Công nghệ sản xuất malt và bia

Mục Lục: Lời nói đầu Phần mở đầu: Lịch sử công nghệ ngành sản xuất bia Phần 1: Nguyên liệu sản xuất bia Chương 1: Hạt đại mạch Chương 2: Hoa houblon Chương 3: Nước và nguyên liệu thay thế Chương 4: Nấm men bia Chương 5: Các nguyên liệu phụ khác. Phần 2: Công nghệ sản xuất malt và bia Chương 6: Công nghệ sản xuất malt Chương 7: Quá trình sản xuất dịch đường Chương 8: Quá trình lên men bia Chương 9: Lọc trong và bão hoà CO2 Chương 10: Hoàn thiện sản phẩm Chương 11: Đánh giá chất lượng bia thành phẩm Chương 12: Hệ thống làm sách và khử trùng Chương 13: Xử lý chất thải và bảo vệ môi trường của nhà

PGS, TS HOANG DINH HOA

CONG NGHE SAN XUAT MALT VA BIA

(Tái bản lần thứ hai)

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

Chịu trách nhiệm xuất bản: PGS, TS TÔ ĐĂNG HẢI

Giấy phép xuất bản số: 1380-19 ngày 7/1/2002

In xong vã nộp lưu chiểu tháng 2/2002

LỜI NÓI ĐẦU

Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng

Ngoời uiệc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chúa một hệ enzim khá phong phú, dặc biết là nhóm enzim kích thích tiêu hóa mylaza

Được sản xuốt từ cóc loại nguyên liệu chính là dại mạch ươm mầm, hoa houblon uù nước uới một quy trình

công nghệ khá dặc bÙM, cho nên bia có các tính chất cảm

quan rất hấp dẫn đối uới con người : hương thơm độc trung, uị đóng dịu, lớp bọt trắng mịn, véi ham lượng CƠ;

khá cao (4ðgll) giúp cơ thể con người giải khót một cách triệt để khi ta uống

Trong khoảng 10 năm trẻ lại đây, ngành công nghiệp thục phẩm nói chung va công nghiệp sản xuốt bia nói riêng

của nước tœ đã có một diện mạo mới Lượng bia sản xuất

dược ngày cùng tăng, đội ngũ cán bộ kỹ thuật va số người quan tâm đến công nghệ sản xuất bia ngày càng nhiều Trong khi đó thì tài liệu biên soạn va biên dịch uề lính uực này hiện tại ở nước tœ còn rất Ít, nếu không muốn nói

là khan hiểm

Giáo trình này trình bày mội cách hệ thống theo cúc bước của tiến trình công nghệ từ khâu tiếp nhận nguyên

liệu đến hoàn thiện sản phẩm,

Nội dung giáo trình dược chia làm ba phần : nguyên

liệu sản xuốt, công nghệ sản xuốt malt uè công nghệ sản

xuất bia

Để phù hợp nói phương thức dào tạo uà hiện trạng

sẵn xuất bia của nude ta hiện nay, khí trình bày các bước công nghệ, tác giả cố gắng lý giải uờ phân tích cơ sở lý thuyết của các quá trình một cách tÿ mỹ uù toàn diện, còn

các khía cạnh khác như tóc nghiệp công nghệ, cấu tạo thiết

bị, nguyên lý hoạt động cũng như quy phạm uận hành,

được dé cập dến ở mức dộ ít hơn,

Cuốn sách chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sói, Túc giả rất mong nhận được những ý hiến đóng góp

của bạn đọc Mọi ý hiến, dù phù định hay không dịnh, táo

gid xin tiép nhận uới sự trên trọng 0à lòng biết ơn như nhau

Tác giả xin tỏ lòng cảm ơn đến Pgs Lé Ngoc Tu va Pgs Mai Van Lé dé gép nhiều ý kiến cho nội dung của cuốn sách

Túc giả xin trên trọng cảm ơn ban biên tap vd lank

đạo Nhà xuất bản Khoa học va Kỹ Thuật đã tạo tiều kiện

cho cuốn sách sớm ra mắt bạn đọc

Hà nội tháng 12 năm 1997

Tác giả

(Trung tâm nghiên cứu Công nghệ sinh

học Đại học Bách Khoa Hà Nội)

PHAN I

NGUYEN LIEU SAN XUAT BIA

Chương 1

DAI MACH

1.1 ĐẶC TINH THUC VAT

Đại mach ging gieo tréng (Hordeum sativum-jessen) thudc

nhom thực vật có hạt (Spermophyfa), phân nhớm bí tử (An- giospermae), lớp một 14 mam (monocotyledonae), ho lia my

(Gramineae)

Họ lúa mỳ bao gồm rất nhiều loài và nhiều chi Trong chỉ

đại mạch, ngoài loại được thuần chủng và đưa vào gieo trồng (Hordeum saiuum), còn có nhiều loại đại mach hoang dại khác như H.murinum, HJubatuim, Hbubosum, 00,

Đại mạch gieo trồng là loại thực vật một năm Chúng được chia thành hai nhóm : đại mạch mùa đông (gieo hạt mùa đông,

Hình 11 Mật cất ngang bông đại mạch :

a - đại mạch hai hàng ; b - đại mạch sáu hàng :

© - đại mạch bến hàng

thu hoạch mùa hè) và đại mạch mùa xuân (gieo hạt mùa xuân, thu hoạch vào mùa thu) Chu kỳ sinh trưởng của đại mạch thông

thường là 100 - 120 ngày Kết thúc quá trình,cây sẽ trổ hoa

và kết hạt Hoa đại mạch nằm ở phần trên cùng của cây, và

kết thành bông Mếi một bông bao gồm hai bộ phận : trục bông

và gié Khác với cây lúa nước của ta, bông đại mạch chỉ có gié

cấp một mà không có gié cấp bai

Gié của bông đại mạch thực chất là cuống hạt, được đính

trực tiếp vào trục bông Tại mỗi mát của trục bông có ba giế,

trên mỗi gié có một hoa Số hoa biến thành hạt chắc trên gié

quyết định hình dáng của bông đại mạch Thông thường thì sẽ

đó là một hoặc ba Nếu một hoa biến thành hạt (còn hai hoa kia b

điếc) thì bông đại mạch sẽ cơ bai hàng hạt - ta gọi là đại mack hai hàng (h.l.la) Nếu ba hoa biến thành hạt thì bông đại mack

có sáu hàng - ta gọi là đại mạch sáu hàng (h.1.1b,c)

1.1.1 Đại mạch hai hàng (H.distichum)

Xi fi

yf

Hình 1.2 Bông đại mạch hai hàng :

a - bông củ ; b - bông dứng ; c - bông xòe

Đại mạch hai hàng được dùng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất bia Dấu hiệu đặc trưng của chúng là hình dáng của hạt rất cân đối

Phụ thuộc vào tư thế và đặc điểm của bông, đại mạch hai hang được chia thành ba nhớm nhỏ : bông cúi bông đứng và bông xòe (h.1l.2) Đặc điểm nổi bật nhất của đại mạch bông cúi

là trục bông rất dẻo, giế của hạt dài, sau khi trổ hoa và làm

đồng thì bông bất đầu cúi xuống

Đại mạch bông đứng có đặc điểm là cây to và cứng, bông

dày hạt, VÌ hạt dày cho nên góc tạo bởi trục bông và giế lớn hơn so với loại đại mạch bông cúi Loại đại mạch này được trồng

nhiều ở một số nước Tây Âu

Đại mạch bông xòe có giế rất

ngắn, các hạt gần như được đính

vuông góc với trục bông Loại đại

mạch này được trồng nhiều ở Anh,

Ailen và Bác Mỹ

1.1.2 Đại mạch đa hàng

(A polystichum ; H.vulgare)

