Bài giảng công nghệ sản xuất rượu bia và nước giải khát

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

KHOA NÔNG NGHIỆP & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

ĐT: 0945 879 239
Email:
1

AN GIANG, 09/2015


Giới thiệu học phần
Tên tiếng Anh: Beverage technology
Số tín chỉ: 2, Lý thuyết: 15 tiết
Mục tiêu môn học:
- Hiểu được tính chất ngun liệu; quy trình sơ chế ngun
liệu và quy trình sản xuất rượu, bia, nước giải khát.

- Giải thích những biến đổi về tính chất của nguyên liệu
trong quy trình; So sánh quy trình sản xuất bia (có và
khơng có ngun liệu phụ, bia đen và bia vàng); So sánh
quy trình sản xuất nước quả có thịt quả và nước quả trong.
2


Giới thiệu học phần
Mục tiêu mơn học (tt):
- Phân tích và đề ra quy trình sản xuất nước giải khát dựa
trên nguyên liệu và thiết bị được cung cấp.
- Sinh viên có thể ứng dụng lý thuyết đã học để thực hành
sản xuất rượu và nước giải khát ở quy mơ phịng thí

nghiệm cũng như quy mơ cơng nghiệp.

3


Giới thiệu học phần
Hình thức đánh giá học phần:

- Điểm thường xuyên trong lớp lý thuyết: 35%
+ Hiện diện đầy đủ các buổi lý thuyết: 1.5%
+ Tham gia thảo luận, phát biểu và các hoạt động khác:
3.5%
+ Seminar: 30%
- Điểm thường xuyên thực hành: 15%
+ Tham gia tích cực các hoạt động: 5%
+ Bài phúc trình thực hành: 10%
- Thi kết thúc học phần: 50%
4


Công nghệ sản xuất bia

1

2

Công nghệ sản xuất rượu

3 Công nghệ sản xuất nước giải khát
4 Thực hành tại phòng thí nghiệm

5

Công nghệ sản xuất rượu bia & nước giải khát

Cao Thị Luyến


Giới thiệu CNSX bia
Tài liệu tham khảo:
1. Tài liệu giảng dạy: Công nghệ sản xuất rượu bia và nước giải
khát
Ths. Cao Thị Luyến

2. Công nghệ sản xuất malt và bia
PGS. TS. Hồng Đình Hịa – NXB KH và KT
3. Giáo trình Cơng nghệ chế biến rượu bia và nước giải khát
Ths. Bùi Thị Quỳnh Hoa – ĐHCT
4. Nấm men công nghiệp
Lương Đức Phẩm - NXB KH và KT
6


Giới thiệu CNSX bia
Tài liệu tham khảo:
5. Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men
PGS. TS. Lê Thanh Mai (chủ biên) - NXB KH & KT
6. Giáo trình công nghệ lên men
PGS. TS. Lương Đức Phẩm - NXB GIÁO DỤC VIỆT NAM
7. Food Fermentation
Siemen Schoustra (Ed.), Wageningen Agricultural University

8. The brewers’ handbook
Ted Goldammer – KVP Publishers
.

7


8


Công nghệ sản xuất bia
Đại mạch

Malt

NGUYÊN
LIỆU

Houblon
tươi

Nguyên
liệu phụ
Nấm men
S. Cerevesiae
Nước

9

Chương 1: Nguyên liệu malt đại mạch

Đại mạch hai hàng
(thường được sử dụng trong sản xuất bia)

10


1. Nguyên liệu đại mạch
• Giống gieo trồng (Hordeum sativum)
• Thuộc nhóm thực vật có hạt (Spermophyta)
• Phân nhóm bí tử (Angiospermae)
• Lớp một lá mầm (monocotyledonae)
• Họ lúa mì (Gramineae)
• Là loại thực vật đơn niên
• Chu kỳ sinh trng: 100 ữ 120 ngy
ã Gm cú:
i mch 2 hàng (bông cúi, bông đứng, bông xoè)
 Đại mạch đa hàng (4 hàng, 6 hàng): chủ yếu làm thức
ăn cho gia súc, gia cầm.
11


1. Nguyên liệu đại mạch
 Tại sao thường sử dụng đại mạch
2 hàng trong sản xuất malt?
- Hình dáng của hạt rất cân đối
- Vỏ trấu của hạt khá mỏng và mềm
mại, chiếm 7 – 8% trọng lượng chất
khô của hạt (Ở đại mạch đa hàng, vỏ

trấu dày và thô hơn, chiếm 11% trọng
lượng chất khơ của hạt). Do đó, Tỉ lệ - Kích thước của hạt
lớn hơn đại mạch đa
vỏ so với trọng lượng hạt thấp
hàng.
12


