BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU CÔNG THỨC PHỐI CHẾ MALT, GẠO TẤM, GẠO LỨC NHẰM LÀM TĂNG GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA BIA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU CÔNG THỨC PHỐI CHẾ MALT,
GẠO TẤM, GẠO LỨC NHẰM LÀM TĂNG GIÁ TRỊ DINH
DƯỠNG CỦA BIA

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ THÙY DUNG
Ngành: BẢO QUẢN CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM VÀ
DINH DƯỠNG NGƯỜI
Niên khóa: 2005 - 2009

Tháng 08/2009


BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU CÔNG THỨC PHỐI CHẾ MALT, GẠO
TẤM, GẠO LỨC NHẰM LÀM TĂNG GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA BIA

Tác giả

NGUYỄN THỊ THÙY DUNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Bảo quản Chế biến Nông sản Thực phẩm và Dinh dưỡng Người

Giáo viên hướng dẫn:
KS. Trần Vũ Huy

Tháng 08 năm 2009

i


LỜI CẢM ƠN
Con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ đã sinh thành và nuôi dưỡng con
nên người, cũng như những người thân trong gia đình luôn quan tâm, động viên con cả
tinh thần lẫn vật chất cho con có được niềm tin, nghị lực để con có được ngày hôm
nay.
Em xin chân thành cảm ơn:
Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh.
Ban Chủ Nhiệm Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại Học Nông Lâm Tp.
Hồ Chí Minh cùng toàn thể quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức và giúp đỡ em trong
những năm học tại trường.
Chân thành biết ơn sâu sắc thầy Trần Vũ Huy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: chú phó giám đốc Trần Anh Khuyến, chú
Đậu Công Hải, chị Nguyễn Thị Thu Hồ, chị Nguyễn Thục Quyên cùng ban lãnh đạo
và tập thể các anh chị trong nhà máy bia VINAKEN đã tạo điều kiện và giúp đỡ em
trong suốt quá trình thực tập tại nhà máy.
Cuối cùng, xin cảm ơn những người bạn thân cùng tập thể lớp DH05DD đã động
viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và làm đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2009
Nguyễn Thị Thùy Dung

ii


XÁC NHẬN THỰC TẬP CỦA BAN GIÁM ĐỐC NHÀ
MÁY BIA VINAKEN – HÓC MÔN
............................................................................................................................

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
Hóc Môn, ngày tháng năm

iii


TÓM TẮT
Đề tài “Bước đầu nghiên cứu công thức phối chế malt, gạo tấm, gạo lức nhằm
làm tăng giá trị dinh dưỡng của bia” được tiến hành tại nhà máy bia VINAKEN - Hóc
Môn, Phòng Thí Nghiệm Hóa Sinh - Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Trường Đại học
Nông Lâm Tp. HCM; thời gian từ 09/03/2009 đến 23/06/2009, với mục đích tìm ra tỷ
lệ phối trộn malt, gạo tấm, gạo lức phù hợp; góp phần sản xuất bia vừa có giá trị dinh
dưỡng cao vừa đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế.
™ Các bước tiến hành thí nghiệm bao gồm:
(1) Khảo sát quy trình sản xuất dịch lên men bia vàng tại nhà máy bia
VINAKEN, từ đó đưa ra quy trình nấu bia thủ công tại phòng thí nghiệm.

(2) Tiến hành thí nghiệm: các nghiệm thức của thí nghiệm được bố trí theo
phương pháp Mixture Design, dạng Optimal với 3 yếu tố thí nghiệm là malt, gạo tấm,
gạo lức. Thí nghiệm có 6 nghiệm thức, được lặp lại 2 lần cho ra 12 mẫu thí nghiệm.
(3) Các chỉ tiêu theo dõi bao gồm: hàm lượng đường khử, hàm lượng đạm tổng,
giá trị năng lượng và giá trị cảm quan.
™ Kết quả ghi nhận được:
(1) Bia thành phẩm có hàm lượng đường khử cao khi tỷ lệ phối trộn malt, gạo
tấm, gạo lức lần lượt nằm trong các khoảng sau: 50 – 52,73%; 27,27 – 30%; 18,03 –
20% (tổng tỷ lệ 3 thành phần bằng 100%).
(2) Bia thành phẩm đạt giá trị năng lượng cao khi tỷ lệ phối trộn của malt, gạo
tấm, gạo lức lần lượt nằm trong các khoảng sau: 50,09 – 56,51%; 28,05 – 30,07%;
12,85 – 20% (tổng tỷ lệ 3 thành phần bằng 100%).
(3) Tương quan giữa hàm lượng đạm tổng thực tế và giá trị cảm quan thực tế với
mô hình dự đoán bậc 1 của chúng (dựa trên phần mềm JMP 6.0) không có ý nghĩa về
mặt thống kê (P > 0,05).

