BÁO cáo môn CÔNG NGHỆ lên MEN THỰC PHẨM BIA ĐEN dark beer

Phần I Nguyên liệu sản xuất bia đen Bốn loại nguyên liệu chính cần dùng cho quá trình sản xuất bia đen là: malt đen, malt vàng, hoa houblon, nước, nấm men và một số nguyên liệu phụ khác. Chất lượng của chúng quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm. I.1. Malt đen, malt vàng: Hình 1.1 Malt đen và malt vàng Malt đen là nguyên liệu chính trong sản xuất bia đen. Màu của bia được quyết định bởi màu của malt, malt vàng sản xuất bia vàng, malt đen kết hợp với malt vàng dùng để sản xuất bia đen. Malt đen có hàm lượng lớn melanoit, là hợp chất màu nâu, vàng nhạt đến cánh dán. Malt đen được sản xuất từ hạt đại mạch. I.1.1. Hạt đại mạch: Đại mạch là loại ngũ cốc mà có các bông đại mạch đặc trưng bởi các hạt dài. Nó được phân thành 2 loại: đại mạch hai hàng (Hordeum distichum) và đại mạch sáu hàng (Hordeum hexadistichum) Hình 1.2 Đại mạch 2 hàng (trái) và đại mạch 6 hàng (phải) Trong sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng chủ yếu đại mạch hai hàng. Hạt đại mạch hai hàng to, đầy đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng. Do đó hạt đại mạch này có hàm lượng có ích tương đối lớn, đồng thời lượng vỏ ít nên chứa không nhiều các hợp chất polyphenol và hợp chất đắng. Các hạt rất đồng đều và có hàm lượng chất hòa tan tương đối cao. I.1.2.Cấu tạo hạt đại mạch: I.1.2.1. Cấu trúc bên ngoài: trong quá trình phát triển, vỏ quả bị kéo dài trong bông lúa, bông lúa bị tách rời khi đập lúa. Tính chất của vỏ được đánh giá qua phần nhăn trên vỏ (lemna), nó đảm bảo độ chắc của vỏ. Ở mặt dưới gọi là vỏ bụng (palea). Phần nhăn phía dưới là vùng tạo rễ, đây là đặc điểm nhận dạng. I.1.2.2. Cấu trúc bên trong: Cấu trúc bên trong hạt đại mạch gồm 3 phần chính: phôi, nội nhũ và vỏ trấu. Hình 1.3 Cấu tạo hạt đại mạch Phôi là phần sống trong hạt. Trọng lượng phôi chiếm khoảng 2,5 – 5% trọng lượng hạt. Phần nội nhũ có các tế bào tinh bột. Trong quá trình nảy mầm các tế bào nội nhũ cung cấp năng lượng cho phôi phát triển. Vỏ trấu rất mỏng và nhẹ. I.1.3.Thành phần và tính chất của hạt đại mạch. Hàm lượng ẩm trung bình của đại mạch thường là 1415%. Hàm lượng ẩm có thể biến thiên từ 12% trong điều kiện thu hoạch khô ráo đến trên 20% trong điều kiện ẩm ướt. Đại mạch có độ ẩm cao cần được sấy khô để bảo quản được lâu và không làm mất khả năng nảy mầm. Để bảo quản lâu, đại mạch phải có độ ẩm dưới 15%. Hàm lượng trung bình của các thành phần tính theo khối lượng chất khô như sau: Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hạt đại mạch Cacbohydrat tổng số 70,0 – 85,0 % Protein 10,5 – 11,5 % Các chất vô cơ 2,0 – 4,0 % Chất béo 1,5 – 2,0 % Các chất khác 1,0 – 2,0 % I.1.3.1. Các hợp chất cacbohydrat:

DARK BEER

Ph n I ần I Nguyên li u s n xu t bia đen ệu sản xuất bia đen ản xuất bia đen ất bia đen

Bốn loại nguyên liệu chính cần dùng cho quá trình sản xuất bia đen là: maltđen, malt vàng, hoa houblon, nước, nấm men và một số nguyên liệu phụ khác.Chất lượng của chúng quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm

I.1 Malt đen, malt vàng:

Hình 1.1 Malt đen và malt vàng

Malt đen là nguyên liệu chính trong sản xuất bia đen Màu của bia đượcquyết định bởi màu của malt, malt vàng sản xuất bia vàng, malt đen kết hợp vớimalt vàng dùng để sản xuất bia đen Malt đen có hàm lượng lớn melanoit, là hợpchất màu nâu, vàng nhạt đến cánh dán Malt đen được sản xuất từ hạt đại mạch

I.1.1 Hạt đại mạch:

Đại mạch là loại ngũ cốc mà có các bông đại mạch đặc trưng bởi các hạtdài Nó được phân thành 2 loại: đại mạch hai hàng (Hordeum distichum) và đạimạch sáu hàng (Hordeum hexadistichum)

Hình 1.2 Đại mạch 2 hàng (trái) và đại mạch 6 hàng (phải)

Trong sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng chủ yếu đại mạch hai hàng Hạt đạimạch hai hàng to, đầy đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng Do đó hạt đại mạchnày có hàm lượng có ích tương đối lớn, đồng thời lượng vỏ ít nên chứa khôngnhiều các hợp chất polyphenol và hợp chất đắng Các hạt rất đồng đều và cóhàm lượng chất hòa tan tương đối cao

I.1.2.Cấu tạo hạt đại mạch:

I.1.2.1 Cấu trúc bên ngoài: trong quá trình phát triển, vỏ quả bị kéo dài

trong bông lúa, bông lúa bị tách rời khi đập lúa Tính chất của vỏ được đánh giáqua phần nhăn trên vỏ (lemna), nó đảm bảo độ chắc của vỏ Ở mặt dưới gọi là

vỏ bụng (palea) Phần nhăn phía dưới là vùng tạo rễ, đây là đặc điểm nhận dạng

I.1.2.2 Cấu trúc bên trong:

Cấu trúc bên trong hạt đại mạch gồm 3 phần chính: phôi, nội nhũ và vỏtrấu

Hình 1.3 Cấu tạo hạt đại mạch

Phôi là phần sống trong hạt Trọng lượng phôi chiếm khoảng 2,5 – 5%trọng lượng hạt

Phần nội nhũ có các tế bào tinh bột Trong quá trình nảy mầm các tế bào nộinhũ cung cấp năng lượng cho phôi phát triển.

Vỏ trấu rất mỏng và nhẹ

I.1.3.Thành phần và tính chất của hạt đại mạch.

