Công nghệ sản xuất malt và bia

TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SINH HỌC

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA

Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020

MỤC LỤC
Phần 1: TỔNG QUAN.....................................................................................3
1.1
1.2

Giới thiệu về bia.........................................................................................3
Đại mạch( Malt).........................................................................................3


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

1.3
1.4
1.5

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Hoa Houblon..............................................................................................8

Nước...........................................................................................................9
Giống VSV lên men bia............................................................................11

Phần 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA....................................14
2.1

Công nghệ sản xuất malt.........................................................................14
2.1.1 Ngâm đại mạch...............................................................................15
2.1.2 Ươm mầm đại mạch........................................................................17
2.1.3 Sấy malt tươi....................................................................................18
2.1.4 Tách rễ.............................................................................................20
2.1.5 Bảo quản.........................................................................................20

2.2

Công nghệ sản xuất bia..........................................................................20
2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu......................................................................22
2.2.2 Đường hóa nguyên liệu..................................................................24
2.2.3 Lọc bã, nấu hoa và làm lạnh dịch đường......................................26
2.2.4 Lên men...........................................................................................28
2.2.5 Lọc...................................................................................................29
2.2.6 Hoàn thành sản phẩm....................................................................30

Phần 3: SẢN PHẨM......................................................................................31
3.1 Phân loại sản phẩm.................................................................................31
3.2 Các tiêu chuẩn của sản phẩm.................................................................38
Phần 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................39

Phần 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về bia

•

Định nghĩa về bia: Là loại thức uống có truyền thống lâu đời, độ cồn thấp,
có giá trị dinh dưỡng cao và đặc biệt là cung cấp enzyme cho hệ tiêu hóa.
Đây là một sản phẩm công nghệ sinh học và được sản xuất bằng quá trình
2


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và khơng được chưng cất
sau lên men. Ngun liệu chính để sản xuất bia là đại mạch (malt), hoa
houblon, nấm men và nước.
1.2 Đại mạch (Malt)
•

Các loại đại mạch: Đại mạch thuộc họ lúa mì Graminenae, chi Hordeum.
- Đại mạch hai hàng: Được dùng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất bia.
Hạt phát triển tốt, tròn đều, vỏ trấu mỏng hơn.
- Đại mạch bốn hàng và đại mạch sáu hàng: Được dùng chủ yếu làm
thức ăn cho gia súc, gia cầm, tuy vậy ở một số nước vẫn dùng loại đại
mạch này để làm bia. Đại mạch 6 hàng có lớp vỏ trấu dày hơn nhưng
giàu enzyme và cho sản lượng lớn hơn. Đại mạch 4 hàng có thể dùng
để sản xuất một số chủng bia nổi tiếng như N0 1337, N0 1241,...

Hình 1.1 Đại mạch 2 hàng

Hình 1.2 Đại mạch 6 hàng

3


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Hình 1.3 Bia Ale N0 1337

Hình 1.4 Bia WHFD Local N0 1241
•

Cấu trúc hạt đại mạch: Gồm 3 phần chính là vỏ, nội nhũ và phôi.
-

Vỏ:
4


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER






-

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Vỏ trấu: Hầu hết các loại đại mạch được bao bọc bên ngồi
bằng lớp vỏ trấu là cơng cụ để bảo vệ các cơ quan bên trong
hạt. Thành phần hóa học của vỏ trấu là cellulose kết hợp chặt
với nhau nhờ chất khoáng và lignin. Vỏ trấu là cấu tử chiếm
nhiều trọng lượng nhất của vỏ đại mạch.
Vỏ quả: Dưới lớp vỏ trấu là vỏ quả với cấu trúc ba lớp tế bào
khiến cho lớp vỏ quả rất dai và bền vững.
Vỏ hạt: Dưới lớp vỏ quả là lớp vỏ hạt gồm hai lớp tế bào có vai
trị như màng bán thấm (chỉ cho nước đi vào hạt đồng thời giữ
các chất hịa tan trong hạt khơng bị hao hụt ra bên ngoài).

Nội nhũ: Là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt. Ngoài cùng
nội nhũ là lớp aleurone giàu protein và chất béo, đường, pentosan, vitamin
và chất xơ. Dưới lớp aleurone (lớp cám) là phần nội nhũ thật của hạt cấu trúc
gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít protein,
cellulose, chất béo, chất xơ và đường.
-

Phơi: Là phần sống của hạt, chỉ chiếm khoảng 2.5 – 5% trọng lượng
hạt nhưng nó có vai trị quan trọng đặc biệt không chỉ đối với sự sống
của cây mà ngay trong cơng nghiệp sản xuất bia. Q trình biến hạt
đại mạch thành hạt malt được đặt nền tảng trên sự nảy mầm của hạt,
tức là sự phát triển của phôi. Phôi được coi là nhà máy sản xuất
enzyme mà nếu thiếu nó thì cơ sở lý thuyết của q trình sản xuất
malt coi như sụp đổ.

