Nguyên liệu sản xuất bia

vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 0/24 TÀI LIỆU LUẬN VĂN NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA vunamnet@yahoo.com. vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 1/24 NỘI DUNG: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ BI ............................................................................... CHƯƠNG 2 : MALT ĐẠI MẠCH ............................................................................... 2.1. GIỚI THIỆU VỀ MALT ĐẠI MẠCH ......................................................................... 2.2. KĨ THUẬT NẢY MẦM MALT ĐẠI MẠCH ................................................................ 2.2.1. LÀM SẠCH , PHÂN LOẠI VÀ BẢO QUẢN ĐẠI MẠCH ........................................ 2.2.2. SẢN XUẤT MALT ĐẠI MẠCH ............................................................................... 2.2.2.1. NGÂM ĐẠI MẠCH ............................................................................................. 2.2.2.2 ƯƠM MẦM ĐẠI MẠCH ...................................................................................... 2.2.2.3. SẤY MALT TƯƠI ................................................................................................ 2.2.2.4. TÁCH RỄ , LÀM BÓNG , ĐÓNG GÓI VÀ BẢO QUẢN ...................................... 23. YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG CỦA MALT ĐẠI MẠCH .................................................. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU THAY THẾ MALT ĐẠI MẠCH............................... 3.1. NGUYÊN LIỆU THAY THẾ DẠNG HẠT .................................................................. 3.1.1. GẠO VÀ THÓC TẺ ................................................................................................ 3.1.2. NGÔ ...................................................................................................................... 3.1.3. LÚA MÌ .................................................................................................................. 3.2. NGUYÊN LIỆU THAY THẾ DẠNG ĐƯỜNG ........................................................... 3.2.1. ĐƯỜNG MÍA VÀ ĐƯỜNG CỦ CẢI ...................................................................... 3.2.2. ĐƯỜNG THŨY PHÂN........................................................................................... 3.2.3. INVERTAZA .......................................................................................................... 3.2.4. XIRO TINH BỘT.................................................................................................... CHƯƠNG 4: HOA HOUBLON .................................................................................... 4.1. ĐẶC TÍNH THỰC VẬT............................................................................................. 4.2. THU HÁI, SƠ CHẾ VÀ BẢO QUẢN HOUBLON ...................................................... 4.2.1. THU HÁI ............................................................................................................... 4.2.2. SẤY HOUBLON ..................................................................................................... 4.2.3. BẢO QUẢN HOA HOUBLON ............................................................................... 4.3. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA HOUBLON ........................................................... vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 2/24 4.3.1. CHẤT ĐẮNG ......................................................................................................... 4.3.2. TINH DẦU THƠM ................................................................................................. 4.3.3. POLYPHÊNOL ...................................................................................................... 