Dai mạch đa hàng được dùng

chủ yếu làm thức ăn cho gia súc và

gia cẩm, tuy vậy ở một số nước vẫn

dùng một ít loại đại mạch này để

lam bia

Đại mạch đa hàng được chia

làm hai nhớm : đại mạch sáu hàng

(H hexastichum) va dai mach b6n

hang (H.tetrastichum) Trén hinh 13

biểu diễn hình dáng bông của hai

loại đại mạch đa hàng này

Đại mạch bốn hàng có thể dùng

tiếng của loại đại mạch này như mạch đa hàng ›

N® 1241, N® 1337, v.v b- dại mạch bốn hàng

a

1.2, CAU TAO HAT DAI MACH

Xét theo quan điểm thực vật học thì hạt đại mạch là một

loại hạt giống bình thường, giống như hạt của các loại quả Mỗi

một hạt có hai phía : phía trong và phía ngoài Phía trong hay

còn gọi là phía bụng, là phía quay về trục bông, còn phía ngoài, hay còn gọi là phía lưng la phía bên kia của hạt Ò chính giữa

phía trong đọc theo hạt cơ một rãnh nhỏ gọi là đường gờ của

hạt, còn phía ngoài của hạt cố đáng cong hơn và không có đường

thúc bằng sợi râu, thân ; 9- phô rễ ; f- lốp tế bào bao ;

còn đài hoa phía b- mặt cất ngang

\ 1234- vỏ ¡ 5- lốp alfon ; & phối ;

és +

trên hình thành nên 7- Tế bào bao ; 8- ngù ; 6- nội nhữ

vỏ trấu phía trong (phía bụng) của hạt Đài hoa là công cụ để bảo vệ các cơ quan bên trong cửa hạt trong quá trình hình thành

và chuyển hda của nó

© dai mạch hai hàng, vỏ trấu của hạt khá mỏng và mềm mại còn ở đại mạch đa hàng thì vỏ trấu dày và thô hơn

Thành phần hóa học của vỏ trấu chủ yếu là xelluloza kết

chặt lại nhờ chất khoáng và linhin

Dưới lớp vỏ trấu là lớp uỏ quả (h.l.4, h1ð) được cấu tạo

từ ba lớp tế bào - cứ một lớp xếp ngang thì tiếp đến là một lớp

xếp đọc Với cấu trúc như vậy lớp vỏ quả sẽ rất dai và bền vững

Dưới lớp vỏ quả là lớp vd hat bao gém hai lớp tế bào Tế

chúng với lớp vỏ Hình 15 Cấu tạo vỏ đại mạch +

trấu + vỏ trấu ; 2- vỏ quả và vỏ hạt ;

2 lếp alổron ;¡ 4- nội nhữ

Vỏ trấu là cấu tử chiếm nhiều nhất trọng lượng của vỏ ẻ đại mạch hai hàng có chất lượng cao, lượng vỏ trấu chiếm khoảng

7 - 8% trọng lượng chất khô của hạt, còn ở đại mạch đa hàn

~ đến 11%,

Trọng lượng của vỏ chiếm từ 10, - 13% trọng lượng củc

hạt Đối với đại mạch mùa xuân, con số đó thấp hơn khoảng 0,£

- 1% Rích thước hạt càng bé, tỷ lệ vỏ càng cao so với trọng lượng của khối hạt

1.2.2 Noi nha

Nội nhũ là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt Ngoài cùng của nội nhũ, tiếp giáp với lớp vỏ hạt là lới aloron © dai mach hai hang, lớp aldron bao gồm hai lớp tế bac hình lãng kính, có thành day, con 6 dai mach da hang thi s¢ lớp tế bào nhiều hơn Lớp alơron rất giàu protein, chất béo, đường

xelluloza, pentozan, vitamin và chất tro VÌ lớp aldron của da

mach đa hàng dày hơn đại mạch hai hàng cho nên hàm lượng

protein của chúng nhiều hơn

Dưới lớp alơron mới đến phẩn nói nha thật của hạt Trong một số tài liệu, lớp alơron được tách ra như một cấu tử độc lật

Phôi là phần sống của hạt Trọng lượng của phôi chỉ chiếm

khoảng 2,5 - 5% so với trọng lượng của hạt Vai trò của phô

cố tẩm quan trọng đặc biệt không những đối với sự sống lưu truyền của cây mà ngay cả trong công nghiệp sản xuất bia Quá trình chế biến hạt đại mạch để trở thành hạt malt được đật: nén tảng trên sự nảy mẩm của hạt, tức là sự phá triển của phôi Trong giai đoạn này, quá trình sinh học chủ yết xảy ra là sự hoạt hớa và tích lũy hoạt lực của hệ enzim trong hạt Nhờ có quá trình này, một số chất dinh dưỡng cao phan tt 10

bị phân cát thành sản phẩm thấp phân tử Một phần các chất thấp phân tử này được chuyển về phôi để nuôi cây non, phần

còn lại tổn tại trong hạt để sau này biến thành chất hòa tan của dịch đường

Phôi nam ở phía dưới, gần đế của hạt, bao gồm phôi lá,

phôi rễ và nằm giữa chúng là phôi thân

Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là ngù Ngù là một màng

bán thấm : nơ chỉ cho phép các chất hòa tan từ nội nhũ thấm

qua để chuyển về phôi và nước từ phía phôi đi vào nội nhũ

Võ hạt chiếm một tỷ lệ khá lớn nhưng không có giá trị dinh

dưỡng Đối với công nghệ sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mat : mat bất lợi là vì trong vỏ chứa các chất màu, các chất đáng và chất chát Nếu những chất này hòa tan vào dịch

đường sẽ làm giảm chất lượng của sản phẩm Mặt lợi của lớp

vỏ là nó đóng vai trò xây dựng màng lọc trong quá trình tách

bã khỏi khối cháo Nội nhũ chiếm phần lớn trọng lượng của hạt Hau hết chất đỉnh dưỡng tập trung tại đây, là nguồn cung cấp

chủ yếu chất hòa tan cho dịch đường

Phôi chiếm tỷ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt

Mặt khác trong quá trình chế biến, các thành phần trong phôi hòa tan rất ít vào dịch đường Như vậy đối với công nghệ sản xuất bia, giá trị đinh đương của phôi hầu như không đáng kể,

mà vai trò to lớn của nó là ở chỗ : đây là trạm hoạt hóa và

là nhà máy sản xuất enzim, mà nếu thiếu nó thì cơ sở lý thuyết

của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ

1.3 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐẠI MẠCH

Thành phần hóa học của đại mạch rất phức tạp Nó phụ

thuộc vào giống đại mạch, điểu kiện đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác và điểu kiện bảo quản Các chỉ số về thành phần hớa học là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch để xem xét loại đại mạch đó có đủ tiêu chuẩn để sân xudt malt và bia hay không Đối với công nghệ sản xuất bia, các hợp phần sau đây

có ý nghĩa quan trọng hơn cả

11

1.8.1 Nước (thủy phần)

Thủy phần của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến quá trin] vận chuyển và bảo quản hạt Hàm ẩm cao sẽ kích thích quí trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt Hai quá trình này là nhâr

tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô Thủy phẩn cao qué mức cho phép tạo điểu kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Đặc biệt nguy hiểm là các loại vi khuẩn hoại sinh, gây thối rữc

cho hạt

Đại mạch có thủy phần cao sẽ làm tăng chỉ phí vận tải một cách vô ích Người ta đã xác định được rằng, hàm ẩm của đại mach tang 1% thi hiéu suất thu hồi chất chiết giảm 0,76% Hàm

ẩm tối đa cho phép khi đưa đại mạch vào bảo quản là 13%, 1.3.2 Gluxit

Theo mét trong các cách phân loại thì gluxit được chia thành bốn nhớm : mono-, di- , tri- va polysaccharid

Monosaccharid trong dai mach bao gồm glucoza, fructoza, với

công thức tổng quát O/H¡;O, và xiloza với công thức là €C;HuOs Trong thành phần của disaccharid thì chủ yếu là saccharoza

và maltoza, với công thức tổng quát CIzH22O¡¡ ; còn thành phần chính của trisaccharid là đường rafinoza

Polysaccharid là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành

phần gluxit của hạt đại mạch Chúng bao gồm tỉnh bột, xelluloza,

hemixelluloza, pentozan, amilan và các hợp chất dạng keo Ba cấu

tử đầu tiên có ý nghĩa quan troủg nhất trong công nghệ sản xuất bia,

1.3.2.1 Tính bột

Tỉnh bột là cấu tử chiếm vị trí số một về khối lượng cũng như về ý nghĩa đối với công nghệ sản xuất bia Hơn một nửa khối lượng chất khô của đại mạch là tỉnh bội Trong một số

trường hợp, nếu đại mạch là chủng giống có chất lượng cao thì

Đối với công nghệ sản xuất malt và bia, tỉnh bột có hai

chức náng : chức năng thứ nhất là nguồn thức ăn dự trữ cho 12

phôi và chức năng thứ hai là nguồn cũng cấp chất hòa tan cho

dịch đường trước lúc lên men

Tinh bột được phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất

it ở phôi Chúng tổn tại đưới dạng những khối lập thể, có kích

thước khá bé, ta quen gọi là "hạt tỉnh bột"