Vỏ

Hình 1.5 Cấu tạo đơn giản của hạt đại mạch
5

CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

•

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Thành phần hóa học:
- Nước: Ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản hạt. Độ
ẩm cao sẽ kích thích q trình hơ hấp và tự bốc nóng của hạt làm hao
tổn chất khô. Hàm hượng nước cao sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vi
sinh vật hoại sinh, gây thối rửa hạt phát triển. Người ta xác định hàm
ẩm tối đa cho phép khi đưa vào bảo quản là 13%
-

Glucid:
 Tinh bột: Là cấu tử có ý nghĩa quan trọng đối với công nghệ sản
xuất bia, chiếm hơn một nửa khối lượng chất khô của hạt đại
mạch. Đối với công nghệ sản xuất malt và bia tinh bột vừa là
nguồn thức ăn dự trữ cho phôi vừa cung cấp chất hòa tan cho
dịch đường trước lúc lên men. Tinh bột tìm thấy nhiều nhất ở
nội nhũ. Điểm hồ hóa của đại mạch ở 80 0C, tính chất hồ hóa
của tinh bột có ý nghĩa rất lớn trong cơng nghệ sản xuất bia:
tinh bột đã được hồ hóa sẽ đường hóa nhanh hơn và triệt để
hơn.
 Cellulose: Phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu, do cấu trúc dai chắc
của cellulose nên nó khơng tan trong nước, khó bị phân cắt và
không bị thay đổi về mặt cấu trúc trong suốt q trình sản xuất
bia. Nó có vai trị quan trọng trong q trình lọc dịch đường vì

lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng.
 Hemicellulose: Là thành phần chủ yếu cấu tạo nên thành tế bào.
Dưới tác dụng của nhóm enzyme sitase, hemicellulose bị thủy
phân thành galactose, mantose, arabinose và xilose. Tất cả các
đường đơn này hòa tan bền vững vào dịch đường và tạo thành
chất chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm
men.
 Các chất pectin và các chất dạng keo: Sự tồn tại của các chất
này mang tính chất hai mặt, nó làm cho dịch có độ nhớt cao dẫn
đến khó lọc nhưng bên cạnh đó nó lại tạo cho bia có vị đậm đà
và làm tăng khả năng giữ bọt của sản phẩm.
 Saccharid thấp phân tử: Chủ yếu là đường đôi saccharose và
đường đơn glucose và fructose. Chúng đóng vai trị với sự phát
triển của phơi vào đầu giai đoạn ươm mầm.

-

Các hợp chất chứa nito: Có trong lớp aleurone và nội nhũ, gồm
protid và phi protid.
6


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Protid: Là chỉ số quan trọng chỉ sau tinh bột để đánh giá hạt có
đủ tiêu chuẩn để sản xuất bia hay khơng. Trong q trình thủy
phân protid sẽ tạo ra melanoid – một hỗn hợp màu vàng óng, có
vị ngọt và thơm dịu, là nhân tố quyết định hương vị của bia đen.

 Các hợp chất nito chứa phi protid: Gồm albumose, pepton,
peptide, polypeptide và acid amin. Các chất này cũng ảnh
hưởng đến việc giữ bọt, hương vị bia, là nguồn cũng cấp nito
cho nấm men và tồn tại trong bia như một hợp phần dinh
dưỡng.
Các hợp chất không chứa nito: Gồm các fitin, vitamin, chất khoáng,
chất béo và lipoid. Trong đó có polyphenol tạo vị đắng chát khó chịu
cho bia cần loại bỏ chúng bằng cách ngâm hạt vào môi trường kiềm
nhẹ.


-

-

Hệ enzyme: Phụ thuộc vào cơ chất bị phân hủy, các enzyme thủy phân
được chia thành ba nhóm: carbohydrase, protase, esterase. Quan trọng
hơn hết trong cơng nghệ sản xuất bia là nhóm enzyme diastase thuộc
nhóm cacbohydrase. Diastase phân cắt tinh bột thành các đường và
dextrin. Diastase gồm hai enzyme : α-amylase và β-amylase.




α-amylase (enzyme dịch hóa): Cắt tinh bột thành glucose và
dextrin, làm giảm độ nhớt của dịch cháo. Là enzyme chịu nhiệt
nhưng kém chịu chua. Nhiệt độ tối ưu của nó là 700C và pH là
5,7.
β-amylase (enzyme đường hóa): Cắt tinh bột thành maltose và
dextrin, điều kiện tối ưu của nó là 630C và pH là 4,7.

1.3 Hoa Houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng sau đại mạch trong công nghệ sản xuất
bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng làm tăng khả
năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền của keo và ổn định thành phần sinh học của
sản phẩm. Trong công nghệ sản xuất bia người ta chỉ dùng hoa cái chưa thụ phấn.
•

Thành phần hóa học của hoa houblon:

7


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Trong các cấu tử trên đây thì có giá trị nhất là chất đắng, tiếp đến là tinh
dầu thơm và thứ ba là polyphenol:
-

-

-

Chất đắng: Vai trò của chất đắng trong sản xuất bia là
vô cùng to lớn. Chúng làm cho bia có vị đắng dịu, tạo ra
một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Khi hòa tan
vào dịch đường và tồn tại trong bia, các chất đắng là

những hợp chất có hoạt tính sinh học cao, tạo ra sức
căng bề mặt giúp bia có khả năng giữ bọt rất lâu. Với
một nồng độ khá thấp, các chất đắng cũng có khả năng
ức chế mạnh sự phát triển của vi sinh vật. Vì chúng có
tính kháng khuẩn rất cao và nhờ đó làm tăng độ bền sinh
học của sản phẩm.
Tinh dầu thơm: Tinh dầu thơm của hoa houblon hòa tan
vào dịch đường và tồn tại trong bia tạo cho thành phẩm
có mùi thơm nhẹ đặc trưng. Tinh dầu thơm có mùi rất
mạnh và dễ bay hơi ở nhiệt độ thường. Vì thế trong thời
gian đun sơi dịch đường với hoa houblon, có đến 98%
lượng tinh dầu thơm đã bay ra ngồi theo hơi nước, chỉ
cịn lại 2% tồn tại ở trong bia.
Polyphenol: Vai trò của polyphenol là dùng để kết lắng
và loại bỏ hợp chất protid cao phân tử (nguyên nhân gây
đục cho sản phẩm) khỏi dịch đường, làm ổn định thành
phần và tăng độ bền của bia thành phẩm.
8


