Đề tài Ứng dụng lên men trong công nghệ sản xuất bia

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

Tên tác giả

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Nguyễn Thị Cẩm Nguyên
Nguyễn Cẩm Tiên
Ngô Thị Thuỳ Xuân
Nguyễn Ngọc Hải Âu
Lê Thị Hiền
Nguyễn Thị Thuỳ Trang
Nguyễn Thị Út Thôi

Giảng viên hướng dẫn: Liêu Mỹ Đông

TP.Hồ Chí Minh, năm 2016

i


BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

STT

CÔNG VIỆC

NGƯỜI

THỜI

THỰC HIỆN

GIAN

KẾT QUẢ
Tìm được trong bia có 4
thành phần chính: nước, men
bia, malt, hoa houblon.

1

Các thành phần
của bia

Nguyên, Tiên

2028/10/2016

+ />Có 2 phương pháp chính: cổ
điển và hiện đại
+ />
Các phương

2

pháp lên men

Xuân ,Âu

bia

2028/10/2016

9680/
+

/>
cao-nghien-cuu-khoa-hocnang-cao-qua-trinh-len-mentrong-san-xuat-bia-nong-docao--788484.html
Các yếu tố ảnh hưởng: nồng
độ chất hòa tan, nhiệt độ,

Các yếu tố ảnh
3

hưởng đến quá
trình lên men
bia

Hiền

2028/10/2016

chất lượng nấm men, cường

độ khuấy đảo,…
+

/>
an/de-tai-nghien-cuu-su-lenmen-bia-24584/

ii


Tìm bài báo khoa học về các
phương pháp để khảo sát các
yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình lên men
[1]. Ngô Thị Phương Dung,
“Khảo sát khả năng lên men
và tính chịu cồn của nấm
men”, Tạp chí khoa học,
Lên men dịch

tr.374-382,2009.

nha trong thiết

[2] Lê Quốc Đạt, Lê Văn

bị lên men
4

BIOSTAT của

Trang, Thôi

hãng BRAUN

2028/10/2016

(Đức).

Việt Mẫn, Võ Thị Luyến,
“Khảo sát ảnh hưởng của
một số yếu tố đến quá trình
lên men bia ở nồng độ cao ”,
Hội nghị khoa học và công
nghệ lần 9.
[2]. Lê Quốc Đạt, Lê Văn
Việt Mẫn, Võ Thị Luyến,
“Khảo sát ảnh hưởng của
một số yếu tố đến quá trình
lên men bia ở nồng độ cao ”,
Hội nghị khoa học và công
nghệ lần 9.

5

Tổng kết

Nguyên

10/11/2016

iii


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật việc
ứng dụng những thành tựu công nghệ mới vào thực tiễn sản xuất diễn ra mạnh mẽ
và có những bước đột phá. Có thể nói, sự đổi mới liên tục về công nghệ đã trở thành
yếu tố then chốt để duy trì sức cạnh tranh cho doanh nghiệp trên thị trường. Công
nghệ sản xuất bia cũng không nằm ngoài xu hướng đó.
Bia là một mặt hàng có tính cạnh tranh cao trên thị trường đồ uống nói riêng
cũng như thị trường tiêu thụ nói chung. Các doanh nghiệp trên thị trường hiện nay
cũng không ngừng đổi mới công nghệ nhằm tăng lợi nhuận cho mình cũng như đáp
ứng các nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.
Không chỉ là loại đồ uống chứa cồn thấp, giàu chất dinh dưỡng, cung cấp
một lượng calori khá lớn mà bia còn chứa hệ enzyme phong phú trong đó có
enzyme amylase kích thích tiêu hóa. Với các thành phần cơ bản như nước, malt đại
mạch, hoa houblon, men, bia mang lại tính cảm quan khá tốt cho người tiêu dùng.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng, các nhà sản xuất
không ngừng tìm tòi và nghiên cứu các phương pháp sản xuất mới không chỉ tăng
lợi nhuận mà còn nâng cao được chất lượng sản phẩm. Vì vậy mà việc ứng dụng
công nghệ lên men trong sản xuất bia có những bước tiến mới nhằm phục vụ các
yêu cầu trên.

iv


LỜI CẢM ƠN
Cảm ơn tất cả các thành viên trong nhóm đã tìm tài liệu cũng như cùng nhau
làm bài để có thể hoàn thiện được bài báo cáo. Cảm ơn sự hợp tác của tất cả mọi
người cùng nhau thảo luận và đưa ra ý kiến cho đề tài của nhóm.

