Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Công nghệ sản xuất bia vàng

3,506 views

Published on

Bài giảng được xuất bản mong nhận được ý kiến đóng góp từ kinh nghiệm sản xuất thực tế như số liệu, các thông số nhà máy ... mà hoàn thiện hơn và là sổ tay cho mọi tân sinh viên mới ra trường bốt bỡ ngỡ trong công việc
Mọi ý kiến đóng góp gửi về ngconghoan2881985@gmail.com, cong6hoan@gmail.com
Số Điện thoại 0918001595

Published in: Food
  • Login to see the comments

Công nghệ sản xuất bia vàng

  1. 1. Công nghệ sản xuất rượu,bia và nước giải khát
  2. 2. Phân biệt rượu & bia Rượu Mùi Ethanol Vị Cay nồng Màu sắc Trong suốt Độ trong Trong suốt Hàm lượng ethanol >30% Hàm lượng CO2 Không Nguyên liệu Nước Tinh bột: gạo VSV: men thuốc bắc Bia Mùi Tinh dầu hops Vị Đắng Màu sắc Vàng rơm Độ trong Trong suốt Hàm lượng ethanol <5% Hàm lượng CO2 Có Nguyên liệu Nước loại O2 Tinh bột: malt (barley) Hops VSV: Nấm men
  3. 3. Quy trình sản xuất bia
  4. 4. Brewing process
  5. 5. • (1) Nghiền • (2) Nấu malt • (3) Lọc • (4) Đường hóa • (5) Lọc ly tâm • (6) Làm lạnh • (7) Lên men nổi • (8) Lên men phụ • (9) Lọc • (10) Bảo ôn • (11) Chiết chai Quy trình sản xuất bia
  6. 6. • Water • Appearance, taste, aroma • Total hardness • Carbonate hardness / Non-carbonate hardness • Calcium hardness • Magnesia hardness • Residual alkalinity • Residual chlorine • NO3 • Conductivity • p- and m-values • Microbiology Chemical, technical and microbiological analysis  Whole hops Hop products • Hand evaluation Appearance • Purity of type Aroma • Moisture content Contents of α-acids • Contents of α-acids
  7. 7. * Pha sinh lí: Thời kì này kéo dài từ lúc bắt đầu sấy cho đến khi nhiệt độ đạt 45 0C và hàm ẩm giảm đến 30%. Đặc điêím của giai đoạn này là rễ và lá mầm vẫn phát triển. Vì độ ẩm và nhiệt độ thích hợp nên quá trình này diễn ra với cường độ khá mạnh. * Pha enzym: Giai đoạn này nằm trong khoảng từ 45 0C đến 70 0C và hàm ẩm còn 10% (đối với malt vàng), còn trên 20% (đối với malt đen). Đặc điểm của giai đoạn này là hoạt động sống của hạt bị ức chế rất mạnh, sự phát triển của rễ và lá mầm bị ngừng lại, nhưng hoạt động của hệ enzym thủy phân vẫn tiếp tục diễn ra, đặc biệt mạnh ở thời gian đầu của pha này. Trong thời kì này, dưới tác dụng của enzym amylase một ít tinh bột được đường hóa. Dưới tác dụng của enzym protease một số protein bị thủy phân và còn nhiều quá trình enzym khác. Các quá trình này phụ thuộc rất lớn vào độ ẩm và khi độ ẩm của hạt còn 15% thì các quá trình này bị đình chỉ. * Pha hóa học: Pha này nằm trong khoảng nhiệt độ từ 700C đến 1050C và độ ẩm giảm xuống dưới 4%. Thời gian kéo dài của pha này phụ thuộc vào tốc độ các phản ứng xảy ra trong nội nhủ. Đặc điểm của những phản ứng xảy ra ở giai đoạn này là sự tạo thành các chất thơm, vị đặc trưng, các chất màu và sự biến tính của protein. Các quá trình xảy ra trong khi sấy malt
  8. 8. 16 • Malt • Appearance, aroma, taste • Screenings • Moisture content • Appearance, Aroma and run-off of congress wort • Extract content • Saccharification time • Final attenuation • pH-value • Colour / Colour after boiling • Fine-coarse difference • Viscosity • Tenderness • Total nitrogen, Protein content • Soluble nitrogen • FAN • Hartong VZ 45 °C • DMS-Precursor • Mildew contamination (Fusarium) Chemical, technical and microbiological analysis
  9. 9. Làm sạch & nghiền nhỏ • Làm sạch • Mục đích: Loại bỏ tạp chất bám vào malt, ngũ cốc trong quá trình vận chuyển và bảo quản • Nghiền nhỏ • Mục đích: – Tăng bề mặt tiếp xúc với nước – Tăng tốc dộ thấm nước vào hạt – Đảm bảo tối đa chuyển hóa các chất trích ly – Làm vỏ trấu dai dễ tách ra khi nghiền, không gây vị xấu Phương pháp TMA xác định mức độ thủy phân tình bột của malt sau khi nảy mầm
  10. 10. Ảnh hưởng của thời gian nảy mầm và phương pháp nghiền Malt Thời gian nảy mầm 3 5 7 Tỉ lệ vỡ (%) Tỉ lệ hạt nguyên Tỉ lệ trích ly (nghiền thô) Tỉ lệ tích ly (nghiền mịn) Tỉ lệ trích ly (nghiền búa) 62 3 73.9 80.2 78.6 83 2 78.6 80.8 81.4 91 1 79.7 80.9 81.7 Malt được làm ẩm trước khi nghiền để làm vỏ malt dai hơn, nội nhũ dễ bể, chất màu chất đắng khó hòa tan vào trong dịch đường hóa, là lớp vật liệu lọc (vỏ trấu), giúp trương ở sơ bộ, không có hiện tượng hồ hóa cục bộ Chỉ nên nghiền đập dẹp chứ không nghiền mịn, đảm bảo tách hết nội nhũ khỏi vỏ Các chất tanin cao phân tử, đặc biệt anthocyanin giữ vai trò làm đục bia khi chúng kết hợp với protein cao phân tử và gây ra vị khó chịu. Tanin phân tử thấp có tính khử giú tránh oxy hòa tan trong dịch lên men * Cả anthocyanin và tanin đều có trong vỏ trấu và nội nhũ
  11. 11. Đường hóa • Định nghĩa: đường hóa là quá trình chuyển tinh bột của malt đại mạch thành đường lên men • Các phương pháp đường hóa: • Sử dụng acid • Sử dụng enzyme amylase: – Enzyme amylase từ nấm mốc – Ezyme amylase từ quá trình nảy mầm
  12. 12. Hoạt tính của α, β-amylase • Nấu nguyên liệu: Mục đích: Chuyển các chất của malt và nguyên liệu thay thế từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan nhờ hoạt động của các enzyme thủy phân. • α-amylase: enzyme dịch hóa điển hình – Đặc tính: α-amylase được hoạt hóa bởi các ion hóa trị 1: Cl>Br>I và bền nhiệt khi có mặt của ion Ca – α-amylase bị kiềm hãm bởi các ion kim loại nặng như: Cu2+, Hg2+ – α-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt – Trong malt đại mạch: nhiệt độ tối thích của α-amylase là 72o – 76o, pH tối thích là 5.3 – 5.8 • β-amylase – Đặc tính: Có chủ yếu ở thực vật, không có trong vi khuẩn. β-amylase rất bền khi không có ion Ca và bị kiềm hãm bởi các ion kim loại nặng như: Cu2+, Hg2+ – Trong malt đại mạch: nhiệt độ tối thích của β-amylase là 650C, và pH tối thích là 5.1 và nhiệt độ vô hoạt β-amylase là 710C • γ-amylase – Có chủ yếu ở nấm mốc, vi khuẩn. Trong malt đại mạch, nhiệt độ tối thích là 500C, pH tối thích là 3.5 – 5.5 • endo- β -glucanase – Được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus subtillis bằng cách lên men chìm. Noài ra enzyme này còn có trong malt đại mạch có hàm lượng enzyme này cao. Nhiệt độ tối ưu là 45 – 50oC. pH tối ưu 4.7 – 5.0
