BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM SẢN XUẤT BIA VÀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA

“Beer is living
proof that Gods
loves us and
wants us to be
happy”

Benjamin Franklin

CÔNG
NGHỆ
SẢN
XUẤT BIA
Giảng viên: TS. Trần Thi Mai Anh

1

Lịch sử ngành công nghệ sản xuất bia

Xưởng bia khắc trên đá
từ 2500 năm TCN

Từ 3000 năm TCN

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

2

1


ĐỊNH NGHĨA VỀ BIA

• 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 khơng q
15% ngun liệu đường khác và hoa Houlon”
• Đức: “Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men,
không qua chưng cất, chỉ sử dụng hạt đại mạch nảy mầm, hoa
houlon, nấm men và nước.
• 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.
3

Một số tính chất chung của bia
• Nước: Chiếm 80%
• Hàm lượng cồn: 3 – 6%
• CO2: 0,45%
• Ngồi ra cịn có: hydratcacbon, khống, polyphenol,
chất màu, chất đắng, glycerin,…
• Bia cịn được gọi là “bánh mì lỏng”
• CO2: có khả năng kích thích tiêu hóa
• Lupulin trong bia và hoa houblon có tính an thần, dễ
ngủ.
• Uống nhiều: hại gan, tổn thương hệ thần kinh
4

2


Độ cồn

PHÂN 

LOẠI 
BIA

Nguyên liệu

Công nghệ lên men

Bia hỗn hợp
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

5

Độ cồn

Hãy trình bày các cách

PHÂN 
LOẠI 
BIA

Nguyên phân
liệu loại bia theo:

- Độ cồn
- Nguyên liệu
Công nghệ lên men

- Công nghệ lên men
- Bia hỗn hợp

Bia hỗn hợp
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

6

3


NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA
1. ĐẠI MẠCH ( + THẾ LIỆU)
2. HOA HOUBLON
3. NẤM MEN
4. NƯỚC
7

ĐẠI MẠCH
Thuộc họ l mì. Có 3 giống là đại mạch 2 hàng
,4 hàng và 6 hàng hạt.
• Theo mục đích sử dụng: chia thành 2 nhóm
‐ Trong cơng nghiệp thực phẩm: bia, bánh hay các
loại dùng malt đaị mạch.Thường dùng ĐM 2
hàng hạt.
‐ Trong nông nghiệp: chăn nuôi, thức ăn gia cầm,
gia súc. Dùng ĐM nhiều hàng hạt.
8

4


Cấu trúc hạt đại mạch

• Vỏ hạt: vỏ trấu, vỏ lụa, vỏ aloron;
chứa chất màu, chất đắng, chất chát
• Phơi: là cơ quan sống hơ hấp của hạt,
là trạm hoạt hóa và sản xuất enzyme.
• Nội nhũ: Chiếm phần lớn và là phần
giá trị nhất của hạt; gồm có tinh bột,
protein,

celluloza,

chất

béo,

tro,

đường.
• Alơron: protein, chất béo, đường,
celluloza, vitamin, tro.
9

•
•
•
•
•

HỢP CHẤT
HYDROCACBON

Cellulose
Hemicellulose, chất keo
Pentozan
Pectin và lignin
Đường và polysacchride

HỢP CHẤT
CHỨA NITƠ

• Protein: 10 – 12% 
Albumin (4%), Globulin (31%), Prolamin (36%), 
Gutelin (29%).
Chất dinh dưỡng cho nấm men, tạo bọt, tăng
độ sánh và tính bền keo cho bia.
• Albumoza và pepton, peptit và polypeptit, các
acid amin

CÁC CHẤT
KHÁC

•
•
•
•

Lipit: 2 – 3%
Polyphenol 
Các vitamin: B1, B2, C, E (tocopherol)
Các hợp chất vô cơ: 2 – 3%P2O5, SiO2, K2O 10

5


Hạt tinh bột đại mạch

Hàm lượng tinh bột: 60 – 65%
D hạt: 10 – 25 µm và 1 ‐5 µm 
Amyloza: 17 – 24%, 60 – 600 gốc glucose
Amylopectin: 76 – 83%, 2000 gốc glucose

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

11

Các enzyme thủy phân thành tế bào
• Sitaza:
– Hemixelluloza →  pentoza + hexoza
– Nhiệt độ tối ưu: 40oC
• β‐1,4 glucanaza
 Tác dụng lên β‐1,4 
 Tổng hợp trong quá trình nảy mầm
 Điều kiện tối ưu: to = 40oC, pH = 4,5
• β‐1,3 glucanaza
• Tác dụng lên β‐1,3
• Pentosanaza: thủy phân pentosan
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