Cảm ơn mọi người đã đọc cũng như lắng nghe bài báo cáo của nhóm về đề
tài nghiên cứu “ Ứng dụng lên men trong công nghệ sản xuất bia”. Đề tài là một
sự tìm kiếm tài liệu và chọn lọc ra những kiến thức có thể khái quát được phần nào
về kiến thức cho các bạn. Tuy nhiên, trong quá trình làm ra quyển báo cáo này, chắc
chắn sẽ có nhiều sai xót, và rất mong các bạn sẽ thông cảm và bỏ qua. Nhóm chúng
tôi luôn sẵn sàng và trân trọng lắng nghe những lời góp ý của các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!

v


MỤC LỤC
BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC ......................................................................... ii
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................iv
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... viii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ......................................................................................ix
Chương 1: MỞ ĐẦU................................................................................................... 1
Lí do chọn đề tài ...............................................................................................1
Mục tiêu nghiên cứu.........................................................................................2
Ý nghĩa của đề tài .............................................................................................2
Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................3
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ......................................................................... 4
So sánh các loại bia ..........................................................................................4
So sánh bia vàng, bia đen .................................................................................5
So sánh nấm men nổi và nấm men chìm ..........................................................7
Các phương pháp lên men bia ..........................................................................9
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ......................................................... 10
Nội dung .........................................................................................................10
3.1.1. Nguyên liệu .............................................................................................10

3.1.2. Công nghệ lên men bia............................................................................24
3.1.2. .....................................................................................................................24
3.1.3. Các phương pháp lên men bia .................................................................29
3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men..........................................35
Phương pháp nghiên cứu ................................................................................38

vi


3.2.1. Nguyên liệu .............................................................................................38
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................38
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 40
Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến quá trình sử dụng cơ chất của nấm
men ........................................................................................................................40
Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến quá trình sinh trưởng của tế bào nấm
men ........................................................................................................................41
Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến nồng độ sản phẩm chính.................42
Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến quá trình hình thành các sản phẩm
phụ .........................................................................................................................43
4.4.1. Diacetyl ...................................................................................................43
4.4.2. pH của dịch lên men ................................................................................44
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 45
Kết luận ..........................................................................................................45
Kiến nghị ........................................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 46

vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Các loại bia Việt Nam .................................................................................1

Hình 2.1: Bia đen porter Zywiec và bia vàng Hoavener .............................................5
Hình 2.2: Nấm men Saccharomyces Cerevisiae .........................................................8

Hình 3.1: Đại mạch 2 hàng .......................................................................................13
Hình 3.2: Đại mạch nhiều hàng.................................................................................14
Hình 3.3: Hạt đại mạch hai hàng ...............................................................................14
Hình 3.4: Quy trình sản xuất bia ...............................................................................24

Hình 4.1: Sự biến đổi của hàm lượng đường khử trong quá trình lên men ..............41
Hình 4.2: Sự biến đổi của hàm lượng diacetyl trong quá trình lên men ...................43
Hình 4.3: Sự biến đổi pH của dịch lên men trong quá trình lên men .......................44

viii


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng so sánh sự khác biệt giữa bia đen và bia vàng ..................................6
Bảng 2.2: So sánh đặc tính của nấm men nổi và nấm men chìm ................................8

Bảng 3.1: Tính theo phần trăm trọng lượng chất khô ...............................................15
Bảng 3.2: Thành phần hóa học hoa Houblon ............................................................17
Bảng 3.3: Thành phần nguyên liệu chuẩn bị dịch nha ..............................................38

