Công nghệ sản xuất bia và malt

8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 1 Tr−êng Đ¹I häc b¸ch khoa hµ néi ViÖn c«ng nghÖ sinh häc vµ c«ng nghÖ thùc phÈm Bé m«n C«ng nghÖ C¸c S¶n phÈm Lªn men C«ng nghỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA Người soạn : PGS.TS Lª Thanh Mai 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 2 C«ng nghÖ SX Malt vµ Bia Ch−¬ng I : Më ®Çu I.1 §Þnh nghÜa bia I.2 LÞch sö ph¸t triÓn c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia I.3 Giíi thiÖu t×nh h×nh s¶n xuÊt vµ tiªu thô bia PhÇn I : Nguyªn liÖu chinh Ch−¬ng II : §¹i m¹ch 1.1. Các loại đại mạch 1.2. Cấu trúc hạt đại mạch 1.3.Thành phần hoá học 1.4. Đánh giá chất lượng đại mạch Ch−¬ng III : nguyªn liÖu thay thÕ malt ®¹i m¹ch III.1 Nguyªn liÖu thay thÕ d¹ng h¹t III.2 Nguyªn liÖu thay thÕ d¹ng ®−êng 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 3 C«ng nghÖ SX Malt vµ Bia Ch−¬ng IV : Hoa houblon IV.1 Giíi thiÖu c©y hoa houblon IV.2 Thµnh phÇn ho¸ häc hoa houblon IV.3 ChÕ phÈm hoa houblon Ch−¬ng V : N−íc V.1 Vai trß cña n−íc trong s¶n xuÊt bia V.2 Thµnh phÇn ho¸ häc cña n−íc ngÇm V.3 ¶nh h−ëng c¸c ion trong n−íc ®Õn CN vµ CLSP V.4 Xö lý n−íc trong qu¸ tr×nh nÊu bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 4 PhÇn 2 : C«ng nghÖ SX Malt Chương VI: Phân loại, làm sạch và bảo quản đại mạch và ngâm đại mạch Chương VII: Ngâm và Nảy mầm đại mạch Chương VIII: SÊy malt tươi và đánh giá chất lượng malt 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 5 PhÇn 3 : C«ng nghÖ SX Bia Ch−¬ng IX : ChuÈn bÞ dÞch ®−êng IX.1 NghiÒn malt vµ nguyªn liÖu thay thÕ malt IX.2 NÊu-®−êng ho¸ malt vµ nguyªn liÖu thay thÕ IX.3 Läc dÞch ®−êng Ch−¬ng X : nÊu hoa, lµm trong vµ lµm l¹nh dÞch ®−êng X.1 NÊu dÞch ®−êng víi hoa houblon X.2 Lµm trong vµ lµm l¹nh dÞch ®−êng Ch−¬ng XI : Lªn men chÝnh vµ lªn men phô XI.1 Lý thuyÕt vÒ qu¸ tr×nh lªn men XI.2 VÊn ®Ò men gièng trong s¶n xuÊt bia XI.3 Kü thuËt lªn men XI.4 Lªn men phô vµ tµng tr÷ bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 6 PhÇn 3 : C«ng nghÖ SX Bia Ch−¬ng XII : Hoµn thiÖn s¶n phÈm XII.1 Lµm trong bia XII.2 B·o hoµ CO2 XII.3 ChiÕt bia XII.4 Thanh trïng bia XII.5 §¸nh gi¸ chÊt l−îng bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 7 Tµi liÖu tham kh¶o 1. Hoµng §×nh Hoµ, 1998. C«ng nghÖ s¶n xuÊt malt vµ bia, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt 2. Nguyễn Thị Hiền (chủ biên), 2008. Khoa học- C«ng nghÖ Malt vµ Bia, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt 3. Wolfgang Kunze, 1996, Technology Brewing and Malting, VLB Berlin. 4. J . De Clerck, 1980. Cours de Brasserie, Editeur E.De Clerck, Belgique 5. J.R.A.Pollock, 1987. Brewing Science, Academic Press 6. E.G Priest, 1996. Brewing Science &Technology. The Institut of Brewing. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 8 §Þnh nghÜa Bia Ph¸p : “Bia lµ mét lo¹i ®å uèng thu ®−îc b»ng c¸ch lªn men rượu dÞch chiết c¸c chÊt tõ ®¹i m¹ch nÈy mÇm, cã bæ sung kh«ng qu¸ 30% nguyªn liÖu thay thế kh¸c vµ hoa houblon” ViÖt nam : “Bia lµ ®å uèng lªn men cã ®é cån thÊp, ®−îc lµm tõ nguyªn liÖu chÝnh lµ malt ®¹i m¹ch, houblon, nÊm men vµ n−íc” §øc: “Bia lµ mét lo¹i ®å uèng thu nhËn ®−îc nhê lªn men vµ kh«ng qua ch−ng cÊt, vµ chØ sö dông h¹t ®¹i m¹ch nÈy mÇm, hoa houblon, nÊm men vµ n−íc” 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 9 Thời kỳ Ai Cập cổ đại  5000 TCN, ng−êi SumÐrien vµ Assyrien ®· s¶n xuÊt ®å uèng lªn men tõ c¸c lo¹i h¹t ngò cèc  4000 TCN, t¹i Ai CËp : bia cña Ai CËp =bia c¸c nhµ QuÝ téc  2000 TCN, dưới thời vua Hammourabi, người Babilon đ· viết thµnh s¸ch c¸c nguyªn tắc nấu bia.  