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Hình 1.6 Hoa bia (hoa houblon)
1.4 Nước

Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm đến 77- 90%, với một tỉ lệ lớn như
vậy ta có thể nói rằng nước là một trong những ngun liệu chính để sản xuất bia.
•

Thành phần hóa học của nước trong sản xuất: là nước mềm, có thể uống
được, trong, khơng mùi khơng vị. Hàm lượng Mg2+ < 100 mg/L;
Fe <0,5 mg/L; Cl- < 200 mg/L; CaSO4 < 200 mg/L; Khơng có NH3, NO2 .

•

Ảnh hưởng của các ion trong nước:
- Ca 2+ : Thường tồn tại dạng muối CaHCO 3 và CaSO4. Muối
bicarbonate gây ảnh hưởng bất lợi vì chúng giảm độ chua của dịch
cháo khi chúng tác dụng với phosphate của malt dẫn đến hoạt tính của
enzyme giảm và từ đó hiệu xuất thủy phân. Ngược lại với muối
bicarbonate, muối sulfate của calci lại làm tăng độ chua của của dịch
cháo điều này rất có lợi cho q trình đường hóa.
- Mg2+ : Phản ứng giữa muối bicarbonate và sulfate của magie với các
muối phosphate của malt sảy ra hoàn toàn tương tự như các muối
calci. Nếu trong nước chứa nhiều MgSO4 thì chúng sẽ gây cho bia có
vị đắng.
- Na+ : Tồn tại ở muối Na2CO3. NaHCO3, Na2SO4, NaCl. Natri sulfate
nếu với hàm lượng nhiều sẽ tạo ra bia có vị đắng chát khó chịu. Muối
sodium chloride với hàm lượng từ 200 mg/L trở xuống sẽ làm cho bia
có vị đậm đà hơn.Vì thế người ta thường cho vào bia một lượng muối
ăn vừa phải.
- K+ : Tương tự như Na+.
9


CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

-

•

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Fe : Tồn tại ở dạng Fe(HCO3)2. Với hàm lượng cao chúng gây ảnh
hưởng trực tiếp đến chất lượng của malt và bia, làm mất cân bằng
trong tiến trình lên men, gây cho bia có mùi vị lạ, rút ngắn chu trình
sinh trưởng của nấm men, làm giảm độ bền keo và dễ gây đục cho sản
phẩm. Nồng độ tối đa cho phép của sắt chỉ từ 0.2 – 0.7 mg/L.

Các phương pháp xử lý nước: Phụ thuộc vào mức độ sạch, cần trải qua bốn
giai đoạn sau:
- Loại các chất dạng huyền phù: Lọc bằng các hạt có kích thước 0.8 –
1.2 mm. Với tỉ trọng nước từ 10 – 20 m 3 H2O/m2 và chiều cao khoảng
2m.
- Loại các chất hòa tan: Loại Fe và Mn bằng cách sục O2,...
- Diệt vi sinh vật: Có thể loại bỏ vi sinh vật bằng cách lọc tiệt trùng,
dùng tia UV, xử lí siêu âm hoặc hóa chất (dùng khí Cl2 cho vào nướcvì khí này có tính kháng khuẩn rất mạnh cho nên chỉ sau một thời gian
ngắn sau khi sử lý, hầu như toàn bộ tế bào vi sinh vật đã bị phá hủy).
- Làm mềm nước : Bằng phương pháp trao đổi ion.

1.5 Vi sinh vật lên men bia
•

Giới thiệu tổng qt về nấm men:

Men là các lồi nấm đơn bào, Kích thước đường kính mỗi tế bào men chỉ vào
khoảng 1/100 mm. Chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt chúng có
nhiều ở vùng đất trồng nho và các nơi trồng hoa quả. Nhiều loài nấm men có khả

năng lên men rượu bia. Từ lâu người ta đã biết sử dụng nấm men để sản xuất rượu
bia. Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay
thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại
nấm men còn được sử dụng để sản xuất protein. Ngồi ra nấm men cịn được sử
dụng trong cơng nghệ sản xuất bánh mì. Tuy nhiên, cũng có nhiều loại nấm men có
hại gây bệnh cho người và gia súc, làm hư hại lương thực, thực phẩm.
Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống
Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong mơi trường
nước mạch nha như các loại đường hồ tan, các hợp chất nito (các acid amin,
peptide), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt
các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là q trình trao đổi chất để chuyển hố các
chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm
men được tiến hành.
10


CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

•

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Đặc điểm phân loại nấm men: Nấm men trong công nghệ sản xuất bia
thường là chủng giống Sacchromyces, gồm có nấm men chìm và nấm men
nổi. Có hai dạng là nấm men có dạng hình oval hoặc hình trịn.
-

Nấm men lên men nổi là Sacchromyces cerevisiae dùng trong sản xuất
bia ale. Tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại
với nhau tạo thành chuỗi các tế bào nấm men hình dạng chủ yếu là

hình cầu hoặc hình oval với kích thước từ 7 – 10μm.


-

Đặc điềm hình thái: Sacchromyces cerevisiae sinh trưởng và phát
triển ở nhiệt độ cao, lơ lửng trên bề mặt là chủ yếu, nhiệt độ lên
men từ 10 – 250C. Khi quá trình lên men kết thúc, tế bào kết
chùm, thành chuỗi tạo lớp dày nổi lên bề mặt cùng với bọt bia
làm cho khả năng tự trong của bia rất chậm, khả năng lắng yếu
nên phải lọc cẩn thận.