Bảng 4.1: Hiệu suất tổng hợp sinh khối của nấm men tính theo đường khử (triệu tế
bào/g) .........................................................................................................................42
Bảng 4.2: Hiệu suất sinh tổng hợp ethanol tính theo đường khử (%).......................42

ix

Chương 1: MỞ ĐẦU
Lí do chọn đề tài
Bia là một loại nước uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men
của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên
men. Nói một cách khác, bia là loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và
có hương vị đặc trưng của hoa houblon. Đặc biệt CO2 hòa tan trong bia có tác dụng
giải nhiệt nhanh, hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa, ngoài ra trong bia còn chứa một
lượng vitamin khá phong phú (chủ yếu là vitamin nhóm B như vitamin B1, B2, PP. .
.). Nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế
giới với sản lượng ngày càng tăng. Đối với nước ta bia đã trở thành loại đồ uống
quen thuộc với sản lượng ngày càng tăng và đã trở ngành công nghiệp mũi nhọn
trong ngành công nghiệp nước ta.
Quá trình sản xuất bia được gọi là nấu bia. Do các thành phần sử dụng để sản
xuất bia có khác biệt tùy theo từng khu vực, các đặc trưng của bia như hương vị và
màu sắc cũng thay đổi rất khác nhau và do đó có khái niệm loại bia hay các sự phân
loại khác.

Hình 1.1: Các loại bia Việt Nam
Nước ta nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới có ưu điểm là thị trường giải
khát lớn. Mặt khác, các nhà sản xuất bia lon xuất khẩu không nhiều. Do chính sách

1


mở cửa của nhà nước các thương hiệu bia nước ngoài tràn ngập vào thị trường Việt
Nam tạo ra sức cạnh tranh rất lớn. Vì vậy, nước ta cần tạo ra một loại bia có chất
lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, đẩy mạnh xuất khẩu. Để tạo ra được bia
đạt chất lượng thu hút sự quan tâm của nhiều người thì quá trình lên men bia là một

trong những nhân tố quan trọng. Chất lượng của bia được xem như là kết quả từ các
quá trình hoạt động của nấm men. Vì thế, để có được bia chất lượng đáp ứng được
nhu cầu người tiêu dùng thì đây cũng là vấn đề của nhiều nhà sản xuất kinh doanh
cũng như những người học công nghệ.
Mục tiêu nghiên cứu
Sau đây là phần tìm hiểu thông tin chi tiết về công nghệ sản xuất bia nói
chung cũng như quá trình lên men bia nói riêng với các mục tiêu sau:
 Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến quá trình lên men bia
nồng độ cao
 Nghiên cứu cải thiện quá trình lên men nồng độ cao trong sản xuất bia
Ý nghĩa của đề tài
 Ý nghĩa khoa học: đề tài góp phần phát hiện ra những yếu tố về mặt sinh
học, lí học cũng như là hóa học ảnh hưởng đến quá trình lên men bia ở nồng
độ cao.
 Ý nghĩa thực tiễn: đề tài giúp phát hiện ra những mặt lợi cũng như hạn chế
mà phương pháp lên men mang lại. Qua đó, chúng ta có thể phát huy, duy trì
những mặt lợi cũng như là hạn chế những mặt hại để thúc đẩy tăng năng
suất, cũng như là tạo ra một sản phẩm chất lượng đáp ứng được nhu cầu của
người dân. Ngoài ra, nó còn là động lực để thúc đẩy sự cạnh tranh về đổi mới
phương pháp lên men để tạo ra sản phẩm tốt nhất cho công ty mình.

2


Đối tượng nghiên cứu
 Bia, các loại nấm men
 Công nghệ sản xuất bia, các phương pháp lên men ứng dụng trong lên men
bia.