Người Ai Cập vµ người Babilon đã sử dụng nhiều loại gia vị để t¹o ra nhiều lo¹i bia cã kh¸c nhau. LÞch sö ngµnh bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 10 B¶n kh¾c trªn ®¸ Cã tõ 3 000 n¨m tr−íc C«ng nguyªn LÞch sö ngµnh bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 11 X−ëng bia kh¾c trªn ®¸ Cã tõ 2 500 n¨m tr−íc CN, t×m thÊy trong ng«i mé Ai cËp LÞch sö ngµnh bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 12 $ §· t×m thÊy c¸c dÊu vÕt SX bia t¹i §an m¹ch $ C¸c n−íc Ch©u ¢u còng biÕt ®Õn sp bia tõ ®ã 1500 tr−íc CN $ S¶n xuÊt Bia được kh«i phục vµ ph¸t triÓn : - c¸c xưởng bia mọc lªn như nấm sau mưa, - Bia = thuốc chữa bệnh (bệnh dịch hạch ở ch©u ¢u) $ Thời kỳ nµy, nấu bia phải đãng thuế $ T¹o h−¬ng = b»ng cây , cỏ th¶o méc cã vÞ ®¾ng vµ h−¬ng th¬m 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 13 $Phát hiện Hoa houblon Î bảo quản bia lâu hơn, tạo hương vị đặc biệt Î thay thế mọi cỏ thơm khác Î nhờ tính kháng khuẩn của hoa houblon : lên men nổi và bia chất lượng tốt hơn Thế kỷ thứ 8 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 14 Thời kỳ Louis Pasteur Trong CM Ph¸pD thời kỳ tµn của c¸c xưởng bia nhµ thờ  Thời Napoleon D c¸c xưởng bia được kh«i phục dần  1880 : bước ngoặt trong ngµnh sản xuất bia - Louis Pasteur t×m ra bản chất của qóa tr×nh sản xuất bia vµ 1876 xuÊt b¶n c¸c Nghiªn cøu vÒ Bia - Lªn men tự nhiªnD tuyển chọn chñng gièng (hương vị ổn định, chÊt l−îng t¨ng, - Bảo quản bia = đun nãng ở 70oC ( thanh trïng Pasteur)  Chỉ SX bia vµo mïa ®«ng do kh«ng cã phương tiện lµm lạnh 1877: Ph¸t minh ra m¸y lạnh của Von Linde LÞch sö ngµnh bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 15 Thời đại hiÖn nay $ §Çu tk 20, SX bia đang ph¸t triÓn m¹nh D gÆp nhiÒu có sốc  Chiến tranh Thế giới I ( thiếu nguyªn liệu, thiếu nh©n lực) Sau chiến tranh ; c¸c xưởng bia được mở lại vµ cơ khÝ ho¸  Chiến tranh thế giới II, thiếu nguyªn liệu trầm trọng => sử dông nguyªn liệu thay thế => Chất lượng kÐm, chai buộc phải t¸i sử dụng $Tõ 1946 : NCKH ph¸t triÓn nhanh, ngµnh CNSX bia phát triển  chỉ cßn lại c¸c xưởng bia quy m« lớn LÞch sö ngµnh bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 16 Sản xuất và tiêu thụ Bia (2) Trên thế giới :  S¶n l−îng : >150 tû lit/n¨m •Năng suất > 10 tỷ lit/năm cã 2-3 n−íc (Đức, Mỹ, TQ) •Mức tiêu thụ > 100 lit/ng/năm (Đức, Đan mạch, Tiệp) •Quy mô sx : - Mỹ 5 công ty chiếm 60%, - Canada 2 cty 94% toµn n−íc 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 17 Sản lượng bia thế giới 2001- 2006 100100100100100100 %Tổng 1.21.31.31.41.51.5 Châu Úc/Châu Đại Dương 4.64.54.44.44.34.2Châu phi 10.710.710.210.210.711.1Nam Mỹ 20.120.921.422.221.722.1Bắc Mỹ 30.028.528.526.926.526.0Châu Á/Trung Đông 33.434.134.134.935.335.1Châu Âu 200620052004200320022001Vùng 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 18 L−îng bia tiªu thô tÝnh theo vïng (2004) 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 19 72,2 l/an/hab.Hongrie 82,1 l/an/hab.Venezuela35,4 l/an/hab.France 157 l/an/hab.République tchèque80,2 l/an/hab.Finlande 58,2 l/an/hab.Suisse881,6 l/an/hab.États-Unis 88,4 l/an/hab.Slovaquie75 l/an/hab.Estonie 101,5 l/an/hab.Royaume-Uni96,2 l/an/hab.Danemark 79 l/an/hab.Pologne78,9 l/an/hab.Portugal 78,7 l/an/hab.Pays-Bas49,7 l/an/hab.Brésil 50,5 l/an/hab.Norvège96,2 l/an/hab.Belgique 72,8 l/an/hab.Nouvelle-Zélande110,6 l/an/hab.Autriche 101,6 l/an/hab.Luxembourg91,5 l/an/hab.Australie 141,2 l/an/hab.Irlande161,5 l/an/hab.Allemagne ConsommationPaysConsommation7Pays 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 20 Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới 2007 51.3Nhật Bản3481.2Croatia15 51.5Thuỵ Điển3381.6Mỹ14 51.8Mexico3283.8Tây Ban Nha13 55.5Na- Uy3184.1Slovakia12 55.8Gabon3084.4Luxembourg11 57.3Switzerland2985.0Phần Lan10 58.1Cyprus2889.9Đan Mạch9 58.2Romania2793.0Bỉ8 58.6Venezuela2693.3Nam Tư7 58.9Nga2599.0Anh6 59.2Nam Phi24108.3Áo5 59.5Bulgari23109.9Úc4 59.6Bồ Đào Nha22115.8Đức3 59.7Aixơlen[d]21131.1Ailen2 68.3Canada20156.9Cộng hòa Czech1 Tiêu thụ (L/ng/năm) NướcXếp hạng Tiêu thụ (L/ng/năm)Nước Xếp hạng 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 21 Sản xuất và tiêu thụ Bia (3) Châu Á : •Năng suất 7- 10 tỷ lit/năm (TQ, Nhật); TB 17 l/người.năm •Tốc độ (của 10 năm) tăng TB 7% > < Châu Âu giảm 4% (Thái lan tăng 26,5, Philipin 22, Malaxia 21, TQ 20%…) •Quy mô sx : - Nhật 4 công ty chiếm 40, - TQ 800 NM, 18 NM >150 triệul/năm, chiếm >25% •Mức tiêu thụ: 50 lit/ng/năm Nhật ; 18-20 Singapore, Philipin. