Đồ án Công nghệ sản xuất bia từ nguyên liệu thay thế Malt đại mạch

Đồ án công nghệ 1 Đồ án công nghệ 1  PAGE 2 Trang PAGE 3 GVHD: PHAN THỊ BÍCH NGỌC SVTH: ĐOÀN NGUYỄN LY NA Trang 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ BIA CHƯƠNG 2 : MALT ĐẠI MẠCH 2.1. GIỚI THIỆU VỀ MALT ĐẠI MẠCH 2.2. KĨ THUẬT NẢY MẦM MALT ĐẠI MẠCH 2.2.1. LÀM SẠCH , PHÂN LOẠI VÀ BẢO QUẢN ĐẠI MẠCH 2.2.2. SẢN XUẤT MALT ĐẠI MẠCH 2.2.2.1. NGÂM ĐẠI MẠCH 2.2.2.2 ƯƠM MẦM ĐẠI MẠCH 2.2.2.3. SẤY MALT TƯƠI 2.2.2.4. TÁCH RỄ , LÀM BÓNG , ĐÓNG GÓI VÀ BẢO QUẢN 2.3. ĐÁNH GIÁ MALTT ĐẠI MẠCH 2.4. YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG CỦA MALT ĐẠI MẠCH CHƯƠNG 3 : NGUYÊN LIỆU THAY THẾ MALT ĐẠI MẠCH 3.1. NGUYÊN LIỆU THAY THẾ DẠNG HẠT 3.1.1. GẠO VÀ THÓC TẺ 3.1.2. NGÔ 3.1.3. LÚA MÌ 3.2. NGUYÊN LIỆU THAY THẾ DẠNG ĐƯỜNG 3.2.1. ĐƯỜNG MÍA VÀ ĐƯỜNG CỦ CẢI 3.2.2. ĐƯỜNG THUỸ PHÂN 3.2.3. INVERTAZA 3.2.4. XIRO TINH BỘT CHƯƠNG 4 : HOA HOUBLON 4.1. ĐẶC TÍNH THỰC VẬT 4.2. THU HÁI, SƠ CHẾ VÀ BẢO QUẢN HOUBLON 4.2.1. THU HÁI 4.2.2. SẤY HOUBLON 4.2.3. BẢO QUẢN HOA HOUBLON 4.3. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA HOUBLON 4.3.1. CHẤT ĐẮNG 4.3.2. TINH DẦU THƠM 4.3.3. POLYPHÊNOL 4.4. CHẾ PHẨM HOUBLON 4.5. YÊU CẦU CỦA HOA HOUBLON CHƯƠNG 5 : NƯỚC 5.1. CHẤT LƯỢNG NƯỚC 5.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC 5.3. CẢI TẠO THÀNH PHẦN SINH HỌC CỦA NƯỚC CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ BIA Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu nhận bằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp. Bia có tính cảm quan rất hấp dẫn con người: hương thơm đặc trưng, có vị đắng dịu, lớp bột trắng mịn, hàm lượng CO2 khá cao giúp con người giải khát khi ta uống. Ngoài ra, bia là thứ đồ uống có độ dinh dưỡng và tiêu hoá cao. Vì bia có độ rượu nhẹ và có tính giải khát cao được nhiều người ưa chuộng. 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 3-5lít. Thành phần của bia gồm có: 80-90% nước, 1,5-7% cồn, 3-10% chất hòa tan, 0,3-0,4 CO2. Chất hòa tan chủ yếu là hidratcacbon, các protein và sản phẩm thũy phân của nó, các chất khoáng, một số axit hữu cơ, các axitamin, các chất đắng và thơm của hoa houblon. Đặc điểm gây sảng khoái và gây say của bia là do etanol gây ra. Hương thơm và vị đắng là do houblon và các sản phẩm được tạo ra khi nguyên liệu được sấy trong lò cũng như thành phần thơm tạo ra trong quá trình lên men. Giá trị dinh dưỡng của bia là do hàm lượng các chất keo hoà tan không lên men. Hiệu quả giải khát là do CO2. Nguyên liệu sản xuất bia gồm 4 loại cơ bản: malt đại mạch, hoa houblon, nước, ngoài ra phải kể đến là nguyên liệu thay thế. Trong đó malt đại mạch là đại mạch thóc đã qua ươm mầm, sấy khô, các loại ngũ cốc khác như: lúa gạo, lúa mì, ngô...và các sản phẩm từ chúng có thể dùng để thay thế malt đại mạch, nó được gọi là nguyên liệu thay thế. Hoa houblon là loại hoa được đun sôi với dịch đường trước khi lên men để trích li các chất tạo vị đắng đặc trưng cho bia. Nước là thành phần chiếm lượng lớn nhất trong sản phẩm, nước được dùng trong nhiều mục đích khác nhau trong nhà máy bia. Trong đề tài này ta chỉ quan tâm đến malt đại mạch, nguyên liệu thay thế malt và hoa houblon. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia: Nghiền Nguyên liệu chính: Thóc malt, gạo, ngô Nấu (đường hoá) Nấu với hoa Lọc Làm lạnh dịch Men giống Saccharomyces Lên men chính Bã men Lên men phụ Lọc Bão hòa CO2 CO2 Đóng chai Chai Rửa chai Sát Khuẩn Bia chai Bia hơi thành phẩm Rửa Cấp lạnh Chai CHƯƠNG 2 MALT ĐẠI MẠCH 2.1 Giới thiệu về malt đại mạch - Malt là nguyên liệu chính để nấu bia, là sản phẩm được chế biến với các loại hạt hoà thảo như: đại mạch, thóc, ngô... Sau đó cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định với những điều kiện bắt buộc. - Malt là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16-18% các chất thấp phân tử dễ hoà tan, chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các vitamin và đặc biệt có hệ enzim proteaza và amylaza. - Malt có thể dùng chế biến các loại thực phẩm có chất lượng cao như bột dinh dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho người già và phụ nữ có thai. - Malt dùng làm tác nhân dịch hoá trong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhân đường hoá trong sản xuất kẹo mạch nha... Nhưng công dụng lớn nhất của malt là dùng để sản xuất các loại đồ uống có độ cồn thấp. - Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các loại bia. Quá trình quan trọng nhất mà qua đó hạt đại mạch trở thành hạt malt là sự nảy mầm. Quá trình nảy mầm là để hoạt hoá, tích luỹ về khối lượng và hoạt lực của hệ enzim có trong hạt đại mạch. Hệ enzim là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ thành các sản phẩm thấp phân tử hoà tan bền vững vào nước để trở thành chất chiết của dịch đường. 