  13. 13. Enzymes
  14. 14. Các en zyme Enzyme pH tối ưu Nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ phân hủy Α-amylase 5.7 70 - 75 80 β-amylase 4.7 – 4.8 60 - 65 70 aminopeptidase 7.2 40 - 45 55 arabinosidase 4.6 – 4.7 40 60 carboxypeptidase 5.2 50- 60 70 xenlulase 4.5 – 5.0 20 Dextrinase giới hạn 5.1 55 - 60 65 Endo- β- 1,3 glucanase 4.7 – 5.0 40 - 50 55 Endopeptidase 5.0 – 5.2 50 – 60 70 Exo-β-glucanase 4.5 40 Exoendoxylanase 5.0 4.5 β-glucanse hòa tan 6.6 - 7.0 62 73 Invertase 5.5 50 55 Maltase 6.0 35 - 40 β-manosidase 3.0 – 6.0 55 70 Lipase 6.8 35 - 40 60 Photphatase 4.5 – 5.0 50 - 53 70
  15. 15. Nhiệt độ Because of the fact that yeast can ferment only mono-, di- and trisaccharides, the carbohydrates in starch has to be degraded to sugars Monosccaharide (Glucose) Start up sugar Disaccharide (Maltose) Main fermenting sugar Trisaccharide (Maltotriose) Post fermenting sugar
  16. 16. 25 Practice of mashing Rest temperature Name of rest active Enzyme Effect in mash 35 – 45 °C β-glucan rest β-glucanase Viscosity reduction 45 – 50 °C Protein rest Peptidase Amino acid formation 62 – 65 °C Maltose rest β-amylase Maltose formation 72 – 75 °C Saccharification rest α-amylase Dextrin formation 76 – 78 °C Final mash pumping temperature α-amylase keeps active, post saccharification  Correlation mash water vs. total grist: • Pale beers 4-5,0 hl/100 kg grist fast enzyme reactions • Dark beers 3-3,5 hl/100 kg grist slower enzyme reaction, more dextrin, increased caramelized aroma substances
  17. 17. Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa Làm mềm nước và hạ độ kiềm của nó bằng cách bổ sung CaSO4 hoặc CaCl2. Hạ pH của dung dịch bằng cách bổ sung acid lactic. Bổ sung chế phẩm enzyme thủy phân vào dịch bột.
  18. 18. 27 Effect of temperature on starch degradation  Long maltose rest  Forms a lot of fermentable extract Production of beer with high low Alcohol content  Short maltose rest  Longer saccharification rest .  a lot of dextrins  Control of starch degradation • Iodine test (high molecular starch close in iodine molecules and effects a blue or black colouring) • Determination of sugar spectrum by HPLC • Determination of final attenuation lauteringAdjuncts BoilingMalt
  19. 19. Enzymes
  20. 20. 29 • α-Amylase • Endo enzyme • Breaks 1,4-connections • Temperature optimum: 70 – 75 °C • pH optimum: 5,6 – 5,8 • Inactivation: > 80 °C • Dextrins • Breaks 1,4- and 1,6-connections • Temperature optimum: 55 – 60 °C • pH optimum: 5,1 • Inactivation: > 65 °C Starch degrading enzymes  β-Amylase • Exo enzyme • Breaks 1,4-connections • Temperature optimum: 60 – 65 °C • pH optimum: 5,4 – 5,6 • Inactivation: > 70 °C  Maltase • Temperature optimum: 35 – 40 °C • pH optimum: 6,0  Saccharins • Temperature optimum: 50 °C • pH optimum: 5,5
  21. 21. pH for mashing
  22. 22. 31 • pH of mash and/or wort is very important for brewing operations • Normal pH 5,6–5,9 • Optimal pH: • Mash pH : 5,4–5,6 • Wort pH : 5,1–5,2 • Adjustment of pH: • Reduction of carbonate hardness • Burtonization of brew water (CaCl2/CaSO4) • Acid malt • Biological acidification (lactic acid) • Technical lactic acid or mineral acids (does not conform to the German purity law) Effect of pH
  23. 23. 32 Advantages of an optimal pH  Optimization and shortening of mashing times • Better extract solution • More fermentable sugars • Higher final attenuation • Low colouration • Lowering of viscosity • Good protein solution  Better fermentations  Smoother bitterness (beer taste)  Disadvantage • Lower yield of bitter substance
  24. 24. Đường hóa một giai đoạn Đường đi của 1/3 bã Đường đi của 2/3 nước trong Đường hóa phân đoạn(phương pháp đun sôi) từng phần nhỏ riêng rẽ của khối cháo được đun chín một cách thứ tự sau đó mới hòa chung vào khối cháo. Đường hóa toàn khối(phương pháp ngâm) toàn bộ khối cháo được đường hóa cùng một lúc, từ lúc đầu đến điểm cuối, ở nhiệt độ 750C không qua thời gian đun sôi.
  25. 25. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trìn đường hóa • Nhiệt độ • pH • Thời gian đường hóa • Chất lượng malt đại mạch • Phương pháp đường hóa 1h 2h 3h 520C 520C 520C 570C 570C 720C 620C 620C 620C 720C 1000C 1000C 720C 720C 720C 760C 760C 760C 1000C Quy trình ngâm chiết Quy trình đun sôi một lần Quy trình đun sôi hai lần
  26. 26. Đường hóa ba giai đoạn ( Sx bia vàng)
  27. 27. Đường hóa ba giai đoạn
  28. 28. Đường hóa hai giai đoạn nồi gạo gạo nồi malt 300 – 320 720 – 750 830 900 H2SO4 600 malt lót 1 malt lót 2 300 – 320 400, 30’ 500 – 550 630 – 650 720 – 750 780 Gạo không có hệ đệm photphat, nên không tự hạ pH tránh hồ hóa cục bộ Thủy phân tinh bột tận thu tinh bột sót trong quá trình lọc Lọc Đun sôi tiếp tục lên 90oC 1/2 1/2
  29. 29. Đường hóa hai giai đoạn có sử dụng thế liệu Lọc Tinh bột ethanol H2O I2 MaltThế liệu
  30. 30. Part mash . 100 °C  a lot of starch  less enzymes Main mash 63 °C  73 °C  less starch  a lot of enzymes
  31. 31. Đường hóa hai giai đoạn có sử dụng thế liệu 52oC 62oC 72oC
  32. 32. Free Alpha Amino Nitrogen (FAN) Kết quả làm sáng tỏ rằng mạch nha là nguồn chính của chất đạm ( 10-12 % w / w protein ) trong khi gạo là nguồn carbohydrate để sản xuất bia ( 70 % w / w tinh bột ) mà thường cao hơn so với mạch nha lúa mạch ( 58 % w / w tinh bột ) .
