Đề tài: Hoa houblon và công nghiệp sản xuất bia

Hơn 4000 năm trước, người Ai Cập cổ đại đã biết đến một thức uống có tên là bia. Hơn 1000 năm sau, khoa học hiện đại phát triển đã phát triển ngành bia mạnh mẽ. Lúc đầu bia chỉ có các thành phân như nước, lúa mạch và nấm men. Về sau, người ta có bổ sung thêm các thành phần thảo mộc có nguồn gốc thiên nhiên nhằm tạo màu sắc và mùi vị cho bia. Đến thế kỷ 18, lần đầu tiên người ta dung hoa Houblon trong công nghệ chế tạo bia.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG ĐỨC TRÍ KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – MÔI TRƯỜNG

WX WX

HOA HOUBLON

VÀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA

Sinh viên thực hiện BÙI BÁ HÂN Lớp 08SH2

Đà Nẵng, ngày 21 tháng 08 năm 2010

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG I 5

NỘI DUNG BÁO CÁO 5

1.1 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT HIỆN VÀ ỬNG DỤNG HOA HOUBLON 5

1.2 GIỚI THIỆU VỀ HOA HOUBLON 5

1.2.1 Phân bố 5

1.2.2 Sinh thái 6

1.2.3 Hình thái và cấu tạo 6

1.2.3.1 Hình thái 6

1.2.3.1 Cấu tạo 7

1.2.4 Thành phần hóa học 7

1.2.4.1.Các chất đắng trong hoa Houblon 7

1.2.4.2 Tinh dầu thơm 9

1.2.4.3 Tanin và polyphenol 10

1.2.5 Phân loại 11

1.2.5.1 Phân loại 11

1.2.5.2 Bảo quản hoa Houblon 13

1.2.6 Lợi ích của hoa Houblon 14

1.2.6.1 Đối với sinh thái 14

1.2.6.2 Đối với con người 14

1.2.6.3 Đối với công nghiệp sản xuất bia 15

1.3 HOA HOUBLON TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA 16

1.3.1 Nguồn hoa Houblon 16

1.3.1.1 Chính quốc 16

1.3.1.2 Ngoại quốc 16

1.3.2 Sự tham gia của hoa Houblon trong công nghiệp sản xuất bia 16

1.3.2.1 Sơ đồ công nghệ cho sự tham gia của hoa Houblon 16

1.3.2.2 Thuyết minh quy trình 17

1.3.2.3 Giai đoạn Houblon hoá 17

1.4 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG HOA HOUBLON 18

1.4.1 Trên thế giới 18

1.4.2 Trong nước 19

CHƯƠNG III 20

KẾT LUẬN CHUNG 20

PHỤ LỤC 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

THƯ VIỆN DANH MỤC HÌNH – BẢNG BIỂU – SƠ ĐỒ

Hình 1.1 Vườn hoa Houblon và thu hoạch hoa Houblon [5] 6

Hình 1.2 Hoa Houblon [7] 6

Hình 1.3 Hoa houblon và cấu tạo [5] 7

Bảng 1.1 Thành phần các chất có trong hoa Houblon [5] 7

Hình 1.4 Cấu tạo hoá học của α acid đắng (trái) và β acid đắng (phải) [5] 8 Hình 1.5 Cấu tạo hoá học của α acid đắng (trái) và iso α acid đắng (phải) [5] 8

Bảng 1.2 Một số các α acid đắng và β acid đắng phân tích được [5] 9

Hình 1.6 cấu tạo một số hợp chất tinh dầu thơm [5] 9

Hình 1.7 Cấu tạo một số hợp chất tinh dầu thơm thuộc nhóm monotecpen (C10) [5] 10

Hình 1.8 Công thức của một vài hợp chất tannin trong hoa Houblon [5] 10 Bảng 1.3 Các loại hoa Houblon và đại diện của nó [5] 11

Hình 1.9 Các chế phẩm từ hoa Houblon [5] 11

Hình1.10 Hoa Houblon dạng cánh [3] 11

Hình 1.11 Chế phẩm hoa viên loại 45 (trái) và loại 100 (bên phải) [3] 12

Hình 1.12 Chế phẩm hoa Houblon viên [5] 13

Sơ đồ 1.1 Quy trình công nghệ sản xuất bia (dạng rút gọn) [6] 16

MỞ ĐẦU

Hơn 4000 năm trước, người Ai Cập cổ đại đã biết đến một thức uống có tên là bia Hơn 1000 năm sau, khoa học hiện đại phát triển đã phát triển ngành bia mạnh mẽ Lúc đầu bia chỉ có các thành phân như nước, lúa mạch và nấm men Về sau, người ta có bổ sung thêm các thành phần thảo mộc có nguồn gốc thiên nhiên nhằm tạo màu sắc và mùi vị cho bia Đến thế kỷ 18, lần đầu tiên người ta dung hoa Houblon trong công nghệ chế tạo bia

