Đồ án tốt nghiệp

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
CHƯƠNG 2 : NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA
I.

Nước

1.1 Vai trò
-

Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản suất bia. Thành

phần và tính chất của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến tồn bộ q trình cơng nghệ và
chất lượng thành phẩm. Trong quá trình sản xuất malt và bia cần một lượng nước rất
lớn như ngâm đại mạch, hồ hóa, đường hóa, rửa men, rửa thiết bị…Do đó, nước là
một trong những nguyên liệu cần thiết cho quá trình sản xuất bia.
-

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

như:
 Nước mặt : bao gồm nước sông, suối, nước mưa, nước biển, nước hồ,
nước tuyết tan…
 Nước ngầm.
1.2 Ảnh hưởng của các ion chính có trong nước
o

Ca2+
-

Bảo vệ hệ enzym amylaza khỏi ức chế do nhiệt độ

-

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

suất đảo trộn.
-

Trong quá trình lọc dịch đường, canxi làm giảm pH nên làm tăng tốc độ

lọc và ngăn cản quá trình chiết các hợp chất màu, các hợp chất silic và các hợp chất
làm tế bào co lại.Trong q trình đun houblon hố, canxi giúp hỗ trợ q trình đơng tụ
các hợp chất protein, làm giảm màu dịch đường

o

-

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

-

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

Mg2+
-

Magie có trong các nguồn nước mặt với lượng ít hơn canxi. Các muối của

magie gây ảnh hưởng xấu hơn canxi và thường có vị đắng (MgSO 4). Do đó, nó ảnh
hưởng đến chất lượng bia.

13


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
-

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

-

Magie không ảnh hưởng tới vị của bia nếu hàm lượng MgSO 4 = 7,1meq,

ngược lại với hàm lượng Mg(HCO3)2 >7,1meq sẽ khiến bia có vị đắng khó chịu.
o

Na+
-

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

-

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

-

Na+ có thể có tác dụng ức chế q trình nẩy mầm, và có ảnh hưởng xấu tới

chất lượng của malt.

-

Nước có chứa xút là chất kiềm mạnh cho dù đã trung hoà nhưng vẫn gây

ảnh hưởng tới chất lượng của bia.
-

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

-

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

êm.
o

K+
-

Có trong nước với một lượng nhỏ, nồng độ K + trong nước nấu bia không

được vượt quá 10mg/l.

o

-

Hàm lượng K+ trong malt là 300 – 500 mg/l.

-

K+ có thể ức chế nhiều loại enzym trong q trình sản xuất bia.

-

K+ gây vị đắng cho bia.

Fe2+
-

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

do đó người ta cho phép nồng độ Fe2+ có trong nước là khơng q 0,2 – 0,5 mg/l
-

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

-

Sắt ở dạng Fe2+ sẽ chuyển thành Fe3+ tạo tủa không tan, gây ảnh hưởng xấu

tới chất lượng của bia.
-

Fe2+ ức chế một số loại enzym.

-

Trong quá trình lên men, Fe2+ chỉ với nồng độ 1mg/l cũng đã làm thoái

hoá mấm men.
14


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
Sunfat (SO4)2-

o

-

Nếu hàm lượng sunfat quá cao sẽ làm cho bia có vị đắng khó chịu khơng

đặc trưng.
-

Nếu hàm lượng sunfat q cao trong nước sản xuất malt thì sẽ giảm tốc độ

thấm ướt và làm cho quá trình nẩy mầm xảy ra không đồng đều.
-

Các muối sunfat ảnh hưởng tới thủy phân protein, phân hủy tinh bột, tăng

cường việc làm trong dịch đường.
Clorua (Cl-)

o

-

Có thể ức chế khả năng lắng của mấm men.

-

Nếu nồng độ Cl- >50 mg/l sẽ làm kéo dài thời gian nhân giống mấm men

và gây khó khăn trong quá trình làm trong bia.
-

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

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

NaCl quá nhiều sẽ gây khát khi uống bia.

1.3 Nước sử dụng trong nhà máy bia
Trong sản xuất malt và bia, nước được sử dụng theo 3 hướng khác nhau: ngâm
đại mạch, sản xuất dịch đường, rửa men và rửa thiết bị. Do đó, u cầu về tính chất và
thành phần nước của mỗi hướng là khác nhau.
Nước dùng để ngâm đại mạch

o

-

Yêu cầu quan trọng nhất đối với nước dùng để ngâm đại mạch là không

chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật.

