MUC LỤC

GVHD:PGS.TS.Lê VănViệtMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

1.TỔNG QUAN VỀ BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP.................................8
1.2 PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP...............9
1.2.1 Near beer .........................................................................................................10
1.2.2 Light beer ........................................................................................................10
1.2.3 Small beer .......................................................................................................10
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP
2.1 NGUYÊN TẮC LÀM GIẢM NỒNG ĐỘ CỒN TRONG BIA ..... 12
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT BIA CÓ NỒNG ĐỘ CỒN
THẤP ................................................................................................. 12
2.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA CÓ NỒNG ĐỘ CỒN THẤP
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC ................................................. 12
2.3.1 Các phương pháp ..........................................................................................12
2.3.2 Phương pháp điều khiển quá trình nấu ....................................................12
2.3.3 Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bởi việc thay thế một
lượng malt dung dịch tinh bột được hidro hóa(hydrogenates starch
hydrolyzate) ......................................................................................................16
2.3.4 Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp điều
khiển quá trình lên men .................................................................................18
2.4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP BẰNG
PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ................................................................. 20
2.4.1 Nguyên tắc......................................................................................................20
2.4.2 Quy trình .........................................................................................................21
2.5 SO SÁNH HAI QUY TRÌNH....................................................... 21
3. PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ ....................................................................
3.1.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP LÀM GIẢM NỒNG ĐỘ
CỒN TRONG BIA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ...................... 23

1


MUC LỤC

GVHD:PGS.TS.Lê VănViệtMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

3.1.1.Vacuum distillation ......................................................................................23
3.1.2.Vacuum evaporation ....................................................................................23
3.1.3.Dialysis ............................................................................................................24
3.1.4 Reverse osmosis ............................................................................................24
3.2.GIẢM

NỒNG

ĐỘ

CỒN

TRONG

BIA

BẰNG

MÀNG

MEMBRANE THẨM THẤU NGƯỢC (REVERSE OSMOSIS ........ 25

3.2.1.Nguyên tắc......................................................................................................25
3.2.2.Thiết bị ............................................................................................................25
3.2.3.Phương pháp thực hiện................................................................................26
3.2.4.Các yếu tố ảnh hưởng ..................................................................................27
3.2.6.Kết luận ...........................................................................................................36
3.3 GIẢM NỒNG ĐỘ CỒN TRONG BIA BẰNG CÁCH KẾT HỢP 3
LOẠI MÀNG MEMBRANE VI LỌC, LỌC NANO, VÀ THẨM
THẤU NGƯỢC ................................................................................. 36
3.3.1Quy trình sản xuất..........................................................................................36
3.3.2. Các thông số vận hành ...............................................................................38
3.4 GIẢM NỒNG ĐỘ CỒN TRONG BIA BẰNG MÀNG
MEMBRANE PERVAPORATION ................................................... 39
3.4.1 Nguyên tắc......................................................................................................39
3.4.2 Màng membrane pervaporation ................................................................40
3.4.3.Quy trình thực hiện ......................................................................................42
3.4.4. Thông số vận hành ......................................................................................43
3.4.5.Các yếu tố ảnh hưởng ..................................................................................43
3.4.6. Ưu nhược điểm ............................................................................................46
3.4.7 Kết luận ...........................................................................................................46
3.5.GIẢM NỒNG ĐỘ CỒN TRONG BIA BẰNG MÀNG THẨM
TÁCH DIALYSIS .............................................................................. 46
3.5.1.Nguyên tắc......................................................................................................46
3.5.2.Phương pháp thực hiện................................................................................47
2


MUC LỤC

GVHD:PGS.TS.Lê VănViệtMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt


3.5.3.Các yếu tố ảnh hưởng ..................................................................................48
3.5.5.Ưu nhược điểm..............................................................................................52
3.6. GIẢM NỒNG ĐỘ CỒN TRONG BIA BẰNG PHƯƠNG PHÁP
OSMOSIS DISTILLATION............................................................... 52
3.6.1.Nguyên tắc......................................................................................................52
3.6.2.Thiết bị ............................................................................................................54
3.6.3. Phương pháp thực hiện ..............................................................................55
3.6.4 Các thông số vận hành.................................................................................56
3.6.5.Các yếu tố ảnh hưởng ..................................................................................56
3.6.6 Kết luận ...........................................................................................................57
4. SẢN PHẨM...................................................................................... 59
4.1.MỘT SỐ SẢN PHẨM LIGHT BEER .......................................... 59
4.2.MỘT SỐ SẢN PHẨM NO-ALCOHOLIC BEER......................... 61
5 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................. 63

3


DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH

GVHD:PGS.TS.Lê Văn ViệtMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 2.1:Quy trình công nghệ giảm xuất bia nồng độ cồn thấp bằng
phương pháp nấu ở nhiệt độ cao từ nguồn nguyên liệu là 100 % malt..... 13

Hình 2.2 : Sơ đồ nấu bia theo phương pháp nhiệt độ cao có sử dụng
thế liệu ..................................................................................................... 14
Hình 2.3 : Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp
thay thế malt bằng một lượng (hydrogenates starch hydrolyzate) ............ 17
Hình 2.4: Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp
lên men lạnh............................................................................................. 19
Hình 2.5: Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp
vật lý ........................................................................................................ 21
Hình 3.1: Cấu tạo của màng membrane thẩm thấu ngược (RO) ................ 26
Hình 3.2: Mô hình cho quá trình khử cồn trong bia bằng việc sử dụng
màng membrane thẩm thấu ngược............................................................ 27
Hình 3.3: Sự giảm nồng độ cồn theo thời gian trong màng membrane thẩm thấu
ngược ở nhiệt độ 580C, áp suất 40 bar, tốc độ dòng nhập liệu 71min-1..... 28
Hình 3.4 : Lưu lượng dòng permeate theo sự chênh lệch áp suất ở 50oC
và tốc độ dòng nhập liệu là 7 l /phút trong màng membrane reverse
osmosis .................................................................................................... 32
Hình 3.5: Sự khử cồn và các hợp chất mùi vị trong bia theo sự chênh
lệch áp suất ở nhiệt độ 500C và tốc độ dòng nhập liệu 7l/phút trong
màng membrane reverse osmosis ............................................................. 33
Hình 3.6: Lưu lượng của dòng permeate theo nhiệt độ ở áp suất 40 bar và
tốc độ dòng nhập liệu 7l/phút trong màng membrane reverse osmosis...... 34
Hình 3.7:Sự giữ lại ethanol và các hợp chất thơm trong dòng retentate
ở 400C và tốc độ dòng nhập liệu là 7l/phút trong màng membrane
reverse osmosis ....................................................................................... 34
4


DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH

GVHD:PGS.TS.Lê Văn ViệtMẫn

Thầy:Huỳnh Trung Việt

Hình 3.8: Lưu lượng dòng permeate phụ thuộc vào tốc độ dòng nhập liệu ở
50C áp suất 40bar trong màng membrane reverse osmosis ....................... 35
Hình 3.9(A) Nồng độ của ethanol và các hợp chất thơm trong dòng permeate
(B)Sự giữ lại ethanol và các hợp chất thơm trong dòng retentate tại 500C và áp
suất 40bar trong màng membrane reverse osmosis ................................... 35
Hình 3.10: Sơ đồ thiết bị của quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp sử
dụng kết hợp 3 loại màng membrane vi lọc, lọc nano,và thẩm thấu ngược 37
Hình 3.11: (a) Sử dụng bình ngưng tụ và hệ thống bơm chân không
(b) Sử dụng khí trơ.................................................................. 39
Hình 3.12: Sự vận chuyển chất qua màng membrane pervaporation ......... 40
Hinh 3.13:Sư thấm lọc của một số hợp chất trong đồ uống xuyên qua màng
membrane hydropholic, và hydrophilic .................................................... 41
Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý giảm nồng độ cồn trong bia bằng màng
hidrophilic.............................................................................................. 42
Hình 3.15: Sơ đồ khử cồn trong bia bằng màng membrane pervaporation 42
Hình3.16: Mối quan hệ giữa lưu lượng vận chuyển qua màng của ethanol
và nước phụ thuộc vào nồng độ của ethanol trong dòng nhập liệu khi sử dụng
màng membrane pervaporation ................................................................ 44
Hình 3.17: Mối quan hệ giữa hệ số tách ethanol vào nồng độ của nó trong
dòng nhập liệu khi sử dụng màng membrane pervaporation ..................... 44
Hình 3.18: Mối quan hệ giữ lưu lượng của các hợp chất thơm vào nồng độ
ethanol trong dòng nhập liệu khi sử dụng màng membrane pervaporation 45
Hình 3.19: Sơ đồ thiết bị khử cồn trong bia bằng màng dialysis .............. 45
Hình 3.20: Ảnh hưởng của lưu lượng bia qua màng lên tốc độ chảy của cồn và
các chất hòa tan trong bia.quá trình được thực hiện tại áp suất vận hành 4 bar
và sự chênh lệch áp suất giữa hai bên màng membrane là 0 bar................ 46
Hình 3.21: Ảnh hưởng của lưu lượng bia qua màng lên hệ số vận chuyển khối
của cồn và các chất hòa tan trong bia.Quá trình được thực hiện tại áp suất vận

hành 4 bar và sự chênh lệch áp suất giữa hai bên màng membrane là 0 bar 47

5


DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH

GVHD:PGS.TS.Lê Văn ViệtMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

Hình 3.22: Mối quan hệ giữa khả năng khả năng dịch chuyển ethanol và các
chất hòa tan trong bia xuyên qua màng membrane với lưu lượng của bia đi qua
màng membrane dialysis .......................................................................... 48
Hình 3.23: Khả năng thấm qua màng membrane cho alcohol và các chất hòa
tan trong bia cho màng membrane có kích thước lần lượt là 8µm và 11µm.Áp
suất vận hành 2 bar và áp suất vận chuyển qua màng là 0bar................... 49
Hình 3.24: Mối quan hệ giữ khả năng dịch chuyển ethanol và các chất hòa tan
trong bia xuyên qua màng membrane với sự chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt
của màng membrane ở diều kiện áp suất vận hành là 1bar và lưu lượng của bia
là 500 ml/phút .......................................................................................... 49
Hình 3.25: Động lực của quá trình vận chuyển chất xuyên qua màng membrane
Osmosis Distillation ................................................................................. 53
Hình 3.26: Quan hệ giữa áp suất hơi vào nồng độ ethanol ....................... 54
Hình 3.27 : Màng membrane contactor trong quá trình khử cồn trong bia bằng
phương pháp Osmosis Distillation............................................................ 55
Hình 3.28: Sơ đồ thiết bị quá trình khủ cồn trong bia bằng phương pháp
Osmosis Distillation ................................................................................. 56
Hình3.29: Tốc dộ chảy của ethanol phụ thuộc vào tỉ số Qf/QS và sự giảm nồng
độ ethanol giữa dòng vào và dòng ra với sự biến đổi của tỉ số Qf/QS ....... 57
Hình 4.1: Các sản phẩm Light beer trên thế giới...................................... 58

Hình 4.2: Các sản phẩm No-alcoholic beer trên thế giới.......................... 62
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Thành phần các hợp chất tạo nên mùi vị trong bia.................... 28
Bảng 3.2: Tính chất của mỗi loại màng membrane .................................. 29
Bảng 3.3: Ảnh hưởng các chế độ vận hành khác nhau đến khả năng khử cồn,
giữ lại các hợp chất thơm và lưu lượng qua màng của các hợp chất trong bia30
Bảng3.4: So sánh khả năng ứng dụng của màng màng SEPA 97 cellulose
acetate membrane của hãng Hopkins,MN với màng Thin-film Composite trong
khả năng ứng dụng để giảm nồng độ cồn trong bia................................... 31

6


DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH

GVHD:PGS.TS.Lê Văn ViệtMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

Bảng 3.5: Hệ số phân riêng cho các phân tử alcohol và các chất hòa tan trong
bia xuyên qua màng membrane với có bề dày lần lượt là 8µm và 11µm. Áp
suất vận hành 2 bar và áp suất vận chuyển qua màng là 0bar................... 50
Bảng 3.6: So sánh thành phần của bia ban đầu và bia sau quá trình khử cồn52
Bảng 4.1. Tên thương hiệu một số sản phẩm light beer trên thế giới với nồng
độ cồn và lượng calorie tương ứng .......................................................... 59
Bảng 4.2. Tên thương hiệu một số sản phẩm No-alcoholic beer trên thế giới
với nồng độ cồn và lượng calorie tương ứng ........................................... 61

7



CHƯƠNG1:TỔNG QUAN

GVHD:PGS.TS.Lê Văn Việt Mẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

8


CHƯƠNG1:TỔNG QUAN

GVHD:PGS.TS.Lê Văn Việt Mẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA SẢN PHẨM BIA NỒNG ĐỘ CỒN
THẤP
Quá trình sản xuất bia không cồn hay có nồng độ cồn thấp đã có một lịch sử lâu
dài khoảng gần 100 năm. Sự quảng bá và phân phối những sản phẩm này đã
phát triển rất mạnh xuyên suốt những thập kỉ qua. Bia với nồng độ cồn thấp
được sản xuất đầu tiên ở quy mô công nghiệp từ cuộc chiến tranh thế giới lần
nhất, là kết quả của sự thiếu nguyên liệu thô và do luật cấm nấu và bán rượu
của Mỹ từ năm 1919 đến năm1933. Ngày nay những sản phẩm này ngày càng
phát triển, do sự thay đổi thị hiếu, người tiêu dùng càng càng quan tâm hơn đến
vấn đề sức khỏe, mong muốn làm giảm nồng độ cồn trong khi lái xe và có một
niềm tin mạnh mẽ hơn về lợi ích của những sản phẩm đồ uống ít cồn. Những
sản phẩm này không những được tiêu thụ trong nước mà còn được xuất khẩu
với số lượng lớn đến những đất nước theo đạo hồi, nơi mà đồ uống chứa cồn bị
cấm. Những điều trên làm gia tăng thị trường của những sản phẩm bia không
cồn và bia có nồng độ cồn thấp. Ngày nay thị trường của những sản phẩm này
đang chịu một sức ép rất lớn từ những sản phẩm như nước ngọt không cồn hay
“alcopops “ loại sản phẩm cồn trộn lẫn với dịch trích của một vài loại trái cây.