Như vậy, hoa Houblon là gì và nó có tách dụng gì trong công nghê sản xuất bia

mà mỗi loại bia đều có một hương vị khác khau Bài “hoa Houblon và công nghiệp

sản xuất bia” sẽ làm ró đều đó

CHƯƠNG I NỘI DUNG BÁO CÁO

1.1 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT HIỆN VÀ ỬNG DỤNG HOA HOUBLON

Hoa Houblon được tìm thấy vào thế kỷ thứ 8 ở thung lũng Talmud ở thành Babylon

Hoa Houblon đã được sử dụng rất lâu từ thời trung cổ Sự bổ sung hoa Houblon vào bia để tạo vị đắng, bảo quản và hương vị cho bia là một phát kiến tương đối mới: trong thời Trung cổ nhiều hỗn hợp khác của các loại thảo mộc thông thường được cho vào bia chứ không phải hoa bia Các hỗn hợp này thông thường được gọi là Gruit Hoa Houblon đã được trồng tại Pháp sớm nhất là vào khoảng thế kỷ 9; văn bản cổ nhất còn sót lại có ghi chép về việc sử dụng hoa bia trong bia có niên đại vào năm 1067 bởi nữ

tu viện trưởng kiêm nhà văn Hildegard: "Nếu người ta định làm bia từ yến mạch, nó được chuẩn bị cùng hoa Houblon." [1]

Trong thế kỷ 15, ở Anh thì loại bia không có hoa Houblon được biết đến như là

ale, còn việc sử dụng hoa Houblon thì đồ uống đó gọi là bia Bia có chứa hoa Houblon

được nhập khẩu vào Anh từ Hà Lan sớm nhất là từ năm 1400 ở Winchester, và hoa bia

đã được trồng trên quốc đảo này từ năm 1428 [1] Ban đầu là hỗn hợp nước, lúa mạch

và nấm men, về sau hoa Houblon được bổ sung vào và ngày càng phổ biến Công ty

bia rượu London đã đi xa tới mức ra thông báo "không hoa Houblon,, không thảo mộc hoặc những gì khác tương tự được cho vào bất kỳ ale hay rượu (mùi) nào sẽ được sản xuất – mà chỉ có liquor (nước), mạch nha, và men bia" Tuy nhiên, vào thế kỷ 16, ale

đã được dùng để chỉ các loại bia mạnh (nồng độ cồn cao) bất kỳ, và tất cả ale và bia đều sử dụng hoa Houblon [1]

1.2 GIỚI THIỆU VỀ HOA HOUBLON

1.2.1 Phân bố

Hoa Houblon phân bố khắp nơi trên thế giới, từ Châu Âu cho đến Châu Á Nhưng phân bố và được trồng nhiều nhất là ở các nước Châu Âu là các nước có khí hậu ôn đới thích hợp cho loài cây này phát triển

Ở Châu Á, hoa Houblon cũng được trồng, nhưng chỉ với một diện tích rất nhỏ

và chủ yếu ở các nước có khí hậu lạnh

Các nước có diện tích hoa Houblon lớn nhất có thể là Bỉ, Cộng hoà Séc, Pháp, Đức, New Zeland, Ba Lan, Slovenia, Anh và Hoa kỳ [3] Đây cũng là các nước xuất khẩu các sản phẩm chế biến từ hoa Houblon lớn trên thế giới và cũng là một trong các đối tác lớn của các công ty sản xuất bia của thế giới và Việt Nam

Hình 1.1 Vườn hoa Houblon và thu hoạch hoa Houblon [5]

1.2.2 Sinh thái

Hoa Houblon thường sinh trưởng ở những nơi có khí hậu lạnh và ôn đới Ở các nước

có khí hậu nóng, hoa cũng được trồng nhưng phát tiển chậm và chỉ với một diện tích rất nhỏ

1.2.3 Hình thái và cấu tạo

1.2.3.1 Hình thái

Hoa bia có tên khoa học Humulus, tên tiếng Pháp Houblon và tên tiếng Anh Hops [1]