-

Ảnh hưởng của các thành phần các muối có trong nước đối với quá trình

ngâm đại mạch được thể hiện theo 2 chiều hướng sau : hồ tan các chất trong vỏ sau
đó các muối hồ tan ngấm vào bên trong hạt. Vì vậy, trên thực tế người ta chứng minh
rằng nước dùng ngâm đại mạch là nước mềm. Với môi trường axit yếu (pH = 6 -7),
riêng trong quá trình rửa hạt nên dùng nước có độ cứng tạm thời cao

15


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
-

Trong trường hợp nước có nhiều sắt và mangan thì nên loại bỏ bớt trước

khi ngâm, vì chúng ảnh hưởng xấu trực tiếp đến hạt. Để rửa hạt tốt hơn và để sát trùng
trong nhiều trường hợp người ta cho thêm Ca(OH)2 vào nước ngâm.
Nước dùng để sản xuất bia

o

-

Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến q trình hồ hố, đường

hố. Ngồi ra, các thành phần trong nước đi vào thành phần của dịch đường sẽ gây
ảnh hưởng đến mùi vị và một vài tính chất của bia.
-

Các muối tác dụng tương hỗ với các thành phần trong malt và gây nên sự

biến đổi thành phần và tính chất của dịch đường và bia.
-

Các bicacbonat và cacbonat trong nước hoà tan một số chất đắng trong vỏ

malt và tạo vị đắng khó chịu cho dịch đường và bia. Đặc biệt, các muối Na 2CO3 và
NaHCO3 hoà tan cả các chất chát của malt gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia.
-

Phản ứng giữa bicacbonat và cacbonat trong nước với những muối

photphat trong malt tạo ra những muối kết tủa làm giảm độ axit của hồ malt làm ức
chế hoạt động của hầu hết các enzym trong giai đoạn hồ hố (  và  -amylaza,
amylophotphattaza, proteinaza…). Ngồi ra, độ axit giảm cịn làm gây cản trở q
trình lắng trong các protein trong dịch đường. Đồng thời, các chất humulon và đồng
phân của nó sẽ hồ tan ở dạng phân tử, kết quả làm cho bia có vị đắng khó chịu.
Như vậy, phản ứng giữa bicacbonat và cacbonat với các muối photphat sẽ
tạo ra các muối kết tủa, và các muối có tính kiềm do đó sẽ làm giảm độ axit của dịch
hồ hoá. Việc này sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm đặc biệt là bia vàng
vì malt vàng có độ thuỷ phân thấp và độ axit thấp.
-

Các muối sunfat canxi CaSO4 và sunfat magie MgSO4 có tác dụng ngựơc

hẳn với muối bicacbonat và cacbonat, chúng làm tăng độ axit của hồ malt và dịch
đường điều này gây nên bởi phản ứng sau:
4K2HPO4 + 3CaSO4 = Ca3(PO4)2

+ 2KH2PO4 + 3K2SO4

4K2HPO4 + 2MgSO4 = Mg(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4
Các muối clorua và nitrat của canxi và magie có tác dụng tương tự như các
muối sunfat. Như vậy, các muối này đều có tác dụng tốt đối với quá trình sản xuất
dịch đường.

16


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
-

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

Độ cứng từ mềm đến trung bình.



Hàm lượng muối các muối cacbonat không vượt quá 50 mg/l.



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



Hàm lượng muối clorua : 75 – 150 mg/l.



Hàm lượng CaSO4 : 130 – 200 mg/l.



Khơng có NH3 và các muối có gốc - NO2- , - NO3- .



Hàm lượng Fe + + không quá 0,3 mg/l.



Vi sinh vật không quá 100 tế bào/cm3.

o Nước dùng để rửa men và thiết bị
-

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

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

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

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

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

Malt đại mạch

2.1 Đại mạch (barley)
2.1.1

Phân loại

o Đại mạch được chia làm hai nhóm: đại mạch mùa đơng (hạt được gieo vào
giữa tháng chín) và đại mạch mùa xuân (hạt được gieo vào giữa tháng ba và
tháng tư). Năng suất của đại mạch mùa đông khoảng 6 tấn/ha, cao hơn đại mạch
mùa xuân chỉ khoảng 4 tấn/ha.
o Cả hai nhóm được chia thành nhiều loại khác nhau, căn cứ vào sắp xếp các hạt
trên bông đại mạch mà chia đại mạch thành hai loại: hai hàng và sáu hàng.