  33. 33. Nhiệt độ
  34. 34. Biến đổi carbhohydrate trong dịch wort Malt carbohydrate (%total wort solids) Wort carbohydrate (%total wort solids) Starch Glucans and pentosans Fructans - Maltotriose Maltose Sucrose Glucose Fructose Total 85.8 2.5 1.4 - 0.6 1.0 5.1 1.7 0.7 98.8% Dextrins, glucans and pentosans Maltotetraose Maltotriose Maltose Sucrose Glucose and fructose Total 22.2 6.1 14.0 41.1 5.5 8.9 97.8 Nấm men không lên men được dextrin
  35. 35. Enzymes
  36. 36. Practice of mashing Rest temperatur e Name of rest active Enzyme Effect in mash 35 – 45 °C β-glucan rest β-glucanase Viscosity reduction 45 – 50 °C Protein rest Peptidase Amino acid formation 62 – 65 °C Maltose rest β-amylase Maltose formation 72 – 75 °C Saccharification rest α-amylase Dextrin formation 76 – 78 °C Final mash pumping temperature α-amylase keeps active, post saccharification  Correlation mash water vs. total grist: • Pale beers 4-5,0 hl/100 kg grist fast enzyme reactions • Dark beers 3-3,5 hl/100 kg grist slower enzyme reaction, more dextrin, increased caramelized, aroma substances  Việc tăng nhanh nhiệt độ qua khoảng hoạt động của enzim ß – amylaza sẽ hạn chế được sự tạo thành đường có khả năng lên men. Paul R. Witt đề xuất giải pháp tạo ra bia có nồng độ cồn thấp, quá trình đường hóa được thực hiện ở nhiệt độ 78 – 800C trong thời gian 30-60 phút với sự tham gia của các chế phẩm enzym alpha-amylase và xellulase để giảm độ nhớt của dịch đường. Bia sau lọc cần được pha loãng với nước và axit hóa để tạo ra thành phẩm chứa không
  37. 37. Đường hóa 1 giai đoạn
  38. 38. Đường hóa 2 giai đoạn Hồ hóa, phá vỡ cấu trúc hạt proteinase γ-amylase α-amylase Giảm độ nhớt dd β-amylase α-amylase
  39. 39. Đường hóa 3 giai đoạn
  40. 40. Đường hóa 2 giai đoạn tăng cường Quy trình sản xuất bia chứa ít hơn 0,5% cồn: dịch đường có nồng độ chất khô nằm trong khoảng từ 7,0 đến 7,5% trọng lượng tiếp xúc với nấm men ở nhiệt độ thấp, thường là -0,4°C hoặc thấp hơn. Hoặc theo phương pháp tiếp xúc lạnh, dịch đường với hàm lượng đường ít nhất là 14% trọng lượng được tiếp xúc với nấm men ở nhiệt độ nằm trong khoảng từ 38°F (3,30C) đến 45°F (7,20C) trong khoảng thời gian từ 5 đến 10 giờ
  41. 41. Đường hóa 2 giai đoạn Hochkurz Quy trình sản xuất bia dành cho người ăn kiêng có độ cồn và hàm lượng hydratcacbon thấp, ít calo gồm có: dịch đường được lên men chính để đạt độ lên men thực khoảng 40-85% sau đó bia non được đun sôi để giảm hàm lượng cồn xuống 1%, bổ sung nấm men và tiếp tục lên men để thu về bia thành phẩm. Theo Rolf Hiefner, dịch đường có nồng độ 11-11,5% sau khi thêm khoảng 2% lượng mạch nha và thêm vào một lượng hoa houblon nhiều hơn các quy trình sản xuất thông thường. Quá trình lên men ở nhiệt độ 5-100C có thể làm nhiệt độ tăng đến 20 0C do sự tỏa nhiệt của quá trình lên men. 2/5-3/5 bia sẽ được tách ra khỏi thiết bị lên men, trộn với 8-15% nước sôi, đun nóng trong điều kiện thiếu oxy cho đến khi nồng độ cồn xuống đến 1-2% khối lượng. Sau khi làm lạnh bia có độ cồn thấp sẽ được trộn với phần còn lại. Sản phẩm được lọc và được lên men tiếp trong điều kiện có bổ sung CO2
  42. 42. Các yếu tố tác động tới quá trình đường hóa • Chất lượng malt: Nếu thủy phân ở 50oC quá lâu thì bia ít bọt, hậu vị kém • Nhiệt độ và tỷ lệ nước với bột malt: Nên trộn bột với nước ở nhiệt độ 35 – 37oC để enzyme hoạt động phá vỡ thành tế bào, tạo điều kiện các ezyme khác tấn công nội nhũ hạt • Điều kiện tiếp xúc giữa enzyme và thành phần malt: • Khuấy: Chỉnh tốc độ khuấy phù hợp. Khi gia nhiệt cần tăng tốc độ quay để tản nhiệt đều, khi giữ nhiệt chỉnh tốc độ chậm lại tránh thất thoát nhiệt. Cánh khuấy còn tạo điều kiện cho oxy thâm nhập, tạo các β-glucan liên kết tạo mạng khó lọc • Sự oxy hóa dịch hèm: Một số nguyên nhân làm bia có màu xậm: Dịch hèm chảy từ trên cao xuống, vận tốc cánh khuấy cao, tạo xoáy khi bơm dịch qua các khu vực.
  43. 43. Acid hóa dịch đường • Rút ngắn, tối ưu hóa quá trình đường hóa • Độ lên men cuối cùng đạt cao hơn • Sự thủy phân protein sâu hơn, tạo ra nhiều protein khối lượng phân tử thấp nhiều hơn • Giảm độ nhớt • Lọc dịch đường nhanh hơn • Hạn chế sự tăng màu khi đun sôi dịch đường • Năng suất tăng, giảm khả năng tạo độ lắng • Ổn định hàm lượng kẽm • Nhiều bọt và bền bọt hơn • Vị bia hài hòa hơn • Phương pháp: • Phân hủy các hợp chất carbonate trong nước sản xuất bia • Bổ sung malt chua • Thêm acid hoặc nhờ quá trình lên men • axit hóa dịch đường trước khi lên men có hàm lượng đường nằm trong khoảng từ 12 đến 20 độ Plato bằng axit thực phẩm đến độ pH nằm trong khoảng từ 4,0 đến 4,6; điều chỉnh bước lên men theo lượng nấm men và nhiệt độ tiếp xúc từ 0 đến 7°C trong khoảng thời gian từ 10 đến 30 giờ ra bia thành phẩm được bổ sung các chất thơm • Đình chỉ quá trình lên men bằng cách bơm dịch vào hệ thống đun sôi khoảng 40-50 phút đến khi độ cồn đạt khoảng 1,5% khối lượng Vùng đang bị thủy phân Mixen bao bọc protein Mạng mixen Mixen riêng lẻ có tuaQuá trình thủy phân β-glucan Tinh bột
  44. 44. • extraction and transformation of hop components, • wort sterilisation, • increased coloration of the wort, • formation and precipitation of protein- polyphenols • complexes, • destruction of all enzymes, • acidification of the wort, • removal of dimethylsulphide (DMS), • wort concentration, • formation of specific taste and flavour. Đun sôi dich wort
  45. 45. Lọc dịch đường hóa Rửa bã dịch hèm Lọc dịch hèm Nồng độ dịch đầu Tỉ lệ dịch đầu : nước rửa 14 1 : 0.7 16 1 : 1 18 1 : 1.2 20 1 : 1.5 22 1 : 1.9 78oC Bia Bã Không khí
  46. 46. 70C Dịch cháo sau khi thủy phân bao gồm chất hòa tan và không hòa tan. Vì vậy, phải lọc để tách các chất không hòa tan ra khỏi dung dịch. Qúa trình này được tiến hành theo hai bước sau: Lọc dịch đường và Rửa bã