iv


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa

i

Lời cảm ơn

ii

Xác nhận thực tập của ban giám đốc nhà máy bia VINAKEN

iii

Tóm tắt

iv

Mục lục

v

Danh sách các chữ viết tắt

viii

Danh sách các hình

ix

Danh sách các bảng

x

Chương 1 MỞ ĐẦU

1

1.1. Đặt vấn đề

1

1.2. Mục đích của đề tài

2

Chương 2 TỔNG QUAN

3

2.1 Nguyên liệu sản xuất bia

3

2.1.1 Nước

3

2.1.2 Hoa houblon

3

2.1.3 Nấm men

4

2.1.4 Malt đại mạch

5

2.1.5 Nguyên liệu thay thế đại mạch

7

2.2 Sơ lược quy trình sản xuất bia

10

2.2.1 Nghiền nguyên liệu

11

2.2.2 Quá trình đường hóa

11

2.2.3 Lọc dịch đường

12

2.2.4 Đun sôi dịch đường với hoa houblon

12

2.2.5 Lắng trong và làm lạnh nhanh

13

2.2.6 Lên men chính

13

2.2.7 Lên men phụ

14

2.2.8 Lọc trong bia

15

2.2.9 Hoàn thiện sản phẩm bia

15
v


2.3 Giá trị dinh dưỡng của bia

16

2.3.1 Công dụng của bia

17

2.3.2 Hạn chế của bia

18

2.4 Đánh giá cảm quan của bia

18

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

20

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

20

3.1.1 Thời gian

20

3.1.2 Địa điểm

20

3.2 Nguyên vật liệu thí nghiệm

20

3.2.1 Nguyên liệu

20

3.2.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

20

3.3 Phương pháp nghiên cứu

21

3.3.1 Phương pháp nấu bia

21

3.3.2 Bố trí thí nghiệm

24

3.3.3 Phương pháp kiểm tra các chỉ tiêu của dịch đường và bia

26

3.3.3.1 Phương pháp kiểm tra hóa lý

26

3.3.3.2 Phương pháp kiểm tra hàm lượng dinh dưỡng

27

3.3.3.3 Phương pháp đánh giá cảm quan theo TCVN 6063 – 1995

28

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu

31

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

32

4.1 Giới thiệu về nhà máy bia VINAKEN

32

4.2 Khảo sát quy trình sản xuất dịch lên men tại nhà máy bia VINAKEN

33

4.2.1 Nghiền nguyên liệu

33

4.2.2 Hòa trộn với nước

34

4.2.3 Quá trình hồ hóa

34

4.2.4 Quá trình đạm hóa và đường hóa

35

4.2.5 Lọc, rửa bã

37

4.2.6 Đun sôi dịch đường với hoa houblon

37

4.2.7 Lắng trong và làm lạnh nhanh

38

4.3 Kết quả các chỉ tiêu đo được của dịch đường và bia thành phẩm

38

4.3.1 Các chỉ tiêu đo được của dịch đường

38
vi


4.3.2 Chỉ tiêu hóa lý của bia thành phẩm

39

4.3.3 Giá trị dinh dưỡng của bia thành phẩm

40

4.3.3.1 Hàm lượng đường khử

40

4.3.3.2 Hàm lượng đạm tổng

43

4.3.3.3 Năng lượng

44

4.3.3.4 Kết quả của phép thử cảm quan cho điểm

46

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

49

5.1 Kết luận

49

5.2 Đề nghị

50

TÀI LIỆU THAM KHẢO

51

PHỤ LỤC

54

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• Tank: Thùng lên men bia.
• CIP (Clean – in – place): Hệ thống tẩy rửa khử trùng.
• LDL: Low Density Lipoprotein.

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Gạo lức

9

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình sản xuất bia

10

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình nấu bia thủ công

22

Hình 3.2 Biểu đồ tam giác trình bày phân bố các mẫu bia

25

Hình 4.1 Nhà máy bia VINAKEN

32

Hình 4.2 Sơ đồ quy trình sản xuất dịch lên men bia vàng tại nhà máy biaVINAKEN 33
Hình 4.3 Quá trình hồ hóa

