Bài giảng Công nghệ sản xuất đồ uống

oại Beer thành công khác nhau. – Điều này giải thích tại sao nhiều nhãn hiệu tồn tại lâu dài và tại sao có những sản phẩm chỉ tồn tại một thời gian ngắn Thành phần • Nước • Dịch trích ly từ malt đại mạch • Hop • Sự chuyển hóa của nấm men. – Sự thay đổi các thành phần này dẫn đến việc cho ra đời những sản phẩm có phong cách khác nhau Quy trình • Có hàng trăm quy trình sản xuất ảnh hưởng đến hương vị, cảm quan, sự cân bằng và những đặc tính của sản phẩm Beer – Thiết kế và cấu hình của thiết bị – Quá trình nảy mầm ngũ cốc – Quá trình nghiền – Quá trình đường hóa – Quá trình lọc – Quá trình đun sôi – Nhiệt độ và thời gian lên men – Thời gian lên men phụ – Quá trình lọc trong Beer 21 Tiếp thị sản phẩm • Trong quá trình tiêu thụ sản phẩm tiếp thị đóng vai trò cực kỳ quan trọng nhằm tạo ra ham muốn tiêu thụ sản phẩm trong tâm trí của khách hàng. • Rất nhiều ví dụ cho thấy vai trò của tiếp thị trong việc tiêu thụ một sản phẩm mặc dù sản phẩm đó không có gì nổi bật so với các sản phẩm khác cùng loại có mặt trên thị trường. Văn hóa • Các yếu tố về chính trị; văn hóa; xã hội; tôn giáo đều ảnh hưởng đến sản phẩm Beer. • 1516 luật độ thuần khiết của Đức (Reinheitsgebot) ra đời đã ảnh hưởng đến các nhà sản xuất nhỏ. • Việc hạn chế nhập khẩu lúa mạch tại Nigeria dẫn đến việc phát triển các sản phẩm Beer nhẹ làm từ lúa miến. • Thuế suất tăng cao của nguyên liệu sản xuất Beer dẫn đến sản phẩm SoSho • “Mặt trời không bao giờ lặn trên thuộc địa của Anh”. Chính vì thế chỉ có một kiểu Beer của Anh Nguồn gốc của các kiểu Beer • Beer Bock của Đức là một loại Beer sẫm màu, độ cồn cao và có xuất xứ từ thị trấn Einbeck của Đức • Beer nhẹ của Ấn độ được tạo ra bởi nhu cầu đặc biệt. Do lúc này Ấn độ là thuộc địa của Anh và việc cung cấp Beer cho một nơi có khỏang cách xa rất khó khăn và dễ bị hư hỏng • Beer nhẹ Pilsener ra mắt đầu tiên tại Plzen một địa danh thuộc Tiệp Khắc nay là Cộng hòa Czech 22 • Beer Ales xuất xứ tại Anh – Loại Beer Anh cổ điển – Loại Beer Anh- Ấn – Loại Beer đắng thường – Beer đắng và rất đắng – Beer nhẹ kiểu Scottish – Beer nặng kiểu Scottish – Beer Scottish xuất khẩu – Beer nâu kiểu Anh – Beer nâu nặng (Imperial Stout) – Beer lúa mạch kiểu Anh (English-Style Barley Wine Ale) • Các sản phẩm xuất xứ từ Ailen (Irish Origin) – Beer đỏ – Beer cổ điển • Beer có xuất xứ từ Bắc Mỹ – Beer nhẹ kiểu Mỹ – Beer nhẹ Ấn độ kiểu Mỹ – Beer hổ phách/ đỏ kiểu Mỹ – Beer vàng – Beer nâu nặng kiểu Mỹ • Beer có xuất xứ từ Đức – Beer nâu – Beer kiểu miền Nam Đức Hefeweissbier – Beer kiểu miền Nam Đức Kristal Weissbier – Beer kiểu miền Nam Đức Dunkel Weissbier • Beer có xuất xứ từ Bỉ và Pháp – Beer Flanders – Beer Dubbel – Beer Tripel – Beer nhẹ – Beer trắng (Beer lúa mì) – Beer Lambic – Lager Beer (Bia nhẹ) • Beer Pilsener kiểu Đức • Beer Pilsener kiểu Châu Âu • Beer Bock truyền thống Đức • …. 