3

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
So sánh các loại bia
Có nhiều loại bia khác nhau, mỗi loại bia được coi là thuộc về một kiểu bia
cụ thể nào đó. Kiểu bia là mác dán miêu tả hương vị tổng thể và thông thường là
nguồn gốc của bia, phù hợp với hệ thống đã tiến hóa qua các lần thử và các sai số
qua nhiều thế kỷ.Yếu tố chính để xác định loại bia là men bia sử dụng trong quá
trình lên men.
Phần lớn kiểu bia thuộc về một trong hai họ lớn: ale-sử dụng lên men nổi
hoặc lager-sử dụng lên men chìm. Bia có đặc trưng pha trộn của cả ale và lager
được gọi là bia lai. Đồ uống chứa cồn sản xuất từ việc lên men đường thu được từ
các nguồn không phải là ngũ cốc nói chung không được gọi là "bia", mặc dù chúng
cũng được sản xuất bằng cùng một phản ứng sinh học gốc men bia. Mật ong lên
men được gọi là rượu mật ong, nước táo lên men được gọi là rượu táo, nước lê lên
men được gọi rượu lê, còn nước nho lên men được gọi là rượu vang.
Ale: Ale là bất kỳ loại bia nào được sản xuất bằng lên men nổi, và nó thông
thường được lên men ở nhiệt độ cao hơn so với bia lager (15-23oC). Các men bia
ale ở các nhiệt độ này tạo ra một lượng đáng kể các ester, các hương liệu thứ cấp và
các sản phẩm tạo mùi khác, và kết quả là bia tạo ra có mùi vị của hoa hay quả tương
tự (nhưng không chỉ có thế) như táo, lê, dứa ,cỏ, cỏ khô, chuối mận hay mận khô.
Các khác biệt về kiểu giữa các loại ale là nhiều hơn so với các loại lager, và nhiều
loại bia ale rất khó để phân loại chúng.
Lager: Lager là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới. Chúng có
nguồn gốc từ vùng Trung Âu, có tên gọi này là từ lagern ("lưu trữ") trong tiếng
Đức. Men bia lager là loại lên men chìm, thông thường được lên men ở nhiệt độ 712°C (45-55°F) ("pha lên men"), và sau đó được lên men thứ cấp lâu ở 0-4°C (3040°F) ("pha lager hóa"). Trong giai đoạn lên men thứ cấp, lager được làm trong và
chín. Các điều kiện lạnh cũng kiềm chế việc sản xuất tự nhiên các ester và các phụ
phẩm khác, tạo ra hương vị "khô và lạnh hơn" của bia.

4

Các phương pháp hiện đại để sản xuất bia lager đã được Gabriel Sedlmayr và
Anton Dreher khai phá. Gabriel Sedlmayr trẻ là người đã hoàn thiện bia lager màu
nâu sẫm ở nhà máy bia Spaten tại Bavaria còn Anton Dreher là người bắt đầu sản
xuất bia lager, có lẽ là màu đỏ hổ phách tại Wien khoảng những năm 1840-1841.
Với việc kiểm soát quá trình lên men đã được hoàn thiện hơn, phần lớn các nhà sản
xuất bia lager chỉ sử dụng thời gian lưu trữ lạnh ngắn, thông thường từ 1 đến 3 tuần.
Phần lớn bia lager ngày nay dựa trên kiểu Pilsener , được sản xuất lần đầu tiên năm
1842 tại thành phố Plzen, ở Cộng hòa Séc. Các loại bia lager Pilsener ngày nay có
màu sáng và được cacbonat hóa nồng độ cao, với hương vị mạnh của hoa bia và
nồng độ cồn 3-6% theo thề tích. Các thương hiệu bia Pilsner Urquell hay Heineken
là các ví dụ điển hình về bia pilsener.

Hình 2.1: Bia đen porter Zywiec và bia vàng Hoavener
So sánh bia vàng, bia đen
Trên thị trường hiện nay có hai loại bia là: bia vàng và bia đen. Với loại bia
vàng thì ở nước ta đang rất phát triển và thịnh hành, còn bia đen thì chỉ mới du nhập
vào nước ta ở thập niên 90, tuy vẫn chưa quen với mùi vị của nó nhưng hiện nay bia
đen cũng đang dần chinh phục thị trường Việt Nam. Trong tương lai nó sẽ phát triển
mạnh và đem lại nguồn thu lớn đóng góp vào nền kinh tế nước nhà.
Dù bia vàng vẫn là sản phẩm truyền thống, nhưng bia đen đang mang lại một
chút sành điệu cho người tiêu dùng, thậm chí trở thành ưu thế cho những thương
hiệu mới tham gia thị trường.