12

6

Enzyme thủy phân tinh bột (Diastase)
• α‐amylase
– Cắt vị trí α – 1, 4 bất kỳ trên mạch tinh bột

– Giảm nhanh độ nhớt và màu iode
– Tổng hợp trong quá trình nảy mầm
– Điều kiện tối ưu: to = 70 – 75oC, pH = 5,6 – 5,7

• β‐amylase
– Cắt vị trí α – 1, 4 theo trật tự

– Trong q trình nảy mầm: tăng 3 – 5 lần
– Điều kiện tối ưu: to = 60 – 65oC, pH = 4,7 – 4,8

• Dextrinaza giới hạn:
– Cắt sát mạch nhánh

– Điều kiện tối ưu: to = 55 – 60oC, pH = 5,1– 5,2
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

13

Các enzyme thủy phân protein
• Proteaza:
 Proteinaza: thủy phân protein  peptid; toopt = 50oC,
pH = 4,6 – 5
 Peptidaza: thủy phân polypeptid  acidamin; toopt =
50 – 52oC, pH = 7,5

 Amidaza: thủy phân acid amin  acid hữu cơ + NH3

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

14

7


Các enzyme khác trong đại mạch nảy mầm
• Esteraza: cắt liên kết ester
• Lipaza: cắt liên kết giữa rượu và acid béo
• Amilophotphataza: cắt liên kết của acid phosphoric trong
amilopectin
• Fitaza: cắt liên kết giữa H3PO3 và inozit
• Decmolaza: enzym có khả năng tham gia phản ứng oxy
hóa – khử

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

15

Những enzyme đóng vai trị quan trọng
trong CNSX Bia? Giải thích

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

16

8

Đánh giá chất lượng và lực chọn đại mạch cho 
sản xuất malt
a. Hình dáng bên ngồi, độ chắc:
• Màu sắc: vàng nhạt óng ánh
• Mùi thơm tự nhiên, đặc trưng
• Thống nhất về độ thuần khiết của giống lúa
• Trọng lượng vỏ hạt < 7 ‐ 9%
• Dung trọng: >=680, 650 ‐ 680, 630 ‐ 650g/lit hạt
• Trọng lượng tuyệt đối: 35 ‐ 40, 40 ‐ 44, > 44 g/1000 
hạt
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

17

Đánh giá chất lượng và lực chọn đại mạch cho 
sản xuất malt
b. LỰC NẨY MẦM GE (germinative energy) : là số hạt nẩy mầm
(tính ra %) sau 3 ngày của q trình nẩy mầm trong điều kiện
thí nghiệm. GE càng cao chất lượng hạt càng cao. Trong sx bia
nên chọn GE 85‐90%.
c. KHẢ NĂNG NẨY MẦM GC (Germinative capacity) : % số hạt
có khả năng nầy mầm, mầm phải sống và phát triển sau ngày
thứ 5 của quá trình nẩy mầm trong điều kiện thí nghiệm.
Trong sx bia phải chọn GC 95% (vì hạt nẩy mầm thì ĐM mới
biến thành malt).

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

18

9


Đánh giá chất lượng và lực chọn đại mạch cho 
sản xuất malt
d. u cầu hóa học:
• W : 15%, bảo quản tốt nhất ở 12 – 13%
• Hàm lượng protit: 9 – 12%
• Hàm lượng tinh bột: 63 – 65%
e. Yêu cầu về cơ học:
• Tính đồng nhất về kích thước hạt: >2,8; 2,5 – 2,8; 2,2 –
2,5; < 2,2 mm
• Đại mạch khơng lẫn sạn, rơm rác (tạp chất <1%)
• Hạt khơng sâu, mốc, lép, xanh
19

Ngun liệu thay thế
Mục đích: giảm giá thành, cải thiện mùi vị, bảo quản
lâu hơn.
• Nhóm dạng hạt: các loại thóc, gạo, ngô, tiểu mạch, yến
mạch, lúa miến… sử dụng dưới dạng chưa ươm mầm
đưa vào nghiền tỉ lệ thay thế 30% có thể lên 50%.
• Nhóm dạng đường: dùng đường hoặc bán thành phẩm
từ đường. Sử dụng trực tiếp vào dịch đường ở giai
đoạn nấu hoa houblon: xiro tinh bột, xiro malt, xiro
caramel,…

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

20

10


HOA BIA
HOUBLON 
HOPS

the spice of beer

Humulus lupulus
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

21

Vai trị hoa Houblon
• Tạo vị đắng diụ, hương thơm đặc trưng cho
bia.
• Tăng khả năng tạo và giữ bọt.
• Tăng độ bền keo.
• Ổn định thành phần hóa học của bia.
• Tạo tính kháng khuẩn cho bia.