23 Beer có nguồn gốc khác • Beer Úc, châu Mỹ latin; nhiệt đới • Nước giải khát lên men có hương liệu • Beer rau • Beer thảo dược và gia vị • ... Tổng quan quy trình sản xuất Beer • Quy trình sản xuất Beer bao gồm 15 bước – Nảy mầm – Nghiền Malt – Trích ly nước nha – Tách nước nha – Đun sôi dịch nha – Tách cặn – Làm lạnh dịch nha và sục khí – Chuẩn bị giống – Vào Giống – Lên men chính – Lên men phụ – Thu hồi men (rút men) – Lọc trong Beer – Đóng chai – Tồn trữ và phân phố Nguyên liệu trong sản xuất bia • Malt đại mạch • Nguyên liệu thay thế và phụ liệu • Hoa houblon • Nước • Nấm men 24 Malt đại mạch • Có 2 loại đại mạch là – Hordeum vulgare (6 hàng) – Hordeum distichon (2 hàng) • khí hậu ôn đới • Đại mạch trồng được 2 mùa: – Mùa Đông – Mùa Xuân • 135 triệu tấn hàng năm – 21 triệu tấn tạo ra 17 triệu tấn malt • Hạt đại mạch bao gồm: – Vỏ trấu (10- 12%); – Vỏ lụa (2- 3%); – Lớp Aleurone (4- 5%); – Tinh bột trong nội nhũ (77- 82%) và khoảng 5% Protein – Phôi (2- 3%). Sản xuất Malt • Hạt đại mạch cần phải được bảo đảm không bị hư hỏng nhất là lớp cám và phôi trong quá trình sấy khô và bảo quản • Tỉ lệ nảy mầm của đại mạch sử dụng sản xuất malt phải bảo đảm trên 90% • Vì vậy nếu sử dụng phương pháp sấy để làm giảm hàm ẩm thì nhiệt độ sấy đại mạch không quá 60oC 25 Ngâm nước; nảy mầm; sấy và chất lượng Malt 5%Sản phẩm Malt Thay đổi5%43%Sấy Malt 5 ngày16- 20oC 43%46%Nảy mầm 2 ngày16- 20oC 46%11%Ngâm < 60oC11%15%Sấy 15%Thu hoạch Thời gian Nhiệt độẨm độ cuối Ẩm độ ban đầu Trạng thái Sấy Malt • Bất họat vi sinh vật và làm độ ẩm của Malt từ 43% đến 5% • Độ ẩm thấp có tác dụng làm dừng hoạt động của enzym • Màu sắc của Malt có được do phản ứng Melanoidin (Maillard) giữa đường và acid amin Nhiệt độ sấy malt • Malt sấy ở nhiệt độ dưới 65oC có thể làm gia tăng hàm lượng DMS trong nước nha nóng • Malt sấy ở nhiệt độ từ 80- 82oC có thể làm tăng SMD trong quá trình lên men từ việc chuyển hóa Dimethysulfoxide (DMSO) • Nitrosodimethylamine (NDMA) tác nhân gây ung thư khi Hordernin của phôi phản ứng với Oxyt nitơ sinh ra trong quá trình sấy trực tiếp bằng khí thiên nhiên 26 Sự đa dạng của sản phẩm Malt • Có 2 loại malt: – Rượu chưng cất • Whisky lên men từ dịch trích ly Malt • Whisky lên men từ hạt malt – Beer • Malt Pilsener và Lager có độ màu thấp khoảng 2 EBC; • Malt trung bình có độ màu khỏang 7 EBC; • Malt Munich có độ màu khoảng 15- 20 EBC và nồng độ enzym thấp hơn so với malt lager. • Màu sắc của malt phụ thuộc vào nhiệt độ sấy ví dụ Malt hổ phách/nâu có độ màu từ 900 đến 1100 EBC; Malt đen có độ màu từ 1100 đến 1400 EBC. Bảng phân tích màu sắc của malt và nhiệt độ sấy 0 /l kg0 EBCCTrích (Màu ( Nhiệt độ ( 2301000-15501.5Malt lúa mạch 2301100-14001.5Malt rang 220900-11001.5Malt chocolate 150100-1402.0Malt nâu 75100-3004.0Tinh thể malt 7525-357.0Malt Munich 802.04.5Malt Pislner 1005.04.0Malt trung bình (Nhiệt độ sấy) (Độ màu EBC) Độ ẩm (%)Sản phẩm Nguyên liệu thay thế và phụ liệu • Theo luật độ thuần khiết của Đức ban hành thì thế liệu (Phụ liệu) được định nghĩa là những nguyên liệu ngòai Malt; Houblon; Nước • Ủy ban tiêu chuẩn thực phẩm của Anh định nghĩa phụ liệu là bất cứ nguồn Carbon hydrat ngoài malt đại mạch góp phần vào chất lượng đường