% sàn 2,2mm +) Độ màu :2,5-3 EBC - Chỉ số Kolbach (số lượng hòa tan protein): Hàm lượng protein hòa tan x 100 Tổng protein Khoảng 39-42, 42 tốt Malt hạt đại mạch nẩy mầm điều kiện nhân tạo 1.1.1 Đại mạch: Chia làm nhóm: mùa đông mùa xuân đại mạch hàng đại mạch hàng sử dụng sản xuất bia đại mạch hàng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm 1.1.1.1 Thành phần hạt đại mạch: - Enzym - Nội nhũ: chứa nhiều tinh bột, protein, celluloza, chất béo, tro, đường - Alơron: giàu protein, chất béo, đường celluloza, vitamin, chất tro - Phôi: chứa amylaza - Vỏ hạt: chứa chất màu, chất đắng, chát làm ảnh hưởng đến chất lượng bia - H2O: chiếm nhiều 13% - Glucid: đa phần tinh bột Ngoài chứa celluloza, hemicelluloza, pectin, saccharid - Hợp chất chứa N gồm: protid, pepton, poly peptid, acid amin: tham gia phản ứng melanoid tạo màu vàng, vi ngọt, thơm Trang www.08sh1n.uni.cc -Công nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com - Chất béo, lipid: có mùi vị thơm, có nhiều làm giảm bọt - Hợp chất không chứa N: polyphenol, chất đắng làm phá vị bia: Fitin cung cấp lượng cho men - Citamin - Khoáng 1.1.1.2 Hệ enzym đại mạch nảy mầm (malt): Hydrolaza (thủy phân): - Cacbonhydraza: thủy phân glucid - Diastaza: thủy phân tinh bột tạo thành đường dextrin: +) α–amylaza: thủy phân tinh bột tạo glucoza vaø dextrin Toopt = 70oC, pH = 5,7 +) β–amylaza: thủy phân tinh bột cho maltoza dextrin Toopt = 63oC, pH = 4,7 - Sitaza: +) sitoclactaza, sitolitaza: thủy phân hemicelluloza cho pentoza, hexoza, có tác dụng phá hủy tế bào - Hexoxidaza: thủy phân oligosaccharid tạo monosaccharid - Proteaza: +) Proteinaza thủy phân protein tạo sản phẩm polypeptid To opt = 50oC, pH = 4,6 – +) Peptidaza: thủy phân polypeptid tạo sản phẩm acid amin Toopt = 50-52oC, pH = 7,5 +) Amidaza: thủy phân acid amin cho sản phẩm acid hữu NH3 - Esteraza: cắt liên kết ester: +) Lipaza: cắt liên kết rượu acid béo +) Amilophotphataza: cắt liên kết acid phosphoric amilopectin +) Fitaza: cắt liên kết H3PO3và inozit Decmolaza: Là enzym có khả tham gia phản ứng oxy hóa – khử Quyết định tính hoạt hóa phát triển phôi giai đoạn nẩy mầm 1.1.2 Bảo quản malt: Malt phải bảo quản kho, nơi khô thoáng khí Đề phòng mọt, chuột, mối phá hoại Thường xuyên đảo trộn malt kho, nhiệt độ bảo quản < 28oC Trước sử dụng malt phải kiểm tra yêu cầu kỹ thuật đề 1.2 Nguyên liệu thay đại mạch: 1.2.1 Nguyên liệu thay dạng haït: Trang www.08sh1n.uni.cc -Công nghệ sản xuất Bia admin081h@gmail.com 1.2.1.1 Tiểu mạch: Về hình dáng bên cấu trúc giải phẫu hạt tiểu mạch gần giống với đại mạch, có điểm khác dễ nhìn tiểu mạch lớp vỏ trấu Vỏ tiểu mạch có hai lớp: vỏ vỏ hạt liên kết chặt với Mặt khác lớp vỏ hạt liên kết với nội nhủ chặt so với đại mạch Hạt tiểu mạch chứa khoảng 60-65% tinh bột; 2,5-3% saccharoza; 2% glucoza maltoza; 12-13% protein; 1,5-2% chất béo; 2,5-3% xelluloza; 1,5-2% chất khoáng 10-11% hợp chất không chứa nitơ 1.2.1.2 Gạo thóc tẻ: Về khả thay malt đại mạch sản xuất bia gạo loại cốc dùng nhiều Có thể sử dụng hai hình thức: dùng gạo trực tiếp chế biến lẫn với bột malt, dùng thóc ươm mầm, sấy khô dùng dạng malt tươi, đường hóa với malt đại mạch theo tỷ lệ thích hợp Hạt thóc bao gồm phận: vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt, lớp alơron, nội nhủ phôi Trong thành phần chất khô gạo tinh bột chiếm đến 75%; protein: 8%; chất béo: 1-1,5%; xelluloza: 0,5-0,8%; chất khoáng: 1-1,2% Ta thấy rằng, gạo có hàm lượng tinh bột cao, protein mức vừa phải chất béo xenluloza giới hạn thấp Với số nói rằng, gạo nguyên liệu lý tưởng cho việc sản xuất bia Với lượng gạo thay đến 20% hoàn toàn sản xuất loại bia có chất lượng hảo hạng dùng để xuất Có thể sử dụng thóc để sản xuất bia sau ươm mầm Khi tiến hành ươm mầm đường hóa ta nên ý đến đặc điểm sau: - Khối lượng vỏ thóc nhiều, hàm lượng polyphenol cao, ngâm hạt nên sử dụng nước có độ ứng cacbonat cao - Vỏ thóc dày, thời gian ngâm kéo dài đến ngày, ngâm nhiệt độ cao (18-20oC) - Đường hóa nhiệt độ 67oC dịch hóa 77oC 1.2.1.3 Ngô: Trong công nghệ sản xuất bia, ngô dùng để thay malt đại mạch chủ yếu loại trắng đục (hàm lượng tinh bột cao, protein thấp), sử dụng dạng bột nghiền nhỏ Một trở ngại lớn đưa ngô vào sản xuất bia phôi chúng lớn, hàm lượng chất béo cao, khó lọc làm giảm độ bền keo tạo bọt bia Để sử dụng loại cốc cách có hiệu quả, trước lúc đưa vào chế biến dịch đường, ngô phải qua công đoạn tách phôi vỏ Để thực mục đích này, người ta ngâm ngô hạt nước ấm 50oC, có chứa SO2 nồng độ 0,1-0,2% Thời gian ngâm 30-50h, với mục đích làm cho hạt mềm để tách phôi nguyên vẹn Khí Trang 10 ... . 42 Thu hoài CO2 . 42 7.1 Sơ đồ dây chuyền thu hồi CO2 42 7 .2 Các giai đoạn việc thu hồi CO2 . 42 7 .2. 1 Tập trung khí CO2 từ bồn lên men 42 7 .2. 2 Nén... 22 3 .2 Quá trình loïc 22 3.3 Thiết bị 23 Đun sôi với Houblon 25 4.1 Mục đích 25 4 .2 Tiến trình 25 4.3 Quá trình... 1 .2. 1 .2 Gạo thóc tẻ 10 1 .2. 1.3 Ngoâ 10 1 .2. 2 Nguyên liệu thay dạng đường 11 1 .2. 2.1 Đường mía đường củ cải 11 1 .2. 2 .2 Đường thủy phaân