Tuy nhiên sự cạnh tranh này đã dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều các sản
phẩm bia có nồng độ cồn thấp nhưng vẫn giữ được những mùi vị thơm ngon
như bia có độ cồn thông thường.

1.2 PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP:
Quy định về nồng độ cồn trong những sản phẩm bia không cồn hay có nồng độ
cồn thấp thay đổi đa dạng từ quốc gia này sang quốc gia khác.
Ở Mỹ đồ uống với nồng độ cồn khoảng 0.5% thì được xem là đồ uống
không cồn theo quy định của bộ luật Volstead. Nhờ đó sự xuất hiện của
các sản phẩm này khá đa dạng.
Theo bộ luật về rựợu bia( 5/2007) ở Mỹ thì quy định :
• Bia không cồn (No alcohol/alcohol free beer) có nồng độ cồn
không quá 0.05%(v/v).
• Bia được giảm nồng độ cồn (Dealcoholised beer) có nồng độ cồn
từ 0.05% nhưng không quá 0.5%(v/v)
• Bia nồng độ cồn thấp ( Low alcohol beer) nồng độ cồn không quá
1.2%
Ở Châu Âu sản phẩm được gọi là bia không cồn , khi nồng độ cồn của
nó không được quá 0.5%
Mặc dù được dán nhãn là sản phẩm bia không cồn, tuy nhiên nó vẫn chứa một
lượng nhỏ cồn. Do đó, những sản phẩm này thì bị cấm để bán cho lứa tuổi vị
thành niên
Theo sự phát triển của dòng sản phẩm này đồ uống bia không cồn thường có 3
nhóm chính :
• Near beer
• Light beer
• Small beer

9



CHƯƠNG1:TỔNG QUAN

GVHD:PGS.TS.Lê Văn Việt Mẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

1.2.1 Near beer:
Neer beer là nhóm đầu tiên của sản phẩm đồ uống ít cồn hay không cồn ( nồng
độ cồn khoảng 0.05% hay nhỏ hơn). Sản phẩm này thì đã được sản xuất và
buôn bán trong giai đoạn cấm nấu và bán rượu bia của Mỹ (1919-1933). Neer
Beer thì không thể được dán nhãn là bia, mà nó thường được xem là loại đồ
uống ngũ cốc
Phần lớn các sản phẩm Neer beer được sản xuất theo quá trình lên men chìm ở
nhiệt độ 7-120C sau đó qua quá trình lên men phụ ở nhiệt độ 0-40C nên tạo
thành bia có hương vị khô và lạnh.
Sản phẩm Neer Beer phổ biến nhất với tên thương hiệu là Bevo của hãng
(Anheuser-Busch), Pabst của hãng Pablo, Miller của hãng Vivo và Schlitz của
hãng Famo. Năm 1921 sản lượng Neer beer lên tới 300 triệu gallon
Nhiều nhà phê bình thực phẩm đã nhận xét rằng Neer beer là một loại đồ uống
nhạt nhẽo, như là “nước cháo loãng”. Tuy nhiên ngày nay sản phẩm neer beer
đang được cải tiến nhiều hơn để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng cho sản
phẩm này.
1.2.2 Light beer
Light beer là sản phẩm bia đã được giảm nồng độ cồn và hàm lượng calorie
thích hợp với những người mong muốn làm giảm hàm lượng cồn và lượng
năng lượng trong cơ thể.Những sản phẩm này thì thường có mùi vị nhạt hơn so
với sản phẩm bia truyền thống.
Light beer với nồng độ cồn thấp, cho phép người tiêu thụ có thể uống nhiều bia
hơn mà không bị say. Light beer thường có nồng độ cồ từ 2.2-3.2%
1.2.3 Small beer

Small beer là bia có nồng độ cồn rất thấp, đôi lúc không qua quá trình lọc và nó
thường đặc như là cháo yến mạch. Sản phẩm này thì được ưa thích bởi người
trung cổ ở châu âu và thuộc địa ở Bắc Mỹ. Thường thì sản phẩm này được
dùng trong bữa sáng. Trước khi có hệ thống xử lý nước thì bệnh dịch tả và
bệnh lây qua nước uống là nguyên nhân chính gây ra sự chết chóc. Bởi vì cồn
là một chất độc đối với những vi khuẩn này cũng như quá trình nấu bia xảy ra ở
nhiệt độ sôi của nước do đó bia thay nước là một cách hữu hiệu để giảm bệnh
dịch.Trước kia small beer thường được sản xuất ở nhà cho trẻ em và người
giúp việc
Small beer được sản xuất theo quá trình lên men nổi ở nhiệt độ 15-230C
Ngày nay sản phẩm small beer thì đã được sản xuất ở quy mô công nghiệp dẫn
đầu là hãng Anchor Brewing Company.Tuy nhiên những sản phẩm này thường
có màu sáng và vị đắng nhạt hơn so với các sản phẩm bia không cồn khác

10


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

11


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt


2.1 NGUYÊN TẮC LÀM GIẢM NỒNG ĐỘ CỒN TRONG BIA
Bia là sản phẩm đồ uống có cồn phổ biến nhất trên thế giới. Sản lượng tiêu thụ
hằng năm chiếm khoảng 120tỉ lít/ năm.Chất lượng của bia được tạo thành từ
những hợp chất mùi và vị đặc trưng trong bia.Về phương diện cảm quan, hàm
lượng cồn có tác động mạnh mẽ đến chất lượng của loại đồ uống này,ảnh
hưởng đến vị chua, một sự thay đổi nhỏ thành phần hữu cơ trong sản phẩm sẽ
ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm.Vì vậy người ta muốn sản xuất
một loại sản phẩm có nồng độ cồn thấp nhưng vẫn giữ được những thành phần
đặc trưng.