của dịch nha 27 Lĩnh vực của Phụ liệu • Những phụ liệu thô phi malt dạng rắn sử dụng trong quá trình sản xuất beer (Gạo; ngũ cốc chưa nảy mầm). • Những phụ liệu dạng lỏng đưa vào tạo nên tính chất đặc trưng (chế phẩm Sirop) • Những loại malt ngũ cốc khác malt đại mạch góp phần vào chất lượng dịch nha (Malt thóc; malt lúa miến…) • Tại Mỹ lượng phụ liệu sử dụng trung bình khỏang 38%, – Bắp là loại phụ liệu được sử dụng nhiều và thông dụng nhất chiếm 46% – Gạo chiếm 31% – Sirop chiếm 22%. Bắp (Ngô) • Bắp được sử dụng nhiều ở Mỹ và Canada phải loại bỏ lớp vỏ ngoài và phôi chỉ để lại nội nhũ • Hiệu suất trích ly của Bắp thấp hơn những thế liệu khác nhưng lại chứa nhiều đạm và chất béo hơn. • Nhiệt độ hồ hóa của thế liệu bắp thấp hơn (62- 74oC) so với gạo (64- 78oC) • Bắp nếu sử dụng dạng tấm cho hiệu suất trích ly cao hơn. • Các nghiên cứu cũng khảo sát về khả năng trích ly, hàm lượng amino acid, độ nhớt của dịch nha và cho thấy một số lợi ích của thế liệu Ngô • Tỉ lệ thế liệu đạt 20% mà không thay đổi chất lượng dịch nha so với sử dụng 100% • Đường Succrose và đường Fructose giảm khi tăng tỉ lệ thế liệu • Tỉ lệ Bắp 30% ta có thành phần chất thơm bay hơi tương ứng với khi dùng 100% malt • Việc dùng thế liệu với tỉ lệ cao là nguyên nhân tăng mức độ Diacetyl khi kết thúc quá trình lên men chính 28 Gạo • Gạo là loại thế liệu được sử dụng đứng hàng thứ 2 sau Bắp tại Mỹ. • Gạo có giá thành cao hơn bắp khoảng 25% • Gạo được sử dụng dưới dạng đã tách trấu, cám và mầm • Gạo dùng trong sản xuất beer sẽ cho hương thơm và vị trung tính, sản phẩm có màu sáng và trong • Không phải tất cả các loại gạo đều có thể dùng sản xuất Beer • Theo các nhà nghiên cứu nếu gạo có thời gian dịch hóa khi đun sôi trong thời gian 15 phút có thể dùng làm thế liệu sản xuất beer • Lượng Malt lót từ 5- 10% với mục đích làm giảm khối lượng mạch tinh bột • Vào cuối giai đoạn nấu cháo trong một số trường hợp nhiệt độ nồi cháo đạt đến 112oC • Theo các nghiên cứu và hiện còn tranh luận về hàm lượng nitơ hòa tan trong dịch nha khi dùng thế liệu gạo còn thấp hơn khi dùng thế liệu Bắp Lúa mạch • Việc sử dụng lúa mạch chưa nảy mầm trong sản xuất Beer như một thế liệu đã có từ lâu.Trong quá khứ lúa mạch sử dụng trong sản xuất beer ở dạng đã được hồ hóa sơ bộ ở nhiệt độ 85oC sau đó được làm khô đến độ ẩm 8- 10%. • Nhược điểm của thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm là làm giảm lượng nitơ hòa tan và màu của dịch nha • Tại một số nhà máy beer tại Úc sử dụng thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm lên 50% • Khả năng lên men dịch nha từ thế liệu lúa mạch chưa nảy mầm với tỉ lệ 50% bằng với tỉ lệ 100% malt • Dịch nha dùng thế liệu này chứa ít đường Fructose, Succrose, Glucose, Maltotriose nhưng nhiều đường Maltose hơn so với dịch nha trích ly từ Malt đại mạch 29 Lúa Miến (Kê) • Tổ chức lương nông thế giới (FAO) khuyên nên dùng lúa miến để sản xụất Beer (vì năng suất cao) – Châu phi đã sử dụng lúa miến để sản xuất Beer với nhãn hiệu “Bantu beer” – Nam Phi, “dolo” – Burkina Faso, – “billi