5


Bảng 2.1: Bảng so sánh sự khác biệt giữa bia đen và bia vàng
Bia đen

Bia vàng

Nấm men: Saccharomyces Cerevisiae

Nấm men: S. pastorianeus, S. uvarium,
S.carbergensis

Phương pháp lên men nổi

Phương pháp lên men chìm

Malt đen có màu nâu sẫm, hương vị Malt vàng do sấy ở nhiệt độ 85oC, thời
ngọt đậm do sấy ở nhiệt độ 105oC gian sấy là 24 giờ, có vị đắng dịu
trong thời gian 48 giờ.

hương thơm ngát nhưng rất nhẹ nhàng,
hương này do hoa houblon quyết định.

Bia đen có độ nhớt cao

Bia vàng có độ nhớt thấp hơn bia đen

Nước thường sử dụng là nước cứng

Nước thường sử dụng là nước mềm

Ngoài ra, bia vàng có thành phần hoa bia (houblon) nhiều hơn, trong khi bia
đen có thành phần lúa mạch nhiều hơn và lại là loại lúa mạch được sấy khô cho có
màu đen (còn gọi là carafamalt). Chính đặc điểm này tạo nên sự khác biệt về tính

chất sản phẩm: bia đen có chất đạm cao hơn, bia vàng nhiều vitamin (B2, B6, B9)
hơn. Bia tươi uống ngon nhất ở nhiệt độ 12oC. Nếu để bia nguội đi quá nhiệt độ
này, bia đen uống vẫn còn vị ngọt trong khi bia vàng lại đắng.
 Bia đen tốt cho sức khỏe
Một phát hiện mới đây của các nhà khoa học cho thấy, sản phẩm bia đen có
màu tối rất tốt cho sức khỏe: mở rộng mao mạch, giảm nguy cơ đóng cục máu gây
ra bệnh tim và đột quỵ. Sở dĩ bia đen có công dụng trên là vì thời gian ủ chúng lâu
hơn ba lần loại bia thường. Ngoài ra, trong bia còn chứa nhiều bột nha mạch rất tốt
cho sức khỏe. Tuy nhiên không vì thế mà bạn uống bia một cách bừa bãi. Các nhà
khoa học cho rằng tốt hơn hết các bạn chỉ nên uống 2 cốc/ngày. Kết luận này do kết
luận của các chuyên gia y học của Trường Đại học Wisconsin và các viện nghiên
cứu rượu bia ở Mỹ và Anh đưa ra.

6


So sánh nấm men nổi và nấm men chìm
Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các
loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm có enzyme có thể sử
dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3
đường saccharoze.
Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất
khi lên men và khả năng hình thành bào tử. Quá trình trao đổi chất của nấm men
chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh
trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men
chìm.
Nấm men chìm có nồng độ enzyme thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào
tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
Nấm men chìm còn chia ra hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó là
nấm men bụi và nấm men kết bông. Nấm men bụi là nấm men phân ly mịn trong

dịch lên men và lắng từ từ khi kết thúc lên men chính. Nấm men kết bông là loài
nấm men có thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi kết thúc lên men chính
và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị. Còn nấm men nổi
không có khả năng này.
Nấm men nổi nổi lên trên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính.
Trong khi đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính, làm
cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men nổi.
Như vậy đối với sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi, nấm men được tách
khỏi bia bằng cách hớt bọt, lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men.
Nấm men chìm lên men ở 4 – 12oC, nấm men nổi ở 14 – 25oC.

7


Bảng 2.2: So sánh đặc tính của nấm men nổi và nấm men chìm
Đặc tính

Nấm men nổi S.Cerevisiae
Loại bia: Ale

Nấm men chìm
S. carlsbergensis
Loại bia: Lager

Nhiệt độ lên men

14 – 25oC

4 – 12oC

Cơ chất

Chủ yếu lên men đường đơn

Lên men tốt glucose,

(glucose, fructose), đường đôi

maltose, galactose,

(saccharose, maltose), khó lên

fructose, saccharose,

men đường tam (raffinose).

mannose và cả
raffinose.

Khả năng lên men

Lên men mạnh trên bề mặt

Lên men mạnh trong

môi trường.

lòng môi trường.

Khả năng tạo bông, kết Kết bông trên bề mặt, bia khó

Kết chùm lắng

lắng

xuống đáy, bia trong

trong tự nhiên.

tự nhiên.

