BÁO cáo môn CÔNG NGHỆ lên MEN THỰC PHẨM BIA ĐEN dark beer

BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC PHẨM

DARK BEER


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Phần I
Nguyên liệu sản xuất bia đen
Bốn loại nguyên liệu chính cần dùng cho quá trình sản xuất bia đen là: malt
đen, malt vàng, hoa houblon, nước, nấm men và một số nguyên liệu phụ khác.
Chất lượng của chúng quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm.
I.1. Malt đen, malt vàng:

Hình 1.1 Malt đen và malt vàng
Malt đen là nguyên liệu chính trong sản xuất bia đen. Màu của bia được
quyết định bởi màu của malt, malt vàng sản xuất bia vàng, malt đen kết hợp với
malt vàng dùng để sản xuất bia đen. Malt đen có hàm lượng lớn melanoit, là hợp
chất màu nâu, vàng nhạt đến cánh dán. Malt đen được sản xuất từ hạt đại mạch.
I.1.1. Hạt đại mạch:
Đại mạch là loại ngũ cốc mà có các bông đại mạch đặc trưng bởi các hạt
dài. Nó được phân thành 2 loại: đại mạch hai hàng (Hordeum distichum) và đại
mạch sáu hàng (Hordeum hexadistichum)

Trang 2


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Hình 1.2 Đại mạch 2 hàng (trái) và đại mạch 6 hàng (phải)
Trong sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng chủ yếu đại mạch hai hàng. Hạt đại
mạch hai hàng to, đầy đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng. Do đó hạt đại mạch
này có hàm lượng có ích tương đối lớn, đồng thời lượng vỏ ít nên chứa không
nhiều các hợp chất polyphenol và hợp chất đắng. Các hạt rất đồng đều và có
hàm lượng chất hòa tan tương đối cao.
I.1.2.Cấu tạo hạt đại mạch:
I.1.2.1. Cấu trúc bên ngoài: trong quá trình phát triển, vỏ quả bị kéo dài
trong bông lúa, bông lúa bị tách rời khi đập lúa. Tính chất của vỏ được đánh giá
qua phần nhăn trên vỏ (lemna), nó đảm bảo độ chắc của vỏ. Ở mặt dưới gọi là
vỏ bụng (palea). Phần nhăn phía dưới là vùng tạo rễ, đây là đặc điểm nhận dạng.
I.1.2.2. Cấu trúc bên trong:
Cấu trúc bên trong hạt đại mạch gồm 3 phần chính: phôi, nội nhũ và vỏ
trấu.

Hình 1.3 Cấu tạo hạt đại mạch
Phôi là phần sống trong hạt. Trọng lượng phôi chiếm khoảng 2,5 – 5% trọng
lượng hạt.

Trang 3


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Phần nội nhũ có các tế bào tinh bột. Trong quá trình nảy mầm các tế bào nội
nhũ cung cấp năng lượng cho phôi phát triển.
Vỏ trấu rất mỏng và nhẹ.
I.1.3.Thành phần và tính chất của hạt đại mạch.
Hàm lượng ẩm trung bình của đại mạch thường là 14-15%. Hàm lượng ẩm
có thể biến thiên từ 12% trong điều kiện thu hoạch khô ráo đến trên 20% trong
điều kiện ẩm ướt. Đại mạch có độ ẩm cao cần được sấy khô để bảo quản được
lâu và không làm mất khả năng nảy mầm. Để bảo quản lâu, đại mạch phải có độ
ẩm dưới 15%. Hàm lượng trung bình của các thành phần tính theo khối lượng
chất khô như sau:
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hạt đại mạch
Cacbohydrat tổng số
Protein
Các chất vô cơ
Chất béo
Các chất khác

70,0 – 85,0 %
10,5 – 11,5 %
2,0 – 4,0 %
1,5 – 2,0 %
1,0 – 2,0 %

I.1.3.1. Các hợp chất cacbohydrat:
Các hợp chất quan trọng là: tinh bột, các loại đường, xenluloza,
hemixenluloza và các chất keo.
 Tinh bột
Tinh bột (C6H10O5)n là cấu tử quan trọng nhất, hình thành 50 – 63 % thành
phần của đại mạch. Kích thước các hạt tinh bột hoặc lớn ( 20-30 µm ) hoặc nhỏ

(1 – 6 µm) mà không có kích thước trung bình.
Thành phần hạt tinh bột gồm 2 chất sau:
Amyloza: chiếm 20 – 25 %, tan trong nước nóng, không bị hồ hóa.
Amylopectin: chiếm tới 75 – 80 %, không tan trong nước, hồ hóa ở nhiệt độ
cao.