2.2Kĩ thuật nảy mầm hạt đại mạch 2.2.1 Làm sạch , phân loại và bảo quản đại mạch Mục đích: - Đại mạch nhập vào nhà máy còn chứa nhiều tạp chất như các loại hạt vỡ, rác và nhiều tạp chất khác. Vì vậy trước khi đưa vào xilo dự trữ hạt phải được làm sạch và phân loại để chọn loại tốt nhất, trọng lượng trung bình 40-50g/1000 hạt, hạt đại mạch chứa trên 17% ẩm. - Dây chuyền làm sạch thường gồm các loại máy sau được bố trí thành dây chuyền liên tiếp nhau: máy quạt sàng, máy tách đá và kim loại, máy chọn hạt và cuối cùng là máy phân loại. - Để tránh hư hỏng, khi bảo quản đại mạch cần phải sấy đại mạch ở nhiệt độ 40-450C đến khi độ ẩm còn 10-12%, chú ý không sấy quá để độ ẩm trong hạt còn dưới 10%, vì như vậy sẽ mất khả năng sống của hạt. Sau khi sấy có thể giữ đại mạch trong kho vài tuần, tốt nhất là sau 3 tuần nên chuyển sang cơ sở chế biến malt. Chú ý: Trong quá trình bảo quản cần chú ý định kì thông gió đều khối hạt, ổn định nhiệt độ khối hạt và kho, đảm bảo độ ẩm hạt không được vượt quá 15%, chống vi sinh vật và côn trùng gây hại. 2.2.2 Sản xuất malt đại mạch Các công nghệ sản xuất malt gồm 2 bước cơ bản: sản xuất malt tươi và sản xuất malt thành phẩm Bước 1 gồm hai giai đoạn: ngâm đại mạch và ươm mầm đại mạch Bước 2 gồm hai giai đoạn: sấy malt tươi và tách rễ, làm bóng, đóng gói và bảo quản. Sơ đồ sản xuất malt đại mạch Thời gian Hạt đại mạch Mục đích Khoảng vài giờ Làm sạch Loại bỏ rác bẩn và hạt gãy vỡ Khoảng 2 ngày Ngâm hạt Để kích hoạt hạt nẩy mầm Khoảng 4-5 ngày Ươm mầm Hạt được tao điều kiện nẩy mầm Khoảng 24-48h Sấy Quá trình nẩy mầm ngừng lại và độ ẩm giảm dần Malt 2.2.2.1 Giai đoạn ngâm đại mạch - Ngâm đại mạch là quá trình đầu tiên và rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian ươm mầm, hao phí chất khô trong quá trình sản xuất malt, chi phối chất lượng malt thành phẩm. - Phương pháp thông dụng nhất thường được thực hiện là làm ướt bằng nước và bằng không khí. Mục đích : Loại bỏ những hạt lép, các tạp chất... mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa bỏ ra khỏi khối hạt. Rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt, đồng thời có biện pháp để sát trùng toàn bộ khối hạt bằng cách đưa vào nước ngâm các hoá chất. Tạo điều kiện để hạt hút thêm một lượng nước tự do, sao cho lượng ẩm đạt 43-45% để quá trình ươm mầm sau này được tiến hành bình thường. -Trong quá trình ngâm hạt cần thay nước để rửa sạch nhớt và mùi, có thể dùng chất sát khuẩn như thuốc tím, nước oxy già... và kích thích tố nảy mầm. Tốc độ làm ướt phụ thuộc vào kích cỡ của hạt và kích cỡ của hạt càng lớn thì thời gian làm ướt càng dài. Tiến hành: Ngâm hạt trong bể hoặc thùng chuyên dụng. Trong quá trình ngâm, độ ẩm hạt được nâng từ 11-13% lên đến 43-45%, nhiệt độ ngâm hạt tốt nhất 12-170C. Thời gian ngâm phụ thuộc vào nhiệt độ nước ngâm, kích thước hạt, giống đại mạch và hàm lượng protein. + Đại mạch trong kho chứa độ ẩm thấp, nước trong hạt chỉ là nước liên kết, chỉ đủ duy trì khả năng sống của hạt. Khi tăng ẩm thì trong hạt xuất hiện nước tự do, nước tự do thúc đẩy các quá trình sinh hoá liên quan đến hoạt động sống của mầm, thúc đẩy quá trình hô hấp và hoạt hoá enzim trong hạt. Tuy nhiên, độ ẩm hạt tăng làm tiêu hao một ít hyđratcacbon do quá trình hô hấp của hạt, một phần nhỏ các chất tạo nên vỏ hạt bị hoà tan, nước còn hoà tan một ít đường, nitơ và muối khoáng. + Thể tích và khối lượng của hạt sau khi làm ướt tăng trung bình trên 45% + Mức độ làm ướt: hạt đại mạch cần ngấm nước không quá mức so với độ ẩm đã ngấm từ đất khi hạt nảy mầm tự nhiên ở ruộng vì nếu xảy ra thì nó ảnh hưởng xấu: lớp vỏ trong của hạt bị phá, tính thẩm thấu của nó bị tổn thất, muối từ nước thấm vào hạt làm chết mầm . Yêu cầu kĩ thuật: - Nhiệt độ nước ngâm: 12-170C - Thời gian ngâm: 30-48h - Thường xuyên cung cấp O2 cho hạt hô hấp, cần đảo trộn khối hạt và thổi không khí để đẩy CO2 ra khỏi khối hạt. 2.2.2.2 Ươm mầm đại mạch Mục đích: Tạo điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm của môi trường để phôi phát triển. Sự phát triển của phôi là động lực dẫn đến mục tiêu chính là hoạt hoá và tích luỹ enzim. 