billi” ở Chad (Sát) Beer này không dùng houblon, có vị chua nhẹ và thường không qua quá trình lọc vì thế thừơng được sử dụng ở vùng nông thôn • Tinh bột của lúa miến tương tự Bắp chứa 75% Amylopectin và 25% amylose. • Kích thước hạt tinh bột lúa mạch 15µm so với 10µm của tinh bột bắp. • Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột lúa mạch (68- 72oC) cao hơn so với tinh bột bắp (62- 68oC). • Trong quá trình nấu cháo để quá trình trích ly đạt hiệu quả cao người ta bổ sung 5% lượng malt lót vào nồi cháo Tinh bột bắp • Có giá thành cao nhất trong sản xuất Beer • Thành phần tinh bột bắp chứa 96% lọt sàng 200 mesh. • Nhiệt độ hồ hóa và dịch hóa của tinh bột bắp thấp hơn so với gạo và bắp • Khi sử dụng kết hợp chú ý tránh bị khét do quá trình lắng đọng (tăng tốc độ khuấy). 30 Tinh bột lúa mì • Ít được sử dụng tại Mỹ trong sản xuất beer vì lý do giá thành cao, chỉ có Canada sử dụng lượng lúa mì trong thời kỳ vào mùa chính vụ • Tinh bột lúa mì rất giống với tinh bột bắp • Nhiệt độ hồ hóa của chúng tương đương với nhiệt độ của Malt nên có thể trộn trực tiếp vào nồi nấu Malt • Sử dụng lượng Malt lót 10%, duy trì nhiệt độ 48oC trong 30 phút trước khi nâng nhiệt độ lên 66oC để tạo điều kiện thủy phân β Glucan tốt hơn Bỏng ngũ cốc • Là sản phẩm ngũ cốc được xử lý ở nhiệt độ 260oC sau đó cho tăng kích thước đột ngột bằng phương pháp giảm áp suất đột ngột • Quá trình tạo sản phẩm làm biến tính một lượng protein đáng kể nên khi sử dụng có thể làm giảm lượng protein hòa tan trong dịch nha • Cả lúa mạch và lúa mì đều có thể dùng tạo bỏng ngũ cốc • Bỏng ngũ cốc hút nước nhiều hơn những loại phụ liệu khác Siro 23202020Dextrin 1520125Maltotriose 54552810Maltose 854065Glucose Dịch maltEnzymAcid và Enzym Xúc tác acid Loại đường Nguồn: Cung cấp bởi Chantler, J. 1990. Tech. Q. Master Brewers’ Assoc. Am., 27:78–82 Tỉ lệ đường (%) của Siro được tạo thành bởi các phương pháp so với 100% malt đại mạch 31 Malt làm từ các loại ngũ cốc khác Đại mạch • Malt lúa mì – còn hạn chế vì kỹ thuật nẩy mầm • Malt yến mạch và malt lúa mạch đen – Malt lúa mạch đen ngày nay hầu như không còn sử dụng trong sản xuất beer mặc dù trước đây 50 năm nó đã được dùng để sản xuất loại Beer đặc biệt • Malt lúa miến – Năm 1988 khi Nigeria ban hành luật cấm nhập khẩu Malt đại mạch và khuyến khích sử dụng các nguyên liệu địa phương 100110Họat độ ά- Amylase (%) 10018Họat độ β- Amylase (%) 55- 5964- 68Nhiệt độ hồ hóa tinh bột (oC) Malt đại mạchMalt lúa miến • Việc sử dụng các loại phụ liệu trong sản xuất beer liên qua trực tiếp đến luật thuần khiết sản phẩm beer của Đức. • Ngày nay, phụ lịêu được sử dụng rộng rãi tại nhiều khu vực và quốc gia trên thế giới nhằm mục đích – Giảm giá thành – Đạt được những tính chất đặc trưng cho sản phẩm. • Với các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ sinh học và công nghệ enzym mở ra hướng ứng dụng các loại phụ liệu trong sản xuất beer ngày càng phổ biến Hoa houblon • Houblon dùng tại trung tâm Châu Âu khoảng năm 1000 sau công nguyên nhưng không được chắc chắn • Tài liệu