Bài giảng công nghệ sản xuất malt và bia TS nguyễn kính

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA
TS. NGUYỄN KÍNH

1


PHẦN I: NGUYÊN LIỆU SẢN
XUẤT BIA
CHƯƠNG 1: ĐẠI MẠCH

2


Đặc tính thực vật của đại mạch
 Đại mạch giống gieo trồng thuộc nhóm thực vật có

hạt phân nhóm bí tử lớp 1 lá mầm họ lúa mì
 Đại mạch là thực vật một năm chia 2 nhóm mùa
đông và mùa xuân
 Chu kỳ sinh trưởng của đại mạch là 100 – 120 ngày
 Đại mạch chia làm 2 loại: 2 hàng và đa hàng

3


Cấu tạo của hạt đại mạch
 Gồm 3 bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phôi.
 Bên ngoài là vỏ trấu được hình thành từ đài hoa,

dưới lớp vỏ trấu là vỏ quả, dưới lớp vỏ quả là vỏ hạt
gồm 2 lớp tế bào, lớp ngoài dày, lớp trong thì trong

suốt, vỏ hạt có vai trò như một màng bán thấm chỉ
cho nước vào mà không cho ra. Lớp vỏ quả và vỏ
hạt liên kết chặt chẽ với nhau hơn là với vỏ trấu. Vỏ
trấu chiếm 7 – 8% trọng lượng chất khô của hạt, đại
mạch đa hàng đến 11%, trọng lượng vỏ chiếm 10,5
– 13%, đại mạch mùa xuân thì thấp hơn 0,5 – 1%.

4


Cấu tạo của hạt đại mạch
 Nội nhũ là phần lớn nhất và có giá trị nhất của hạt,

ngoài cùng tiếp giáp với vỏ hạt là lớp alơron, lớp này
thì giàu protêin, chất béo, đường, xenluloza,
pentozan, vitamin và chất tro, dưới lớp này là nội
nhũ thật của hạt. Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế
bào lớn chứa đầy các hạt tinh bột, ít protêin,
xenluloza, chất béo, đường và tro

5


Cấu tạo của hạt đại mạch
 Phôi là phần sống của hạt, trọng lượng chiếm 2,5 –

5% trọng lượng hạt. Phôi có tầm quan trọng đặc biệt
đối với sự sống của cây và trong sản xuất bia. Chế
biến hạt đại mạch thành malt dựa trên sự phát triển
của phôi. Phôi nằm ở dưới gồm phôi lá và phôi rễ, ở

giữa là phôi thân. Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là
ngù (là một màng bán thấm để chuyển chất hòa tan
về phôi và nước từ phôi đi vào nội nhũ). Phôi chiếm
tỷ lệ không đáng kể, các thành phần phôi ít tan vào
dịch đường. Vai trò to lớn của phôi là trạm hoạt hóa
và sản xuất enzym, là cơ sở cho quá trình sản xuất
malt

6


Thành phần hóa học của đại mạch
 Rất phức tạp.
 Đối với công nghệ sản xuất bia, các hợp phần có ý

nghĩa là: nước, gluxit, các hợp chất chứa nitơ, các
hợp chất phi nitơ, chất béo và lipoid, pherment
(enzym)

7


Thành phần hóa học của đại mạch
 Nước
o Ảnh hưởng nhiều đến quá trình vận chuyển và bảo

quản hạt, hàm ẩm cao, kích thích quá trình hô hấp và
tự bốc nóng làm hao tổn chất khô và vi sinh vật phát
triển
o Tăng hàm ẩm 1% thì hiệu suất thu hồi chất chiết giảm

0,76%.
o Hàm ẩm tối đa cho phép đưa vào bảo quản là 13%

8


Thành phần hóa học của đại mạch
 Gluxit
o Được chia thành 4 nhóm: mono-, di-, tri- và poly

saccharid
o Monosaccharid: glucoza và frutoza (C6H12O6) và xiloza
(C5H10O5)
o Disaccharid: saccharoza và maltoza (C12H22O11)
o Trisaccharid: đường rafinoza
o Polysaccharid: tinh bột, xelluloza,

hemixelluloza,
pentozan, amylan và các hợp chất dạng keo
o Ba cấu tử đầu tiên là quan trọng nhất trong sản xuất
bia.
9