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT BIA CÓ NỒNG ĐỘ CỒN
THẤP
Công nghệ sản xuất bia có nồng độ cồn thấp có thể được chia làm hai phương
pháp: giảm nồng độ cồn trong bia bằng phương pháp hóa học và giảm nồng độ
cồn trong bia bằng phương pháp vật lý.Mỗi phương pháp thì có những ưu
nhược điểm riêng và tạo ra những sản phẩm bia không cồn có nồng độ cồn đa
dạng.

2.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA CÓ NỒNG ĐỘ CỒN THẤP
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
2.3.1 Các phương pháp:
Giảm nồng độ cồn trong bia bằng phương pháp hóa học có thể được tiến hành
dựa vào việc điều khiển quá trình nấu và quá trình lên men.
Quá trình nấu được điều khiển để tạo ra một dịch nha có khả năng lên men
kém. Điều này có thể được thực hiện bằng cách thực hiện quá trình nấu tại
nhiệt độ cao hay thay thế một phần malt bằng một lượng dung dịch tinh bột
được hidro hóa (hydrogenated starch hydrolyzate).
Mục đích của việc điều khiển quá trình lên men để sản xuất ra một lượng
ethanol thấp. Điều này được thực hiện bằng các phương pháp như là dừng hoạt
tính của nấm men trước khi quá trình lên men kết thúc, dùng một loại nấm men

đặc biệt, điều khiển nhiệt độ lên men, hay điều khiển thời gian tiếp xúc giữa
nấm men với dịch nha. Quá trình lên men có thể được dừng sớm hơn bởi việc
tách nấm men ra khỏi dịch nha, bởi quá trình lọc, bằng phương pháp ly tâm,
hay dùng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng để cung cấp sự sốc nhiệt để giết
những tế bào nấm men. Những phương pháp này khó khăn trong khi thực hiện
ở quy mô công nghiệp. Và sản phẩm tạo ra bằng phương pháp này phải được
giữ tại nhiệt độ -10C trong vòng 10 ngày để sản phẩm tạo thành có mùi vị thích
hợp.
2.3.2 Phương pháp điều khiển quá trình nấu:
Nguyên tắc:
Nếu ta điều khiển quá trình nấu để tạo ra một dịch nha có khả năng lên men
thấp thì ta sẽ tạo ra được sản phẩm bia có nồng độ cồn thấp.Tuy nhiên phương
pháp này làm cho sản phẩm tạo thành có mùi “worty” và có một vị ngọt giả
tạo. Để làm giảm mùi “worty” này, ta sẽ giảm một lượng malt trong quá trình
nghiền và thay thế nó bằng một tinh bột. Quá trình nấu sẽ được thực hiện ở
nhiệt độ cao khoảng 70-80oC, nguyên tắc chính của phương pháp này là làm
giảm khả năng tạo ra các đường lên men trong quá trình nấu bằng cách giới hạn
hoạt tính đường hóa của enzyme β-amylase. Enzyme β-amylase thì kém chịu
12


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

nhiệt hơn so với enzyme α-amylase, trên 800C thì β-amylase thì mất hoạt tính
trong khi α-amylase thì không bị ảnh hưởng. Phương pháp này sản xuất ra một
dịch nha có tỉ lệ của detrin/ đường cao. Giá trị pH của dịch nha thì cũng được
hạ thấp bằng cách thêm vào một lượng axit phosphoric và sulphuric. Nếu chỉ

dựa vào phương pháp này để sản xuất ra sản phẩm bia với nồng độ cồn thấp thì
ít khi thành công và do đó nó phải được kết hợp với việc điều khiển quá trình
lên men để sản xuất ra sản phẩm với nồng độ cồn nhỏ hơn 1%
Quy trình công nghệ sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương
pháp nấu ở nhiệt độ cao:
Malt đại mạch

Nghiền
α-amylase
Nước

Nấu
hemicellulase

O2 vô trùng

Nấm men

Làm lạnh bảo hòa O2

Lên men phụ

Dịch trích hoa
houblon

Sinh khối

Lên men chính

Phối trộn


Cặn

Màu malt

Tàng trữ

Chiết chai

Thanh trùng

Bia nồng độ cồn thấp

Hình 2.1 : Quy trình công nghệ sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng
phương pháp nấu tại nhiệt độ cao từ nguồn nguyên liệu là 100 % malt

13


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

Giải thích quy trình:
Quá trình nấu:
Mục đích chính của quá trình nấu
• Trích ly các chất chiết từ malt đại mạch và thế liệu vào nước
• Thủy phân một số chất phân tử lượng lớn thành các chất có phân thử
lượng nhỏ cho nấm men sử dụng

Để giảm nồng độ ethanol sau quá trình lên men và tạo thành một dịch nha có
khả năng lên men kém, trong quá trình nấu ta phải hạn chế hoạt tính của
enzyme đường hóa β-amylase.Phương pháp tiêu biểu nhất là tiến hành quá
trình nấu tại nhiệt độ cao (780-800C)
Đối với quá trình nấu bia có sử dụng phế liệu thì thì phương pháp nấu tại nhiệt
độ cao được thực hiện như sau.

Hình 2.2:Sơ đồ nấu bia theo phương pháp nhiệt độ cáo có sử dụng thế liệu
Nguyên liệu malt đại mạch và nước (main mash) được đưa và bồn nấu ở nhiệt
độ 460C (1150F) trong khoảng 15 phút [1]
Cùng lúc đó , một lượng malt đại mạch , ngũ cốc (bắp, gạo) và nước thì được
đưa vào một nồi nấu khác (tỉ lệ của malt chiếm khoảng 35% và ngũ cốc khoảng
65%)(cooker mash).Hỗn hợp này được giữ ở nhiệt độ phòng khoảng 20 phút và
sau đó được gia nhiệt đến nhiêt độ nhiệt độ sôi 2120F (1000C) trong khoảng 30
phút, và được giữ tại nhiệt độ này trong khoảng 10-30 phút.[2]
Hỗn hợp [2] sau đó được làm lạnh về nhiệt độ 1720F(780C) (trên nhiệt độ mà
enzym β-amylase hoạt động và dưới nhiệt độ enzyme α-amylase bị mất hoạt
tính),quá trình làm lạnh được thực hiện trong 10 phút. Trong khi hỗn hợp thứ
[2] được gia nhiệt ,đun sôi và làm lạnh thì hỗn hợp thứ [1] thì được giữ tại nhiệt
độ 1150F(460C) Khi hỗn hợp thứ [2] đến nhiệt độ 1720F(780C), thì hỗn hợp
thứ[1] sẽ được bơm một cách chậm chạp vào bồn chứa hỗn hợp [2], để nhiệt độ
14


