Báo cáo tiểu luận quy trình công nghệ sản xuất bia

LÊN MEN BIA


10% malt + gạo

90% malt

Xay

Xay

Đường hóa một phần

Đường hóa
Đường hóa hoàn toàn
Lọc (khung bản)

Bã

Dịch đường
Houblon

Đun sôi với hoa houblon
Lắng trong

Nấm men

Nhân giống

Cặn

Làm lạnh nhanh
Lên men chính

CO2

Lên men phụ
Lọc trong
Bia tươi

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA

Chiết chai
Thanh trùng
Bia thành phẩm

Nạp CO2


NGUYÊN LIỆU

•

Nguyên liệu chính:

–
–
–
–
–

Malt.
Gạo.
Nước.
Houblon:

2 dạng cao hoa và viên hoa.

Nấm men: Saccharomyces carlsbergensis,
Saccharomyces cerevisiae.

•

Nguyên liệu phụ:

–

Các loại phụ gia: caramel, a. ascorbic, ...

–

Chất hỗ trợ kỹ thuật: kieselguhr, a. lactic, CaCl2, ZnCl2...

–

Chế phẩm enzyme.


Nguyên liệu sản xuất bia

-

Nước: chiếm 80-90% trong bia → nước đạt chất lượng – đặt lên hàng đầu.
Malt: đại mạch nẩy mầm. Đại mạch khi chuyển từ trạng thái tĩnh → nẩy mầm – có sự tạo thành amylase,
protease mạnh mẽ.

-

Thế liệu: gạo, bắp, đậu… lượng thay thế phải < 30%.
Hoa houblon


Nguyên liệu - malt

-

Malt: ngũ cốc nẩy mầm
Ngũ cốc → ngâm → ươm mầm → sấy → tách mầm.

-

Thế liệu: gạo, bắp, đậu… lượng thay thế phải < 30%.


Malting is a three-step process

1) Steeping

2) Germination

3) Drying

Ngâm hạt

Sự ươm mầm

Sấy khô


Spray or
Additional
Immersions


Ngâm hạt

•
•
•

Hạt đại mạch khô → có tính háo nước mạnh
Để phôi mầm phát triển – hạt nẩy mầm tốt → hạt cần hút thêm ‘lượng nước tự do’ từ môi trường
Nước tự do → thẩm tích vào bên trong hạt → chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt → hòa tan → vận chuyển
đến cung cấp cho phôi mầm → phôi mầm từ từ phát triển.

•

Khi có nước, enzyme hạt trạng thái ‘tĩnh’ → ‘động’ → thực hiện quá trình thủy phân.


Ươm mầm

Sau khi ngâm hạt đạt độ ẩm cần thiết → lên mầm

Germination
Germination, which began in
the steep tank, continues in the
compartment where the barley
undergoes modification.


Sấy malt
Tùy chế độ sấy → malt khác nhau → bia có
chất lượng khác nhau. 3 GĐ:

•
•

GĐ1: từ t

o

thấp → t

o

o
45 C, hàm lượng

•

o

o
GĐ3: t 75→105 C, enzyme/hạt → liên kết với

nước/hạt còn khoảng 30%

các phần tử khác → trở về trạng thái ‘tĩnh’, tạo

o
o
GĐ2: tăng dần t 45→70 C, độ ẩm trong hạt hạ

màu, tạo mùi đặc trưng, melanoidin.

xuống còn 10%

Chà → tách mầm rễ

–
–

Ngăn ngừa sự hút ẩm trở lại sau khi sấy
Tránh cho bia có mùi vị đắng khó chịu


Các biến đổi sinh hóa
xảy ra trong quá trình tạo malt

•

Trong quá trình nẩy mầm, hạt tích tụ nhiều enzyme mới, tăng hoạt tính nhiều enzyme, đặc biệt là amylase.

•

Tinh bột (20-25%) → đường đơn giản.

•

Lượng nhỏ protein → peptid, pepton, acid amin…

•

Một phần lipid → glycerin và acid béo.


Nguyên liệu – hoa houblon

-

Sử dụng hoa cái chưa thụ phấn

-

Thành phần: cuống 5-6%, trục 7-8%, lupulin (là những hạt vàng óng đính vào cánh và nhị hoa khi chín – gây
đắng và có tinh dầu) 19-20%, cánh và nhị 66-67%.

-

Thành phần hóa học:

–

Ẩm 10-13%, chất đắng 15-21%, polyphenol 2,5-6%; protein 15-24%, cellulose 12-16%, tinh dầu 0,3-1%...