Trang 4


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

 Xenluloza:
Có 5 – 6 % xenluloza tập trung ở vỏ trấu và là tập hợp chất tạo cấu trúc. Là
các chuỗi glucose 1,4 mạch dài không phân nhánh. Xenluloza không ảnh hưởng
đến chất lượng bia.
 Hemixenluloza:
Hemixenluloza là thành phần chủ yếu của thành tế bào nội nhũ. Bao gồm βglucan và pentozan kết hợp nên khung bền vững cho thành tế bào nội nhũ. Hai
thành phần này có ảnh hưởng khác nhau đến quá trình sản xuất bia và chất
lượng sản phẩm. β-glucan có khả năng tạo gel gây ảnh hưởng bất lợi cho quá
trình lọc dich và lọc bia. Tác động của pentozan đến quá trình sản xuất và chất
lượng bia không quan trọng.
β-glucan: 80 – 90 %
Pentozan: 10 – 20%
 Đường:
Hàm lượng đường trong đại mạch rất nhỏ, 1,8 – 2%. Các đường này là các
sản phẩm trao đổi chất được sử dụng khi hạt nảy mầm. Do sau khi thu hoạch,
hạt đại mạch ở trạng thái nghỉ, chỉ có một lượng nhỏ các sản phẩm trao đổi chất,

trong đó chủ yếu là đường saccaroza và một ít đường glucoza, fructoza.
I.1.3.2.Các hợp chất chứa nitơ:
Hàm lượng nitơ của đại mạch tính theo protein, biến đổi trong khoảng 8 –
16%. Lượng chất chiết trong malt giảm đi 0,7 – 1% khi hàm lượng protein trong
malt tăng lên. Hàm lượng protein trong malt cho phép tối đa là 11,5 % tổng chất
khô. Mặc dù lượng protein trong bia tương đối nhỏ nhưng có tác động rất lớn
đến chất lượng bia.
Các hợp chất chưa nitơ được chia làm hai nhóm chính: protein và các sản
phẩm thủy phân.
 Protein:

Trang 5


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Là hợp chất chưa nitơ có phân tử lượng cao và rất cao, khối lượng phân tử
tới 20000 – 300000, không tan trong nước, kết tủa khi đun sôi. Vì dịch đường
được đun sôi trong quá trình nấu nên không phải toàn bộ lượng protein có trong
bia thành phẩm. Đại mạch chứa các protein sau:
 Glutelin: chiếm 30%, chỉ tan trong dung dịch kiềm loãng. Hầu hết
glutelin phân bố trong lớp alơron. Nó không bị thủy phân và thải ra
ngoài theo bã hạt.
 Prolamin: chiếm 37%, tan trong cồn 80o và một phần còn sót lại
trong bã.
 Globulin (edestin): chiếm 15%, tan trong dung dịch muối loãng và
trong dịch hèm. Edestin gồm 4 cấu tử (α, β, θ, γ) trong đó β-globulin

(có chứa lưu huỳnh) không kết tủa hoàn toàn, kể cả khi kéo dài thời
gian sôi, gây đục bia.
 Albumin (leucosin): chiếm 11%, tan trong nước. Khi đun sôi, kết tủa
hoàn toàn. Hàm lượng protein của đại mạch giảm trong quá trình sản
xuất malt và bia bởi chúng bị phân hủy một phần do enzym tạo nên
các sản phẩm protein.

 Sản phẩm protein thủy phân:
Sản phẩm protein thủy phân có đặc điểm nổi bật là hòa tan trong nước và
kết tủa khi đun sôi. Hầu hết các sản phẩm protein thủy phân có trong bia thành
phẩm.
Sản phẩm protein thủy phân chiếm tỷ lệ nhỏ nhất trong các hợp chất chưa
nitơ của đại mạch (~8%). Tỷ lệ này tăng trong quá trình sản xuất malt và bia.
Chúng được phân loại như sau:
Loại có phân tử lượng cao gồm các proteoza, các sản phẩm phức được gọi
tên tùy thuộc protein gốc (albumin, globuloza) và các pepton phức hợp. Sản

Trang 6


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

phẩm protein thủy phân cao phân tử làm tăng độ bền bọt của bia, tuy nhiên gây
đục bia.
Sản phẩm protein thủy phân có phân tử lượng thấp, gồm các khối protein
nhỏ nhất, các acid amin và peptit tạo thành do phản ứng polyme hóa.
Sản phẩm thủy phân có phân tử lượng thấp hơn là nguồn dinh dưỡng chính

cho nấm men bia.
I.1.3.3.Chất béo:
Đại mạch chứa khoảng 2% chất béo, nằm chủ yếu ở lớp alơron và mầm.
Chất béo hầu hết là trigluxerit. Chất béo không tan trong nước và hầu như không
biến đổi trong hạt, bị thải ra ngoài theo bã hạt. Chất béo ảnh hưởng xấu đến bọt
bia.
I.1.3.4.Các hợp chất vô cơ.
Trong đại mạch có khoảng 2-3% là các chất khoáng, trong đó chủ yếu là các
chất vô cơ. Các chất vô cơ quan trọng là:
Hợp chất phophat là thành phần chính của hợp chất vô cơ, nó đóng vai trò
quan trọng bởi vì có cấu trúc của các hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của đại
mạch (phitin, acid nucleic, coenzym, protein…). Photphat được giải phóng ra từ
các hợp chất này khi diễn ra các phản ứng trong sản xuất malt và bia.
Silicat đặc biệt nhiều trong vỏ trấu và trong hạt tinh bột. Chúng có thể
chuyển sang dạng keo và nhận thấy trong cặn bia.
Một số muối khá quan trọng trong sản xuất bia cung cấp các nguyên tố vi
lượng cho nấm men và bia như Zn.
I.1.3.5.Các hợp chất khác:
Trong đại mạch có một số hợp chất khác, tuy với số lượng nhỏ nhưng chúng
tác động không nhỏ đến chất lượng bia và quá trình sản xuất. Đó là các hợp chất
polyphenol, tanin và vitamin.
Polyphenol và tanin:

Trang 7


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Chúng nằm ở vỏ trấu và trong lớp alơron của đại mạch. Với số lượng lớn
chúng tạo vị đắng và khó chịu. Hàm lượng của chúng tăng theo độ dày vỏ trấu.
Các vitamin:
Là các nguyên tố dinh dưỡng, được tạo ra do cây trồng chứ không phải do
sự trao đổi chất của tế bào. Chúng có chức năng riêng quan trọng cho quá trình
trao đổi chất của tế bào. Đại mạch chứa chủ yếu các vitamin sau:
 B1 (thiamin): chủ yếu ở phần ngoài của hạt.
 B2 (riboflavin)
 C (acid ascorbic): số lượng ít.
 E (tocophenol): trong chất béo của mầm.
Các emzyme:
Có bản chất là các protein tan trong nước, được tiết ra bởi các tế bào sống
và hoạt động như các chất xúc tác sinh hóa, có hoạt tính sinh học rất cao, có cấu
tạo phân tử phức tạp và giữ một vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản
xuất bia.
Ở giai đoạn hình thành hạt, hoạt lực của các nhóm enzyme rất cao. Đến giai
đoạn chính, hoạt lực của chúng giảm một cách đáng kể. Và đến lúc hạt sấy đến
hàm ẩm 13% thì hầu hết hệ enzyme trong hạt trở thành trạng thái liên kết. Đến
giai đoạn ngâm, hạt hút nước bổ sung đến 43-44% thì hệ enzyme được giải
phóng khỏi trạng thái liên kết, chuyển thành trạng thái tự do. Đến giai đoạn ươm
mầm hoạt lực của enzyme đạt đến mức tối đa, nhờ đó mà đến lúc đường hóa
chúng có khả năng thủy phân gần như hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trong
nội nhủ của hạt. Các sản phẩm thủy phân được hòa tan vào nước và trở thành
chất chiết trong dịch đường.
Trong hạt đại mạch, chứa 1 lượng enzyme rất phong phú, chúng được sắp
xếp vào các nhóm khác nhau. Theo khóa phân loại trong hóa sinh học, chúng
được phân thành hai nhóm chính: hydrolaza và decmolaza.

Trang 8

DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Hydrolaza (nhóm enzyme thủy phân)
Phụ thuộc vào cơ chất bị thủy phân, các enzyme xúc tác được chia thành
các nhóm: cacbohydraza, proteaza và esteraza.
Cacbohydraza:
Nhóm enzyme này thủy phân gluxit cao phân tử thành các sản phẩm thấp
phân tử hơn. Trong nhóm này có hai phân nhóm nhỏ: polyaza và hexozidaza.
Hexozidaza là những enzyme xúc tác thủy phân disaccharid, trisaccharid và một
số glucozid khác, còn polyaza là những enzyme thủy phân gluxit cao phân tử.
Chúng bao gồm: diastaza (amylaza) và sitaza.
Diastaza
Diastaza phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và dextrin. Đây
là nhóm enzyme quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia. Diastaza bao
gồm 2 enzyme: α-amylaza và β-amylaza.
Enzyme α-amylaza phân cắt tinh bột thành glucoza và dextrin. Nhờ quá
trình phân cắt này, độ nhớt của dịch cháo nhanh chóng giảm xuống. Trong kĩ
thuật sản xuất bia, quá trình này được gọi là quá trình dịch hóa. Trong đại mạch
khô, không chứa α-amylaza hoạt tính. Chúng chỉ được hoạt hóa tại giai đoạn
ngâm và ươm mầm. Là enzyme chịu nhiệt nhưng kém chịu chua. Nhiệt độ tối ưu
của nó là 70oC còn pH là 5,7.
Enzyme β-amylaza tác động trực tiếp lên mạch amylaza, mạch nhánh và hai
đầu mạch chính của amylopectin. Sản phẩm của quá trình phân cắt này là đường
maltoza và dextrin. Nhiệt độ thích hợp cho enzyme này hoạt động là 63 oC còn
pH là 4,7.

Sitaza:
Bao gồm 2 enzyme: sitoclactaza và sitolitaza. Enzyme đầu thủy phân
hemixelluloza thành các sản phẩm trung gian, còn enzyme sau thủy phân các sản
phẩm trung gian thành sản phẩm cuối cùng là pentoza và hexoza. Nhờ có quá
trình phân cắt này, thành tế bào mới bị phá hủy, tạo điều kiện thuận lợi cho các
Trang 9


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

enzyme 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 kĩ thuật sản xuất malt, hiện tượng
này ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ nhuyễn của bán thành phẩm.
Proteaza:
Các enzyme ở nhóm này thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian
và sau đó một số trong các hợp chất này tiếp tục bị phân cắt đến sản phẩm cuối
cùng là acid amin và amoniac.
Proteinaza:
Nhóm này thủy phân protein thành albumoza và pepton. Sau đó chúng tiếp
tục bị phân cắt thành các peptid và polupeptid.
Peptidaza:
Peptidaza bao gồm hai enzyme: dipeptidaza và polypeptidaza. Chúng tác
động lên phân tử các dipeptid và polypeptid để phân cắt chúng thành acid amin.
Amidaza:
Chức năng chính của enzyme này là cắt nhóm amin khỏi acid amin để tạo
thành acid hữu cơ và giải phóng NH3.
Esteraza:

Nhóm enzyme này phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ khác
nhau, hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Nhóm này chia thành 2 nhóm
nhỏ: lipaza và phosphataza.
Lipaza:
Chúng phá vỡ liên kết este giữa rượu đơn hoặc đa chức với các acid béo bậc
cao. Enzyme này được phân bố chủ yếu ở phôi và lớp alơron.
Amilophosphataza:

Trang 10


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Enzyme này tham gia hỗ trợ quá trình thủy phân tinh bột. Chúng cắt mối
liên kết este của acid phosphoric trong phân tử amilopectin. Nhờ có quá trình
này, tinh bột được hồ hóa một cách dễ dàng.
Fitaza:
Enzyme này phá vỡ mối liên kết este giữa acid phosphoric với inozit, tức là
chúng tham gia thủy phân fitin. Quá trình này đóng một vai trò rất quan trọng
trong công nghệ sản xuất bia, vì H3PO4 được giải phóng sẽ làm tăng độ chua tác
dụng và tăng cường lực đệm của dịch đường.

Decmolaza (enzyme oxy hóa – khử):
Nhóm enzyme 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 gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của tế bào. Nhóm enzyme
này đóng vai trò quyết định trong việc hoạt hóa và phát triển của phôi giai đoạn

ươm mầm.
I.1.4.Quy trình sản xuất malt đen:
Quy trình sản xuất malt đại mạch hai hàng như sau: phân loại hạt, làm ướt,
ươm mầm, sấy và tách mầm. Mục đích chính của quy trình sản xuất malt là làm
hoạt hóa và sinh tổng hợp các emzyme trong hạt đại mạch, thủy phân một phần
cơ chất trong hạt và tổng hợp một số hợp chất màu và mùi đặc trưng cho malt.
Chúng ta cần chú trọng đến quá trình sấy malt vì đây là công đoạn quan
trọng quyết định đến việc tạo ra 2 loại malt khác nhau là malt đen và malt vàng.
Theo GS Hoàng Đình Hòa, Viện Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực
phẩm, Đại học Bách khoa Hà Nội cho hay: Màu vàng, đen hoặc nâu của bia
được quyết định bởi loại hạt malt quyết định. Bia vàng sản xuất từ malt vàng,

Trang 11


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

bia đen sản xuất từ malt đen với quy trình sản xuất khác nhau. Malt đen có hàm
lượng melanoit lớn, là hợp chất màu nâu, vàng nhạt đến cánh gián.
Bia đen có màu nâu sẫm cũng là do hàm lượng chất này nhiều và quyết định
hương vị của bia đen. Các màu khác của bia đen như màu cà phê, caramen đều
tùy thuộc vào màu của hạt malt và tỷ lệ phối đấu. Bia đen có nồng độ chất hòa
tan ban đầu và nồng độ cồn cao hơn bia vàng.
Sấy malt đen:
Malt đen có đặc điểm là màu nâu sẫm, hương và vị ngọt đậm, tạo bia đen có
màu nâu sẫm, độ nhớt cao, khả năng tạo và giữ bọt lớn. Tính chất này của malt
hình thành từ giai đoạn sau ngâm và nảy mầm, đến giai đoạn sấy được tăng

cường thêm và định hình cho thành phẩm. Để đáp ứng được yêu cầu cảm quan
của malt đen, tiến trình sấy malt phải tuân thủ các quy tắc: chu kì sấy kéo dài,
sấy ở nhiệt độ cao, đặc biệt là giai đoạn sấy kiệt, tương quan giữa nhiệt độ và
hàm ẩm phải tuân theo qui luật nghiêm ngặt. Chu kỳ sấy malt đen là 48h và
nhiệt độ tối đa là 105oC.
Giai đoạn 1: malt tươi được đổ xuống tầng sấy với độ dày 0,3 – 0,35 mm.
Giai đoạn sấy kéo dài khoảng 2 – 14h với nhiệt độ tăng dần đến 40 oC, tất cả van
thông gió mở, đảo malt 2h/lần. Hàm ẩm của malt giảm xuống 20%. Trong 3 – 4h
tiếp theo, nhiệt độ nâng lên 60 – 65 oC, đồng thời từ từ đóng các van thông gió
và tăng số lần đảo malt. Chế độ này được giữ đến hết 14h sấy của giai đoạn 1.
Giai đoạn 2: chế độ sấy ở giai đoạn này bắt đầu ở nhiệt độ 50 oC và hàm ẩm
của hạt là 20%. Giai đoạn sấy trong 9 – 10h đầu, nhiệt độ sấy giữ nguyên ở
50oC, hàm ẩm của malt giảm xuống 8 – 10%, tất cả các van thông gió mở hết cỡ,
malt được đảo liên tục. Giai đoạn tiếp theo kéo dài đến hết thời gian sấy. Ở giai
đoạn này, nhiệt độ được nâng lên, cửa thông gió dần dần đóng hết và tăng cường
độ đảo trộn lớp malt (2h/lần). Trong 4-5h đầu tiên của giai đoạn này, nhiệt độ
nâng lên 75oC, còn hàm ẩm của hạt giảm xuống 5%. Trong 3-4h tiếp theo, nhiệt
độ được nâng lên 100 – 105 oC và giữ cho đến hết chu kì. Hàm ẩm của malt chỉ
còn 1,5 – 2%. Đây chính là giai đoạn sấy kiệt, bản chất là giai đoạn nướng malt.
Trang 12