  47. 47. • Target of lautering: – Production of high quality wort with minimised rest wort extract in the spent grains • The husks of malt form a natural filter layer through which the wort flows • The process of lautering is divided into two sections: • Dissolved substances running out – Elution of the spent grains (sparging) – Elution of the spent grains by second worts to an extract of 0,8 - 2 % – (last runnings concentration) Lautering with lauter tun Độ acid tự nhiên do phospho kali tồn tại ở các dạng KH2PO4 , K 2HPO4 và K 3PO4 có trong malt quyết định. KH2PO4 có tính acid: K2PO4 → HPO4 2- + H+ KH2PO4 có phản ứng như một kiềm yếu: HPO4 2- + H+ + OH- → H2PO4 - + OH- K3PO4 có phản ứng như một kiềm mạnh: PO4 3- + H+ + OH- → HPO4 2- + OH- Kể từ khi các lớp lọc được hình thành dần dần do sự lắng trấu , độ đục cao vào đầu của quá trình Lauter . Như vậy , dịch nha được bơm trong chu kỳ ( cái gọi là đục dịch wort) vào đầu của quá trình Lauter cho đến khi độ đục đã đạt đến một giá trị ban đầu đủ thấp (xấp xỉ . < 50 EBC )
  48. 48. manhole raking gear device raking knife down pipe shaft guide sparging water level probe mash storage spent grains removing deviceheadwaters • Quá trình lautering là nhanh hơn khi các wort được pha loãng và nóng ( max . 78 ° C ) » độ nhớt thấp • Sau đó vẫn được trích xuất trong ngũ cốc còn sót lại bằng cách được rửa sạch với nước nóng . Quá trình này được gọi là sparging . Các vùng nước thu được được gọi là worts thứ hai . • Quá trình này thường mất từ ​​45 đến 75 phút . • Quá trình này có thể phù hợp với sản phẩm . • Nếu quá nhiều nước được sử dụng, trấu được tẩy ra và màu sắc và hương vị của dịch nha thu được kém. • Trong trường hợp sử dụng nước quá ít, quá nhiều trích lại trong các loại ngũ cốc không hết, chi phí tăng. • Thông thường 4-5 hl được sử dụng cho mỗi hạt 1000kg • Mục đích • Kinh tế có • Năng suất trích tối đa • Dịch wort trong • Chất lượng wort cao • Tiết kiệm thời gian Lautering with lauter tun
  49. 49. Hemicellulose: Là phức hệ gồm: pentosan, hexosan và acid uronic. Chúng tham gia kiến tạo nên thành tế bào. Trong quá trình ươm mầm nhóm enzyme sitase thủy phân hemicellulose tạo bước đột phá để các enzyme khác có thể xâm nhập vào bên trong tế bào. Các hợp chất pectin và các hợp chất keo: Mặt tích cực: tạo cho bia vị đậm đà, tăng khả năng tạo và giữ bọt cho sản phẩm. Mặt tiêu cực: tạo cho dịch đường có độ nhớt cao, khó lọc. Các hợp chất chứa nitơ: Protein: Hàm lượng protein cao: bia dễ bị đục, khó bảo quản. Hàm lượng protein thấp: quá trình lên men không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà và kéo theo một số chỉ số non yếu khác. Hàm lượng protein tốt nhất cho sản xuất bia là 8 – 10%. Protein phức tạp(proteic) kém hòa tan hoặc hòa tan không bền vững nên trong công nghệ sản xuất bia chúng là một trong những tác nhân gây đục bia. Albumose và pepton: chúng có tác dụng tốt trong việc tạo, giữ bọt và tăng vị đạm đà cho bia. Acid amin: Là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, tham gia vào phản ứng melanoid. Chất đắng và chất chát: Trong đại mạch thuộc nhóm lipid, gây vị đắng khó chịu cho bia. Cần loại trừ bằng cách ngâm hạt trong môi trường kiềm nhẹ. Fitin: Là muối đồng thời của canxi, magie và acid inozicphosphoric C6H6O6(H2 PO3)6 thường nằm ở vỏ là nguồn cung cấp phospho cho nấm men. Lautering with lauter tun
  50. 50. Nấu dịch đường với hops • Mục đích: • Vô hoạt các enzyme có trong malt: α-amylase • Tiệt trùng dịch wort • Trích ly và đồng phân hóa các chất đắng của hops • Đông tụ protein, ảnh hưởng khả năng kết trong dịch wort ( protein cao phân tử ) • Hình thành phức hợp giữa protein và polyphenol • Hình thành các hợp chất tạo hương vị và màu cho sản phẩm • Hình thành các hợp chất có tính khử, giảm hàm lượng oxy hòa tan trong dịch wort giúp wort có khả năng hạn chế sự oxy hóa ở các công đoạn chế biến tiếp theo • Giảm pH của dịch wort • Cô đặc dịch wort do sự bốc hơi nước ( tỉ lệ bốc hơi: 8% - 10% ) • Bay hơi một số hợp chất dễ bay hơi hình thành trong quá trình đường hóa • Bay hơi một số hợp chất có nguồn gốc từ hops
  51. 51. Đun sôi hopps • Ổn định dịch đường: tiệt trùng dịch đường, vô hoạt α-amylase, loại bỏ các chất tạo keo cao phân tử • Tăng mùi và màu: Loại bỏ các chất bay hơi không mong muốn (dimetylsulfit và S. methyl methionine), phản ứng caramel hóa (gia nhiệt cục bộ, hình dạng nồi, pH), • Ảnh hưởng bọt bia: phương pháp bổ sung hoa hops (1/3 lượng hops ít thơm, giàu tanin tạo kẹo tụ, 1/3 lượng tiếp sau 30 phút mang vị đắng, 1/3 lượng còn lại tạo mùi thơm cho bia) • Cô đặc: ảnh hưởng tới màu, độ bền bọt, chi phí sản xuất cao Wort baffle plate Jet pump
  52. 52. 64 Solution and isomerisation of hop substances • Hops are added to the boiling wort to give a bitter taste (to offset the sweetness of the sugars from malts) and give a desired hop flavour • Hops will aid in the precipitation of protein and aid as a preservative • The bitter substance losses until finished beer are approximately 65 - 70 % • The addition/s will be calculated in amount of α-acid. The times and amounts depend on the beer type being brewed • The longer boiling takes place, the more the hops will be isomerisized • Hop oils are very volatile at higher temperatures • Typical hop additition for a Pils: Hops addition Partition of α-acid dosing Moment Hops products I 50 % 10 min after start boiling Bitter hops Extract II 35 % 30 min after start boiling Bitter hops Aroma hops Extract Pellets III 15 % 5 min before cast out Aroma hops Pellets
  53. 53. Nấu dịch đường với hops Mol, Wt <5000 5-10000 10-50000 50-100000 >100000 Boiled for 95 min Not boil 0.0175 0.0336 0.0125 0.0185 0.0040 0.0101 0.0010 0.0023 0 0.0028 Sự thay đổi hàm lượng protein trong dịch wort System boiling Temperature (oC) Boiling time (min) Evaporation Copper Intermal/Extermal Low pressure High temperature Thin film heating 100 102 – 103 103 – 104 130 – 140 100 120 – 150 60 – 80 55 – 65 2.5 – 3 35 - 40 12 – 16 8 6 – 7 6 – 8 4 – 4.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bốc hơi
  54. 54. 66 • During wort boiling several processes take place: • Sterilization of wort • Evaporation of water (3-4 % total evaporation) • Deactivation of enzyme reactions • Solution and isomerisation of hop substances • Colouring of wort • Coagulation of proteins • Evaporation of negative aroma substances • Compounds of • Proteins and tannins • Insoluble bonds = clumps • The clumps which are formed during boiling are called hot break • These protein clumps should be taken out completely • Good break formation can be achieved by: • Longer boiling time • Intensive movement of boiling wort • Lower pH (optimum 5,0 - 5,2) • Target: approx. 2-3 mg coaguable, nitrogen containing substances /100 ml wort Coagulation of protein Condensate Steam Internal boiler Wort