–

Chất đắng: alpha-acid đắng (humulon), beta-acid đắng (lupulon), nhựa mềm, nhựa cứng

–

Tinh dầu thơm

–

Polyphenol


•

Hoa houblon: tạo cho bia có vị đặc biệt → không
có NL nào thay thế được.
Thành phần hóa học của hoa houblon:

–
–
–
–
–
–
–

Nước 10-17%
Cellulose 12-16%
Chất có nitơ 15-24%
Tanin 2-5%
Nhựa đắng và acid đắng 16-26%
Tinh dầu 0,3-1%
Khoáng 6-9%

-

Hoa houblon: tạo cho bia có vị đặc biệt → không
có NL nào thay thế được. Vì:

-

Tạo cho bia có mùi thơm dễ chịu,
Tạo vị đắng chát nhẹ đặc trưng cho bia,
Có tác dụng sinh bọt và giữ bền bọt,
Có tính sát trùng bia,
Làm trong bia do kết tủa protein (albumin) bia…



Nấm men

•

Nấm men nổi:

–

–

o
Thích nghi nhiệt độ cao (15-20 C)
Trong giai đoạn lên men sẽ tạo bề mặt một
lớp dày (do CO2 tạo ra kéo lên) khi kết thúc
lên men, lơ lửng trong MT lên men.

–
–

•

Nấm men chìm:

–
–

Phát triển trong MT lên men → lắng nhanh
khi lên men kết thúc → lớp men lắng dưới

Khó thu hồi nấm men
S. cerevisiae

o
Thích nghi nhiệt độ thấp (6-10 C)

đáy thùng.

–

–

Thu hồi → tái sử dụng.
S. carbergensis


Saccharomyces


Lên men chìm

Lên men nổi

Chủng nấm men

S. carlsbergensis.

S. cerevisiae.

Nhiệt độ

Thấp.

Tương đối cao.

- Sản phẩm bia có chất lượng cao.
- Là phương pháp cổ điển, có tính truyền

Chu kì lên men ngắn.

Ưu điểm

thống.

Nhược điểm

Chu kì lên men dài.

Sản phẩm bia có chất lượng không cao.

Phạm vi ứng dụng

Sản xuất bia vàng.

Sản xuất bia đen, bia nâu.


Cơ sở sinh hóa quá trình lên men

•

Đường hóa:

-

Do amylase của malt
Do amylase của nấm mốc

•

Rượu hóa:

-

Do nấm men


The major sugar catabolic pathways in yeast cells


The yeast biochemical reactions

•

Yeast glycolysis
Glucose

Glucose 6-phosphate

Fructose 1,6-bisphosphate

•

Pyruvate

Overall reaction
+
1 Glucose + 2NAD + 2ADP + 2Pi

•

Frucose 6-phosphaste

2 Pyruvate + 2ATP + 2NADH

Respiration and fermentation
ATP

Citric acid cycle

2CO2 + 3NADH +1FADH2

1 Pyruvate
Fermentation

1Ethanol + 1 CO2 + 1ATP + 1H2O

Biomass


Nhân giống nấm men

•

Giống nấm men trong ống nghiệm → cấy
chuyền sang bình tam giác, có chứa nước mout,
o
o
nuôi ở t 18-25 C, t 16-24h.

•

Chuyển vào bình có dung tích lớn hơn, có thêm
dịch chiết hoa houblon.

•

Tiếp tục nhân giống ở thể tích tăng dần, nuôi ở
o
o
t 12-14 C → đủ cho lên men.


Stages involved in a typical manufacturing-scale fermentation

1L

10L-50L

5K-50KL


10% malt + gạo

90% malt

Xay

Xay

Đường hóa một phần

Đường hóa
Đường hóa hoàn toàn
Lọc (khung bản)

Bã

Dịch đường
Houblon

Đun sôi với hoa houblon
Lắng trong

Nấm men

Nhân giống

Cặn

Làm lạnh nhanh
Lên men chính

CO2

Lên men phụ
Lọc trong
Bia tươi

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA

Chiết chai
Thanh trùng
Bia thành phẩm

Nạp CO2


Quy trình sản xuất bia

-

Đường hóa: nghiền malt – nấu – đường hóa – lọc
Đun sôi nước mout với hoa houblon
Lên men bia

-

-

Lên men chính
Lên men phụ

Lọc – thanh trùng
Đóng chai – bảo quản


Nghiền

-

Mục đích: giảm kích thước nguyên liệu chuẩn bị cho quá trình nấu.
Nguyên tắc:

-

Vỏ: không nên nghiền quá mịn
Nội nhũ: không nên quá mịn tùy vào loại máy lọc.