Hàm lượng ẩm trung bình của đại mạch thường là 14-15% Hàm lượng ẩm

có thể biến thiên từ 12% trong điều kiện thu hoạch khô ráo đến trên 20% trongđiều kiện ẩm ướt Đại mạch có độ ẩm cao cần được sấy khô để bảo quản đượclâu và không làm mất khả năng nảy mầm Để bảo quản lâu, đại mạch phải có độ

ẩm dưới 15% Hàm lượng trung bình của các thành phần tính theo khối lượngchất khô như sau:

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hạt đại mạch

Thành phần hạt tinh bột gồm 2 chất sau:

Amyloza: chiếm 20 – 25 %, tan trong nước nóng, không bị hồ hóa

Amylopectin: chiếm tới 75 – 80 %, không tan trong nước, hồ hóa ở nhiệt độcao

Có 5 – 6 % xenluloza tập trung ở vỏ trấu và là tập hợp chất tạo cấu trúc Làcác chuỗi glucose 1,4 mạch dài không phân nhánh Xenluloza không ảnh hưởngđến chất lượng bia

Hemixenluloza:

Hemixenluloza là thành phần chủ yếu của thành tế bào nội nhũ Bao gồm glucan và pentozan kết hợp nên khung bền vững cho thành tế bào nội nhũ Haithành phần này có ảnh hưởng khác nhau đến quá trình sản xuất bia và chấtlượng sản phẩm β-glucan có khả năng tạo gel gây ảnh hưởng bất lợi cho quátrình lọc dich và lọc bia Tác động của pentozan đến quá trình sản xuất và chấtlượng bia không quan trọng

I.1.3.2.Các hợp chất chứa nitơ:

Hàm lượng nitơ của đại mạch tính theo protein, biến đổi trong khoảng 8 –16% Lượng chất chiết trong malt giảm đi 0,7 – 1% khi hàm lượng protein trongmalt tăng lên Hàm lượng protein trong malt cho phép tối đa là 11,5 % tổng chấtkhô Mặc dù lượng protein trong bia tương đối nhỏ nhưng có tác động rất lớnđến chất lượng bia

Các hợp chất chưa nitơ được chia làm hai nhóm chính: protein và các sảnphẩm thủy phân

Protein:

Là hợp chất chưa nitơ có phân tử lượng cao và rất cao, khối lượng phân tửtới 20000 – 300000, không tan trong nước, kết tủa khi đun sôi Vì dịch đườngđược đun sôi trong quá trình nấu nên không phải toàn bộ lượng protein có trongbia thành phẩm Đại mạch chứa các protein sau:

glutelin phân bố trong lớp alơron Nó không bị thủy phân và thải rangoài theo bã hạt

trong bã

trong dịch hèm Edestin gồm 4 cấu tử (α, β, θ, γ) trong đó β-globulin) trong đó β-globulin(có chứa lưu huỳnh) không kết tủa hoàn toàn, kể cả khi kéo dài thờigian sôi, gây đục bia

hoàn toàn Hàm lượng protein của đại mạch giảm trong quá trình sảnxuất malt và bia bởi chúng bị phân hủy một phần do enzym tạo nêncác sản phẩm protein

Sản phẩm protein thủy phân:

Sản phẩm protein thủy phân có đặc điểm nổi bật là hòa tan trong nước vàkết tủa khi đun sôi Hầu hết các sản phẩm protein thủy phân có trong bia thànhphẩm

Sản phẩm protein thủy phân chiếm tỷ lệ nhỏ nhất trong các hợp chất chưanitơ của đại mạch (~8%) Tỷ lệ này tăng trong quá trình sản xuất malt và bia.Chúng được phân loại như sau:

Loại có phân tử lượng cao gồm các proteoza, các sản phẩm phức được gọitên tùy thuộc protein gốc (albumin, globuloza) và các pepton phức hợp Sản

phẩm protein thủy phân cao phân tử làm tăng độ bền bọt của bia, tuy nhiên gâyđục bia.

Sản phẩm protein thủy phân có phân tử lượng thấp, gồm các khối proteinnhỏ nhất, các acid amin và peptit tạo thành do phản ứng polyme hóa

Sản phẩm thủy phân có phân tử lượng thấp hơn là nguồn dinh dưỡng chínhcho nấm men bia

I.1.3 3 Chất béo:

Đại mạch chứa khoảng 2% chất béo, nằm chủ yếu ở lớp alơron và mầm.Chất béo hầu hết là trigluxerit Chất béo không tan trong nước và hầu như khôngbiến đổi trong hạt, bị thải ra ngoài theo bã hạt Chất béo ảnh hưởng xấu đến bọtbia

I.1.3 4 Các hợp chất vô cơ.

Trong đại mạch có khoảng 2-3% là các chất khoáng, trong đó chủ yếu làcác chất vô cơ Các chất vô cơ quan trọng là:

Hợp chất phophat là thành phần chính của hợp chất vô cơ, nó đóng vai tròquan trọng bởi vì có cấu trúc của các hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của đạimạch (phitin, acid nucleic, coenzym, protein…) Photphat được giải phóng ra từcác hợp chất này khi diễn ra các phản ứng trong sản xuất malt và bia

Silicat đặc biệt nhiều trong vỏ trấu và trong hạt tinh bột Chúng có thểchuyển sang dạng keo và nhận thấy trong cặn bia

Một số muối khá quan trọng trong sản xuất bia cung cấp các nguyên tố vilượng cho nấm men và bia như Zn

I.1.3.5.Các hợp chất khác:

Trong đại mạch có một số hợp chất khác, tuy với số lượng nhỏ nhưngchúng tác động không nhỏ đến chất lượng bia và quá trình sản xuất Đó là cáchợp chất polyphenol, tanin và vitamin

Polyphenol và tanin:

Chúng nằm ở vỏ trấu và trong lớp alơron của đại mạch Với số lượng lớnchúng tạo vị đắng và khó chịu Hàm lượng của chúng tăng theo độ dày vỏ trấu

Các vitamin:

Là các nguyên tố dinh dưỡng, được tạo ra do cây trồng chứ không phải do

sự trao đổi chất của tế bào Chúng có chức năng riêng quan trọng cho quá trìnhtrao đổi chất của tế bào Đại mạch chứa chủ yếu các vitamin sau:

B1 (thiamin): chủ yếu ở phần ngoài của hạt

B2 (riboflavin)

C (acid ascorbic): số lượng ít

E (tocophenol): trong chất béo của mầm

Các emzyme:

Có bản chất là các protein tan trong nước, được tiết ra bởi các tế bào sống

và hoạt động như các chất xúc tác sinh hóa, có hoạt tính sinh học rất cao, có cấutạo phân tử phức tạp và giữ một vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sảnxuất bia

Ở giai đoạn hình thành hạt, hoạt lực của các nhóm enzyme rất cao Đến giaiđoạn chính, hoạt lực của chúng giảm một cách đáng kể Và đến lúc hạt sấy đếnhàm ẩm 13% thì hầu hết hệ enzyme trong hạt trở thành trạng thái liên kết Đếngiai đoạn ngâm, hạt hút nước bổ sung đến 43-44% thì hệ enzyme được giảiphóng khỏi trạng thái liên kết, chuyển thành trạng thái tự do Đến giai đoạn ươmmầm hoạt lực của enzyme đạt đến mức tối đa, nhờ đó mà đến lúc đường hóachúng có khả năng thủy phân gần như hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trongnội nhủ của hạt Các sản phẩm thủy phân được hòa tan vào nước và trở thànhchất chiết trong dịch đường

Trong hạt đại mạch, chứa 1 lượng enzyme rất phong phú, chúng được sắpxếp vào các nhóm khác nhau Theo khóa phân loại trong hóa sinh học, chúngđược phân thành hai nhóm chính: hydrolaza và decmolaza

Hydrolaza (nhóm enzyme thủy phân)

Phụ thuộc vào cơ chất bị thủy phân, các enzyme xúc tác được chia thànhcác nhóm: cacbohydraza, proteaza và esteraza.

