CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về bia Bia là sản phẩm thức uống có cồn, nồng độ cồn thấp (3 – 8%) được lên men từ malt đại mạch và hoa houblon. Bia có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và có độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng. Đặc biệt, nhờ có CO 2 giữ được trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu việt của bia so với những loại nước giải khát khác. Về mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25g thịt bò hoặc 150g bánh mỳ loại một, hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500 kcal.
Vì vậy bia được mệnh danh là bánh mỳ nước. Ngoài ra trong bia còn có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axit amin rất cần thiết cho cơ thể. Theo Hopkins, trong 100 ml bia 10% chất khô có: 2,5 - 5mg vitamin B1, 35 - 36 mg vitamin B2 và PP [1]. Ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hóa amylaza.
Được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có các tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trung, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, hàm lượng CO 2 khá cao (4 – 5g/l) giúp cơ thể con người giải khát một cách triệt để khi uống [2]. Trong khoảng 10 năm trở lại đây, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và công nghiệp sản xuất bia nói riêng của nước ta đã có một diện mạo mới. Lượng bia được sản xuất ngày càng tăng, số người tiêu thụ và quan tâm đến công nghệ sản xuất bia ngày nhiều. Đòi hỏi tính sáng tạo và đột phá cao trong quá trình sản xuất bia để có thể cạnh tranh với các nhãn hiệu bia trong và ngoài nước.
1: Hình ảnh về bia [3] Trang 1 Tieu luan Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái cây bằng phương pháp lên men hiện đại với năng suất 75 triệu lít/năm 1.1 Phân loại bia: Bia được phân loại theo các tiêu chí sau: Theo Màu sắc: Màu sắc của bia được phân bố từ vàng đến đen, được quyết định chủ yếu bởi màu sắc của malt (tùy vào độ sấy mà malt sẽ có màu khác nhau). 2: Phân loại bia theo màu sắc [23]. Theo Công nghệ sản xuất: Gồm có phương pháp truyền thống (cổ điển) và phương pháp hiện đại. Khác biệt chính giữa hai phương pháp này là cách thực hiện quá trình lên men bia.
Trong phương pháp truyền thống, hai quá trình lên men chính và phụ được thực hiện ở hai thiết bị riêng biệt. Còn ở phương pháp lên men hiện đại thì cả hai quá trình lên men chính và phụ đều được thực hiện trong cùng một thiết bị. Bia sản xuất theo phương pháp truyền thống sẽ ngon hơn và công nghệ sản xuất sẽ đơn giản hơn phương pháp hiện đại. Tuy nhiên, thời gian lên men ở phương pháp truyền thống sẽ dài hơn nên giá thành sẽ đắt hơn.
Trong hai phương pháp truyền thống và hiện đại bia có thể được lên men liên tục hoặc hiện đại. Theo công nghệ lên men: gồm lên men chìm và lên men nổi: - Lên men chìm: bia được sản xuất theo phương pháp này được lên men ở nhiệt độ thấp (khoảng 7 – 12⁰C) và men bia nằm ở đáy thùng chứa. Loại bia này được gọi là bia Lager, có màu sáng, hương vị mạnh của hoa bia và có nồng độ etanol từ 3 - 6% [24]. - Lên men nổi (hay còn gọi là bia Ale): phương pháp lên men khác với bia Lager, được lên men ở nhiệt độ cao hơn (18 - 23⁰C).
Men bia nổi trên mặt thùng chứa, có nồng độ etanol cao hơn bia Lager, vị bia ngọt hơn [24]. Trang 2 Tieu luan Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái cây bằng phương pháp lên men hiện đại với năng suất 75 triệu lít/năm Bảng 1. 1: Ưu và nhược điểm của hai công nghệ lên men này: Lên men chìm Lên men nổi (sử dụng nấm men Saccharomyces (sử dụng nấm men Saccharomyces Carlbergensis) cerevisiae) - Nấm men có khả năng kết bông - Nhiệt độ lên men cao nên đỡ lắng xuống đáy khi nhiệt độ làm lạnh bằng tác nhân lạnh. Ưu điểm giảm (lên men phụ), dễ dàng rút - Thời gian lên men chính ngắn men.
nên tạo ra bia có nồng độ cồn - Bia ngon hơn. - Thời gian lên men dài. - Gây phức tạp cho công đoạn - Nấm men chịu được nồng độ loại nấm men và sinh khối. Nhược điểm cồn thấp.
- Hương vị bia không đậm đà như lên men chìm Theo độ thanh trùng: - Bia thanh trùng (bia lon, bia chai): yêu cầu bảo quản lạnh và thời gian bảo quản dài. - Bia không thanh trùng (bia hơi, bia tươi): ngon hơn và thơm hơn bia thanh trùng vì khi thanh trùng sẽ làm mất đi một số chất và thành phần tạo hương vị thơm ngon cho bia. Tuy nhiên, bia không thanh trùng không bảo quản được lâu mà chỉ nên sử dụng trong vòng 48 giờ kể từ khi sản xuất. Theo nồng độ cồn: bia được chia làm 3 loại chính: - Bia không cồn: Ở Mỹ nếu lượng còn nhỏ hơn 0.5% thì được coi như là không có etanol.