1.Chuyển đổi trạng thái của hệ enzim từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái “hoạt động”, tích luỹ chúng về khối lượng và tăng cường năng lực xúc tác của chúng. 2.Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzim thũy phân sau khi đã giải phóng khỏi trạng thái liên kết Đồng thời với việc tăng cường về khối lượng và cường lực xúc tác, chúng sẽ phân cắt một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân tử, đồng thời phá vỡ thành tế bào làm cho hạt mềm ra ... Các biến đổi này để nhằm mục đích: đến giai đoạn đường hoá nguyên liệu, trong môi trường nhiều nước, hạt được nghiền nhỏ, khối lượng enzim nhiều, cường lực hoạt động mạnh, các chất cao phân tử trong hạt malt được thũy phân thành các chất thấp phân tử, hoà tan bền vững vào nước và đó là dịch đường sẽ đem đi lên men để tạo ra bia. Nẩy mầm nhân tạo khác với nẩy mầm tự nhiên về mục đích. Nảy mầm trong tự nhiên là hạt nẩy mầm phải tạo được cây non khoẻ có khả năng chống chịu cao, còn nẩy mầm nhân tạo là để hoạt hoá và tích luỹ enzim. Tiến hành: - Hạt sau khi ngâm nước được đưa vào thiết bị ươm mầm hoặc tải lên sàn ximăng có độ dốc để thoát nước (lớp hạt trên sàn khoảng 20-30cm). Hằng ngày phun nước hoặc cho ngập nước để rửa sạch mùi, đuổi khí CO2 và giải thoát nhiệt. - Khi hạt đại mạch đã nhận được lượng ẩm, được cung cấp oxy và ở điều kiện t0opt thì hoạt động sống của hạt đại mạch bắt đầu. Các chất dự trữ trong hạt trương lên và các enzim dễ dàng tấn công vào trạng thái trương đó. - Mầm bắt đầu phát triển và cần các chất dinh dưỡng, lúc đầu thì sử dụng các chất hoà tan trong nước và một lượng rất ít chất dễ hấp phụ có sẵn ngay trong mầm, sau đó sử dụng đến các chất dự trữ cao phân tử (nội nhũ) của hạt như tinh bột, chất đạm, chất béo... đã được enzim chuyển thành những chất hoà tan dễ hấp phụ. Những chất có phân tử lượng thấp và dễ hấp phụ này được khuếch tán đến mầm: Một phần được mầm dùng để hô hấp, một phần dùng để tổng hợp trở lại những chất cao phân tử trong trong thành phần mô của rễ và của lá mầm. Như vậy giai đoạn ươm mầm, ở trong hạt đại mạch xảy ra 2 quá trình: + Quá trình phân giải chất hữu cơ thấp phân tử để tạo ra năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào đồng thời thực hiện quá trình sinh tổng hợp tế bào cây non, xảy ra ở phôi. Quá trình này bất lợi vì hao tổn chất khô. + Quá trình phân cắt các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan, xảy ra ở những khu vực còn lại của hạt. Đây là mục tiêu cần đạt được. Trong thời gian này phức hệ enzim của hạt được chuyển sang dạng hoạt động để thũy phân các chất trong nội nhũ vào dịch đường trong nấu bia sau này. Đối với đại mạch, mầm được hình thành từ phôi, 8-9 ngày mới nhú ra ngoài hạt, rễ đâm ra ngoài vỏ.Sự nảy mầm kết thúc khi phần bên trong của 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. Yêu cầu kĩ thuật: - Nhiệt độ ươm mầm :15-180C - Độ ẩm tương đối của môi trường: 98-100% - Khu vực ươm mầm phải thoáng, kín ánh sáng mặt trời. 2.2.2.3 Giai đoạn sấy malt tươi : Là quá trình công nghệ nhằm thu nhận bán thành phẩm có đầy đủ tính chất và tiêu chuẩn về chất lượng, đặc biệt là tính chất cảm quan . Mục đích: Làm cho hạt khô, dễ xát bỏ mầm rễ, bảo quản được tốt, đồng thời hạt sấy có màu và mùi thơm. + Sau khi nảy mầm malt có độ ẩm 43-45% do đó phải sấy để dừng quá trình nẩy mầm để bảo quản. Quá trình này là làm cho sản phẩm có hương thơm và vị đặc trưng mà chỉ ở malt mới có và cũng được hình thành trong quá trình sấy mà thôi. + Do quá trình sấy được tiến hành ở nhiệt độ cao nên hầu hết các vi sinh vật bám trên hạt hoặc bị tiêu diệt hoặc chuyển về