Hạt tỉnh bột của đại

mạch có hai kích cỡ :

hạt to và hạt bé, còn loại

hat trung bình thì rất ít

khi gặp trong tự nhiên

Đối với loại hạt kích

thước to, chúng thường có

nhiệt lượng riêng 0,27 Keal/kg.°C (calori là 17340 kJ/kg), dễ dàng

kết lắng trong nước, quay mật phẳng của ánh sáng phân -cực

sang bên phải với giới hạn gúc quay là 201,6 - 204,3”

Tinh bột không tan trong nước lạnh và các dung môi hữu

cơ trung tính Khi tiếp xúc với nước thì tỉnh bột sẽ hút nước

và trương nở Ỏ nhiệt độ cao, nếu lượng nước không tương ứng với lượng tỉnh bột thì thể tích trương nở của tính bột sẽ tăng

lên rất nhiều lần (60 - 100 lần) so với bình thường và độ nhớt

của nó cũng tăng lên rất mạnh Nhiệt độ mà tại đó, hệ số trương

nở và độ nhớt cia tinh bot đạt giá trị lớn nhất, gọi là điểm hồ

hóa Với các loại tỉnh bột khác nhau, điểm hồ hóa của chúng

cũng khác nhau : ngô và đại mạch : 80°C, gạo : 75°C, khoai tây : 65°C, vv

6 Hat tính bột dại mạch chụp

13

Tính chất hố hóa của tỉnh bột có ý nghĩa rất lớn trong côr

nghệ sản xuất bia : tỉnh bột đã được hồ hóa sẽ đường hóa nhar

hơn và triệt để hơn

Tinh bột bao gồm hai polysaccharid hợp thành : œmylozø + amylopectin Khéi lugng của amyloza chiếm khoảng 17 - 24%, ct của amylopectin - từ 76 đến 83% Hai cấu tử này của tinh b

khác nhau về cấu tạo phẩn tử, tỉnh chất lý học và tính chi

Chuỗi phân tử của amyloza bao gồm từ 60 - 600 gốc đười glucoza, liên kết với nhau qua cầu oxy œ - 1,4 va tao than mạch thắng : phía đầu mạch gọi là cực kín, còn đầu kia - cụ aldehid Mach amyloza được xoán theo vòng và có cấu trúc khôr gian giống như một chiếc lò xo Khi tiếp xúc với dung dịch ic

thì chúng bị hấp thụ vào khoảng không của chiếc "lồ xo" này \

tạo thành phức chất phản quang màu xanh Khi cấu trúc lò ›

bị phá vỡ thì tính chất-này cũng không còn

Amyloza có dạng tỉnh thể Phân tử lượng của chúng khoảr

10000 ~ 100000 đơn vị Dễ hòa tan trong nước nóng để ts thành dung dịch không bền vững với độ nhớt khá thấp

Dưới sự xúc tác của enzim amylaza, mach amyloza sé |

phân cất thành các đường đơn gidn maltoza và glucoza

Phan tử của amylopectin được tạo nên bởi khoảng 2000 g( đường glucoza, xếp thành một trục chính, trên đó có nhiều mạc nhánh Tại những điểm phân nhánh, các gốc đường glucoza liê kết với nhau qua cẩu oxy œ - 1,6, còn tại tất cả các điểm khá mối liên kết là a = 1,4 glucozid

Amylopectin là chất vô định hình, với khối lượng phân †

dao động từ 400000 đến 1000000 đơn vị Nó không tan tror

nước nóng mà chỉ tạo thành hồ ; với dung dịch iod, amylopecti chuyển thành màu tím

Trong môi trường giàu nước, tỉnh bột bị thủy phân bởi |} enzim amylaza để tạo thành dextrin, đường kép maltoza, mi lượng ít glucoza và một số oligosaccharil như maltotrioza, ma totetraoza, maltopentaoza, maltchecxaoza va maltoheptaoza Cz oligosaccharid này cùng với một Ít dextrin thấp phân tử (dextri

bậc thấp) hòa tan bền vững vào nước để trở thành chất hòa ta

của dịch đường trước lúc lên men,

14

Tỷ lệ về khối lượng giữa các loại hydrateacbon trong thành phén chất hòa tan của dịch đường có ảnh hưởng rất lớn đến

tiến trình lên men và chất lượng của bia

Sự thủy phan tinh bột bởi enzim amylaza đóng một vai trò hết sức to lớn trong công nghệ sản xuất malt và bia, vì đây là

phản ứng có tính chất nến tảng để xây dựng nên cơ sở lý thuyết

của quá trình ngâm, ươm mầm, sấy malt và đường hóa nguyên

chùm Do cấu trúc đặc biệt như vậy nên xelluloza rất dai và rất

khó bị phân cất trong môi trường bình thường

Xelluloza không tan trong nước, hẩu như không thay đổi về thành phần và cấu trúc trong suốt tiến trình công nghệ sản xuất

bia

Xelluloza đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong qua trinh

lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý

tưởng

1.3.2.3 Hemixellutoza

Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, hemixelluloza

là một phức hệ bao gồm pentozan (polyme của n gốc đường ð cacbon sau khi mất n/2 phân tử nước, liên kết với nhau), hexozan

va axit uronic

Duéi tac dung xtic tdc cla nhém enzim sitaza, hemixelluloza

bị thủy phân thành hexoza (galactoza và manoza) và pentoza (arabinoza và xiloza) Tất cả những đường đơn này hòa tan bền vững vào dịch đường và tạo thành chất chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm men

Quá trình phá vỡ thành tế bào bởi nhớm enzim sitaza gọi

là sitoliza Quá trình này đống vai trò quan trọng ở giai đoạn

ươm mầm vì đây là bước "đột phá" để các enzim khác xâm nhập

vào bên trong tế bào

15

13.2.4 Các hợp chất pectin va cdc chất dạng keo

Nói là đạng keo vì khi chúng hoà tan vào nước nóng tl

tạo thành dung dịch có độ nhớt rất cao VỊ có bản chất là hyda

cacbon cho nén khi bị thủy phân sẽ cho ta sản phẩm là cé đường đơn galaetoza và xiloza

Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tao ra man

trung gian Trong các hợp chất pectin chiém nhiều nhất về khi

lượng phải kể đến Protopectin,

Su tổn tại của các hợp chất pectin và các chất dạng ke trong dịch đường mang tính chất hai mặt Mạt tiêu cực là làn cho dịch có độ nhớt cao, khó lọc còn mặt tích cực là tạo ch bia có vị đậm đà và làm tăng khả năng tạo và giữ bọt của sải phẩm

1.3.2.5 Saccharid thấp phân từ

Saccharid thấp phân tử hay saccharid đơn giản trong hạt đạ mạch chủ yếu là một số đường đơn và đường kép Cấu tử chiếm nhiều nhất trong nhớm này là saccharoza, dat tới 1,8% chất khe của hạt Loại đường này được phân bố rất nhiều ở phôi, chiếm dén 5,5% trong lượng của bộ phận này

Lugng glucoza va fructoza trong hạt đại mạch là không đáng

kể, tổng lượng đường ngược khoảng 0,3 - 0,4%, trong đó thì lượng

#lucoza có cao hơn một chút so với fructoza,

Các loại đường đơn giản trong hạt đại mạch tuy lượng không nhiều nhưng chúng đống vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của phôi, đặc biệt là ở giai đoạn đầu của quá trình ươm

các tính chất khác với nhớm cao phân tử Tuy có cùng vật liệu kiến tạo nhưng các hợp chất thấp phân tử không mang đặc thù của protit cho nên chúng được gộp vào một nhớm, gọi là "các

hợp chất chứa nitơ phí protit",

13.5.1 Protit

Là chỉ số quan trọng thứ hai (sau tỉnh bột) để đánh giá xemw lô hạt đó có đủ tiêu chuẩn để sản xuất bia hay không Nếu hàm lượng cao quá, bia để bị đục, rất khó bảo quản Ngược lại

nếu quá thấp, quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt,

vị kém đạm đà và kéo theo nhiều chỉ số non yếu khác Hàm lượng protit tốt nhất cho mục dích sản xuất bia là 8 ~ 10%

