khảo sát quy trình công nghệ sản xuất bia tươi 100%malt

Các đồ uống chứa cồn được làm từ sự lên men đường có trong các nguồn không phải ngũ cốc - chẳng hạn nước hoa quả hay mật ong - nói chung không được gọi là "bia", mặc dù chúng cũng được s

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến :

Thầy Nguyễn Kính đã quan tâm, tạo điều kiện và hướng dẫn em trong thời gian thực hiện đồ án để em có thể hoàn thành tốt đồ án này

Các thầy cô khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ

đã tận tình dạy dỗ trong hơn bốn năm qua để em có kết quả như ngày hôm nay

Các thầy cô trong hội đồng bảo vệ đồ án đã thiện chí nhận xét, phê bình kết quả đạt được của đồ án

Ba mẹ, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh, động viên để em tự tin hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình

Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 10 năm 2008

Nguyễn Ninh Hải

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ BIA

I Lịch sử hình thành và phát triển ngành bia

Từ “Beer” bắt nguồn từ nguyên mẫu tiếng La tinh “Bibere” có nghĩa là

“uống” Từ “ Beer” được biểu hiện bằng ngôn ngữ từ xưa nhất của người Đức là

“Boer” và cùng tồn tại song song với từ cổ gốc Anh ngữ là “Beer”, vậy con người đã biết sử dụng bia từ lúc nào?

Bia đã được phát hiện từ 8000 năm trước, ở xứ Mesoptamia là một trong những nơi xuất hiện nền văn minh sớm nhất của nhân loại Dân du mục tình cờ phát hiện khi lúa dại được ủ sẽ bị vi sinh vật tự nhiên tạo ra một dung dịch uống được, cùng với thời gian dung dịch này đã trở thành một thức uống rất được yêu thích Từ

đó, họ đã tìm ra cách làm bia với vị thơm ngon đặc trưng Một điều đáng chú ý đặc biệt là con người ở thời đó biết cách sử dụng nhiều loại cây cỏ đa dạng để tạo ra các loại hương bia có mùi vị độc đáo Lúc này, bia đã trở thành một thức uống thông dụng rất ưa thích ở thời đó Cũng chính họ là người phát hiện ra nghệ thuật sử dụng các loại

vi nấm mà ngày nay người ta gọi là nấm men để tạo ra các loại bia khác nhau Tuy biết cách làm ra được bia để uống, nhưng chỉ sản xuất thủ công và làm theo thói quen chứ không ai hiểu biết gì về tính chất hay cơ chế của sự lên men, vì vậy chưa thể hình thành nên một cơ sở khoa học nào cho cách làm đó

Mãi đến giữa thế kỷ 19 L Pasteur mới bắt đầu nghiên cứu lý thuyết về vi sinh, ông đã không những khám phá ra lý thuyết của sự lên men mà còn hoàn thiện kỹ thuật thanh trùng và kỹ thuật cấy giống nấm men Sau đó Hansen tiếp tục tìm ra phương pháp phân lập các tế bào nấm men, qua đó tuyển chọn và nhân giống đưa vào sản xuất bia

Nhờ hiểu biết về nguyên lý sản xuất bia, nhờ biết về phân lập và chọn giống nấm men nên các nhà sản xuất mới bắt đầu chế tạo thiết bị và đầu tư về chiều sâu Công nghệ sản xuất bia từ đó dần dần phát triển cho đến ngày nay

Bia được định nghĩa theo J De Clerck, là một thức uống qua sự lên men của dịch đường có được từ ngũ cốc nảy mầm, thêm vào đấy hượng vị của hoa houblon.[3]

Bia khác với rượu là nó có hàm lượng cồn thấp nhưng có hàm lượng các chất không lên men khá cao Bia được phân biệt với các thức uống giải khát khác là bọt bia được giữ lâu tan và do CO2 của bản thân tạo thành trong quá trình lên men

So với rượu và các nước giải khát khác bia là một thức uống có giá trị dinh dưỡng cao, trong bia có chứa vitamin B1,B2, B5, B6, PP…các chất khoáng và các nguyên tố vi lượng khác

II Định nghĩa bia

 Bia, nói một cách tổng thể, là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men Dung dịch đường không bị lên men gọi là hèm bia, thu được từ quá trình ngâm nước, hay "nước ủ bia", hạt ngũ cốc được ủ thành mạch nha, thông thường là lúa mạch Các đồ uống chứa cồn được làm từ sự lên men đường có trong các nguồn không phải ngũ cốc - chẳng hạn nước hoa quả hay mật ong - nói chung không được gọi là "bia", mặc dù chúng cũng được sản xuất từ cùng một loại men bia - dựa trên các phản ứng hóa sinh học

 Một số nước khác, đặc biệt là ở Đức, định nghĩa hợp pháp về bia như sau:

“ Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men, không qua chưng cất, và ở đây chỉ sử dụng hạt đại mạch nẩy mầm, hoa houblon, nấm men

và nước”[1] Do đó, ở Đức, người ta cấm sử dụng các nguyên liệu khác ngoài bốn thứ kể trên Tuy nhiên đối với một vài loại bia, người ta cho phép sử dụng hạt ngũ cốc chưa nẩy mầm, các loại đường và ngay cả các chất hoá học làm dịu vị

 Còn ở Việt Nam, bia được định nghĩa như sau: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước”.[4]

 Bia phân biệt với rượu bởi hàm lượng rượu thấp hơn bia nhiều và hàm lượng các chất chiết không lên men cao hơn nhiều Đặc tính để phân biệt bia chủ yếu với các loại đồ uống khác là độ bền của lớp bọt được hình thành sau khi giải phóng acid cacbonic trong đó

III Phân loại bia

3.1 Theo độ cồn

Thường bia càng sánh càng chứa nhiều độ cồn, độ cồn được tính theo thể tích

3.2 Theo hàm lượng chất khoáng có trong nước

Một số loại bia có đặc tính độc đáo riêng là do loại nước sử dụng ít nhiều có chứa muối khoáng Thực tế, khi các phản ứng enzym xảy ra trong quá trình đường hóa và lên men thì cũng chính là lúc muối khoáng tạo nên vị bia

Ngày nay các nhà sản xuất phối hợp một cách hoàn hảo thành phần nước với chất lượng bia

3.3 Theo cách lên men

3.3.1 Các loại bia sản xuất theo phương pháp lên men nổi

 Loại bia Ale

 Theo truyền thống, Ale có nhiều ở nước Anh, Scotlen,…, nhưng ngày nay

bia Ale được sản xuất khắp nơi trên thế giới như bia Ale của Đức, Bỉ, và Ale của Mỹ

 Bia Ale được sản xuất với malt vàng có hàm lượng chất chiết cao Nước nấu bia chứa nhiều muối canxi sulfua, và dùng đường cho vào nồi nấu giống như các loại bia của Anh, nấu với lượng lớn hoa houblon (100 – 200g) được lựa chọn thơm nhất của vùng Kent hay vùng Worcestershire cho thêm vào cuối quá trình lên men và cho vào trong bock để tạo hương thơm đặc trưng của loại bia này Bia Ale thường có

hương trái cây, có hương thơm tổng hợp Các loại bia Ale khác nhau về độ đắng, màu

sắc, độ ngọt và vị chát

 Bia Stout, bia đen được sản xuất với kết hợp của malt vàng có hàm lượng

chất chiết cao như malt của Anh với 7 – 10% malt rang cháy, đôi khi có thể là malt caramel (malt thơm) Người Anh ngâm chiết trực tiếp ở nhiệt độ cao không hề peptone hoá Nấu với hoa houblon có thêm đường và caramel vào nồi nấu Lên men nổi với hiệu suất lên men cao

o Người ta phân biệt Stout khô và ngọt tuỳ tỉ lệ malt rang cháy, hoa houblon,

caramel và tuỳ theo hiệu suất lên men

 Bia Scotch hay Scotch-Ale (của Scotlan) là loại bia sản xuất theo phương pháp lên men nổi với malt thơm, có nồng độ rất cao lên tới 22% chất chiết Để sản xuất bia “Chrisrmas” và bia Scotch người Anh thường thêm các loại hạt và các chất tạo hương như : rau mùi, thì là,…để thêm vị đậm đà

