TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA, CÁC CHẤT THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA, CÁC CHẤT THẢI TỪ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ
I.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
I.1.1. Tình hình sản xuất, tiêu thụ Bia trên thế giới và ở Việt Nam
I.1.1.1. Sơ lược về Bia
Định nghĩa bia của Pháp: “Bia là một loại đồ uống thu được từ quá trình lên
men dịch các chất chiết từ đại mạch nảy mầm, có bổ sung không quá 15% nguyên liệu
đường khác và hoa houblon”. [1]
Định nghĩa bia của Đức: “Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men,
không qua chưng cất và chỉ sử dụng đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men và
nước”. [1]
Định nghĩa Bia của Việt Nam: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp,
được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước”. [1]
Bia là loại nước giải khác có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và
có 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 càng tăng.
So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3 – 8%),
và nhờ có CO
2
trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu việt của bia.
Về mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25g
thịt bò hoặc 150g bánh mỳ loại một, hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500 kcal. Vì
vậy bia được mệnh danh là bánh mỳ nước.[1]
Ngoài ra trong bia còn có vitamin B
1
, B
2
, nhiều vitamin PP và axit amin rất cần
thiết cho cơ thể. Trong 100ml bia 10% chất khô có: 2,5 – 5 mg vitamin B

1
, 35 – 36 mg
vitamin B
2
và PP [1]. Chính vì vậy từ lâu bia đã trở thành thứ đồ uống quen thuộc được
rất nhiều người ưa thích.
Nước ta có khí hậu nhiệt đới, dân số tương đối lớn, hơn 83 triệu người và có tỉ lệ
dân số trẻ chiếm đa số nên tiềm năng tiêu thụ nước giải khát nói chung và bia nói riêng
là rất lớn, cần được khai thác.
Thực tế, ngành công nghiệp bia ở nước ta ngày càng phát triển mạnh và có
những bước tiến đáng kể về số lượng và chất lượng. Thành công của ngành bia không
những đóng góp một tỷ trọng không nhỏ vào ngân sách nhà nước mà còn góp phần tạo
công ăn việc làm cho hàng vạn lao động. [1]
I.1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới
Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia
được sử dụng như một thứ nước giải khát quan trọng.
Hiện nay, trên thế giới có 25 nước sản xuất bia với tổng sản lượng trên 100 tỷ
lít/năm, trong đó: Mỹ, Đức, mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm; Trung Quốc 7 tỷ
lít/năm (bảng 1.1).
Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiên tiến
năm 2004 như sau: Cộng hòa Czech hơn 150 lít/người/năm; Đức 115 lít/người/năm;
Mỹ trên 80 lít/người/năm (bảng 1.2).
Bảng 1.1. Sản lượng bia các nước (triệu lít) [1]
Quốc gia 2002 2003 2004 2005
Mỹ 23300 23340 23440 23270
Đức 10840 10550 10580 10580
Nga 7390 7560 8420 8840
Brazin 8500 8300 8260 8500
Mexico 6400 6640 6200 6300
Anh 5670 5800 5880 5890

Tây Ban Nha 2790 2970 3020 3020
Ba Lan 2600 2730 2800 2850
Canada 2200 2300 2320 2320
Hà Lan 2490 2510 1920 2190
Bảng 1.2. Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới năm 2004 [1]
Quốc gia
Xếp hạng năm
2004
Tổng lượng tiêu thụ
(triệu lít)
Bình quân
đầu người (lít)
Tỉ lệ tăng so
với năm 2003
Trung Quốc 1 28640 22,1 14,6%
Mỹ 2 23974 81,6 0,9%
Đức 3 9555 115,8 -1,6%
Brazin 4 8450 47,6 2,8%
Nga 5 8450 58,9 11,1%
Nhật 6 6549 51,3 0,7%
Anh 7 5920 99,0 -1,8%
Mexico 8 5435 51,8 2,0%
Tây Ban Nha 9 33,76 83,8 0,9%
Ba Lan 10 26,70 69,1 -2,4%
CH Czech 15 18,78 156,9 2,1%
Tổng lượng tiêu thụ trên thế giới năm 2003 khoảng 144,296 tỷ lít, năm 2004
khoảng 150,392 tỷ lít (tăng 4,2%).
Bảng 1.3. Phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng [1]
Vùng Lượng bia tiêu thụ (%) Vị thứ
Châu Âu 32,8 1