35

Hình 4.4 Quá trình đạm hóa và đường hóa

36

Hình 4.5 Quá trình nấu bia vàng

37

Hình 4.6 Tương quan giữa lượng đường khử thực tế và giá trị dự đoán

40

Hình 4.7 Tác động của 3 yếu tố khảo sát lên giá trị đường khử

41

Hình 4.8 Ảnh hưởng của giá trị malt, gạo tấm lên giá trị đường khử

42

Hình 4.9 Ảnh hưởng của giá trị malt, gạo lức lên giá trị đường khử

42

Hình 4.10 Tương quan giữa giá trị đạm tổng thực tế và đường thẳng dự đoán

43

Hình 4.11 Tương quan giữa giá trị năng lượng thực tế và đường thẳng dự đoán

44

Hình 4.12 Tác động của 3 yếu tố khảo sát lên giá trị năng lượng

45

Hình 4.13 Ảnh hưởng của malt, gạo tấm lên giá trị năng lượng

45

Hình 4.14 Ảnh hưởng của malt, gạo lức lên giá trị năng lượng

46

Hình 4.15 Tương quan giữa giá trị cảm quan thực tế và đường thẳng dự đoán

47

Hình 4.16 Các mẫu bia thành phẩm từ mẫu 1 đến mẫu 6

48

Hình 4.17 Các mẫu bia thành phẩm từ mẫu 7 đến mẫu 12

48

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hoa houblon cái chưa thụ phấn

4

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của malt đại mạch tính theo % chất khô

7

Bảng 2.3 Bảng thành phần dinh dưỡng của gạo lức và gạo trắng

9

Bảng 2.4 Nhiệt độ và vùng pH tối ưu của enzym amylaza

11

Bảng 2.5 Thành phần dinh dưỡng trung bình của 1 lít bia

17

Bảng 2.6 Bảng tóm tắt chỉ tiêu cảm quan của bia vàng

19

Bảng 3.1 Tỷ lệ malt, gạo tấm, gạo lức trong 12 mẫu bia

25

Bảng 3.2 Tính kết quả theo TCVN 6063 – 1995

29

Bảng 3.3 Hệ số quan trọng đối với các chỉ tiêu của bia

30

Bảng 3.4 Bảng xếp hạng chất lượng đánh giá

31

Bảng 4.1 Nhiệt độ và thời gian hồ hóa

35

Bảng 4.2 Nhiệt độ, thời gian đạm hóa và đường hóa

36

Bảng 4.3 Chỉ tiêu của dịch đường

38

Bảng 4.4 Chỉ tiêu hóa lý của bia thành phẩm

39

Bảng 4.5 Hàm lượng đường khử đo được từ các mẫu bia thí nghiệm

39

Bảng 4.6 Hàm lượng đạm tổng đo được từ các mẫu bia thí nghiệm

42

Bảng 4.7 Giá trị năng lượng đo được từ các mẫu bia thí nghiệm

43

Bảng 4.8 Điểm cảm quan của các mẫu bia thí nghiệm

45

x


Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao, độ
cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích hợp không
những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi
sau ngày làm việc mệt nhọc. Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển, nhu cầu tiêu thụ
bia của con người ngày càng tăng thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát phổ
biến (Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007).
Trong công nghệ sản xuất bia, nguyên liệu là yếu tố ảnh hưởng trước nhất đến
chất lượng và thành phần dinh dưỡng của bia. Bốn nguyên liệu chính cần dùng cho
quá trình sản xuất bia là: malt đại mạch, hoa houblon, nước và nấm men. Hiện nay
người ta còn sử dụng các loại nguyên liệu phụ trợ khác để nâng cao chất lượng bia, đa
dạng hóa sản phẩm và tối ưu hóa quá trình sản xuất để giảm giá thành và phù hợp với
nhu cầu người tiêu dùng (Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007).
Trong các loại nguyên liệu phụ trợ, gạo là ngũ cốc được dùng nhiều hơn cả do giá
thành gạo thấp, chất lượng ít thay đổi và có sẵn ở thị trường trong nước. Đặc biệt, gạo
lức còn giữ lại một phần vỏ cám bên ngoài hạt gạo trong quá trình chế biến. Gạo lức
cung cấp nhiều thành phần như cacbohydrat, protein, vitamin nhóm B, chất xơ, chất
dầu, sắt, canxi, kẽm, các yếu tố vi lượng và chất khoáng khác được tìm thấy nhiều ở
phần bọc ngoài của hạt gạo lức. Vì vậy, gạo lức là một loại thực phẩm giàu dinh
dưỡng hơn so với gạo trắng (Tâm Linh, 2007).
Với mục đích nâng cao giá trị dinh dưỡng của bia và tận dụng được các loại
nguyên liệu phụ trợ gạo tấm, gạo lức – là ngọc thực thiên nhiên của nước ta, được sự
chấp nhận của Ban Chủ Nhiệm Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, dưới sự hướng dẫn của
thầy Trần Vũ Huy, chúng tôi đã thực hiện đề tài:
“Bước đầu nghiên cứu công thức phối chế malt, gạo tấm, gạo lức nhằm làm tăng
giá trị dinh dưỡng của bia”.
1

