Chương 1: Nguyên liệu 1.1 Nguyên liệu chính 1.1 Malt đại mạch Malt đại mạch là một bán thành phẩm rất giàu dinh dưỡng, được nảy mầm từ hạt đại mạch trong điều kiện nhân tạo, rồi được sấy khô đến điều kiện nhất định trong điều kiện nhất định, sau đó tách rễ và làm sạch. Malt đại mạch là nguyên liệu quan trọng nhất quyết định hương vị cho bia do chúng có chứa một hệ enzym phong phú (amylaza, proteaza, amylophosphataza). Nó có khả năng thủy phân các cao phân tử (tinh bột, protein…) thành các hợp chất phân tử lượng thấp hay tinh bột, đường, dextrin, axit amin với hoạt lực cực đại. Do điều kiện nước ta là khí hậu nhiệt đới gió mùa nên không trồng được đại mạch vì vậy malt phải nhập khẩu trực tiếp từ nước ngoài qua các công ty thương mại hoặc sử dung malt của công ty sản xuất malt Yêu cầu đối với malt: Do bia sản xuất là loại bia vàng nên chọn malt sử dụng là malt vàng từ đại mạch mùa xuân hai hàng thỏa mãn các yêu cầu sau: - Chỉ tiêu cảm quan: + Màu sắc: vàng rơm, sáng, vỏ trấu óng ánh + Mùi: Thơm nhẹ, đặc trưng +Vị: hơi ngọt và hơi chua + Malt có hình dáng và kích thước đồng đều và tương ứng với hạt ban đầu + Hạt gãy vỡ ≤0,5% SV : Nguyễn Thị Giang – Lớp CB901 17 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất bia năng suất 8 triệu lít/năm + Tạp chất ≤ 1 % - Chỉ tiêu cơ lý: + Khối lượng 1000 hạt không lựa chọn: 36 – 38 g + Dung trọng (khối lượng 1lít hạt) 650 – 760g + Tỷ lệ hạt có độ trắng đục ≥ 94% + Độ xốp ≤ 55000 g.cm/g - Chỉ tiêu hóa sinh và hóa học + Độ ẩm: 5 ÷ 7% + Hàm lượng Tinh bột: 65% khối lượng chất khô + Hàm lượng chất chiết ≥ 80 ÷ 85% chất khô + Hoạt lực diastada (amylaza): 200 -250 WK (số g maltoza được tạo ra khi thành phần tinh bột có trong 100g maltoza) + Đường khử (tính theo maltoza): 65 ÷ 72% + Protein tổng số: 10 ÷ 11% + Đạm hòa tan: 3,5 ÷ 4,5% + Đạm amin 140-160mg % malt khô + Thời gian đường hóa: 10 ÷ 15 phút + pH = 5,6 ÷ 5,9 1.2 Hoa Houblon Tên khoa học Huhulus lupulus: Đây là loài thực vật khác gốc, tức là hoa đực và hoa cái mọc ra từ các gốc khác nhau.
Tuy nhiên trong cản xuất bia thì chỉ sử dụng búp của hoa cái chưa tụ phấn và các các chế phẩm của nó bởi vì: chúng chiết ra nhựa đắng và các tinh dầu thơm tạo ra hương vị đặc trưng cho bia. SV : Nguyễn Thị Giang – Lớp CB901 18 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất bia năng suất 8 triệu lít/năm Cấu trúc búp hoa: Búp hoa có hình nón, dài 3 – 5cm có các bộ phận: cuống, trục, cánh, nhị hoa và hạt lupulin. Tỷ lệ khối lượng của chúng tính theo chất khô của bông hoa như sau: + Cuống: 5 – 8% + Trục: 7 – 8% + Hạt lupulin: 18 – 20% + Cánh và nhị hoa: 65 – 68% Hạt lupulin là thành phần quan trọng nhất của hoa trong sản xuất bia vì đây chính là nguồn gốc tạo ra chất đắng và tinh dầu thơm của hoa. Trong hạt lupulin có chứa thành phần quan trọng đối với sản xuất bia đó là nhựa đắng: + Nhựa đắng: Là thành phần có giá trị nhất trong công nghệ sản xuất bia vì chúng có vai trò: tạo ra vị đắng dịu rất đặc trưng, tạo ra sức căng bề mặt cho bia có khả năng giữ bọt lâu, ức chế sự phát triển của vi sinh vật.