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 22 S¬ l−îc lÞch sö ngµnh bia ViÖt Nam • MiÒn Nam: n¨m 1875 Ph¸p cho x©y dùng nhµ m¸y bia Sµi Gßn thuéc h·ng BGI. • MiÒn B¾c: n¨m 1890 Bia b¾t ®Çu cã mÆt Hµ Néi 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 23 ¾Trong thêi gian kh¸ng chiÕn : kh«ng cã nhµ m¸y bia lín nµo ®−îc x©y dùng. ¾§Õn gi÷a thËp kû 80 : chØ cã hai nhµ m¸y nµy s¶n xuÊt bia ®¸p øng ®−îc kho¶ng 60% nhu cÇu trong c¶ n−íc • 2007 : >300 (2 quốc gia, 7 liên doanh & >300 cơ sở S¬ l−îc lÞch sö ngµnh bia ViÖt Nam 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 24 109902005 2515002010 86242000 4,43301994 1,51001990 1,4871986 1,3601980 B×nh qu©n (lÝt/ng−êi) S¶n l−îng (TriÖu lÝt) N¨m Sản xuất và tiêu thụ Bia VN 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 25 Hướng đi hiện nay của ngành bia $Đa dạng hóa sản phẩm $ Cải thiện và ổn định chất lượng sản phẩm $ Giảm tối đa tổn thất trong sản xuất 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 26 §Þnh h−íng ph¸t triÓn c«ng nghiÖp bia ViÖt Nam Môc tiªu cho ®Õn n¨m 2010: $ nghµnh bia - r−îu - NGK Î nghµnh kinh tÕ m¹nh, khuyÕn khÝch sö dông nguyªn liÖu trong n−íc, s¶n phÈm chÊt l−îng cao, cã uy tÝn, th−¬ng hiÖu §Þnh h−íng ph¸t triÓn: • HiÖn ®¹i hãa c«ng nghÖ. • ¦u tiªn sö dông thiÕt bÞ trong n−íc. • TËp trung ®Çu t− c¸c nhµ m¸y cã c«ng suÊt lín. • Quy ho¹ch vµ x©y dùng c¸c trung t©m nghiªn cøu. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 27 Bia = malt đại mạch + hoa houblon + nước + nấm men LÞch sö ngµnh bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 28 Sơ đồ CNSX Malt-Bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 29 PHẦN I : Nguyên liệu chính trong sản xuất bia Chương I : ĐẠI MẠCH- MALT 1.1. Các loại đại mạch 1.2. CÊu tróc hạt đại mạch 1.3.Thành phần hoá học 1.4. Đánh giá chất lượng đại mạch 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 30 §¹i m¹ch 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 31 §¹i m¹ch 2 hµng $ Thuéc hä lóa mú (Gramineae), chi Hordeum $ §¹i m¹ch hai hµng: Hordeum Distichum  ChØ cã hai b«ng hoa trªn giÐ cã kh¶ n¨ng t¹o h¹t  H¹t ph¸t triÓn tèt, trßn ®Òu  Vá trÊu máng h¬n Các loại đại mạch 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 32 §¹i m¹ch 2 hµng • §M mïa xu©n: Î gieo h¹t th¸ng 2-4, sau 35-40 ngµy kÕt b«ng, Î thu ho¹ch 7- 8  §M mïa ®«ng : Îgieo h¹t th¸ng 11, sau 100 ngµy kÕt b«ng Î thu ho¹ch vµo th¸ng 7 Các loại đại mạch 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 33 §¹i m¹ch 6 hµng Hordeum Hexastichum = ®¹i m¹ch mïa ®«ng hay ®¹i m¹ch vu«ng C¸c ®Æc tÝnh: - Trªn 1 giÐ cã 6 hoa t¹o h¹t ch¾c - Trªn trôc cã hai lo¹i h¹t. C¸c h¹t ë gi÷a cã d¹ng ®èi xøng, c¸c h¹t bªn h×nh thoi, gÇy h¬n vµ cã d¹ng xo¾n ®Æc biÖt. - Vá th−êng dµy h¬n. - Giµu enzym h¬n. - S¶n l−îng lín (6 tấn /ha). Các loại đại mạch 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 34 CÊu tróc h¹t ®¹i m¹ch 1.Líp al¬r«ng 2. Néi nhò 3. TÕ bµo trống 4. Lớp biÓu m« 5. Ngù 6. MÇm 7. Phôi lá 8. Ph«i th©n 9. Ph«i rÔ 10. Rễ 11. Vá h¹t 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 35 C¸c líp h¹t ®¹i m¹ch Vá trÊu Vá qu¶ Vỏ hạt Líp al¬rong Néi nhò Bảo vệÒ chồi Lớp lọc Màng bán thấm Tiết enzym và a.gibberelic Chất dinh dưỡng 