17


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
-

Đại mạch hai hàng : trong một bơng đại mạch chỉ có một nhánh

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

-

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

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

o
-

Vụ xuân: Triumph, Beka, Grit, Kym, Alis, Menuet, Alexis, Hassan,

Sewa, T.Union, Apex, Natasha, Atem…
-

Vụ đông: Plaisan, Magie, Dobla, Sonja, Marinka, Kimbolt Early,

Flamenco…
2.1.2
a)

Đặc điểm của hạt đại mạch
Cấu trúc hạt đại mạch

o

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

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

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

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

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

vai trò quyết định chất lượng đại mạch trong sản xuất bia. Thành phần chính
trong nội nhũ là những hạt tinh bột hình trịn, có kích thước rất lớn ( 20 – 30  )
hoặc rất nhỏ ( 2 – 10  ). Rất ít những hạt có kích thước trung bình. Nếu hàm
lượng protein trong hạt đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột kích thước
nhỏ. Tinh bột đại mạch có nhiệt độ hồ hóa là 75 – 80 oC. Tính chất này cần phải
18


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
lưu ý khi nấu bia. Tinh bột đã qua hồ hóa thì khi đường hóa sẽ nhanh và thuận lợi
hơn.

Hình 2.1 : Bơng đại mạch
b)

Hình 2.2 : Cấu tạo hạt đại mạch

Thành phần hóa học của đại mạch
Theo tác giả Harris (1962), thành phần hóa học của giống đại mạch hai hàng được

trồng ở châu Âu được trình bày trong bảng sau :
Bảng 2.1 : Thành phần hóa học đại mạch hai hàng tính theo % trọng lượng
chất khơ [3]
Thành phần

Đại mạch

Tinh bột

63 – 65

Đường sacaroza

1–2

Đường khử

0,1 – 0,2

Những đường khác

1

Chất dạng gom

1 – 1,5

Hemixelulo

8 – 10

Xenlulo

4–5

19


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
Lipit

2–3

Protein thơ (N x 6,25)

8 – 11

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

o

Hordein – protein (prolamin)

3

Glutein – protein

3–4

Axit amin và peptit

3–4

Axit nucleic

0,5

Tro

0,2 – 0,3

Những chất còn lại

2

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

W tối thiểu cho phép khi bảo quản là 10%.
o

Nhóm glucid
+ Tinh bột : được phân bố chủ yếu ở nội nhũ và rất ít ở phơi, (C 6H10O5)n có ý

nghĩa quan trọng số một trong cơng nghệ sản xuất bia.
- Trọng lượng riêng: 1,63

- Nhiệt độ hồ hóa: 800C
- Kích thước hạt tinh bột: 2 10m (hạt bé) hay 20  30m (hạt to)
- Amilose: 17  24%
- Amilopectin: 76  83%
Hàm lượng tinh bột càng cao, nồng độ chất hòa tan trong dịch đường (chất chiết)
càng lớn, hiệu suất thu hồi bia và chất lượng bia càng cao lên.
+ Cellulose : phần lớn tập trung ở vỏ hạt, chiếm 20% chất khô của vỏ hạt. Trong
quá trình chế biến, nó khơng bị biến đổi về thành phần và số lượng, đồng thời nó có ý
nghĩa lớn trong quá trình lọc dịch đường, ở giai đoạn này vỏ đại mạch có vai trị như
một chất trợ lọc.
+ Hemicellulose : là hỗn hợp polysaccharide khác nhau, bị thủy phân bởi
enzyme sitase tạo thành các loại đường đơn, chính các đường này là nguồn cung cấp
dinh dưỡng cho nấm men, đồng thời quá trình phá vỡ thành tế bào của nhóm enzyme