Nhựa đắng của hoa gồm 2 loại: - nhựa mềm (90%) - nhựa cứng (10%). Trong đó thì nhựa mềm gồm chủ yếu 2 loại là α và β- axit đắng đây là thành phần chính quy định độ đắng cho bia. Trong sản xuất bia thì α –axít đắng được đánh giá cao hơn. + Tinh dầu thơm: Chúng được tạo thành trong đài lupulin và cho houblon hương thơm đặc trưng.
Tinh dầu hoa có hơn 200 hợp chất, chúng được chia thành 3 nhóm: hydrocacbon, các chất chứa lưu huỳnh… Thành phần và tính chất của các cấu tử trong hoa houblon vô cùng quan trọng đối với chất lượng bia. Phụ thuộc vào giống, điều kiện canh tác, khí hậu mà thành phần hóa học của hoa có sự thay đổi khác nhau đáng kể: Bảng 2.1 Bảng sự thay đổi thành phần phụ thuộc vào giống, điều kiện canh tác Thành phần Hàm lượng (%) Nước 10 – 11 Nhựa đắng tổng số 15 – 20 Tinh dầu 0,5 – 1,5 Tanin 2–5 Monosaccarit 2 Pectin 2 Amino axit 0,1 Protein 15 – 17 Lipit và sáp 3 SV : Nguyễn Thị Giang – Lớp CB901 19 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất bia năng suất 8 triệu lít/năm Chính vì những lý do trên mà hoa houblon là nguyên liệu quan trọng thứ hai và nó là nguyên liệu “không thể thay thế” trong sản xuất bia. Các chế phẩm: để tăng cường khả năng bảo quản cũng như thuận tiện cho việc vận chuyển và sử dụng hoa Huoblon được chế biến thành 3 dạng chế phẩm chủ yếu: cao hoa, hoa viên và hoa cánh + Hoa cánh: Hoa houblon được sấy khô đến một độ ẩm nhất định rồi được đóng gói bảo quản. Hoa cánh giữ được hương thơm, độ đắng (bảo toàn được chất lượng) nhưng tốn công vận chuyển, lọc, thiết bị cồng kềnh và cần cung cấp nhiều năng lượng + Hoa viên: hoa Huoblon đã sấy khô sau đó được nghiền thành bột rồi ép thành viên.
Có 3 loại hoa viên: hoa viên loại 90, hoa viên loại 45(nồng độ cao), hoa viên đã được đồng phân hóa. Chế phẩm hoa viên có đặc tính giữ lại được hàm lượng tanin, α-axit đắng, hương thơm, giảm lượng bã thải và hàm lượng cac polyphenol. SV : Nguyễn Thị Giang – Lớp CB901 20 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất bia năng suất 8 triệu lít/năm Bảng 2.2: So sánh thành phần của hoa viên với hoa cánh Các chỉ tiêu (tính theo %) Loại 90 Loại 45 Tỷ lệ tính theo trọng lượng 90 – 96 44 – 52 Phần dung tích 20 – 30 10 – 25 Độ đắng và hươn thơm 100 – 106 200 – 220 Hàm lượng tanin 100 50 Hàm lượng chất rắn 100 50 Hàm lượng các chất có hại 100 50 + Cao hoa: người ta sử dụng nhiều loại dung môi hữu cơ (cồn) hay CO2 để trích ly nhựa đắng và tinh dầu thơm của hoa Huoblon sau đó làm bay hơi dung môi. Cao hoa thu được nhớt và có màu xanh da trời, được bảo quản trong các hộp hoặc chai và rất bền trong quá trình bảo quản.