Khu vực phân bố của protit ở trong hạt là lớp alơron và

phôi, một phần rất nhỏ ở lớp tế bào bao quanh nội nhú,

Sự thủy phân protit là một trong những quá trình quan

trọng nhất trong công nghệ sản xuất malt va bia Cac pha san phẩm của quá trình thủy phân này đếu đóng vai trò nhất định trong tiến trình công nghệ Đặc biệt quan trọng là sản phẩm tạo

thành do quá trình tương tác giữa các sản phẩm thủy phân của

các hợp phẩn trong nội nhũ Có thể nêu ra đây sản phẩm quan

trọng nhất của các quá trình tương tác đó : melanoid - một hỗn

hợp màu vàng óng, có vị ngọt và thơm dịu, là nhân tố quyết định hương và vị của bia đen,

Khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia cũng như độ bền keo của chúng (độ bến coloid) phụ thuộc trước hết vào mức độ thủy phân của protit Không những thế, các thông số này còn phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các cấu tử sản phẩm tạo thành trong quá

trình thủy phân,

Theo cách phân loại cổ điển, protit trong đại mạch được chia thành hai nhớm : protit đơn giản hay còn gọi là protein và protit

phức tạp hay còn gọi là proteid

Trong nhóm protein, các đại điện tiêu biểu là levkozin, edes-

tin, hođein và glutelin Trong suốt quá trình sản xudt malt va

bia thì levkozin, edestin và một phần nhỏ của hodein hòa tan

vào dịch đường và tồn tại trong bia, còn những cấu tử khác thì

bị kết lắng và bị thải ra ngoài theo ba malt va can lang

17

Proteid là những hợp chất được tạo thành từ một phân tử

có bản chất protein và một phân tử khác có bản chất phi protein

Đại diện tiêu biểu của nhớm này là nucleoproteid, lipoproteid,

glucoproteid và -;hosphoproteid

Đặc điểm caung của proteid là kém hòa tan hoặc hòa tan không bền vững Trong công nghệ sản xuất bia, proteid gây ảnh hưởng âm tỉnh trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm Loại bỏ tối đa cấu tử này ra khỏi dịch đường là công việc cẩn thiết nhưng cũng rất khó khăn của các nhà công nghệ

1.3.3.2 Các hợp chất chứa nữơ phí protit

Các đại diện tiêu biểu của nhớm hợp chất này là : albumoza,

pepton, peptid, polypeptid va axit amin

Albumoza va pepton có vai trò rất lớn trong việc tao va giữ bọt, đồng thời làm tăng thêm vị đậm đà của bia Mặt trái của hai hợp chất này là ở hàm lượng cao, chúng sẽ làm giảm độ

bên keo của bia vì chính chúng là tác nhân gây duc

Peptid la hén hgp nhiều hợp chất mà phân tử của chúng

cũng được tạo thành từ các gốc axit amin nhưng số lượng Ít hơn

rất nhiều so với albumoza và pepton Căn cứ vào số gốc axit amin hợp thành, chúng được chia ra : di -, tri - và polypeptid

Chúng dé dàng hòa tan vào dịch đường để tạo thành dung dịch

bền vững và tồn tại trong bia như là một trong những thành phần dinh đưỡng

Axit admin tự do tổn tại trong đại mạch với một lượng không nhiều : chỉ chiếm khoảng 0,1% so với lượng chất khô của hạt Tuy chiếm một tỷ lệ rất nhỏ nhưng vai trò của axit amin trong công nghệ sản xuất bia lại rất lớn : là nguồn cung cấp nita cho

nấm men, là tác nhân chính tạo melanoid, tham gia tạo bọt và

tồn tại trong bia như một hợp phần dinh dưỡng quan trọng 1.3.4 Các hợp chất không chứa nitơ

Trong nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ và khi được chiết ly bằng nước thì chúng hồá tan thành dung dịch Các đại diện tiêu biểu trong nhớm này là :

khoáng

18

Chất chát và chất đắng trong dai mach thuộc nhóm lipoid,

là nguyên nhân gây ra vị đấng khớ chịu cho bia

Hầu hết chất đắng, chất chát, polyphenol và các chất màu

của hạt được phân bố chủ yếu ở lớp vỏ Để loại trừ chúng, biện pháp dễ dàng nhất là ngâm hạt trong môi trường kiểm nhẹ

13.4.2 Fitin

Pitin là muối đồng thời của canxi va magie véi axit inozit-

phosphoric C,H,O,(H,PO3), Ching tập trung chủ yếu Ở vỏ và

chiếm đến 0,9% chất khô (của vỏ), Khi bị thủy phân sẽ tạo thành

inozit CsH,(OH), va axit phosphorie Hợp chất cuối cùng này là nguồn cung cấp phospho cho nấm men, đồng thời làm tang độ chua tác dụng của dịch cháo ở giai đoạn đường hớa - một biện pháp rất hữu hiệu để nâng cao hiệu suất thủy phân

1.3.4.3 Vitamin

Đại mạch chứa các loại vitamin B,, Bz, By, C, PP; ; tiền

vitamin A, E, axit pantotenic, biotin, axit pholievic và nhiều dẫn

xuất vitamin khác Tuy hàm lượng rất ít nhưng hệ vitamin trong

đại mạch đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất

malt vì chúng là nhân tố điều hòa sinh trưởng cla mam

tố phospho, vÌ nó đơng vai trò chủ yếu trong việc hình thành h

thống đệm của dịch đường

1.3.5 Chat béo và lipoid

Ham lugug chất béo và lipoid trong hat đại mach dao độn,

trong “hoảng 2,5 - 3% lượng chất khô của hạt Chúng tập trun, chủ yếu ở phôi và lớp alơron, Chúng là những đầu béo màu vàn;

- cà phê nhạt, có mùi thơm rất nhẹ, dễ chịu ChỈ số axit khoản;

16, chỉ số xà phòng là 181 còn chỉ số iod là 125

Thành phần chủ yếu của các loại dầu béo trong đại mạc

là este của glyxerin với các axit béo bậc cao,

Ở giai đoạn ươm mầm, một phần chất béo và lipoid bị thủy phân bởi enzim lipaza Một số sản phẩm thủy phân được chuyểr đến phôi để nuôi cây non, số còn lại hoặc tổn tại trong dick đường, hoặc bị thải ra ngoài theo bã mailt,

Chất béo và lipoid tổn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền kec

của sản phẩm,

1.3.6 Pherment (enzim)

Enzim là những hợp chất hữu cơ, cổ hoạt tỉnh sinh học rất

©ao, có cấu tạo phân tử rất phức tạp và giữ một vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bía

oO giai đoạn hình thành bạt, hoạt lực của các nhớm enzim rất cao Đến giai đoạn hạt chín, hoạt lực của chúng giảm một cách đáng kể Và đến lúc hạt sấy đến hàm ẩm 132 thì hầu hết hệ

enzim trong hạt trở thành trạng thái liên kết Đến giai đoạn ngâm,

hạt hút nước bổ sung đến 43 - 44⁄ thì hệ enzim được giải phóng khỏi trạng thái liên kết, chuyển thành trạng thái tự do Đến giai

đoạn ươm mầm hoạt lực của các enzim đạt đến mức tối đa, nhờ

đó mà đến lúc đường hóa chứng cố khả năng thủy phân gần nhu hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ của hạt Các sản phẩm thủy phân được hòa tan vào nước và trở thành chất

chiết của dịch đường

_

Trong hạt đại mạch, chứa một lượng enzim rất phong phú, chúng được sắp xếp vào các nhớm khác nhau Theo khóa phân loại trong hớa sinh học, chúng được phân thành hai nhớm chính : hydrolaza và decmolaza,