  55. 55. Làm lạnh và lắng dịch wort • Mục đích: Loại các cặn bẩn ra khỏi dịch wort sau khi nấu với hops • Phương pháp Dịch wort Tách bã hoa Làm nguội đến 90oC Lắng ly tâm Làm lạnh Lên men Các hạt keo có khối lượng nhỏ khó lắng. Li tâm tạo điều kiện các hạt nhỏ hợp với nhau thành phân tử lớn và dễ lắng Tạo liên kết protein và tannoid bền Nhiệt độ <90oC, độ nhớt tăng, khó lắng Xả cặn Thùng whirlpool (lọc nóng) Bia Bia vào Bia ra Bia vào Bia ra
  56. 56. Sục khí oxy vào trong dịch wort • Mục đích: Cung cấp đủ lượng oxy cần thiết cho tế bào nấm men sống và phát triển, đặc biệt trong quá trình sinh sản • Nồng độ oxy cao: sp bậc hai sinh ra nhiều, oxy hóa hợp chất phenolic • Nồng độ oxy thấp: tế bào phát triển ko tốt, không có được sự cân bằng động • Phương pháp: • Bổ sung oxy dạng không khí vô trùng từ máy nén: bổ sung khí dọc ống truyền (xuôi chiều) hay vào thùng lên men • Bổ sung oxy ở các bình oxy: theo ngược chiều với dòng chảy dịch đường • Liều lượng: 35 ml KK/ 1lit dịch đường hoặc 5 – 8 mg O2/ lit dịch đường Nhiệt độ (0C) Từ không khí Từ bình oxy 0 3 5 8 10 15 20 11.6 - 10.4 - 9.3 8.3 7.4 69 64 61 56 54 48 -
  57. 57. • The aeration of cold wort is the only time during the entire beer production process that oxygen is deliberately added • Yeast needs oxygen to multiply • The oxygen is taken up by the yeast within a few hours and does not damage the wort quality • To dissolve the air in cold wort the air must be injected as very small bubbles and turbulently mixed with the cold wort. An oxygen content of 8 to 9 mg/l is aimed for 69 Wort aeration
  58. 58. Stages involved in a typical manufacturing-scale fermentation 1 L 10 L-50 L 50-500 L Nhân giống: sục khí O2 cho nấm men phá triển sinh khối Chất lượng bia trong quá trình lên men: Chu kì 1, 2: do nấm men chua làm quen với môi trường sau đó thu hồi men giống sang Chu kì 3, 4: Chất lượng bia tốt nhất do tế bào trưởng thành, hàm lượng glycogen dự trữ cao Chu kì cuối: chất lượng giảm do tế bào thoái hóa, kết lắng chậm, hàm lượng diacetyl sinh ra trước đó chưa chuyển hóa hết Nấm men đưa vào trang thái cân bằng động không đủ thời gian lên men đường triệt để, không sinh hương do không có giai đoạn phát triển sinh khối
  59. 59. Bổ sung nấm men • Mục đích: cho nấm men thực hiện quá trình lên men • Phương pháp: Bổ sung trên đường ống dẫn dịch đường (xuôi chiều) hay trực tiếp vào thùng lên men • Liều lượng: Lên men nổi: 5.106 – 8.106 tế bào/ ml Lên men chìm: 8.106 – 12.106 tế bào/ml Lautering
  60. 60. Các thông số kiểm tra • Nhiệt độ lên men • Áp suất trên bề mặt • Hàm lượng đường giảm đi: độ Balling ( oP ) • Tỉ trọng dung dịch: sử dụng tỉ trọng kế đo tỉ trọng sau khi loại CO2 • Hàm lượng rượu sinh ra • Khả năng lên men = tỉ trọng ban đầu – tỉ trọng cuối * 100 tỉ trọng ban đầu • Mật số tế bào nấm men, tỉ lệ nấm men nảy chồi, tỉ lệ nấm men chết • pH của dịch lên men: sử dụng pH kế • Ưu điểm thiết bị lên men chìm kiểu đứng – Vốn đầu tư thấp hơn 25% – Giảm tổn thất bia – Tăng tính hữu dụng, thu hồi CO2 dễ – Giảm tổn thất chất đắng – Chiếm diện tích sản xuất nhỏ. – Khi nấm men tiếp xúc với dịch đường tại -1oC một số aldehid được tạo ra trong quá trình sản xuất malt sẽ bị khử, nồng độ của các axit béo mạch dài bị giảm. Trong khi đó nồng độ của vitamin, axit nucleic và một số thành phần vi lượng được giữ gần như là không đổi, bia giữ được mùi thơm đặc trương.
  61. 61. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men • Chất lượng nấm men sản xuất • Lượng nấm men gieo cấy ban đầu • Nồng độ chất hòa tan của dịch đường hóa • Nhiệt độ của dịch lên men: sinh sp bậc 2 → thời gian tồn trữ • Áp suất bề mặt: giữ áp lực giai đoạn cuối do CO2 tạo bọt mịn, chống oxy hóa hợp chất phenolic, ức chế nấm men phát triển • Hàm lượng oxy: tốc độ phát triển sinh khối, oxy hóa mùi màu • Nồng độ rượu của sản phẩm lên men: 5% nấm men ngưng nảy chồi • Cường độ khấy đảo dịch lên men: lên men yếu, lên men rỉ đường • Sự sinh tổng hợp các sản phẩm bậc hai – Glycerin: tạo vị ngọt dịu cho bia, tạo ra trong giai đoạn phát triển sinh khối – Rượu bậc cao: ↑ sinh khối, diacetyl → 2,3 buatandiol, oxi hóa aldehyde – Acid hữu cơ: khử amin, tạo thành oxoacid – Ester và aldehyde: rượu + acid béo, acid hữu cơ (gđ ổn định bia) – Acetoin, diacetyl và 2,3-butadiol: phát triển sinh khối – Hydro sulfua và mercaptan: phân hủy tế bào nấm men
  62. 62. Chuyển hóa đường thành etanol và các sản phẩm bậc 2 D-glucose Glycerate-3-photphate pyruvate acetaldehyde ETANOL isobutanol L-leucine isoamylacetate Phosphoenol-pyruvate Polysacharide, Purine, L-histidine L-serin L-cystein L-glycocol L-tryptophan L-tyrosine L-phenylanine phenylpyruvate 2-phenyletanol2-phenylacetateL-alanine ACETYLCoA acid Lipid Ester acid Ethylacetate Acetate KREB cycle L-glutamate L-lysine L-Ornithine L-proline L-arginine Ure L-Aspartate L-Homoserine L-methionine L-Threonine 2-cetobutyrate 2-acetohydroxylbutyrate 2,3-pentandione Amylacetate L-isoleucine Saccharomyces carlsbergensis Saccharomyces cerevisiae
  63. 63. Three Major Stress Factors for Brewing Yeast • A. Chemical stress • Ethanol • CO2 • Toxic products form their own metabolism e.g. higher alcohols, medium length fatty acids, etc. • Oxidative or free radicals • Acid • B. Physical stress • Osmotic pressure • Hydrostatic pressure • Temperature fluctuations • C. Physiological stress • Anaerobiosis or hypoxic conditions • Nutrient limitations or lack of nutrient during yeast storage • Starvation • Yeast generation (age)