20


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
sitase đóng vai trị quan trọng ở giai đoạn ươm mầm vì nó tạo điều kiện cho các
enzyme khác xâm nhập vào bên trong tế bào.
+ Pentozan : là một thành phần của hemicellulose, có nhiều trong vỏ hạt, khơng
tan trong nước.
+ Các hợp chất pectin và các chất dạng keo : tan trong nước nóng sẽ làm cho
dịch đường có độ nhớt cao, gây trở ngại trong quá trình lọc, nhưng mặt khác lại làm
tăng khả năng giữ bọt và tạo hương vị đậm đà cho bia.
+ Saccharid thấp phân tử (hay saccharid đơn giản) : chủ yếu là saccarose (trung
bình 1,8% chất khô của hạt), tuy lượng đường đơn giản trong hạt đại mạch khơng
nhiều nhưng chúng đóng vai trị rất quan trọng đối với sự phát triển của phôi, đặc biệt
là trong thời kỳ đầu của quá trình nảy mầm.
Các hợp chất chứa nitơ:

o

+ Protid : là chỉ số quan trọng thứ hai sau tinh bột để đánh giá xem lơ hạt có
đủ tiêu chuẩn để sản xuất bia hay không.
Dùng đại mạch để sản xuất bia tốt nhất là chọn loại có 10 12% protid. Khơng
cao q 12% và cũng không được thấp hơn 10%. Nếu hàm lượng quá cao, bia dễ bị
đục và rất khó bảo quản. Ngược lại nếu quá thấp, quá trình lên men sẽ không triệt để,
bia kém bọt, vị kém đậm đà và kéo theo nhiều chỉ số non yếu khác.
Sự thủy phân protid là một trong những quá trình quan trọng nhất trong công nghệ
sản xuất malt và bia. Các sản phẩm của q trình thủy phân này đều đóng vai trị nhất
định trong tiến trình cơng nghệ, ví dụ như sự tạo thành melanoid – một hỗn hợp màu
vàng óng, có vị ngon và hương thơm dịu, là nhân tố quyết định hương và vị của bia,
đặc biệt là bia đen.
+ Phi protid : các đại diện tiêu biểu của nhóm hợp chất này là: albumose,
pepton, peptid, polypetid và acid amin. Trong nhóm này đáng chú ý nhất là acid amin,
tuy chiếm một tỷ lệ rất nhỏ nhưng vai trò của nó trong cơng nghệ sản xuất bia lại rất
lớn: là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men, là tác nhân chính tạo melanoid, tham gia
tạo bọt, đồng thời acid amin tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng quan
trọng.
o

Các hợp chất không chứa nitơ:

21


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
+ Polyphenol : dễ dàng kết hợp với protid cao phân tử để tạo thành phức chất dễ
kết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm, tuy nhiên sự hòa tan của polyphenol vào

dịch đường lại là yếu tố ảnh hưởng xấu đến hương và vị của bia.
+ Chất đắng, chất chát : nằm trong vỏ hạt, nếu bị chiết xuất và tồn tại trong
dịch đường, bia, nó gây nên cho bia vị đắng rất khó chịu.
+ Ngồi ra cịn có fitin, vitamin và khống chất, mỗi hợp chất đều có những tác
dụng riêng nhưng chúng đều đóng vai trị rất quan trọng trong cơng nghệ sản xuất
malt và bia.
c)

Các nhóm enzym trong đại mạch
Trong hạt đại mạch ln có hai nhóm enzym chính :
Nhóm enzym xúc tác cho các q trình oxy hóa – khử : các enzym này tham

o

gia vào q trình oxy hóa – khử khi hạt hơ hấp hoặc phân hủy hiếu khí các
glucid, nghĩa là chúng tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng của các tế bào
sống.
Nhóm enzym thủy phân : tùy thuộc vào nguồn cơ chất enzym xúc tác cho

o

quá trình thủy phân ta có thể tách thành hai nhóm nhỏ :
-

Nhóm enzyme thủy phân tinh bột
+ Diastase (bao gồm 2 enzyme  - amilase và  - amilase): thủy phân tinh

bột thành đường và dextrin. Đây là nhóm enzyme quan trọng nhất trong công nghệ
sản xuất bia.
Enzyme  - amilase phân cắt mạch tinh bột thành glucose và dextrin. Nhiệt độ

tối ưu của nó là 72 – 76oC, pH tối ưu là 5,8.
Enzyme  - amilase tác động trực tiếp lên mạch amylose, amylopectin và các
dextrin thành maltose và một lượng nhỏ dextrin. Nhiệt độ thích hợp cho enzyme này
hoạt động là 55 – 60oC, pH tối ưu là 5,5 – 5,8.
+ Sitase : bao gồm enzyme sitoclactase thủy phân hemicellulose thành các
sản phẩm trung gian và enzyme sitolitase sẽ thủy phân các sản phẩm trung gian thành
các sản phẩm cuối cùng là pentose và hexose.
Ngồi ra cịn có một số enzyme khác như: invectase, maltase,…