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 36 Thµnh phÇn hãa häc h¹t C¸c chÊt Thµnh phÇn trung b×nh cña c¸c lo¹i ngò cèc (%) §¹i m¹ch Lóa m× Lóa m¹ch ®en YÕn m¹ch Ng« G¹o ChÊt kh« 85 86 85 87 86 86 Tinh bét vµ c¸c hydrocacbon kh¸c 60 65 63 53 60 70 Hîp chÊt chøa Nit¬ 10 12,5 11,5 11,7 10 7,7 Hîp chÊt kh«ng Nit¬ 3,4 2,4 4,9 2,1 6,5 - ChÊt bÐo 2,1 1,7 1,7 5,3 5,0 0,4 ChÊt tro 2,6 1,9 2,0 3,0 1,0 0,3 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 37 H¹t tinh bột đại mạch 1. Đại mạch 60oC 2. Gạo 86oC 3. Ngô 75oC 4. Sắn 70oC 5. Khoai tây 65oC Tinh bột đại mạch • d hạt : 20-30 và 1-6 µm; Tinh bột :60-65 % ; • Amyloza 17-24 %, 60-600 gốc glucoza • Amylopectin 76-83 %, 2000 gốc glucoza • +I2 : mầu xanh 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 38 Các hợp chất hydrocacbon - Xenluloza: (C5H10O5)n, 20% l−îng chÊt kh« cña vá, 2000 - 10000 gèc glucoza β 1-4 - Hemixenluloza, chÊt keo: n»m thµnh tÕ bµo. β-D-glucan (β 1-3 vµ β 1-4) vµ pentozan - Pentozan - Pectin và lignin - Đường và polysaccarit : 5 % Glucozan 2 % Raffinoza 0,3-0,5% Fructozan 1,8% Maltoza 0,1% Galactoza 0,1% Fructoza 0,1% Saccaroza 1 % Glucoza 0,1% 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 39 β - Glucan -Tan trong nước hay kiềm tạo dung dịch có độ nhớt cao -Trong thành tế bào liên kết với các peptit, không tan 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 40 Các hợp chất chứa nitơ •10-12 %, lớp alơrong và trong nội nhũ, bao quanh hạt tinh bột • Vai trò : Chất dinh dưỡng cho nấm men, tạo bọt, tăng độ sánh và tính bền keo cho bia • Protein chia thành 4 nhóm : (30 axit amin) a- Albumin (Leucosin), 4%, tan trong nước b- Globulin (Edestin), 31%, tan trong NaCl 10% c- Prolamin (Hordein), 36%, tan trong rượu 70 % (60 % là axit glutamic và prolin) b- Glutelin, 29%, tan trong NaOH • Albumoza và pepton • Peptit và polypeptit • Các axit amin 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 41 Các chất khác • Lipit : - 2-3 %, alơron (2/3), phôi (1/3) - Không biến đổi trong qt nẩy mầm - Không tan trong nướcÎ theo bã - Ảnh hưởng độ bọt cña bia • Polyphenol (anthocyanogen, proanthocyanidin) : - vỏ trấu , alơron - vị đắng chátÎ cần loại bỏ • Các vitamin : - B1, B2, C, E (tocophenol) Tổn thất - Hợp chất vô cơ : - 2-3 % - P2O5 35% ; SiO2 25 % ; K2O 20 % 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 42 C¸c enzym thuû ph©n thµnh tÕ bµo zSitaza: - Hemixeluloza pentoza +hexoza - Enzym ®ét ph¸ - §é nhuyÔn cña malt - §iÒu kiÖn tèi −u : To =40oC • β -1,4 glucanaza (exo-β-glucanaza): - T¸c dông lªn β-1,4 - Kh«ng cã ë trong ®¹i m¹ch chÝn - Tæng hîp trong qu¸ tr×nh nÈy mÇm - §iÒu kiÖn tèi −u : To =40oC, pH = 4,5 zβ-1,3 glucanaza: T¸c dông lªn c¸c liªn kÕt β-1,3 zPentosanaza: Thủy phân pentosan 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 43 C¸c enzym thuû ph©n tinh bét zα-amylaza: - Enzym dÞch hãa - VÞ trÝ bÊt kú trong ph©n tö tinh bét - Gi¶m nhanh η vµ mµu cña ièt - Tæng hîp trong qu¸ tr×nh nÈy mÇm - §iÒu kiÖn tèi −u : To =70-72, pH = 5,6-5,7 •β-amylaza: - Enzym ®−êng hãa - Trong ®¹i m¹ch 2 d¹ng (tù do vµ liªn kÕt) - Trong qu¸ tr×nh nÈy mÇm : 3-5 lÇn - §iÒu kiÖn tèi −u : To =60-65, pH = 4,7-4,8 zDextrinaza giíi h¹n: - C¾t s¸t m¹ch nh¸nh -Tæng hîp trong qu¸ tr×nh nÈy mÇm - §iÒu kiÖn tèi −u : To =55-60, pH = 5,1-5,2 - c¾t liªn kÕt α-1,4 vµ kh«ng t¸c dông lªn α-1,6 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 44 Amylaza α-amylaza β-amylaza 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 45 CÁC ENZYM thñy ph©n protein zProteinaza (endopeptidaza): - Ph©n c¾t thµnh chuçi peptit, - Trong ®¹i m¹ch : Al¬rong vµ ph«i - Trong malt: 3-5 lÇn - §iÒu kiÖn tèi −u : To =50oC, pH = 4,6-5,0 z Cacboxypeptidaza: - Xóc t¸c t¸ch c¸c axit amin tõ c¸c ®Çu chuçi chøa nhãm cacboxyl cña c¸c peptit - §iÒu kiÖn tèi −u : To =50-60oC, pH = 5,2 zAminopeptidaza: Xóc t¸c t¸ch c¸c axit amin tõ c¸c ®Çu chuçi chøa nit¬ cña c¸c peptit - §iÒu kiÖn tèi −u : To =40-45oC, pH = 7,2 zDipeptidaza: -Thñy ph©n dipeptit - §iÒu kiÖn tèi −u : To =40-45oC, pH = 7,2 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 46 CÁC ENZYM KHÁC • Lipoxygenaza: - Ph©n huû axit linoleic. - §iÒu kiÖn tèi −u : To =62oC, pH = 6,6-6,7 - T¹o tÝnh æn ®Þnh vÞ cña bia • Lipaza: - Cã trong ph«i vµ líp al¬rong - T¨ng trong qóa tr×nh nÈy mÇm, gi¶m trong qóa tr×nh sÊy - §iÒu kiÖn tèi −u : To =35-40oC, pH = 5-6 • Phophataza: - T¸ch liªn kÕt este cña axit phosphoric trong tinh bét - T¨ng ®é chua, t¨ng lùc ®Öm cho dÞch ®−êng - §iÒu kiÖn tèi −u : To =70oC, pH = 5,6 • Phytaza: - T¸ch liªn kÕt este cña axit phosphoric víi inositol, - T¨ng ®é chua, t¨ng lùc ®Öm cho dÞch ®−êng - §iÒu kiÖn tèi −u : To =50-53oC, pH = 4,5-5,0 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 47 ®iÒu kiÖn tèi −u cña c¸c Enzym cã trong ®¹i m¹ch Nature pH optimal Température optimale Température de destruction Oxydases : Lipoxygénase 6,5 40 70 Polyphénol oxydase 60-65 80 Hydrolases α-Amylase 5,7 70-75 80 β-Amylase 4,7 60-65 70 Dextrinase limite 5,1 55-60 65 Protéinase 5,0-5,2 50-60 70 Aminopeptidase 7,2 40-45 55 Carboxypeptidase 5,2 50-60 70 Endo β-1-3 glucanase 4,7-5,0 40-50 55 Exo β-glucanase 4,5 40 β-Glucane solubilase 6,6-7,0 62 73 Maltase 6,0 35-40 Lipase 6,8 35-40 60 Phosphatase 4,5-5,0 50-53 70 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 48 иnh gi¸ chÊt l−îng ®¹i m¹ch • Cảm quan : - Mïi: Mïi thơm, rơm tươi. Mùi mècÎbảo quản ướt - MÇu s¾c vµ ®é s¸ng: vµng nh¹t, s¸ng ®ång nhÊt. (xanh, n©u ) - Vá: Vá gå ghÒ, máng, vá dÇy vµ ph¼ng chưa chín. T¹p chÊt: Kh«ng cã h¹t d¹i, c¸t, sái, r¬m r¹, b«ng lóa, kim lo¹i, h¹t vì h¹t mèc hay l¹. H¹t bÞ vì, søt mÎ: CÇn ®−îc lo¹i bá. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 49 иnh gi¸ chÊt l−îng ®¹i m¹ch H×nh d¸ng vµ kÝch th−íc h¹t: - H¹t cÇn to, ®Òu vµ trßn, phô thuéc vµo gièng - Không có hạt nẩy mầm C«n trïng: - không có c«n trïng (mät) trong khối hạt (h¹t bÞ mät ¨n t¹o thµnh c¸c lç vµ khi ng©m c¸c h¹t nµy næi lªn trªn) - không bị mốc (t¹o mïi khã chÞu trong bia) 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 50 иnh gi¸ chÊt l−îng ®¹i m¹ch • §¸nh gi¸ c¸c chØ tiªu lÝ häc: - Dung träng: 65-75 kg/100 lít -Khối lượng 1000 hạt : 35-47 g - Phân loại hạt: rây 2,8, 2,5 và 2,2 mm $Loại hảo hạng : min 95% (trên rây 2,8mm) ; tạp chất < 2 % (trên rây 2,2mm) $ Loại 1 : min 90% (2,8 mm) ; 2-4 % (2,2mm ) $ Loại TB : min 85% (2,8 mm) ; 3-4 % (2,2mm) 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 51 иnh gi¸ chÊt l−îng ®¹i m¹ch • §¸nh gi¸ c¸c chØ tiªu lÝ häc: - Năng lực nảy mầm : >90 % (3 ngµy); >95 % (5 ngµy) - Tính nhạy cảm đối với nước: Nảy mầm 100 hạt trong 4 và 8 ml H20 Chênh lệch số hạt : 0 10 20 35 50 nảy mầm Độ nhạy: Không Yếu Trung bình Mạnh Rất mạnh 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 52 иnh gi¸ chØ tiªu ho¸ häc • §é Èm : 14-15 • Protein :10-12% • ChÊt hoµ tan (chÊt chiÕt) : 77-80% Sù “nghØ” cña h¹t H¹t võa thu ho¹ch kh«ng cã kh«ng cã kh¶ năng nÈy mÇm (khả năng tù b¶o vÖ cña h¹t ®Ó kh«ng n¶y mÇm ngay lËp tøc sau khi thu hoạch)  kh«ng nªn s¶n xuÊt malt ngay sau thu ho¹ch 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 53 Chương II : HOA HOUBLON 2.1. Giới thiệu cây houblon 2.2. Thành phần hoá học của hoa houblon • Nước • Các chất nhựa • Tinh dầu thơm • Polyphenol 2.3. Chế phẩm hoa houblon • Hoa cánh • Hoa viên • Cao hoa 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 54 Giới thiệu cây houblon • Humulus Lupulus • Cây leo, cao 6-7 m • 1000-2000 kg/ha • Cần chăm sóc kỹ • Cây trồng 15 năm • Thu hoạch bằng tay 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 55 Vai trß Hoa houblon zVị đắng dụi