ghi chép cho thấy Houblon được sử dụng trong sản xuất beer tại Đức và Cộng hòa Séc trong thời gian từ 1000- 1200 và nước Anh sử dụng vào thế kỷ 14 • Văn bản luật đầu tiên quy định việc sử dụng houblon trong sản xuất beer là luật độ thuần khiết được ban hành vào năm 1516 – Nhà sản xuất quan tâm rất sớm vì khả năng kháng khuẩn – Hương thơm 32 • Houblon được trồng rất rộng rãi cả Nam và Bắc bán cầu, • Các địa để thành công trong việc trồng cây houblon cần phải đạt yêu cầu cả mặt kỹ thuật (cách chăm bón) và điều kiện khí hậu (ôn đới). • Hiện này Đức và Mỹ là 2 quốc gia sản xuất Hop lớn nhất thế giới (chiếm 60% tổng sản lượng). Sản lượng và tỉ lệ được thể hiện trong bảng. 100,0100,095,78257,987Tổng cộng 4,99,74,6575,602Các nước khác 0,80,7790385New Zealand 0,90,8891491Nam Phi 1,41,41,356811Pháp 1,51,31,439780Tây ban nha 2,31,42,230818Úc 2,33,12,2461,748Slovenia 2,63,92,5062,238Ba lan 2,93,42,7401,998Anh 6,110,55,8706,107Cộng hòa Séc 12,58,111,9354,689Trung Quốc 30,323,729,01513,715Mỹ 31,432,030,10718,569Đức Sản lượngDiện tíchHop (triệu tấn)Diên tích (Ha)Quốc gia Tỉ lệ (%)Nguồn: Hopsteiner 2002 Guidelines for Hop Buying. Simon H. Steiner GmbH, Mainburg, Germany.. Cây Houblon • Houblon có xuất xứ từ Châu Á (có thể từ Trung Quốc) • Chúng được phân bố vùng Nam bán cầu nhưng cũng phát triển tốt tại Bắc bán cầu. • Thuộc bộ thực vật Humulus lupulus L. – Thuộc Bộ (order) Urticales – Họ (family) Cannabaceae – Chi (genus) Humulus – Loài (species) Lupulus 33 • Humulus lupulus là một loại cây lâu năm thuộc loại dây leo lá có 3 hoặc 5 thùy được mô tả như một loại thực vật có cây đực và cây cái • Chỉ cây cái mới tạo thành hoa Hop bên trong chứa các hạch Lupulin • Hoa cái chưa thụ phấn mới được dùng trong sản xuất beer Các loại sản phẩm Houblon • Trước đây người ta thường chia Houblon làm 3 loại: – Hương (chứa nhiều hương, hàm lượng α-acid 3- 7%); – Nhiều mục đích (Hương thơm, hàm lượng α- acid 6- 10% ); – Hàm lượng α-acid cao (hương thơm tạm chấp nhận, hàm lượng α- acid 9- 16%). • Hiện nay trên thị trường Houblon có 2 dạng: Dạng viên và dạng cao (nguồn:www.nzhops.co.nz) Thành phần của Hoa Houblon • Theo nghiên cứu của Steven năm 1967 thành phần của Houblon như sau: – Resin chiếm 15% – Protein chiếm 15% – Đường đơn chiếm 2% – Polyphenol chiếm 4% – Pectin chiếm 2% – Tinh dầu dễ bay hơi 0,5% – Tro chiếm 8% – Ẩm chiếm 10% – Cellulose chiếm 43% 34 Nhựa mềm: • Trong Houblon tươi chứa một số lượng nhỏ nhựa mà thành phần chủ yếu của nó là – α- acid – β- acid – Một phần nhỏ dedoxy α- acid (là thành phần không đóng vai trò gì trong sản xuất beer chúng sẽ bị nấm men hấp phụ trong quá trình lên men). • Nhựa mềm là thành phần có khả năng hòa tan trong dung môi hexane Nhựa cứng: • Chiếm 1 tỉ lệ rất nhỏ trong Houblon tươi nhưng sẽ tăng trong quá trình tồn trữ. • Nó được cho là thành phần nhựa không hòa tan trong dung môi Hexane • Công thức tính hàm lượng các acid như sau: – %α-Acids = D [_19.07A275 + 73.79A325 – 51.56A355] – %β-Acids = D [5.10A275 – 47.59A325 + 55.57A355] – Trong đó D là hệ số pha loãng. 