CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 1. Thành phần – Tính chất 1. Thành phần của bia Bia có thành phần hoá học rất phức tạp. Thành phần của bia phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu, những đặc tính của quá trình công nghệ và tuỳ thuộc vào từng loại bia.
Thông thường thành phần chính của bia bao gồm: H2 O 80-86% Chất hoà tan 5-10% CO2 0.0% Chất chát 60- 80 mg/lit Chất đắng 70-100 mg/lit Ngoài các thành phần chính, bia còn có một số sản phẩm khác của quá trình lên men như rượu bậc cao, glyxêrin, các axit hữu cơ, các Este thơm. Chính các chất này đã tạo nên hương vị đặc trưng cho bia.2 Tính chất của bia thành phẩm Để đánh giá chất lượng của bia thường dựa vào các chỉ tiêu sau đây: • Mùi và vị của bia: Chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng của bia là mùi và vị. Bia phải có mùi và vị đặc trưng cho từng loại. Bia có mùi thơm của đại mạch, vị đắng dễ chịu của hoa houblon và vị lạnh tê của CO2 bão hoà, có vị đắng dịu, ngon, đậm hoà tan trong bia; bia không được có mùi chua, mốc.
Mùi và vị của bia phải đầy đủ, tinh khiết, không được có mùi lạ. Mùi và vị của bia phụ thuộc vào các yếu tố sau: Chất lượng của nguyên liệu sử dụng như malt, nước, hoa houblon và nấm men, phụ thuộc vào chế độ lên men, thời gian tàng trữ, hàm lượng rượu, mức độ bão hoà CO2 trong bia,… • Màu sắc và độ trong suốt của bia: Màu sắc của bia phụ thuộc vào màu và chất lượng của malt, thành phần của nước và quá trình kỹ thuật trong phân xưởng nấu. Màu sắc của bia phụ thuộc vào từng loại bia, đối Nguyễn Bùi Minh Thức-Phan Thành Hưng 2 GVHD: TS. Hồ Trần Anh Ngọc Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống sản xuất bia công suất 18 triệu lít/năm” với bia vàng thì màu vàng rơm, sáng óng ánh và trong suốt.
Bia đạt được tiêu chuẩn trong suốt nếu nhìn thấy sự lấp lánh sáng qua cốc thuỷ tinh. • Độ bền của bọt. Bia khác với những loại nước uống khác là khả năng tạo bọt và giữ bọt được lâu. Bọt gồm những phần tử CO2 liên kết với nhau trên bề mặt của bia.
Độ bền của bọt là khái niệm được thể hiện bằng đơn vị thời gian kể từ thời điểm xuất hiện bọt cho đến lúc bọt tan hoàn toàn. Bọt tốt hay không phụ thuộc vào sự bão hoà CO2 trong bia, tuy nhiên nó còn phụ thuộc vào lượng các chất tạo bọt đó là Abumoza, pepton, các chất đắng của hoa houblon. Bia có khả năng tạo bọt tốt và giữ bọt lâu nếu khi ta rót bia vào cốc ở nhiệt độ 6-80C trên bề mặt có lớp bọt dày và dưới đáy cốc thường xuyên có những bóng nhỏ ly ti được tách ra và chạy lên bề mặt. • Độ bền của bia.
Đây là yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng của bia. Nếu bia kém bền vững sẽ nhanh chóng bị hỏng trong thời gian tàng chữ. Độ bền vững của bia càng lớn nếu lên men càng hoàn toàn và khi lên men, tàng trữ ít tiếp xúc với O2. Lượng hoa houblon càng lớn thì giúp cho bia càng bền.
Bia kém bền vững nếu trong bia hàm lượng CO 2 ít và trong bia vẫn còn O2 ở dạng hoà tan. Ôxy hoà tan sẽ giúp cho một số vi sinh vật hiếu khí phát triển. Bia để ở chỗ có nhiệt độ và tiếp xúc với ánh sáng mặt trời cũng giảm độ bền vững, Điều kiện tốt nhất để bảo vệ bia thành phẩm là chỗ tối và lạnh. Nguyên liệu chính Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và nước.