20

1.3.6.1 Hydrolaza (nhóm cnzim thủy phân)

Phụ thuộc vào cơ chất bị thủy phân, các enzim xúc tác được chia thành các phân nhóm : cacbohydraza, proteaza va esteraza 1.3.6.1.1 Cachohydraza

Nhớm enzim này thủy phân gluxit cao phan tu thành các

sản phẩm thấp phân tử hơn Trong nhớm này có hai phân nhóm

gia xúc tác thủy phân disaccharid, trisaccharid và một số glucozid khác, còn polyaza là những enzim thủy phân gluxit cao phân tử Chúng bao gồm : diastaza (amylaza) va sitaza

Diastaza

Diastaza phân cất tỉnh bột thành các sản phẩm dạng đường

và dextrin, Dây là nhớm enzim quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia Diastaza bao gồm hai enzim : œ - amylaza va - amylaza

Enzim aamyiazd phân cất tỉnh bột thành glucoza va dextrin Nhờ qué trinh phan cắt này, độ nhớt của dịch cháo nhanh chóng

giảm xuống Trong kỹ thuật sản xuất bia, quá trình này được

gọi là quá trình dịch bóa Trong đại mạch khô, không chứa ơ- amylaza hoạt tính Chúng chỉ được hoạt hớa ở giai đoạn ngâm

và ươm mầm Là enzim chịu nhiệt nhưng z-amylaza lại kém chịu

chua Nhiệt độ tối ưu của nó là 70°C còn pH là 5,7

Enzim B-amylaza tac động trực tiếp lên mạch amyloza, mạch

nhánh và hai đầu mạch chính của amyloppeotin Sản phẩm của

quá trình phân cất này là đường maltoza và dextrin Nhiệt độ

thích hợp cho enzim này hoạt động là 63°C còn pH là 4,7

Sitaza

Sitaza bao gém hai enzim : sitoclactaza và sitolitaza Enzim đầu thủy phân hemixelluloza thành các sản phẩm trung gian, còn enzim sau thủy phân các sản phẩm trung gian thành sản phẩm cuối cùng là pentoza và hexoza Nhờ có quá trình phân cát này, thành tế bào mới bị phá hủy, tạo điểu kiện thuận lợi cho các enzim 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

kỹ thuật sản xuất mait, hiện tượng này ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ nhuyễn của bán thành phẩm,

21

Hexozidaza

Hexozidaza là nhóm enzim tham gia phân cất các loại đường

kép và đường bội ba thành các đường đơn Cơ ý nghĩa hơn cả

trong sản xuất bia là các enzim maltaza a-glucozidaza) và sac- charaza (6-fructozidaza)

1.3.6.1.2 Proteaza

Các enzim ở nhớm này thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian và sau đó một số trong các hợp chất này tiết tục bị phân cất đến sản phẩm cuối cùng là axit amin và amoniac

NH3

Proteinaza

Nhớm enim này thủy phân protein thành albumoza va pep

ton Sau dé chúng tiếp tục bị phân cất thành peptid và polypep: tid

Proteinaza được phân bố chủ yếu ở lớp aloron va 6 phéi

Trong đại mạch chín chúng nằm ở trạng thái liên kết Ỏ gia

đoạn ngâm hạt và ươm mầẩm, hoạt lực của chúng tảng 3 - Ễ lần

Độ chua thích hợp cho nhốớm enzim này hoạt động là ¿

pH = 4,6 - 5,0 còn nhiệt độ là 50°C Trong điều kiện sản xuất lượng albumoza và pepton được tạo ra nhiều nhất ở nhiệt d¢ 58°C

Peptidaza

Peptidaza bao gồm hai enzim : dipeptidaza và polypeptidaza Chúng tác động lên phân tử của các dipeptid và polypeptid để

phân cất chúng thành axit amin

Hoạt lực của nhớm enzim nay trong dai mach khô l

không đáng kể Đến giai đoạn ngâm và ươm mẩm, chúng tan; lên 2 - 8 lần

Peptidaza hoạt động mạnh nhất ở pH = 7,5 và nhiệt đ(

50 - 52°C Néu hạ pH xuống dưới ð, nhóm enzim này trở thànÌ

là 5

Amilophosphataza

Enzim này tham gia hỗ trợ quá trình thủy phân tỉnh bột

Chúng cất mối liên kết este của axit phosphoric trong phân tử

amilopectin Nhờ có quá trình này, tính bột được hổ hóa một

cách dễ đàng hơn Nhiệt độ tối ưu của enzim này là 70°C, còn

pH là 5,6

Fitaza

Enzim này phá vỡ mối liên kết este giữa axit phosphoric với

inozii, tức là chúng tham gia thủy phân fiin Quá trình này đóng một vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất bia, vì HPO, được giải phóng sẽ làm tang độ chua tác dung va tang cường lực đệm của dịch đường

13.6.2 Decmolaza (enzim oxy hóa — khử)

Nhớm enzim decmolaza xúc tác phản ứng oxy hóa - khử của

quá trình hô hấp và phân giải yếm khí gluxit (thực chất là quá

trình lên men rượu), nghĩa là chúng tham gìa trực tiếp vào quá

trình trao đổi chất của tế bào Nhóm enzim này đóng vai trò

quyết định trong việc hoạt hóa và phát triển của phôi ở giai đoạn ươm mầm,

Một số enzim trọng nhớm decmolaza còn tham gia vào phản ứng oxy hóa - khử các hợp chất polyphenol, protein và các hợp chất khác Và bằng cách đơ chúng đã gây ảnh hưởng gián tiếp

đến các chỉ số chất lượng của dịch đường và bia thành phẩm

Đại diện tiêu biểu trong nhớm enzim này là dehydraza, oxydaza

và catalaza

23

Chương 2

NGUYÊN LIỆU THAY THẾ ĐẠI MẠCH

Ngoài đại mạch, trong công nghiệp sản xuất bia, để giả giá thành sản phẩm, người ta đã đưa một số loại nguyên lí khác để thay thế Các loại nguyên liệu thay thế có thể được ch làm hai nhớm : nhém dang hạt và nhóm dạng đường

2.1, NGUYEN LIEU THAY THE DANG HAT

Các loại cốc dùng để thay thé malt đại mạch chủ yếu

tiểu mạch, thóc (hoặc gạo) và ngô Các loại hạt này được :

dụng ở trạng thái chưa ươm mầm và đưa vào chế biến dưới dạt

các nước, trung bình hiện nay là 30%, có nơi lên đến 50% hơi cao hơn nữa

2.1.1 Tiéu mach (Triticum)

Về hình dang bén ngodi va cu tric gidi phdu thi hat tie mạch gần giống với đại mạch, chỉ có một điểm khác để nh: thấy là tiểu mạch không có lớp vỏ trấu (cán bộ công nhân viế chức các tỉnh miến Bác đã biết đến loại cốc này trong khẩu phá

lương thực của mình vào nhitng nam 1978-1979 yới cái tén da

đã là bobo) Vỏ của tiểu mạch chỉ có hai lớp : vô quả và +

hạt liên kết chặt với nhau Mặt khác lớp vỏ hạt trong cùng cũr

liên kết với nội nhũ chặt hơn so với đại mạch

Hạt tiểu mạch chứa khoảng 60 - 65% tỉnh bột, tinh theo chi

khô ; 2,5 - 3% saccharoza ; 2% glucoza va maltoza ; 12 - 13 protein ; 1,5 - 2% ch&t béo; 2,5 - 3% xelluloza ; 1,5 - 2% chi khoáng và 10 - 11% các hợp chất không chứa nitơ,

24

Trong hợp phần protein, thi hai cấu tử chiếm nhiều nhất là

gliadin (5% chất khô toàn hạt) và giutenin (4%) Khi bột tiểu

cách dễ dàng, và chúng được gọi là gluten Vì tính chất quý giá

này mà tiểu mạch chỉ được dùng để sản xuất bánh mỳ Vạn bất

đác đi mới sử dụng chúng trong sản xuất bia

2.1.2 Gạo và thée té (Oryza sativa)

hợp

1 - 12%

Phụ thuộc vào mức độ chứa đẩy protein của tế bào, mức độ

là trắng trong hoặc trắng dục hoặc trắng trong từng phần Hạt

trắng trong khác hạt trắng đục bởi hàm lượng protein cao hơn,

loại gạo có độ trắng đục cao hơn

Với các chỉ số này, có thể nói rằng, gạo là một loại nguyên liệu

hảo hạng dùng để xuất khẩu

25

Có thể sử dụng thóc để sản xuất bia sau khi đã ươm mầẩm

Khi tiến hành ươm mầm và đường hóa ta nên lưu ý đến cá đặc điểm sau đây :