Hoa bia là thực vật dạng dây leo (Humulus lupulus), sống lâu năm (30 – 40

năm), có chiều cao trung bình từ 6 – 7 m [5] và thậm chí là cao từ 10 – 15 m [1] Hoa Houblon có hoa đực và hoa cái riêng cho từng cây [1]

Hình 1.2 Hoa Houblon [7]

Hoa Houblon được trồng trong thời gian 15 năm là có thể thu hoạch được Sản lượng sau thu hoạch khoảng từ 1000 – 2000 kg/ ha Việc thu hái được tiến hành bằng tay Cây trông rất khó nên cần chăm sóc rất kỹ

1.2.3.1 Cấu tạo

Hoa Houblon có cấu tạo dạng búp (bub), có màu vàng xanh, độ ẩm 75 % và chỉ dùng hoa cái chưa thụ phấn trong sản xuất bia; nếu dùng hoa đã thụ phấn thì chất luợng bia

sẽ giảm xuống, nên người ta sẽ loại hoa đực ra khỏi vườn [5]

Hình 1.3 Hoa houblon và cấu tạo [5]

Một bông hoa Houblon có cấu tạo gồm : búp hoa 3 – 5 cm, cánh hoa 40 – 100 cánh, số tế bào trong mỗi cánh vào khoảng 60 tế bào, ngoài ra còn có các thành phần khác như : cuống, trục, nhị hoa và hạt Lupulin [5]

Các chất đắng Cellulose Các chất chứa Nitore Tinh dầu

Chất tro Polyphenol (tanine) Các chất chiết không chứa Nitore

10 – 11

12 – 21

40 – 50

15 – 17 0,5 – 5

5 – 8

2 – 5

27

1.2.4.1.Các chất đắng trong hoa Houblon

Các chất đắng trong hoa Houblon chiếm khoáng 15 – 21 %, tan tốt trong methanol và ete

Các chất đắng trong hoa Houblon được chia thành 2 loại : các chất nhựa mềm chiếm 90 % và tan tốt trong hecxan; còn lại là các chất nhựa cứng chiếm 10 %, tan tốt trong ete

Từ các chất nhựa mềm, người ta lại phân tích thấy có α acid đắng chiếm khoảng

6 – 9 % gồm humolone (35 – 70%), cohumolone (20 – 55%), adhumolone (10 – 15%), prehomulone (1 – 10%) và posthumolone (1 – 5%) [1]; còn lại là các nhóm chất β bao gồm lupulone (30 – 55%), colupulone (20 – 55%), adlupulone (5 – 10%), prelupulone (1 – 3%), postlupulone [1], trong đó β acid đắng chiếm 3 – 4 %, 5 – 6 % là các chất nhựa mềm khác chưa xác định được

Hình 1.4 Cấu tạo hoá học của α acid đắng (trái) và β acid đắng (phải) [5]

Trong quá trình sản xuất bia, α acid đắng có trong hoa được biến đổi thành iso

α acid đắng có độ hoà tan cao hơn

Hình 1.5 Cấu tạo hoá học của α acid đắng (trái) và iso α acid đắng (phải) [5]

Trong chế biến hoa Houblon người ta có đưa ra khái niệm lực đắng

Lực đắng = α acid đắng + (β acid đắng + nhựa mềm)/9

Bảng 1.2 Một số các α acid đắng và β acid đắng phân tích được [5]

1.2.4.2 Tinh dầu thơm

Tinh dầu trong hoa Houblon gồm hơn 200 chất: terpen, ester, cetone và các hợp chất chứa lưu huỳnh Tinh dầu phấn hoa Houblon chiếm từ 0,17 – 0,65 % trọng lượng hoa, trong đó khoảng 3/4 là các cấu tử thuộc nhóm tecpen (C5H8)n và 1/4 là các cấu tử có mang oxy, đại diện chính là geraniol (C10H18O) [1]

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

sẽ thay đổi nhiều, thậm chí tạo ra mùi không phù hợp cho sản phẩm bia như mùi tỏi Các hợp chất trong tinh dầu có thể tồn tại dưới các dạng hydratcacbon với nhân là một tecpen (C5H8), hoặc dưới dạng aldehyd, ceton, rượu, … Khi hòa tan vào dịch đường, tinh dầu tồn tại trong bia và tạo ra cho bia một mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu Các hydrocacbone chiếm 75 %, rất dễ bay hơi, có mùi thơm rất dễ chịu Khi nấu còn lại rất ít trong dịch nấu hoa [1]

Hình 1.6 cấu tạo một số hợp chất tinh dầu thơm [5]