35 Polyphenol • Proanthocyanidin – Phân tử Proanthocyanidin có thể chứa đến 20 monomer. – Đa số Proanthocyanidin sẽ bị loại bỏ trong quá trình lắng, – Chỉ có những phân tử có khối lượng phân tử nhỏ (dimer; trimer..) tồn tại trong dịch nha góp phần vào việc bảo quản, chống ôxy hóa và cải thiện hiện tượng đục của beer đồng thời do chứa điện tích dương nên chúng có tác động đến sự ổn định của hương vi sản phẩm Flavonoids • Xanthohumol (XN) – Màu vàng của Lupulin chứa Xanthohumol chiếm hàm lượng 1,5% so với khối lượng khô của Houblon – Trước đây chúng không được quan tâm lắm vì là nguyên nhân gây nên hiện tượng đục beer nên cần phải được loại bỏ. – Tuy nhiên, gây đây người ta đang nghiên cứu và thấy rằng nó có khả năng chống ung thư và kháng khuẩn. Vì thế Xanthohumol được cho rằng có giá trị trong y học. 36 • Isoxanthohumol (IX) – Xanthohumol hòa tan kém trong nước, thành phần này nhanh chóng bị kết tủa và chỉ có 1 phần rất nhỏ tồn tại trong beer thành phẩm. – Khi trình đun sôi chuyển sang một dạng đồng phân gọi là Isoxanthohumol có khả năng hòa tan tốt hơn chất này đã được chứng minh trong phòng thí nghiệm có khả năng chống ung thư 8-Prenylnaringenin (8-PD) • Còn được gọi là “Hopein” • Những người phụ nữ làm công việc thu hoạch hoa bằng tay có hiện tượng rối lọan kinh nguyệt • Thủ phạm là do 8- PN vì chúng có họat tính như một kích thích tố nữ với hoạt độ cao hơn estrogen • Dẫn đến khả năng chống ung thư các bộ phân như vú, tử cung, tuyến tiền liệt 37 Tinh dầu dễ bay hơi • Chủ yếu của tinh dầu Houblon là Terpene. • Terpene trong tinh dầu Houblon có 3 dạng: – monoterpene myrcene; – α-humulene; – β-caryophyllene. • Dường như chỉ có Myrcene có tác dụng tích cực đến hương thơm của Beer Sử dụng Houblon • Việc sử dụng Houblon phụ thuộc vào nhiều yếu tố và mục đích sử dụng. • Dựa vào các yếu tố trên chúng ta quyết định lựa chọn lọai Houblon nào tối ưu nhất. • Các yếu tố và mục đích như – Mức độ đắng – Độ thơm – Bền mùi – Bền bọt 38 Ví dụ : Tính toán lượng Houblon sử dụng trong sản xuất beer • Giả thiết đầu: – Thể tích dịch 100 Hl – Độ đắng 20 mg/ lít Iso α- acid trong sản phẩm cuối cùng – Sản phẩm Hop 90% Aroma viên chứa 5% α- acid – Thời điểm sử dụng Houblon: Giai đoạn đun sôi – Cao chứa 30% α- acid Tính toán: – (a) Tổng số iso-α-acids cần có trong 100 hl: – 20 (mg/l) x 100 = 2000mg/hl – 2000 (mg/hl) x 100 (hl) = 200,000mg = 0.20 kg iso-α- acids – (b) Lượng cao 30% sử dụng: – 0.20 x 100/30 = 0.67 kg α-acids – (c) Lượng α-acids chứa trong hoa viên aroma (5%): – 0.67 x 100/5 = 13.4 kg hoa viên aroma Nước • 97% trên bềmặt quả đất ở trong biển • 3% lượng nước là nước ngọt. • Trong tổng số nước ngọt thì 75% lượng nước đó ở trạng thái đóng băng • 22% nước tồn tại dưới mặt đất • Một phần nhỏ nước bềmặt tồn tại trong các ao hồ sông suối 39 Nước sản xuất beer • Để tạo ra được một đơn vị thể tích sản phẩm thường 1: 6 (1 l beer cần 6 l nước). • Beer là một sản phẩm chứa trên 90% nước • Ngoài ra trong quá trình nảy mần cần lượng nước 30- 40 Hl/ 1 tấn malt • Lắp đặt một nhà máy sản