1. Nguyên liệu đại mạch

Cấu tạo hạt đại mạch
13


1.1. Cấu tạo hạt đại mạch
 Vỏ:
 Vỏ trấu (cellulose, kết chặt lại nhờ chất khoáng và lignin);
 Vỏ quả: gồm 3 lớp tế bào (1 lớp xếp ngang - một lớp xếp dọc)
làm cho vỏ quả dai và bền vững;
 Vỏ hạt: gồm hai lớp tế bào, có vai trò như màng bán thấm.
 Nội nhũ: Là phần lớn nhất và là phần giá trị nhất của hạt
 Lớp aleurone: ngồi cùng, tiếp giáp với lớp vỏ hạt.
• Gồm 2 lớp tế bào hình lăng kính, có thành dày.
• Rất giàu protein, chất béo, đường, cellulose, pentosan,
vitamin, chất tro.
 Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa
đầy các hạt tinh bột, một ít protein, chất béo, đường, cellulose
và chất tro.
14

1.1. Cấu tạo hạt đại mạch
 Phơi
• Là phần sống ca ht
ã Chim 2,5 ữ 5% trng lng ht
ã Cú vai trò quan trọng trong sự lưu truyền sự sống của cây và
trong cơng nghệ sản xuất bia.
• Nền tảng của việc chế biến malt dựa trên sự nảy mầm của
hạt, tức là sự phát triển của phơi.
• Trong giai đoạn nảy mầm, xảy ra sự hoạt hố và tích luỹ
hoạt lực của hệ enzyme trong hạt. Một số chất dinh dưỡng
cao phân tử bị cắt thành hợp chất thấp phân tử.

 Ngù: Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ
15


1.2. Vai trò của các thành phần cấu tạo
 Vỏ: Chiếm tỷ lệ lớn nhưng khơng có giá trị dinh dưỡng.
• Chất màu, chất đắng và chất chát trong vỏ nếu hoà tan vào
dịch đường sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm.
• Vỏ đóng vai trị xây dựng màng lọc trong quá trình tách bã
khỏi khối cháo.

 Nội nhũ: là nguồn cung cấp chủ yếu chất hoà tan cho dịch
đường.
 Phơi: Các thành phần trong phơi hồ tan rất ít vào dịch
đường giá trị dinh dưỡng không đáng kể. Tuy nhiên, có vai
trị to lớn trong việc hoạt hố và sản xuất enzyme.
 Ngù: Là màng bán thấm (cho các chất hồ tan từ nội nhũ thấm

qua phơi và nước từ phôi chuyển vào nội nhũ).
16


Cấu tạo và vai trò

Cung cấp
chất hòa tan

Nội nhũ
60 – 70%

cho dịch đường

bán thấm

- Gây vị khó chịu
- Là màng lọc phụ

Cấu tạo
Ngù
0,5 – 1%

Là màng

Vỏ
7–8%

- Chứa chất chát

Phôi
2,5 – 5 %

- Giá trị dd

khơng đáng kể
- Hoạt hóa và
sản xuất enzyme

Thành phần cấu tạo của hạt đại mạch và vai trò?

17


1.3. Thành phần hóa học của đại mạch
1.3.1. Nước: Hàm ẩm ≤ 13% (Hàm ẩm của đại mạch tăng
1% thì hiệu suất thu hồi chất chiết giảm 0,76%).

1.3.2. Glucid: gồm mono- (glucose, fructose, xilose), di(saccharose, maltose), tri- (rafinose) và polysaccharide
(tinh bột, hemicellulose, pentosan,…)
1.3.2.1. Tinh bột: chiếm 50 ÷ 70% chất khô của đại
mạch. Phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít
ở phơi.
Điểm hồ hố (nhiệt độ mà tại đó hệ số trương nở và
độ nhớt của tinh bột đạt giá trị lớn nhất): 80oC.
18


3

1.3. Thành phần hóa học của đại mạch

1.3.2. Glucid

1.3.2.2. Cellulose: phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm 20%
chất khơ của vỏ.
• Khơng thay đổi về thành phần và cấu trúc trong suốt tiến
trình cơng nghệ. Có vai trị quan trọng trong q trình lọc
dịch đường.
1.3.2.3. Hemicellulose (phức hệ bao gồm pentozan, hexozan và
acid uronic): là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào.
• Sitoliza: q trình thuỷ phân thành tế bào bởi sitase, là quá
trình quan trọng ở giai đoạn ươm mầm.
• Enzyme sitase thuỷ phân hemicellulose thành pentose và
hexose hoà tan bền vững vào dịch đường và tạo thành chất
chiết cho dịch đường, nguồn dinh dưỡng cho nấm men. 19


1.3. Thành phần hóa học của đại mạch
1.3.2. Glucid

1.3.2.4. Các hợp chất pectin và các chất dạng keo:
- Làm cho dung dịch có độ nhớt cao, khó lọc

- Làm cho bia có vị đậm đà, làm tăng khả năng tạo và giữ
bọt cho bia.
1.3.2.5. Saccharide thấp phân tử: gồm saccharose (5,5%
trọng lượng phơi); glucose và fructose (0,3 ÷ 0,4% trọng
lượng hạt), đóng vai trị quan trọng trong sự phát triển của
phơi ở giai đoạn đầu của q trình ươm mầm.