22


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
-

Nhóm enzyme thủy phân protid

Là các enzyme xúc tác quá trình thủy phân thành các sản phẩm trung gian (peptid,
polypeptid, pepton,…) và các sản phẩm cuối cùng là các amino acid và NH3.
Trong nhóm này, đáng quan tâm hơn cả là proteinase (thủy phân protein),
peptidase (thủy phân các peptid) và amidase (thủy phân acid amin).
Enzyme proteinase hoạt động ở pH = 4,6  5,7 và tại nhiệt độ 50 – 55oC.
Enzyme peptidase hoạt động mạnh nhất ở pH = 7,3 – 7,9 và nhiệt độ 40 – 45 oC,
nếu hạ pH xuống dưới 5 thì nhóm enzyme này trở nên vơ hoạt.
2.1.3
o

u cầu chất lượng đối với đại mạch sản xuất bia
Cảm quan : dùng sàng để phân loại cỡ hạt
Loại 1 : bề rộng lỗ sàng > 2,8 mm

Loại 2 : bề rộng lỗ sàng từ 2,5 – 2,8 mm
Loại 3 : bề rộng lỗ sàng từ 2,2 – 2,5 mm

-

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

-

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

-

Hạt đại mạch phải có vỏ mỏng, màu vàng nhạt, óng ánh, khơng có vết
trên vỏ.

-

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

o
-

Sinh lý : hạt đại mạch dùng sản xuất bia cần có
Dung trọng : là trọng lượng một lít hạt. đơn vị g/l
Loại 1 : dung trọng > 680 g/l
Loại 2 : dung trọng từ 650 – 680 g/l
Loại 3 : dung trọng từ 630 – 650 g/l

-

Trọng lượng tuyệt đối : là trọng lượng của 1000 hạt (không chọn),
thường từ 35 – 45 g.

23


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
Nếu từ 35 – 40 g là loại nhẹ, 40 – 45 g là trung bình, >45 g là nặng
-

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

-

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

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

o
-

Vỏ : không vượt quá 7 – 9% trọng lượng hạt ( nếu từ 10 – 12% thì sẽ
khơng thích hợp cho sản xuất bia ).

-

Hàm lượng ẩm : W = 10 – 15%. Nếu cao hơn sẽ khó bảo quản, nhưng
nếu thấp hơn 10% thì sẽ mất khả năng nảy mầm.

-

Hàm lượng protid : 8 – 14% chất khô của hạt. Protid càng cao thì tinh
bột càng giảm và do đó chất hịa tan càng thấp. Ngược lại, protid < 8% thì khi
sản xuất bia sẽ ít bọt. Hàm lượng protid cao cũng là nguyên nhân gây khó
khăn cho chế biến. Đại mạch có chất lượng cao nếu hàm lượng protid 9 – 11%
chất khô.

-

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

2.2. Malt đại mạch
2.2 .1 Định nghĩa
Tất cả các hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ các điều
kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thơng gió), sử dụng trong cơng nghệ sản
xuất bia, đều có thể gọi chung là malt. [1]
Đối với quy trình sản xuất bia chất lượng cao ta sử dụng malt được ươm mầm từ
hạt đại mạch, gọi là malt đại mạch
2.2.2

Mục đích sử dụng

Malt là nguyên liệu chính để sản xuất bia.Việc ươm mầm đại mạch nhằm hoạt

hố, tích luỹ về khối lượng và hoạt lực của hệ enzym có trong đại mạch. Hệ enzym
này (quan trọng là enzym amylase và protease) là động lực chủ yếu để phân cắt các
24