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

22

11

Cấu tạo búp Houblon

•Trục hoa:12 – 16%

•Búp hoa: dài 3 – 5 cm

•Cánh và nhị hoa:65‐68%

•Cánh: 40 – 100 cánh (TB 60)

•Hạt Lupulin: 18‐20%

•Hạt lupulin: 0,15‐0,25 mm

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Cơng nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

23

Thành phần hóa học của Houblon
Thành phần
Nước
Chất đắng
Polyphenol
Tinh dầu thơm
Protein
Cellulose
Chất khoáng
Các hợp chất khác

Hàm lượng (tính
theo % chất khơ)
11 – 13
15 – 21
2.5 – 6.0
0.3 – 1
15-21
12 – 14
5–8
26 – 28

(Hồng Đình Hịa, Cơng nghệ sản xuất Malt và Bia, 2001)

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

24

12


Thành phần hóa học của Houblon

Các thành phần của Houblon có
vai trị như thế nào trong CNSX
Bia?

25

(Hồng Đình Hịa, Cơng nghệ sản xuất Malt và Bia, 2001)

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm ‐ IUH

Chất đắng (tan
trong dietyl eter)
15 – 16%

Acid đắng

-acid
đắng
(6 - 9%)

-Acid
đắng
(3 -4%)

Nhựa đắng

Nhựa
mềm
(5 - 6%)

Nhựa
cứng
(1 - 2%)

26
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

13


27
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

CÁC DẠNG SỬ DỤNG CỦA HOA
HOUBLON

28
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

14


Các chế phẩm hoa Houblon
• Hoa cánh: sấy nhẹ ở 50oC, sau đó
ép thành bánh
• Hoa viên
- Hoa viên loại 90
- Hoa viên loại 45
- Hoa viên đã được đồng phân hóa

• Cao hoa
• Bột cao hoa
• Đồng phân hóa cao hoa

29

30

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

15


Các chế phẩm hoa Houblon
Ưu điểm:
• Bia có độ đắng ổn định
• Thời gian bảo quản dài, tránh được sự biến
động lớn về giá.
• Độ đắng của chế phẩm hoa cao hơn.
• Có thể định lượng tự động hóa trong sản xuất
31
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

Các chế phẩm Houblon
Q2: Phân loại các chế phẩm
Houblon.
Q1: Tìm hiểu phương pháp
sản xuất các chế phẩm
Houblon và thành phần từng
loại chế phẩm?

32
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

16


Bài tốn

Dạng 1: Sử dụng 1 loai chế phẩm Houblon
• Thể tích dịch đường lên men: 100 hl
• Độ đắng của bia: 20mg/l iso α-acid
• Chế phẩm Houblon sử dụng: hoa viên thơm loại
90 có 5% α-acid
• Thời điểm bổ sung: đầu q trình cơ hoa
• Năng suất chiết chất đắng α-acid : 30%
33
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Cơng nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

Bài tốn
Dạng 2: Sử dụng 2 loai chế phẩm Houblon
• Thể tích dịch đường lên men: 100 hl
• Độ đắng của bia: 20mg/l iso α-acid
• Chế phẩm Houblon sử dụng:
- Hoa viên đắng loại 90 có 5% α-acid
- Hoa viên thơm loại 90 có 5% α-acid
• 70% chất đắng được cung cấp từ hoa viên đắng
• Thời điểm bổ sung:
- Hoa viên đắng: bổ sung đầu q trình cơ hoa
- Hoa viên thơm: trước khi kết thúc cơ hoa 15 phút
• Năng suất chiết chất đắng α-acid: 30% với hoa viên bổ sung đầu
quá trình, 15% cho hoa viên bổ sung gđ sau

34

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

17

NẤM MEN
Giống men nổi : Saccharomyces cerevisiae
- Công nghệ lên men nổi (top- fermenting)
- Nhiệt độ lên men: 14-23oC
- Nổi trên bề mặt dịch trong quá trình lên men, hình
thành lớp men dày trên bề mặt.
- Thời gian lên men ngắn (khoảng 1 tuần)
Giống men chìm Saccharomyces carlsbergensis
- Cơng nghệ lên men chìm (bottom- fermenting)
- Nhiệt độ lên men:4-12oC
- Lắng nhanh xuống đáy thiết bị khi kết thúc quá
trình lên men chính.
- Thời gian lên men dài (khoảng 2 tuần)
35
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

YÊU CẦU NẤM MEN BIA DÙNG
TRONG SẢN XUẤT
•
•
•
•
•
•

Tế bào to khoẻ, hình dáng đặc trưng.
Nấm men thuần khiết.
Mật độ tế bào khoảng 10-20 triệu tb/ml
Tỷ lệ tế bào chết: < 4%.