 Bia Lambic của Bruxelle được nấu với 60% malt và 40% lúa mì tươi, đun

sôi cho đến khi dịch đường tạo cặn Hoa houblon được cho vào dịch đường đun sôi trong thời gian dài (khối lượng 600g/hl) Đặc điểm nổi bật của bia này là quá trình lên

men tự nhiên được thực hiện với nấm men dại, các vi khuẩn lactic và Bentanonomyces

 Bên cạnh bia Lambic các loại bia Louvain là loại bia cổ của Bỉ còn sản xuất một ít, và hình như chúng dần biến mất Chúng được làm với 50% lúa mì tươi và 50% malt phơi khô bằng phương pháp nấu cực kỳ phức tạp, chỉ có 1/3 dịch đường nấu với hoa houblon

 Pale-Ale : bia do hãng Abbaye Burton on Trent sản xuất, độ rượu 5,4% V

 Slight Ale (bitter) : 3,2 – 4,2oV

 Brown Ale : bia nâu của vùng Midlans, có màu sẫm hay màu đồng, 2,8 – 4% V

 Scotch Ale: bia vùng Ecosse, loại bia Ale cổ xưa, độ cồn tới 7%V

 Loại “Christmas-Ale”: được làm và pha vào gần ngày lễ Noel, là loại bia khá mạnh với vị của nấm men khá đặc sắc

 Loại bia làm từ malt lúa mì

Các loại bia lên men tự nhiên: quá trình lên men tự phát xảy ra khi tiếp xúc với nấm men có sẵn trong tự nhiên và các vi sinh vật khác

 Lambic: bia Bỉ được làm từ 60% malt đại mạch và 40% lúa mì, 5oV

 Gueuze: bia Bỉ, thuộc loại bia Lambic, có độ cồn khác nhau, 12 – 15o

3.3.2 Các loại bia lên men chìm

 Loại bia Lager là loại bia vàng có hàm lượng CO2 cao, uống lạnh, có hương

vị trong, sảng khoái Đặc biệt, Lager có hàm lượng este và VDK thấp và một chút hương houlon Các loại bia Lager cũng như ale có ở dạng thanh trùng hoặc không thanh trùng, có hoặc không lọc, bia hơi hoặc hoặc bia đóng chai

 Pilsen : là loại bia vàng có độ đậm đặc khoảng 12 – 13% chất chiết, nhiều houblon (400 g/hl hoặc hơn nữa), bọt rất bền

 Munich là loại bia nâu và thơm Nồng độ chất chiết ban đầu khoảng 12%

nhưng để xuất khẩu người ta tăng thêm lên đến khoảng 18% Đại mạch chứa nhiều hợp chất nitơ, nẩy mầm ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, hàm lượng chất chiết lớn Nước nấu bia được cacbonat hoá nhưng không tạo muối khác ngoài cacbonat, đường hoá trong thòi gian dài với dịch hèm đặc, lượng hoa ít, lên men ở nhiệt độ lạnh, bảo quản trong 3 tháng

 Dormund là loại bia vàng giống Pile nhưng đắng hơn và sánh hơn Nước

nấu bia chứa rất nhiều muối cacbonat, sulfat, clorua của kim loại kiềm thổ Đường hoá theo phương pháp đun sôi 2 lần, quá trình nấu trung gian giữa Munich và Pilsen Lên men lạnh, hiệu suất lên men cao, sử dụng thêm vỏ bào vào quá trình tàng trữ

3.4 Theo màu sắc bia

Bia có các loại: bia vàng, bia đỏ, bia nâu, bia nâu sẫm và bia đen

3.5 Theo sở thích người tiêu dùng

Bia cũng được phân loại theo sở thích người tiêu dùng nghĩa là đáp ứng các yêu cầư của khách hàng

Theo tập đoàn bia Heineken, thị trường bia được chia làm 7 nhóm bia:

 Extra special beer (rất đặc biệt): bia có vị mặn, độ rượu mạnh, dành cho người sành điệu và thích cảm giác mạnh

 Special beer (đặc biệt): bia tinh chế và có chất lượng cao, dành cho người theo mốt, có vị trí xã hội, dùng để mời khách

 Standard beer (tiêu chuẩn): bia phổ biến, dễ uống, dùng để giải khát

 Domestic beer (bia gia đình): dùng trong gia đình, dùng trong bữa ăn, chứa

ít rượu

 Light beer (bia nhẹ): chứa ít rượu

 Alcohol feer beer (bia không cồn): dùng khi giữ dáng, giữ sức khoẻ và chơi thể thao

 Panaché beer (bia phối trộn): dùng cho thanh niên, phụ nữ, vị đắng nhẹ hơn các loại bia khác

3.6 Theo quốc gia

Mặc dù hầu hết các loại bia cổ điển có nguồn gốc từ Châu Âu, nhưng nhiều loại được sản xuất thành công trên khắp thế giới Mỗi nhà sản xuất đều có bí quyết riêng thích hợp cho loại bia của mình

 Các loại bia Bỉ

Flanders Brown Ale (bia Ale nâu vùng Flander),bia Red ales (bia ale đỏ),Bia saigon, bia strong Golden Ale (bia Ale vàng), bia Trappist ale (bia ale của tu sĩ), bia Lambic, bia lúa mì

 Các loại bia Anh

Bia Barley wine (vang đại mạch), bia Bitter (bia đắng), bia Brown Ale,

Indian Pale Ale (bia ale vàng Ấn Độ), Mid Ale(bia ale trung bình), Old Ale (bia Ale cổ), Pale ale, Porter, Stout

American Dark beer (bia đen), Common California, Diet light beer, Dry

beer, Malt liquor (rựơu malt), Premium beer, Standard beer, Wheat beer…

IV Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia

 Theo thống kê các nhà sản xuất bia đưa ra con số: bình quân một người Cộng hoà Czech tiêu thụ trên 150 lit/người/năm (năm 2004), người Đức tiêu thụ 119 lít bia/năm (theo Bảng Thông tin Thị trường Toàn cầu), người Úc khoảng 110 lit/người/năm

 Châu Á là một trong những khu vực lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh, các nhà nghiên cứu thị trường bia nhận định rằng châu Á đang giữ vị trí dẫn đầu

về tiêu thụ bia trên thế giới Mức tiêu thụ bia bình quân trên đầu người ở Châu

Á cũng đang tăng cao, đến nay đã tăng 6,5%/năm Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26,5%/ năm, tiếp đến là Philippin 22,2%/năm, Malaysia 21,7%/năm, Indonesia 17,7%/năm…đây là những nước tăng nhanh nhất trong khu vực

 Riêng ở Nhật, thị trường bia chiếm 66% thị trường khu vực với 30,9 tỷ USD,

từ năm 1939 đến năm 2004 sản lượng và mức tiêu thụ bia bình quân đầu người tiếp tục tăng nhanh Năm 1960, sản lượng vượt quá 100 triệu lit, đến năm

1991 mức tiêu thụ bình quân đầu người là 55,6 lit/người/năm Lượng bia tiêu thụ năm 2004 đạt trên 6500 triệu lít (theo nguồn từ Kirin News - Nhật Bản)

 Trung Quốc phát triển công nghiệp bia đã thúc đẩy sự tăng trưởng của ngành bia Châu Á Từ năm 1980 đến 1990 sản lượng bia tăng từ 69,8 triệu lít lên

1230 triệu lít, tức tăng 17 lần Thời kì từ năm 1081 tới 1987, mức tăng trưởng trên 20% (theo số liệu Viện Rượu bia NGK VN) Đến năm 2004, tổng sản lượng bia tiêu thụ ở Trung Quốc là 28640 triệu lít, xếp thứ hạng đầu tiên trên thế giới

 Tổng lượng bia tiêu thụ của các nước khu vực châu Á trong năm 2004 đạt

43147 triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003

Bảng 1.1: Lượng bia tiêu thụ năm 2007 của một số quốc gia trên thế giới

Quốc gia Xếp hạng năm

2007

Tổng lượng tiêu thụ (triệu hl)