4.4. CHẾ PHẨM HOUBLON ........................................................................................... 4.5. YÊU CẦU CỦA HOA HOUBLON ............................................................................ CHƯƠNG 5: NƯỚC ................................................................................................ 5.1. CHẤT LƯỢNG NƯỚC ............................................................................................. 5.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC ................................................................................ 5.3. CẢI TẠO THÀNH PHẦN SINH HỌC CỦA NƯỚC ................................................... CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN ............................................................................................. vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 3/24 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ BIA Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu nhận bằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp. Bia có tính cảm quan rất hấp dẫn con người: hương thơm đặc trưng, có vị đắng dịu, lớp bột trắng mịn, hàm lượng CO2 khá cao giúp con người giải khát khi ta uống. Ngoài ra, bia là thứ đồ uống có độ dinh dưỡng và tiêu hoá cao. Vì bia có độ rượu nhẹ và có tính giải khát cao được nhiều người ưa chuộng. Có nhiều nước mức sản xuất và tiêu thụ bia là 140-160 lít/năm cho một đầu người, ở nước ta mức độ này khoảng 3-5lít. Thành phần của bia gồm có: 80-90% nước, 1,5-7% cồn, 3-10% chất hòa tan, 0,3- 0,4 CO2. Chất hòa tan chủ yếu là hidratcacbon, các protein và sản phẩm thũy phân của nó, các chất khoáng, một số axit hữu cơ, các axitamin, các chất đắng và thơm của hoa houblon. Đặc điểm gây sảng khoái và gây say của bia là do etanol gây ra. Hương thơm và vị đắng là do houblon và các sản phẩm được tạo ra khi nguyên liệu được sấy trong lò cũng như thành phần thơm tạo ra trong quá trình lên men. Giá trị dinh dưỡng của bia là do hàm lượng các chất keo hoà tan không lên men. Hiệu quả giải khát là do CO2. Nguyên liệu sản xuất bia gồm 4 loại cơ bản: malt đại mạch, hoa houblon, nước, ngoài ra phải kể đến là nguyên liệu thay thế. Trong đó malt đại mạch là đại mạch thóc đã qua ươm mầm, sấy khô, các loại ngũ cốc khác như: lúa gạo, lúa mì, ngô...và các sản phẩm từ chúng có thể dùng để thay thế malt đại mạch, nó được gọi là nguyên liệu thay thế. Hoa houblon là loại hoa được đun sôi với dịch đường trước khi lên men để trích li các chất tạo vị đắng đặc trưng cho bia. Nước là thành phần chiếm lượng lớn nhất trong sản phẩm, nước được dùng trong nhiều mục đích khác nhau trong nhà máy bia. Trong đề tài này yêu cầu tìm hiểu: Nguyên liệu dùng trong sản xuất bia: Malt đại mạch, hoa houblon, nguyên liệu thay thế, nước. vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 4/24 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia: Nghiền Nguyên liệu chính: Thóc malt, gạo, ngô Lọc Nấu (đường hoá) Nấu với hoa Làm lạnh dịch Men giống Saccharomyces Lên men chính Bã men Lên men phụ Lọc Bão hòa CO2 CO2 Đóng chai Chai Rửa chai Sát Khuẩn Bia chai Bia hơi thành phẩm Rửa Cấp lạnh Chai vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 5/24 CHƯƠNG 2 MALT ĐẠI MẠCH 2.1 Giới thiệu về malt đại mạch - Malt là nguyên liệu chính để nấu bia, là sản phẩm được chế biến với các loại hạt hoà thảo như: đại mạch, thóc, ngô... Sau đó cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định với những điều kiện bắt buộc. - Malt là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16-18% các chất thấp phân tử dễ hoà tan, chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các vitamin và đặc biệt có hệ enzim proteaza và amylaza. - Malt có thể dùng chế biến các loại thực