— Khối lượng vỏ của thóc nhiều, hàm lượng polyphenol cac cho nên khi ngảm hạt nên sử dụng nước có độ ứng cacbona

cao ;

- Vỏ thóc dày, vì vậy thời gian ngâm nên kéo dài đến

ngày, ngâm ở nhiệt độ cao (18 - 209C) ;

- Đường hớa ở nhiệt độ 67°C va dịch hóa ở 77°C

2.1.3 Ng6 (Zea mays)

Ngô có các loại : ngô răng ngựa, ngô đá và ngô bột Hạ ngô có màu vàng hoặc trắng Ngô vàng do nội nhũ có chứa cá hợp chất carotenoid, xantophyl vA zeacxantin O ngé hat dé hoa hồng, có chứa chất màu antoxian (polyphenol thuéc nhớm anto- xianogen)Hạt ngô thường có các phần sau đây : ngoài cùng k lớp vỏ quả, gồm 12 - 14 dãy tế bào chiém 5 - 7% khối lượn,

hạt, có chiếu dày khoảng 0,3 wm ; tiếp đến là lớp vỏ hạt, mỏng

chiếm khoảng 2% khối lượng của hạt Trong thành phần của vi

quả và vỏ hạt cớ nhiều xelluloza, pentozan và một Ít các nguyé

tố tro Sau lớp vỏ hạt là lớp alơron, chiếm đến 6 - 8% khế lượng hạt, gồm một lớp tế bào có kích thước lớn, bằng hai t bào khác Trong lớp alơron chứa các nguyên tố tro, protein, chấ béo và xelluloza

Phôi ngô chiếm 10 - 11% khối lượng của hạt Trong thàn|

phần của phôi có 33 - 4% chất béo ; 20% protein ; 7,õ% đườn,

và tro ; 4% xelluloza và gần ð% tỉnh bột

Nội nhũ của ngô chiếm đến 7ð% khối lượng của hạt Cá hợp phần chủ yếu của nội nhũ là : tỉnh bột : (77 - 84%)

protein :7 - 11% ; chất béo 1% ; tro 0,3 - 0,8% ; đường : 12

va xelluloza : 0,õ% Ỏ ngô vàng còn chứa khoảng 9 mg carotel trong 1 kg hat

Protein của ngô chủ yếu thuéc nhdém prolamin va glutelin

Trong qua trinh đường hớa, chúng rất khó hòa tan, vì vậy hiệt

suất thủy phân rất thấp, phần lớn bị thải ra ngoài theo bã mak 26

Trong công nghệ sản xuất bia, ngô dùng để thay malt dai mạch chủ yếu là loại trắng đục (hảm lượng tỉnh bột cao, protein thấp), và được sử đụng dưới dạng bột đã nghiền nhỏ

Một trở ngại lớn khi đưa ngô vào sản xuất bia là phôi của

chúng quá lớn, hàm lượng chất béo nhiều, khớ lọc và làm giảm

độ bền keo cũng như khả năng tạo bọt của bia Để sử dụng loại cốc này một cách có hiệu quả, trước lúc đưa vào chế biến dịch đường, ngô phải qua một công đoạn tách phôi và vỏ Để thực hiện mục đích này, đầu tiên người ta ngâm ngô hạt trong nước

ấm 50°C, có chứa SO; ở nồng độ 0,1 - 0,2% Thời gian ngâm

là 30 - 50h, với mục đích là làm cho hạt được mềm ra để tách phôi được nguyên vẹn Khí sunfuarơ (SO;) là tác nhân vừa ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật, vừa có tác dụng làm cho màng protein bị trương lên, bị phân rã và khuyếch tán vào dung dịch Hiện tượng này có thể được giải thích là SỐ; có khả nang làm đứt các mối lién kết disunfua nối các chuỗi protein lại với nhau

Hạt sau khi ngâm, thủy phần đạt đến 45% Tiếp đó ngô được nghiền thô bằng thiết bị thích hợp để tách phôi, và sau đó

đưa vào thiết bị nghiền mịn

2.2 NGUYÊN LIỆU THAY THẾ DẠNG ĐƯỜNG (HEXOZA)

Ngoài các loại nguyên liệu thay thế dạng hạt trên đây, trong công nghiệp sản xuất bia còn sử dụng một số loại nguyên liệu thay thế dạng đường hoặc bán thành phẩm chế biến từ đường Các loại nguyên liệu này được bổ sung trực tiếp vào dịch đường

ở giai đoạn nấu hoa houblon

2.2.1 Đường mia và dường cu cdi (saccharoza)

Đường mía và đường củ cải là loại nguyên liệu chất lượng

cao, dùng để thay thế một phan malt đại mạch Thông thường

thì hai loại đường này được đưa vào sử dụng ở dạng hạt sau khi tỉnh luyện, với hàm lượng saccharoza không dưới 98% Lượng saccharoza dua vào thay thế không nên quá 20% so với lượng chất khô đã được chiết ly từ malt vào dịch đường, ví

z1

dụ trong dịch đường 10 độ thì lượng đường bổ sung vào khôi nên quá 2 độ Nếu tỷ lệ thay thế quá cao, nó sẽ phá vỡ sự cé bằng tiến trình lên men, mặt khác trong sản phẩm sẽ tạo :

nhiều rượu bậc cao,

3.2.2 Đường thủy phan (glucoza)

Đường thủy phân thu nhận được bằng cách thủy phân tin bột khoai tây hoặc tỉnh bột ngô bằng axit, sau đó trung hòa, lọ

cô chân không đến 77 ¬ 84% chất khô Ngoai glucoza (63 - 75% trong đường thủy phân còn chứa 3 - 16% dextrin bậc thất 0,9 - 1,2% tro và một số thành phần khác

Lượng đường thủy phân dùng để thay thé malt đại mạc

thông thường là 10 - 15% Cứ 100 kg glucoza thủy phân có th

thay thế 105 - 110 kg malt Với liều lượng như vậy không h

ảnh hưởng đến tiến trình lén men

2.2.3 Đường invertaza

Đường invertaza (hỗn hợp gÌucoza và fruetoza} nhận đượ

bằng cách thủy phân dung dịch 80% đường củ cải bằng axii

Hôn hợp thu được là 30 - 40% đường ngược ; 20 - 30% nước

30 - 35% saccharoza ; 3 - 5% chất tro và một số ít thành phẩi

khác Loại đường này chỉ sử dụng trong sản xuất bia đen vé mục dich lam tang cường độ màu của sản phẩm

2.2.4 Xiro tính bột

Cũng giống như đường thủy phân, xiro tinh bột được th

nhận bằng cách thủy phân tính bột khoai tây hoặc tỉnh bột ng

bằng axit Điểm khác nhau, là ở đây quá trình thủy phân khôn, cho tiếp diễn đến cùng Kết quả của quá trình thủy phân khôn;

kết thúc là ta thu được hỗn hợp, trong đó chứa 35-40% dextrin

Chương 3 HOA HOUBLON

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ hai (sau

đại mạch), của công nghệ sản xuất bia Nó được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm trước Công nguyên