  64. 64. 77 • Break down of sugar • Protein compounds • Break down of total nitrogen substances to about 20-25 %, • Amino acids are taken from yeast • High molecular N falls out aided by the fall in pH • pH-fall • Acid formation by yeast, from pH 5,2 to pH 4,4 • Colour lightening • Direct correlation with pH fall • Fall out of tannins and melanoidins • Extraction of colour into the foam surface • Yeast cells absorb some of the colour • Reduction of bitter substances and tannins • Bitter substances are extracted by the pH movement, tannins react with proteins to for protein-tannin complexes Changes from wort to beer
  65. 65. 78 • Bottom yeast • Saccharomyces carlsbergensis • After fermentation settles down on tank bottom • Fermenting temperature: 5-12 °C • Fermenting time about 8 days • Flocculation: - Forms sludge with protein → flocculation • Powdery yeast: - No flocculation, keeps floating Division of culture yeast  Top fermenting yeast • Saccharomyces cerevisiae • Floats to beer surface after fermentation • Fermenting temperature: 15-25 °C • Fermenting time about 5 days • Forms associations of budding
  66. 66. 79 • The characteristic feature of every living organism are growth and multiplication. To maintain life a continual transformation of substances (metabolism) is necessary. • Nitrogen metabolism • Yeast requires nitrogen compounds primarily to form ist own cellular proteins. • The main nitrogen sources for yeast are therefore amino acids and lower peptides. • Fat metabolism • Fat is a kind of carbohydrate reserved for the yeast cell, after fermentation, fat should not remain in the beer. • Metabolism of inorganic substances • Yeast metabolism depends on an adequate supply of inorganic substances and growth factors and their effect should not be underestimated. Yeast metabolism (nitrogen-, fat- and inorganic substances)
  67. 67. 81 • Building and enrichment of CO2 in beer • CO2 washes weak volatiles out • Inhibits certain germs • Responsible for the sparkle and foam stability • Is controlled through pressure and temperature • Clarification • Sedimentation of yeast, undissolved protein and tannins • Building of by-products (will be partly broken down) • By-products are intermediate or end products of yeast metabolism • May have a positive or negative influence on the smell and taste of beer • Negative taste components must be broken down during maturation Changes from wort to beer
  68. 68. Changes from wort to beer
  69. 69. 83 • Wort at kettle full • Extract • Colour • Iodine test • pH-value • DMS-P /DMSfree • Coagulable nitrogen • TBN • Solids  Wort at cast out • Extract • Colour • Iodine test • pH-value • DMS-P /DMSfree • Coagulable nitrogen • TBN • Bitter units • break  Wort at mid of cooling • Extract • Colour • Iodine test • pH-value • DMS-P /DMSfree • Coagulable nitrogen • TBN • Bitter units Chemical, technical and microbiological analysis
  70. 70. 84 • Wort at start fermenting • Extract • Colour • pH-value • Coagulable nitrogen • FAN • Bitter units • Oxygen content • Zinc content • Trub (visual) • Final attenuation • Sensory  Wort at start fermenting • Microbiology • Yeast cells (cells/ml)  Pitching yeast • Microbiology (pure culture) • Yeast cells (cells/ml) • Dead/live percentage  Sterile air • Microbiology  CO2 • Microbiology • Purity Chemical, technical and microbiological analysis
  71. 71. Lên men nổi
  72. 72. Lên men chìm SG/Sugar, pH, alcohol, cell concentration?
  73. 73. Kiểm soát chất lượng lên men bia
  74. 74. Kiểm soát chất lượng lên men bia
  75. 75. optimate
  76. 76. 3.7 4.2 4.7 5.2 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 .0 .15 .20 1040 1030 1020 1010 1040 1030 1020 1010 1050 .12 .24 .36 .48 .60 .72 .2 .4 .7 .8 .10 .100 .50 .100 .50 .0 .0 t0 pH S/G ester fa S/G ester pH t0 fa SUGAR fuselalcohol fuselalcohol SUGAR t0 Lên men chìm Lên men nổi yeast So sánh các quá trình lên men bia
  77. 77. Giải thích hình • pH giảm chủ yếu do CO2. Trong lên men nổi, CO2 hòa tan vào trong dd sau đó đạt trạng thái bão hòa, không hòa tan nữa và pH không giảm. Trong lên men chìm do giữ áp lực giai đoạn cuối nên pH tiếp tục giảm. • CO2 hòa tan phụ thuộc vào áp lực CO2, nhiệt độ thấp • Do nhiệt độ lên men thấp, lên men chìm không lên men triệt để (<20P) • Khi nhiệt độ cao, nấm men phát triển sinh khối mạnh, sản phẩm bậc 2 và rượu bâc cao sinh ra nhiều (chủ yếu giai đoạn phát triển sinh khối) • Ester tăng nhanh do phản ứng giữa oxoacid và rượu • C6H12O6 → CO2 + H2O + phát triển sinh khối + 38ATP + 674kcal • → C2H5OH + 2CO2 • Không đo tỉ trọng bằng chiết quang kế do nấm men không sử dụng đường cho sinh rượu mà còn cho việc phát triển sinh khối của chúng. • CO2 mất đi, tỉ trọng giảm • Hàm lượng ethanol sinh ra trong những ngày đầu tiên khi lên men do có hô hấp cổ chai với hàm lượng glucose 1000mg/l
  78. 78. Sự sinh tổng hợp các ester
  79. 79. Sự sinh tổng hợp các ester • Các hợp chất tạo hương chính • Fruit ester: tạo hương trái cây • Phenols: có mùi gia vị • Diacetyl: có mùi bơ • Chúng tạo cho bia có chất lượng xấu hay tốt tùy vào hàm lượng chúng trong bia thành phẩm. Khi bị oxy hóa tạo mùi xấu (H2S, NH3) + Fusel alcohol: gây nhức đầu + Fatty acid: gây mùi xà phòng alcohol aldehyde oxoacid pool pyruvic acid sterolsacetyl CoA biosynthesis saturated fatty acid unsaturated fatty acid wort sugars Wort amino acid Ehrlich pathway ester yeast diacetyl 2,3-butadiol lên men chính lên men phụ
  80. 80. Processing of Yeast amino acids yields various compounds affecting the scent and taste of beer oxoacid khử amin & CO2 Khử O2 trong nước Bỏ H2SO4 từ nồi gạo sang nồi malt Phân huiy3 tế bào chết Tự phân nấm men trong malt, tế bào nấm men
  81. 81. Aldehyde & Ester
  82. 82. Higher alcohol
  83. 83. Hương vị trong bia Alcohol: hương vị rượu, cay đắng , acetone , cảm giác " nóng " ở họng Nguyên nhân có thể : propanol , butanol , isobutanol , và isoamyl alcohol cũng như rượu phenolic như tyrosol thường chịu trách nhiệm cho hương vị rượu Astringent : Đắng, chát Nguyên nhân có thể : Polyphenols hoặc tannin là nguyên nhân của các hương vị như vậy . Tannin được tìm thấy trong vỏ trấu của hạt. Ngâm hạt quá lâu hoặc ngũ cốc đã được quá xay hoặc nghiền có thể giải phóng tannin. Khi nghiền, nếu độ pH vượt quá 5,2-5,6 cũng vậy. Hops cũng có thể trong việc tạo ra chất làm đắng.