Nấm men lên men chìm tên là Sacchromyces carlsbergensis, lên men
ở nhiệt độ thấp dùng trong sản xuất bia lager. Hầu hết các tế bào sau
khi nảy chồi thường đứng riêng lẻ hoặc cặp đơi, hình dạng chủ yếu là
hình cầu. Thành phần hoá học của tế bào chứa khoảng 75% nước, 15
– 45% protein của chất khô, 25 – 35% cacbonhydrate, 4 – 7% chất
béo, 8 – 9% chất vô cơ.


Đặc điểm hình thái: Sacchromyces carlsbergensis sinh trưởng
và phát triển ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ lên men từ 0 – 10 0C.
Phân bố ở tầng sâu trong thiết bị. Dễ kết lắng và dễ tách lớp.
Do đó q trình lọc dễ hơn đồng thời tạo điều kiện sử dụng lại
nấm men.

Nấm men đóng vai trị hết sức quan trọng trong cơng nghiệp sản xuất bia.
Nhờ đặc tính sinh dưỡng của nấm men là q trình chuyển hóa dịch đường
thành rượu (C2H5OH) và sinh ra khí CO2 là thành phần chính của bia, tạo ra
các mùi vị đặc trưng cho sản phẩm, tùy vào loại nấm men mà tạo ra các mùi

vị khác nhau.

11


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Hình 1.7 Nấm men Sacchromyces cerevisiae

Hình 1.8 Nấm men Sacchromyces carlsbergensis

12


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Phần 2: CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA
2.1 Cơng nghệ sản xuất Malt
Các q trình cơng nghệ sản xuất malt gồm 2 bước cơ bản: sản xuất malt tươi (gồm
ngâm đại mạch và ươm mầm đại mạch) và sản xuất malt thành phẩm (gồm sấy
malt tươi, tách rễ, đóng gói và bảo quản).

Đại mạch

Nước

Ngâm/Làm ướt
Ươm mầm
Sấy
Tách rễ
Malt

Bảo quản

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất Malt

13

Rễ


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

2.1.1 Ngâm đại mạch
Ngâm đại mạch là quá trình đầu tiên và rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến
thời gian ươm mầm, hao phí chất khơ trong q trình sản xuất malt và chi phối chất
lượng của malt thành phẩm.
•

Mục đích:
- Cung cấp thêm một lượng nước tự do từ mơi trường ngồi, hạt mềm
hơn, tạo điều kiện cho phôi mầm phát triển.
- Loại bỏ những hạt không đạt tiêu chuẩn (lép, không chắc), các tạp
chất, các mẫu gãy vụn,… mà trong quá trình làm sạch chưa loại bỏ hết

được.
- Rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, cơn trùng bám trên hạt đồng thời
có biện pháp sát trùng tồn bộ khối hạt bằng cách ngâm các hóa chất
hoặc chế phẩm cần thiết.

•

Q trình hút nước của hạt:
Trong đại mạch khô, hàm ẩm chỉ khoảng 11-13%, với làm lượng thấp như
vậy chúng khơng đủ khả năng hoạt hóa phơi để phát triển thành cây non. Do
đó hạt phải hút thêm một lượng nước bổ sung trong quá trình ngâm, nước sẽ
xâm nhập theo ba hướng chính:
-

•

Thấm trực tiếp qua vỏ;
Phía cuối hạt có một sợi râu, đó là phần cuối của hai nửa vỏ trấu ghéo
vào nhau, có độ hở nhất định và nước sẽ tràn vào theo hướng đó;
Phía đầu hạt, tại chỗ tiếp giáp với mày và cuống hạt gọi là đế hạt, có
những tế bào chết, hình ống sắp xếp dọc theo hạt, là vị trí mà nước dễ
tràn vào phơi, những tế bào này đóng vai trị hút nước vào. Nước chủ
yếu xâm nhập vào hạt theo hướng này, hai hướng còn lại chiếm một
lượng ít hơn.

Những biến đổi của đại mạch trong quá trình ngâm:
Trong quá trình ngâm hạt, những quá trình sau đây xảy ra:
-

Sự thẩm thấu và khuếch tán của nước vào hạt;

Hòa tan các chất polyphenol, chất chát, chất màu ở vỏ vào môi
trường;
Sự thẩm thấu một số ion và muối hòa tan trong nước vào hạt;
Sự hút nước và trương nở của tế bào;
Sự hòa tan các hợp chất thấp phân tử trong nội nhũ vào nước;
Vận chuyển các chất hịa tan về phơi;
14


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

-

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Hịa tan tất cả enzyme có trong hạt vào nước hay là sự giải phóng
enzyme khỏi trạng thái nghỉ thành trạng thái hoạt hóa;
Sự hoạt hóa hệ enzyme oxy hóa- khử và enzyme thủy phân;
Sự hô hấp của hạt;
Sự thủy phân các chất hữu cơ cao phân tử;
Dấu hiệu sự phát triển cây non ở phơi.