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

của hỗn hợp [1] tăng lên đến nhiệt độ của hỗn hợp[2] một cách mau chóng thì

bộ phận gia nhiệt cho hỗn hợp [2] luôn được duy trì. Nhân tố quyết định đến
quá trình này là nâng nhiệt độ của hỗn hợp[1] chứa một lượng enzym αamylase và β-amylase từ nhiệt độ 1150F-1600F(460C -710C), một cách nhanh
chóng để ngăn chặn sự hình thành những đường có khả năng lên men nhờ hoạt
tính của enzym β-amylase, và nó cũng tăng nhanh chóng nhiệt độ của hỗn
hợp[2] lên 1720F(780C) để tránh sự tạo thành những đường có khả năng lên
men từ hoạt tính của các enzym khác trong malt
Quá trình làm lạnh hỗn hợp[2] đến 1720F(780C) trước khi cho hỗn hợp thứ [1]
vào, do đó không làm mất đi hoạt tính của enzym α-amylase (khi nhiệt độ 800C
thì enzyme này bị mất hoạt tính).
Ngoài ra ta có thể thay hỗn hợp [2] bằng nước nóng, trong quá trình sản xuất
bia từ nguyên liệu là malt không có phế liệu. Nước được duy trì tại nhiệt độ
1720F(780C), và hỗn hợp[1] cũng được bơm vào và được gia nhiệt lên trên
nhiệt độ hoạt động của enzyme β-amylase.
Hỗn hợp [1] sau khi được bơm toàn bộ vào hỗn hợp[2] thì sẽ được giữ trong
khoảng 25 phút ở nhiệt độ 1720F , quá trình kết thúc có sự chuyển hóa tinh bột
thành đường và các dextrin. Dịch nha sau quá trình nấu có 40-46% RDF(real
degree of fermentation). Dịch nha này sau khi lên men bia có nồng độ ethanol
dưới 2%
Nước được sử dụng trong quá trình có pH khoảng 4.5. Vì enzyme α-amylase
trong malt thì thường có hoạt tính thấp do đó ta thường bổ sung thêm chế
phẩm enzyme thương mại từ vi sinh vật (Bacillus subtilis).Lượng enzyme này
cho vào khoảng 0.1-0.2% khối lượng malt.Quá trình nấu với α-amylase được
thực hiện trong thời gian 30 phút. Trong quá trình nấu để giảm độ nhớt ta bổ
sung thêm enzyme hemicellulase. Độ nhớt của hỗn hợp sau quá trình nấu là 5060 centipoise tại 750C
Quá trình làm lạnh bảo hòa CO2
Mục đích:
Hạ nhiệt độ của dịch đường từ 78oC xuống 10oC là nhiệt độ thích hợp cho nấm
men chìm hoạt động.
Đảm bảo lượng oxi hòa tan cần thiết cho sự phát triển của nấm men ở giai đoạn
đầu của quá trình lên men.

Quá trình lên men chính:
Mục đích:
Chuyển hóa đường thành ethanol, cacbon dioxyde, cùng các phụ phẩm
Quá trình lên men được thực hiện với nấm men Saccharomyces cerevisiae
được thực hiện tại nhiệt độ 100C trong 2- 8 ngày
Quá trình lên men phụ :
Mục đích:
Lên men lượng đường còn lại, bão hòa carbon dioxyde cho bia tươi, ổn định
hương vị độ trong cho sản phẩm
Quá trình lên men phụ được thực hiện tại nhiệt độ 00C trong 2-10 ngày
Quá trình phối trộn:
Mục đích : hoàn thiên

15


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

Bia sau quá trinh lên men được phối trộn với dịch trích hoa houblon và màu
malt để tạo vị đắng và màu sắc cho bia
Quá trình tàng trữ:
Mục đích :ổn định mùi vị cho bia.
Quá trình chiết chai lon:
Rót bia:theo nguyên tắc đẳng áp
Thanh trùng:
Mục đích : Bảo quản
Thiết bị thanh trùng Tunel (5 vùng):tại 62-650C trong 20-30 phút

Thiết bị thanh trùng bản mỏng: tại 70-720C trong 30s
Bia được thực hiện theo phương pháp này có nồng độ cồn dưới 2%
2.3.3 Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bởi việc thay thế một lượng
malt dung dịch tinh bột được hidro hóa(hydrogenates starch hydrolyzate)
Nguyên tắc:
Bia có nồng độ cồn thấp được thực hiện theo phương pháp này trong khía cạnh
một phần malt thì được thay thế bằng dung dịch tinh bột được hidro hóa
(hydrogenates starch hydrolyzate).Lượng tinh bột (hydrogenates starch
hydrolyzate) này được thêm vào trước quá trình nấu dịch nha với hoa houblon.
Lượng tinh bột (hydrogenates starch hydrolyzate) thường ở dạng syrup với 685% khối lượng chất khô, được sản xuất bằng cách hidro hóa dung dịch tinh
bột có mức độ thủy phân (chỉ số DE) từ 15-50 và số lượng thêm vào chiếm
khoảng 0.1-2% khối lượng sản phẩm bia cuối cùng.
Do lượng dung dịch tinh bột được hidro hóa này không có khả năng tạo ra
ethanol trong quá trình lên men, và việc giảm lượng malt trong quá trình nấu
ban đầu sẽ làm giảm hàm lượng đường có khả năng lên men.Do đó trong quá
trình lên men sản phẩm tạo thành sẽ có nồng độ ethanol thấp
Khi ta dùng dung dịch tinh bột được hidro hóa là dung dịch sorbitol (thành
phần DP1 chiếm 84%, DP2 10,5%,DP3 3%) và chỉ số DE của dung dịch tinh
bột trước khi được hidro hóa là 90 thì sản phẩm bia tạo thành có vị ngọt giả
tạo , do đó không đáp ứng được thị hiếu của người tiêu dùng.
Để bia nồng độ cồn thấp tạo thành có mùi vị tốt, dung dịch tinh bột được hidro
hóa dạng thương mại được sử dụng và thường có thành phần tính theo % khối
lượng chất khô như sau:
% khôi lượng chất khô của DP1 (độ polyme hóa ) là 0.5%-16%
% khôi lượng chất khô của DP2 (độ polyme hóa ) là 1% -35%
% khôi lượng chất khô của DP>20 (độ polyme hóa ) < 20%
Và dung dịch tinh bột thủy phân trước khi được hidro hóa có chỉ số DE trong
khoảng 15-50

16



Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

Quy trình:
Malt đại mạch

Nghiền

Nước

Nấu

Lọc
Nước

Hoa hoblon
O2 vô trùng

Nấm men

Làm loãng

Dung dịch tinh bột
được hidro hóa

Đun nóng với hoa houblon


Làm lạnh bảo hòa O2

Lên men chính

Lên men phụ

Sinh khối

Cặn

Tàng trữ

Chiết chai

Thanh trùng

Sản phẩm

Hình 2.3 : Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp
thay thế malt bằng một lượng (hydrogenates starch hydrolyzate)