  84. 84. Dimethyl sulfide ( DMS ) Vị : rau nấu chín , kem ngô Nguyên nhân có thể: S - methyl methionine ( SMM ) được tạo ra trong quá trình làm malt và sau đó được chuyển đổi vào DMS khi đun nóng. Hạt sậm màu có DMS ít hơn. Khi đun sôi dịch nha , DMS sẽ bốc hơi. Tránh các DMS ngưng tụ nhỏ giọt trở lại vào dịch nha. Cuối cùng , khi lên men mạnh với rất nhiều sản CO2 giúp làm sạch DMS do bong bóng mang DMS đi Husky/Grainy Vị: hạt tươi Nguyên nhân có thể : Nghiền hạt quá mức có thể gây hương vị xấu từ vỏ trấu còn sót, mùi xấu. Skunky Nguyên nhân có thể : Khi hoa bia được tiếp xúc với tia UV từ ánh sáng mặt trời hoặc ánh đèn huỳnh quang , các axit alpha bị bẻ gãy và phản ứng với hydro sulfide mà men bia tạo ra Esters dễ bay hơi (ethyl 3-methylbutyrate, ethyl 2-methyl-butyrate, ethyl 2-ethylpropionate, ethyl nicotinate, diethyl succinate, ethyl lactate, ethyl phenylacetate, ethyl formate, ethyl furoate and ethyl cinnamate) được tổng hợp trong quá trình ổn định bia Acid đắng: bị suy giảm trong quá trình tồn trữ. Sự mất mát này cao nhất trong thời gian 4-5 tuần đầu nhưng vẫn tiếp tục với tốc độ giảm trong suốt thời gian sau đó . Flavanol dime biến mất nhanh hơn so với monome . Ngược lại , sau thời gian khoảng 5 tuần , nồng độ của tannoids bắt đầu tăng Hương vị trong bia
  85. 85. Acid and Dimethyl sulfite
  86. 86. Acetaldehyde & Ester
  87. 87. Acetaldehyde & Ester
  88. 88. Acetaldehyde & Ester
  89. 89. Acetaldehyde & Ester
  90. 90. Sự hình thành diacetyl và 2,3-pentandiol Diacetyl Acetonine 2,3butandiol NADH NAD+ NADH NAD+ α-acetolactate Pyruvate CO2 + H2 2,3-dihydroxyl isovalerate α-keto-isovalerate valin α-acetohydroxylbutyrate Threonine 2,3-dihydroxyl-3-methylvalerate α-keto-i3-methylvalerate Isoleusine α-ketobutyrate 2,3-pentandione 2,3-pentandiol NADH NAD+ thiaminepyrophosphate acetaldehyde TPP NADPH NADP+ H2O -NH2 CO2 + H2
  91. 91. • Giảm pH: • Sự thay đổi thế oxy hóa khử và cường độ màu: polyphenol oxi hóa & lắng • Sự kết màng của nấm men: tế bào tiết niêm dịch, tạo mạng lắng xuống • Sự tạo bọt: α-acid đắng, CO2, peptide – Protein trong lúa mạch – Các chất tạo vị đắng – Leucetin (phụ gia) • Ảnh hưởng không tốt cho bọt bia: lipid, acid béo • Các protein tạo bọt chủ yếu là các protein vận chuyển lipid (LTP1), có trong lúa mạch. Do biến tính làm mất cấu trúc bậc ba kết gel với nhau hình thành bọt Các biến đổi khác của quá trình lên men
  92. 92. Giai đoạn ổn định • Mục đích: tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm • Các biến đổi xảy ra trong giai đoạn ổn định • Giảm các chất khí và các chất dễ bay hơi sinh ra trong giai đoạn lên men tạo hương vị xấu cho sản phẩm như: H2S và các sản phẩm chứa lưu huỳnh, diacetyl, tăng hương vị thơm ngon cho sản phẩm • Giảm hiện tượng đục mờ trong bia non • Tăng độ bền sinh học của sản phẩm • Các yếu tố ảnh hưởng chính: nhiệt độ, thời gian • Phương pháp thực hiện • Lên men chìm: trước khi kết thúc lên men, hạ nhiệt ở đáy cone xuống 5oC, 95% thể tích bia có nhiệt độ cao thúc đẩy giảm hàm lượng diacetyl • Sau 24h làm lạnh, ta thải bỏ cặn nấm men và hạ nhiệt dịch bia non xuống 5oC, giúp tạo hương cho bia • Loại bỏ enzyme protease giúp ổn định bọt bia, tránh quá trình tự phân của nấm men và hạ nhiệt bia non còn 1oC trong 2 ngày – 9 ngày
  93. 93. • Lên men nổi • Thời gian lên men chính kết thúc sau 48 – 60 giờ lên men ở nhiệt độ 24oC • Hàm lượng diacetyl giảm nhanh chóng ( 0.1mg / lit), tăng hương vị cho bia • Loại bỏ nấm men bằng cách vớt bọt trên bề mặt thiết bị & thải cặn nấm men • Bia tồn trữ ở 1oC trong 48h – 120h • Ảnh hưởng hương vị bia • Hàm lượng diacetyl < 0.1mg / lit • Các sulfua, acid béo, aldehyde giảm trong giai đoạn ổn định • Tốc độ giảm phụ thuộc vào chất lượng nấm men, nhiệt độ, thời gian tồn trữ • Nhiệt độ giảm, áp suất tăng: hàm lượng CO2 tăng, loại bỏ các chất mùi xấu • Nấm men còn lại trong bia: 1.106 – 4.106 tế bào / ml Giai đoạn ổn định
  94. 94. • Biến đổi diacetyl • Gia nhiệt dịch bia non lên khoảng 90oC trong thời gian 8 – 10 phút để chuyển hóa acetolactate thành diacetyl, sau đó dùng phương pháp cố định tế bào nấm men để chuyển diacetyl thành acetoin • Biến đổi các hợp chất sulfur • Giảm sau 5 – 7 ngày tồn trữ ở nhiệt độ thấp • Hàm lượng H2S sinh ra trong giai đoạn lên men chính phụ thuộc vào phương pháp lên men, tỉ lệ threonine và methionine, thời gian đun sôi dịch wort để S-methyl methionine thành dimethyl sulfide • Các dimethyl sulfide bị khử thành dimethyl sulfoxide. Ngưỡng cảm dimethyl sulfoxide là 35 – 40g/l. Dimethyl sulfoxide bị loại khỏi bia nhờ CO2 • Biến đổi của aldehyde • Acetaldehyde là thành phần aldehyde chủ yếu trong bia (80%), sinh ra trong quá trình lên men chính (gđ phát triển sinh khối) do sự oxy hóa ethanol. Trong giai đoạn ổn định acetaldehyde giảm xuống còn 2 – 7 mg/l (do khử thành ethanol). Ngưỡng cảm acetaldehyde là 10 mg/l Giai đoạn ổn định
  95. 95. 111 Ageing of beer
  96. 96. • Biến đổi các acid béo dễ bay hơi • Nhiệt độ lên men bia ảnh hưởng đến hàm lượng acid béo (từ 4C đến 10C). Các acid béo có 8C sinh ra trong lên men chính và 10C sinh ra trong giai đoạn ổn định. Nhiệt độ bia cao khó loại acid béo 10C (capric acid)ra khỏi bia • Ngưỡng cảm capric acid là 10mg/l, gây mùi khó chịu • Biến đổi chất lượng do oxy • Thời gian sử dụng bia tối đa 1 năm khi tồn trữ ở điều kiện bình thường • Sự xáo trộn trong vận chuyển, tăng nhiệt độ, tiếp xúc với ánh sáng làm tổn thất CO2 và hấp phụ O2 • Sự đa dạng về hương vị, mùi thơm • Có 800 các hợp chất khác nhau kết hợp lại • Các hương vị chính: vị đắng của hops, vị cồn của ethanol, vị tê lưỡi của CO2 . . . Các hương vị thứ cấp: vị trái cây của ester, vị cồn cao phân tử, các hợp chất sulfua. Giai đoạn ổn định
  97. 97. • Mục đích: rút ngắn thời gian ổn định, tăng chất lượng sản phẩm • Phương pháp: Bổ sung vào giai đoạn ổn định trước khi lọc • Màu • Bổ sung màu caramel với độ màu 50.0000EBC và có nồng độ chất khô 65% • Rẻ hơn so với sử dụng chocolate malt • Hương vị • Vị đắng: bổ sung dịch trích của hops đã được đồng phân hóa vào trước giai đoạn lọc • Vị ngọt : bổ sung dịch đường vào trong bia • Hương thơm • Bổ sung tinh dấu trích từ hops • Bổ sung SO2: chống oxy hóa các hợp chất thơm, liều lượng: 20mg/l Giai đoạn ổn định
  98. 98. • Mục đích: tránh hiện tượng đục mờ của bia • Nguyên nhân: • β-glucans • α-glucans (starch) • pentosan có trong lúa mạch ( thế liệu ) • Xác chết của VSV • Hình thành các hợp chất calcium oxalate từ wort • Cơ chế: • Đục keo tăng trong giai đoạn tồn trữ do hình thành phức protein-polyphenol • Hai dạng dimer của proanthocyanidins trong lúa mạch nảy mầm Ổn định độ bền keo protein phức không hòa tan