•

Các yếu tố ảnh hưởng:
- Nhiệt độ: Là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ hút nước
của hạt. Nhiệt độ nước ngâm càng tăng thì tốc độ hút nước của hạt
càng nhanh, đồng nghĩa với thời gian cần thiết để ngâm hạt ngắn lại
và ngược lại, nhiệt độ càng hạ thì thời gian ngâm hạt sẽ kéo dài.
- Độ lớn của hạt: Ảnh hưởng đến tốc độ hút nước và cường độ hô hấp

của hạt. Hạt to hút nước chậm hơn hạt bé.
- Hàm lượng protein của hạt: Hạt càng chứa nhiều protein thì tốc độ
hút nước càng chậm, vì protein khó trương nở và khả năng hút nước
cũng kém.
- Điều kiện khi hậu của vùng gieo trồng đại mạch: Đại mạch được
gieo trồng ở vùng khí hậu khơ, độ ẩm khơng khí thấp, lượng mưa ít và
đất kém màu mỡ có khả năng hút nước kém hơn so với đại mạch được
trồng ở khí hậu ơn hịa. Lí do là vì khả năng thích ứng với điều kiện
sống của thực vật liên quan đến cấu trúc vi thể của tế bào.
- Oxi trong nước ngâm: Là yếu tố quyết định đến cường độ hơ hấp,
giúp giải phóng ra năng lượng cần thiết cho sự phát triển của mầm.
- Thành phần hóa học của nước ngâm: Ảnh hưởng trực tiếp đến vận
tốc hút nước của hạt. Nước ngâm có pH nghiêng về acid thì dễ hịa tàn
các thành phần tanin hoặc chất đắng trong vỏ malt.

•

Yêu cầu về thiết bị ngâm:
Thiết bị ngâm cần được trang bị bơm ly tâm để chuyển hạt, van, nhiệt kế, ẩm
kế, đường ống dẫn khí, compresor,… cần phải đáp ứng được các yêu cầu
sau:
-

Nạp nguyên liệu và tháo dỡ đại mạch ướt phải dễ dàng, thuận tiện,
tránh va đập cơ học mạnh;
Cấp thoát nước nhanh, đầy đủ;
Hệ thống thơng khí phải đồng đều trong tồn khối hạt;
Hệ thống đường ống phụ trợ phải gọn gàng, tiết kiệm;
15

CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

•

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Hệ thống sử dụng dung tích hữu ích tối đa, giảm đến mức thấp nhất
nhiêu tốn vật liệu chế tạo;
Bảo đảm các yêu cầu của công nghệ.

Phương pháp ngâm:
Ngâm đại mạch cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
-

-

Thời gian mà hạt hút nước đến hàm ẩm cần thiết là ngắn nhất;
Chế độ khơng khí đầy đủ nhất, hạt nguyên vẹn nhất;
Trạng thái cơ học và trạng thái sinh lí của hạt tốt nhất bảo đảm cường
lực nảy mầm sau này của hạt cao nhất.
Phương pháp ngâm:
Ngâm lì trong nước;
Ngâm hốn vị nước - khơng khí;
Ngâm trong dịng liên tục nước - khơng khí;
Ngâm bằng phương pháp phun nước;
Ngâm băng phương pháp phun nước - hút khí.

2.1.2 Ươm mầm đại mạch
Khi hạt đại mạch qua quá trình ngâm đã đạt đến độ ẩm cân bằng cần thiết cho sự

lên mầm sẽ có những chuyển biến lý - hóa, sinh - hóa. Khi đó nếu các điều kiện về
độ ẩm, nhiệt độ, oxy đầy đủ và thích hợp thì phơi mầm sẽ phát triển nhanh.
•

Mục đích:
- Chuyển hệ enzyme từ trạng thái nghỉ sang trạng thái hoạt động.
- Tăng trưởng về khối lượng và cường lực xúc tác.
- Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thủy phân.

•

Những biến đổi của đại mạch trong q trình ươm mầm:
- Sự hoạt hóa enzyme sitase: Enzyme sitase phá vỡ thành tế bào, tạo
điều kiện cho các enzyme khác xâm nhập và hoạt động dễ dàng. Kết
quả là cho hạt “mềm”, sau khi sấy khơ thì trở nên xốp.
- Sự hoạt hóa enzyme amylase: Làm thay đổi lớn thành phần của hạt,
một phần tinh bột bị phân cắt thành dextrin và các loại đường đơn
giản như glucose, maltose.
- Sự hoạt của enzyme protease dẫn đến sự thay đổi thành phần protein
của hạt.
- Sự hoạt hóa enzyme esterase dẫn đến thay đổi độ chua phân định của
malt.
16


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

•

Các yếu tố ảnh hưởng:
- Nhiệt độ: Là một yếu tố gây ảnh hưởng rất mạnh đến tiến trình các
quá trình enzyme, chi phối tồn bộ các q trình khác trong giai đoạn
ươm mầm. Thích hợp nhất cho giai đoạn ươm mầm đại mạch ở ở
nhiệt đọ 14-16oC, còn nhiệt độ trong hạt là 10-12 oC, trong thời gian
ươm mầm, nhiệt độ của hạt nên khống chế để tăng dần dần lên 1718oC.
- Đặc trưng của đại mạch: Như độ dài của rễ, lá mầm,… ảnh hưởng
đến thời gian ươm mầm.

•

Phương pháp ươm mầm:
Ươm mầm chỉ có hai hướng cơ bản: có thơng gió hoặc khơng thơng gió
cưỡng bức cho khối hạt để cung cấp oxy cho chúng và giải thốt CO 2 ra
ngồi.
-

Ươm mầm khơng thơng gió;
Ươm mầm thơng gió trong cassette;
Ươm mầm thơng gió trong tang quay;
Ươm mầm bán liên tục theo nguyên tắc “luống di động”.

2.1.3 Sấy Malt tươi
Sấy malt là q trình cơng nghệ cần thiết nhằm thu nhận được malt thành phẩm có
đầy đủ tính chất và tiêu chuẩn về chất lượng.