phẩm có chất lượng cao như bột dinh dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho người già và phụ nữ có thai. - Malt dùng làm tác nhân dịch hoá trong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhân đường hoá trong sản xuất kẹo mạch nha... Nhưng công dụng lớn nhất của malt là dùng để sản xuất các loại đồ uống có độ cồn thấp. - 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. Quá trình nảy mầm là để hoạt hoá, tích luỹ về khối lượng và hoạt lực của hệ enzim có trong hạt đại mạch. Hệ enzim là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ thành các sản phẩm thấp phân tử hoà tan bền vững vào nước để trở thành chất chiết của dịch đường. 2.2 Kĩ thuật nảy mầm hạt đại mạch 2.2.1 Làm sạch , phân loại và bảo quản đại mạch Mục đích: - Đại mạch nhập vào nhà máy còn chứa nhiều tạp chất như các loại hạt vỡ, rác và nhiều tạp chất khác. Vì vậy trước khi đưa vào xilo dự trữ hạt phải được làm sạch và vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 6/24 phân loại để chọn loại tốt nhất, trọng lượng trung bình 40-50g/1000 hạt, hạt đại mạch chứa trên 17% ẩm. - Dây chuyền làm sạch thường gồm các loại máy sau được bố trí thành dây chuyền liên tiếp nhau: máy quạt sàng, máy tách đá và kim loại, máy chọn hạt và cuối cùng là máy phân loại. - Để tránh hư hỏng, khi bảo quản đại mạch cần phải sấy đại mạch ở nhiệt độ 40- 450C đến khi độ ẩm còn 10-12%, chú ý không sấy quá để độ ẩm trong hạt còn dưới 10%, vì như vậy sẽ mất khả năng sống của hạt. Sau khi sấy có thể giữ đại mạch trong kho vài tuần, tốt nhất là sau 3 tuần nên chuyển sang cơ sở chế biến malt. Chú ý: Trong quá trình bảo quản cần chú ý định kì thông gió đều khối hạt, ổn định nhiệt độ khối hạt và kho, đảm bảo độ ẩm hạt không được vượt quá 15%, chống vi sinh vật và côn trùng gây hại. 2.2.2 Sản xuất malt đại mạch Các công nghệ sản xuất malt gồm 2 bước cơ bản: sản xuất malt tươi và sản xuất malt thành phẩm Bước 1 gồm hai giai đoạn: ngâm đại mạch và ươm mầm đại mạch Bước 2 gồm hai giai đoạn: sấy malt tươi và tách rễ, làm bóng, đóng gói và bảo quản. Sơ đồ sản xuất malt đại mạch Thời gian Hạt đại mạch Mục đích  Khoảng vài giờ Làm sạch Loại bỏ rác bẩn và hạt gãy vỡ  Khoảng 2 ngày Ngâm hạt Để kích hoạt hạt nẩy mầm  Khoảng 4-5 ngày Ươm mầm Hạt được tao điều kiện nẩy mầm  Khoảng 24-48h Sấy Quá trình nẩy mầm ngừng lại và  độ ẩm giảm dần Malt vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 7/24 2.2.2.1 Giai đoạn ngâm đại mạch - Ngâm đại mạch là quá trình đầu tiên và rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian ươm mầm, hao phí chất khô trong quá trình sản xuất malt, chi phối chất lượng malt thành phẩm. - Phương pháp thông dụng nhất thường được thực hiện là làm ướt bằng nước và bằng không khí.  Mục đích : Loại bỏ những hạt lép, các tạp chất... mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa bỏ ra khỏi khối hạt.  Rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt, đồng thời có biện pháp để sát trùng toàn bộ khối hạt bằng cách đưa vào nước ngâm các hoá chất.  Tạo điều kiện để hạt hút thêm một lượng nước tự do, sao cho lượng ẩm đạt 43-45% để quá trình ươm mầm sau này được tiến hành bình thường. -Trong quá trình ngâm hạt cần thay nước để rửa sạch nhớt và mùi, có thể dùng chất sát khuẩn như thuốc tím, nước oxy già... và kích thích tố nảy mầm. Tốc độ làm ướt phụ thuộc vào kích cỡ của hạt và kích cỡ của hạt càng lớn thì thời gian làm ướt càng dài.  