Cacbohydraza:

Nhóm enzyme này thủy phân gluxit cao phân tử thành các sản phẩm thấpphân tử hơn Trong nhóm này có hai phân nhóm nhỏ: polyaza và hexozidaza.Hexozidaza là những enzyme xúc tác thủy phân disaccharid, trisaccharid và một

số glucozid khác, còn polyaza là những enzyme thủy phân gluxit cao phân tử.Chúng bao gồm: diastaza (amylaza) và sitaza

Diastaza

Diastaza phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và dextrin Đây

là nhóm enzyme quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia Diastaza baogồm 2 enzyme: α-amylaza và β-amylaza

Enzyme α-amylaza phân cắt tinh bột thành glucoza và dextrin Nhờ quátrình phân cắt này, độ nhớt của dịch cháo nhanh chóng giảm xuống Trong kĩthuật sản xuất bia, quá trình này được gọi là quá trình dịch hóa Trong đại mạchkhô, không chứa α-amylaza hoạt tính Chúng chỉ được hoạt hóa tại giai đoạnngâm và ươm mầm Là enzyme chịu nhiệt nhưng kém chịu chua Nhiệt độ tối ưucủa nó là 70oC còn pH là 5,7

Enzyme β-amylaza tác động trực tiếp lên mạch amylaza, mạch nhánh và haiđầu mạch chính của amylopectin Sản phẩm của quá trình phân cắt này là đườngmaltoza và dextrin Nhiệt độ thích hợp cho enzyme này hoạt động là 63oC còn

pH là 4,7

Sitaza:

Bao gồm 2 enzyme: sitoclactaza và sitolitaza Enzyme đầu thủy phânhemixelluloza thành các sản phẩm trung gian, còn enzyme sau thủy phân các sảnphẩm trung gian thành sản phẩm cuối cùng là pentoza và hexoza Nhờ có quátrình phân cắt này, thành tế bào mới bị phá hủy, tạo điều kiện thuận lợi cho cácenzyme khác xâm nhập vào và nâng cao hoạt lực Cũng do thành tế bào bị phá

vỡ mà đến lúc sấy thì hạt trở thành xốp Trong kĩ thuật sản xuất malt, hiện tượngnày ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ nhuyễn của bán thành phẩm.

Proteaza:

Các enzyme ở nhóm này thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian

và sau đó một số trong các hợp chất này tiếp tục bị phân cắt đến sản phẩm cuốicùng là acid amin và amoniac

Enzyme này phá vỡ mối liên kết este giữa acid phosphoric với inozit, tức làchúng tham gia thủy phân fitin Quá trình này đóng một vai trò rất quan trọngtrong công nghệ sản xuất bia, vì H3PO4 được giải phóng sẽ làm tăng độ chua tácdụng và tăng cường lực đệm của dịch đường

Decmolaza (enzyme oxy hóa – khử):

Nhóm enzyme decmolaza xúc tác phản ứng oxy hóa – khử của quá trình hôhấp và phân giải yếm khí gluxit (thực chất là quá trình lên men rượu), nghĩa làchúng tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của tế bào Nhóm enzymenày đóng vai trò quyết định trong việc hoạt hóa và phát triển của phôi giai đoạnươm mầm

I.1.4.Quy trình sản xuất malt đen:

Quy trình sản xuất malt đại mạch hai hàng như sau: phân loại hạt, làm ướt,ươm mầm, sấy và tách mầm Mục đích chính của quy trình sản xuất malt là làmhoạt hóa và sinh tổng hợp các emzyme trong hạt đại mạch, thủy phân một phần

cơ chất trong hạt và tổng hợp một số hợp chất màu và mùi đặc trưng cho malt.Chúng ta cần chú trọng đến quá trình sấy malt vì đây là công đoạn quantrọng quyết định đến việc tạo ra 2 loại malt khác nhau là malt đen và malt vàng.Theo GS Hoàng Đình Hòa, Viện Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thựcphẩm, Đại học Bách khoa Hà Nội cho hay: Màu vàng, đen hoặc nâu của biađược quyết định bởi loại hạt malt quyết định Bia vàng sản xuất từ malt vàng,bia đen sản xuất từ malt đen với quy trình sản xuất khác nhau Malt đen có hàmlượng melanoit lớn, là hợp chất màu nâu, vàng nhạt đến cánh gián

Bia đen có màu nâu sẫm cũng là do hàm lượng chất này nhiều và quyết địnhhương vị của bia đen Các màu khác của bia đen như màu cà phê, caramen đều

tùy thuộc vào màu của hạt malt và tỷ lệ phối đấu Bia đen có nồng độ chất hòatan ban đầu và nồng độ cồn cao hơn bia vàng.

Sấy malt đen:

Malt đen có đặc điểm là màu nâu sẫm, hương và vị ngọt đậm, tạo bia đen cómàu nâu sẫm, độ nhớt cao, khả năng tạo và giữ bọt lớn Tính chất này của malthình thành từ giai đoạn sau ngâm và nảy mầm, đến giai đoạn sấy được tăngcường thêm và định hình cho thành phẩm Để đáp ứng được yêu cầu cảm quancủa malt đen, tiến trình sấy malt phải tuân thủ các quy tắc: chu kì sấy kéo dài,sấy ở nhiệt độ cao, đặc biệt là giai đoạn sấy kiệt, tương quan giữa nhiệt độ vàhàm ẩm phải tuân theo qui luật nghiêm ngặt Chu kỳ sấy malt đen là 48h vànhiệt độ tối đa là 105oC

Giai đoạn 1: malt tươi được đổ xuống tầng sấy với độ dày 0,3 – 0,35 mm.

Giai đoạn sấy kéo dài khoảng 2 – 14h với nhiệt độ tăng dần đến 40oC, tất cả vanthông gió mở, đảo malt 2h/lần Hàm ẩm của malt giảm xuống 20% Trong 3 –4h tiếp theo, nhiệt độ nâng lên 60 – 65 oC, đồng thời từ từ đóng các van thônggió và tăng số lần đảo malt Chế độ này được giữ đến hết 14h sấy của giai đoạn1

của hạt là 20% Giai đoạn sấy trong 9 – 10h đầu, nhiệt độ sấy giữ nguyên ở

50oC, hàm ẩm của malt giảm xuống 8 – 10%, tất cả các van thông gió mở hết cỡ,malt được đảo liên tục Giai đoạn tiếp theo kéo dài đến hết thời gian sấy Ở giaiđoạn này, nhiệt độ được nâng lên, cửa thông gió dần dần đóng hết và tăng cường

độ đảo trộn lớp malt (2h/lần) Trong 4-5h đầu tiên của giai đoạn này, nhiệt độnâng lên 75oC, còn hàm ẩm của hạt giảm xuống 5% Trong 3-4h tiếp theo, nhiệt

độ được nâng lên 100 – 105oC và giữ cho đến hết chu kì Hàm ẩm của malt chỉcòn 1,5 – 2% Đây chính là giai đoạn sấy kiệt, bản chất là giai đoạn nướng malt.Trong giai đoạn này, thông gió không làm việc, quá trình thông gió hoàn toàn tựnhiên và không sử dụng các biện pháp thông gió nhân tạo

Một trong những chuyển hóa quan trọng diễn ra trong quá trình sấy là sựtạo thành những hợp chất có màu gọi là melanoid Đó là liên kết của đường vàacid amin diễn ra ở nhiệt độ cao Ở nhiệt độ bình thường chỉ có sự tổ hợp khôngbền giữa hai chất này, nhưng ở nhiệt độ cao thì giữa chúng diễn ra một phản ứngmạnh mẽ hơn Tốc độ phản ứng tạo melanoid phụ thuộc vào acid amin và đườngtham gia tạo phản ứng, đường khử tham gia phản ứng tốt nhât.