Lượng tiêu thụ bình quân

Tỷ lệ tăng so với năm 2005 (%)

 Quy mô sản xuất

Quy mô sản xuất mang ý nghĩa rất lớn trong công nghiệp sản xuất bia Chính vì vậy mà các nước như Mỹ và Nhật khi thoả mãn nhu cầu thị trường đã có một

số hãng bia siêu lớn thống lĩnh thị trường như: thị trường Mỹ có 5 công ty kiểm soát, còn Nhật 4 công ty bia hàng đầu chiếm 40% thị phần, tại Canada 94% thị trường do 2 công ty kiểm soát Nhìn rộng ra phạm vi thế giới, các hãng bia lớn đang tính toán thị trường thế giới với xu thế tập trung cao hơn để phát huy tính kinh tế của quy mô sản xuất nhằm giảm chi phí

 Chính sách thị trường

 Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau

 Tại Mỹ và châu Âu do thị trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia

là dành thị phần, giảm chi phí sản xuất Ngược lại tại Trung Quốc là nơi thị trường đang tăng trưởng (nhầt là đối với các loại bia chất lượng cao) chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao chất lượng

 Một hướng đi khác trong chiến lược kinh doanh là xây dựng nhà máy bia phân tán ở nhiều vùng nhằm thu hút người tiêu dùng

4.2 Tình hình Việt Nam

Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm

Hiện nay, do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn ngành bia

đã có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy mới ở Trung ương và địa phương quản lý, các nhà máy liên doanh vói nước ngoài

4.2.1 Tình hình phát triển và vai trò của ngành công nghiệp đối với nền kinh tế

 Trong mười năm gần đây, đời sống nhân dân được cải thiện, lượng khách du lịch tăng cao Tình hình trên đã thúc đẩy sự phát triển của ngành sản xuất bia

 Liên tục trong nhiều năm ngành công nghiệp này đạt tốc độ tăng trưởng khoảng 10 %/năm

 Trước đây chỉ có 02 nhà máy bia (nhà máy bia Sài Gòn và Hà Nội), nay đã có

469 cơ sở sản xuất

 Sản lượng toàn ngành [Niên giám Thống kê, 2005]

o Năm 2000: 779,1 triệu lít, trong đó doanh nghiệp ngoài quốc doanh sản xuất 41,7 triệu lít;

o Năm 2003: 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16 lit/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng

o Năm 2005: 1427 triệu lít, trong đó doanh nghiệp ngoài quốc doanh sản xuất 207,7 triệu lít

Ngành sản xuất bia đóng góp đáng kể cho quá trình phát triển kinh tế, thu hút nhiều lao động Mỗi năm ngành đảm bảo việc làm ổn định cho khoảng 20.000 lao động và hàng vạn lao động khác tham gia vào các hoạt động cung ứng vật tư, dịch vụ tiêu thụ sản phẩm

4.2.2 Phân bố của các doanh nghiệp sản xuất bia

a) Phân bố

 Các cơ sở sản xuất bia phân bố rộng khắp cả nước Hai nhà máy sản xuất bia lớn nhất là Nhà máy bia Sài Gòn và Nhà máy bia Hà Nội sử dụng hết công suất và đang tiếp tục mở rộng

 Các doanh nghiệp sản xuất bia phát triển mạnh như các Công ty Bia Hải Dương, Quảng Ninh, Hà Tây, Thái Bình, Bắc Giang, Huế

 Khu vực kinh tế tư nhân đầu tư hơn 400 cơ sở sản xuất bia

 Các nhà máy bia được phân bổ tại 49 tỉnh thành trên 64 tỉnh thành của cả nước tập trung chủ yếu tại khu vực Đông Nam bộ, Đồng bằng sông Hồng, Trung bộ

và Nam Trung bộ Các khu vực Tây Nguyên, Đồng bằng sông Cửu Long, trung du miền núi phía Bắc, năng lực sản xuất bia ở mức thấp

 Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại những tỉnh thành phố trực thuộc

TW như: Tp Hồ Chí Minh chiếm: 23,2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc,

Tp Hà Nội: 13,44%, Tp Hải Phòng: 7,47%; tỉnh Hà Tây: 6,1%, Tiền Giang: 3,79%; Huế: 3,05%; Đà Nẵng: 2,83%

 Trong số các nhà máy bia hiện đang hoạt động có 19 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít, 15 nhà máy bia có công suất lớn hơn 15 triệu

lít, 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm

b)Về thương hiệu

Những thương hiệu bia đang chiếm ưu thế, đứng vững trên thị trường và

có khả năng tiếp tục phát triển trong quá trình hội nhập trên thị trường Việt Nam đó là: Sài Gòn, Sài Gòn Special, 333, Hà Nội, Heniken, Tiger, Halida, Bến Thành Gold…mạng thị trường bia cao cấp cũng đã xuất hiện một số loại bia nhập khẩu và các nhà hàng bia tươi với sản lượng nhỏ nhưng ngày càng được ưa chuộng

c)Về trình độ công nghệ, thiết bị

Những nhà máy bia có công suất trên 100 triệu lít tại Việt Nam đều có thiết bị hiện đại, tiên tiến, được nhập khẩu từ các nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như Đức, Mỹ, Ý Các nhà máy bia có công suất trên 20 triệu lít cho đến nay cũng đã được đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất Các cơ sở còn lại với công suất thấp vẫn đang trong tình trạng thiết bị, công nghệ lạc hậu, yếu kém, không đạt yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm

Các cơ sở sản xuất bia sử dụng khối lượng lớn các loại năng lượng: điện, than, dầu DO, dầu FO cho các công đoạn làm lạnh, lên men, hấp khử trùng Mức độ lãng phí trong sử dụng năng lượng cao

4.2.3 Quy hoạch phát triển ngành sản xuất rượu bia, nước giải khát tới năm

2010 [Thủ tướng Chính phủ, 2003]

a) Mục tiêu

Xây dựng ngành sản xuất bia thành một ngành kinh tế mạnh Sử dụng tối đa nguyên liệu trong nước để phát triển sản xuất các sản phẩm chất lượng cao, đa dạng hoá về chủng loại, nâng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu trong nước và có sản phẩm xuất khẩu Tới năm 2010 sản lượng bia đạt 1500 triệu lít

b) Quan điểm

 Về công nghệ

Hiện đại hoá công nghệ, từng bước thay thế công nghệ, thiết bị hiện có bằng công nghệ, thiết bị tiên tiến, hiện đại của thế giới, đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng,

an toàn vệ sinh thực phẩm, môi trường theo quy định của Việt Nam và quốc tế để sản phẩm có khả năng cạnh tranh ngày càng cao trên thị trường trong và ngoài nước

 Về quy mô, quy hoạch

 Tổng công ty Rượu- Bia- Nước giải khát Hà nội và Tổng công ty Rượu- Bia – Nước giải khát Sài Gòn vươn lên giữ vai trò chủ chốt trong sản xuất các loại bia, nâng cao uy tín thương hiệu bia Việt Nam, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu

 Tập trung đầu tư các nhà máy bia công suất lớn, đổi mới công nghệ, thiết

bị sản xuất bia chất lượng cao Quản lý chặt chẽ về vệ sinh an toàn thực phẩm Hợp tác, liên doanh với các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài để sản xuất một số loại bia chất lượng cao từ nguyên liệu trong nước, thay thế nhập khẩu

 Thực hiện đúng giấy phép đầu tư đối với các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài, sản xuất đủ công suất thiết kế Trong những năm tới, chưa cấp phép thành lập mới hoặc tăng sản lượng của doanh nghiệp đã được cấp phép

CHƯƠNG 2 : NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA

I Nước

1.1 Vai trò

 Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản suất bia Thành phần và tính chất của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng thành phẩm Trong quá trình sản xuất malt và bia cần một lượng nước rất lớn như ngâm đại mạch, hồ hóa, đường hóa, rửa men, rửa thiết bị…Do đó, nước là một trong những nguyên liệu cần thiết cho quá trình sản xuất bia