zHương thơm đặc trưng zTăng khả năng tạo bọt và giữ bọt zTăng độ bền keo zTÝnh kh¸ng khuÈn •Houblon thơm : Saaz, Tettnang, Golding, Strisselspalt •Houblon thơm& đắng: Perle, Challengr •Houblon rất đắng : Northrn Brewers, Target, Brewers Gold 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 56 Cấu tạo búp hoa houblon •Độ ẩm : 75 % •Mầu vàng xanh • Chỉ dùng hoa cái • Búp hoa : 3-5 cm • Cánh 40-100 (TB 60) •Cuống • Trục •Nhị hoa •Hạt lupulin 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 57 Thành phần hóa học hoa houblon • N−íc 10-11% • C¸c chÊt ®¾ng 12-21 • Xenlluloza 40-50 • C¸c chÊt chøa nit¬ 15-17 • Tinh dÇu 0,5-5 • C¸c chÊt tro 5-8 • Polyphenol (tanin) 2-5 • C¸c chÊt chiÕt kh«ng chøa nit¬ 27 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 58 Các chất ®¾ng trong hoa houblon C¸c chÊt ®¾ng (15-21%) (tan trong methanol vµ trong ªte) C¸c chÊt nhùa mÒm C¸c chÊt nhùa cøng (tan trong hexhan) (90%) 10% (tan trong ªte) α-axÝt đắng Nhãm c¸c chÊt β cßn l¹i (6-9 %) β-axÝt đắng C¸c chÊt nhùa mÒm kh¸c (3-4%) ch−a x¸c ®Þnh (5-6%) Lực đắng = α-axit đắng + (β -axit đắng + nhựa mềm)/9 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 59 α-Axit vÀ β-Axit ĐẮng 1 - 5CH2CH3Posthumulon 1 - 10CH2OHCH(CH3)Prehumulon 10 - 15CH(CH3)CH2CH3Adhumulon 20 - 30CH(CH3)2Cohumulon 35 - 70CH2CH(CH3)2Humulon %Rα- axit -Postlupulon 1 - 3Prelupulon 5 - 10Adlupulon 20 - 55Colupulon 30 - 55Lupulon %β-axit 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 60 +α-Axit ĐẮNG α-Axit ĐẮNG (trong hoa) α-ISO Axit ĐẮNG (trong bia) §é hoµ tan thÊp, vµ phô thuéc pH §é hoµ tan cao h¬n 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 61 Tinh dầu thơm •Hạt lupulin, 200 chất bay hơi, dễ`tan trong rượu • C¸c hydrocacbua : chiếm 75% -Sesquitecpen (C15) Nerolidol Humulen Aromadendren Caryophyllen -Rất dễ bay hơi, còn lại rất ít trong dịch nấu hoa -Mùi thơm đặc trưng 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 62 Tinh dầu thơm 2 Monotecpen (C10): Linalol Geranyl pyrophosphat Micxen Tecpinolen α-Tecpinolen Limonen Nerol Geraniol 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 63 Tinh dầu thơm 3 C¸c hîp chÊt l−u huúnh : - CH3SSSCH3, CH3SSSSCH3, CH3SSCH2SCH3, - - CH3SOCH2, C¸c dÉn xuÊt oxygen ; c¸c vßng epoxy 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 64 Tanin và Polyphenol - Giá trị CN :- Kết lắng và loại bỏ các hợp chất chứa nitơ -Ổn định và tăng độ bền keo -Có vị se, oxy hoá flobaphen (mầu đỏ) -Tanin : Antocyanidin, Leucoantocyanidin, c¸c flavon vµ catechin, c¸c axit phenolic vµ polyphenolic 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 65 Tanin Catechin Procyanidin C3 Cyanidin Flavonol Procyanidin B3 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 66 Các chế phẩm hoa houblon • Hoa c¸nh : SÊy nhÑ 500C (W ≤ 11%), sau ®ã Ðp thµnh b¸nh • Hoa viên loại 90. • Hoa viên loại 45 (nồng độ cao). • Hoa viên đã được đồng phân hóa (isomeric). • Hoa viªn : chiÕm 1/3 thÞ tr−êng, vµ cã nhiÒu d¹ng:  Cao hoa : 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 67 Hoa houblon viên #Hoa viªn 90 : 3Từ 100 kg hoa thu được 90 kg sản phẩm 3HoublonJ sÊy kh« (< 50oC, W 7-9 %) JnghiÒn (bột 1-5 mm) J Ðp thµnh viªn (thùc hiÖn ë ®iÒu kiÖn ch©n kh«ng hay khÝ tr¬) # Hoa viªn 45 (giÇu α-axit) : 3Từ 100 kg hoa thu được 45 kg sản phẩm có chứa lượng α- axit lớn HoublonJ Tách hạt lupulin ở to rÊt thÊp (-200C) J + cánh hoaÎ nghiÒn vµ r©yÎ ép và đóng gói 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 68 Chỉ tiêu chế phẩm hoa viên Hoa viên đắng loại viên 45 : • Chỉ tiêu cảm quan. - Màu xanh lá mạ hơi vàng. - Mùi thơm đặc trưng, vị đắng dịu. - Hình dạng: viên đùn không vỡ vụn. • Chỉ tiêu hoá học. - Hàm lượng axit đắng 8%. Hoa viên thơm loại viên 45 : • Chỉ tiêu cảm quan. - Màu xanh lá mạ hơi vàng. - Mùi thơm đặc trưng, vị đắng dịu. - Hình dạng: viên đùn không vỡ vụn. • Chỉ tiêu hoá học. - Hàm lượng axit đắng 6%. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 69 Houblon ®· ®−îc ®ång ph©n  C¸c alpha axit ®−îc ®ång ph©n thµnh iso-alpha axit trong qu¸ trình chÕ biÕn.  Đưa vào Ä nấu hoa hoặc Ä trong giai ®o¹n hoµn thiÖn 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 70 Các loại chế phẩm hoa houblon 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 71 Hoa viên Viªn hinh trô 10-15 x 6mm 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 72 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 73 Cao hoa - Cao hoa “h÷u c¬” Dung m«i h÷u c¬ (hexan, metanol, metylen clorua, tricloetylen, etanol) ®Ó trÝch ly c¸c nhùa ®¾ng vµ tinh dÇu th¬m cña hoa houblon, sau ®ã lµm bay h¬i dung m«i - Cao hoa chiÕt b»ng CO2 : chøa 95-99 % α-axit ®¾ng, nhiÒu tinh dÇu th¬m h¬n c¸c lo¹i cao hoa kh¸c 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 74 Cao hoa $C¸c chÕ phÈm cao hoa = Kettle Extract. Ä c« đặc Äsản phẩm víi hµm l−îng α-axit tõ 30 ®Õn 50% (có thể cao hơn). 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 75 Chỉ tiêu chế phẩm cao hoa • Chỉ tiêu cảm quan: - Dạng keo màu vàng hổ phách. - Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi. - Vị đắng rõ rệt. • Chỉ tiêu hoá học: - Hàm lượng α axit đắng 30%. - Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 76 Nguyên liệu thay thế - gạo ĐÓ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng cña g¹o cÇn phải: • KiÓm tra b»ng m¾t: - TÊm hay bét g¹o mầu tr¾ng - Mïi cña tÊm hay bét, kh«ng «i khÐt • Chỉ tiêu ho¸ häc: - Đé Èm: < 13% - HiÖu suÊt hoµ tan: 80-85% - Hµm l−îng chÊt bÐo: 0,5 - 0,7% 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 77 Nước trong CNSX malt-Bia 1. Thành phần nước 2. Độ cứng của nước 3. Ảnh hưởng các ion trong nước 4. Các phương pháp xử lý nước 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 78 Thành phần nước Nước chiếm 80-90 % trong bia Cần khảo sát nguồn nước trước khi xây dựng nhà máy bia Nước ngầm: -Cặn khô : 200-2000 mg/l (TB 500 mg/l) - Silic : 15-30 mg/l - Fe : 25-30 mg/l - NO3 : 20-100 mg/l Nước dùng sx bia: -Uống được Mg+2 : <100 mg/l -Nước mềm Fe : <0,5 mg/l - Trong, không mùi vị Không có NH3, NO2 - Cl- : <200 mg/l CaSO4 : <200 mg/l 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 79 Ảnh hưởng của muối Ca và Mg Phản ứng với các chất có trong malt : • 2KH2PO4 + Ca(HCO3)2→ CaHPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2CO2 BËc 1 BËc 2 BËc 2 kh«ng tan Tan • 4KH2PO4 + 3Ca(HCO3)2 →Ca3(PO4)2+2K2HPO4 +6H2O+ 6CO2 BËc 3 BËc 2 • 2KH2PO4 + Mg(HCO3)2→MgHPO4 + K2HPO4 +2H2O + 2CO2. • 4KH2PO4 + 3Mg(HCO3)2→Mg3(PO4)2+2K2HPO4+6H2O+ 6CO2 • 4K2HPO4 + 3CaSO4 →Ca3(PO4)2+2KH2PO4 +3K2SO4 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 80 Ảnh hưởng Ca+2 tới chất lượng bia Ca+2 : <150 mg/l Ưu điểm - Ổn định α-amylaza -Tăng khả năng tách cặn nóng và lạnh Nhược điểm -Giảm PO4-3 trong dịch đường -Tăng độ hòa tan các chất chứa nitơ vào dịch đường -Giảmmầu dịch đường -Giảm khả năng đồng phân α- axit đắng -Giảm tính đệm của dịch đường 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 81 Ảnh hưởng Mg+2, Na+và K+ Ưu điểm Mg+2 : <50 mg/l - Cofacteur, tốt qt trao đổi chất -Tạo độ sánh cho bia Na+<150 mg/l ; K+<10 mg/l ; - Tạo độ sánh cho bia - không thay đổi pH Nhược điểm - Giảm PO4-3 trong dịch đường - Gây mùi vị khó chụi cho bia -Tạo vị mặn, mùi khó chụi 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 82 Ảnh hưởng Fe, Cu, Mn, Zn, Pb Fe+2, Fe+3 <0,2 mg/l -Xấu tới qt trao đổi chất, nấm men dễ thoái hoá - Giảm độ sánh bia, mầu bọt -Gây mùi kim loại -Tạo cặn oxy hoá, gây đục bia Cu+2<0,05 ; -*Cần cho quá trình trao đổi chất - Độc cho nấmmen - Tạo cặn oxy hoá, gây đục bia Mn+2 <0,05 ; Zn+2 <0,2 mg/l -*Cofacteur, tốt