Các hợp chất này dễ dàng kết hợp với các protein cao phân tử tạo thành các phức chất không hoà tan nên được liệt kê vào một nhóm được gọi là tanin (chất chát) của hoa Houblon

Hình 1.8 Công thức của một vài hợp chất tannin trong hoa Houblon [5]

1.2.5 Phân loại

1.2.5.1 Phân loại

Hoa Houblon phân bố khắp nơi trên thế giới, nên mỗi vùng, miền có một loại hoa Houblon riêng, đặt trưng cho từng vùng miền đó Chính sự khác nhau đó mà làm cho mỗi loại bia có một hương vị riêng

Dựa vào vị đắng và mùi thơm mà hoa Houblon đựoc chia làm 3 loại

Bảng 1.3 Các loại hoa Houblon và đại diện của nó [5]

I

II III

Houblon thơm

Houblon thơm và đắng

Houblon rất đắng

Saaz, Tettnang, Golding, Strissespalt

Perle, Challgengr Northn Brewers, Target, Brewers Gold

Theo sản phẩm chế biến từ hoa Houblon mà người ta có 3 loại chế phẩm chế tạo từ hoa Houblon

đóng vai trò làm chất kết dính trong quá trình đóng viên Loại hoa này chiếm tới 1/3 thị trường và có nhiều dạng Hoa viên dạng 45, dạng 90, dạng 100 (Hoa Houblon nguyên chiếc nén) và hoa viên đã được đồng hoá (isomic) Mỗi viên nén có trọng lượng khoảng 14 gam [3] và đựoc bảo quản trong túi chân không [3]

Hoa viên 90, là 100kg hoa thu được 90 kg hao sản phẩm Hoa Houblon đựoc đem sấy khô (<500C, W = 7 – 9 %) Sau đó đựoc đem nghiền thành bột (bột khoảng 1 – 5 mm) và cuối cùng là đem ép thành viên (trong điều kiện chân không hay khí trơ)

Hoa viên 45, là loại hoa viên rất giàu α acid Từ 100 kg thu được 45 kg hoa sản phẩm có trọng lượng α acid lớn Hoa Houblon đem tách hạt Lupulin ở nhiệt độ thấp (–

20 %), cộng thêm cánh hoa đem nghiền nhỏ và sàn qua rây Sau đó đem ép và đóng gói

Hình 1.11 Chế phẩm hoa viên loại 45 (trái) và loại 100 (bên phải) [3]

Hoa viên loại 100, là loại hoa viên từ 100 kg thu được 100 kg hoa sản phẩm Loại hoa Houblon này kém chất lượng

Chỉ tiêu chế phẩm hoa viên

• Hoa viên đắng, loại viên 45

+ Chỉ tiêu cảm quan

− Màu xanh lá mạ hơi vàng ;

− Mùi thơm đặc trưng, mùi đắng dịu ;

− Hình dạng : viên đùn không vỡ vụn

Chỉ tiêu hoá học : hàm lượng acid đắng 8%

• Hoa viên thơm loại viến 45

+ Chỉ tiêu cảm quan

− Màu xanh lá mạ hơi vàng ;

− Mùi thơm đặc trưng, mùi đắng dịu ;

− Hình dạng : viên đùn không vỡ vụn

+ Chỉ tiêu hoá học : hàm lượng acid đắng 8%

Hình 1.12 Chế phẩm hoa Houblon viên [5]

Houblon đã được đồng phân, các α acid được đồng hoá thành iso α acid trong quá trình chế biến Houblon đã được đồng hoá có thể được đem nấu hoa hoặc trong giai đoạn hoàn thiện bia

Cao hoa, có 2 loại cao hoa

Cao hoa hữu cơ, là loại cao hoa mà nhựa đắng và tinh dầu thơm của hoa Houblon được trích ly bằng dung môi hữu cơ (hecxan, methanol, metylen colrua, tricloetylen, etanol) Sau đó dung môi được làm bay hơi

Cao hoa chiết bằng CO2, chiếm 95 – 99 % α acid đắng, và có nhiều tinh dầu thơm hơn các cao hoa khác

• Chỉ tiêu chế phẩm cao hoa

+Chỉ tiêu cảm quan

− Dạng keo màu vàng hổ phách ;

− Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi ;

− Vị đắng rõ rệt + Chỉ tiêu hoá học

− Hàm lượng α acid đắng 30 % ;

− Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước hoa, mùi thơm rõ rệt, vị đắng dễ chịu