 Trong tự nhiên có nhiều loại nước với thành phần và tính chất khác nhau như:

 Nước mặt : bao gồm nước sông, suối, nước mưa, nước biển, nước hồ, nước tuyết tan…

 Nước ngầm

1.2 Ảnh hưởng của các ion chính có trong nước

o Ca 2+

 Bảo vệ hệ enzym amylaza khỏi ức chế do nhiệt độ

 Kích hoạt protein và enzym amylaza trong quá trình đảo trộn và tăng năng suất đảo trộn

 Trong quá trình lọc dịch đường, canxi làm giảm pH nên làm tăng tốc độ lọc và ngăn cản quá trình chiết các hợp chất màu, các hợp chất silic và các hợp chất làm tế bào co lại.Trong quá trình đun houblon hoá, canxi giúp hỗ trợ quá trình đông tụ các hợp chất protein, làm giảm màu dịch đường

 Trong quá trình lên men, canxi làm tăng khả năng lắng của nấm men

 Trong quá trình tàng trữ, canxi làm tăng quá trình làm trong bia

o Mg 2+

 Magie có trong các nguồn nước mặt với lượng ít hơn canxi Các muối của magie gây ảnh hưởng xấu hơn canxi và thường có vị đắng (MgSO4) Do đó, nó ảnh hưởng đến chất lượng bia

 Hàm lượng magie có trong malt đủ cho dịch đường: 130 mg/l

 Magie không ảnh hưởng tới vị của bia nếu hàm lượng MgSO4 = 7,1meq, ngược lại với hàm lượng Mg(HCO3)2 >7,1meq sẽ khiến bia có vị đắng khó chịu

o Na +

 Hàm lượng NaCl dưới 200 mg/l có ảnh hưởng tốt tới vị của bia

 Sunfat natri với hàm lượng cao sẽ gây cho bia có vị đắng

 Na+ có thể có tác dụng ức chế quá trình nẩy mầm, và có ảnh hưởng xấu tới chất lượng của malt

 Nước có chứa xút là chất kiềm mạnh cho dù đã trung hoà nhưng vẫn gây ảnh hưởng tới chất lượng của bia

 Hàm lượng natri quá cao sẽ gây cho bia có vị mặn và chua

 Đối với bia vàng có thể chấp nhận nồng độ NaCl 75 – 150mg/l và tạo vị

êm

o K +

 Có trong nước với một lượng nhỏ, nồng độ K+

trong nước nấu bia không được vượt quá 10mg/l

 Hàm lượng K+

trong malt là 300 – 500 mg/l

 K+ có thể ức chế nhiều loại enzym trong quá trình sản xuất bia

 K+ gây vị đắng cho bia

o Fe 2+

 Nếu hàm lưọng sắt khá lớn sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia,

do đó người ta cho phép nồng độ Fe2+

có trong nước là không quá 0,2 – 0,5 mg/l

 Nếu dùng nước có chứa sắt để ngâm malt sẽ làm cho malt có màu xám

 Sắt ở dạng Fe2+

sẽ chuyển thành Fe3+ tạo tủa không tan, gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng của bia

 Fe2+ ức chế một số loại enzym

 Trong quá trình lên men, Fe2+

chỉ với nồng độ 1mg/l cũng đã làm thoái hoá mấm men

>50 mg/l sẽ làm kéo dài thời gian nhân giống mấm men

và gây khó khăn trong quá trình làm trong bia

 Nhưng nếu nồng độ Cl- <30mg/l thì có có khả năng làm tăng độ trong bia,

độ bền keo và độ dịu được tăng lên Nồng độ NaCl không được vượt quá 40mg/l nếu không bia sẽ trở nên sánh

 NaCl quá nhiều sẽ gây khát khi uống bia

1.3 Nước sử dụng trong nhà máy bia

Trong sản xuất malt và bia, nước được sử dụng theo 3 hướng khác nhau: ngâm đại mạch, sản xuất dịch đường, rửa men và rửa thiết bị Do đó, yêu cầu về tính chất và thành phần nước của mỗi hướng là khác nhau

o Nước dùng để ngâm đại mạch

 Yêu cầu quan trọng nhất đối với nước dùng để ngâm đại mạch là không chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật

 Ảnh hưởng của các thành phần các muối có trong nước đối với quá trình ngâm đại mạch được thể hiện theo 2 chiều hướng sau : hoà tan các chất trong vỏ sau

đó các muối hoà tan ngấm vào bên trong hạt Vì vậy, trên thực tế người ta chứng minh rằng nước dùng ngâm đại mạch là nước mềm Với môi trường axit yếu (pH = 6 -7), riêng trong quá trình rửa hạt nên dùng nước có độ cứng tạm thời cao

 Trong trường hợp nước có nhiều sắt và mangan thì nên loại bỏ bớt trước khi ngâm, vì chúng ảnh hưởng xấu trực tiếp đến hạt Để rửa hạt tốt hơn và để sát trùng trong nhiều trường hợp người ta cho thêm Ca(OH)2 vào nước ngâm

o Nước dùng để sản xuất bia

 Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến quá trình hồ hoá, đường hoá Ngoài ra, các thành phần trong nước đi vào thành phần của dịch đường sẽ gây ảnh hưởng đến mùi vị và một vài tính chất của bia

 Các muối tác dụng tương hỗ với các thành phần trong malt và gây nên sự biến đổi thành phần và tính chất của dịch đường và bia

 Các bicacbonat và cacbonat trong nước hoà tan một số chất đắng trong vỏ malt và tạo vị đắng khó chịu cho dịch đường và bia Đặc biệt, các muối Na2CO3 và NaHCO3 hoà tan cả các chất chát của malt gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia

 Phản ứng giữa bicacbonat và cacbonat trong nước với những muối photphat trong malt tạo ra những muối kết tủa làm giảm độ axit của hồ malt làm ức chế hoạt động của hầu hết các enzym trong giai đoạn hồ hoá ( và -amylaza, amylophotphattaza, proteinaza…) Ngoài ra, độ axit giảm còn làm gây cản trở quá trình lắng trong các protein trong dịch đường Đồng thời, các chất humulon và đồng phân của nó sẽ hoà tan ở dạng phân tử, kết quả làm cho bia có vị đắng khó chịu

Như vậy, phản ứng giữa bicacbonat và cacbonat với các muối photphat sẽ tạo ra các muối kết tủa, và các muối có tính kiềm do đó sẽ làm giảm độ axit của dịch

hồ hoá Việc này sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm đặc biệt là bia vàng

vì malt vàng có độ thuỷ phân thấp và độ axit thấp

 Các muối sunfat canxi CaSO4 và sunfat magie MgSO4 có tác dụng ngựơc hẳn với muối bicacbonat và cacbonat, chúng làm tăng độ axit của hồ malt và dịch đường điều này gây nên bởi phản ứng sau:

4K2HPO4 + 3CaSO4 = Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4

4K2HPO4 + 2MgSO4 = Mg(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4

Các muối clorua và nitrat của canxi và magie có tác dụng tương tự như các muối sunfat Như vậy, các muối này đều có tác dụng tốt đối với quá trình sản xuất dịch đường

 Yêu cầu đối với nước dùng để sản xuất bia [1]

o Nước dùng để rửa men và thiết bị

 Tương tự như nước dùng để ngâm đại mạch, nước dùng rửa men và thiết

bị cũng phải sạch, không chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật Đặc biệt là các vi sinh vật và vi khuẩn ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất bia

 Nước dùng để rửa không chứa NH3 và các nitrit.Tốt nhất là nên dùng nước

có độ cứng thấp đến trung bình Còn về mặt cảm quan, nước phải thoả những yêu cầu của nước dùng để uống Các nồi thanh trùng Paster nên dùng nước ít tạp chất khoáng

và muối, loại trừ sự phát triển của các loại tảo và các vi sinh vật bằng các chất sát trùng thích hợp để tránh ăn mòn thiết bị