dạng bào tử, hạn chế khả năng hư hỏng do chúng gây ra. + Trong quá trình sấy nhiệt độ khối hạt tăng chậm và độ ẩm cũng giảm chậm. Trong giới phạm vi nhiệt độ dưới 400C và độ ẩm của hạt trên 20% là điều kiện lí tưởng cho hệ enzim thũy phân hoạt động, các enzim này phân cắt hợp chất cao phân tử thành hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan. Trong thời gian sấy, malt chịu tác động của một số quá trình vật lí, hoá sinh, hoá học và sinh lí. Những thay đổi lí học: thay đổi về hàm ẩm, thể tích, khối lượng, màu sắc, hương và vị. Khâu sấy malt làm giảm hoạt lực enzim so với hạt mới nảy mầm khoảng 30-40%. Yêu cầu : + Thời gian sấy: 24h (malt vàng), 48h (malt thẫm) nhưng không làm thay đổi lớn thành phần hoá học của hạt và không làm tổn hại hay giết chết enzim trong malt, tuỳ theo chế độ nhiệt mà malt thu được là vàng sáng hay malt thẫm màu . Để sản xuất malt cho bia sáng màu phải cho hạt đại mạch nẩy mầm trong những điều kiện nhiệt độ không quá 180C và chỉ kéo dài 7 ngày. Để sản xuất malt cho bia thẫm màu khoảng 23-25 0C trong 9 ngày. + Khi sấy malt cần phải đạt được những sự thay đổi hoá sinh và hoá học nhất định trong hạt malt. Muốn đạt được điều này cần tiến hành quá trình sấy malt qua 2 giai đoạn: giai đoạn làm mất nước trong malt và giai đoạn sấy malt khô. + Sấy malt để cho độ ẩm giảm từ 43-45% xuống 3-4% mà còn làm thay đổi màu sắc, mùi vị và thành phần hoá học của malt. 2.2.2.4 Giai đoạn tách rễ, làm bóng, đóng gói và bảo quản - Malt trong thời gian bảo quản ở kho hoặc trong xilô luôn bị bụi bẩn. Nguyên nhân là do ma sát của chúng trong thời gian vận chuyển hoặc xáo trộn vị trí hoặc trong quá trình tách rễ một phần còn sót lại... - Sau khi sấy hạt được đem xát tách mầm rễ, vì rễ sẽ làm cho bia có vị đắng và trong quá trình bảo quản dễ bị sâu mọt ăn hại. - Hao phí chất khô trong quá trình làm sạch và đánh bóng malt là khoảng 0,5%. - Malt được bảo quản nơi khô ráo ở nhiệt độ ôn hoà. - Malt sau khi sấy, xát bỏ mầm rễ bảo quản. Malt được đóng gói phải bảo quản ít nhất 15 ngày để ổn định hoạt lực enzim sau đó mới đưa vào sản xuất bia. 2.3 Yêu cầu chất lượng của malt đại mạch Chất lượng của malt thành phẩm được đánh giá theo các dấu hiệu bên ngoài, các chỉ số cơ học và thành phần hoá học của chúng. 1. Đánh giá cảm quan : - Màu sắc: Màu sắc của các hạt malt vàng phải là màu vàng sáng, còn của malt đen là màu sẫm. Vỏ của các lô malt chất lượng cao phải có ánh. - Vị và hương: phải đặc trưng cho từng loại khác nhau. - Độ sạch: tỉ lệ các tạp chất, hạt gãy, vỡ chứa trong đó và 1% tạp chất khác. 2. Hoạt lực enzim : - Thể hiện qua khả năng đường hoá tinh bột >Khả năng này được biểu thị bằng đơn vị hoạt lực, đó là lượng tinh bột có thể thũy phân đến maltza và đextrin không phản ứng màu với iôt bởi enzim có trong 1g malt tươi ở 300C trong 1h Các chỉ tiêu chất lượng của malt: Tỉ lệ hạt vỡ, gãy, dập : 0.5-0.6% Hàm ẩm của hạt : 2-5% Thời gian đường hoá : 15-20ph Hiệu suất hoà tan: 70-75% Cường độ màu : 0.16-0.26ml Hoạt lực amylaza :250-300 WK CHƯƠNG 3 : NGUYÊN LIỆU THAY THẾ MALT ĐẠI MẠCH Để hạ giá thành sản phẩm, trong sản xuất bia người ta sử dụng một số nguyê liệu thay thế để bớt một phần đại mạch. Nguyên liệu thay thế được chia thành hai nhóm: Nhóm dạng hạt và nhóm dạng đường. 3.1. Nguyên liệu thay thế dạng hạt Phần nguyên liệu này chủ yếu là cung cấp tinh bột để cùng với malt chuyển thành dịch đường trong quá trình dịch hóa. Các loại cốc dùng để thay thế malt đại mạch chủ yếu là gạo, ngô hoặc mì. Các loại hạt này thường được sử dụng ở trạng thái chưa ươm mầm và đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiền mịn, phối trộn cùng với bột malt. Yêu cầu: Phải chọn các hạt có chất lượng cao để nấu bia: ngô được làm sạch, loại bỏ tạp chất, hạt lép, không bị mọt, bị mốc. Thóc tẻ thì nên xát bỏ vỏ trấu và gạo đem đi nghiền nên dùng gạo mới xay xát. 3.1.1. Lúa mì (hạt tiểu mạch) - Hạt tiểu mạch gần giống hạt đại mạch, có một điểm khác là tiểu mạch không có lớp vỏ trấu. Vỏ của tiểu mạch chỉ có hai lớp: vỏ quả và vỏ hạt liên kết chặt hơn so với đại mạch, vỏ hạt và nội nhũ chặt hơn so với đại mạch. - Khi bột tiểu mạch tiếp xúc với nước thì protein của nó tham