Châu Á 28,7 2
Bắc Mỹ 17,4 3
Trung / Nam Mỹ 14,4 4
Châu Phi 4,7 5
Địa Trung Hải 1,4 6
Trung Đông 0,6 7
Lượng bia tiêu thụ tăng hầu hết khắp các vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải,
đẩy lượng tiêu thụ bia trên thế giới tăng lên. Nhưng lượng tăng đáng kể nhất là Trung
Quốc với tốc độ tăng đến 14,6% (bảng 1.2).
Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ tăng nhanh, các nhà
nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị trí dẫn
đầu về tiêu thụ bia trên thế giới.
Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm, thì ở Châu Á, trước kia nhiều nước
có mức tiêu thụ bia theo đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân 6,5%/năm. Thái
Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26,5%/năm; tiếp đến là Philippin 22,2%/năm;
Malaysia 21,7%/năm; Indonesia 17,7%/năm. Đây là những nước có tốc độ tăng nhanh
trong khu vực. Các nước xung quanh ta như Singapor đạt 18 lít/người/năm, Philippin 20
lít/người/năm… (theo số liệu của Viện rượu bia NGK Việt Nam).
Thị trường bia Nhật Bản chiếm 66% thị trường bia khu vực với 30,9 tỷ USD.
Lượng bia tiêu thụ năm 2004 đã đạt trên 6500 triệu lít (theo nguồn từ Kirin news – Nhật
Bản)
Thị trường bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy sự
tăng trưởng của ngành công nghiệp bia Châu Á. Đến năm 2004, tổng lượng bia tiêu thụ
ở Trung Quốc là 28.640 triệu lít, xếp thứ hạng đầu tiên trên thế giới.
Tổng lượng bia tiêu thụ ở các nước khu vực Châu Á trong năm 2004 đạt 43.147
triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003. [1]
Quy mô sản xuất bia của nhà máy – chính sách thị trường
Trong công nghiệp sản xuất bia, quy mô sản xuất mang ý nghĩa kinh tế rất lớn.
Chính vì vậy, tại các thị trường mà thõa mãn được nhu cầu như Mỹ, Nhật một số hãng
bia siêu lớn thống lĩnh thị trường: Thị trường Mỹ do 5 công ty kiểm soát, còn Nhật do 4

công ty kiểm soát chiếm 40% thị phần, tại Canada 94% thị trường do 2 công ty kiểm
soát [1].
Tại Trung Quốc, trong số hơn 800 nhà máy bia thì 18 nhà máy có công suất lớn
hơn 150 triệu lít/năm và đã sản xuất 2.500 triệu lít/năm, chiếm ¼ sản lượng bia của cả
nước.
Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia
sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau.
Tại Mỹ và Châu Âu, do thị trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia là
dành thị phần, giảm chi phí sản xuất. Ngược lại, tại Trung Quốc là nơi thị trường đang
tăng trưởng thì chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao chất lượng.
Ngoài ra cần phải xây dựng nhà máy bia phân tán ở nhiều vùng nhằm thu hút
người tiêu dùng.
I.1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam
Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia
Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử hơn 100
năm.
Hiện nay, do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản
xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà
máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ương và địa
phương quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng nước ngoài. Công nghiệp bia
phát triển kéo theo sự phát triển của các ngành sản xuất khác và hàng năm ngành bia đã
đóng góp cho ngân sách nhà nước một lượng đáng kể.
Tình hình sản xuất bia trong nước
Do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân số,
tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư… mà ngành công nghiệp Bia phát triển với tốc độ tăng
trưởng cao. Chẳng hạn như năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so
với năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16
lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng. [1]
Về số lượng cơ sở sản xuất
Số lượng cơ sở sản xuất giảm xuống so với những năm cuối thập niên 1990, đến