8


Các phương pháp lên men bia
Do nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng tăng cao, việc sản xuất bia đòi
hỏi phải đảm bảo chất lượng sản phẩm và năng suất sản xuất. Trên thế giới hiện nay
vẫn tồn tại song song hai phương pháp sản xuất bia: phương pháp cổ điển và
phương pháp hiện đại. Nhìn mặt bằng chung, cả hai phương pháp đều tiến hành quá
trình lên men thông qua hai giai đoạn: lên men chính và lên men phụ. Tuy nhiên,
điểm khác biệt chính của hai phương pháp này là cách thực hiện quá trình lên men
bia.
Trong phương pháp cổ điển, hai quá trình lên men chính và phụ được thực
hiện ở hai thiết bị riêng biệt, còn ở phương pháp hiện đại thì hai quá trình lên men
đó được thực hiện trong cùng một thiết bị. Ưu điểm của phương pháp hiện đại là ít
tốn thiết bị lên men, ít tốn diện tích nhà xưởng, ít tốn chi phí năng lượng và thời
gian lên men ngắn, do đó nâng cao năng suất sản xuất. Một trong những giải pháp
nhằm nâng cao năng suất của quá trình sản xuất bia là nâng cao nồng độ ethanol và
các sản phẩm trao đổi chất khác của nấm men trong dịch lên men. Để thực hiện điều
này, các nhà sản xuất sẽ lên men dịch nha có nồng độ chất khô ban đầu cao hơn

thông thường (lớn hơn 13oBal). Sau đó, dịch lên men sẽ được pha loãng với nước
bão hòa CO2 theo một tỷ lệ nhất định để thu được sản phẩm bia có nồng độ các chất
hòa tan như bia được sản xuất theo những phương pháp truyền thống. Một số nhà
máy bia tại Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ sản xuất bia nồng độ cao (Sài
Gòn, Foster); tuy nhiên, hàm lượng chất khô trong dịch nha ban đầu không thể vượt
quá 16oBal. Còn ở châu Âu, nồng độ chất khô ban đầu của dịch nha trong sản xuất
công nghiệp là 20oBal và có thể cao hơn nữa. Nghiên cứu này bước đầu khảo sát sự
ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình lên men chính, sử dụng dịch nha 20oBal
nhằm nâng cao nồng độ ethanol trong bia non.

9


Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
Nội dung
3.1.1. Nguyên liệu
Sản xuất bia cần có 4 nguyên liệu chính: malt đại mạch , hublon, nước và
men. Chất lượng của các nguyên liệu này có ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm. Sự
hiểu biết về đặc tính của nguyên liệu, ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình sản
xuất và sản phẩm là điều cơ bản để cho ra một sản phẩm hoàn hảo.
3.1.1.1. Nước
a. Khái niệm và tính chất của nước
Nước rất cần thiết cho sự sống, là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hòa
tan nhiều chất. Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không
mùi, không vị. Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở 5 dạng tinh thể khác nhau. Nước là
hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trên trái đất là nước).
 Tính chất vật lí:
 Khối lượng phân tử: 18 đvc
 Khối lượng riêng: 1 g/ml ( ở 0oC, 1atm)
 Nhiệt độ nóng chảy: 0oC

 Nhiệt độ sôi: 100oC
b. Ảnh hưởng của thành phần hóa học và các muối có trong nước đến các quy trình
công nghệ
Sự tồn tại của muối chứa Ca và Mg sẽ quyết định độ cứng của nước.
+ Ca: thường tồn tại dưới dạng muối Ca(HCO3)2 và ảnh hưởng đến quá trình nấu
bia do làm giảm độ acid của hồ malt và dịch đường hóa.
+ Mg: hàm lượng trong nước tuy ít hơn Ca, nhưng tác dụng xấu hơn Ca vì MgCO3
hòa tan được, MgSO4 có vị đắng chát. Cả hai đều làm ảnh hưởng đến chất lượng
bia.
10