Lượng tế bào sinh trưởng nảy chồi : 10- 15%
Có khả năng chuyển hóa các đường đơi, đường đơn
giản, các peptid, acid amin, giải phóng ra CO2, rượu
etylic và nhiệt.
• Men giống khơng nhiễm VSV.

36
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

18


Đặc tính cơ bản của nấm men dùng
trong sản xuất bia
• Tốc độ lên men nhanh
• Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao
• Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, Oxi,
nhiệt độ và nồng độ CO2 phù hợp
• Có khả năng kết bơng hoặc kết lắng tốt
• Có khả năng sống sót cao
• Sản phẩm có hương và vị đặc trưng
• Đặc tính di truyền ổn định cao
37
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

4. NƯỚC
• Độ cứng: Từ mềm đến trung bình
• Hàm lượng muối cacbonat < 50 mg/l
• Hàm lượng muối Mg2+ <100 mg/l
• Hàm lượng muối clorua: 75 – 150 mg/l

• Hàm lượng Fe2+ < 0,3 mg/l
• Hàm lượng muối CaSO4 150 – 200mg/l
• NH3 , các muối NO2-: khơng có
• Vi sinh vật < 100 tb/ml
• Độ pH: 6,5 - 7

38

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

19


Ảnh hưởng Ca2+ đến chất lượng bia
• Ưu điểm:
• Ổn định α – amylase
• Tăng khả năng tách
căn nóng và lạnh
• Tăng khả năng lắng
của nấm men
• Tăng khả năng làm
trong bia

• Nhược điểm:
• Giảm PO43- trong dịch đường
• Tăng độ hịa tan các chất chứa
nitơ vào dịch đường
• Giảm màu dịch đường
• Giảm khả năng đồng phân αacid đắng

39
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

Ảnh hưởng Mg2+, Na+ và K+
• Mg2+:
– Co-facteur, tốt cho quá trình trao đổi chất
– Tạo độ sánh cho bia
– Giảm PO43- trong dịch đường
– Gây mùi vị (đắng) khó chịu cho bia

• Na+, K+
– Tạo độ sánh cho bia
– Tạo vị măn, mùi khó chịu
40
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

20


Ảnh hưởng của Fe, CU, Mn, Zn, Pb
• Fe2+, Fe3+:
• Mn2+, :Zn2+
– Xấu tới quá trình trao đổi
– Cofacteur, tốt cho quá
chất
trình trao đổi chất
– Giảm độ sánh, màu, bọt
– Gây mùi kim loại
của bia
– Gây mùi kim loại nặng

– Tạo cặn oxi hóa, gây đục
bia
• Cu2+
• Pb2+
– Cần cho quá trình trao đổi
– Độc cho nấm men
chất
– Gây đục bia
– Độc cho nấm men
– Tạo cặn oxy hóa, gây đục
bia
41
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

Ảnh hưởng của anion tới chất lượng bia
• HCO3-

• SO42-

– Hịa tan tanin của vỏ malt
– Tạo vị đắng chát, bia kém
tinh khiết
– Màu dịch đường tăng
– Giảm lượng cặn nóng, lạnh

– Bia uống có cảm giác bị khơ

– Vị đắng
– Hương vị kém (tạo
SO2,H2S)

• NO3-, NO2-:

• Cl-:

– Độc cho nấm men
– Diacetyl tăng
– Mùi lạ

– Tăng độ bền keo, độ sánh
– Giảm khả năng kết lắng
men
– Tạo chlorophenol (mùi dược • SiO3
– Độc cho nấm men
phẩm)
– Tạo cặn, gây đục bia

42

GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

21


5. CÁC CHẤT PHỤ GIA
1. Chế phẩm enzyme α_amylase (Termamyl)

2. Caramen
3. CaCl2
4. Acid ascorbic:
5. Maturex L (α –acetolactat decarboxylaza):

6. Hóa chất vệ sinh CN:
7. Nhóm các chất thu hồi CO2

43
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

5. CÁC CHẤT PHỤ GIA
Vai trò của các chất phụ gia trong công
nghệ sản xuất Bia?

44
GV: Trần Thị Mai Anh – Viện Công nghệ Sinh hoc & Thực phẩm - IUH

22