năm 2003 chỉ còn 326 cơ sở sản xuất so với 469 cơ sở năm 1998 [1]. Điều này là do
yêu cầu về chất lượng bia, về mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng cao, đồng
thời do sự xuất hiện của nhiều doanh nghiệp bia lớn có thiết bị và công nghệ tiên tiến…
nên có sự cạnh tranh gay gắt, nhiều cơ sở sản xuất quy mô nhỏ, chất lượng thấp không
đủ khả năng cạnh tranh đã phá sản hoặc chuyển sang sản xuất sản phẩm khác.
Trong các cơ sở sản xuất đó, Sabeco có năng suất trên 200 triệu lít/năm, Habeco
có năng suất hơn 100 triệu lít/năm, 15 nhà máy bia có năng suất trên 15 triệu lít/năm và
khoảng 165 cơ sở sản xuất có năng suất dưới 1 triệu lít/năm.
Hình 1.1. Đồ thị biểu diễn sản lượng bia cả nước qua các năm [2].
Về mức độ tiêu thụ bia
Hai Tổng công ty Sabeco và Habeco có đóng góp tích cực và giữ vai trò chủ đạo
trong ngành bia. Riêng năm 2003, doanh thu của ngành Bia- Rượu- NGK Việt Nam đạt
16.497 tỷ đồng, nộp ngân sách nhà nước 5000 tỷ đồng, tạo điều kiện việc làm và thu
nhập ổn định cho trên 20.000 lao động. Sản lượng tiêu thụ bia toàn quốc đạt 1290 triệu
lít chiếm 78,8% công suất thiết kế, trong đó Habeco và Sabeco đạt 472,28 triệu lít
(chiếm 36,61% toàn ngành bia) [1].
Mức tiêu thụ bình quân đầu người ở Việt nam tăng lên nhanh chóng trong vòng
10 năm qua, từ mức dưới 10 lít/người/năm ở năm 1997 tăng lên 18 lít/người/năm vào
năm 2006, dự kiến đến năm 2015 là 35 lít/người/năm.
Hình 1.2. Đồ thị biểu diễn mức tiêu thụ bình quân đầu người qua các năm [2].
Định hướng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2020
Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu thụ ngày càng cao không kể các nước
Châu Âu, Châu Mỹ có mức tiêu thụ bia theo đầu người rất cao do có thói quen uống bia
từ lâu đời, các nước Châu Á tiêu dùng bình quân 17 lít/người/năm [1].
Truyền thống văn hóa dân tộc và lối sống tác động đến mức tiêu thụ bia, rượu. Ở
các nước có cộng đồng dân tộc theo đạo hồi, không cho phép giáo dân uống rượu bia
nên mức tiêu thụ bình quân theo đầu người ở mức thấp. Tại Việt Nam, không bị ảnh
hưởng của tôn giáo trong tiêu thụ bia nên thị trường còn phát triển.
Năm 1995 dân số Việt Nam là 74 triệu người, năm 2000 khoảng 81 triệu người
và hiện nay trên 83 triệu người. Do vậy dự kiến mức tiêu thụ bình quân theo đầu người