qt trao đổi chất - Gây mùi kim loại Pb+2<0,01 mg/l; - Độc cho nấmmen - Gây đục bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 83 Ảnh hưởng anion tới chất lượng bia HCO3- <400 mg/l - pH - Hoà tan tanin của vỏ malt, -Tạo vi đắng chát, bia kém tinh khiêt -Mầu dịch đường -Giảm lượng cặn nóng lạnh -Cl-<200 mg/l ; -*Tăng độ bền keo, độ sánh - Giảm khả năng kết lắng n/m - Tạo chlorophenol (mùi dược phẩm) SO4-2 -Bia uống có cảm giác bị khô -Vị đáng cứng -Hương vị kém (tạo SO2, H2S) NO3-<15 ; NO2-<0,1 mg/l; - Độc cho nấmmen, qtlm - Diaxetyl -Mùi lạ SiO3-2 <30 mg/l; - Độc cho nấmmen, qtlm - Tạo cặn, gây đục bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 84 Thành phần nước của một số loại bia GiÇu Bicacbon 8 8,3 2 9 151 18 75 284 Munic h 8,323290,9Đc ts <5028328014HCO3- MÒmCøngGiÇu Sunfat MÒm§Æc tÝnh 8970,7Đc tt <100107365Cl- <2002896385SO4-2 <10023622Magiê <502622687Canxi 1110179051Cặn khô ViÖt namDormun d BurtonPilsenCác chất 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 85 Nước dùng trong sx bia •Nước nấu và đường hóa : nước mềm •Nước làm lạnh : Mềm - tương đối cứng •Nước rửa bã : Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, uống được •Nước lò hơi : Nước mềm 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 86 Xử lý nước dùng trong sx bia Phô thuéc vµo møc ®é s¹ch, cần qua 4 giai ®o¹n sau: $Lo¹i c¸c chÊt d¹ng huyÒn phï $ Lo¹i c¸c chÊt hoµ tan $ DiÖt vi sinh vËt $ Làm mềm nước 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 87 Xử lý nước dùng trong sx bia 1. Lo¹i bá cÆn :  Läc (b»ng c¸c h¹t 0,8-1,2 mm)  10-20 m3 H2O/m2, chiÒu cao 2 m 2. Lo¹i bá chÊt hoµ tan :  lo¹i bá Fe vµ Mn b»ng sôc O2 2Fe(HCO3)2 + 1/2 O2 + H2O = 2Fe(OH)3L + 4CO2 2FeS2 + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 L + 8S 2MnCl2 + O2 + 4 H2O = 2MnO(OH)2L + 4HCl  Nªn khö oxy 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 88 Xử lý nước dùng trong sx bia 3. Lo¹i bá vi sinh vËt ;  Läc tiÖt trïng  Tia UV  Ho¸ chÊt ; <1,2 mg Cl2/l hoÆc <0,4 mg ClO2/l … 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 89 Xử lý nước dùng trong sx bia 4. Khö ®é cøng n−íc : • Trung hòa bằng axit: Ca(HCO3)2 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 + 2CH3CHOHCOOH → (CH3CHOHCOO)2Ca + H2O + CO2 • Đun nóng Ca(HCO3)2 →CaCO3 +H2O + CO2 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 90 S¬ ®å lµm mÒm n−íc H2O cÇn xö lý 1 1 4 6 5 2 3 1. Thïng cationic 2. Thïng chøa n−íc mÒm 3. B¬m ly t©m 4. Thïng chøa n−íc röa 5. Thïng chøa dung dÞch hoµ tan muèi. 6. Thïng chÕ biÕn dung dÞch muèi 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 91 Tiªu thô n−íc trong sx malt vµ bia 8,5 ÷ 10 m3/1 tÊn malt 3 ÷ 4 hl/1 hl dÞch ®−êng 2 hl/ 1 hl bia 2 hl/ 1 hl bia 3 ÷ 3,5 hl/ 1 hl bia 10 ÷ 15 hl/ 1 hl bia 1 - 2 hl/ 1 hl bia 1. Bé phËn nÊu 2. Bé phËn lµm nguéi dÞch ®−êng 3. Bé phËn lªn men chÝnh 4. Bé phËn lªn men phô 5. Bé phËn röa chai vµ ®ãng chai 6. Bé phËn l¹nh 8- Bé phËn nåi h¬i L−îng tiªu thô C«ng ®o¹n sản xuÊt 4-10 hl H2O cho 1 hl bia (TB 6 hl /hl bia) 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 92 L−îng n−íc sö dông trong sx bia trong (nhà máy hiÖn ®¹i ) 0,05 1,60 0,40 0,10 0,20 0,30 0,20 1,00 0,10 0,30 •Xö lý n−íc •Sản xuÊt vµ xö lý dÞch ®−êng •Vệ sinh TB •Lªn men •Vệ sinh TB và röa èng dÉn •Läc vµ vệ sinh TB läc bia •Röa t¹i chç (läc vµ tank bia ®· läc) • Chiết chai (70%) + röa • Thanh trïng Pasteur • Chuyển thïng (30%) +rửa L−îng tiªu thô (hl) C«ng ®o¹n 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 93 L−îng n−íc sö dông trong sx bia trong (nhà máy hiÖn ®¹i ) 6,3•Tæng l−îng tiªu thô 0,50 0,10 0,10 0,30 0,30 0,10 1,00 • Thu håi khÝ CO2 • H¬i n−íc víi thu håi hÕt chÊt ®ãng cÆn •M¸y nÐn lµm l¹nh • Bay h¬i, ng−ng tô • KhÝ nÐn • Th«ng giã • Röa chung L−îng tiªu thô (hl)C«ng ®o¹n ._.