Các melanoid được tạo thành từ các acid amin khác nhau có cường độ màu

và hương khác nhau Mỗi một loại hợp chất đều có hương và vị riêng của nó, ví

dụ, glyxin và alanin cho thời gian phản ứng nhanh nhất và tạo ra melanoid có vịhơi chua còn mùi thì có mùi caramel; phenylalanin thì lại tạo ra melanoid cómàu cà phê sẫm, có mùi thơm nhẹ giống như mùi hoa hồng; còn levxin lại tạo ramelanoid không màu, có mùi thơm của bánh mì…

Bảng 1.2 Sự khác nhau các quy trình trong sản xuất malt đen và malt vàng

Ngâm

Mức độ ngâm 45-47%: Tạo điều thuận lợi để

hạt hút thêm một lượng nước

tự do, đủ điều kiện cho mầmphát triển

43-45%

Ươm mầm

Thời gian 7-9 ngày đêm: Trong thời gian

ươm mầm phải tạo được điềukiện sao cho tích luỹ đượcnhiều đạm amin và đường

Chiều dài rễ ¿ 2 lần chiềudài hạt và chiều dài mầm lá

¿ 1 lần chiều dài hạt

6-8 ngày đêm: Phải tạo điềukiện tích luỹ được hoạt lựcenzym thật cao, đặc biệt làenzym amylaza, còn hàmlượng axitamin thì ở mức độvừa đủ, không cần cao Cóchiều dài rễ ¿ 1.5 lần chiều

Nhiệt độ giai đoạn cuối là 210C

dài hạt, chiều dài mầm lá ¿

¾ chiều dài hat

Không vượt quá 42-43%

Bảng 1.3 Đặc điểm về chỉ số hoá học của malt đen và malt vàng

Thời gian đường

gian, tính bằng phút

để đường hoá hoàn

toàn (không làm thay

đổi màu của dung

phân của protein

Malt có chất lượng cao thì chỉ số Kolbach cao hơn

41, còn nếu thấp hơn 35 thì malt có chất lượng rấtkém

Hoạt lực catalaza:

là chỉ số đặc trưng

cho mức độ sấy kiệt

của malt Giá trị càng

cao thì lượng

10-25 đơn vị điều kiện 50-80 đơn vị điều kiện

melanoid tạo thành

trong malt càng ít

I.1.5.Tiêu chuẩn đánh giá malt:

Theo hiệp hội bia châu Âu ( European Brewery Convention – EBC), chấtlượng malt đại mạch được đánh giá qua các chỉ tiêu cơ bản sau:

85% số hạt bị giữ lại trên rây 2,5 và 2,8 mm

Khối lượng 1000 hạt: 25 – 35g

Độ ẩm: không quá 4%

Độ trích ly: 79-83%

Chỉ số màu( EBC): 14-16o EBC

Protein tổng: không quá 12%

Nitơ hòa tan: 0,55 – 0,75% so với lượng chất khô

Chỉ số Kolbach: 35-45

Nitơ amin tự do: không thấp hơn 150 mg/100 g chất khô malt

Hoạt lực diastatic: 200-300 WK

Độ nhớt dịch nầu theo phương pháp EBC: 1,5 – 1,6 mPa.s

Ngoài ra các phương pháp kiểm tra nhanh được sử dụng rộng rãi, việc đánhgiá trực tiếp bằng tay hạt đại mạch từ bên ngoài rất quan trọng Các đặc tính cầnkiểm tra là:

Mùi: đại mạch cần phải có mùi sạch, tươi, giống mùi rơm

Độ ẩm: hạt phải khô, hạt rơi dễ dàng

Màu sắc và độ sáng: phải có màu vàng nhạt giống màu rơm, màusáng đồng nhất

Tính chất của vỏ: hạt có vỏ nhăn đều, mỏng chứng tỏ loại đại mạchtốt, giàu chất chiết

Tạp chất: khối hạt không có tạp chất như hạt cỏ dại, cát, sỏi, rơm rạ,kim loại, hạt vỡ, hạt mốc hay các hạt ngủ cốc không phải đại mạch

Hình dáng và kích thước hạt: hạt phải to đều, đầy đặn.

Sự đồng nhất: yêu cầu khối hạt phải có tỷ lệ các hạt đầy đặn cao.Một tính chất quan trọng nữa cần quan tâm đó là năng lực nảy mầm của hạtđại mạch: một loại đại mạch tốt để sản xuất bia cần có năng lực nảy mầm 95%

I.2.Hoa Houblon:

Cây Houblon có tên khoa học là “Humulus Lupulus”, là một loài thân leothuộc họ urticacée, họ moracé Đây là một loài thực vật khác gốc, tức là các hoacái và hoa đực thỉ trổ ra từ các gốc khác nhau Trong sản xuất bia, chỉ sử dụnghoa cái vì chúng tiết ra nhựa đắng và các tinh dầu chủ yếu tạo nên các chất thơmtrong bia Cho đến nay các loại hoa houblon dùng từ công nghiệp bia là các hoakhô của cây cái và là sản phẩm tạo nên từ đó

Hình 1.4 Búp hoa Houblon

I.2.1 Thành phần và tính chất các cầu tử chính của hoa Houblon:

Thành phần của hoa Houblon vô cùng quan trọng đối với chất lượng bia.Phụ thuộc vào giống, điều kiện khí hậu và kĩ thuật canh tác, thành phần hóa họccủa hoa có sự khác nhau đáng kể

Bảng 1.4 Thành phần hóa học hoa Houblon

Vai trò của chất đắng trong công nghệ sản xuất bia rất lớn, chúng tạo chobia vị đắng dịu đặc trưng Ngoài ra, các chất này có hoạt tính sinh học cao, tạosức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu Với nồng độ khá thấptrong bia, các chất đắng có khả năng ức chế mạnh sự phát triển của vi sinh vật.Trong sản xuất bia, người ta chỉ quan tâm tới các thành phần α và β-acid, tinhdầu và polyphenol.

α-acid đắng:acid đắng:

Thường là một hỗn hợp các acid đắng và đồng phân có công thức chung vàcác đồng phân của nó và có tên khoa học là Humulon Humulon tinh khiết làmột loại muối màu vàng nhạt, điểm sôi là 70-72oC, pk=5,4

Hình 1.5 công thức α-acid đắngacid đắng Bảng 1.5 Thành phần α-acid đắngacid

Hình 1.6 công thức β-acid đắngacid đắng Bảng 1.6 Thành phần β-acid đắngacid

-Tinh dầu thơm

Tinh dầu thơm của hoa Houblon hòa tan vào dịch đường, tồn tại trong bia

và tạo ra mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu.Thành phần hóa học củatinh dầu thơm này rất phức tạp, trong hỗn hợp đa dạng này phần lớn là nhữngterpen(Mirơxen,Humulen), rượu( geraniol, linalool ), andehit (formandehit),xeton(luparon), axit, ester Tỉ lệ hòa tan trong nước của tinh dầu thơm khôngđáng kể, chúng dễ bay hơi ở nhiệt độ thường Trong thời gian đun sôi dịchđường với hoa houblon, có đến 98% lượng tinh dầu thơm bay hơi, chỉ còn 2%tồn tại trong bia Đối với bia vàng thì 2% lượng tinh dầu này quyết định hươngthơm của chúng

Polyphenol

Giá trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng được dung để kết lắng

và loại bỏ các hợp chất protit cao phân tử khỏi dịch đường, làm ổn định và tang

độ bền của bia thành phẩm Các polyphenol trong hoa Houblon đều thuộc nhómflavonoid