3: Sản phẩm bia không cồn trên thị trường Việt Nam [25]. - Bia có nồng độ cồn trung bình từ 3 – 8%. Trang 3 Tieu luan Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái cây bằng phương pháp lên men hiện đại với năng suất 75 triệu lít/năm Hình 1. 4: Bia có nồng độ cồn từ 3 – 8% trên thị trường [26].
- Bia cao độ: lên men dài ngày, liên tục bia có thể đạt tới 12 – 17% độ. 5: Sản phẩm có độ cồn cao (16%) [27].2 Lợi ích mà bia mang lại: Giảm bệnh tim: Những vitamin B6 được tìm thấy trong bia giúp ngăn ngừa sự phát triển của các homocysteine – một axit amin có liên quan đến bệnh tim. Khi có quá nhiều homocysteine trong cơ thể sẽ dễ bị bệnh về mạch máu và tim mạch. Giảm rủi ro bệnh tiểu đường: uống bia làm tăng mức độ lipoprotein lên cao, đồng thời chúng cũng tăng cholesterol tốt, làm giảm nồng độ insulin trong cơ thể.
Điều này rất tốt để tránh bị tiểu đường vì nó làm giảm cơ hội phát triển bệnh. Giảm nguy cơ sỏi thận: thường có thể giảm đến 40% ở những nam giới trung niên. Để giải thích cho điều này, các nhà khoa học nghi ngờ rằng chúng nhờ một phần do rượu, nước hay hoa bia. Giảm mất ngủ: những nghiên cứu đã chỉ ra rằng dưới ảnh hưởng của bia khi uống, chúng sẽ có xu hướng làm cơ thể rơi vào trạng thái ngủ nhanh hơn.
Trang 4 Tieu luan Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái cây bằng phương pháp lên men hiện đại với năng suất 75 triệu lít/năm Chống ung thư: các hoa bia có trong bia chứa xanthohumol, một chất chống oxy hóa mạnh mẽ. Nồng độ của xanthahumol tự nhiên trong bia có thể giúp cơ thể ngăn chặn sự phát triển của các khối u trong giai đoạn đầu. Chống loãng xương: hoa bia chứa phyto-estrogen, một hợp chất có thể giúp giảm chứng nóng ran và loãng xương ở phụ nữ sau mãn kinh. Tuy có lợi ích như thế nhưng bia không nên lạm dụng để sử dụng như một liệu pháp thay thế cho điều trị bằng estrogen.
Giảm cholessterol: tiêu thụ một lượng bia trung bình đã được chứng minh tăng cholesterol HDL và làm giảm mật độ lipoprotein (LDL) – một “cholesterol xấu” ở phụ nữ sau mãn kinh. Tăng huyết áp: phụ nữ tiêu thụ 2 đến 3 cốc bia trên tuần cho thấy giảm 14% nguy cơ huyết áp cao. Nó cũng có tác dụng ngay cả với những bệnh nhân bị huyết áp cao mãn tính [4].2 Nguyên liệu sản xuất bia 1.1 Malt Đại mạch Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô… Sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định với những điều kiện bắt buộc. Nó là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16 - 18% các chất thấp phân tử dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt chứa một hệ enzim phong phú, chủ yếu là proteaza và amylaza.
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. Mục tiêu lớn nhất của quá trình nảy mầm và cũng là mục tiêu chủ yếu của quá trình sản xuất malt là để hoạt hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzim có trong hạt đại mạch. Hệ enzim này sẽ là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ của hạt thành các sản phẩm thấp phân tử (chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, axit amin, albumoza, pepton và nhiều chất khác) hòa tan bền vững vào nước để trở thành chất chiết của dịch đường [2].
Phân loại malt: malt được chia làm hai loại: malt vàng và malt đen (malt vàng và malt đen chỉ khác nhau ở chế độ sấy), đặc điểm của từng loại như sau: Malt vàng: màu vàng sáng, hương và vị ngọt nhẹ. Nhiệt độ sấy không vượt quá 40⁰C. Malt đen: màu nâu sẫm, hương và vị ngọt đậm, tạo bia đen có màu nâu sẫm, độ nhớt cao, khả năng tạo và giữ bọt lớn. Nhiệt độ sấy tối đa là 105⁰C [1].
Trang 5 Tieu luan Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái cây bằng phương pháp lên men hiện đại với năng suất 75 triệu lít/năm Hình 1. 6: Malt vàng và malt đen [28]. Đại mạch: Đại mạch giống gieo trồng (Hordeum sativum-jessen) thuộc nhóm thực vật có hạt (spermophyta), phân nhóm bí tử (An-giospermae), lớp một lá mầm (monocotyledonae), họ lúa mỳ(Gramineae) [2]. Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại mạch mà chia đại mạch thành 2 loại: hai hàng và đa hàng [1].
Đại mạch hai hàng được dùng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất bia bởi những đặc điểm: hạt to, đầy đặn, đồng đều vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng. Do đó, loại đại mạch này có hàm lượng có ích tương đối lớn, hàm lượng chất hòa tan tương đối cao, đồng thời lượng vỏ ít nên chứa không nhiều các hợp chất polyphenol và hợp chất đắng [1]. 7: Bông đại mạch [5].