17


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt


Các thông số thực hiện:
Khi sử dụng quy trình này ta sẽ làm giảm lượng malt sử dụng và thay thế nó
bằng lượng tinh bột (hydrogenates starch hydrolyzate).Để tạo ra sản phẩm cuối
cùng với lượng tinh bột (hydrogenates starch hydrolyzate) khoảng 0.1-2% khối
lượng thì lượng malt được thay thế khoảng 20%.
Quá trình nấu 100% malt thì được thực hiện theo phương pháp ngâm qua 3 giai
đoạn 500C ở 30 phút,680C ở 30 phút và 750C ở 30 phút
Quá trình lọc bã malt thì được thực hiện ở 750C
Trước khi quá trình đun sôi với hoa houblon kết thúc khoảng 20 phút thì một
lượng hydrogenates starch hydrolyzate được thêm
Bia được lên men chính tại nhiệt độ 80C trong 6-8 ngày
Quá trình lên men phụ được thực hiện tại 00C trong 8-10 ngày
Bia được sản xuất theo phương pháp này có nồng độ cồn khoảng 2-3% thích
hợp để sản xuất các sản phẩm light beer
2.3.4 Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp điều
khiển quá trình lên men:
Quá trình lên men có thể được điều khiển bằng hai phương pháp: sử dụng một
loại nấm men đặc biệt và thực hiện quá trình lên men lạnh.
Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp sử
dụng nấm men đặc biệt
Sự lên men có thể được điều khiển bởi một số loài nấm men đặc biệt như
Saccharomycodes ludwigii, loài nấm men này chỉ lên men các đường như
glucose, fructose và sucrose chiếm khoảng 15% hàm lượng carbohydrate trong
dịch nha. Do đó sản phẩm bia tạo thành có nồng độ cồn nhỏ hơn 0.5% nhưng
chứa nồng độ cao của maltose và maltotriose, nhưng vị ngọt của maltose và
maltosedetrin thì thấp hơn so với glucose và succore, do đó sản phẩm bia tạo
thành thường không quá ngọt. Nhiệt độ lên men thường thấp và tránh sự tiếp
xúc của oxi trong suốt quá trình lên men để hạn chế sự tạo thành diacetyl.
Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp lên
men lạnh”cold contact”

Nguyên tắc:
Nguyên tắc chính của phương pháp này là thực hiện quá trình lên men tại nhiệt
độ thấp và thời gian dài, tại nhiệt độ thấp có thể ức chế khả năng sinh tổng hợp
ethanol của nấm men và do đó tạo thành bia có nồng độ cồn thấp.
Đây phương thức đặc biệt để kiểm soát qua trình lên men cho phép ta sản xuất
ra sản phẩm bia có nồng độ cồn dưới 0.05%. Phương pháp này được mô tả bởi
Schur (1983). Dịch nha sau quá trình nấu sẽ được làm lạnh dưới nhiệt độ (00C20C) và được tiếp xúc với nấm men trong khoảng 48h, quá trình này tạo ra một
sản phẩm bia không cồn, có hàm lượng CO2 giảm .Tuy nhiên khi ứng dụng
phương pháp này sẽ tạo cho sản phẩm có mùi “worty” là kết quả của quá trình
lên men hạn chế.
Những vấn đề trên có thể được hạn chế bởi quá trình lên men liên tục bằng nấm
men cố định.Phương pháp này đã được nghiên cứu (Mensour et al., 1997) ,
nấm men được cố định trên DEAE cellulose.Axit lactic thì được thêm vào dịch
nha trước quá trình lên men để làm giảm pH xuống 4 và hạn chế sự phát triển
18


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

của vi khuẩn. Dịch nha sau khi được xử lý thì sẽ được bơm qua một reactor tại
nhiệt độ -10C. Dưới điều kiện này nấm men chuyển hóa tốt nhất đường glucose
Do đó maltose và maltotriose thì không dễ dàng được lên men. Sản phẩm có
nồng độ cồn nhỏ hơn 0.1% hàm lượng các hợp chất cacbonyl thì thấp nhưng
giữ lại được các hợp chất ester, do đó bia tạo thành có mùi vị tốt hơn.
Phương pháp này thường được kết hợp với phương pháp nấu malt ở nhiệt độ
cao
Quy trình :


Malt đại mạch

Nghiền

Nấu

Nước

Lọc

Hoa hoblon

O2 vô trùng

Nấm men

Đun nóng với hoa houblon

Làm lạnh bảo hòa O2

Lên men chính

Lên men phụ

Sinh khối

Cặn

Chiết chai


Thanh trùng

Sản phẩm no-alcoholic
beer

Hình 2.4: Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp lên
men lạnh

19


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

Giải thích quy trình:
Quy trình nấu:
Trong quy trình này quá trình nấu thì được thực hiên tại nhiệt độ cao. Ta điều
khiển quá trình nấu để thu được dịch nha có 12-160P. Khi dịch nha có độ Plato
thấp hơn 12 thì ảnh hưởng đến sự giảm nồng độ aldehhyde được tạo thành
trong quá trình lên men lạnh và tiêu hao một lượng nước lớn hơn
Acid citric được bổ sung trong quá trình nấu nhằm tạo ra một dịch nha có pH
bằng 4.5,và tạo môi trường tốt cho nấm men hoạt động. Ngoài ra việc bổ sung
acid citric nhằm giảm độ ngọt của sản phẩm bia không cồn .Lượng acid citric
cho vào đủ để làm giảm hàm lượng aldehyde trong dịch nha sau quá trình lên
men, lượng acid cho vào khoảng 0.15-0.35 g/l.
Quá trình lên men chính
Trong phương pháp này dịch nha thường được lên men ở nhiệt độ thấp. Quá

trình lên men được thực hiện tại nhiệt độ 0-30C trong thời gian 16-24 h.Trong
quá trình lên men thì người ta thường sục khí CO2, mục đích của quá trình này
là để loại hết những khí O2 còn sót lại trong hỗn hợp và tạo mội trường tiếp xúc
tốt hơn giữa dịch nha và nấm men..
Lượng nấm men cho vào khoàng 40-80 triệu tế bào /ml,
Quá trình lên men phụ:
Sau quá trình lên men chính, một lượng nấm men được tách ra khỏi dịch nha
bằng phương pháp ly tâm, để lượng nấm men trong quá trình lên men phụ
khoảng 0.5-2 triệu tế bào /ml. Lượng tế bào còn sót lại trong quá trình lên men
phụ tiếp tục làm giảm lượng aldehyde trong dịch nha. Nhưng nếu trong quá
trình lên men phụ, ta giữ lại toàn bộ lượng nấm men thì sẽ làm gia tăng nguy cơ
tạo diacetyl trong sản phẩm và làm giảm mùi vị sản phẩm
Quá trình lên men phụ được thực hiện tại -10C