Hình 1.7 Công thức tổng quát một số hợp chất trong nhóm flavonoid

Đặc tính quan trọng của hợp chất phenol trong nhóm flavonoid là chúng dễdàng thực hiện phản ứng ngưng tụ tạo thành oligomer và dễ dàng polyme hóatạo thành polyme Các oligomer tạo thành lại có khả năng kết hợp với cácprotein cao phân tử tạo thành các hợp chất không tan Những phenol có tính chấtnhư vậy được xếp vào một nhóm là Tanin Tanin trong hoa houblon có hoạt tínhmạnh hơn hẳn các hợp chất cùng loại trong đại mạch và malt Do đó, Người ta

sử dụng polyphenol của hoa houblon để loại trừ các protein khó biến tính và kếtlắng chúng ra khỏi dịch đường( các protein đó sẽ gây đục cho bias au này)

I.2.2 Đánh giá hoa Houblon

Hoa Houblon được đánh giá bởi:

Việc kiểm định bao gồm:

Hình dáng hoa:

Các búp hoa phải to đều, các cánh hoa xếp khít nhau Đối với các loại hoaHoublon thơm, cuống hoa thẳng và có lông tơ Nếu búp hoa có các cánh hoa xếpchặt khít lên nhau chứng tỏ hoa đã chín đủ và cần sấy khô cẩn thận, tránh để cáchạt lupulin rơi ra ngoài

Chất thơm:

Chất thơm phải có độ bền lâu, thơm dịu, dễ chịu Khi đánh giá cảm quanHoublon, chà sát trong tay một lúc sẽ phân biệt rõ độ tinh sạch và tinh khiết,cường độ mùi Mỗi loại có mùi thơm đặc biệt của nó Mùi lạ gồm các mùi như:mùi khói, mùi cháy, mùi hành, mùi tỏi, mùi cỏ khô, mùi cỏ, mùi dâu và mùi lưuhuỳnh

 Hàm lượng muối cacbonat không quá 50 mg/l

 Hàm lượng muối Mg+2 không quá 100 mg/l

 Hàm lượng muối clorua 75-150 mg/l

 Hàm lượng CaSO4 150 – 200 mg/l

 NH3 và muối NO2 không có

 Hàm lượng ion sắt 2 không quá 0,3 mg/l.

 Vi sinh vật không quá 100 tế bào/ml

Ảnh hưởng của các ion lên công nghệ sản xuất bia

quá trình nấu bia, do làm giảm độ axít của hồ malt và dịch đường hoá

Ca, vì rằng MgCO3 thì hoà được còn MgSO4 có vị đắng chát, cả hai đềulàm ảnh hưởng đến chất lượng bia

 Na : tồn tại dưới dạng Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, NaCl

- Na2CO3, NaHCO3 làm giảm độ axít của hồ malt

- Na2SO4 với hàm lượng cao sẽ tạo cho bia có vị đắng

- NaCl nếu dưới 200 mg/l sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi, vị bia

Do hàm luợng Na có trong nước thường từ 15-20mg/l( tính theo Na2O), vìvậy một số nơi cho thêm NaCl vào quá trình nấu bia ( khi đun sôi với bia)

xấu tới chất lượng của bia Vì vậy chỉ cho phép từ 0.2-0.5mg/l

Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hoà tan chất đắng, chất chát trong vỏmalt, nhất là Na2(CO)3 gây cho bia có vị đắng khó chịu Và các muối này sẽ làm

hạ độ axít của hồ malt cản trở hoạt động của các enzym trong malt

Ngược lại các muối sunfat, muối clorit và muối nitrat của Ca và Mg lại làmtăng độ axít của hồ malt Qua thực tế của nhiều nhà máy bia nước ngoài và một

số kết quả nghiên cứu, thấy rằng: nếu ta cho thêm một lượng CaSO4 vào nướcdùng để nấu bia, thì sẽ loại bỏ ảnh hưởng xấu của cacbonat và bicacbonat, đồngthời làm tăng hiệu suất chất hoà tan và tăng chất lượng của bia Tuy nhiên nếudùng nó quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng tới vị của bia, do trong phản ứng sẽ tạonhiều K2SO4( có vị đắng khó chịu), hoặc do tác dụng tương hỗ giữa:

CaSO4 + MgHPO4 =CaHPO4 ↓ + MgSO4 thì MgSO4 cũng gây vị đắngkhó chịu.

I.4 Nấm men:

Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là chủng Saccharomyces

pastorianus, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường

nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acid amin,peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào Sau đó, hàng loạtcác phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá cácchất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấmmen được tiến hành

Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trườngdinh dưỡng có chứa đường, nitơ, photpho và các chất hữu cơ, vô cơ khác Chúng

là các vi sinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong các điều kiện hiếu khí và yếmkhí

I.4.1 Thành phân hóa học của nấm men:

Tế bào nấm men chứa 80% là nước Bởi vậy, trong nấm men bia ép tỉ lệgiữa trọng lượng ướt và trọng lượng khô là 4 : 1 Nguyên tố chủ yếu là cacbon,chiếm < 50% chất khô Các nguyên tố khác như oxy (30-35%), nitơ (75%),hydro (5%) và photpho (1%) Hàm lượng chất khoáng tổng số khoảng 5-10%chất khô tế bào Trong tế bào còn bao gồm rất nhiều vết các thành phần khácnhư nhôm, canxi, đồng, crôm, sắt, chì, natri, kali, lưu huỳnh, magie, niken,…Các nhóm thành phần chính gồm các chất cao phân tử, đó là protein (40-45% chất khô), cacbonhydrat (30-35%), acid nucleic (6-8%) và lipit (4-5%).Thành phần chính xác của các nhóm cao phân tử trong mỗi chủng nấm menkhác nhau do điều kiện nuôi cấy, pha phát triển

I.4.2 Cấu tạo tế bào nấm men:

Thành tế bào: được cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau, trong đó đáng

kể nhất là: glucan, manan, protein, lipit và một số thành phần nhỏ như kitin

Màng nguyên sinh chất: tương tự như màng nguyên sinh chất của vi khuẩn,gồm có các hợp chất phức tạp như protein, photpholipit, enzym permease Trongthời kì còn non, màng nguyên sinh chất bám sát lấy thành tế bào, làm cho khảnăng trao đổi chất của nấm men trở nên mạnh Ngược lại khi tế bào già, màngnguyên sinh chất co lại, vì thế khả năng trao đổi chất giảm.

Chất nguyên sinh: thường có màu xám Khi tế bào còn non hầu như khôngnhận thấy, càng về già ta càng thấy có sự thay đổi rõ rệt

Nhân tế bào: tế bào nấm men có nhân thật, nhân thương có hình bầu dụchay hình cầu nhân được bao bọc một lớp màng, bên trong là lớp dịch nhân,trong đó có một thể rắn là hạch nhân hay nhân con

Không bào: trong mỗi một tế bào nấm men có 1 hay nhiều không bào.Không bào chứa dịch tế bào, bên ngoài được bao bởi màng không bào, hìnhdạng không bào thay đổi tùy theo tuổi và trạng thái sinh lý

Ty thể: như một nhà máy cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động về cấutạo ty thể chia làm nhiều lớp sau:

Màng phía ngoài chia làm 3 lớp

Màng phía trong giữa các vách cũng có 3 lớp

Ribosome: chúng tham gia qua trình tổng hợp các hợp chất trong cơ thể

I.4.3 Các chất dinh dưỡng cho nấm men:

Nguồn thức ăn chủ yếu cho nấm men là các chất hữu cơ ở dạng dễ hấp thu

và các chất vô cơ Ngoài ra, để nấm men phát triển bình thường cần một lượngnhỏ các yếu tố vi lượng và các chất kích thích Nguồn thức ăn cho nấm men rất

đa dạng, do đó cần nghiên cứu riêng từng nguồn

Nước:

Không có nước không thể có quá trình đồng hóa thức ăn và quá trình traođổi chất bên trong tế bào

Nguồn cacbon:

Nguồn cacbon là nguồn chủ yếu liên quan đến quá trình trao đổi chất vàchuyển hóa năng lượng Nấm men có khả năng đồn hóa hoàn toàn đườngglucoza, frutoza và mannoza Ngoài ra, tùy thuộc vào chủng giống, nấm mencòn có thể đồng hóa hoàn toàn hoặc một phần nào đó đường galactoza.