Malt đại mạch Malt đại mạch là một nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Nó được hình thành từ các hạt đại mách nhờ quá trình nảy mầm. Có hai loại malt vàng dùng để sản xuất loại bia vàng mà malt đen để sản xuất bia đen. Nguyễn Bùi Minh Thức-Phan Thành Hưng 3 GVHD: TS.
Hồ Trần Anh Ngọc Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống sản xuất bia công suất 18 triệu lít/năm” Dùng malt khi thủy phân sẽ nhận được dịch đường có chất lượng cao, quá trình thủy phân diễn ra hoàng toàn và hàm lượng các chất hòa tan trong dịch đường là lớn nhất. Malt được nảy mầm từ hạt đại mạch, Malt dùng trong sản xuất loại bia vàng phải thỏa mãn những yêu cầu sau: 2. Cảm quan - Màu sắc: Vàng tươi, vỏ óng ánh. - Vị và mùi: Vị ngọt nhẹ, dịu, không có mùi ủng, mùi vị lạ, mùi chua, mốc.
- Độ sạch: Không có lẫn tạp chất, không có hạt bị vỡ và hạt bị bệnh 2. Tính chất vật lý - Dung trọng: Từ 500-580 g/l. - Trọng lượng tuyệt đối: 28-38 g/1000 hạt. - Kích thước hạt: Chiều rồng > 2,5mm.
- Chiều dài mầm: Từ 2/3 -3/4 chiều dài hạt. Thành phần hóa học Độ ẩm : 6-8% Chất hòa tan : 65%-82% Thành phần hóa học của malt tính theo phần trăm chất khô: Tinh bột : 50-65% Đạm hòa tan: 3% Saccarozơ: 3-5% Chất béo: 2-3% Đường khử: 2-4% Chất khoáng: 2,5 – 3% Pentoza hòa tan: 7-10% Protid: 7-10% Cellulo: 4-6% Chất tro: 2-3% Đạm chung: 10% Heoa và Pentoza không hòa tan: 9% Ngoài ra còn một số chất màu, chất thơm, chất đắng,. Hoa houblon Hoa houblon là một nguyên liệu chính để sản xuất bia. Hoa houblon có chứa các chất thơm, các chất có vị đắng đặc trưng.
Nhờ đó bia có vị đắng dễ chịu, có hương thơm, bọt bền, bia bền khi thời gian bảo quản kéo dài. Hiện nay người ta thường sử dụng hoa dưới 2 dạng: Hoa viên và cao hoa. Nguyễn Bùi Minh Thức-Phan Thành Hưng 4 GVHD: TS. Hồ Trần Anh Ngọc Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống sản xuất bia công suất 18 triệu lít/năm” Hoa dùng cho sản xuất bia cần thoả mãn những yêu cầu sau: - Màu sắc: Xanh non (Hoa viên), Xanh thẫm (Cao hoa).
- Mùi thơm đặc trưng không hắc. - Vị đắng đặc trưng. Thành phần hóa học của hoa houblon cho sản xuất bia tính theo % chất khô: Độ ẩm :12.5% Các chất chứa Nitơ : 17.5% Tanin :3% Các chất trích ly không chứa Nitơ: 27. Nước Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm tới 80-86% do đó nước là một nguyên liệu không thể thiếu.
Nước giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của bia thành phẩm vì vậy chất lượng nước đòi hỏi phải cao hơn so với nước thường dùng để uống. Nước sử dụng trong sản xuất bia cần đạt những yêu cầu sau: Thông số Tiêu chuẩn pH 6.5 Độ cứng (CaCO3) mg/l 500 Độ đục 5 Độ màu Pt-Co 40 Fe mg/l 0.3 SS mg/l 5 NxOy- mg/l 10 Trực khuẩn Coli < 3 tế bào/1lít 2. Nấm men Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc chủng Saccharomyces. Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng của chúng là Nguyễn Bùi Minh Thức-Phan Thành Hưng 5 GVHD: TS.