II Malt đại mạch

2.1 Đại mạch (barley)

2.1.1 Phân loại

o Đại mạch được chia làm hai nhóm: đại mạch mùa đông (hạt được gieo vào giữa tháng chín) và đại mạch mùa xuân (hạt được gieo vào giữa tháng ba và tháng tư) Năng suất của đại mạch mùa đông khoảng 6 tấn/ha, cao hơn đại mạch mùa xuân chỉ khoảng 4 tấn/ha

o Cả hai nhóm được chia thành nhiều loại khác nhau, căn cứ vào sắp xếp các hạt trên bông đại mạch mà chia đại mạch thành hai loại: hai hàng và sáu hàng

 Đại mạch hai hàng : trong một bông đại mạch chỉ có một nhánh

được thụ phấn, hình thành hai hàng hạt đối xứng nhau Đại mạch hai hàng to đầy đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng, hàm lượng có ích của đại mạch này tương đối lớn Lượng vỏ ít nên chứa không nhiều các hợp chất polyphenol và các chất đắng

 Đại mạch sáu hàng : trong một bông đại mạch cả ba nhánh đều

được thụ phấn thì loại đại mạch này được gọi là đại mạch sáu hàng hoặc bốn hàng (vì có một nhánh thụ phấn yếu hơn hai nhánh còn lại) Đại mạch sáu hàng có kích thước không đồng nhất, bởi vì các hạt thiếu không gian để phát triển đầy đủ Các hạt trong các hàng nhánh thì mỏng hơn, đầu hạt nơi mọc râu bị uốn cong và tính chất này được dùng để phân biệt giữa đại mạch hai hàng và đại mạch sáu hàng

o Giống đại mạch hai hàng trong sản xuất bia :

 Vụ xuân: Triumph, Beka, Grit, Kym, Alis, Menuet, Alexis, Hassan, Sewa, T.Union, Apex, Natasha, Atem…

 Vụ đông: Plaisan, Magie, Dobla, Sonja, Marinka, Kimbolt Early, Flamenco…

2.1.2 Đặc điểm của hạt đại mạch

a) Cấu trúc hạt đại mạch

o Vỏ hạt : từ ngoài vào trong chia làm ba lớp là vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron

Phần này thường chiếm từ 8 – 15% trọng lượng hạt

o Phôi : là cơ quan sống, hô hấp của hạt Phôi thường chiếm 2,5 – 5% trọng

lượng hạt Trong phôi có từ 37 – 50% chất khô là thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5 – 6% đường sacaroza, 7 – 7,5% pentoza, 6 – 6,5% chất tro và một ít thành phần khác Riêng tinh bột hầu như rất ít

o Nội nhũ : chiếm từ 45 – 68% trọng lượng hạt Phần này của hạt đại mạch giữ

vai trò quyết định chất lượng đại mạch trong sản xuất bia Thành phần chính trong nội nhũ là những hạt tinh bột hình tròn, có kích thước rất lớn ( 20 – 30 ) hoặc rất nhỏ ( 2 – 10 ) Rất ít những hạt có kích thước trung bình Nếu hàm lượng protein trong hạt đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột kích thước

lưu ý khi nấu bia Tinh bột đã qua hồ hóa thì khi đường hóa sẽ nhanh và thuận lợi hơn

Hình 2.1 : Bông đại mạch Hình 2.2 : Cấu tạo hạt đại mạch

b) Thành phần hóa học của đại mạch

Theo tác giả Harris (1962), thành phần hóa học của giống đại mạch hai hàng được trồng ở châu Âu được trình bày trong bảng sau :

Bảng 2.1 : Thành phần hóa học đại mạch hai hàng tính theo % trọng lượng

Dạng hòa tan thể muối : albumin, globulin 0,5

Hordein – protein (prolamin) 3

o Nước: hạt đại mạch trung bình W = 10 14%, bảo quản tốt nhất tại 13% và

W tối thiểu cho phép khi bảo quản là 10%

+ Cellulose : phần lớn tập trung ở vỏ hạt, chiếm 20% chất khô của vỏ hạt Trong

quá trình chế biến, nó không bị biến đổi về thành phần và số lượng, đồng thời nó có ý nghĩa lớn trong quá trình lọc dịch đường, ở giai đoạn này vỏ đại mạch có vai trò như một chất trợ lọc

+ Hemicellulose : là hỗn hợp polysaccharide khác nhau, bị thủy phân bởi

enzyme sitase tạo thành các loại đường đơn, chính các đường này là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho nấm men, đồng thời quá trình phá vỡ thành tế bào của nhóm enzyme sitase đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn ươm mầm vì nó tạo điều kiện cho các enzyme khác xâm nhập vào bên trong tế bào

+ Pentozan : là một thành phần của hemicellulose, có nhiều trong vỏ hạt, không

tan trong nước

+ Các hợp chất pectin và các chất dạng keo : tan trong nước nóng sẽ làm cho

dịch đường có độ nhớt cao, gây trở ngại trong quá trình lọc, nhưng mặt khác lại làm tăng khả năng giữ bọt và tạo hương vị đậm đà cho bia

+ Saccharid thấp phân tử (hay saccharid đơn giản) : chủ yếu là saccarose (trung

bình 1,8% chất khô của hạt), tuy lượng đường đơn giản trong hạt đại mạch không nhiều nhưng chúng đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của phôi, đặc biệt

là trong thời kỳ đầu của quá trình nảy mầm

o Các hợp chất chứa nitơ:

+ Protid : là chỉ số quan trọng thứ hai sau tinh bột để đánh giá xem lô hạt có

đủ tiêu chuẩn để sản xuất bia hay không

Dùng đại mạch để sản xuất bia tốt nhất là chọn loại có 10 12% protid Không cao quá 12% và cũng không được thấp hơn 10% Nếu hàm lượng quá cao, bia dễ bị đục

và rất khó bảo quản Ngược lại nếu quá thấp, quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà và kéo theo nhiều chỉ số non yếu khác

Sự thủy phân protid là một trong những quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất malt và bia Các sản phẩm của quá trình thủy phân này đều đóng vai trò nhất định trong tiến trình công nghệ, ví dụ như sự tạo thành melanoid – một hỗn hợp màu vàng óng, có vị ngon và hương thơm dịu, là nhân tố quyết định hương và vị của bia, đặc biệt là bia đen

+ Phi protid : các đại diện tiêu biểu của nhóm hợp chất này là: albumose,

pepton, peptid, polypetid và acid amin Trong nhóm này đáng chú ý nhất là acid amin, tuy chiếm một tỷ lệ rất nhỏ nhưng vai trò của nó trong công nghệ sản xuất bia lại rất lớn: là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, là tác nhân chính tạo melanoid, tham gia tạo bọt, đồng thời acid amin tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng quan trọng

o Các hợp chất không chứa nitơ:

+ Polyphenol : dễ dàng kết hợp với protid cao phân tử để tạo thành phức chất dễ

kết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm, tuy nhiên sự hòa tan của polyphenol vào dịch đường lại là yếu tố ảnh hưởng xấu đến hương và vị của bia

+ Chất đắng, chất chát : nằm trong vỏ hạt, nếu bị chiết xuất và tồn tại trong

dịch đường, bia, nó gây nên cho bia vị đắng rất khó chịu

+ Ngoài ra còn có fitin, vitamin và khoáng chất, mỗi hợp chất đều có những tác dụng riêng nhưng chúng đều đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất malt và bia

c) Các nhóm enzym trong đại mạch

Trong hạt đại mạch luôn có hai nhóm enzym chính :

o Nhóm enzym xúc tác cho các quá trình oxy hóa – khử : các enzym này tham gia vào quá trình oxy hóa – khử khi hạt hô hấp hoặc phân hủy hiếu khí các glucid, nghĩa là chúng tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng của các tế bào sống

o Nhóm enzym thủy phân : tùy thuộc vào nguồn cơ chất enzym xúc tác cho quá trình thủy phân ta có thể tách thành hai nhóm nhỏ :