Đường disaccarit cần quan tâm tới là saccaroza, lactoza, melibioza Nấmmen đồng hóa lên men rất tốt maltoza và saccaroza, đồng hóa hoàn toàn hoặcmột phần đường lactoza Riêng melobioza chỉ lên men được khi có enzymemelibioza

Nấm men nổi (lên men nổi) chỉ lên men được 1/3 raffinoza sau khi phângiải ra một phân tử fructoza và melibioza Nấm men chìm (lên men chìm) cókhả năng thủy phân hoàn toàn raffinoza do có enzyme invectaza và melibioza.Các polysaccarit cần được thủy phân hoàn toàn bằng acid hoặc enzyme thìnấm men mới có thể sử dụng được

Nguồn nitơ:

Ý nghĩa chủ yếu của nguồn nitơ là cung cấp cho tế bào nguyên liệu để hìnhthành các nhóm amin và imin để tổng hợp nên protein và các hợp chất khác củanguyên chất

Các chất khoáng:

Trong môi trường dinh dưỡng cần phải có một lượng nhất định các chấtkhoáng để bảo đảm cho tế bào phát triển Nếu trong môi trường tổng hợp thì cácchất khoáng sau đây cần cho nấm men:

Bảng 1.7 Thành phần các khoáng cần cho nấm men

I.4.4 Các enzyme thủy phân gluxit đơn giản chính trong tế bào nấm men S.pastorianus :

Bảng 1.8 Các enzyme và các cơ chất chuyển hóa

Trehalaza Trehaloza

Glucoamylaza

(amyloglucosidaza) Tinh bột, dextrin, α-glucosit

Maltaza (α-glucosidaza) Maltoza, saccharoza, maltotrioza,

p-Invertaza (β-fructofuranoza) Saccaroza, raffinoza

Melibioza (α-galactosidaza) Melibiaza, raffinoza,

Tốc độ lên men nhanh

Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao

Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ, và nồng độ

CO2 phù hợp với từng nhà máy

Có khả năng kết bông và kết lắng tốt

Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng.

Sản phẩm tạo ra bao gồm các hợp chất hương và vị đặc trưng cho bia.Đặc tính di truyền ổn định cao

Căn cứ vào những đặc tính mong muốn trên, ta sẽ chọn nấm men lên men

chìm: S.pastorianus Chủng nấm men này ngoài các đặc tính của chủng nấm

men chìm, chúng còn có những ưu điểm nổi bật sau:

Lên men mạnh trong lòng môi trường: Khi hết nguồn cacbon trongmôi trường, có xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáythùng lên men, làm trong bia

Lên men được glucose, manose, galactose, fructose, saccharose,maltose, đặc biệt đường rafinose và các dextrin đơn giản

Khả năng tái sử dụng tốt (6-8 đời) tỉ lệ tế bào chết<10%

Sinh sản tốt ở 8-25oC Ở nhiệt độ thấp 2-8 oC chúng sinh trưởng chậmnhưng vẫn lên men mạnh

I.5 Các nguyên liệu phụ khác:

Trong sản xuất bia, người ta còn dùng một số nguyên liệu phụ khác như chếphẩm enzyme (để hỗ trợ phản ứng thủy phân trong quá trình nấu dịch nha hoặc

xử lý bia sau lên men), chất chỉnh pH, các muối khoáng (để tăng cường hoạt tínhenzyme trong nguyên liệu hoặc hoạt tính trao đổi chất của nấm men)

Phần II

Nấu dịch nha Lọc dịch nha và rửa bã

Nước

Nấu dịch nha với hoa houblon houblon

Tách bã houblon Bã houblon

Làm lạnh

Cung cấp oxy cho dịch nha

Cấy giống Lên men chính

Không khí vô trùng

Nhân giống Nấm men bia

CO2

Malt vàng và các malt khác Malt đen

Phối trộn Tách tạp chất

Nghiền

Tạp chất

Quy trình công nghệ sản xuất bia đen

Trang 30

Lọc bia Bão hòa CO2 Rót chai và đóng nắp Thanh trùng Dán nhãn

Bi

a c h ai

Malt có thể bị lẫn một số tạp chất như rơm rạ, bụi, kim loại…tách tạp chất

là một quá trình làm sạch nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất

Các biến đổi nguyên liệu:

Quá trình tách tạp chất không gây ra những biến đổi hóa học bên trong hạtnguyên liệu

Thiết bị:

Ta làm sạch malt bằng thiết bị với hệ thống rây và quạt Rây sẽ tách các tạpchất có kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ ra khỏi hạt Còn quạt sẽ tách đi nhữngtạp chất nhẹ như bụi, rơm rạ…

Hình 2.1 Máy quạt sàng

1- Đại mạch; 2-tạp chất lớn; 3-rơm; 4-tạp chất bé; 5-đại mạch sạch; 6-bụi;

7-con quay điều chỉnh hạt

Hình 2.2 Máy tách kim loại

a- Nam châm vĩnh cửu ; b- nam châm điện từ1-Nam châm ; 2-tang quay ; 3-van điều chỉnh dòng hạt ; 4-đại mạch chưa làm

sạch ; 5- đại mạch đã làm sạch

Thông số công nghệ:

Máy quạt sàng: kích thước lỗ sàng – sàng thứ 1, sàng thứ 2

Máy tách từ: dòng chảy của malt

I.2 Nghiền:

Mục đích công nghệ: chuẩn bị

Giảm kích thước nguyên liệu, chuẩn bị cho quá trình nấu dịch nha Nhằmphá vỡ cấu trúc hạt, cấu trúc tế bào, tạo điều kiện thụân lợi cho sự xâm nhập củanước vào các thành phần nội nhũ nhanh hơn và thúc đẩy các quá trình sinh lý,sinh hoá xảy ra trong nguyên liệu khi nấu nhằm thu nhận chất chiết trong quátrình nấu đạt hiệu quả cao, dịch đường có chất lượng tốt nhất từ nguyên liệu banđầu

Vỏ trấu: Vì trong vỏ malt có nhiều tannin nên cần tránh làm nát vỏ để hạnchế lượng tannin được trích ly vào trong dịch, làm cho bia có vị đắng rất khóchịu Mặt khác, mục đích của việc giữ vỏ malt nguyên vẹn là để sử dụng nhưchất trợ lọc cho quá trình lọc dịch đường, giúp quá trình lọc sau này được thựchiện dễ dàng hơn, kết quả tốt hơn Do vậy, chỉ nên nghiền dập hay bẹp, khôngnên nghiền mịn

Trong nội nhũ của malt: chứa chủ yếu là tinh bột, dextrin, đường, protein,các sản phẩm thuỷ phân của protein… và nhiều hợp chất khác Các hợp phầnnày của nội nhũ là nguồn chính cung cấp chất hoà tan cho dịch đường Nếunghiền càng mịn càng dễ trích ly nhưng quá trình lọc sẽ gặp khó khăn và đến lúcrửa bã malt sẽ không thể chiết rút hết các thành phần dinh dưỡng ở trong đó.Tốc độ lọc, chất lượng của quá trình lọc, mặt khác phụ thuộc vào thể tích củalớp lọc, mà đại lượng cuối cùng này lại phụ thuộc vào mức độ nghiền của malt

Các biến đổi nguyên liệu:

Trong quá trình nghiền xảy ra các biến đổi vật lý như kích thước hạt nguyênliệu giảm, nhiệt độ của khối hạt tăng do ma sát

Một nguyên tắc chung nhất cho quá trình nghiền malt là: đảm bảo yêu cầuthu nhận được nhiều chất tan nhất nhưng thể tích bột nghiền và bã malt cũng đạtgiá trị cao nhất trong điều kiện có thể đạt được

Bảng 2.1Ảnh hưởng của mức độ nghiền malt đến thể tích bột nghiền và thể

0.20.130.10

Thiết bị:

1-acid đắng: Malt vào.