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Trong giai đoạn này, thông gió không làm việc, quá trình thông gió hoàn toàn tự
nhiên và không sử dụng các biện pháp thông gió nhân tạo.
Một trong những chuyển hóa quan trọng diễn ra trong quá trình sấy là sự

tạo thành những hợp chất có màu gọi là melanoid. Đó là liên kết của đường và
acid amin diễn ra ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ bình thường chỉ có sự tổ hợp không
bền giữa hai chất này, nhưng ở nhiệt độ cao thì giữa chúng diễn ra một phản ứng
mạnh mẽ hơn. Tốc độ phản ứng tạo melanoid phụ thuộc vào acid amin và đường
tham gia tạo phản ứng, đường khử tham gia phản ứng tốt nhât.
Các melanoid được tạo thành từ các acid amin khác nhau có cường độ màu
và hương khác nhau. Mỗi một loại hợp chất đều có hương và vị riêng của nó, ví
dụ, glyxin và alanin cho thời gian phản ứng nhanh nhất và tạo ra melanoid có vị
hơi chua còn mùi thì có mùi caramel; phenylalanin thì lại tạo ra melanoid có
màu cà phê sẫm, có mùi thơm nhẹ giống như mùi hoa hồng; còn levxin lại tạo ra
melanoid không màu, có mùi thơm của bánh mì…
Bảng 1.2 Sự khác nhau các quy trình trong sản xuất malt đen và malt vàng
Quá trình

Malt đen

Malt vàng

45-47%: Tạo điều thuận lợi để

43-45%

Ngâm
Mức độ ngâm

hạt hút thêm một lượng nước
tự do, đủ điều kiện cho mầm
phát triển.

Ươm mầm

Thời gian

7-9 ngày đêm: Trong thời gian 6-8 ngày đêm: Phải tạo điều
ươm mầm phải tạo được điều kiện tích luỹ được hoạt lực
kiện sao cho tích luỹ được enzym thật cao, đặc biệt là
nhiều đạm amin và đường. enzym amylaza, còn hàm
Chiều dài rễ 2 lần chiều dài lượng axitamin thì ở mức độ

Trang 13


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

hạt và chiều dài mầm lá 1 lần vừa đủ, không cần cao. Có
chiều dài hạt.

chiều dài rễ 1.5 lần chiều dài
hạt, chiều dài mầm lá ¾ chiều
dài hat

Hàm ẩm
Không thấp hơn 45%
Không vượt quá 42-43%
Nhiệt độ
Nhiệt độ khởi đầu của ươm
140C

malt đen là 150C
Nhiệt độ giai đoạn cuối là 210C

170C
Sấy
Chu kỳ sấy 1 mẻ

48h

24h

0.3-0.35m

0.2-0.25m

Độ dày lớp malt ở
lưới sấy tầng 2

Nhiệt độ

Nhiệt độ tăng, tối đa là 100-

Nhiệt độ tăng dần, tối đa là

1050C

75-800C

Hàm ẩm

3.3-3.5%
1.5-2%
Bảng 1.3 Đặc điểm về chỉ số hoá học của malt đen và malt vàng

Các chỉ số hoá học
Thuỷ phần
Thời

gian

Malt đen

Malt vàng

Không vượt quá 5% trọng lượng.
đường

Trang 14


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

hoá

20-30 phút ở nhiệt độ

10-20 phút ở nhiệt độ

700C

700C

Biểu thị bàng thời
gian, tính bằng phút
để đường hoá hoàn
toàn (không làm thay
đổi màu của dung
dịch iod)
Độ axit
Hàm

pH đường hoá là 5.5-6.5
lượng

chất Hiệu suất chiết đạt75%

Hiệu suất chiết đạt 78%

chiết
Độ nhớt động của

Thông thường dao động từ 0.0015-0.0018N.s/m2

dịch đường
Hàm lượng đường Lượng đường khử tính
malt tose

theo

maltoza

khoảng

59-65%

chiếm
khối

65-72%

lượng chất chiết
Đường maltose/các
đường

1/0.6-1/0.7

1/0.4-1/0.5

không

maltose
Đạm hoà tan:là chỉ Malt có chất lượng cao thì chỉ số Kolbach cao hơn
số quan trọng để 41, còn nếu thấp hơn 35 thì malt có chất lượng rất
đánh giá mức độ thuỷ kém
phân của protein
Đạm fomol
Hoạt lực amylaza

Hoạt lực catalaza:

10-12% so với đạm tổng (Nx6.25)
70-1200WK
10-25 đơn vị điều kiện

là chỉ số đặc trưng
cho mức độ sấy kiệt
Trang 15

160-3400WK
50-80 đơn vị điều kiện


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

của malt. Giá trị càng
cao

thì

lượng

melanoid tạo thành
trong malt càng ít

I.1.5.Tiêu chuẩn đánh giá malt:

Theo hiệp hội bia châu Âu ( European Brewery Convention – EBC), chất
lượng malt đại mạch được đánh giá qua các chỉ tiêu cơ bản sau:
 85% số hạt bị giữ lại trên rây 2,5 và 2,8 mm.
 Khối lượng 1000 hạt: 25 – 35g.
 Độ ẩm: không quá 4%
 Độ trích ly: 79-83%
 Chỉ số màu( EBC): 14-16o EBC.
 Protein tổng: không quá 12%
 Nitơ hòa tan: 0,55 – 0,75% so với lượng chất khô.
 Chỉ số Kolbach: 35-45
 Nitơ amin tự do: không thấp hơn 150 mg/100 g chất khô malt.
 Hoạt lực diastatic: 200-300 WK
 Độ nhớt dịch nầu theo phương pháp EBC: 1,5 – 1,6 mPa.s
Ngoài ra các phương pháp kiểm tra nhanh được sử dụng rộng rãi, việc đánh
giá trực tiếp bằng tay hạt đại mạch từ bên ngoài rất quan trọng. Các đặc tính cần
kiểm tra là:
 Mùi: đại mạch cần phải có mùi sạch, tươi, giống mùi rơm.
 Độ ẩm: hạt phải khô, hạt rơi dễ dàng.