2.4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA NỒNG ĐỘ CỒN THẤP BẰNG
PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ.
2.4.1 Nguyên tắc:
Quy trình sản xuất bia có nồng độ cồn thấp theo phương pháp vật lý thì tương
tự như quy trình sản xuất bia truyền thống. Sau quá trình lên men ta sẽ thực
hiện quá trình khử cồn (sẽ nói rõ hơn trong chương3)

20


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP

GVHD:PGS.TS.Lê Việt VănMẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

2.4.2 Quy trình:

Malt đại
mạch/ phế liệu

Tách tạp chất

O2 vô trùng
trùng
Nhân giống

Tạp chất

Làm lạnh bão hòa CO2
Sinh khối

Lên men chính

Lên men phụ

Nghiền

Xử lý làm trong bia

Nước

Nấu dịch nha
Khử cồn trong bia
Lọc

Houblon


on

Bã

CO2

Bão hòa CO2, tàng trữ

Đun sôi với hoa houblon
Chai lon

Tách bã houblon

Cặn

Nấm men

Chiết chai /lon

Bã

Thanh trùng

Sản phẩm bia
không cồn bia

Hình 2.5: Quy trình sản xuất bia nồng độ cồn thấp bằng phương pháp vật
lý

2.5 SO SÁNH HAI QUY TRÌNH.

Mỗi quy trình thì có những yêu nhược điểm riêng. Đối với phương pháp giảm
nồng độ cồn bằng phương pháp hóa học thì có thể tạo ra một sản phẩm đồ
uống không cồn có nồng độ ethanol thấp hơn 0.05% , tuy nhiên quá trình vận
hành khá phức tạp và sản phẩm tạo thành thường có mùi “worty” không đáp
ứng được thị hiếu của người tiêu dùng
Đối với phương pháp giảm nồng độ cồn bằng phương pháp vật lý , tuy có
nhiều ưu điểm hơn nhưng chỉ tạo ra được sản phẩm có nồng độ cồn khoảng
0.5%, và đòi hỏi một thiết bị chuyên dụng và đắt tiền

21

Cặn


Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ

22

GVHD:PGS.TS.Lê Văn Việt Mẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt


Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ

GVHD:PGS.TS.Lê Văn Việt Mẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

3.1.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP LÀM GIẢM NỒNG ĐỘ
CỒN TRONG BIA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ:
Phương pháp chính để thực hiện quá trình này là sử dụng kĩ thuật tách ethanol

trong bia bằng màng membrane. Có nhiều loại màng membrane được sử dụng
với các thông số công nghệ khác nhau. Ở Mỹ, người ta thường ứng dụng màng
thẩm thấu ngược (reverse osmosis) và spinning cone column (SCC) ở quy mô
công nghiệp. Tuy nhiên, khi sử dụng màng thẩm thấu ngược, một phần cồn
trong đồ uống sẽ được khử cùng với nước, do đó đòi hỏi phải thêm quá trình
làm loãng sản phẩm sau khi khử cồn. Còn phương pháp SCC được vận hành ở
nhiệt độ trung bình (26-35oC), nhưng nó gồm hai quá trình làm cho thời gian
sản xuất dài và chi phí cao
Các phương pháp khác như dùng zeolit hay dùng dịch trích siêu tới hạn, đang
được nghiên cứu và chưa được áp dụng rộng rãi trên quy mô công nghiệp.Các
dạng màng membrane như là osmotic distillation, vacuum distillation,
pervaporation và dialysis(màng thẩm tách) cũng có khả năng làm giảm nồng độ
cồn trong bia.Trong đó kĩ thuật membrane osmotic distillation thì triển vọng
nhất vì làm giảm nồng độ cồn trong sản phẩm nhưng không làm thành đổi
thành phần hữu cơ của sản phẩm.
Từ những vấn đề đã được đề cập ở trên ta có các phương pháp làm giảm nồng
độ cồn trong bia như sau.
o Sử dụng phương pháp vacuum distillation
o Sử dụng phương phápvacuum evaporation
o Sử dụng spinning cone column (SCC)
o Sử dụng zeolit
o Sử dụng dịch trích siêu tới hạn
o Sử dụng màng thẩm thấu ngược(reverse osmosis)
o Sử dụng màng membrane pervaporation
o Sử dụng màng thẩm tách dialysis
o Sử dụng kĩ thuật membrane osmotic distillation
Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng và tạo ra những sản phẩm bia
có nồng độ cồn và mùi vị đặc trưng
3.1.1.Vacuum distillation
Trong phương pháp này, bia cần khử cồn thì được gia nhiệt đến 500C trong một

thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng, và sau đó được đi khử ester trong môi trường
chân không cao. Những hợp chất dễ bay hơi trong bia thì sẽ được thu lại và
đưa vào trong một bể chứa. Bia đã được khử ester sau đó sẽ được tách cồn
trong một cột chân không tại 400C và được đưa qua bể chứa, sau đó bia sẽ được
phối trộn với những hợp chất dễ bay hơi được tách ra từ quá trình khử ester
Phương pháp này dùng để sản xuất bia với mùi vị nhẹ nhưng ít được dùng bởi
vì chất lượng của sản phẩm không cao
3.1.2.Vacuum evaporation
Đây là phương pháp (Attenborough, 1988; Narziss et al., 1992; Regan, 1990)
đã được nghiên cứu để hạn chế những bất lợi của phương pháp vacuum
23


Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ

GVHD:PGS.TS.Lê Văn Việt Mẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

distillation. Nhiệt độ và thời gian tiến hành thấp hơn so với phương pháp trên
nhờ đó sẽ tạo ra một sản phẩm bia không cồn với chất lượng tốt hơn. Tiến trình
được mô tả bởi hãng Alfa-Laval trong việc sử dụng thiết bị bay hơi ly tâm. Bia
thì được bơm lên trên bề mặt trong của thiết bị trao đổi nhiệt hình nón và bên
trên có một lớp màng với bề dày (0.1mm). Bia được xử lý trong khoảng 0.5-1s
và nhiệt độ từ 30-400C. Bia nồng độ cồn thấp thì được thu tại bề mặt ngoài của
thiết bị trao đổi nhiệt.Chính nhờ phương pháp này mà những hợp chất thơm
được giữ lại trong bia và tạo ra một sản phẩm bia chất lượng tốt hơn so với
phương pháp vacuum distillation. Ethanol và hơi nước được bay hơi đi qua
trung tâm của thiết bị trao đổi nhiệt hình nón và đến thiết bị ngưng tụ.Tiến trình
này được thực hiện trong thời gian rất ngắn khoảng vài giây và được lặp lại
nhiều lần để có thể sản xuất ra bia với nồng dộ cồn <0.5%