1.2. Mục đích của đề tài
• Khảo sát quy trình sản xuất dịch lên men bia tươi (bia vàng) thực tế tại nhà máy
bia VINAKEN – Hóc Môn.
• Xác định tỷ lệ malt, gạo tấm, gạo lức phù hợp nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng
của bia.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Nguyên liệu sản xuất bia
2.1.1 Nước
Nước chiếm 80 – 90% trọng lượng bia thành phẩm. Với tỷ lệ lớn như vậy trong
một sản phẩm, ta có thể nói rằng, nước là một trong những nguyên liệu chính để sản
xuất bia (Hoàng Đình Hòa, 1998). Vì vậy, thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng
trực tiếp đến chất lượng của bia thành phẩm.
Sau đây là một số chỉ tiêu chất lượng của nước dùng trong công nghệ sản xuất
bia:
Mùi vị

: Không mùi vị

Màu sắc

: Không màu

Độ cứng (từ mềm đến trung bình)

: 4 – 12oD

Độ pH

: 6,7 – 7

Giá trị muối CO32-

: ≤ 50 mg/l

Giá trị muối Mg++

: ≤ 100 mg/l

Giá trị muối Cl-

: 75 – 150 mg/l

Giá trị muối CaSO4

: 130 – 200 mg/l

Giá trị Fe++

: ≤ 0,3 mg/l

NH3 và các muối NO3-, NO2-

: Không có

Vi sinh vật

: ≤ 100 con/ml
(Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007).

2.1.2 Hoa houblon
Cây houblon có tên khoa học là Humulus Lupulus. Đây là một loài thực vật khác
gốc, tức là hoa cái và hoa đực trổ ra từ các gốc khác nhau. Trong sản xuất bia chỉ sử
dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa đực không được sử dụng bởi vì nó rất nhỏ, chứa ít
lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém (Bùi Ái, 2003). Hoa houblon làm
3


cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt, làm
tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh hóa học của bia (Nguyễn Thị Hiền và ctv,
2007). Trong sản xuất hoa houblon thường được bảo quản dưới dạng: cao, viên và
cánh khô.
Phụ thuộc vào chủng giống, điều kiện khí hậu, đất đai gieo trồng và kỹ thuật canh
tác mà thành phần hóa học của hoa houblon cái có sự khác nhau và thường dao động
trong các khoảng được trình bày ở Bảng 2.1.
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hoa houblon cái chưa thụ phấn (% chất khô).
Ẩm độ hoa khô

10 – 11

Chất đắng

15 – 20

+ α và β – axit đắng
+ nhựa đắng

Tinh dầu

0,5 – 1,5

Tanin

2–5

Monosaccarit

2

Pectin

2

Amino axit

0,1

Protein

15 – 17

Lipit và sáp

3

Chất tro

5–8

Xenlulo, ligin và các chất khác

40 – 50
(Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007).

2.1.3 Nấm men
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 những
vi sinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong cả điều kiện hiếu khí và kị khí (Nguyễn
Thị Hiền và ctv, 2007).
Trong sản xuất bia thường dùng 2 nhóm nấm men chính là Saccharomyces
cerevisiae (lên men nổi) và Saccharomyces carlsbergensis (lên men chìm).

4


Các nhóm thành phần chính của nấm men bao gồm các hợp chất cao phân tử, đó
là các protein (chiếm 40 – 45% chất khô), cacbohydrat (30 – 35%), axit 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 và pha phát triển (Nguyễn Thị Hiền
và ctv, 2007).
2.1.4 Malt đại mạch
Đại mạch thuộc giống Hordeum sativum – jessen, thuộc nhóm thực vật có hạt
Spermophyta, phân nhóm bí tử Angiospermae, lớp một lá mầm Monocotyledonae, họ
lúa mỳ Gramineae (Hoàng Đình Hòa, 1998).
Đại mạch thường được trồng vào mùa xuân hoặc mùa đông và được trồng nhiều
nhất ở Nga, Mỹ, Canada, Pháp. Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại mạch mà chia
đại mạch thành 2 loại: đại mạch hai hàng và đại mạch sáu hàng. Đại mạch hai hàng

được dùng chủ yếu để sản xuất bia do các hạt rất đồng đều, thành phần hóa học cân
đối, thích hợp cho công nghệ sản xuất bia. Còn đại mạch sáu hàng được dùng chủ yếu
làm thức ăn cho gia súc và gia cầm.
Thành phần hóa học của đại mạch là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch
và đánh giá tiêu chuẩn của đại mạch trong công nghệ sản xuất bia. Đối với công nghệ
sản xuất bia, các thành phần sau đây của đại mạch có ý nghĩa quan trọng:
• Ẩm độ: giá trị ẩm của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và
bảo quản hạt. Đại mạch có độ ẩm cao cần được sấy khô để bảo quản được lâu và
không làm mất khả năng nảy mầm. Ẩm độ trung bình của đại mạch thường là 10 –
14%.
• Cacbohydrat chiếm 70 – 85% thành phần đại mạch, bao gồm tinh bột,
monosaccarit, xenlulo... Trong đó tinh bột có ý nghĩa quan trọng nhất trong công nghệ
sản xuất bia, hơn một nửa chất khô của đại mạch là tinh bột, chiếm 50 – 65% thành
phần đại mạch. Giá trị tinh bột càng cao thì nồng độ chất hòa tan trong dịch đường
càng lớn, hiệu suất thu hồi bia và chất lượng bia cũng cao hơn.
• Protit: chiếm 8 – 16% thành phần đại mạch. Mặc dù lượng protit trong bia
tương đối nhỏ nhưng có tác động lớn đến chất lượng bia. Vì nếu giá trị protit quá cao,
bia dễ bị đục và khó bảo quản; ngược lại nếu quá thấp, quá trình lên men không triệt
để, bia kém bọt và vị kém đậm đà.
5