gia quá trình hidrat hoá để tạo thành phức chất keo tụ, phức chất này rất dai và dẻo, có thể kéo thành sợi và được gọi là gluten. Với tính chất quý này nên tiểu mạch dùng để sản xuất bánh mì hơn là sử dụng trong sản xuất bia. - Khả năng trồng nó cũng hạn chế, bia sử dụng lúa mì chủ yếu được sản xuất và sử dụng tại Bắc Âu. 3.1.2. Gạo và thóc tẻ - Gạo là loại cốc được dùng để thay thế đại mạch nhiều hơn hết. Có thể sử dụng bởi hai cách: + Dùng gạo trực tiếp chế biến lẫn với bột malt + Dùng thóc ươm mầm, có thể sấy khô hoặc dùng ở dạng malt tươi, đường hoá phối hợp với malt đại mạch theo tỉ lệ thích hợp. Tuy nhiên, nếu dùng nguyên liệu phụ ở dạng không nẩy mầm thì khó có thể nâng cao tỉ lệ nguyên liệu phụ lên. Sở dĩ không thể sử dụng nguyên liệu phụ ở dạng không qua nảy mầm với tỉ lệ cao được là do số enzim trong trong malt không thể xúc tiến các quá trình thuỹ phân và trích li toàn bộ nguyên liệu mà trong đó gần một nửa là nguyên liệu không nẩy mầm. Biện pháp : có 2 cách Sản xuất chế phẩm enzim, đưa vào xử lí nguyên liệu. Cho các loại hạt của nguyên liệu phụ nẩy mầm. Các cơ sở sản xuất bia thường sử dụng cách hai. - Thường sử dụng thóc gạo có nội nhũ màu trắng đục cho mục đích thay thế malt trong sản xuất bia vì chúng chứa ít protein, nhiều tinh bột. - Hạt thóc bao gồm các bộ phận: vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt, lớp alơron, nội nhũ và phôi. Trong thành phần chất khô tinh bột chiếm 75%, protein : 8%, còn lại là chất béo, xenlluloza, chất khoáng với hàm lượng thấp hơn. + Nội nhũ của gạo có thể là trắng trong hay trắng đục hoặc trắng trong từng phần. Hạt trắng trong khác hạt trắng đục bởi hàm lượng protein cao hơn, hạt chắc hoặc cứng hơn. Để thay thế malt đại mạch ta nên chọn loại gạo có độ trắng đục cao hơn. - Khi tiến hành ươm mầm và đường hoá cần lưu ý các đặc điểm sau: + Vỏ thóc dày vì vậy thời gian ngâm nên kéo dài đến 2-3 ngày, nhiệt độ phòng nên khống chế ở 20-230C. + Đường hoá ở 670C và dịch hoá ở 770C. - Quá trình chế biến malt thóc tẻ chỉ khác nhau chút ít với quá trình chế biến malt đại mạch về mức độ làm ướt, về nhiệt độ và thời gian nẩy mầm. +Nếu mức độ làm ướt của đại mạch ở 44-46% thì ở thóc tẻ chỉ khoảng 40-42%. +Nhiệt độ nẩy mầm thóc tẻ có thể lên khoảng 20-230C, đại mạch t0 ngâm 12-170C. +Thời gian nẩy mầm cũng ngắn hơn so với đại mạch, đại mạch: 30-48h 3.1.3. Ngô Thành phần trong hạt ngô: vỏ quả, vỏ hạt, aloron, phôi ngô, nội nhũ (75% khối lượng hạt)... Theo hình thái ngô được chia thành : ngô răng ngựa, ngô đá và ngô bột, theo màu sắc có ngô vàng và ngô trắng. Ngô được dùng thay thế malt chủ yếu là loại trắng đục và được sử dụng dưới dạng bột đã nghiền nhỏ. Nhược điểm: - Phôi của chúng lớn hàm lượng chất béo nhiều, khó lọc và làm giảm độ bền keo cũng như khả năng tạo bột của bia. Biện pháp: Trước khi đưa vào chế biến dịch đường ngô phải qua công đoạn tách phôi và vỏ. Tiến hành: - Ngâm ngô hạt trong nước ấm 500C, có chứa SO2, thời gian ngâm 30-50 phút vơi mục đích là làm cho hạt mềm ra để tác phôi được nguyên vẹn (SO2 là tác nhân ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật, làm cho màng protein bị trương lên, bị phân rã và khếch tán vào dung dịch) - Tiếp đó ngô được nghiền thô để tách phôi và được đưa đi nghiền mịn. 3.2 Nguyên liệu thay thế dạng đường : 3.2.1.Đường mía và đường củ cải - Là nguyên liệu chất lượng cao, nó được đưa vào sử dụng ở dạng hạt sau khi tinh luyện, với hàm lượng saccharoza không dưới 98%. - Sau khi đường hoá, thấy dịch chưa đủ chất hoà tan người ta thêm đường saccharoza, có thể dùng đường kính trắng, đường cát nâu hoặc đường cát vàng. - Lượng saccharoza đưa vào thay thế không nên quá 20% so với lượng chất khô đã được chiết ly từ malt vào dịch đường, nếu quá cao nó sẽ phá vỡ cân bằng tiến trình lên men và sẽ tạo ra nhiều rượu bậc cao. 3.2.2.Đường thũy phân Thu nhận bằng các thuỹ phân khoai tây hoặc tinh bột ngô bằng axit, lọc rồi cô chân không. Lượng đường thuỹ phân để thay thế malt : 10-15% 3.2.3.