•

Mục đích:

- Tách nước khỏi hạt, hạ hàm ẩm của hạt xuống 1.5-3.5% để chuyển
thành sản phẩm bền vững, dễ dàng cho việc vận chuyển, bảo quản và
loại trừ khả năng xăm nhập của vi sinh vật;
- Tiêu diệt hầu hết các loại vi sinh vật bám trên hạt;
- Tăng hàm lượng chất chiết hòa tan của sản phẩm;
- Hạn chế tối đa tổn thất chất khơ của hạt;
- Dừng q trình nảy mầm để bảo quản;
- Giảm hoạt lực của enzyme;
- Làm cho sản phẩm có hương thơm và vị đặc trưng.

•

Các giai đoạn sấy malt tươi:
17


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Phụ thuộc vào bản chất của q trình chuyển hóa trong từng thời điểm, q
trình sấy malt tươi có thể chia thành 3 giai đoạn chính:
-

-

-

Giai đoạn sinh lí: Giai đoạn mà nhiệt độ tăng lên 45 oC, hàm ẩm trong
hạt sẽ hạ dần về khoảng 30%. Đặc điểm của giai đoạn này là rễ và lá

mầm vẫn phát triển vì độ ẩm và nhiệt độ thích hợp cho các q trình
này diễn ra.
Giai đoạn sinh hóa (giai đoạn enzyme): Giai đoạn nhiệt độ tăng đến
70oC, hàm ẩm giảm đến 10-12%. Trong giai đoạn này hoạt động sống
của hạt bị ức chế mạnh, sự phát triển của rễ và lá mầm bị ngừng lại,
nhưng hoạt động của hệ enzyme thủy phân vẫn tiếp tục diễn ra và yếu
dần. Kết quả là trong hạt tích lũy thêm một lượng chất chiết hịa tan.
Giai đoạn hóa học: Giai đoạn nhiệt độ tăng dần lên 75-105 oC, hàm ẩm
của hạt giảm về tối thiểu 1.5-3.8%, biến đổi hóa học chủ yếu là tạo
nên các hợp chất màu, mùi thơm và hương vị đặc trưng cho malt.

Các biến đổi của malt: Hàm lượng đường saccharose tăng, hàm lượng đạm
formol giảm, độ chua định phân ban đầu tăng, hàm lượng các chất thấp phân
tử dễ hịa tan tăng.
•

Cơng nghệ sấy Malt:
Tùy thuộc vào tính chất, đặc trưng của malt như hàm lượng melanoid, hàm
lượng chất chiết hòa tan, cường độ màu, hoạt lực enzyme, pH, độ chua định
phân,… mà có cơng nghệ sấy malt khác nhau. Cần xác lập một chế độ sấy
thích hợp để thu nhận malt có chất lượng cao nhất.

•

Thiết bị sấy malt:
Thiết bị sấy malt thường được gọi là lò sấy.
-

Căn cứ vào tính liên tục của đường dịng malt vào/ra:
Lị sấy gián đoạn;

Lò sấy bán liên tục;
Lò sấy liên tục.
Căn cứ vào hình dáng của lị, và tư thế của lớp malt lúc sấy:
Lò sấy đứng;
Lò sấy nằm ngang: lò sấy nằm ngang một tầng, hai tầng,…

18


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

2.1.4 Tách rễ
• Malt khơ thu nhận được sau khi sấy chưa thể dùng ngay để sản xuất. Để ổn
định chất lượng của malt, phải loại bỏ ngay rễ và bảo quản trong một thời
gian nhất định.
• Trong thành phần hóa học của rễ malt chứa nhiều chất thuộc nhóm alkaloid,
nếu tồn tại trong bia sẽ gây ra vị đắng khó chịu; thành phần của rễ malt cũng
là nguyên nhân tạo rượu bậc cao trong quá trình lên men bia. Vì vậy rễ malt
cần được loại bỏ.
• Q trình tách rễ được tiến hành ngay sau khi malt được đưa ra khỏi lị sấy
khi hạt cịn nóng, rễ cịn giịn. Việc tách rễ malt được thực hiện bằng thiết bị
chuyên dụng gọi là máy đập rễ.
• Lượng rễ tách ra thường chiếm 2.5-5% so với trọng lượng của malt.

2.1.5 Bảo quản
• Malt sau khi sấy và tách rễ chưa thể dùng ngay để sản xuất bia, vì:
- Vỏ giịn, nghiền bị nát, trong q trình đường hóa sẽ hịa tan một
lượng lớn polyphenol làm cho bia kém độ bền keo, dịch đường khó

lọc;
- Hoạt lực enzyme thủy phân chưa ổn định, q trình đường hóa diễn ra
khó khăn, hiệu suất thu hồi sản phẩm chưa đạt giá trị cao nhất.
• Malt khô sau khi sấy, tách rễ cần được bảo quản ở nhiệt độ thấp, thống và
khơng khí khơ.
• Thời gian bảo quản tối thiểu là 4 tuần và tối đa là 2 năm.
• Phải thường xuyên theo dõi nhiệt độ và khơng khí trong kho trữ để theo dõi
biến đổi chất lượng malt trong thời gian bảo quản.
2.2 Công nghệ sản xuất bia
Các q trình cơng nghệ sản xuất bia gồm 7 bước chính: đường hóa, lọc, nấu hoa,
làm lạnh nhanh, lên men, lọc, hoàn thiện sản phẩm.