• Chất béo: chiếm 2,5 – 3% thành phần đại mạch. Các chất béo không tan trong
nước và hầu như không biến đổi trong hạt, bị thải ra ngoài theo bã hạt. Chất béo sẽ làm
giảm độ bền keo và độ bọt của bia.
• Polyphenol và chất đắng: tập trung chủ yếu ở lớp vỏ và lớp alơron của đại
mạch. Trong sản xuất bia, các hợp chất này kết hợp với protit cao phân tử tạo thành
phức chất dễ kết lắng, làm tăng độ bền keo của bia. Mặt khác với số lượng lớn chúng
tạo ra vị đắng và chát khó chịu.
• Vitamin: đại mạch chứa các loại vitamin B1, B2, B6, C, PP, tiền vitamin A, E và

nhiều dẫn xuất vitamin khác. Các vitamin có cấu trúc phức tạp, trong quá trình bảo
quản và chế biến chúng bị tổn thất nhiều.
• Các hợp cất vô cơ: chiếm 2 – 3% trong đại mạch, bao gồm: P2O5, SiO2, K2O,
MgO, Fe2O3, CaO…đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất malt và bia. Đặc
biệt có ý nghĩa là hợp chất photphat, vì nó có vai trò chủ yếu trong việc hình thành hệ
đệm của dịch đường.
• Các enzym: là hợp chất hữu cơ, có hoạt tính sinh học rất cao, có cấu tạo phân tử
rất phức tạo và giữ một vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất bia. Các enzym
chịu tác động của nhiều yếu tố khác nhau nhưng quan trọng nhất là pH và nhiệt độ
(xem phụ lục 1).
Nhìn chung các enzym trong đại mạch được chia thành hai nhóm chính: nhóm
enzym thủy phân, như enzym thủy phân tinh bột (amilaza, sitaza…), enzym thủy phân
lipit (lipaza), enzym thủy phân protit (proteinaza, peptidaza…). Và nhóm enzym xúc
tác phản ứng oxy hóa – khử polyphenol, protein, oxy hóa – khử quá trình hô hấp và
phân giải yếm khí cacbohydrat (dehydraza, oxydaza, catalaza…).
Malt là thuật ngữ dùng để chỉ ngũ cốc đã lên mầm. Malt đại mạch là một trong
những nguyên liệu chính của quá trình sản xuất bia. Tùy theo chất lượng mong muốn
của bia mà sử dụng các loại malt thích hợp. Malt là nguyên liệu không thể thay thế
hoàn toàn vì nó tạo ra màu sắc, mùi vị và các giá trị cảm quan khác đặc trưng cho bia.
Theo Harris (1962), thành phần hóa học của malt đại mạch được trình bày trong Bảng
2.2.

6


Bảng 2.2: Thành phần hóa học của malt đại mạch tính theo % chất khô.
Thành phần

Malt

Tinh bột

58 – 60

Đường sacaroza

3–5

Đường khử

3–4

Những đường khác

2

Chất dạng gom

2–4

Hemixenlulo

6–8

Xenlulo

5

Lipit

2–3

Protein thô (N × 6,25)

8 – 11

Dạng hòa tan thể muối: albumin, globulin

2

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
(trích dẫn bởi Bùi Ái, 2003)

2.1.5 Nguyên liệu thay thế đại mạch (gạo tấm, gạo lức)
Các nguyên liệu thay thế có thể chia làm 2 nhóm: nhóm dạng hạt (tiểu mạch, gạo,
ngô…) và nhóm dạng đường (đường mía, đường củ cải, đường thủy phân, xirô tinh
bột…).
Trong các nguyên liệu thay thế, gạo thường được sử dụng do giá thành gạo thấp,
giá trị cacbohydrat và protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt.
Gạo thuộc họ lúa mỳ Gramineae. Cấu tạo của hạt gạo sau khi đã tách hết vỏ trấu bao
gồm các phần chính là vỏ cám, nội nhũ và phôi hạt với tỷ lệ kích thước, khối lượng
khác nhau tùy thuộc vào giống, điều kiện và kỹ thuật canh tác. Trong đó, vỏ cám (lớp
alơron) là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục hoặc đỏ cua. Lớp này tập
chung nhiều dinh dưỡng quan trọng, chủ yếu là protein, lipit, muối khoáng và vitamin
7