Đường invertaza Thu nhận bằng các thuỹ phân dung dịch 80% đường củ cải. Loại đường này sử dụng trong sản xuất bia đen với mục đích tăng cường độ màu của sản phẩm 3.2.4.Xiro tinh bột Giống như đường thũy phân, xiro tinh bột được thu nhận bằng cách thũy phân tinh bột khoai tây hoặc tinh bột ngô bằng axit. CHƯƠNG 4 : HOA HOUBLON Nhiều nước trên thế giới trồng được cây houblon như: Cộng hòa Séc và Slovakia, Đức, Ba Lan, Anh, Pháp, Bỉ, Mỹ. Cộng hòa Séc và Slovakia được coi là nơi trồng houblon tốt nhất thế giới về năng suất lẫn chất lượng. 4.1 Đặc tính thực vật Vai trò: Nó có tác dụng làm ngưng kết abumin (làm cho dịch bia trong), làm ức chế sự phát triển của vi sinh vật, làm tăng khả năng tạo bột và nhất là tạo nên mùi thơm, vị đắng đặc trưng của bia. Đặc tính: Cây houblon là loại cây leo lâu năm được trồng ở các ước vùng ôn đới. Hoa của houblon được dùng để sản xuất bia, tạo hương vị đặc biệt. Phía bên trong cánh hoa có một số lượng lớn các hạt màu vàng sáng và dính. - Houblon có tên latinh là Humulus lupulus. Đặc điểm của giống cây này là hoa đực và hoa cái sinh ra trên hai cây khác nhau. Trong sản xuất bia, ta chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn. Nếu hoa bị thụ phấn thì giá trị của chúng giảm đi nhiều. Do đó phải tiến hành nhổ bỏ cây đực trong vườn hoa houblon. - Khi hoa chín thì ở bên trong các cánh hoa, đặc biệt là nhị hoa xuất hiện hạt màu vàng óng rất dẻo gọi là lupulin - phần giá trị nhất của hoa, nếu để hoa chuyển sang màu gỗ hoặc màu cánh gián thì chất lượng của chúng giảm đến 50%. - Hạt có chất thơm, các chất có vị đắng đặc trưng, nhờ đó bia có vị đắng dễ chịu, có hương thơm, bột lâu tan. - Ở Việt Nam do điều kiện tự nhiên chưa phù hợp nên việc trồng không đem lại kết quả khả quan. - Hoa houblon là loại thực vật ưa ẩm, rất phù hợp với đất phù sa, đất mùn,đất cát pha với PH =7 - Số lượng hoa phụ thuộc vào chủng giống, điều kiện canh tác, gieo trồng và điều kiện khí hậu. - Hoa phát triển tốt ở vùng Trung Âu và Bắc Mỹ. Người ta thừa nhận rằng, hoa này trồng ở Tiệp khắc cũ có chất lượng đứng hàng đầu thế giới. 4.2 Thu hái, sơ chế và bảo quản houblon 4.2.1.Thu hái - Houblon được thu hái khi đạt độ chín kĩ thuật, nếu không thu hoạch đúng lúc thì nó sẽ chuyển sang thời kì chín sinh lí, lúc này hạt lupulin rơi rụng, hoa mất phần giá trị nhất. - Cây houblon thuộc thực vật thân gỗ, mãnh, cao 2-3m, có khi đến 5-6m. Chúng được trồng theo luống. - Việc thu hái có thể thực hiện thủ công hoặc cơ giới bằng loại máy chuyên dùng. + Nếu hái thủ công thì phải sử dụng chiếc thang tự hành, chạy giữa hai luống. Người công nhân đứng trên thang và lần lượt cắt từng giò. + Hái tự động : có nhiều loại máy, chúng khác nhau về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động. Các máy này có thể xé được những giò hoa ở thân cây và những cành nhỏ có hoa, sau đó phân loai bằng khí động học. 4.2.2.Sấy houblon Hoa houblon có thể đem dùng ở dạng tươi nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển ta phải sấy khô chúng đến hàm ẩm khoảng 11%. Hoa tươi mới thu hái thường chứa ẩm 70-75%, với độ ẩm này không thể bảo quản được lâu do đó người ta phải tiến hành sấy.Thông thường hoa được đem sấy đến độ ẩm khoảng 10-13%. Có hai phương pháp sấy : - Sấy tự nhiên: rải hoa thành lớp mỏng 5-8cm, kéo dài 2-3 tuần. - Sấy cưỡng bức : Được thực hiện bằng khí nóng 400C. 4.2.3.Bảo quản hoa houblon - Hoa sau khi sấy xong được tiến hành phân loại lại và hoa rất giòn vì vậy phải giữ trong phòng có độ ẩm tương đối 85-90%, t0 =20-300C trong 10-15 ngày. Sau đó, người ta xông hơi bằng SO2 để hạn chế sự oxy hoá và phát triển của vi sinh vật. Rồi dùng máy ép có áp suất cao ép chặt thành bánh, thành những thỏi hình trụ... Hoa thành phẩm được đóng gói kín bằng vật liệu cách ẩm để đưa đi bảo quản. - Sau khi hoa được đóng gói thì đem bảo quản nơi khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánh sáng mặt trời. Nhiều nước bảo quản hoa trong môi trường CO2 hoặc N2 cho kết quả tốt nhưng đắt tiền. - Để bảo quản hoa lâu hơn, người ta có thể chế biến hoa thành cao hoa : Hoa houblon vừa sấy xong được cho vào cồn 96% để trích li, rồi cô đặc dịch trích li thành cao, thời gian bảo quản kéo dài 3-4 năm. - Là thành phần quan trọng không thể thiếu trong công nghệ sản xuất bia. Nó có tác dụng như một chất làm trong, vì nó kết tủa protein trong dịch hèm, làm thay đổi đặc tính