Malt

19


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Nghiền

Đường Hóa

Lọc bã

Nấu hoa

Lắng trong

Làm Lạnh Nhanh

Men Giống

Lên men

Thu Hồi CO2

Tàng Trữ

Lọc Bia

Hồn Thiện Sản Phẩm

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình sản xuất bia

20


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

2.2.1 Chuẩn bị ngun liệu
Có 4 ngun liệu chính cần dùng cho quá trình sản xuất bia: malt, hoa houblon,
nước và nấm men. Chất lượng của bia thì phụ thuộc vài chất lượng của 4 loại
nguyên liệu này mà malt là thành phần chính quan trọng để làm bia. Do đó, việc
làm sạch, đánh bóng và nghiền malt rất quan trọng.
2.2.1.1 Làm sạch và đánh bóng malt

Trong thời gian bảo quản, vận chuyển, malt luôn luôn bị bụi bẩn. Nguyên nhân là
do sự ma sát giữa các hạt trong thời gian vận chuyển, xáo trộn hoặc cũng có thể là
trong quá trình tách rễ, một vài hạt bị gãy, dập. Thêm vào đó các tạp chất lớn như
lơng chim, lá khơ… rơi vào khi bảo quản ở kho hở. Vì vậy chúng ta cần làm sạch
và đánh bóng malt. Các thiết bị dùng để làm sạch và đánh bóng malt có cấu tạo rất
khác nhau.

1 – Sàng rung
2 – Tang quay
3 – Quạt
4 – Chổi mặt sóng đàn
hồi
5 – Van điều chỉnh
6 – Phễu đổ malt
7 – Cửa thốt khí đẩy
8 – Hộp máy

Malt được đổ vào phễu
(6), nhờ hệ thống sàng
rung (1) các tạp chất lớn
được giữ lại trên sàng,
malt và các tạp chất bé bị
rơi xuống sàng dưới. Lỗ
mắc sàng của sàng dưới có
kích thước bé nên các tạp

Hình 2.3: Máy làm sạch và đánh bóng malt

21

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

chất bé rơi xuống, malt được giữ lại và tiếp tục đổ xuống bộ phận phía dưới để đi
quay tang (2). Tang quay (2) sẽ ép malt lên chổi mặt sóng đàn hồi (4), nhờ vậy bụi
bám trên hạt được giữ lại và hạt malt được làm bóng. Tốc độ của malt qua tang
quay được điều chỉnh bằng cách tăng hoặc giảm khoảng cách giữa nó với chổi (4)
và bộ phận điều chỉnh khoảng cách là van (5). Bụi và các tạp chất nhẹ được quạt
thổi ra ngoài.
2.2.1.2 Nghiền malt
Đây là quá trình nghiền nhỏ hạt thành nhiều mảnh, phá vỡ cấu trúc tinh bột để tăng
diện tích tiếp xúc với nước, thúc đẩy q trình đường hóa và thủy phân diễn ra
nhanh hơn. Mục đích của nghiền malt là để khi đường hóa thu được nhiều chất hịa
tan nhất có lợi cho sản xuất và chất lượng thành phẩm. Malt có thể được nghiền
khơ, nghiền ẩm, nghiền ướt tùy thuộc vào công nghệ sản xuất bia.







Nghiền khô: Malt sau khi được nghiền khô sẽ trở thành bột nghiền. Thành
phần của bột nghiền gồm vỏ (vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt), tấm lớn, tấm bé và bột
malt. Bột nghiền chia ra hai loại: bột thô và bột mịn. Phương pháp nghiền
khơ thường sử dụng các máy nghiền có 1, 2, 3 đơi trục.
• Ưu điểm:
- Có thể nghiền trước khi nấu được;

- Nghiền tốt các malt có độ nhuyễn kém;
- Dễ vệ sinh.
• Nhược điểm:
- Khơng giữ được ngun vỏ;
- Bụi bay ra nhiều khi nghiền;
- Dung tích chứa trong thùng lọc nhỏ .
Nghiền ẩm: Malt được ngâm vào nước trước khi nghiền khiến cho các
thành phần của malt trở nên mềm và dai hơn. Vỏ trấu cũng dễ tách hơn và
được bảo tồn khi nghiền. Do đó, q trình lọc dịch chiết sẽ tốt hơn, các
thành phần trong malt cũng được nghiền tốt hơn.
• Ưu điểm:
- Vỏ trấu được bảo tồn;
- Tồn bộ q trình có điều chỉnh độ ẩm.
• Nhược điểm:
- Các phản ứng oxy hóa khơng mong muốn xảy ra.
Nghiền ướt: Malt được nghiền cùng với nước theo tỷ lệ phối trộn nhất định.
Nghiền ướt ngâm: malt sẽ ngâm trong nước với nhiệt độ trong khoảng 10 –
30 phút. Lúc này độ ẩm của malt khoảng 30%, hạt mềm, vỏ dai.
22


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

Ưu điểm:
- Vỏ trấu được bảo tồn;
- Dung tích chứa trong thùng chứa lớn.
• Nhược điểm:
- Nghiền khơng tốt các malt có độ nhuyễn kém;

- Ngâm khơng đều, hoạt lực chưa được kiểm sốt;
- Chi phí đầu tư lớn;
- Thiết bị dễ bị ăn mịn.
Nghiền ướt khơng ngâm: Malt được phun nước nóng trong 40 giây. Độ ẩm
khoảng 20%, nội nhũ vẫn khơ.
• Ưu điểm:
- Giảm thời gian thao tác;
- Vỏ trấu đảm bảo;
- Tồn bộ malt được đồng hóa ở cùng điều kiện.
• Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư lớn.
•