  99. 99. • Phương pháp • Loại protein – Protein có nguồn gốc từ malt – Bia đục có hàm lượng proline (MW>10000) cao (>2mg/l) – Loại protein bằng cách thủy phân, enzyme, hấp phụ • Loại polyphenol – Polyphenol có trong malt và trong hops – Loại polyphenol: sử dụng malt không có polyphenol hoặc dùng nhựa hấp thụ • Bão hòa CO2 cho bia thành phẩm – Tăng giá trị cảm quan, loại DMS – Chống hiện tượng oxy hóa, kéo dài thời gian bảo quản • Hàm lượng CO2 trong bia 2g/l (lên men chính) → 5g/l (bia) • Phương pháp: Tăng áp suất bê mặt, giảm nhiệt độ Sục khí CO2 vào dịch bia sau khi lọc Ổn định độ bền keo Polyvinylpolypyrolidone (PVPP)
  100. 100. Sự hiện diện Oxy khi ổn định bia Người ta tin rằng Cu + / Cu2 + và các ion Fe2 + / Fe3 + là một phần của một chức năng hỗn hợp hệ thống oxy hóa trong đó polyphenols , đường, isohumulones và rượu có thể hoạt động như các nhà tài trợ electron. Các anion superoxide có thể được proton hóa để hình thành các gốc tự do perhydroxyl ( OOH ) có hoạt lực mạnh hơn. Các phản ứng của các ôxy tăng theo superoxide anion < gốc perhydroxyl < gốc hydroxyl
  101. 101. Gốc rượu trong ổn định bia Phản ứng polyme hóa được gây ra bởi acetaldehyde hình thành do men hoặc bằng oxy hóa rượu , thông qua sự hình thành của các cầu ethyl giữa flavanol
  102. 102. Gốc aminoacid trong ổn định bia Nồng độ tương ứng aldehyde tăng theo thời gian ổn định bia , đặc biệt khi oxy đã có mặt. Sự hình thành gia tăng andehyde do bia tiếp xúc với mức oxy cao. Nhiệt độ cao , độ pH thấp và việc bổ sung rượu bậc cao dẫn đến tăng nồng độ của andehyde . các phản ứng được xúc tác bởi các ion Fe và Cu
  103. 103. Gốc lipid trong ổn định bia 1. Những axit chủ yếu được hình hành từ triacylglycerol bởi hoạt động acid hóa của lúa mạch và enzyme lipase trong mạch nha xảy ra trong quá trình đường hóa dịch wort 2. Các sulfite được hình thành bởi nấm men trong khi lên men. Qua quá trình tồn trữ, nồng độ sulfite giảm dần. 3. β -damascenone là carotenoid các hợp chất cacbonyl hình thành bởi sự suy thoái của neoxanthin , đó là thành phần cơ bản của bia
  104. 104. • Causes for beer spoilage: Oxygen, heat, light, microorganisms • Stimulation of turbidities: Oxygen, heat, light, shaking, temperature changes, heavy metal ions • Target: Keep stability of beer for whole time of shelf life Shelf life - stabilisation colloidal stability Fine distributed particles (proteins and polyphenols) are splicing to macromolecules and become visible (Brown’s movement of molecules) microbiological stability  avoiding of turbidities  quality of smell and taste taste stability Stability
  105. 105. Chill haze Preliminary stage of steady haze, built by cooling down of beer and is degenerated with warming up of beer again Steady haze Loose binding complex degradation products close linkage complex polyphenols by oxygen, heat, light, cooling energy, motion, heavy metal • Actions in production: • Low protein value of malt (protein rest, hot trub removal, cold ageing removes cold trub) • Rest alkalinity of brewing water < 5 °d • Not too much washing out of malt polyphenols (short sparging) • Keep oxygen away (degassed water, exhaust air, using of pure CO2) • Quick start of fermentation, high final attenuation Principle of formation of colloidal turbidity complex protein degradation products complex polyphenols
  106. 106. Làm trong và lọc bia • Mục đích: Loại bỏ các phần tử gây đục cho bia • Phương pháp: • Lọc: • Nguyên tắc: – Các hạt có kích thước lớn sẽ được giữ lại trên vật liệu lọc – Hấp phụ các hạt có kích thước bé hơn, thậm chí các hạt hòa tan dạng keo • Vật liệu lọc – Khối lọc: được làm bằng xơ bông trộn với amian rồi ép thành bánh – Tấm lọc: sợi cellulose được dệt và ép thành tấm – Bột diatomit • Ưu điểm: Làm cho bia có màu sáng • Nhược điểm: Làm giảm nồng độ chất khô, lượng CO2, khả năng tạo bọt • Ly tâm: Tách các hạt phân tán ra khỏi pha lỏng bằng lực ly tâm – Ưu điểm: thành phần hóa học không thay đổi đáng kể – Nhược điểm: Có tính khử yếu nên khả năng đục lạnh cao hơn bia lọc
  107. 107. Sục khí CO2 • CO2 phun dạng bọt khí kích thước càng nhỏ càng tốt • Cần có thời gian để CO2 liên kết chặt chẽ với bia • Chất lượng CO2 phải đảm bảo không có O2, VSV Làm lạnh
  108. 108. Proteins – functional properties V. Foaming formation 126 FOAM FORMATION FOAM BREAKDOWN
  109. 109. Lọc dịch bã hèm
  110. 110. Thanh trùng
  111. 111. Quy trình vô chai, đóng két
  112. 112. Quy trình vô chai, đóng két New bottles returned bottles Depalletiser Decarter Sorter Washer Inspector Filler Crowner PasteuriserLabeller Check fill-level ScraterPalletiserFill bottles in warehouse Pallets Scrate washer Filler Inspector Washer
  113. 113. Quy trình rửa chai Chai vào Chai ra Loại nhãn Bể ngâm xút Phun sơ bộ Phun sút Phun nước loại sút Phun nước Bia thừa
  114. 114. ổn định bia non Đo độ đầy của chaiVô bia, đóng nắp Dán nhãnThanh trùngĐóng két Quy trình bia sau lên men
  115. 115. Tiêu chuẩn bia
  116. 116. 134 • Green beer • Apparent extract • Colour • pH-value • Alcohol • Coagulable nitrogen • FAN • Bitterness • Oxygen content • CO2-content • Degree of fermentation • Diacetyl  Green beer • Foam • Sensory • Microbiology= negative results • Yeast cells (cells/ml)  Filter aid (e.g.: kieselguhr, PVPP) • Soluble calcium and iron • Colour • pH-value • Water equivalent/swelling capacity • Particle size • Sensory • Microbiology Chemical, technical and microbiological analysis
  117. 117. 135 • Beer before filling • Original extract • Residual extract • Degree of attenuation • pH-value • Alcohol • Coagulable nitrogen • Bitter substances • Oxygen content • CO2-content • Foam • Colour • Diacetyl • Turbidity • Sensory • Colloidal stability • Flavour stability • Microbiology Chemical, technical and microbiological analysis
  118. 118. 136 • Sensory stability • Avoiding sensory (taste/smell) changes for a maximum amount of time • Aroma – Taste – Foam – Colour • Colloidal stability • Avoiding chemical and physical turbidities and sediments • Microbiological stability • Avoiding of microbiological contaminations and microbiological damages e.g. bad, lost beer  • Product quality has to be preserved until best- before date • Work of quality control is it to control and monitor product and process and with it ensure product quality Requirements for beverage production

×