xuất beer chúng ta phải quan tâm đến nguồn nước (số lượng và chất lượng). Chức năng và nhiệm vụ của nước trong sản xuất beer • Nước trong beer thành phẩm. Tỉ lệ sử dụng 2,7: 1 • Nước trong sản xuất. Tỉ lệ sử dụng 2,1: 1 • Nước dùng mục đích khác. Tỉ lệ sử dụng 1:1 • Nước dùng cho phục vụ. Tỉ lệ sử dụng 0,2:1 – (Tiêu chuẩn theo bảng. Tiêu chuẩn nước cấp theo UK 2000 và EU ) Nguồn Ion trong Beer • Thành phần các ion vô cơ trong nước có tác động đến hương thơm và chất lượng – Vùng Burton có độ cứng rất cao nên sản phẩm tại vùng này nổi tiếng những loại Beer nặng. – London và Munich có nguồn nước kiềm vì thế tại đầy rất nổi tiếng loại Beer sẫm màu, – Vùng Pilsen chứa rất ít khóang chất vì thế sản phẩm beer cổ điển rất nổi tiếng 40 Hiệu ứng trực tiếp của Ion kim loại lên beer • Ion Na+ chịu trách nhiệm điều khiển vị mặm. – Ngưỡng 150- 200 mg/l – Chát, chua (250mg/l), – Dưới 100 mg/l thì vị ngọt sẽ được tăng cường • Ion Mg2+ – Có tác dụng đến vị đắng và chua ở ngưỡng vượt 70 mg/l tác động này còn phụ thuộc vào cân bằng của ion Mg2+ và ion Ca2+ • Ion Ca2+ – Có thể làm giảm bớt vị chua khi hàm lượng Mg2+ cao • Ion Cl- – Khi hàm lượng từ 200- 400mg/l chúng ta sẽ nhận được vị ngọt của dung dịch • Ion SO42- – Đóng góp vị đắng và dư hậu đắng của sản phẩm nếu hàm lượng đạt mức từ 200- 400 mg/l Hiệu ứng gián tiếp của ion kim loại lên beer • Đáp ứng nhu cầu của nấm men • Tác động trên enzym của Malt • Tác động trên hệ keo của dung dịch • Tác dụng trên pH của dung dịch 41 Các phương pháp xử lý nước Loại bỏ cặn rắn – bằng phương pháp keo tụ; kết bông; lọc bằng cát; oxy hóa; • Điều chỉnh hàm lượng khoáng chất trong nước – bằng phương pháp đun nóng; Sử dụng vôi; Acid hóa; Cột trao đổi ion; Thẩm thấu ngược; Điện giải; Sử dụng muối canci. • Loại bỏ các hợp chất hữu cơ – bằng bể hiếu khí; cột than họat tính; • Thanh trùng nước loại bỏ vi sinh vật – bằng Chlorine; Bromine; Ozon; Bạc ion; Tia cực tím; Màng siêu lọc; • Loại khí hòa tan – bằng kỹ thuật hút chân không Nấm men • Có hàng ngàn chủng Saccharomyces cerevisiae. • Những chủng này được sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất beer, bánh, rượu qua chưng cất và trong phòng thí nghiệm. • Saccharomyces, tiếng Latin chỉ một loại đường từ nấm được đặt tên cho một chủng nấm men sử dụng lần đầu tiên năm 1838 bởi Meyen, • Hansen nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Carlsberg laboratory ở Denmark trong những năm 1880s • Chủng nấm men lên men nổi tên là S. cerevisiae dùng trong sản xuất beer ale • Chủng S. carlsbergensis là chủng lên men chìm ở nhiệt độ thấp dùng trong sản xuất beer lager. Nguồn gốc • Saccharomyce s sensu stricto được xem là chủng gốc của hầu hết các chủng nấm men dùng trong ngành công nghiệp lên men 42 Việc phân loại các chủng nấm men vẫn còn trải qua nhiền biến đổi cho đến ngày nay • Có 3 nguyên nhân để giải thích cho hiện tượng này: – (1) Một số loại nấm men đã bị gọi hoặc mô tả chưa đúng – (2) Những phát hiện mới về chúng dẫn đến thay đổi – (3) Những xuất bản trước đây đưa ra thông tin về nấm