Công nghệ sản xuất rượu,bia

và nước giải khát

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

Quy trình sản xuất bia

• (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

• 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

* 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

15

• 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

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

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

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

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 hoa tan sang trạng thái hoa 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 con 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

Enzymes

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

Nhiệt độ

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 bô sung CaSO4 hoặc CaCl2.

Hạ pH của dung dịch bằng cách bô sung acid lactic.

Bô sung chế phẩm enzyme thủy phân vào dịch bột.

25

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 lautering Adjuncts Boiling Malt

Enzymes

27

• 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

pH for mashing

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 re 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 cung một lúc, từ lúc đầu đến điểm

cuối, ở nhiệt độ 750C không qua thời gian đun sôi.

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

Đường hóa ba giai đoạn ( Sx bia vàng)

Đường hóa ba giai đoạn

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

Đường hóa hai giai đoạn có sử dụng

thế liệu

Lọc

Tinh bột

ethanol H2O

I2

Malt Thế liệu

Đường hóa hai giai đoạn có sử dụng

thế liệu

52oC 62oC 72oC

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 ) .

Nhiệt độ

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

Enzymes

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 se 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 nhiều hơn 0,5% cồn

Đường hóa 1 giai đoạn

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

Đường hóa 3 giai đoạn

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

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%, bô

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 se 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 se được

trộn với phần còn lại. Sản phẩm được lọc và được lên men tiếp trong điều kiện có bô sung CO2

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 con 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.

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 hoa 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

Vung đang

bị thủy phân Mixen bao

bọc protein Mạng mixen

Mixen riêng

lẻ có tua Quá trình thủy phân β-glucan

Tinh

bột

• 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

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

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

• 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

manhole

raking gear device

raking knife

down pipe

shaft guide

sparging water level probe

mash storage

spent grains

removing device headwaters

• 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 con 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

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: Với hàm lượng vừa phải 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.

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: K 2PO4 → HPO42- + H+

KH2PO4 có phản ứng như một kiềm yếu: HPO42- + H+ + OH- → H2PO4

- + OH-

K 3PO4 có phản ứng như một kiềm mạnh: PO43- + 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 )

Lautering with lauter tun

57

• 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

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 con 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

Nấu dịch đường với hops

• Mục đích:

• Vô hoạt các enzyme có trong malt: α-amylase

• Tiệt trung 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

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 đôi 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

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

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:

• Bô sung oxy dạng không khí vô trung từ máy nén: bô sung khí dọc ống truyền (xuôi chiều) hay vào thung lên men

• Bô 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

-

• 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

63

Wort aeration

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

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

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.

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 hoa 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

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-phenyletanol 2-phenylacetate L-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

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)

71

• 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

72

• 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

73

• 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)

75

• 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

76

• 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

77

• 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

Lên men nổi

Lên men chìm

SG/Sugar, pH, alcohol, cell concentration?

Kiểm soát chất lượng lên men bia

Kiểm soát chất lượng lên men bia

optimate

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

SU

GA

R fu

sel alcoho

l fu

sel alcoho

l S

UG

AR

t0

Lên men chìm

Lên men nôi

yeast

So sánh các quá trình lên men bia

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 hoa, không hoa tan nữa và pH không giảm. Trong lên men chìm do giữ áp lực giai đoạn cuối nên pH tiếp tục giảm.

• CO2 hoa 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 con 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

Sự sinh tổng hợp các ester

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

sterols acetyl 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

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

Aldehyde & Ester

Higher alcohol

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.

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 đôi vào DMS khi đun nóng. Hạt sậm màu có DMS ít hơn. Khi đun sôi dịch nha , DMS se bốc hơi.

Tránh các DMS ngưng tụ nhỏ giọt trở lại vào dịch nha. Cuối cung , 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, mui 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

tông hợp trong quá trình ôn 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

Acid and Dimethyl sulfite

Acetaldehyde & Ester

Acetaldehyde & Ester

Acetaldehyde & Ester

Acetaldehyde & Ester

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

• 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

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 con 1oC trong 2 ngày – 9 ngày

• 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 con lại trong bia: 1.106 – 4.106 tế bào / ml

Giai đoạn ổn định

• 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 con 2 – 7 mg/l (do khử thành ethanol). Ngưỡng cảm acetaldehyde là 10 mg/l

Giai đoạn ổn định

104

Ageing of beer

• 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

• 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

• 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

• 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)

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

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

Gốc aminoacid trong ổn định bia

Nồng độ tương ứng aldehyde tăng theo thời gian ôn 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 bô sung rượu bậc cao dẫn đến tăng nồng độ của andehyde .

các phản ứng được xúc tác bởi các ion Fe và Cu

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

• 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

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

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 hoa 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

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

Proteins – functional properties

V. Foaming formation

119

FOAM FORMATION

FOAM BREAKDOWN

Lọc dịch bã hèm

Thanh trùng

Quy trình vô chai, đóng két

Quy trình vô chai, đóng két New bottles

returned bottles Depalletiser Decarter Sorter Washer Inspector Filler

Crowner Pasteuriser Labeller Check

fill-level Scrater Palletiser Fill bottles in

warehouse

Pallets Scrate washer

Filler Inspector

Washer

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

ôn định bia non Đo độ đầy của chai Vô bia, đóng nắp

Dán nhãn Thanh trùng Đóng két

Quy trình bia sau lên men

Tiêu chuẩn bia

127

• 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

128

• 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

129

• 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