Tiến hành: Ngâm hạt trong bể hoặc thùng chuyên dụng. Trong quá trình ngâm, độ ẩm hạt được nâng từ 11-13% lên đến 43-45%, nhiệt độ ngâm hạt tốt nhất 12-170C. Thời gian ngâm phụ thuộc vào nhiệt độ nước ngâm, kích thước hạt, giống đại mạch và hàm lượng protein. + Đại mạch trong kho chứa độ ẩm thấp, nước trong hạt chỉ là nước liên kết, chỉ đủ duy trì khả năng sống của hạt. Khi tăng ẩm thì trong hạt xuất hiện nước tự do, nước tự do thúc đẩy các quá trình sinh hoá liên quan đến hoạt động sống của mầm, thúc đẩy quá trình hô hấp và hoạt hoá enzim trong hạt. Tuy nhiên, độ ẩm hạt tăng làm tiêu hao một ít hyđratcacbon do quá trình hô hấp của hạt, một phần nhỏ các chất tạo nên vỏ hạt bị hoà tan, nước còn hoà tan một ít đường, nitơ và muối khoáng. + Thể tích và khối lượng của hạt sau khi làm ướt tăng trung bình trên 45% + Mức độ làm ướt: hạt đại mạch cần ngấm nước không quá mức so với độ ẩm đã ngấm từ đất khi hạt nảy mầm tự nhiên ở ruộng vì nếu xảy ra thì nó ảnh hưởng xấu: lớp vỏ trong của hạt bị phá, tính thẩm thấu của nó bị tổn thất, muối từ nước thấm vào hạt làm chết mầm . Yêu cầu kĩ thuật: - Nhiệt độ nước ngâm: 12-170C - Thời gian ngâm: 30-48h vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 8/24 - Thường xuyên cung cấp O2 cho hạt hô hấp, cần đảo trộn khối hạt và thổi không khí để đẩy CO2 ra khỏi khối hạt. 2.2.2.2 Ươm mầm đại mạch  Mục đích: Tạo điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm của môi trường để phôi phát triển. Sự phát triển của phôi là động lực dẫn đến mục tiêu chính là hoạt hoá và tích luỹ enzim. 1.Chuyển đổi trạng thái của hệ enzim từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái “hoạt động”, tích luỹ chúng về khối lượng và tăng cường năng lực xúc tác của chúng. 2.Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzim thũy phân sau khi đã giải phóng khỏi trạng thái liên kết Đồng thời với việc tăng cường về khối lượng và cường lực xúc tác, chúng sẽ phân cắt một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân tử, đồng thời phá vỡ thành tế bào làm cho hạt mềm ra ... Các biến đổi này để nhằm mục đích: đến giai đoạn đường hoá nguyên liệu, trong môi trường nhiều nước, hạt được nghiền nhỏ, khối lượng enzim nhiều, cường lực hoạt động mạnh, các chất cao phân tử trong hạt malt được thũy phân thành các chất thấp phân tử, hoà tan bền vững vào nước và đó là dịch đường sẽ đem đi lên men để tạo ra bia. Nẩy mầm nhân tạo khác với nẩy mầm tự nhiên về mục đích. Nảy mầm trong tự nhiên là hạt nẩy mầm phải tạo được cây non khoẻ có khả năng chống chịu cao, còn nẩy mầm nhân tạo là để hoạt hoá và tích luỹ enzim. Tiến hành: - Hạt sau khi ngâm nước được đưa vào thiết bị ươm mầm hoặc tải lên sàn ximăng có độ dốc để thoát nước (lớp hạt trên sàn khoảng 20-30cm). Hằng ngày phun nước hoặc cho ngập nước để rửa sạch mùi, đuổi khí CO2 và giải thoát nhiệt. - Khi hạt đại mạch đã nhận được lượng ẩm, được cung cấp oxy và ở điều kiện t0opt thì hoạt động sống của hạt đại mạch bắt đầu. Các chất dự trữ trong hạt trương lên và các enzim dễ dàng tấn công vào trạng thái trương đó. - Mầm bắt đầu phát triển và cần các chất dinh dưỡng, lúc đầu thì sử dụng các chất hoà tan trong nước và một lượng rất ít chất dễ hấp phụ có sẵn ngay trong mầm, sau đó sử dụng đến các chất dự trữ cao phân tử (nội nhũ) của hạt như tinh bột, chất đạm, chất béo... đã được enzim chuyển thành những chất hoà tan dễ hấp phụ. Những chất có phân tử lượng thấp và dễ hấp phụ này được khuếch tán đến mầm: Một phần được mầm dùng để hô hấp, một phần dùng để tổng hợp trở lại những chất cao phân tử trong trong thành phần mô của rễ và của lá mầm. vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 9/24 Như vậy giai đoạn ươm mầm, ở trong hạt đại mạch xảy ra 2 quá trình: + Quá trình phân giải chất hữu cơ thấp phân tử để tạo ra năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào đồng thời thực hiện quá trình sinh tổng hợp tế bào cây non, xảy ra ở phôi. Quá trình này bất lợi vì hao tổn chất khô. + Quá trình phân cắt các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan, xảy ra ở những khu vực còn lại của hạt. Đây là mục tiêu cần đạt được. Trong thời gian này phức hệ enzim của hạt được chuyển sang dạng hoạt động để thũy phân các chất trong