Thành phần hóa học của đại mạch
 Gluxit
o Tinh bột
 Chiếm vị trí số một về khối lượng cũng như ý nghĩa trong








10

sản xuất bia, hơn 50% chất khô của đại mạch là tinh bột,
có giống đạt tới 70%
Tinh bột có 2 chức năng – thức ăn dự trữ cho phôi, cung
cấp chất hòa tan cho dịch đường trước lúc lên men
Tinh bột chủ yếu ở nội nhũ, một ít ở phôi. Hạt tinh bột có
2 cỡ to và bé. Hạt to đường kính 20 – 30μm, hạt bé từ 2 –
10μm
Tỷ trọng 1,5 – 1,6, nhiệt lượng riêng 0,27kcal/kgđộ
Dễ dàng kết lắng trong nước


Thành phần hóa học của đại mạch
 Gluxit
o Tinh bột
 Tinh bột hút nước và trương nỡ, kích thước có thể tăng

60 – 100 lần
 Nhiệt độ tại đó hệ số trương nỡ và độ nhớt tinh bột lớn
nhất gọi là điểm hồ hóa, đối với ngô và đại mạch là 80oC,
gạo 75oC
 Tinh bột gồm amyloza (17-24%) và amylopectin (76-83%)
 Chuỗi phân tử amyloza gồm từ 60 – 600 gốc đường
glucoza liên kết với nhau qua cầu oxy α1,4 và tạo thành

mạch thẳng. Amyloza có dạng tinh thể, phân tử lượng từ
10.000 – 100.000 đơn vị, dễ hòa tan trong nước nóng để
tạo thành dung dịch không bền với độ nhớt thấp
11


Thành phần hóa học của đại mạch
 Gluxit
o Tinh bột
 Dưới xúc tác của enzym amylaza, mạch amyloza sẽ bị cắt

thành đường đơn maltoza và glucoza.
 Amylopectin tạo bởi khoảng 2000 gốc đường glucoza xếp
thành trục chính trên đó có nhiều mạch nhánh, tại điểm
phân nhánh, gốc gluco liên kết với nhau qua câu oxy α1,6
còn các điểm khác liên kết α1,4 glucozid. Amylopectin là
chất vô định hình, khối lượng phân tử 400.000 –
1.000.000 đơn vị, không tan trong nước nóng, chỉ tạo
thành hồ với Iôt nó chuyển thành màu tím, trong môi
trường giàu nước tinh bột bị thủy phân để tạo thành
dextrin, đường kép, maltoza và một ít loại đường khác
12


Thành phần hóa học của đại mạch
 Gluxit
o Tinh bột
 Sự thủy phân tinh bột bởi enzym amylaza đóng vai trò to

lớn trong sản xuất malt và bia, là nền tảng cho việc ngâm,

ươm mầm, sấy và đường hóa nguyên liệu

13


Thành phần hóa học của đại mạch
 Gluxit
o Xenluloza
 Nằm ở vỏ trấu, chiếm 20% chất khô, phân tử khoảng

2000 -10.000 gốc gluco xếp thành mạch dài, xoắn, nó dai
và khó bị phân cắt, không tan trong nước, không thay đổi
thành phần và cấu trúc. Trong quá trình sản xuất bia, nó
có vai trò quan trọng trong quá trình lọc dịch đường, tạo
màng lọc phụ

14


Thành phần hóa học của đại mạch
 Gluxit
o Hemixenluloza
 Là phần chủ yếu của tế bào gồm pentozan, hexozan và

axit uronic
o Các hợp chất pectin và các dạng chất keo
o Saccharid thấp phân tử

15

Thành phần hóa học của đại mạch
 Các hợp chất chứa nitơ
o Chiếm khoảng 9-11% lượng chất khô của hạt, có vai

trò quan trọng trong sản xuất bia, quyết định chất
lượng của bia.
o Các chất này tồn tại ở dạng cao phân tử gọi protit, một
phần nhỏ ở dạng thấp phân tử gọi là các hợp chất nitơ
phi protit