20


1.3. Thành phần hóa học của đại mạch
1.3.3. Các hợp chất chứa nitơ
1.3.3.1. Protid: Hiện diện nhiều ở lớp aleurone và phơi.
Sản phẩm của q trình thuỷ phân protid đóng vai trị quan trọng trong
tiến trình cơng nghệ sản xuất malt và bia.
Với hàm lượng cao, bia dễ bị đục, khó bảo quản.

Nếu hàm lượng q thấp, q trình lên men sẽ không triệt để, bia kém
bọt, vị kém đậm đà.
Hàm lượng tốt nhất cho mục đích sản xuất bia là 8 ÷ 10%.
Protein: levkozin, edestin, một ít hodein hồ tan vào dịch đường và tồn
tại trong bia. Các cấu tử khác bị kết lắng và bị thải ra ngoài theo bã malt
và cặn lắng.
Proteid (nucleoprotein, lipoprotein, glucoprotein, phosphoprotein): kém
hoà tan hoặc hồ tan khơng bền vững. Việc loại bỏ proteid ra khỏi dịch
21
đường là cần thiết và khó.


1.3. Thành phần hóa học của đại mạch
1.3.3. Các hợp chất chứa nitơ
1.3.3.2. Các hợp chất chứa nitơ phi protid
 Albumoza và pepton: tạo và giữ bọt, tăng vị đậm
đà cho bia. Với hàm lượng cao, làm giảm độ bền
keo và gây đục cho bia.
 Peptid (số lượng các gốc acid amin ít hơn
albumoza và pepton): hồ tan vào dịch đường và

tồn tại trong bia.
 Acid amin tự do: chiếm 0,1% lượng chất khô của
hạt, là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, cơ chất
tạo melanoid, tham gia tạo bọt và tồn tại trong bia.
22


1.3. Thành phần hóa học của đại mạch
1.3.4. Các hợp chất không chứa nitơ
1.3.4.1. Polyphenol và chất đắng
 Polyphenol: khi hoà tan sẽ dễ dàng kết hợp với protid
cao phân tử để tạo thành phức chất dễ kết lắng. Tuy
nhiên, làm giảm hương và vị của bia.
 Chất đắng và chất chát: thuộc nhóm lipoid, gây ra vị
đắng khó chịu cho bia.
Để loại bỏ polyphenol, chất đắng, chất chát và chất màu
có trong vỏ malt nên ngâm hạt trong mơi trường kiềm
nhẹ (Ca(OH)2).
1.3.4.2. Fitin, vitamin, khống chất: điều hồ sinh trưởng
của mầm và là nguồn vi lượng cho nấm men.
23


1.3. Thành phần hóa học của đại mạch
1.3.5. Enzyme
• Ở giai đoạn hình thành hạt: hoạt lực của các nhóm
enzyme rất cao.
• Giai đoạn hạt chín: hoạt lực giảm đáng kể
• Hạt được sấy đến 13% ẩm: hệ enzyme trong hạt ở trạng
thái liên kết.

• Giai đoạn ngâm đến 43 ÷ 45% ẩm: enzyme được giải
phóng và ở trạng thái tự do.
• Giai đoạn ươm mầm: hoạt lực enzyme đạt đến mức tối
đa.

24

Công nghệ chế biến rượu bia & nước giải khát

Cao Thị Luyến


1.3. Thành phần hóa học của đại mạch
1.3.5. Enzyme
1.3.5.1. Enzyme thuỷ phân (hydrolase)
 Carbohydrase
 Polyase: gồm diastase (amylase) và sitase, thuỷ phân các hợp
chất cao phân tử.
 Diastase: phân cắt tinh bột thành đường và dextrin.
  - amylase
• Chỉ được hoạt hố ở giai đoạn ngâm và ươm mầm.
• Là enzyme chịu nhiệt, kém chịu chua.
• Nhiệt độ tối thích 70÷ 73oC, pH tối thích 5,7.
  - amylase: Nhiệt độ tối thích: 63oC, pH tối thích 4,7
 Sitase
 Sitolactase: thuỷ phân hemicellulose thành các sản phẩm
trung gian
 Sitolitase: thuỷ phân các sản phẩm trung gian thành pentose
và hexose.

25