của dịch hèm để tạo ra hương thơm và vị đắng đặc biệt. Hàm lượng protein chứa trong houblon làm tăng khả năng tạo bột trong bia. 4.3.Thành phần hoá học của hoa houblon Thành phần hoá học của hoa houblon phụ thuộc vào chủng giống, điều kiện khí hậu, đất đai và kĩ thuật canh tác. Gồm có : - Nước : 11-13 ; xelluloza : 12-14 - Chất đắng: 15-21 ; chất khoáng : 5-8 - Polyphenol : 2,5-6 ; tinh dầu thơm: 0,3-1 - Protein : 15-21 ; các hợp chất khác: 26-28 Trong các cấu tử trên thì chất đắng có giá trị nhât, tiếp đến là tinh dầu thơm và polyphenol 4.3.1.Chất đắng : Vai trò :Chất đắng có vai trò quan trọng trong sản xuất bia - Chất đắng làm cho bia có vị đắng dịu, tạo ra đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. - Chất đắng giúp cho bia giữ bọt lâu hơn do khả năng tạo sức căng bề mặt cao. -Với một nồng độ khá thấp nó cũng có thể ức chế mạnh sự phát triển của vi sinh vật góp phần tạo tính kháng khuẩn cho sản phẩm. Thành phần hoá học : Chất đắng trong hoa houblon gồm nhiều hợp chất. Trong đó : - -axit đắng : 6-9% _đây là thành phần có giá trị nhất trong chất đắng của hoa houblon.Khả năng hoà tan của nó vào nước khoảng 500mg/l, trong dịch đường thì ít hơn nhưng trong bia thì không đáng kể. +Trong công đoạn đun hoa , -axit đắng biến đổi thành các đồng phân có khả năng hoà tan tốt hơn và độ đắng cao hơn. - -axit đắng : 3-4%_ít hoà tan trong nước nhưng tính kháng khuẩn mạnh hơn. Các chất đắng có thể bị biến đổi dưới tác dụng của ánh sáng tạo vị xấu cho sản phẩm. - Nhựa mềm : 5-6% _khả năng hoà tan vào nhựa mềm cao hơn -axit đắng vì vậy nó tạo ra vị đắng khá lớn cho bia. Đây là hợp phần rất có giá trị của chất đắng. - Nhựa cứng : 1-2%_Chúng không hoà tan vào nước và dịch đường. Đây là hợp phần không có giá trị trong công nghệ sản xuất bia. 4.3.2 Tinh dầu thơm - Là chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt, không màu, có mùi thơm rất mạnh - Tinh dầu thơm của hoa houblon hoà tan vào dịch đường tạo cho bia có mùi thơm đặc trưng, nhẹ nhàng và dễ chịu. - Thành phần tinh dầu thơm trong hoa rất phức tạp, có đến 103 hợp chất khác nhau. Trong đó phần lớn là terpen, rượu, xeton, aldehyde, este, axit hữu cơ. Nhóm các hợp chất chiếm khối lượng nhiều nhất trong thành phần tinh dầu thơm là hydratcacbon (75%). - Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon có đến 98% lượng tinh dầu thơm bay ra ngoài theo hơi nước, chỉ còn 2% tồn tại trong bia. 4.3.3.Polyphenol - Vai trò : Được dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protid cao phân tử ra khỏi dịch đường nhằm hạn chế khả năng kết tụ đục bia sau này, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia. - Nhóm flavonoid : flavan, flavon, flavanol... .Nhóm flavonoid dễ dàng thực hiện phản ứng ngưng tụ để tạo thành oligome và dễ dàng polyme hoá để tạo thành polyme. Oligome dễ dàng kết hợp với với protein cao phân tử để tạo thành các phức chất không hoà tan, những phenol có tính chất như vậy được gọi là tanin. + Chất tanin làm ngưng kết, đóng vón abumin trong giai đoạn nấu dịch đường, nhiều loại tanin có vị đắng chát. Về mặt công nghệ phải tín đến chất tanin vì nó tạo ra độ bền sinh học, tạo và giữ bột tốt, định hình vị đắng và hương thơm cho bia. 4.4. Chế phẩm houblon Sử dụng hoa nguyên cánh trong sản xuất bia có ưu và nhược điểm sau : - Ưu : Bảo toàn được chất lượng - Nhược : Thể tích cồng kềnh, khó bảo quản. Do đó trong sản xuất bia người ta đã chế biến hoa cánh và các bộ phận của nó thành dạng bán thành phẩm, gọi là chế phẩm houblon để sử dung thuận tiện hơn 4.5.Yêu cầu của hoa houblon - Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt... Do đó hoa houblon là nguyên liệu không thể thay thế được - Trong công nghệ sản xuất bia người ta thường dùng hoa houblon khô, nó được bảo quản ở nơi khô ráo, mát mẻ, tránh ánh nắng. - Yêu cầu của hoa khi thu hái : hàm lượng lupulin phải đạt cực đại, màu sắc của cánh hoa đã chuyển từ vàng – xanh sang màu vàng, hoặc vàng - xanh có ánh. Khi đạt đến độ chín kĩ thuật, các cánh hoa phải ở trạng thái đóng kín hoàn toàn, dẻo và có tính đàn hồi lớn, hoa tỏa mùi thơm rất mạnh, rất sắc nhưng dễ chịu. Hạt lupulin phải chuyển sang màu ánh kim và trên đó có phủ nhiều bột, màu vàng rực. CHƯƠNG 5 NƯỚC Đối với sản xuất bia, nước là nguyên liệu không thể thay thế được. Nước được dùng trong quá trình nấu, pha loãng dung dịch đường để lên men. Ngoài ra nước còn dùng cho các quá trình khác : làm lạnh , làm nóng, rửa dụng cụ, thiết bị và vệ sinh khu vực sản xuất...Trong phần này chúng ta đề cập đến loại nước được sử dụng trong dây chuyền công nghệ chính. Nước dùng trong sản xuất bia là nước mềm, nếu là nước cứng cần phải xử lí qua trao đổi ion. Nước có sắt và mặn không dùng cho sản xuất bia. Nước phải đạt tiêu chuẩn dùng cho nước uống, không có mùi vị, không màu, trong suốt, không có mùi của amoniac và kim loại nặng. 1.Chất lượng nước : Những chỉ tiêu chất lượng quan trọng của nước là độ cứng, PH, hàm lượng chất khô... - Độ cứng của nước là hàm lượng muối canxi và magiê hòa tan trong đó. Độ cứng là tổng hàm lượng tính bằng miligam – đương lượng ion canxi và magiê trong 1l nước. Để sản xuất bia người ta loại 2 loại ion này ra khỏi nước, nước sử dụng trong sản xuất bia là nước rất mềm, thích hợp nhất là nước có độ cứng tạm thời khoảng 0,7mg-đương lượng/l, nước cứng vĩnh cữu khoảng 0,4-0,7mg- đương lượng/l. - PH trong sản xuất bia khoảng 6,8-7,3 - Lượng chất khô là khối lượng chất cặn còn lại khi đã đun bốc hơi cạn hết nước và sấy khô ở 1050C đến trọng lượng không đổi. Nếu nước chứa hàm lượng sắt vượt quá 0,3mg/l hoặc nếu hàm lượng nitrat và nitrit nhiều sẽ kìm hãm sự phát triển của nấm men, tạo vị khó chịu cho bia. - Số lượng các tế bào vi sinh vật không được chứa quá 100 tế bào/1lít, trực khuẩn coli không được quá 3 tế bào/1lít 2.Phương pháp xử lí nước : - Đông tụ các hỗn hợp colloit : Nước sông, nước giếng chứa nhiều hỗn hợp vô cơ và hữu cơ ở dạng colloit, chúng không được giữ lại trong hệ thống lọc cát sỏi Biện pháp : Tiến hành 3 khâu Đông tụ : dùng Al2(SO4)3.18H2O hoặc có thể dùng FeSO4.7H2O Lọc cát : Lọc qua cát sỏi Làm mềm : Kết tủa ion canxi và magiê, dùng phương pháp trao đổi ion hoặc điện di Có thể mềm nước bằng phương pháp kết tủa các ion canxi và magiê hoặc bằng phương pháp trao đổi ion... Nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion là thay thế một số ion của muối ở trong nước bằng một ion khác. 3. Cải tạo thành phần sinh học của nước : Mục đích : Là diệt vi sinh vật có trong nước để làm cho nước sạch về phương diện vi sinh vật. Có các phương pháp xử lí sau : 3.1. Phương pháp vật lí Lọc qua thiết bị siêu lọc. Loại này có thể giữ lại tất cả tế bào vi sinh vật kể cả bào tử của chúng.Tuy nhiên, giá thành loại máy này rất đắt. 3.2. Phương pháp hóa lí Chiếu tia tử ngoại và xử lí bằng siêu âm. Tuy nhiên, giá cả thiết bị đắt, diệt khuẩn thấp. 3.3. Phương pháp hóa học Là phương pháp rẻ tiền, dễ thao tác, đầu tư thiết bị ít Nguyên tắc : Dùng Clo, oxi hoặc một số ion kim loại tác động trực tiếp lên tế bào vi sinh vật và phá hủy chúng. KẾT LUẬN Ngày nay bia được sản xuất ở khắp thế giới và chiếm vị trí đáng kể trong số các ngành công nghiệp có tổng sản lượng và danh thu lớn. Vì bia có những ích lợi nhất định nên nó được nhiều người ưa chuộng, nhưng lạm dụng quá mức nó sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Để bia có được hương thơm, mùi và vị ngon thì vấn đề nguyên liệu góp phần rất quan trọng. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù cố gắng thu thập nhiều tài liệu để bài làm được đầy đủ hơn nhưng chắc không tránh những thiếu sót. Các thông số của các sách tuy có khác nhau chút ít nên em đã lấy các thông số gần đây nhất. Mong rằng sự góp ý của thầy cô sẽ giúp em làm đồ án sau được tốt hơn. Trong quá trình tìm hiểu ở các sách tham khảo, em đã học hỏi được nhiều điều, đặc biệt về nguyên liệu sản xuất bia. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. PGS.TS.Hoàng Đình Hoà. Công nghệ sản xuất malt và bia. NXB Khoa học và kĩ thuật, 2004 2. Lê Bạch Tuyết. Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm 3. PGS.PTS.Lương Đức Phẩm, Công nghệ vi sinh vật, 1997 4. GS.PTS. Nguyễn Đình Quyến, Giáo trình vi sinh vật học công nghiệp. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, 1999 5. Hồ Xưởng. Công nghệ sản xuất bia. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, 1992