16


Thành phần hóa học của đại mạch
 Các hợp chất chứa nitơ
o Protit
 Là chỉ số quan trọng thứ hai đối với sản xuất bia, cao quá

thì bia bị đục, thấp quá thì lên men không triệt để, kém
bọt, lượng protit tốt nhất cho sản xuất bia là 8-10%
 Thủy phân protit là một trong những quá trình quan trọng
nhất trong sản xuất malt và bia. Sản phẩm tạo ra quan
trọng nhất là melanoid: màu vàng óng, vị ngọt, thơm dịu,
quyết định hương và vị của bia, khả năng tạo bọt và giữ
bọt của bia và độ bền keo của chúng phụ thuộc mức độ
thủy phân protit

17

Thành phần hóa học của đại mạch
 Các hợp chất chứa nitơ
o Protit
 Protit gồm 2 nhóm: protit đơn giản (gọi là protein) và protit

phức tạp (gọi là proteid)
 Protein hòa tan vào trong dịch đường và tồn tại trong bia,
một phần bị thải ra ngoài
 Proteid thì kém hòa tan, gây ảnh hưởng xấu, cần loại bỏ
triệt để chúng ra khỏi dịch đường

18


Thành phần hóa học của đại mạch
 Các hợp chất chứa nitơ
o Các hợp chất chứa nitơ phi protit
 Đó là albumoza, pepton, peptid, polypeptid và axit amin
 Albumoza và pepton có vai trò lớn để tạo và giữ bọt, làm

tăng thêm vị đậm đà của bia, nếu hàm lượng cao là tác
nhân gây đục cho bia
 Peptid được tạo thành từ các gốc axit amin nhưng số
lượng ít hơn, gồm di-, tri-, polypeptid, chúng dễ tan vào
dịch đường thành dung dịch bền vững, là một trong
những thành phần dinh dưỡng của bia
 Axit amin chiếm 0,1%, là nguồn cung cấp nitơ cho nấm
men, tác nhân chính tạo melanoid, tạo bọt, tồn tại trong
bia như một hợp phần dinh dưỡng quan trọng

19


Thành phần hóa học của đại mạch
 Các hợp chất không chứa nitơ
o Gồm các chất hữu cơ và vô cơ, tiêu biểu là:

polyphenon, chất đắng, fitin, axit hữu cơ, vitamin và
chất khoáng

20


Thành phần hóa học của đại mạch
 Chất béo và lipoid
 Pherment (enzym)
o Là những hợp chất hữu cơ có haotj tính sinh học cao,

cấu tạo phức tạp, có vai trò đặc biệt quan trọng trong
sản xuất bia. Ở giai đoạn hình thành hạt, hoạt lực của
các nhóm enzym rất cao, đến lúc hạt chín hoạt lực
giảm

21


PHẦN I: NGUYÊN LIỆU SẢN
XUẤT BIA
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU THAY THẾ ĐẠI
MẠCH

22


Gạo
 Là loại cốc được dùng nhiều hơn cả với 2 hình thức:

trực tiếp với bột malt hoặc dùng thóc ươm mầm
 Thóc gồm các bộ phận vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt, lớp
alơron, nội nhũ và phôi. Phần chất khô tinh bột
chiếm đến 75%, protein 8%, chất béo 1-1,5%,
xenluloza 0,5-0,8%, chất khoáng 1-1,2%
 Khi ươm mầm và đường hóa lưu ý đến khối lượng
vỏ nhiều nên dùng nước có độ cứng cacbonat cao,
thời gian ngâm kéo dài, nhiệt độ 18 – 20oC, đường
hóa ở 67oC, dịch hóa ở 77oC

23


Đường mía hoặc đường củ cải
 Là loại nguyên liệu chất lượng cao thay thế một

phần malt đại mạch
 Đường sử dụng có hàm lượng saccharoza không
dưới 98%, lượng saccharoza thay thế nhỏ hơn 20%

24

Đường thủy phân (glucoza)
 Đường này thu được bằng cách thủy phân tinh bột,

sau đó trung hòa, lọc, cô đặc chân không đến 7784% chất khô.
 Ngoài glucoza (63-75%) có 3-16% dextrin bậc thấp,
0,9-1,2% tro và một số thành phần khác
 Lượng đường thủy phân thường dùng 10-15%
 100kg glucoza thay thế 105-110kg malt
Ngoài 2 loại đường trên có thể sử dụng thêm đường
invertaza (cho bia đen) và xiro tinh bột (10-15%)

25