Trang 16


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

 Màu sắc và độ sáng: phải có màu vàng nhạt giống màu rơm, màu
sáng đồng nhất.
 Tính chất của vỏ: hạt có vỏ nhăn đều, mỏng chứng tỏ loại đại mạch

tốt, giàu chất chiết.
 Tạp chất: khối hạt không có tạp chất như hạt cỏ dại, cát, sỏi, rơm rạ,
kim loại, hạt vỡ, hạt mốc hay các hạt ngủ cốc không phải đại mạch.
 Hình dáng và kích thước hạt: hạt phải to đều, đầy đặn.
 Sự đồng nhất: yêu cầu khối hạt phải có tỷ lệ các hạt đầy đặn cao.
Một tính chất quan trọng nữa cần quan tâm đó là năng lực nảy mầm của hạt
đại mạch: một loại đại mạch tốt để sản xuất bia cần có năng lực nảy mầm 95%.
I.2.Hoa Houblon:
Cây Houblon có tên khoa học là “Humulus Lupulus”, là một loài thân leo
thuộc họ urticacée, họ moracé. Đây là một loài thực vật khác gốc, tức là các hoa
cái và hoa đực thỉ trổ ra từ các gốc khác nhau. Trong sản xuất bia, chỉ sử dụng
hoa cái vì chúng tiết ra nhựa đắng và các tinh dầu chủ yếu tạo nên các chất thơm
trong bia. Cho đến nay các loại hoa houblon dùng từ công nghiệp bia là các hoa
khô của cây cái và là sản phẩm tạo nên từ đó.

Trang 17


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Hình 1.4 Búp hoa Houblon
I.2.1. Thành phần và tính chất các cầu tử chính của hoa Houblon:
Thành phần của hoa Houblon vô cùng quan trọng đối với chất lượng bia.
Phụ thuộc vào giống, điều kiện khí hậu và kĩ thuật canh tác, thành phần hóa học
của hoa có sự khác nhau đáng kể.
Bảng 1.4 Thành phần hóa học hoa Houblon
Thành phần

Nước
Nhựa đắng tổng hợp
Tinh dầu
Tanin
Monosaccarit
Pectin
Amino axit
Protein
Lipid và sáp
Chất tro
Xenluloza, lignin và các chất khác

Hàm lượng %
10 – 11
15- 20
0,5 – 1,5
2–5
2
2
0,1
15 – 17
3
5-8
40 - 50

Các hợp chất đắng trong hoa Houblon có giá trị nhất và nằm trong các hạt
lupulin. Trong thực tế người ta vẫn chưa tìm thấy các chất này ở trong các loài
cây khác.
Vai trò của chất đắng trong công nghệ sản xuất bia rất lớn, chúng tạo cho
bia vị đắng dịu đặc trưng. Ngoài ra, các chất này có hoạt tính sinh học cao, tạo

sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu. Với nồng độ khá thấp
trong bia, các chất đắng có khả năng ức chế mạnh sự phát triển của vi sinh vật.
Trong sản xuất bia, người ta chỉ quan tâm tới các thành phần α và β-acid, tinh
dầu và polyphenol.
α-acid đắng:

Trang 18


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Thường là một hỗn hợp các acid đắng và đồng phân có công thức chung và
các đồng phân của nó và có tên khoa học là Humulon. Humulon tinh khiết là
một loại muối màu vàng nhạt, điểm sôi là 70-72oC, pk=5,4

Hình 1.5 công thức α-acid đắng
Bảng 1.5 Thành phần α-acid
Tên gọi
Humulon
Cohumulon
Adhumulon
Prehumulon
Posthumulon

R
CH2CH(CH3)2
CH(CH3)2

CH(CH3)2 CH2 CH3
CH2OHCH(CH3)2
CH2 CH3

%
35-70
20-30
10-15
1-10
1-5

β-acid đắng:
Hỗn hợp tinh thể không màu, điểm nóng chảy là 96-97 oC. Trong quá trình
bảo quản và trong sản xuất bia, do phản ứng oxy hóa, colupulon chuyển hóa
thành hulupon, hulupon có pk=2,5 và làm cho bia có vị đắng mạnh khó chịu.
Các α-acid có độ đắng gấp 9 lần β-acid.

Trang 19


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Hình 1.6 công thức β-acid đắng
Bảng 1.6 Thành phần β-acid
Tên gọi
Lupulon
Colupulon

Adlupulon
Prelupulon
Postlupulon

R
CH2CH(CH)2
CH(CH3)2
CH(CH3)CH2 CH3
CH2 CH2CH(CH3)2
CH2 CH3

%
30-55
20-55
5-10
1-3
-

Tinh dầu thơm
Tinh dầu thơm của hoa Houblon hòa tan vào dịch đường, tồn tại trong bia
và tạo ra mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu.Thành phần hóa học của
tinh dầu thơm này rất phức tạp, trong hỗn hợp đa dạng này phần lớn là những
terpen(Mirơxen,Humulen), rượu( geraniol, linalool..), andehit (formandehit),
xeton(luparon), axit, ester .Tỉ lệ hòa tan trong nước của tinh dầu thơm không
đáng kể, chúng dễ bay hơi ở nhiệt độ thường. Trong thời gian đun sôi dịch
đường với hoa houblon, có đến 98% lượng tinh dầu thơm bay hơi, chỉ còn 2%
tồn tại trong bia. Đối với bia vàng thì 2% lượng tinh dầu này quyết định hương
thơm của chúng.
Polyphenol
Giá trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng được dung để kết lắng

và loại bỏ các hợp chất protit cao phân tử khỏi dịch đường, làm ổn định và tang
độ bền của bia thành phẩm. Các polyphenol trong hoa Houblon đều thuộc nhóm
flavonoid.

Trang 20


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Hình 1.7 Công thức tổng quát một số hợp chất trong nhóm flavonoid
Đặc tính quan trọng của hợp chất phenol trong nhóm flavonoid là chúng dễ
dàng thực hiện phản ứng ngưng tụ tạo thành oligomer và dễ dàng polyme hóa
tạo thành polyme. Các oligomer tạo thành lại có khả năng kết hợp với các
protein cao phân tử tạo thành các hợp chất không tan. Những phenol có tính chất
như vậy được xếp vào một nhóm là Tanin. Tanin trong hoa houblon có hoạt tính
mạnh hơn hẳn các hợp chất cùng loại trong đại mạch và malt. Do đó, Người ta
sử dụng polyphenol của hoa houblon để loại trừ các protein khó biến tính và kết
lắng chúng ra khỏi dịch đường( các protein đó sẽ gây đục cho bias au này).
I.2.2. Đánh giá hoa Houblon
Hoa Houblon được đánh giá bởi:
 Đánh giá bằng tay
 Xác định độ đắng trong hoa hoặc các chế phẩm hoa.
Đánh giá bằng cảm quan:
Mặc dù đã có phương pháp phân tích chính xác các thành phần của
Houblon, nhưng việc đánh giá bằng tay, như trước đây, vẫn có vai trò và giá trị
khi đánh giá chung hoa Houblon. Theo các phương pháp tiêu chuẩn của ủy ban
sản xuất hoa Houblon châu Âu:

Việc kiểm định bao gồm:
Làm sạch

Trang 21


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Loại bỏ các tạp chất, thân và lá cây. Có thể để 1 đoạn cuống hoa khoảng
2,5cm, có thể chấp nhận lá và cuống gãy còn khoảng 3%.

Sấy khô:
Kiểm tra bằng cách ép hoa, hoa không được dính vào nhau hoặc mất lá,
cọng giữa không bị gãy, nếu quá ướt hoa Houblon sẽ có màu nâu sẫm, nấm mốc
phát triển dễ dàng tạo nên mùi mốc.
Màu và độ bóng:
Hoa Houblon có màu xanh hơi vàng, cánh hoa phải có màu sáng ngà. Nếu
hoa màu xanh xám chứng tỏ hoa chưa chín; màu đỏ hơi vàng tới màu nâu là hoa
đã quá chín, hoa sẫm màu do nhiệt sinh ra vì hàm lượng ẩm trong hoa quá cao;
hoa màu đỏ sáng có các đốm nâu do cây bị bệnh; hoa bị mốc thường có các đốm
trắng. Hoa nhiễm mốc đen có vết lốm đốm. Hoa có màu vàng sáng với cuống
còn xanh chứng tỏ hoa phun nhiều lưu huỳnh quá.
Hình dáng hoa:
Các búp hoa phải to đều, các cánh hoa xếp khít nhau. Đối với các loại hoa
Houblon thơm, cuống hoa thẳng và có lông tơ. Nếu búp hoa có các cánh hoa xếp
chặt khít lên nhau chứng tỏ hoa đã chín đủ và cần sấy khô cẩn thận, tránh để các
hạt lupulin rơi ra ngoài.

Chất thơm:
Chất thơm phải có độ bền lâu, thơm dịu, dễ chịu. Khi đánh giá cảm quan
Houblon, chà sát trong tay một lúc sẽ phân biệt rõ độ tinh sạch và tinh khiết,
cường độ mùi. Mỗi loại có mùi thơm đặc biệt của nó. Mùi lạ gồm các mùi như:
mùi khói, mùi cháy, mùi hành, mùi tỏi, mùi cỏ khô, mùi cỏ, mùi dâu và mùi lưu
huỳnh.
I.3. Nước:

Trang 22


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Thành
phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ
và chất lượng thành phẩm. Yêu cầu đối với nước dùng để sản xuất bia:
 Độ cứng từ mềm đến trung bình.
 Hàm lượng muối cacbonat không quá 50 mg/l.
 Hàm lượng muối Mg+2 không quá 100 mg/l.
 Hàm lượng muối clorua 75-150 mg/l.
 Hàm lượng CaSO4 150 – 200 mg/l.
 NH3 và muối NO2 không có.
 Hàm lượng ion sắt 2 không quá 0,3 mg/l.
 Vi sinh vật không quá 100 tế bào/ml.
Ảnh hưởng của các ion lên công nghệ sản xuất bia
 Ca : Thường tồn tại dưới dạng muối Ca(HCO)3 gây ảnh hưởng xấu đến
quá trình nấu bia, do làm giảm độ axít của hồ malt và dịch đường hoá.