Cao hoa cũng có được những ưu điểm giống hoa viên nhưng hàm lượng hàm lượng các axit đắng cao hơn rất nhiều đặc biệt là hàm lượng α- axít đắng.Tuy nhiên bên cạnh đó thì hàm lượng tinh dầu thơm hầu như không còn và có nguy cơ còn sót lại gốc hữu cơ dung môi mang độc tố và gây ảnh hưởng tới môi trường. Từ những lí do trên mà nhà máy sẽ sử dụng kết hợp 50% hoa cánh và 50% hoa viên trong công nghệ sản xuất dịch đường. Tuy nhiên do đặc điểm khí hậu mà nước ta không thể trồng được loại hoa này mà chế phẩm hoa phải nhập khẩu trực tiếp từ nước ngoài (Tiệp, Đức…) hay thông qua các công ty thương mại - Các yêu cầu đối với chế phẩm hoa Huoblon đưa vào sản xuất: + Màu sắc: có màu xanh hơi vàng và có màu sáng. + Hình dáng: các búp hoa phải to đều, các cánh hoa phải xếp khít nhau.
SV : Nguyễn Thị Giang – Lớp CB901 21 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất bia năng suất 8 triệu lít/năm + Mùi thơm: có mùi thơm đặc trưng, bền lâu, dễ chịu, không có mùi lạ: chua, mốc, khói, cháy, mùi cỏ, mùi lưu huỳnh. + Tạp chất: Không lẫn tap chất, thân, lá, cuống. + Hàm lượng chất đắng: Bảng 2.3: Bảng một số chỉ tiêu của chế phẩm hoa viên đưa vào sản xuất bia Chỉ tiêu (% chất khô) Hoa viên Tổng nhựa 22 – 40 Tổng hàm lượng nhựa mềm 18 – 36 Α – axit 7 – 20 Β- axit 11 – 16 Nhựa cứng 2–7 1.3 Nấm men Là vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng có chứa đường, nitơ, photpho, các hợp chất vô cơ và hợp chất hữu cơ. Chúng có khả năng sống cả trong điều kiện hiếu khí và yếm khí.Trong điều kiện yếm khí chúng sản sinh ra các sản phẩm trao đổi chất: C2H5OH, CO2, este, aldehit, rượu bậc cao, axeton…tao ra hương vị đặc trưng cho bia.
Hiện nay nấm men sử dụng trong sản xuất bia gồm chủ yếu hai loại là: Saccharomyces serevisiae và chủng nấm men Saccharomyces carlsberginsis. - Chủng nấm men nổi Saccharomyces serevisiae: Thường có hình ovan hoặc cầu thích nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ 15 ÷ 250C, chúng phân bố chủ yếu ở các lớp chất lỏng trên bề mặt của môi trường lên men.Trong suốt thời gian lên men tế bào nấm men nổi lơ lửng trong dịch lên men và tập trung ở bề mặt dịch, các tế bào nấm men không liên kết với nhau thậm chí khi quá trình lên men kết thúc chúng vẫn lơ lửng trong bia non. Do khả năng kết lắng của chúng rất kém nên việc tách nấm men SV : Nguyễn Thị Giang – Lớp CB901 22 Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất bia năng suất 8 triệu lít/năm gặp rất nhiều khó khăn, do đó quá trình lọc rất khó. Ngoài ra khả năng lên men của nấm men nổi chỉ đượch 1/3 đường raffinoza (galactoza -->glucoza + fructoza) + Chủng nấm men chìm Saccharomyces carlsberginsis: Thường hình cầu, thích hợp với nhiệt độ lên men là 8 ÷ 120C.Trong suốt quá trình lên men thì nấm men kết hợp lại với nhau và tạo thành chùm kết lắng xuống đáy.Vì vậy khi kết thúc quá trình lên men thì hầu như chúng đã bị kết lắng nên việc lọc trở nên dễ dàng.
carlsberginsis có khả năng lên men được toàn bộ đường raffinoza (galactoza, melibioza). Từ những đặc điểm trên thì ta chọn chủng nấm men S. carlsberginsis để thực hiện lên men dịch đường * Những yêu cầu đối với nấm men đưa vào sản xuất bia - Nấm men phải thuần chủng - Có khả năng lên men nhanh - Có khả năng sinh ra nhiều hợp chất tạo hương thơm - Có kả năng đề kháng cao và có khả năng tái sản xuất - Không sinh tổng hợp ra các hợp chất lạ 1.