Hoa houblon làm cho bia có vị đáng dịu, hương thơm rất

đặc trưng, làm tang khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những tính năng cực kỳ đặc biệt như vậy, cho nên qua mấy thiên niên

kỷ tồn tại và phát triển của ngành bia, hoa houblon vẫn giữ được vai trò độc tôn và là loại nguyên liệu "không thể thay thế"

trong ngành công nghiệp này

3.1 ĐẶC TÍNH THỰC VẬT

Houbion (Humulus lupulus) 1A loai thue vat lau nién don tính, thuộc họ Gai mèo (cønnabinaceae), cá biệt vẫn gap những

cây đồng thời có hoa cái và hoa đực, chỉ cớ điểu là trong trường

hợp như vậy, hoa đực thường là bị điếc

Trong công nghệ sản xuất bia, ta chỉ sử dụng loại hoa cái

chưa thụ phấn Nếu hoa "bi" thu phấn thi giá trị công nghệ của chúng bị giảm đi rất nhiều Chính vì vậy mà ta phải tiến hành loại bố ngay những cây đực trong vườn houblon Trong một gid

houblon có các bộ phận : trục, cánh và nhị hoa

Trục hoa là phần nối tiếp của cuống, có nhiều khủyu cong, thường là từ 8 - 10 Cánh hoa đính trực tiếp vào trục, cánh nọ

phủ lên cánh kia kiểu "úp thỉa' và tạo dáng hình chùy Số cánh

hoa trên một gid thường là 40-100, trung bình là 60 Cánh hoa

cá màu vàng - xanh, đến lúc chín thì chuyển thành màu vàng

hoa cau Nếu để hoa chuyển sang màu gỗ hoặc cánh gián thì

chất lượng của chúng đã giảm đến 50%

29

Khi hoa bát đầu chin thi ở bên trong các cánh hoa, và đặc

biệt là ở nhị hoa xuất hiện các hạt màu vàng ớng, rất dẻo, go

là win, Hạt lupulin có dang hình cẩu, đường kinh 0,15 - 0,2‡ mm: và chúng được đính vào cánh và nhị hoa bằng những cuốn; rất mảnh và ngắn, Chính những hạt lupulin này là nguồn gốc chính sinh ra chất đắng và tỉnh dấu thơm của hoa houblon

Hình dáng và độ lớn của hoa houblon là đặc thù của chủng

giống, phụ thuộc vào điều kiện canh tác, nhưng thông thường l¿ chúng có đạng hình chùy, dài từ 3 - 4 em (h3.1) Thành phẩr

cơ học của một giò hoa là như sau : cuống 5 - 6% tính thec chất khô của hoa ; trục 7 - 8% ; lupulin 19 - 20% ; cánh vi nhị hoa 66 - 67%

Cây houblon phát triển tốt ở vùng Trung Âu và- Bắc Mỹ

Hầu hết những nhà công nghệ đều thừa nhận rằng, houblon trồn;

ở các vùng đất Tiệp Khác cũ cớ chất lượng đứng hàng đầu trêi

tươiha, còn trung bình thì khoảng 5000-6000 kg hoa tươi ha (tương đương -1000-1200 kg hoa khô với thủy phần 11)

3.2 THU HAl, SO CHE VA BAO QUAN HOUBLON

3.2.1 Thu hái

Tiến bành thu hoạch houblon khi chúng đã đạt độ chín kỹ

thuật, Chỉ tiêu để đánh giá trạng thái này của hoa là hàm lượng

lupulin phải đạt cực đại, màu sắc của cánh hoa đã chuyển từ

vàng - xanh sang màu vàng, hoặc màu vàng - xanh có ánh Khi

đạt đến độ chín kỹ thuật, các cánh hoa phải ở trạng thái đóng kín hoàn toàn, dẻo và có tính đàn hồi khá lớn, hoa tổa mùi thơm rất mạnh, rất sắc nhưng dễ chịu Hạt lupulin phải chuyển sang màu ánh kim và trên đó phủ nhiều bột, màu vàng rực

Cây houblon là thực vật thân gỗ, mảnh (như cây nho), cao

từ 2 - 3 m, cố khi đến ð hoặc 6m Chúng được trồng theo luống (ươm từ hạt hoặc giâm cành), luống nọ cách luống kia l,ỗ ~ 2m,

còn trên một luống thÌ cây nọ cách cây kia cũng với cự ly như

vậy Với khoảng cách như vậy sẽ rất thuận tiện cho việc thu hái hoa

Công việc thu bái hoa có thể tiến hành thủ công hoặc cơ

giới hóa bằng một loại máy chuyên dụng Nếu hái thủ cong thi

ta phải sử dụng một chiếc thang tự hành, chạy giữa hai luống Người công nhân đứng trên thang và lần lượt cất từng giò của hàng bên này rồi quay sang hàng bên kia và thu gom vào sọt

Thiết bị hái hoa tự động có nhiều loại, chúng khác nhau về

cấu tạo và nguyên tác hoạt động Loại thiết bị thông dụng hiện

nay là tổ hợp máy tự hành, có trang bị tay máy kiểu vòi hút

Tay máy này xé được những giò hoa ở thân cây và bé được cành nhỏ có hoa Sau đó nhờ bộ phận phân loại bằng khí động học,

hoa được tách riêng sang một bên, còn cành và lá được tách ra

khô chúng đến hàm ẩm 11% Quá trình sấy hoa có thể tiến hài

bang phương pháp tự nhiên (phơi khô) hoặc bằng phương ph: nhân tạo (sấy cưỡng bức) Nếu sấy bằng phương pháp tự nhí

thì ta rải đều hoa thành từng lớp mỏng 5 - 8 cm và đặt những mặt bằng thoáng gió, phía dưới nên kê các ván gỗ lu

hoa thường xuyên phải được đảo trộn Quá trình sấy tự nhí phải kéo dài khoảng 2 - 3 tuẩn

Sấy nhân tạo được thực hiện bằng khí nóng 40°C và tỉ hành bàng các loại máy sấy chuyên dụng

Thông thường thiết bị sấy được đặt ở trạm thu nhý houblon, gần khu vực trồng trọt Điều kiện quan trọng để tỉ trình sấy xảy ra đúng quy cách là đừng để nhiệt độ tăng v lên 50°C Trong khi sấy, hàm ẩm tương đối của không khí ở Ì mặt lớp hoa nên khống chế ở mức cao

3.2.3 Bảo quản hoa houblon

Hoa houblon sau khi sấy được tiến hành phân loại lại, s:

đó xông bằng SO;, Công việc xông hơi được tiến hành tro:

sẽ giải phóng SO; Liều lượng lưu huỳnh đem sử dụng là khoải

0,5 - 1 kg/100 kg hoa Mục đích của quá trình xông hơi là ‹

hạn chế sự oxy hơa và sự phát triển của vi sinh vật

Sau khi xông hơi, hoa khô được ép chat thành bánh Áp h

ép là khoảng 300 kG/cm2 Sau khi ép bánh, hoa được xếp vào t

polyetylen, hàn kin miệng hoặc cho vào thùng kim loại để đu

đi bảo quản

Hoa houblon cần được bảo quản ở chỗ khô ráo, nhiệt ¢

thấp và không có ánh sáng mặt trời Trong khi bảo quản hà:

ẩm tối đa của hoa cho phép là 13%, còn nhiệt độ bao quan ti

3.3 THANH PHAN HOA HỌC CUA HOUBLON

Phụ thuộc vào chủng giống, điều kiện khí hậu, đất đai gieo trông và kỹ thuật canh tác, thành phần hớa học của hoa houblon

có sự khác nhau đáng kể và thường dao động trong khoảng rộng

như sau (tính theo % chất khô) :

Trong các cấu tử trên đây thì có giá trị nhất là chất đắng,

tiếp đến tính dầu thơm và thứ ba là polyphenol

3.3.1 Chất đáng

Vai trò của chất đắng trong công nghệ sản xuất bia là rất

to lớn Chúng làm cho bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia Khi hoà tan vào dịch đường và

tổn tại trong bia, các 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 rất lâu Với một nồng độ khá thấp, các chất đắng cũng

có khả năng ức chế rất mạnh sự phát triển của vi sinh vật VÌ

vay ching cd tinh khang khuẩn rất cao và nhờ đó làm tăng độ

bền sinh học của bia thành phẩm

Thành phần của chất đắng trong hoa houblon bao gồm nhiều hợp chất Một số trong đó đã xác định được thành phần hóa học

và cấu tạo phân tử, còn một số khẩc là hỗn hợp hoặc là những

sản phẩm trung gian, được tạo thành do kết quả của qua trinh

oxy hóa Thành phẩn của chúng cố thể được phân loại theo sơ

Axit đắng (hop chất tinh thể) Nhựa đắng (hợp chất vỏ dịih hình)

œ- axit dng 8- axit đắng Nhựa mềm Nuựa cứng

Trong tổng số phần trăm khối lượng của chất đắng tinh theo chất khô của hoa (16-21%) thì khối lượng của các hợp phần trên

đây là :