+ Na: tồn tại dưới dạng NaHCO3 , Na2CO3, Na2SO4 hay NaCl, Na2CO3 , NaHCO3
làm giảm độ acid của hồ malt NaSO4 với hàm lượng cao sẽ tạo cho bia có vị đắng
NaCl nếu dưới 200mg/l sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi, vị bia.
+ Fe: thường tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2 hàm lượng cao sẽ gây ảnh hưởng xấu
đến chất lượng bia. Vì vậy chỉ cho phép từ 0,2 ÷ 0,5 mg/l .
+ Ngoài ra trong nước còn chứa các hợp chất hữu cơ ở dạng keo vô cơ hoặc hữu cơ
(như SiO2) hoặc các chất khí (O2, N2, CO2 . . .).
c. Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia
 Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l.
 Hàm lượng muối Mg không quá 100mg/l.
 Hàm lượng muối Clorua 75÷150 mg/l.
 Hàm lượng muối CaSO4 130÷200mg/l.
 Hàm lượng Fe2+ không quá 0,3mg/l.
 Khí NH3 và các muối NO3-, NO2-: không có.
 Vi sinh vật không quá 100 tế bào /ml.
 E.coli, coliform: không có.
 Độ cứng: 4÷12 0Đ.
 PH: 6.5÷ 7.

d. Sử dụng nước trong công nghệ sản xuất bia
Nước tham gia trực tiếp vào quy trình công nghệ ( như ngâm đại mạch, nấu
malt, lọc dịch nha, lên men, trong công đoạn chiết rót…), tạo nên sản phẩm cuối
cùng. Có thể nói nước là nguyên liệu chính để sản xuất bia do trong bia hàm lượng
nước chiếm đến 90÷92% trọng lượng bia.

11


Thành phần và hàm lượng của chúng ảnh hưởng rất lớn đến quy trình công
nghệ và chất lượng bia thành phẩm. Nước công nghệ được sử dụng trong quy trình
nấu malt, nấu gạo, rửa bã, ngâm đại mạch.
 Nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt: yêu cầu quan trọng nhất là nước
không được chứa nhiều tạp chất và vi sinh vật.
 Nước dùng để nấu bia:
 Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ
malt (nhất là Na2CO3) gây cho bia có vị đắng khó chịu.
 Những cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ làm hạ độ acid của hồ malt
làm cản trở hoạt động của hệ enzyme trong malt
2KH2PO4 + Ca(HCO3)2  CaHPO4 + K2HPO4 + 2H2O + 2CO2
 Malt nước từ phản ứng trên ta nhận thấy rằng hai phân tử có tính acid sẽ thu
được một phân tử kết tủa và một phân tử có tính kiềm.
 Na2CO3 là muối làm giảm độ acid mạnh nhất vì:
2KH2PO4 + Na2CO3  K2HP04 + Na2HPO4 + 2H2O + 2CO2
nhận thấy rằng từ hai phân tử có tính acid KH2PO4 sẽ thu được 2 phân tử có tính
kiềm K2HPO4 , Na2HPO4.
 Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị:
 Nước dùng để rửa nấm men cần phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu
cơ, và đặc biệt không chứa vi sinh vật.
 Nước rửa thiết bị nên có độ cứng thấp đến trung bình, đặc biệt không chứa

các muối NH3 và các muối nitrit.
e. Nước phi công nghệ
Không trực tiếp có mặt trong thành phần của sản phẩm nhưng rất cần thiết
trong quy trình sản xuất và cũng ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Nước này sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: nước nồi hơi, nước vệ sinh
12


thiết bị, nước vệ sinh nhà xưởng, nước thanh trùng. Mỗi mục đích đòi hỏi chất
lượng riêng, nước được xử lý theo yêu cầu sử dụng.
3.1.1.2. ĐẠI MẠCH
a. Khái niệm
Là nguyên liệu có tính chất truyền thống để sản xuất bia (có thể thay thế một
phần nguyên liệu khác nhưng nguyên liệu chủ yếu vẫn chính là đại mạch nảy mầm
). Đại mạch cũng giống như những ngũ cốc khác bao gồm hai thành phần chính là
glucide và protein nhưng đại mạch có hàm lượng cao hơn so với các loại ngũ cốc
khác và quan trọng nhất là tỷ lệ glucide/protein cân đối thích hợp cho việc sản xuất
bia.
b. Phân loại các giống đại mạch
Đại mạch được xếp vào họ hordeum gồm có: Hordeum. Sativum; Hordeum.
Murinum; Hordeum.Jubatum. Theo mục đích sử dụng, đại mạch được chia làm 2
nhóm chính: Đại mạch dùng trong công nghiệp: dùng để chế biến bia hoặc các
ngành thực phẩm dùng malt đại mạch. Thường dùng giống đại mạch hai hàng ( gọi
là H.Distichum)

Hình 3.1: Đại mạch 2 hàng

13

Trong nông nghiệp dùng để chế biến cho các loại thức ăn cho gia súc, gia
cầm. Thường dùng giống đại mạch nhiều hàng ( gọi là H.Polystychum ).