2.2.2 Đường hóa ngun liệu
Đường hóa là q trình chuyển tối đa những chất khơng hịa tan dự trữ trong malt,
thơng qua các hệ thống enzyme có sẵn trong hạt malt bằng con đường thủy phân.
Mục đích là chiết tối đa các chất có thể hịa tan trong ngun liệu và thủy phân các
chất có phân tử lượng cao, tạo thành những chất đơn giản, hòa tan được với nước
tạo thành dịch đường hóa.
2.2.2.1 Các phương pháp đường hóa
• Phương pháp ngâm chiết: Là phương pháp đơn giản, không cần sự đầu tư
lớn của các phân xưởng. Người ta hòa bột với nước ở một nhiệt độ xác định,
sau đó tăng nhiệt độ bằng cách thêm nước nóng hoặc nước lạnh.
 Ngâm chiết dần: Cho dần bột vào nước nhào trộn đến khi nhiệt độ cuối của
khối bột nhão là . Sau đó đảo trộn trong vịng 15 phút và giữ n 30 phút để
q trình đường hóa xảy ra.
 Ngâm chiết thơng thường: Dùng với malt có chất lượng cao. Nhiệt độ hòa
bột là , bật cánh quấy trong 30 phút. Tăng nhiệt độ lên , giữ trong 15 phút.

Nâng nhiệt độ lên trong 60 phút rồi tăng lên đến để q trình đường hóa
diễn ra cho đến khi kết thúc. Nhiệt độ cuối cùng của quá trình đường hóa là .
• Phương pháp đun sơi từng phần: Bột được hịa trong nồi đường hóa với tỉ
lệ pha lỗng khá cao, để malt lắng xuống, lấy một phần lượng malt đã lắng
chuyển sang nồi nấu, sau khi giữ yên , nồi được đun sôi ở trong 10 – 20
23


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

phút (bia vàng) hoặc 30 – 45 phút (bia đen). Phần malt vừa đun sôi này được
đưa trở lại dịch hèm để nâng toàn bộ hỗn hợp đến nhiệt độ chọn trước, người
ta thường thực hiện phương pháp đun sôi 1 lần, 2 lần,3 lần. Phương pháp
này tạo ra những bước nhảy nhiệt độ, tránh dừng ở các nhiệt độ trung gian,
linh hoạt dễ điều chỉnh. Việc đun sôi một phần dịch đường đã làm tăng năng
suất sử dụng nguyên liệu và cho phép loại bỏ kết tủa do đông tụ.
2.2.2.2 Các yếu tố tác động tới quá trình đường hóa
• Nhiệt độ: Mỗi enzyme có hoạt độ tối ưu khác nhau, vì thế nhiệt độ quá thấp
hoặc quá cao so với nhiệt độ tối ưu thì khả năng hoạt động của enzyme
khơng cao, dẫn đến tốc độ đường hóa xảy ra chậm.
• pH: Trong q trình đường hóa, nếu pH quá thấp hoặc quá cao thì sẽ bất lợi
cho các phản ứng của enzyme dẫn đến việc cơ chất bị cắt khơng triệt để,
hiệu suất thu hồi chất hịa tan kém và ảnh hưởng đến q trình lọc.
• Chất lượng malt: Protein trong malt thường bị biến đổi. Nếu giữ nhiệt độ
dài thì bia sẽ có vị nhạt, độ bọt kém do sự thủy phân quá nhiều protein cao
phân tử.
• Điều kiện tiếp xúc của các enzyme và các thành phần malt: Việc hòa trộn
malt, nước là tạo điều kiện kích hoạt cho enzyme tiếp xúc với các thành

phần malt để đường hóa tốt hơn.
• Khuấy: Cần phải được thiết kế phù hợp và vận hành đúng. Trong quá trình
đường hóa, nếu cánh khuấy mạnh thì tạo điều kiện cho cho oxy thâm nhập,
thay đổi cấu trúc của hợp chất có trong dịch hèm.
• Sự oxy hóa trong q trình đường hóa: Tùy thuộc vào khả năng hịa tan
của khơng khí vào nhiệt độ và nồng độ của dịch hèm. Điều này sẽ làm sẫm
màu đường, màu của bia, hương kém đi.
• Nồng độ enzyme: cường độ của quá trình đường hóa ảnh hưởng rất nhiều
vào khối lượng của enzyme hoạt tính. Vì vậy cần phải điều chỉnh khối lượng
của chúng một cách hợp lí.

24


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BEER

GVHD: NGUYỄN THỊ CẨM VI

2.2.2.3 Thiết bị đường hóa

Hình 2.4: Nồi đường hóa

Khi nấu ta dùng
1 – 2 thiết bị
tùy theo quy
trình.
Nếu
dùng
100%
malt

đại
mạch
nhưng
dùng
quy
trình ngâm thì chỉ cần dùng 1 thiết bị. Nếu sử dụng quy trình đun sơi từng phần thì
thêm một thiết bị nấu nữa. Dùng nguyên liệu thay thế một phần malt thì cần thêm
một số thiết bị nấu riêng còn gọi là thiết bị hồ hóa. Cấu tạo của thiết bị đường hóa
và hồ hóa giống nhau nhưng thiết bị hồ hóa nhỏ hơn vì lượng dịch hồ cần hồ hóa ít
hơn tổng dịch hèm.
2.2.3 Lọc bã, nấu hoa và làm lạnh dịch đường
2.2.3.1 Lọc – rửa bã
Là quá trình phân riêng pha lỏng (dịch nha) và pha rắn (bã malt chứa các hợp chất
khơng tan).


Mục đích :
25