- Nhóm enzyme thủy phân tinh bột

+ Diastase (bao gồm 2 enzyme  - amilase và  - amilase): thủy phân tinh bột thành đường và dextrin Đây là nhóm enzyme quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia

Enzyme  - amilase phân cắt mạch tinh bột thành glucose và dextrin Nhiệt độ

tối ưu của nó là 72 – 76oC, pH tối ưu là 5,8

Enzyme  - amilase tác động trực tiếp lên mạch amylose, amylopectin và các

dextrin thành maltose và một lượng nhỏ dextrin Nhiệt độ thích hợp cho enzyme này hoạt động là 55 – 60oC, pH tối ưu là 5,5 – 5,8

+ Sitase : bao gồm enzyme sitoclactase thủy phân hemicellulose thành các

sản phẩm trung gian và enzyme sitolitase sẽ thủy phân các sản phẩm trung gian thành các sản phẩm cuối cùng là pentose và hexose

Ngoài ra còn có một số enzyme khác như: invectase, maltase,…

- Nhóm enzyme thủy phân protid

Là các enzyme xúc tác quá trình thủy phân thành các sản phẩm trung gian (peptid, polypeptid, pepton,…) và các sản phẩm cuối cùng là các amino acid và NH3

Trong nhóm này, đáng quan tâm hơn cả là proteinase (thủy phân protein), peptidase (thủy phân các peptid) và amidase (thủy phân acid amin)

Enzyme proteinase hoạt động ở pH = 4,6  5,7 và tại nhiệt độ 50 – 55oC

Enzyme peptidase hoạt động mạnh nhất ở pH = 7,3 – 7,9 và nhiệt độ 40 – 45oC, nếu hạ pH xuống dưới 5 thì nhóm enzyme này trở nên vô hoạt

2.1.3 Yêu cầu chất lượng đối với đại mạch sản xuất bia

o Cảm quan : dùng sàng để phân loại cỡ hạt

Loại 1 : bề rộng lỗ sàng > 2,8 mm

Loại 2 : bề rộng lỗ sàng từ 2,5 – 2,8 mm

Loại 3 : bề rộng lỗ sàng từ 2,2 – 2,5 mm

- Phải có ít nhất 85% hạt đại mạch đạt loại 1 và loại 2

- Tất cả các hạt đều phải thuộc một loại đại mạch đồng nhất, không lẫn đất cát, rơm rác

- Hạt đại mạch phải có vỏ mỏng, màu vàng nhạt, óng ánh, không có vết trên vỏ

- Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ tươi, khi cắn thấy có mùi tinh bột và hơi ngọt

o Sinh lý : hạt đại mạch dùng sản xuất bia cần có

- Dung trọng : là trọng lượng một lít hạt đơn vị g/l

Nếu từ 35 – 40 g là loại nhẹ, 40 – 45 g là trung bình, >45 g là nặng

- Lực nảy mầm : là số hạt nảy mầm (tính ra %) sau ngày thứ 3 của quá trình nảy mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường phải từ 80 – 85%

- Khả năng nảy mầm : là số hạt nảy mầm (tính ra %) sau ngày thứ 5 của quá trình nảy mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường phải từ 90 – 95%

Đại mạch có chất lượng cao nếu có lực nảy mầm > 90% và khả năng nảy mầm > 95%

- Hàm lượng glucid (tinh bột) : thường chỉếm từ 55 – 62% trọng lượng hạt (hoặc từ 63 – 66% trọng lượng chất khô)

2.2 Malt đại mạch

2.2 1 Định nghĩa

Tất cả các hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió), sử dụng trong công nghệ sản xuất bia, đều có thể gọi chung là malt [1]

Đối với quy trình sản xuất bia chất lượng cao ta sử dụng malt được ươm mầm từ hạt đại mạch, gọi là malt đại mạch

2.2.2 Mục đích sử dụng

Malt là nguyên liệu chính để sản xuất bia.Việc ươm mầm đại mạch nhằm hoạt hoá, tích luỹ về khối lượng và hoạt lực của hệ enzym có trong đại mạch Hệ enzym này (quan trọng là enzym amylase và protease) là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong nội nhũ của hạt thành các chất hòa tan có phân tử lượng thấp: đường đơn, dextrin bậc thấp, acid amin, albumose, pepton và các chất hoà tan khác Tất cả hoà tan bền vững trong nước tạo chất chiết cho dịch đường

Thành phần và tính chất của malt quyết định chất lượng về màu sắc, mùi vị và các giá trị cảm quan khác nhau cho bia

2.2.3 Các loại malt đại mạch

a) Malt vàng

Hình 2.3 : Malt vàng

Đặc điểm của malt vàng là có màu sáng, hương và vị ngọt nhẹ Malt vàng là nguyên liệu dùng để sản xuất bia vàng vì nó có hoạt lực enzym cao, nội nhũ hòa tan tốt, có lượng acid amin và đường vừa phải

Chế độ sấy malt vàng gần giống như sấy thông thường Tức là quá trình sấy chỉ được xem như quá trình tách nước Đặc điểm của quá trình sấy malt vàng là loại nhanh hàm ẩm của malt trong khi nhiệt độ sấy vẫn còn khá thấp Để đạt được điều này, phải tiến hành thông gió ở mức tối đa Giai đoạn giảm hàm ẩm từ 41 – 44%

xuống còn 8 – 10% tiến triển trong khi nhiệt độ tăng dần lên 45 – 500C, còn giai đoạn giảm hàm ẩm xuống 3.3 -3.5% thì nhiệt độ tăng dần đến tối đa là 75 – 800

Quá trình sấy malt đen phức tạp hơn malt vàng rất nhiều vì nguyên tắc sấy malt đen cần đạt được : chu trình sấy kéo dài, sấy ở nhiệt độ cao, đặc biệt là ở giai đoạn sấy kiệt, nhiệt độ tối đa của tác nhân sấy là 1050C, tăng cường tối đa cho hoạt động của hệ enzym thuỷ phân

2.2.4 Thành phần hóa học của malt

Các hợp chất hóa học có trong malt được trình bày trong bảng sau :

Bảng 2.2 : Thành phần hóa học của malt tính theo % trọng lượng chất khô [1]

Dạng hòa tan thể muối : albumin, globulin 2

Hordein – protein (prolamin) -

2.2.5 Các hệ enzym trong malt

Trong quá trình chuyển biến từ hạt đại mạch thành hạt malt lần lượt có sự tham gia của các enzym sau đây :

o Hệ enzym oxy hóa – khử : tham gia vào sự hô hấp của phôi mầm, bao gồm

các enzym như oxydase, peroxydase, catalase, saccharase, maltase

o Hệ thống enzym sitase : là tập hợp của cellulase, hemicellulase, - glucozidase

2.2.6 Quy trình sản xuất malt

Hình 2.5 : Quy trình sản xuất malt

a) Quá trình ngâm – làm ướt

- Tổn thất trong quá trình ngâm :

Tổn thất cơ chất do các phản ứng hoá học hoá sinh Khi ngâm đại mạch lượng chất khô bị tổn thất khoảng 0,6-1,5% Tổn thất lớn nhất diễn ra trong 6h đầu, các chất hoà tan khuếch tán gồm:

 Các chất màu: nước ngâm đầu tiên có mầu nâu

 Tanin , hợp chất chứa nitơ

 Chất keo

 Đường: nước ngâm đầu tiên có thể khử được dung dịch Felling

 Chất khoáng : lượng rất nhỏ

o Các yếu tố ảnh hưởng

 Nhiệt độ của nước ngâm

Đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt Trong một giới hạn nhất định nhiệt độ của nước ngâm tăng thì thì tốc độ hút nứơc của hạt cũng tăng, nghĩa là thời gian ngâm giảm Để đạt được chất lượng malt hình thành có phẩm chất cao thì nhiệt độ của nước ngâm thích hợp nhất là 10-12oC vì nếu nhiệt độ thấp hơn sẽ làm phôi bị chết, nhiệt độ cao hơn sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển

 Chủng loại và kích thước của hạt

- Hạt càng nhỏ kích thước hút nước càng nhanh

- Các yếu tố như hàm lượng protein của hạt (hạt chứa nhiều protein hút nước càng chậm), điều kiện khí hậu của vùng gieo trồng hạt và thành phần hoá học của nước nâm cũng ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt

 Thời gian ngâm : 40-72h, phụ thuộc vào chủng đại mạch, nhiệt độ, lượng oxy cung cấp…

b) Giai đoạn ươm mầm

o Mục đích

Chuyển đổi trạng thái của hệ enzym có trong hạt đại mạch từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái “hoạt động”, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường năng lực xúc tác của chúng (tăng hoạt lực, tăng hoạt độ)

o Các biến đổi chính

- Vật lý: xảy ra sự toả nhiệt, thay đổi hình dạng, kích thước, tỷ trọng của hạt

- Hoá sinh: một phần tinh bột, protein bị thủy phân, và xảy ra sự tổng hợp các polyme sinh học mới cho rễ và mầm

- Sinh học: diễn ra các quá trình sau

 Hoạt hoá và tổng hợp enzyme: -amylaza chỉ được tổng hợp khi hạt nẩy mầm, β-amylaza ở dạng không hoạt động

 Quá trình trao đổi chất (hô hấp)

 Sự sinh trưởng của mầm

 Sự hình thành hệ enzym trong giai đoạn ươm mầm:

+ Hệ amylaza

+ Hệ proteaza

 Proteaza

 Peptidaza + Hệ glucanaza

+ Hệ phosphataza (axit, kiềm), phytaza

+ Lipaza, phospholipaza

+ Hệ peroxydaza, catalaza

+ Hệ phonoloxydaza

o Các yếu tố ảnh hưởng

- Nhiệt độ của khối hạt: mầm bắt đầu phát triển ở 5oC, nhiệt độ thích hợp nhất

là 27oC, quá trình nẩy mầm sẽ ngừng lại ở 38oC, và mầm sẽ chết ở 55oC Thường thì theo kinh nghiệm nẩy mầm ở nhiệt độ 14-15oC, nẩy mầm lạnh, có khi nâng lên 17-

- Sục khí: các yếu tố cần quan tâm

 Hai giai đoạn: giai đoạn đầu tiên sẽ cần nhiều oxy

 Độ ẩm (99%), nhiệt độ bằng nhiệt độ của quá trình ươm mầm, lưu lượng khí thổi

 Tổng lưu lượng khí thổi: 300-500m3/t.h

 Thời gian: thời gian ươm mầm của malt đen dài hơn malt vàng Thời gian ươm mầm phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ càng cao thời gian càng ngắn, nếu thời gian dài sẽ làm tổn hao chất khô và làm giảm năng suất Ngược lại, nếu thời gian ươm mầm vững ngắn thì hoạt lực diastaza kém, các phần hạt còn cứng sẽ gây

ra nhiều khó khăn vì tinh bột tiếp tục bị hồ hoá trong quá trình rửa bã sau này, gây khó khăn cho quá trình lọc đồng thới hiệu suất đường hoá kém đi

 Thời gian nảy mầm thường từ 5-7 ngày, hàm mục tiêu: là chiều dài hạt (¾ chiều daì hạt, thì kết thúc quá trình ươm mầm)

c) Quá trình sấy malt

o Mục đích: mục đích của quá trình này là giảm hàm ẩm và tăng thời gian bảo quản hạt

o Nguyên tắc

- Quá trình sấy malt được chia làm 2 hoặc 3 giai đoạn (sinh lý, enzym và hoá học)

- Sản phẩm của quá trình sấy: malt vàng, malt đen, và các loại malt khác

o Các biến đổi và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình sấy malt

- Giai đoạn sinh lý

 Các biến đổi hoá học: do phản ứng maillard gây ra

 Vô hoạt enzym (thuận nghịch và bất thuận nghịch - enzym thuận nghịch chủ yếu là hệ enzym oxy hoá khử, còn enzym bất thuận nghịch là enzym thuỷ phân)

 Thời gian: 3-4h

 Lựa chọn chế độ gia nhiệt: độ ẩm cao tốc độ gia nhiệt nhanh thì dễ dẫn

đến các biến tính không thuận nghịch

d) Tách mầm, rễ malt

o Mục đích : loại bỏ phần hút ẩm mạnh (mầm rễ), ngăn ngừa sự hút ẩm trở lại

sau khi sấy (bảo đảm giữ được ổn định W cân bằng cho malt khô, tránh sự phá

hoại của vi sinh vật, t : ránh những biến đổi khác làm giảm chất lượng của malt

khô) Đồng thời nhờ loại bỏ mầm, rễ khỏi hạt malt sẽ tránh cho bia sau này có mùi, vị đắng khó chịu

o Tiến hành : quá trình tách mầm và rễ phải được tiến hành ngay sau khi malt

vừa ra khỏi lò sấy Lúc này mầm và rễ đang ở trạng thái khô, dòn rất dễ gãy; nếu

để nguội mầm, rễ sẽ hút ẩm, trở nên dai và khó bứt khỏi hạt malt

o Thiết bị : việc tách mầm và rễ được tiến hành ở những máy hình trụ quay

(trống quay) đặt hơi nghiêng về một đầu Máy tách mầm thường dài 25m, rộng 1,5m, bên trong có một thùng trụ bằng lưới thép dày, chính giữa có một trục gắn các cánh quạt quay được với tốc độ chậm, tạo ra sự ma sát giữa hạt malt và lưới thép, mầm rễ sẽ bị đứt và chui qua lỗ lưới ra ngoài

Hình 2.6 : Cấu tạo máy tách mầm, rễ malt

o Bảo quản : malt khô sau khi tách mầm và rễ cần được bảo quản, tồn trữ ở

kho có nhiệt độ thấp (<20oC), thoáng và không khí khô Thời gian bảo quản tối thiểu là bốn tuần và tối đa là hai năm Trong thời gian bảo quản phải chú ý nhiệt

độ và độ ẩm trong kho để theo dõi biến động chất lượng malt trong thời gian bảo quản

2.2.7 Đánh giá chất lượng malt

a) Kiểm tra cảm quan

o Màu sắc: Malt vàng có màu vàng rơm, malt đen có màu sẫm hơn, vỏ malt phải óng ánh Kích thước, hình dáng gần giống như hạt đại mạch khô

o Mùi vị: Phải đặc trưng cho từng loại malt, không có mùi vị lạ, nếu có vị chua hay mốc chứng tỏ malt còn ẩm Malt vàng có vị ngọt dịu (nhẹ) Malt đen có vị thơm cà phê, ngọt mạnh

o Độ sạch: Không lẫn tạp chất, hạt không bị vỡ và không bị bệnh Lượng tối đa cho phép đối với: hạt vỡ là 0.5%, hạt bệnh là 1% và hạt không nảy mầm là 5%

b) Chỉ số cơ học

o Dung trọng của malt nằm trong giới hạn: 450  600 g/lít

o Khối lượng khô tuyệt đối: Khối lượng của 1000 hạt ngẫu nhiên (29  37 g)

o Hình thái và vết cắt: Là mức độ trắng đục hay trắng trong của nội nhũ, xác định mức độ nhuyễn hay mức độ hồ hoá của nội nhũ

o Hiệu số của hiệu suất chiết khi nghiền mịn và khi nghiền thô tính bằng % để đánh giá mức độ nhuyễn và mức độ hồ hoá của malt khi ươm mầm Giá trị này càng bé thì chất lượng malt càng cao

o Cường độ màu: Là màu của dịch đường được biểu thị bằng số ml dung dịch iod 0.1 N dùng để nhuộm màu 100 ml nước đến màu vàng Trong thực tế sản xuất lấy màu chuẩn cho malt vàng (0.3  0.56 ml iod 0.1 N trong 1 lít nước) và malt đen (0.7  1.3 ml iod 0.1 N trong 1 lít nước)

o Độ acid: pH đường hóa là 5.5  6.5, pH càng tiến về 4.5 thì càng có lợi cho đường hóa

o Chất hoà tan trung bình từ 65  82% chất khô Chất hòa tan trung bình trên 78% (malt vàng) và trên 75% (malt đen) được xem là malt có chất lượng cao