nội nhũ vào dịch đường trong nấu bia sau này. Đối với đại mạch, mầm được hình thành từ phôi, 8-9 ngày mới nhú ra ngoài hạt, rễ đâm ra ngoài vỏ.Sự nảy mầm kết thúc khi phần bên trong của hạt trở nên tơi xốp, rễ dài 1,5-2 lần so với chiều dài của hạt và mầm mọc bên trong gần hết chiều dài của hạt. Yêu cầu kĩ thuật: - Nhiệt độ ươm mầm :15-180C - Độ ẩm tương đối của môi trường: 98-100% - Khu vực ươm mầm phải thoáng, kín ánh sáng mặt trời. 2.2.2.3 Giai đoạn sấy malt tươi : Là quá trình công nghệ nhằm thu nhận bán thành phẩm có đầy đủ tính chất và tiêu chuẩn về chất lượng, đặc biệt là tính chất cảm quan . Mục đích: Làm cho hạt khô, dễ xát bỏ mầm rễ, bảo quản được tốt, đồng thời hạt sấy có màu và mùi thơm. + Sau khi nảy mầm malt có độ ẩm 43-45% do đó phải sấy để dừng quá trình nẩy mầm để bảo quản. Quá trình này là làm cho sản phẩm có hương thơm và vị đặc trưng mà chỉ ở malt mới có và cũng được hình thành trong quá trình sấy mà thôi. + Do quá trình sấy được tiến hành ở nhiệt độ cao nên hầu hết các vi sinh vật bám trên hạt hoặc bị tiêu diệt hoặc chuyển về dạng bào tử, hạn chế khả năng hư hỏng do chúng gây ra. + Trong quá trình sấy nhiệt độ khối hạt tăng chậm và độ ẩm cũng giảm chậm. Trong giới phạm vi nhiệt độ dưới 400C và độ ẩm của hạt trên 20% là điều kiện lí tưởng cho hệ enzim thũy phân hoạt động, các enzim này phân cắt hợp chất cao phân tử thành hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan. Trong thời gian sấy, malt chịu tác động của một số quá trình vật lí, hoá sinh, hoá học và sinh lí. Những thay đổi lí học: thay đổi về hàm ẩm, thể tích, khối lượng, màu sắc, hương và vị. Khâu sấy malt làm giảm hoạt lực enzim so với hạt mới nảy mầm khoảng 30-40%. vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2009 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Đoàn Nguyễn Lê Na – GVHD Phan Thị Bích Ngọc - ĐHBKĐNẵng Trang 10/24 Yêu cầu : + Thời gian sấy: 24h (malt vàng), 48h (malt thẫm) nhưng không làm thay đổi lớn thành phần hoá học của hạt và không làm tổn hại hay giết chết enzim trong malt, tuỳ theo chế độ nhiệt mà malt thu được là vàng sáng hay malt thẫm màu . Để sản xuất malt cho bia sáng màu phải cho hạt đại mạch nẩy mầm trong những điều kiện nhiệt độ không quá 180C và chỉ kéo dài 7 ngày. Để sản xuất malt cho bia thẫm màu khoảng 23-25 0C trong 9 ngày. + Khi sấy malt cần phải đạt được những sự thay đổi hoá sinh và hoá học nhất định trong hạt malt. Muốn đạt được điều này cần tiến hành quá trình sấy malt qua 2 giai đoạn: giai đoạn làm mất nước trong malt và giai đoạn sấy malt khô. + Sấy malt để cho độ ẩm giảm từ 43-45% xuống 3-4% mà còn làm thay đổi màu sắc, mùi vị và thành phần hoá học của malt. 2.2.2.4 Giai đoạn tách rễ, làm bóng, đóng gói và bảo quản - Malt trong thời gian bảo quản ở kho hoặc trong xilô luôn bị bụi bẩn. Nguyên nhân là do ma sát của chúng trong thời gian vận chuyển hoặc xáo trộn vị trí hoặc trong quá trình tách rễ một phần còn sót lại... - Sau khi sấy hạt được đem xát tách mầm rễ, vì rễ sẽ làm cho bia có vị đắng và trong quá trình bảo quản dễ bị sâu mọt ăn hại. - Hao phí chất khô trong quá trình làm sạch và đánh bóng malt là khoảng 0,5%. - Malt được bảo quản nơi khô ráo ở nhiệt độ ôn hoà. - Malt sau khi sấy, xát bỏ mầm rễ bảo quản. Malt được đóng gói phải bảo quản ít nhất 15 ngày để ổn định hoạt lực enzim sau đó mới đưa vào sản xuất bia. 2.3 Yêu cầu chất lượng của malt đại mạch Chất lượng của malt thành phẩm được đánh giá theo các dấu hiệu bên ngoài, các chỉ số cơ học và thành phần hoá học của chúng. 1. Đánh giá cảm quan : - Màu sắc: Màu sắc của các hạt malt vàng phải là màu vàng sáng, còn của malt đen là màu sẫm. Vỏ của các lô malt chất lượng cao phải có ánh. - Vị và hương: phải đặc trưng cho từng loại khác nhau. - Độ sạch: tỉ lệ các tạp chất, hạt gãy, vỡ chứa trong đó và 1% tạp chất khác. 2