 Mg : Hàm lượng trong nước tuy ít hơn Ca, nhưng gây tác dụng xấu hơn
Ca, vì rằng MgCO3 thì hoà được còn MgSO4 có vị đắng chát, cả hai đều
làm ảnh hưởng đến chất lượng bia.
 Na : tồn tại dưới dạng Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, NaCl.
- Na2CO3, NaHCO3 làm giảm độ axít của hồ malt.
- Na2SO4 với hàm lượng cao sẽ tạo cho bia có vị đắng.
- NaCl nếu dưới 200 mg/l sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi, vị bia.
Do hàm luợng Na có trong nước thường từ 15-20mg/l( tính theo Na2O), vì
vậy một số nơi cho thêm NaCl vào quá trình nấu bia ( khi đun sôi với bia).
 K tương tự như Na.

Trang 23


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

 Fe: Thường tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2; hàm lượng cao sẽ ảnh hưởng
xấu tới chất lượng của bia. Vì vậy chỉ cho phép từ 0.2-0.5mg/l.
Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hoà tan chất đắng, chất chát trong vỏ
malt, nhất là Na2(CO)3 gây cho bia có vị đắng khó chịu. Và các muối này sẽ làm
hạ độ axít của hồ malt cản trở hoạt động của các enzym trong malt.
Ngược lại các muối sunfat, muối clorit và muối nitrat của Ca và Mg lại làm
tăng độ axít của hồ malt. Qua thực tế của nhiều nhà máy bia nước ngoài và một
số kết quả nghiên cứu, thấy rằng: nếu ta cho thêm một lượng CaSO4 vào nước
dùng để nấu bia, thì sẽ loại bỏ ảnh hưởng xấu của cacbonat và bicacbonat, đồng
thời làm tăng hiệu suất chất hoà tan và tăng chất lượng của bia. Tuy nhiên nếu
dùng nó quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng tới vị của bia, do trong phản ứng sẽ tạo

nhiều K2SO4( có vị đắng khó chịu), hoặc do tác dụng tương hỗ giữa:
CaSO4 + MgHPO4 =CaHPO4 + MgSO4 thì MgSO4 cũng gây vị đắng khó
chịu.
I.4. Nấm men:
Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là chủng Saccharomyces
pastorianus, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường
nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acid amin,
peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt
các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các
chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm
men được tiến hành.
Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường
dinh dưỡng có chứa đường, nitơ, photpho và các chất hữu cơ, vô cơ khác. Chúng
là các vi sinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong các điều kiện hiếu khí và yếm
khí.
I.4.1. Thành phân hóa học của nấm men:

Trang 24


DARK BEER

CÔNG NGHỆ LÊN MEN THỰC
PHẨM

Tế bào nấm men chứa 80% là nước. Bởi vậy, trong nấm men bia ép tỉ lệ
giữa trọng lượng ướt và trọng lượng khô là 4 : 1. Nguyên tố chủ yếu là cacbon,
chiếm < 50% chất khô. Các nguyên tố khác như oxy (30-35%), nitơ (75%),
hydro (5%) và photpho (1%). Hàm lượng chất khoáng tổng số khoảng 5-10%
chất khô tế bào. Trong tế bào còn bao gồm rất nhiều vết các thành phần khác

như nhôm, canxi, đồng, crôm, sắt, chì, natri, kali, lưu huỳnh, magie, niken,…
Các nhóm thành phần chính gồm các chất cao phân tử, đó là protein (4045% chất khô), cacbonhydrat (30-35%), acid nucleic (6-8%) và lipit (4-5%).
Thành phần chính xác của các nhóm cao phân tử trong mỗi chủng nấm men
khác nhau do điều kiện nuôi cấy, pha phát triển.
I.4.2. Cấu tạo tế bào nấm men:
Thành tế bào: được cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau, trong đó đáng
kể nhất là: glucan, manan, protein, lipit và một số thành phần nhỏ như kitin.
Màng nguyên sinh chất: tương tự như màng nguyên sinh chất của vi khuẩn,
gồm có các hợp chất phức tạp như protein, photpholipit, enzym permease. Trong
thời kì còn non, màng nguyên sinh chất bám sát lấy thành tế bào, làm cho khả
năng trao đổi chất của nấm men trở nên mạnh. Ngược lại khi tế bào già, màng
nguyên sinh chất co lại, vì thế khả năng trao đổi chất giảm.
Chất nguyên sinh: thường có màu xám. Khi tế bào còn non hầu như không
nhận thấy, càng về già ta càng thấy có sự thay đổi rõ rệt
Nhân tế bào: tế bào nấm men có nhân thật, nhân thương có hình bầu dục
hay hình cầu. nhân được bao bọc một lớp màng, bên trong là lớp dịch nhân,
trong đó có một thể rắn là hạch nhân hay nhân con.
Không bào: trong mỗi một tế bào nấm men có 1 hay nhiều không bào.
Không bào chứa dịch tế bào, bên ngoài được bao bởi màng không bào, hình
dạng không bào thay đổi tùy theo tuổi và trạng thái sinh lý.
Ty thể: như một nhà máy cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động. về cấu
tạo ty thể chia làm nhiều lớp sau:

Trang 25