vào năm 2010 là 28 lít/người/năm, sản lượng 3 tỷ lít/năm và đến năm 2015 mức tiêu thụ
bình quân là 35 lít/người/năm với sản lượng 6 tỷ lít/năm. [2]
I.1.2. Tổng quan chung về công nghệ sản xuất bia
I.1.2.1. Đặc trưng nguyên liệu sản xuất bia
Bốn loại nguyên liệu chính không thể thiếu trong quá trình sản xuất bia là: malt
đại mạch, hoa houblon, nước và nấm men. Chất lượng của chúng quyết định đến chất
lượng của bia thành phẩm. Hiểu biết đầy đủ các tính chất của nguyên liệu, tác dụng của
chúng đối với quá trình sản xuất và sản phẩm bia là cơ sở của quá trình điều hành sản
xuất và xử lý, từ đó có thể điều hành quá trình công nghệ một cách hợp lý nhất.
1. Malt đại mạch và gạo tẻ
- Malt đại mạch
Chứa hàm lượng tinh bột lớn, vỏ dính rất chắc vào hạt. Hạt lúa mạch được xử lý
bằng cách ngâm hạt vào trong nước, để cho chúng nảy mầm đến một giai đoạn nhất
định và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy nhằm thu hạt ngũ cốc đã mạch
nha hóa (malt). Mục tiêu chủ yếu của quy trình này là hoạt hóa, tích lũy về khối lượng
và hoạt lực của hệ enzym trong đại mạch.
Hàm lượng ẩm trung bình của đại mạch thường là 14 – 14,5%. 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.
Hàm lượng trung bình của các thành phần tính theo khối lượng chất khô như
sau: [1]
- Cacbonhydrat tổng số 70 – 85%
- Protein 10,5 – 11,5%
- Các chất vô cơ 2 – 4%
- Chất béo 1,5 – 2%
- Các chất khác 1- 2%
- Gạo tẻ
Ở Việt Nam, gạo tẻ thường được dùng làm nguyên liệu thay thế kèm theo malt
để hạ giá thành sản phẩm. Tỷ lệ gạo khoảng 20 – 30%. Gạo tẻ là nguồn nguyên liệu dễ

kiếm, không cần nhập ngoại.
Thành phần và tính chất của gạo tẻ như sau: [3]
- Hàm ẩm 12%
- Độ hòa tan 76%
- Tinh bột 75%
- Chất béo 1 – 1,5%
- Protein 8%
- khoáng 1 – 1,2%
- Xơ 0,5 – 0,8%
2. Hoa Houblon
Đây là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trình sản
xuất bia, giúp mang lại hương thơm và vị đắng rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo bọt,
tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm.
Bảng 1.4. Thành phần của hoa Houblon [1]
Thành phần Hàm lượng (%)
Nước 10 – 11
Nhựa đắng tổng số 15 – 20
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
Xenluloza, lignin và các chất khác 40 – 50
Các chế phẩm của hoa houblon: Hoa viên và hoa cao.
3. Nước
Công nghệ sản xuất bia đòi hỏi một lượng nước rất lớn như để ngâm đại mạch
trong sản xuất malt, hồ hóa, đường hóa, rửa men, rửa thiết bị, cung cấp cho lò hơi…

Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình
công nghệ và chất lượng bia thành phẩm.
Bảng 1.5. Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia [1]
Thành phần Đơn vị Hàm lượng
Độ pH 6,5 – 7
Độ cứng
o
H 5 – 12
Muối Cacbonat mg/l 50
Muối Mg
2+
mg/l 100
Muối clorua mg/l 75 – 150
CaSO
4
mg/l 150 – 200
NH
3
và muối NO
2
mg/l Không có
Sắt Fe
2+
mg/l < 0,3
Vi sinh vật Tế bào/ml < 100
Trong quá trình sản xuất bia, cần phải lưu ý một vài điểm nhạy cảm khi nước
tiếp xúc với dịch đường, nấm men và bia:
- Nước rửa bã cần phải điều chỉnh độ kiềm < 50 mg/l và độ pH = 6,5 để khỏi
chiết các chất không mong muốn từ bã. pH của dịch đường trước khi nấu nên là
5,4 để thu được dịch đường sau khi nấu có pH = 5,2. [1]