Có những giống houblon, hàm lượng của œ- axit đáng có thể

đạt tới 12% Dưới dây là số liệu trưng bình về hàm lượng z- axit

đáng của hoa houblon ở một SỐ HƯỚC :

Balan : 5,5 - 5,7 Bi: 10 - 12

Anh : 3,6 - 85 Canada :* 6,5 - 9,5

3.3.L1 a-Axit ding (humulon)

Cấu tử chất đáng quan trọng số một này bao gồm sáu hợi

chất: humulon, cohumulon, adhumulơn, prehumulon posthumulon vi

4-deoxyhumulơn Các hợp chất này bản chất là những axyl-alkyl- hydroxyl xiclo- hexandienon với công thức tổng quát như sau :

HC OH C—HC-HC—/Z Y-CO-R

HO” CH, —CH =

Mạch axyl (— CO — R) 'ở nguyên tử cacbon thứ hai là than!

phần xác định các cấu tử của ø- axit đắng, cụ thể ;

SCH,

7 CH cohumulon : — CO -CH izobutiryl, izobutanoil

Tuy rằng trong phân tử của các hợp chất này không có nhớm định chức cacboxyl nhưng chúng vẫn tạo ra hàng hoạt các loại muối Người ta đã chứng mỉnh dude rang tinh axit của nhớm chất đống này là do nhdm enol (=C - OH) tạo nên

Khả năng hòa tan của œ-axit đắng ở trong nước vào khoảng

500 mg/l, trong dịch đường thi it hon va trong bia thì hầu như

không đáng kể (10-30 mg) Độ kiềm của dung môi càng cao thì

khả năng hòa tan của chúng càng nhiều

Ỏ giai đoạn đun sôi địch đường với boa houblon, các hợp

chất humulon không trực tiếp hòa tan vào, mà chúng phải trải qua một giai đoạn trung gian là quá trình đồng phân hóa Sau

đó các chất đồng phân này hòa tan và bị thủy phân thành các sản phẩm có độ đắng cao hơn rất nhiều so với các hợp chất nguyên thủy

He ° SH

HAC Sem nc 407 < CH CH =CC cH, Hg

Hic CH,

Mạch axyl ở đây cũng giống như ở ø- axit đắng

Tupulon (C;gHa;O¿) là hợp chất dạng tính thể, màu trắng,

dạng lãng kính hoặc hình que đài nóng chảy 4 92°C So véi

humulon thì lupulon kém đắng hơn nhưng lại có tính kháng khuẩn cao hon

Cũng giống nhu a- axit ding, ổ- axit đắng để hòa tan trong

ete, hexan và rượu metylic Khả năng hòa tan trong nước, trong dịch đường của Ø- axit đắng thấp hơn rất nhiều so với a¬ axit đắng

Khi đun sôi hoa houblon với dịch đường, lupulon cũng bị đồng phân hóa và sau đó các đồng phân mới bị phân cất nhưng

với tốc độ và khối lượng "nhỏ giọt",

35

Nếu bị oxy hóa, Ø- axit đắng chuyển thành #iuzpon Hợp chất cuối cùng này có khả năng hòa tan vào dịch đường khá

Nếu phản ứng kéo dài, hulupon sẽ bị polyme hóa và trở

thành nhựa mềm, và sau đó thành nhựa cứng

3.3.1.3 Nhựa mềm

Nhựa mềm là polyme của các axit đáng, là chất vô định

hình, chưa được xác định về thành phần hớa học Khả năng hòa tan của nhựa mềm vào dịch đường cao hơn Ø-axit đắng, fì vậy chúng tạo ra được lực đáng khá lớn, cho bia Đây là hợp phần tất có giá trị của chất đắng

3.3.1.4 Nhựa cứng

Nhụa cứng là polyme của các axit đáng nhưng ở mức độ

cao hơn nhiều so yới nhựa mềm Chúng được hình thành trong

quá trình sấy và bảo quản Cấu tử này hẩu như không hòa tan

vào nước và dịch đường Chúng bị thải ra ngoài theo cặn lắng Đây là hợp phần không có giá trị trong công nghệ sản xuất bía

Để xác định lực đắng của houbion, người ta đã đưa ra nhiều

công thức Hiện tại trên thế giới, phổ biến nhất vẫn là cách tính

lực đấng theo Wollmer :

là 0,88, đễ hòa tan trong rượu etylic nổng độ cao Ở trong nước,

tỷ lệ hòa tan của chúng không đáng kể, khoảng 1 : 20000 Tinh

dầu thơm bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường

Thành phần hóa học của tỉnh dầu thơm trong hoa houblon

tất phức tạp, bao gồm đến 103 hợp chất khác nhau Trong hén hợp

đa dạng đó thì phần lớn là những terpen, rượu, xeton, aldehid,

este và axit Nhóm các hợp chất chiếm khối lượng nhiều nhất

trong thành phần của tỉnh dầu thơm là hydrocacbon (75%) sau

đó là các loại rượu, phần còn lại là những hợp chất khác

Đại diện tiêu biểu của nhớm hydrocacbon cơ thể kể đến :

Trong nhớm rượu, tiêu biểu là các hợp chất :

Geraniol, CigH)gO 14 rugu khéng no, thuộc nhớm terpen

CH; — C = CH — CH, - CH, - C = CH - CH,OH

cH, cH,

Linalool, CipH\gO la déng phân của geraniol :

9H CH; - C = CH - CH; ~ CHạ — Ð ~ CH = CH„

37

Trong nhóm xelors đại diện tiêu biểu là luporon C,3H,,0 mùi thơm dễ chịu Ngoài ra còn có bảy xeton khác mà trong c tao phan tử có mạch nhánh hydrocacbon và nhiều metyixet mạch thắng

Trong nhóm aldehid thơm thì formaldehid là quan trọng nh: còn trong thành phần axit thơm thì chiếm vị trí số một

izovalerianic

Trong thời gian dun sôi dịch đường với hoa houblon, có đ

98% lượng tỉnh dấu thơm bay ra ngoài theo hơi nước, chỉ e

lại 2% tổn tại lại ở trong bia Đối với bia vàng thì lượng tỉ

dầu 2% này quyết định hương thơm của chúng

3.3.3 Polyphenol

Giá trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng du

dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protit cao phân tử

khỏi dịch đường, làm ổn định thành phẩn và tăng độ bền k của bia thành phẩm

Polyphenol trong hoa houblon rất phong phú về chủng lo

đa dạng về cấu trúc và rất khác nhau về tính chất Tất cả nhữ hợp chất này đếu thuộc nhóm flavonoid Nhém flavonoid là t: hợp bao gồm rất nhiều hợp chất tự nhiên, đó là flavan, flavo fiauanol, flauonol, colechin và nhiều chất khác Hạt nhân cơ bị trong cấu trúc phân tử của chúng là y- piran, còn sơ đồ ci trúc tổng quát là C¿— Cạ — Cạ Dưới đây là một số công th

tổng quát của một số hợp chất trong nhóm flavonoid :

y- Ban flavan avon,

fievonel flavanol eatechin

Một tính chất rất quan trọng của các hợp chất phenol trong nhớm flavonoid là chúng dễ dàng thực hiện phản ứng ngưng tụ

để tạo thành oligome va dé dang polyme hóa để tạo thành

là dễ dàng kết hợp với protein cao phân tử để tạo thành các

thế được liệt vào một nhóm goi la tanin Tanin của hoa houblon

mach va malt Vì lý do đó,.trong kỹ thuật người ta sử dung polyphenol của hoa houblon để loại trừ các cấu tử protein khó biến tính và kết lắng ra khỏi địch đường (vì chúng tồn tại trong

3.4 CHẾ PHẨM HOUBLON

bảo toàn được chất lượng, nhưng có các nhược điểm là chúng

pháp cho các loại chế phẩm đổ như sau :

1) Các chế phẩm được chế biến bằng phương pháp nghiền :

a - bột humulon : cánh hoa và lupulin được nghiền thành

2) Humulon chiết ly : là sản phẩm được chiết ly bằng các dung môi hữu cơ (cao hoa)

8) Humulon đồng phân : sản phẩm mà trong đó œ-axit đắng

đã được đồng phân hóa

§o với hoa sấy khô nguyên cánh thì sử dụng chế phẩm của

houblon có những ưu điểm sau đây :

39