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
hợp chất cao phân tử có trong nội nhũ của hạt thành các chất hịa tan có phân tử lượng
thấp: đường đơn, dextrin bậc thấp, acid amin, albumose, pepton và các chất hoà tan
khác. Tất cả hoà tan bền vững trong nước tạo chất chiết cho dịch đường.
Thành phần và tính chất của malt quyết định chất lượng về màu sắc, mùi vị và
các giá trị cảm quan khác nhau cho bia.
2.2.3
a)

Các loại malt đại mạch
Malt vàng

Hình 2.3 : Malt vàng

Đặc điểm của malt vàng là có màu sáng, hương và vị ngọt nhẹ. Malt vàng là
nguyên liệu dùng để sản xuất bia vàng vì nó có hoạt lực enzym cao, nội nhũ hịa tan
tốt, có lượng acid amin và đường vừa phải.
Chế độ sấy malt vàng gần giống như sấy thông thường. Tức là quá trình sấy
chỉ được xem như quá trình tách nước. Đặc điểm của quá trình sấy malt vàng là loại
nhanh hàm ẩm của malt trong khi nhiệt độ sấy vẫn còn khá thấp. Để đạt được điều
này, phải tiến hành thơng gió ở mức tối đa. Giai đoạn giảm hàm ẩm từ 41 – 44%
xuống còn 8 – 10% tiến triển trong khi nhiệt độ tăng dần lên 45 – 50 0C, còn giai đoạn
giảm hàm ẩm xuống 3.3 -3.5% thì nhiệt độ tăng dần đến tối đa là 75 – 800C.
b)

Malt đen

25


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí

Hình 2.4 : Malt đen
Đặc điểm lớn nhất của malt đen là nó có màu nâu sẩm, có hương thơm và vị
ngọt đậm. Nguyên nhân của những đặc điểm này là do malt đen có hàm lượng chất
chiết hịa tan cao, hàm lượng melanoid nhiều. Malt đen dùng để sản xuất bia đen. Đặc
điểm quan trọng của bia đen là màu nâu sẫm, có độ nhớt cao, khả năng tạo và giữ bọt
lớn. Tất cả những phẩm chất công nghệ của malt đen được hình thành ngay từ giai
đoạn từ giai đoạn ngâm và ươm mầm. Đến giai đoạn sấy nó được tăng cường thêm và
định hình cho trạng thái cuối cùng. Để malt đen thu được có chất lượng, q trình sấy
phải đạt được yêu cầu: hạ được hàm ẩm của malt xuống 1.5%, tạo được nhiều
melanoid, màu của malt phải nâu, rất sẩm, tạo được nhiều chất chiết hòa tan bổ sung.
Quá trình sấy malt đen phức tạp hơn malt vàng rất nhiều vì nguyên tắc sấy
malt đen cần đạt được : chu trình sấy kéo dài, sấy ở nhiệt độ cao, đặc biệt là ở giai
đoạn sấy kiệt, nhiệt độ tối đa của tác nhân sấy là 1050C, tăng cường tối đa cho hoạt
động của hệ enzym thuỷ phân .
2.2.4

Thành phần hóa học của malt

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

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

Malt

Tinh bột

58 – 60

Đường sacaroza

3–5

Đường khử

3–4

Những đường khác

2

Chất dạng gom

2–4

Hemixelulo

6–8

Xenlulo

5

Lipit

2–3

Protein thô (N x 6,25)

8 – 11
26


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
Dạng hịa tan thể muối : albumin, globulin 2

2.2.5

Hordein – protein (prolamin)

-

Glutein – protein

2

Axit amin và peptit

3–4

Axit nucleic

1–2

Tro

0,2 – 0,3

Những chất còn lại

2,2

Các hệ enzym trong malt

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

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

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

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

glucozidase
o

Hệ thống enzym amylase : gồm có

 - amylase,

 - amylase,

amilophotphatase
o

Hệ thống enzym protease : thường có các thành phần proteinase, peptidase,

amidase.
2.2.6

Quy trình sản xuất malt
Đại mạch
đã làm
sạch
Nước

Ngâm / Làm ướt

Ươm mầm

Mầ
m

Sấy

Tách mầm

Malt
27

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí

Hình 2.5 : Quy trình sản xuất malt
a) Quá trình ngâm – làm ướt
o Mục đích
- Loại bỏ tạp chất, và một phần vi sinh vật
- Tăng độ ẩm của hạt lên 45-48% để tạo điều kiện thích hợp cho hạt nẩy mầm.
Yêu cầu

o

- Yêu cầu của quá trình ngâm hạt là làm sao khởi động các lỗ hút nước để quá
trình nẩy mầm tốt và cho hạt hút nước mà không làm cho hạt bị ngạt, tạo cho hạt một
mức độ xử lý đồng nhất có thể.
- Tổn thất trong quá trình ngâm :
Tổn thất cơ chất do các phản ứng hố học hố sinh. Khi ngâm đại mạch lượng
chất khơ bị tổn thất khoảng 0,6-1,5%. Tổn thất lớn nhất diễn ra trong 6h đầu, các chất
hoà tan khuếch tán gồm:


Các chất màu: nước ngâm đầu tiên có mầu nâu



Tanin , hợp chất chứa nitơ



Chất keo



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



Chất khoáng : lượng rất nhỏ

o Các yếu tố ảnh hưởng
 Nhiệt độ của nước ngâm
Đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt. Trong
một giới hạn nhất định nhiệt độ của nước ngâm tăng thì thì tốc độ hút nứơc của hạt
cũng tăng, nghĩa là thời gian ngâm giảm. Để đạt được chất lượng malt hình thành có
phẩm chất cao thì nhiệt độ của nước ngâm thích hợp nhất là 10-12oC vì nếu nhiệt độ
thấp hơn sẽ làm phôi bị chết, nhiệt độ cao hơn sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát
triển.
 Chủng loại và kích thước của hạt
28


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
-

Hạt càng nhỏ kích thước hút nước càng nhanh.

-

Các yếu tố như hàm lượng protein của hạt (hạt chứa nhiều protein hút

nước càng chậm), điều kiện khí hậu của vùng gieo trồng hạt và thành phần hoá

học của nước nâm cũng ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt
 Sự cung cấp oxy
- Hàm lượng oxy càng nhiều thì sự nẩy mầm càng nhanh, những hoạt động trao
đổi chất càng nhiều, dẫn đến tổn thất chất khô càng nhiều.
- Ngược lại, nếu hàm lượng oxy quá thấp sẽ tạo điều kiện hơ hấp yếm khí sinh
etanol và sẽ làm giảm khả năng nẩy mầmủa hạt
- Thương số hô hấp =

VCO 2
VO 2

- Thương số hơ hấp càng lớn thì khả năng hơ hấp yếm khí càng cao.
 Thời gian ngâm : 40-72h, phụ thuộc vào chủng đại mạch, nhiệt độ, lượng
oxy cung cấp…
b)

Giai đoạn ươm mầm

o Mục đích
Chuyển đổi trạng thái của hệ enzym có trong hạt đại mạch từ trạng thái “nghỉ”
sang trạng thái “hoạt động”, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường năng lực xúc
tác của chúng (tăng hoạt lực, tăng hoạt độ).
o Các biến đổi chính
- Vật lý: xảy ra sự toả nhiệt, thay đổi hình dạng, kích thước, tỷ trọng của hạt.
- Hố sinh: một phần tinh bột, protein.. bị thủy phân, và xảy ra sự tổng hợp
các polyme sinh học mới cho rễ và mầm.
- Sinh học: diễn ra các quá trình sau
 Hoạt hoá và tổng hợp enzyme: -amylaza chỉ được tổng hợp khi hạt nẩy mầm,
β-amylaza ở dạng không hoạt động
 Quá trình trao đổi chất (hơ hấp).

 Sự sinh trưởng của mầm.

29


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
 Sự hình thành hệ enzym trong giai đoạn ươm mầm:
+ Hệ amylaza
+ Hệ proteaza


Proteaza



Peptidaza

+ Hệ glucanaza
+ Hệ phosphataza (axit, kiềm), phytaza
+ Lipaza, phospholipaza
+ Hệ peroxydaza, catalaza
+ Hệ phonoloxydaza
o Các yếu tố ảnh hưởng
- Nhiệt độ của khối hạt: mầm bắt đầu phát triển ở 5 oC, nhiệt độ thích hợp nhất là
27oC, quá trình nẩy mầm sẽ ngừng lại ở 38oC, và mầm sẽ chết ở 55oC. Thường thì
theo kinh nghiệm nẩy mầm ở nhiệt độ 14-15oC, nẩy mầm lạnh, có khi nâng lên 1718oC và đôi khi 22-25oC.
- Độ ẩm hạt: độ ẩm này có được trong qúa trình ngâm hạt, nó phải đủ cho mầm
mọc trong 5-6 ngày. Độ ẩm hạt thường 44-48%
- Oxy: mầm là cơ thể sống nên cần hô hấp, hấp thụ oxy và thải CO 2. Cuối giai
đoạn nẩy mầm sản phẩm thu được là malt tươi.