1.2.5.2 Bảo quản hoa Houblon

Khi sử dụng hoa Houblon thì độ đắng chủ yếu do thành phần axit đắng có trong đó tạo nên và hàm lượng của nó phụ thuộc vào thời gian và điều kiện bảo quản Nếu hoa bảo

quản trong thời gian dài và điều kiện không đảm bảo thì axit đắng cũng như các chất khác có trong hoa bị oxy hóa, biến chất làm giảm chất lượng của hoa

Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánh sáng mặt trời

1.2.6 Lợi ích của hoa Houblon

1.2.6.1 Đối với sinh thái

Do có xu hướng phát triển mạnh, đặc biệt là khả năng leo, hoa Houblon có thể được dùng để ẩn các đối tượng khó coi, địa điểm, ăng – ten cao và các tòa tháp bằng kim loại, đặc biệt Chúng có thể dung làm hàng rào, bảo vệ cây cảnh hoặc thực vật chống lại gió mạnh [4]

1.2.6.2 Đối với con người

Hầu hết các thành phần của hoa Houblon đều được con người sử dụng Chồi non và lá

có thể dung làm thức ăn

Lợi tiểu, tăng lực, kích thích và giảm stress, hoa Houblon đã được sử dụng chống còi xương, thiếu máu, trong điều dưỡng, chống inappetence (đặc biệt là trẻ em) chống lại chứng mất ngủ và rối loạn thần kinh đi kèm rối loạn giấc ngủ, và viêm dạ dày hoặc chống khó tiêu có nguồn gốc thần kinh và chấn động thần kinh Cuối cùng, hoa Houblon đã được sử dụng như anaphrodisiac, đặc biệt trong số các nam giới

Nó được sử dụng, bên ngoài, để điều trị bệnh gút, thấp khớp và các bệnh da Thuốc mỡ hoa bia được biết đến để điều trị viêm loét ung thư, nhưng cũng bầm tím, giống, bong gân, trong khi gây phiến loạn và poultices, trộn với một chất emollient, chăm sóc chống sưng Ngoài ra, hao Houblon có thể dung làm thức ăn cho các phụ nữ mang thai, bởi vì nó được cho là kích thích sản xuất sữa

Các tính chất tương tự cũng đã giúp điều trị một số chứng rối loạn tình dục giữa nam giới có nguồn gốc thần kinh (phát ban đêm, xuất tinh sớm) Nó thậm chí còn tin rằng cây trồng có thể có ích trong trường hợp của sự lệch lạc tình dục, đặc biệt là trong

số các động vật săn mồi tình dục (loại một của sự thiến "hóa chất" thiên nhiên, bất cứ điều gì!) Bất ngờ, đó là những hiệu ứng này mà làm cho bia có danh tiếng của ham muốn tình dục giấc ngủ của con người

Trong y học, hoa Houblon được sử dụng một trong hai loại, hình nón hoặc lupulin Việc đặt dịch keo hoa Houblon trên bụng của trẻ, các đệm thuyên giảm đau bụng của họ và, do đó, giúp họ rơi vào giấc ngủ

Trong trường hợp của bệnh thấp khớp hoặc viêm khớp, có thể được nung nóng nhẹ để làm khô các nón và đặt chúng trong một túi vải (gối trường hợp, ví dụ) được áp dụng trên các phần đau đớn [4]

1.2.6.3 Đối với công nghiệp sản xuất bia

Hoa bia chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia:

− Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha,

− Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc,

− Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn

− Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn (tạo ra bởi các chất cacbonat hóa bia)

Vai trò của chất đắng : Là thành phần có giá trị nhất của hoa Houblon Làm cho

bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia Khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu Với nồng độ thấp các chất đắng cũng có khả năng ức chế rất mạnh các vi sinh vật, vì chúng có tính kháng khuẩn rất cao và do đó làm tăng độ bền của bia

Vai trò của tinh dầu thơm : Tinh dầu hoa ở điều kiện gia nhiệt nhẹ dễ bị oxy hoá,

khi đó tác dụng gây mùi sẽ thay đổi nhiều, thậm chí tạo ra mùi không phù hợp cho sản phẩm bia như mùi tỏi Khi hòa tan vào dịch đường, tinh dầu tồn tại trong bia và tạo ra cho bia một mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu

Vai trò của tannin : Với hàm lượng trung bình khoảng 4% trọng lượng hoa,

tannin có 1 vai trò nhất định trong quá trình công nghệ, từ đó có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến chất lượng bia Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa Houblon, trước hết tannin được tách ra dưới dạng hòa tan Sau đó, do điều kiện nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, chúng sẽ bị oxy hoá và trùng ngưng ở các mức độ khác nhau, các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các protein trong dịch