B1. Kế đến là nội nhũ – phần chính của hạt gạo. Trong nội nhũ chủ yếu là
cacbohydrat, chiếm tới 95%; trong khi đó ở toàn bộ hạt gạo chỉ chiếm 75%
cacbohydrat. Trong cùng là phôi hạt nằm góc dưới nội nhũ, chứa nhiều protein, lipit và
vitamin (vitamin B1 trong phôi chiếm 60% lượng vitamin B1 trong toàn bộ hạt gạo).
Trong các loại gạo thì gạo lức còn giữ lại một phần vỏ cám bên ngoài hạt gạo
trong quá trình chế biến. Gạo lức là một loại thực phẩm nhiều dinh dưỡng hơn so với
gạo trắng vì phần vỏ cám bên ngoài gạo lức chứa lượng dinh dưỡng cao như protein,
chất xơ, vitamin nhóm B, sắt, kẽm, canxi, kali…(xem Bảng 2.3 và Hình 2.1). Bên cạnh
đó gạo lức còn có thêm một số chất khác giúp ngăn ngừa bệnh tật như: phytat có trong
xơ của hạt, giúp ngăn ngừa ung thư ruột. Tocotrienol factor TRF là chất dầu đặc biệt
có trong cám của gạo lức, có khả năng chống các cholesterol xấu (LDL) và khử trừ

những chất hóa học gây ra hiện tượng đông máu. Bác sĩ Asaf Qureshi thuộc viện đại
học Wisconsin, Hoa Kỳ đã thử nghiệm TRF trên một số người và cho kết quả giảm
cholesterol từ 12% đến 16% (trích dẫn bởi Tâm Linh, 2007).
Gạo dùng trong sản xuất bia thì hạt phải sạch, không có tạp chất, không có hạt
mốc, mùi hôi. Màu sắc phải đồng đều, độ ẩm ≤ 12%.

8


Bảng 2.3 Bảng thành phần dinh dưỡng của gạo lức và gạo trắng ở ẩm độ 14% (theo
100g)
Thành phần

Gạo lức

Gạo trắng

Năng lượng (Kcalo)

363 – 385

349 – 373

Protein (g)

7,1 – 8,3

6,3 – 7,1

Lipit (g)

1,6 – 2,8

0,3 – 0,5

Cacbohydrat (g)

73 – 87

77 – 89

Chất xơ (g)

0,6 – 1,0

0,2 – 0,5

Tro (g)

1,0 – 1,5

0,3 – 0,8

Canxi (mg)

10 – 50

10 – 30

Kẽm (mg)

0,6 – 2,8

0,6 – 2,3

Sắt (mg)

0,2 – 5,2

0,2 – 2,8

Photpho (mg)

0,17 – 0,43

0,08 – 0,15

Vitamin B1 (mg)

0,29 – 0,61

0,02 – 0,11

Vitamin B2 (mg)

0,04 – 0,14

0,02 – 0,06

Vitamin PP (mg)

3,5 – 5,3

1,3 – 2,4
(Juliano, 1993).

Hình 2.1 Gạo lức (Quang Tâm, 2008)

9


2.2 Sơ lược quy trình sản xuất bia
Quy trình sản xuất bia với các giai đoạn chính được trình bày trong Hình 2.2.
Malt

Nghiền

Nước

Đường hóa

Lọc dịch đường
Hoahoublon

Houblon hóa

Không khí
Nén

Men

Thế liệu

Rửa bã

Bã
Nước rửa

Lắng trong

Bã cháo

Làm lạnh nhanh

Xử lý
Nhân giống

Lên men chính

CO2

Lên men phụ
Thu hồi

Bã men
Lọc trong
Bia
CO2

Chai, lon

Chiết bock
Rửa, khử trùng

Chiết chai, lon

Nạp chai CO2

Thanh trùng
Dán nhãn, xếp thùng

Xuất xưởng

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình sản xuất bia.