Hồ Trần Anh Ngọc Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống sản xuất bia công suất 18 triệu lít/năm” 25 - 30 0C nhưng một số loài vẫn có thể phát triển tốt ở 2- 3 0C. Chúng ngừng hoạt động ở nhiệt độ > 40 0C và chết dần nhưng chịu lạnh rất tốt (<-180 0C ). Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì nó là nhân tố để thực hiện quá trình chuyển hoá đường thành cồn và tạo ra hương vị đặc trưng cho từng loại bia. Nguyễn Bùi Minh Thức-Phan Thành Hưng 6 GVHD: TS.
Hồ Trần Anh Ngọc Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống sản xuất bia công suất 18 triệu lít/năm” CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 2. Đường hóa nguyên liệu. Mục đích của quá trình đường hoá là nhằm chuyển hoá về dạng hoà tan tất cả các chất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng không hoà tan trong bột malt và gạo, chúng sẽ cùng với những chất hoà tan có trong tinh bột tạo thành chất chiết (chất hoà tan chung) của dịch đường. Nấu dịch đường có nhiều phương pháp, nhưng ta có thể chia thành hai phương pháp chính sau: Phương pháp ngâm và phương pháp đun sôi từng phần.
Đặc trưng của phương pháp thứ nhất là toàn bộ khối lượng hồ malt sẽ đường hoá cùng một lúc ở nhiệt độ ban đầu hay nhiệt độ cuối 750C, không đun sôi. Đặc trưng của phương pháp thứ hai là malt sau khi được trộn lẫn với nước sẽ chia thành từng phần, các phần này sẽ đường hoá và đun sôi liên tiếp nhau, sau đó lại hoà lẫn với hồ malt ban đầu. Trong thực tế việc lựa chọn phương pháp nấu dịch đường tuỳ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, chất lượng bia nhà máy định sản xuất, thiết bị sử dụng và năng suất. Phương pháp ngâm được dùng nhiều khi sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi.
Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi ở các nước Anh, Pháp, Bỉ,… vì rằng quá trình kỹ thuật rất đơn giản nên nó tạo điều kiện cho việc cơ giới hoá hay tự động hoá các quá trình sản xuất. Tuy nhiên nó có nhược điểm là việc thuỷ phân tinh bột khó khăn và kéo dài do tinh bột chưa được hồ hoá. Để khắc phục nhược điểm này ta dùng phương pháp đun sôi từng phần. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến ở nước ta hiện nay.
phụ thuộc vào số phần của hồ malt chia ra để đường hoá và đun sôi mà người ta chia ra: Đun sôi 3 phần, đun sôi 2 phần hay đun sôi 1 phần. Phương pháp đun sôi 3 phần. Bột malt và nước được trộn theo tỉ lệ nhất định rồi cho vào nồi hồ hoá. Nhiệt độ của nước cần phải điều chỉnh sao cho sau khi trộn ta được một hộ hợp có nhiệt độ 35- 370C.
Sau khi trộn đều toàn bộ lượng malt và nước như vậy ta để yên một thời gian ngắn để cho thành phần rắn lắng xuống dưới. Sau đó bơm 1/3 lượng hồ malt sang nồi đường hoá, phần hồ malt này gọi là phần thứ nhất. Ta bắt đầu nâng nhiệt từ từ lên 50-520C, giữ ở nhiệt độ này 5-10 phút. Sau đó tăng dần nhiệt độ lên 720C, ở nhiệt độ này sẽ kết thúc sự đường hoá của malt.
Thời gian mất khoảng 25 phút. Sau đó bắt đầu tăng nhanh nhiệt độ và đun sôi cháo malt trong khoảng 20 phút. Kết thúc quá trình nấu phần thứ nhất mất 2 giờ. Bơm ngược trở lại nồi hồ hoá, cho cánh khuấy làm việc liên tục, đồng thời bơm Nguyễn Bùi Minh Thức-Phan Thành Hưng 7 GVHD: TS.