chưa được bao quát • Năm 1970, các nhà phân loại học xếp các chủng S. carlsbergensis và S. uvarum vào nhóm nấm men Lager. • Năm 1990, họ lại xếp S. uvarum là một nhánh của S. cerevisiae. • Sau đó S. cerevisiae và carlsbergensis lại được xếp vào nhóm S. pastorianus thường được viết rõ ràng với tên S. pastorianus/carlsbergensis. • Đã có nhiều tranh luận nhằm giữ tên S. carlsbergensis cho chủng nấm men lên men sản phẩm lager beer thay vì dùng tên S. pastorianus. • Trong những năm gần đây các nhà khoa học lại chứng minh rằng S. bayanus và S. pastorianus không giống nhau và không phải là chủng nấm men có trong nhóm tự nhiên (do đột biến tạo thành). Sinh trưởng- Sinh sản • Hầu hết các chủng nấm men trong sản xuất beer là nhị bội thể (diploid), đa bội thể (polyploid) hoặc có số bội thể không chỉnh (aneuploid) • Tuổi của nấm men phụ thuộc vào số lần chúng đã phân chia • Mỗi tế bào nấm men có thể sinh sản được từ 10- 33 tế bào con • Trong sản xuất công nghiệp chủng nấm men lên men beer ale có thể đạt tối đa 21,7 ±7,5 lần phân chia và tối thiểu 10,3 ± 4,7 lần phân chia 43 • Sau một lần sinh sản trên tế bào mẹ sẽ hiện diện một vết sẹo, điều này không có trên tế bào con • Trong điều kiện môi trường giàu chất dinh dưỡng như dịch nha và điều kiện nhiệt độ tối ưu thời gian để tạo ra một thế hệ mới khoảng 90 phút Nấm men sát thủ (Killer yeast) • Năm 1963, Bevan và Makower quan sát hiện tượng chết hàng loạt trong một chủng S. cerevisiae, • Kết quả cho thấy rằng trong chủng Saccharomyces, có một chủng được đặt tên là nấm men sát thủ • Chúng tiết ra độc tố có tác dụng độc và nhạy cảm đối với các chủng cùng loài, ít có tác động hơn với những chủng khác loài. – Thí nghiệm trộn 10% chủng nấm men sát thủ lager vào chủng nấm men ale. Trong vòng 10 giờ toàn bộ chủng nấm men ale hầu như bị tiêu diệt, chỉ khi mật độ nấm men sát thủ lager giảm xuống còn 1% (sau 24 giờ) chủng nấm men ale mới có khả năng phục hồi Nhu cầu dinh dưỡng • Nhu cầu Oxygen – Oxygen đóng vai trò quan trọng trong quá trình tăng sinh khối của nấm men – Oxogen cần thiết để nấm men tổng hợp sterols và acid béo nhằm tăng sinh khối quá trình này xảy ra trong điều kiện nồng độ oxygen dưới tối ưu (suboptimal concentrations). – Oxygen hòa tan (DO) cần phải có độ tinh khiết và chất lượng cao 44 Chuyển hóa Hydrocarbon • Dịch nha chứa các loại đường như Succrose; Glucose; Maltose; Maltotriose; và dextrin • Glucose và Fructose luôn luôn được ưu tiên sử dụng trước sau đó mới tới đường Maltose và Maltotriose • khi Glucose cao (lớn hơn 1% w/v) thì gene MAL loci (gene điều khiển chuyển hóa maltose và maltotriose) bị khống chế. • Khi hàm lượng glucose giảm xuống còn 40- 50% thì quá trình sử dụng maltose và maltotriose mới bắt đầu. • Như vậy việc có mặt của glucose trong dịch nha là nguyên nhân làm giảm tốc độ lên men Sản phẩm sinh ra từ nấm men • Cồn (Alcohols) – Thành phần alcohol chủ yếu do nấm men sinh ra là ethanol, – Vài loại cồn khác cũng được tạo ra như các cồn bậc cao, dầu fusel các thành phần này góp phần quan trọng đến hương beer