10


2.2.1 Nghiền nguyên liệu
Nghiền nguyên liệu giúp làm giảm kích thướt của nguyên liệu, làm tăng diện tích
tiếp xúc giữa nguyên liệu với nước, thúc đẩy quá trình thủy phân và quá trình đường
hóa xảy ra nhanh hơn, triệt để hơn.
Yêu cầu của malt sau khi nghiền khô đạt tỷ lệ: 15 – 18% vỏ trấu, 18 – 22% tấm
thô, 30 – 35% tấm mịn, 25 – 35% bột (Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007). Còn đối với thế
liệu gạo sau khi nghiền thì hạt gạo càng mịn càng tốt.
2.2.2 Quá trình đường hóa
Quá trình đường hóa là quá trình quan trọng trong sản xuất bia, nhằm tạo ra được
càng nhiều chất chiết và chất lượng dịch càng cao càng tốt.
Các biến đổi xảy ra trong quá trình đường hóa:
™ Phân giải tinh bột dưới tác động của enzym α – amylaza, β – amylaza,
amilophotphataza. Sự thủy phân tinh bột được tóm tắt như sau:

Tinh bột

Dextrin

Maltoza

Sản phẩm chính thu được trong quá trình đường hóa là đường maltoza, chiếm
khoảng 50% chất hòa tan của dịch đường, ngoài ra còn thu được đường glucoza,
fructoza, và saccaroza.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân tinh bột bao gồm:
• Nhiệt độ: mỗi enzym đều có một nhiệt độ tối thích riêng, nghĩa là ở nhiệt độ
đó enzym thể hiện hoạt tính mạnh nhất: α – amylaza ở 70 – 75oC, β – amylaza ở
60 – 63oC, amilophotphataza ở 70oC.
• pH của môi trường đường hóa: vùng axit tối ưu của enzym trong quá trình
đường hóa phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là nhiệt độ, được thể
hiện ở Bảng 2.4.
Bảng 2.4 Nhiệt độ và vùng pH tối ưu của enzym amylaza (Bùi Ái, 2003).
Nhiệt độ

Vùng pH tối ưu
α - amylaza

β - amylaza

Chung cho amylaza

40

4,6 – 4,8

4,0 – 4,4

4,3 – 4,7

50

4,9 – 5,1

4,6 – 4,8

4,8 – 5,0

60

5,2 – 5,6

4,9 – 5,2

5,2 – 5,5

70

5,8 – 6,0

5,4 – 5,6

5,5 – 5,8

11

• Nồng độ dịch đường: nồng độ càng tăng thì thời gian đường hóa càng tăng.
• Nồng độ enzym: nồng độ càng cao thì đường hóa càng nhanh.
™ Phân giải protein do tác động của các enzym proteaza sẽ diễn ra theo trình tự:
Protein

Albumoza

Polypeptit

Pepton và axit amin.

Xúc tác cho sự phân giải protein là hai thành phần chủ yếu của enzym proteaza:
proteinaza và peptidaza. Enzym proteinaza thủy phân protein đến albumoza, pepton và
polypeptit; vùng nhiệt độ tối thích của proteinaza ở điều kiện đường hóa là 50 – 60oC,
vùng pH tối thích 4,6 – 5,0. Enzym peptidaza thủy phân peptit đến axit amin; vùng
nhiệt độ tối thích ở điều kiện đường hóa là 45 – 48oC, vùng pH tối thích 7,5 – 8,0.
Ngoài quá trình enzym thủy phân tinh bột và protein, còn có các quá trình thủy
phân những hợp chất photpho hữu cơ, hiện tượng kết lắng hoàn toàn những protit kém
chịu nhiệt…
2.2.3 Lọc dịch đường
Quá trình lọc sẽ tiến hành theo hai bước: lọc để tách dịch đường ra khỏi bã và rửa
bã. Rửa bã để thu kiệt chất hòa tan còn sót lại trong bã để tăng sự khuếch tán chất hòa
tan vào trong dịch đường.
2.2.4 Đun sôi dịch đường với hoa houblon (houblon hóa)
™ Mục đích:
• Ổn định thành phần của dịch đường, tạo cho bia có mùi vị của houblon.
• Làm cho dịch đường có nồng độ thích hợp với yêu cầu của mỗi loại bia, và
gia tăng cường độ màu cho bia.
• Kết lắng protein cao phân tử (do phản ứng với polyphenol của hoa houblon)

và làm trong dịch đường.
• Vô hoạt các enzym và vô trùng dịch đường.
™ Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon sẽ xảy ra những biến đổi
lý – hóa sau:
• Sự hòa tan và chuyển hóa các hợp chất chính trong hoa houblon:
+ Nhựa đắng: hoa houblon chứa các α – và β – axit đắng kém hòa tan. Khi
nhiệt độ tăng các axit đắng chuyển thành các dạng đồng phân có khả năng hòa tan tốt
hơn.