Hình 3.2: Đại mạch nhiều hàng
 Cấu trúc và thành phần hóa học của đại mạch
 Cấu trúc hạt đại mạch:

Hình 3.3: Hạt đại mạch hai hàng
-

Gồm 3 bộ phận chính: vỏ hạt, phôi và nội nhũ.

+ Vỏ hạt: từ ngoài vào trong được chia làm 3 lớp: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron. Phần
này thường chiếm 8÷15% trọng lượng hạt.

14


+ Phôi: là cơ quan sống hô hấp của hạt. Phôi có từ 37÷50% chất khô là thành phần
nitơ, khoảng 7% chất béo, 5÷6% saccharose, 7÷7,5% pentozan, 6÷6,5% chất tro và
một ít thành phần khác. Riêng tinh bột hầu như rất ít. Phôi thường chiếm 2,5÷5%
trọng lượng hạt .
+ Nội nhũ: chiếm 45÷68% trọng lượng hạt, phần này của hạt đại mạch giữ vai trò
quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia.
 Thành phần hóa học của đại mạch.
Bảng 3.1: Tính theo phần trăm trọng lượng chất khô
Thành phần

Đại mạch

Malt (%)
58÷60

Đường saccharose

63÷35
(%)
1÷2

Đường khử

0.1÷0.2

3÷4

1

2

Chất dạng gom

1÷1.5

2÷4

Hemicellulose

8÷10

6÷8

Cellulose

4÷5

5

Lipide

2÷3

2÷3

Protein thô (N*6,25)

8÷11

8÷11

0.5

2

3

-

Glutelin – protein

3÷4

2

Acid amin & pectin

3÷4

3÷4

Acid lucleic

0.5

1÷2

0,2÷0,3

0.2÷0,3

2

2,2

5÷6

6÷7

Tinh bột

Những đường khác

Dạng hòa tan tinh thể muối albumin, globulin
Hordein – protein (prolamin)

Tro
Những chất còn lại

3÷5

15


 Những yêu cầu chất lượng đối với đại mạch dùng trong sản xuất bia:
 Yêu cầu về cảm quan.
- Tất cả các hạt thóc phải thuộc một loại đại mạch, đồng nhất về kích cỡ, không lẫn
cát đá, rơm rác và những hạt thuộc loại thóc khác.
- Hạt thóc phải có vỏ mỏng, màu vàng nhạt óng ánh, không có vết trên vỏ.
- Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ rơm, khi cắn hạt thóc thấy có mùi tinh bột
và hơi ngọt.
 Sinh lý
- Lực nảy mầm phải đạt 80÷85%
- Trọng lượng tuyệt đối thường 35 ÷ 45 g/1000 hạt
- Khả năng nảy mầm 90÷95 %
 Yêu cầu về thành phần hóa học:
- Vỏ: không vượt quá 7÷9% trọng lượng hạt
- Hàm lượng ẩm: w = 10÷15%
- Hàm lượng protide 8÷14% chất khô của hạt
- Hàm lượng glucide chiếm 55÷62 % trọng lượng hạt (hoặc 63 ÷ 66 % trọng lượng
chất khô).
3.1.1.3. Malt đại mạch

Đại mạch là nguồn cung cấp các chất đường, chất đạm, các vitamin và
khoáng chất cần thiết cho nấm men bia hoạt động trong quá trình sản xuất bia. Để
trích ly được các chất nêu trên, người ta phải tiến hành thủy phân tinh bột và các
chất đạm có trong đại mạch thành các chất tan được (gọi là extract) trong quá trình
mashing ở nhà nấu. Chất xúc tác cho các quá trình thủy phân là các enzyme.

16