- Nước cọ rửa và rửa nấm men phải được tiệt trùng và khử mùi lạ.
- Nước pha loãng bia phải có những đặc tính sau:
+ Hàm lượng oxy hòa tan < 0,05mg/l
+ Hàm lượng CO
2
> hàm lượng CO
2
trong bia nên cần pha loãng
+ Hàm lượng, thành phần khoáng tương đương với bia
+ Không có vi sinh vật và mùi lạ.
4. Nấm men
Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường dinh
dưỡng chứa đường, nitơ, photpho, và các chất hữu cơ, vô cơ khác. Chúng là vi sinh vật
dị dưỡng có khả năng sống trong cả hai môi trường hiếu khí và yếm khí.
Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất
của tế bào nấm men bia chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm. Quá
trình chuyển hóa này gắn liền với sự tham gia của hệ enzym trong tế bào nấm men. Do
đó, việc nuôi cấy nấm men để thu được một hệ enzym có hoạt lực cao là một khâu hết
sức quan trọng.
Hai chủng nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia là nấm men nổi
Sacharomyces cerevisiae và nấm men chìm Sacharomyces carlsbergensis. [3]
5. Các nguyên liệu phụ khác:[1]
- NaOH: dùng để trung hòa và vệ sinh, tẩy rửa (CIP)
- Axit: HCl, H
2
SO
4
dùng để điều chỉnh pH nước và xử lý men sữa. Ngoài ra còn
sử dụng axit lactic, axit nitric, axit photphoric để điều chỉnh dịch hèm trong quá trình
nấu và đường hóa, vệ sinh tẩy rửa và sát trùng.

- Muối, chất trợ lọc và một số chất khử, enzym.
I.1.2.2. Quy trình công nghệ sản xuất bia (hình 1.3)
Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
- Nguyên liệu được kiểm tra chất lượng, số lượng và đưa vào nhập kho. Theo công
thức phối liệu sẽ chuyển sang xay, nghiền nhỏ, tạo điều kiện cho các công đoạn sau
được thực hiện dễ dàng và triệt để.
- Bột gạo sau khi được xay nhỏ sẽ hòa trộn với nước và đem gia nhiệt nấu chín.
Tiếp theo cho bột malt vào gia nhiệt, thực hiện đường hóa. Trong môi trường giàu nước,
các hợp chất sẽ được thủy phân dưới sự xúc tác của enzym, trong đó quan trọng nhất là
sự thủy phân tinh bột, protein và các hợp chất chứa photpho. Chiếm nhiều nhất về khối
lượng trong thành phần của các sản phẩm từ quá trình này là đường Dextrin.
- Lọc bỏ bã, thu hồi dịch đường. Lọc dịch đường để thu nước nha trong và loại bỏ
bã. Quá trình lọc được tiến hành theo hai bước: bước đầu tiên ép để tách dịch cốt và
bước thứ hai là rửa bã để chiết rút hết tất cả những phần dinh dưỡng còn bám lại ở đó.
- Cho hoa vào dịch đường đun sôi; dưới tác dụng của nhiệt, các chất không hòa tan
của hoa được hòa tan chuyển hóa vào dịch đường tạo hương, vị đặc trưng cho bia.
Quá trình Houblon hóa nhằm tạo một số yếu tố quan trọng cho bia như trích ly
chất đắng, tinh dầu thơm… biến đổi thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu
của hoa – đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này: tạo chất dễ kết lắng
các hạt nhỏ li ti trong dịch đường; tạo các hợp chất tham gia vào quá trình tạo bọt và là
tác nhân chính giữ bọt cho bia.
- Dịch đường sau houblon hóa được tách cặn, chuyển dịch và men vào Tank lên
men thực hiện quá trình lên men chuyển đường thành rượu. Quá trình lên men được
thực hiện ở nhiệt độ thấp tạo điều kiện cho men hoạt động. Vì vậy, cần phải có giai
đoạn làm lạnh nhanh dịch đường trước khi thực hiện lên men.
Lên men là giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất bia, quyết định để chuyển
hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác dụng của men.
C
6
H

12
0
6
---> 2C
2
H
5
OH + 2CO
2
- Q
R