12


+ Tinh dầu: trong quá trình đun sôi dịch đường, tinh dầu bị lôi cuốn theo hơi
nước và bay hơi ra ngoài, còn lại một lượng khá nhỏ ở dạng khá bền và làm cho bia có
mùi thơm dễ chịu.
+ Chất chát và những chất chứa nitơ: chúng sẽ tác động tương hỗ và hình
thành các phức chất tanin – protein, tạo nên “tủa nóng” và lắng xuống phía dưới khi
làm nguội.
• Sự keo tụ và kết tủa protein: khi nhiệt độ tăng lên, một hệ thống keo bền
vững (dextrin, protein, pectin, chất chát…) ở dạng hòa tan bị phá vỡ, các phân tử keo
dính lại với nhau và xảy ra hiện tượng keo tụ.
Ngoài ra còn có những biến đổi khác về thành phần và tính chất của dịch đường
như sự gia tăng nồng độ dịch đường và cường độ màu, mùi…
2.2.5 Lắng trong và làm lạnh nhanh
Lắng trong và làm lạnh nhanh nhằm loại bỏ cặn và hạ nhiệt độ dịch đường đến
điểm thích hợp cho nấm men phát triển.
Trong thời gian đầu, nấm men cần một lượng oxy để sinh trưởng tốt, vì vậy cần
phải cung cấp oxy sau khi làm lạnh dịch đường. Nồng độ oxy cần thiết có trong dịch
đường: 6 – 8 mg/l dịch.
2.2.6 Lên men chính

Lên men chính là quá trình chuyển hóa các chất đường và dextrin bậc thấp thành
rượu, CO2 và một số sản phẩm phụ. Phương trình tổng quát của quá trình chuyển hóa:
C6H12 O6

2C2H5OH + 2CO2 + Q (năng lượng).

Trong sản xuất bia có hai nhóm nấm men được sử dụng, chúng có đặc tính công
nghệ khác nhau do đó có các hình thức lên men khác nhau:
• Nhóm lên men chìm Saccharomyces carlsbergensis: lượng men giống cần dùng
là 0,5 – 1 l/hl dịch đường, nhiệt độ lên men từ 0 – 10oC, thời gian lên men 12 – 17
ngày.
• Nhóm lên men nổi Saccharomyces cerevisiae: lượng men giống cần dùng là
0,2 – 0,5 l/hl dịch đường, nhiệt độ lên men từ 14 – 16oC, thời gian lên men 4 – 6 ngày.
™ Một số yếu tố ảnh hưởng đến tiến trình lên men:
• Hàm lượng và chất lượng của nấm men sản xuất: khi đánh giá chất lượng của
một chủng nấm men sản xuất, cần xem xét các chỉ số như tốc độ và mức độ lên men,
13


hàm lượng sản phẩm bậc hai tạo thành, mức độ thoái hóa, tốc độ và khả năng kết lắng
của nấm men.
• Nồng độ chất hòa tan của dịch đường houblon hóa: nồng độ chất hòa tan trong
dịch đường houblon hóa có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển và tốc độ lên men.
Thực tế sản xuất đã chứng minh rằng, dịch đường houblon hóa có nồng độ chất tan 11
– 12 % là lên men tốt nhất.
• Nhiệt độ của dịch lên men: nhiệt độ của dịch lên men và môi trường xung
quanh có ảnh hưởng khá mạnh đến tiến trình lên men. Mỗi một loại nấm men đều có
nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và lên men, vượt quá giới hạn đó sẽ làm giảm chất
lượng của bia (Hoàng Đình Hòa, 2000).
™ Quá trình lên men chính chuyển hóa dịch đường thành bia non thông qua các

quá trình cơ bản sau:
• Quá trình sinh lý: thể hiện rõ ở giai đoạn đầu. Đây là quá trình lên men hiếu
khí để tăng sinh khối nấm men, là yếu tố để thúc đẩy cường độ lên men ở các giai
đoạn tiếp theo.
• Quá trình sinh hóa: tăng mạnh dần ở giai đoạn thứ hai, chuyển từ lên men kỵ
khí sang lên men hiếu khí. Chuyển hóa các chất đường thành etanol và CO2, bên cạnh
đó cũng chuyển hóa một số hợp chất khác như protein, khoáng, béo,…thành nhiều sản
phẩm phụ trong bia như este, axit, rượu bậc cao…
• Quá trình lý hóa: pH từ 5,3 – 5,6 giảm dần về 4,2 – 4,6 trong bia và sự thay
đổi dần các tác nhân O2, nhiệt độ, pH dẫn đến sự keo tụ protein do protein bị biến tính
dần, dẫn đến sự thay đổi về độ nhớt, độ mịn của bọt trong bia non (Bùi Ái, 2003).
2.2.7 Lên men phụ
Bia sau lên men chính vẫn còn lại một lượng chất hòa tan có khả năng lên men.
Lượng chất hòa tan này sẽ được lên men tiếp tục trong quá trình lên men phụ (ủ chín)
ở nhiệt độ rất thấp 0 – 2oC và thời gian kéo dài.
Quá trình làm chín bia và tàng trữ bia có một ý nghĩa lớn đối với việc hình thành
vị, bọt và quyết định độ bền vững của bia.

14