Một hệ thống của hãng APV tận dụng hiệu quả của việc sử dụng 3 thiết bị bay
hơi hơi dạng màng. Nhiệt độ tối đa của bia khoảng 400C và thời gian xử lý từ
3-5 phút. Thiết bị này thì được xử dụng rộng rãi và có thể lên tới năng suất
200hl/h. Bia được gia nhiệt trong hệ thống ba thiết bị bay hơi và hơi cồn trong
mỗi thiết bị thì được thu lại trong một bình (pressure reduction vessel) và sau
đó được ngưng tụ trong bình ngưng (spray condenser). Sau quá trình này bia
thu được có nồng độ cồn khoảng 0.3% và được làm lạnh. Bia rời khỏi thiết bị
có nhiệt độ khoảng 10C
3.1.3.Dialysis
Trong phương pháp này,nồng độ cồn được giảm bởi việc bơm bia xuyên qua
một màng membrane tại áp suất khoảng 2 bar. Màng membrane thường ở dạng
ống với thành mỏng và được bịt kín ở 2 đầu. Bia thì được bơm một cách đều
đặn xuyên qua màng membrane và chất thẩm tách thường là nước thì xuyên
qua màng membrane tại vị trí đối diện. Tốc độ của sự thẩm tách thì phụ thuộc
sự chênh lệch nồng độ và kích thước của phân tử. Cân bằng thì được đạt tới khi
nồng độ tại hai bề mặt của màng membrane thì bằng nhau. Sau đó ethanol
trong chất thẩm tách sẽ được tách ra bởi sự chưng cất liên tục. Quá trình này
được thực hiện tại nhiệt độ 1-60C do đó sản phẩm thu được sẽ đạt chất lượng
tốt. Tuy nhiên quá trình này làm mất đi một vài các hợp chất ester do nó được
loại đi cùng với cồn. Để khắc phục quá trình này chất thẩm tách chứa cồn thì
được đưa xuyên qua cột tái tạo để dịch chuyển cồn. Những hợp chất không
phải là cồn như ester sẽ được thu lại và đưa vào sản phẩm. Tiến trình thực hiện
hơi phức tạp nhưng đang được ứng dụng để sản xuất rãi rộng rãi trên toàn thế
giới.
3.1.4 Reverse osmosis:
Quá trình này dùng để lọc cồn tại áp suất khoảng 30-60 bar sử dụng màng
membrane. Màng membrane được làm từ cellulose acetate, nylon hay những
polymers, cho phép những phân tử nhỏ như nước và cồn đi qua và giữ lại
những phân tử lớn.Áp suất cao là một động lực để nước và cồn chống lại áp
suất thấm lọc tự nhiện của bia để xuyên qua màng membrane. Những hợp chất

mùi và vị thì hầu như được giữ trong bia sau quá trình khử cồn. Tuy nhiên
trong một vài hệ thống thì hỗn hợp nước và cồn trong dòng permeate thì
thường được tinh cất lại, và những hợp chất không phải là cồn thì được bổ
24


Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ

GVHD:PGS.TS.Lê Văn Việt Mẫn
Thầy:Huỳnh Trung Việt

sung vào sản phẩm. Áp suất vận hành cao thường làm cho bia có nhiệt độ cao,
do đó để nhiệt độ của bia không quá 150C thì thiết bị phải có hệ thống làm
lạnh.

3.2.GIẢM NỒNG ĐỘ CỒN TRONG BIA BẰNG MÀNG
MEMBRANE THẨM THẤU NGƯỢC (REVERSE OSMOSIS)
3.2.1.Nguyên tắc:
Trong tiến trình sử dụng màng membrane thẩm thấu ngược, bia với nồng độ
cồn cao sẽ được chảy qua màng, một phần sẽ xuyên qua màng và phần còn lại
sẽ được giữ trên bề mặt của màng .
Hiện tượng này chỉ xảy ra khi áp lực của dòng lưu lượng xuyên qua màng lớn
hơn áp lực từ phía dòng permeate.Và với nguyên tắc đó, cồn và nước trong đồ
uống sẽ thắng được áp lực từ phía dòng permeate của màng membrane và
xuyên qua màng tạo thành dòng (permeate) và những thành phần có phân tử
lượng lớn hơn như những hợp chất mùi và vị sẽ được giữ lại trong dòng
(retentate).
Những mùi thơm trong bia bao gồm một nhóm lớn những hợp chất hữu cơ dễ
bay hơi(VOCs) chiếm nồng độ thấp (khoảng vài ppm),nhưng ảnh hưởng rất
lớn tới mùi và vị của bia. Những hợp chất mùi có trong bia thuộc về các nhóm

chức khác nhau như rượu, ester, aldehydes, lactones, carboxyl acids,
phenols.Mỗi nhóm thì quyết định một mùi tiêu biểu.Ví dụ như cồn là một
nhóm mùi chính trong bia (trong đó ethnol chiếm số lượng cao nhất ),ester tạo
ra mùi ngọt và thoang thoảng mùi trái cây, trong khi đó aldehydes tạo ra một
mùi tươi mát cho bia.
Phương pháp RO có nhiều thuận lợi khi so sánh với phương pháp khử cồn
khác. RO đòi hỏi chi phí năng lượng thấp hơn so với quá trình chưng cất và
được vận hành ở nhiệt độ tương đối thấp trong khoảng (1-50C), do đó chất
lượng của bia có nồng độ cồn thấp tương tự như bia bình thường. Bên cạnh
những thuận lợi, RO là một tiến trình linh hoạt có thể khử cồn từ những sản
phẩm bia có nồng độ cồn khác nhau và tạo ra những sản phẩm với nồng độ cồn
đa dạng. Ngoài ra màng RO còn có ứng dụng trong việc thu hồi và lọc ethanol
từ bia cũng như quá trình cô đặc nước trái cây. Tuy nhiên màng RO không
thích hợp để tạo ra sản phẩm có nồng độ cồn nhỏ hơn 0.45%
3.2.2.Thiết bị:
Cấu tạo:
Thiết bị RO là một hệ thống cuộn xoắn được mô tả như hình vẽ.Thiết bị gồm
hai ống hình trụ cùng trục, cùng chiều cao nhưng có đường kính khác nhau và
được đặt lồng vào nhau.Cả hai được chế tạo bằng thép không rỉ.Ống hình trụ
nhỏ được đục lỗ trên thân và là nơi tập trung các cấu tử của dòng
permeate.Khoảng không gian được giới hạn bởi mặt ngoài thân trụ nhỏ và mặt
trong thân trụ lớn là hai tấm membrane hình chữ nhật cuộn lại theo hình xoắn
ốc (bề mặt hoạt động của hai membrane này quay ngược nhau) cách nhau bởi
một tấm đệm.Vật liệu phổ biến thường dùng làm miếng đệm là polypropylen.

25