- Sục khí: các yếu tố cần quan tâm
 Hai giai đoạn: giai đoạn đầu tiên sẽ cần nhiều oxy
 Độ ẩm (99%), nhiệt độ bằng nhiệt độ của q trình ươm mầm, lưu lượng khí
thổi
 Tổng lưu lượng khí thổi: 300-500m3/t.h
 Thời gian: thời gian ươm mầm của malt đen dài hơn malt vàng. Thời gian
ươm mầm phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thời gian càng ngắn, nếu
thời gian dài sẽ làm tổn hao chất khô và làm giảm năng suất. Ngược lại, nếu thời
gian ươm mầm vững ngắn thì hoạt lực diastaza kém, các phần hạt còn cứng sẽ gây

30


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí
ra nhiều khó khăn vì tinh bột tiếp tục bị hồ hố trong q trình rửa bã sau này, gây
khó khăn cho q trình lọc đồng thới hiệu suất đường hố kém đi.


Thời gian nảy mầm thường từ 5-7 ngày, hàm mục tiêu: là chiều dài hạt (¾

chiều d hạt, thì kết thúc q trình ươm mầm).
c)

Q trình sấy malt
Mục đích: mục đích của q trình này là giảm hàm ẩm và tăng thời

o

gian bảo quản hạt.
o Nguyên tắc

- Quá trình sấy malt được chia làm 2 hoặc 3 giai đoạn (sinh lý, enzym và hố
học)
- Sản phẩm của q trình sấy: malt vàng, malt đen, và các loại malt khác.
o Các biến đổi và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình sấy malt
- Giai đoạn sinh lý


W>30%, T<40-50oC



Thời gian: 10-12h



Các biến đổi hoá học và hoá sinh: phản ứng diễn ra nhanh hơn, diễn ra

đồng thời hai quá trình đồng hoá và dị hoá
- Giai đoạn enzym


W>10%, T<70oC



Hoạt động chủ yếu của hệ enzym thủy phân



Tiêu diệt mầm



Vô hoạt một số enzyme chủ yếu là hệ enzym oxy hoá khử và enzym
thủy phân



Thời gian: 5-7h

- Giai đoạn hoá học:


W: 3-4%, T: 70-80oC



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

31


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phíu miễn phín phí


Vơ hoạt enzym (thuận nghịch và bất thuận nghịch - enzym thuận

nghịch chủ yếu là hệ enzym oxy hố khử, cịn enzym bất thuận nghịch là enzym thuỷ
phân)


Thời gian: 3-4h



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

đến các biến tính khơng thuận nghịch.
d)
o

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

sau khi sấy (bảo đảm giữ được ổn định W cân bằng cho malt khô, tránh sự phá
hoại của vi sinh vật, t : ránh những biến đổi khác làm giảm chất lượng của malt
khô). Đồng thời nhờ loại bỏ mầm, rễ khỏi hạt malt sẽ tránh cho bia sau này có
mùi, vị đắng khó chịu.
o

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

vừa ra khỏi lò sấy. Lúc này mầm và rễ đang ở trạng thái khơ, dịn rất dễ gãy; nếu
để nguội mầm, rễ sẽ hút ẩm, trở nên dai và khó bứt khỏi hạt malt.
o

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

(trống quay) đặt hơi nghiêng về một đầu. Máy tách mầm thường dài 25m, rộng
1,5m, bên trong có một thùng trụ bằng lưới thép dày, chính giữa có một trục gắn

các cánh quạt quay được với tốc độ chậm, tạo ra sự ma sát giữa hạt malt và lưới
thép, mầm rễ sẽ bị đứt và chui qua lỗ lưới ra ngồi.

Hình 2.6 : Cấu tạo máy tách mầm, rễ malt
1 – Trục vít
2 – Cánh gạt
3 – Vít tải
4 – Quạt
5 – Thùng lưới hình trụ

32