2-acid đắng: Nước

3-acid đắng: Quả cầu CIP.

4-acid đắng: Thùng chứa malt.

5-acid đắng: Thùng chứa nguyên liệu.

6-acid đắng: Vòi CIP.

7-acid đắng: Nước phun ẩm malt.

8-acid đắng: Buồng ngâm ẩm.

9-acid đắng: Trục cấp nguyên liệu ẩm.

10-acid đắng: Cặp trục nghiền

11-acid đắng: Ray

Hình 2.3 Máy nghiền phun ẩm

Malt được định lượng trong thùng chứa malt Sau đó được chuyển tớikhoang phun ẩm với lưu lượng được điều chỉnh bằng trục điều chỉnh lưu lượngmalt Ở khoang phun ẩm, phun nước nóng hoạc phun nước ấm trong một thờigian ngắn, thường nhiệt độ nước 60-80 oC trong 45-60 giây hoặc 50-70oC trong60-120 giây Nước phun vào malt chảy ra ngoài và được tái sử dụng Trong quátrình phun ẩm, hàm lượng nước trong malt tăng lên đến 18-22%, malt trương nở30-35%, các enzyme trong malt được hoạt hóa nhẹ nhàng.Malt ẩm tiếp tục đượcđưa xuống cặp trục nghiền thứ nhất Tại đây xảy ra các trường hợp sau:

Khi nguyên liệu sau khi qua cặp trục nghiền thứ nhất mà lọt qua cả hai rây

sẽ được đua ra ngoài Nếu chỉ qua rây thứ nhất, nguyên liệu sẽ rớt xuống cặp râythứ hai rồi đi qua cặp trục thứ ba Nếu nguyên liệu không qua cặp rây thứ nhất

sẽ rớt xuống cặp trục nghiền thứ hai Tại đây cũng xảy ra ba trường hợp tương

tự như khi qua trục nghiền thứ nhất Sau khi qua cặp rây thứ hai mà phầnnguyên liệu vẫn không chui qua lỗ rây đầu tiên của cặp rây thứ hai thì đó chính

là phần vỏ malt Phần vỏ malt này được đi ra theo đường khác Sau mỗi mẻ, tất

cả các bộ phận tiếp xúc với malt được vệ sinh bằng các vòi CIP

Ưu điểm của thiết bị này:

Vỏ trấu được bảo toàn

Nội nhũ vẫn được nghiền mịn

Giảm thời gian nghiền

hệ enzym thuỷ phân, các hợp chất cao phân tử sẽ bị phân cắt thành những sảnphẩm thấp phân tử hoà tan vào nước để nấm men sử dụng trong quá trình lênmen tiếp theo Ngược lại trong dịch chiết cần phải càng ít chất không mongmuốn (ví dụ tanin trong vỏ trấu)càng tốt.

Các chất hòa tan: đường, dextrin, acid vô cơ và một số protein

Các chất không hòa tan: tinh bột, xenluloza, một số protein cao phân tử vàcác hợp chất khác

Các biến đổi nguyên liệu:

Sự trích ly các cấu tử có phân tử lượng thấp vào nước.

Đạm hoá là quá trình dùng enzim proteaza phân huỷ các protein thành các

sản phẩm phân tử lượng thấp như axit amin (exopeptidaza), peptit… là nguồncung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men; các sản phẩm có phân tử lượng trungbình như albumin, pepton, polypepetit (endopeptidaza) tham gia vào việc tạo vị,tạo bọt, giúp cho bia có khả năng giữ bọt Khi giữ khối dịch ở nhiệt độ 50 đến

52oC các quá trình thuỷ phân ở giai đoạn này rất quan trọng Mặc dù sản phẩmcủa nó nhỏ nhưng nó tham gia trực tiếp vào sự hình thành chất lượng và lànguồn thức ăn chính cho nấm men, tạo vị, tạo bột, giữ bột, gây đục…Trong quátrình này dưới tác dụng của enzyme proteaza có sẵn trong malt, protein bị thuỷ

phân thành axit amin, các peptone, peptid là những thành phần cần thiết cho lênmen bia sau này Nhiệt độ tối ưu ở giai đoạn này cho men proteaza hoạt động là

48 đến 52 oC

Sự thủy phân tinh bột:

α-acid đắngamylaza tác động lên mạch amyloza và amylopectin của tinh bột và bẻ

gẫy mối liên kết α-acid đắng1.4-glucozit, α-acid đắng1.6-glucozit của amylopectin không bị phá

huỷ, sản phẩm cuối cùng của quá trình này chủ yếu là dextrin, một lượngglucose và maltose

β-acid đắngamylaza cắt liên kết α-acid đắng1.4-glucozit và giải, phóng từng đôi glucoza,β-acid đắng amylaza sẽ tác dụng cho tới những chỗ bắt đầu rẽ nhánh của phân tử

amylopectin(liên kếtα-acid đắng1.6-glucozit) thì dừng lại để tạo thành sản phẩm là

maltose

Bên cạnh đó hai enzyme α-acid đắngamylaza và β-acid đắngamylaza có thể cùng tác độngtrên

toàn mạch amylose và mạch nhánh của amylopectin để tạo thành đường maltose

Amylophosphataza tham gia vào quá trình thủy phân tinh bột với chức năng

làm cho quá trình hồ hóa dễ hơn Nó cắt phân tử axitphosphoric ra khỏi mạchamylopectin

Thủy phân hemicellulose: ở giai đoạn ươm mầm, thành tế bào của nội nhủ

đã cơ bản bị biến dạng Đến giai đoạn đường hóa thì chúng mới thực sự bị pháhủy Sự thủy phân hemicellulose mang hai ý nghĩa: thứ nhất là cung cấp bổ sungchất hòa tan cho dịch đường, thứ hai là phá bỏ hàng rào chắn, tạo điều kiện chocác enzyme còn lại hoạt động mà không bị vướng các chướng ngại vật

Tham gia thủy phân hemicellulose là nhóm enzyme sitaza Nhiệt độ tối ưucủa chúng là 45oC còn pH là 5,0