Malt dùng để sản xuất bia

Malt dùng để sản xuất bia phải được bảo quản ít nhất 3  4 tuần trước khi sử dụng vì các lý do sau :

o Vỏ malt mới sấy giòn nên dễ bị nghiền nát, trong quá trình đường hoá các chất trong vỏ malt sẽ bị hòa tan làm cho bia có vị đắng chát, khó lọc

o Hoạt lực của enzym thuỷ phân chưa ổn định, quá trình đường hoá diễn ra khó khăn, hiệu suất thu hồi thấp Khi bảo quản, hạt hút ẩm làm cho vỏ malt mềm dẻo không bị nát khi nghiền và sẽ là chất trợ lọc tốt sau này Đồng thời trong hạt xảy ra một số quá trình mà kết quả là làm cho hoạt lực của amylase và protease sẽ tăng, làm tăng lượng đạm hoà tan, chỉ số độ pH đường hoá tăng

III Hoa Houblon

3.1 Mục đích sử dụng

Hoa houblon tạo cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, tạo tính kháng khuẩn, làm tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của bia

3.2 Đặc điểm thực vật

Hoa houblon có tên khoa học là “Humulus lupulus”, là một loại thân leo thuộc hàng

urticacée, họ moracé Đây là loại thực vật khác gốc, tức là hoa cái và hoa đực thì trổ

ra từ các gốc khác nhau Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì chúng chiết ra nhựa đắng và các loại tinh dầu chủ yếu tạo nên chất thơm trong bia Hoa đực không được sử dụng vì nó rất nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém Cho đến nay các loại hoa houblon dùng trong công nghệ bia là hoa khô và các sản phẩm của nó

Hình 2.7 : Hoa houblon

Hình 2.8 : Mặt cắt dọc hoa houblon

3.3 Cấu tạo hoa houblon

 Hoa houblon là loài hoa phân tính, nhưng những người trồng hoa chỉ trồng hoa cái Sau 2 năm các cây sẽ ra các chùm hoa và thường gọi là búp hoa houblon

 Búp có hình dạng nón, dài 3 – 5cm

 Cánh hoa có dạng hình trứng Thông thường có khoảng 40 – 100 cánh hoa trên một bông Cánh hoa có màu vàng xanh, các cánh ở gần cuống vàng hơn các cánh

ở bên trên và phía trong

 Nhị hoa nằm bên trong cánh hoa Hạt lupulin có màu vàng óng, nằm ở giữa trục, các lá và nhị hoa Trong hạt chứa các chất nhựa và các loại dầu thơm, và chính các chất này tạo ra chất đắng và tinh dầu thơm của hoa

3.4 Thành phần và tính chất của các cấu tử có trong hoa

Thành phần và tính chất của hoa rất quan trọng trong sản xuất bia Thành phần

và tính chất của các cấu tử có trong hoa phụ thuộc vào điều kiện canh tác, giống, khí hậu…

Bảng 2.3 : Thành phần hóa học trung bình hoa houblon [3]

Tinh dầu phấn 0,5 Chất béo 3,0

a) Chất đắng

Chất đắng là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon Chất đắng tạo cho bia

có vị đắng đặc trưng và dễ chịu, tham gia vào sự tạo thành bọt và giúp cho bia bảo quản được lâu Các hợp chất đắng trong hoa huplon có thể chia thành hai nhóm lớn

 Những axit đắng cùng các dạng đồng phân

 Những dạng nhựa đắng (mềm và cứng)

Trong nhóm acid đắng có hai loại :

Humulong : α – axit đắng cùng các dạng đồng phân Lupulong : β – axit đắng cùng các dạng đồng phân

Những axit đắng này, nếu bị oxy hóa, sẽ bị polyme hóa và trùng ngưng, dần chuyển thành những dạng nhựa đắng như :

α và β – nhựa đắng mềm;  1 và  2 – nhựa đắng cứng Thông thường, tổng chất đắng trong hoa khô là :

16 – 18%

α – axit đắng : 6 – 8%

(humulong)

β – axit đắng : 3% (lupulong)

 Humulong cùng các dạng đồng phân

o Công thức phân tử : C21H30O5, tên gọi izovaleryl

o Ở dạng tinh thể hình khối, humulong có nhiệt độ nóng chảy khoảng

65oC, hòa tan kém trong nước lã, song hòa tan rất tốt trong este etylic, hecxan hoặc metanol

o Humulong là chất gây đắng mạnh nhất (cả số lượng và chất lượng),

có độ hoạt động bề mặt lớn, nhờ đó giúp cho bia có khả năng tạo bọt tốt, tính kháng sinh mạnh Humulong là chất có giá trị nhất trong hoa houblon đối với công nghệ sản xuất bia Người ta đã chứng rằng khoảng 85 – 95% chất đắng trong bia là do humulong cùng các dạng đồng phân của nó gây nên

o Trong quá trình đun sôi dịch đường chủ yếu xảy ra các phản ứng chuyển hoá -axit thành iso- nhờ các phản ứng đồng phân hoá Cuối cùng bia chỉ chứa 6 loại axit iso- chính

o Độ đắng phụ thuộc chủ yếu và lượng -axit dạng không tan chuyển sang dạng iso- -axit hoà tan do quá trình đồng phân hoá Quá trình này xảy ra trong thời gian đun nóng kéo dài

o Các dạng đồng phân : Cohumulong C20H28O5, Adhumulong

C21H30O5, Prehumulong C22H32O5

 Lupulong cùng các dạng đồng phân

o Công thức phân tử : C26H38O4, nhiệt độ nóng chảy : 92oC, hòa tan kém trong nước lã và dịch đường, hòa tan được trong este, hecxan

và metanol Tinh thể dạng hình kim

o Khả năng gây đắng yếu hơn humulong, song khả năng kháng sinh lại mạnh hơn Sự hoạt động bề mặt hay khả năng tạo bọt cũng kém hơn humulong

o Các dạng đồng phân : Colupulong C25H36O4, Adlupulong C24H

Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, trước hết tanin được chiết trích ra ở dạng hòa tan, sau đó do điều kiện nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, chúng sẽ bị oxy hóa và trùng ngưng với các mức độ khác nhau, các phần tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đắng điện với các phần tử protein trong dịch đường, hình thành những phức tanin – protein, tạo ra dạng kết tủa nóng trong quá trình này Mặt khác, một dạng phức tương tự nhưng với trọng lượng phân tử nhỏ hơn không kết tủa ở điều kiện nhiệt độ cao, khi hạn nhiệt độ xuống thấp sẽ kết tủa lại, tạo thành những kết tủa nguội trong dịch đường

Từ đó ta nhận thấy rằng tanin một mặt có ảnh hưởng tốt đối với quá trình công nghệ, giúp cho dịch đường trong nhanh và kết tủa các protein không bền, làm tăng độ bền vững keo của bia Song mặt khác tanin cũng làm kết tủa cả các protein bền, dẫn đến chỗ làm giảm khả năng tạo bọt của bia Nếu hàm lượng tanin có trong bia vừa phải (0,012 – 0,028%) thì sẽ gây cho bia vị chát và đắng dễ chịu, nhưng nếu cao hơn thì sẽ làm bia có vị chát đắng khó chịu Do đó tùy theo hàm lượng tanin trong hoa nhiều hay ít, ta có thể rửa qua nước nóng vài lần trước khi đun sôi dịch đường với hoa

c) Tinh dầu

Tinh dầu phấn hoa houblon chiếm từ 0,17 – 0,65% trọng lượng hoa, chủ yếu (đến

¾) là các cấu tử thuộc nhóm tecpen (C5H8)n và ¼ là các cấu tử có mang oxy, đại diện chính là geraniol (C10H18O)

Tinh dầu hoa ở điều kiện gia nhiệt nhẹ dễ bị oxy hóa, khi đó tác dụng gây mùi sẽ