Thành tế bào nội nhũ của đại mạch chứa một mạng lưới các protein,xenluloza và hemixenluloza vững chắc, các chất này liên kết với nhau nhờ β-glucan β-glucan có phân tử lượng cao, có xu hướng tạo gel và làm tăng độ nhớtcủa dịch đường và bia gây cản trở cho quá trình lọc do đó trong quá trình sản

xuất cần phải loại được càng nhiều β -glucan càng tốt β-glucan có thể được thủyphân nhờ enzyme Endo-β-glucan, đây là loại enzyme có sẵn trong malt vì vậytrong khâu chọn nguyên liệu nên lựa chọn nguyên liệu có chất lượng, chứanhiều enzyme Endo- β -glucan Trong suốt giai đoạn hồ hóa, cấu trúc của cáchạt tinh bột bị phá vỡ và các sợi mixen bao bọc protein được nới rộng ra nênprotein được giải phóng dần Endo-β-glucan chỉ có thể phân cắt phần β -glucancủa các mixen này Topt:45-50oC, tại 70oC, enzyme này bị vô hoạt Lúc nàyenzyme β-glucan solubilaza hoạt động và giải phóng các β-glucan cao phân tử

và protein từ phần hạt chuyển hóa kém và không thủy phân xa hơn nữa

Thủy phân Fitin: trong các hợp chất hữu cơ chứa phospho thì fitin là cấu

tử chiếm nhiều nhất về khối lượng và có ý nghĩa hơn cả trong công nghệ sảnxuất bia Cũng giống như các chất khác, ở giai đoạn ươm mầm, fitin đã bị thủyphân cục bộ nhưng với tốc độ bé Đến giai đoạn đường hóa, quá trình này mớixảy ra với tốc độ tối đa dưới sự xúc tác của enzyme fitaza Chức năng của fitaza

là xúc tác phân cắt acid phosphoric khỏi phân tử amylopectin Nhiệt độ tối ưucủa enzyme này là 45-50oC, còn pH là 5,2-5,3

Sự thủy phân fitin và những hợp chất hữu cơ khác chứa phospho và kèmtheo đó là sự giải phóng acid phosphoric đã làm cho độ chua định phân và tínhđệm của dịch cháo tăng lên Điều này rất có ý nghĩa trong nghệ sản xuất dịchđường, vì sự tăng độ chua của dịch cháo luôn kèm theo sự tăng hiệu suất đườnghóa và nhiều ảnh hưởng dương tính đến dịch đường thu được

Một số biến đổi khác

o Sự biến đổi keo tụ và kết lắng protein.

Sự biến tính và kết lắng là những thuộc tính của protein khi chúng bị tácđộng những yếu tố ngoại cảnh Ở điều kiện đường hoá yếu tố ngoại cảnh đó lànhiệt độ cao của môi trường Đây là những quá trình có lợi cho công nghệ sảnxuất bia vì khi protein đã bị biến tính và kết lắng thì chúng sẽ được loại ra khỏidịch đường, sẽ làm tăng độ bền keo của bia, giảm khả năng gây đục bia

Sự kết tủa này phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt đun nóng, pH của dịch.

o Sự tạo thành melanoid:

Phản ứng tạo melanoid hay còn gọi là phản ứng ozamin là phản ứng có vaitrò quan trọng trong công nghệ sản xuất bia nói riêng và công nghệ sản xuấtthực phẩm nói chung Quá trình tạo melanoid đã xảy ra một cách mạnh mẽ ởgiai đoạn sấy malt nhờ đó mà đã tạo ra một bước ngoặc quan trọng về tính chấtcảm quan của bán thành phẩm Đến giai đoạn đường hoá, ở nhiệt độ cao đườngkết hợp với axit amin tạo thành melanoid Sự tạo thành melanoid cùng với phảnứng caramen tạo ra mùi thơm đặc trưng, tạo vị và khả năng tạo bọt cho bia, làmtăng độ màu cho bia

Phản ứng tạo melanoid chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Quan trọng nhất

là những yếu tố sau đây:

- Ảnh hưởng của axit amin và đường

- Ảnh hưởng của nước

- Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH của môi trường Ở nhiệt độ 00C và dưới

00C phản ứng không xảy ra Ở nhiệt độ khác nhau thì melanoid tạo thành cóthành phần và mùi vị khác nhau, ở 95 - 1000C thì melanoid có mùi vị hài hòanhất và trên 1900C thì cho vị đắng khó chịu

o Hoà tan các thành phần chất của malt:

Trong vỏ malt chứa khá nhiều hợp chất polyphenol, chất chát và chất đắng.Trong quá trình đường hoá, do tiến hành ở nhiệt độ cao nên một số khá lớn sẽhòa tan vào nước Sự hoà tan các hợp chất này vào dịch đường là một dấu hiệubất lợi vì chúng sẽ tạo cho bia có vị lạ khó chịu Sự oxy hoá các hợp chất này lànguyên nhân làm tăng cường độ màu của dịch đường Quá trình hoà tanpolyphenol, chất chát và chất đắng phụ thuộc vào nhiệt độ pH của môi trường vàthời gian đun nấu Nhiệt độ càng cao, pH càng cao và thời gian đun nấu càng dàithì lượng hoà tan càng lớn Hiện tượng này càng nguy hiểm khi ta sử dụng nước

có độ cứng cacbonat cao để đường hoá nguyên liệu Biện pháp hữu hiệu nhất để

hạn chế sự hoà tan của các hợp chất nói trên là phải sử dụng nước mềm đểđường hoá nguyên liệu Trong thời gian đường hoá, tất cả các hợp phần của nộinhũ đều được hòa tan vào dịch đường Những hợp phần đó là:

- Tất cả các hợp chất thấp phân tử đã có trong malt như đường, dextrin,axitamin, các sản phẩm thuỷ phân protein, các chất khoáng…

- Tất cả các hợp chất thấp phân tử được hình thành trong thời gian đườnghoá như đường, dextrin, các sản phẩm thuỷ phânprotein, các sản phẩm thuỷphânhemixenluloza, thuỷ phân chất béo, thuỷ phân các chất chứa phospho…tất

cả những hợp chất này hoà tan vào nước và tạo thành chất chiết của dịch đường

o Phản ứng giữa muối của nước và phosphat của cháo malt

Khi bắt đầu hoà bột malt vào nước phản ứng đã bắt đầu xảy ra Các muốibicacbonat và cacbonat sẽ biến đổi kali phosphat bậc nhất thành bậc 2, đồng thờivới nó là sự hình thành phosphat bậc 2 của canxi và magie, và thỉnh thoảng lạitạo ra canxi phosphat bậc ba Những phản ứng này sẽ làm giảm độ chua địnhphân và tính đệm của dịch cháo

Tiến hành quá trình theo phương pháp đun sôi 3 lần:

Khoảng 1/3 lượng nước cần thiết, ở nhiệt độ 38-40oC được bơm vào nồiphối trộn Cho cánh khuấy làm việc và từ từ đổ bột malt vào Trong thời gianđổi bột malt, lượng nước còn lại cũng được bơm nốt vào nồi phối trộn Sau khilượng bột malt đã được trộn đều, nhiệt độ cung của dịch bột khoảng 35-37oC.Cho cánh khuấy làm việc liên tục trong 5 phút, sau đó dừng 10 phút để pha rắncủa dịch bột lắng xuống đáy của thiết bị phối trộn

Bơm 1/3 dịch đặc từ thiết bị phối trộn sang thiết bị đường hóa Phần nàybao gồm chủ yếu các cấu tử pha rắn, và được gọi là đun sôi lần 1 Cho cánhkhuấy nồi đường hóa hoạt động liên tục và từ từ nâng nhiệt độ lên 50-52oC Duytrì nhiệt độ này trong 5-10phút, đây là quá trình đạm hóa Ở nhiệt độ 48-52 oC,sản phẩm của quá trình đạm hóa chủ yếu là các hợp chất thấp phân tử như peptithoặc acid amin Nếu có nhu cầu tạo ra nhiều sản phẩm trung gian như albumoza