Đồ án tốt nghiệp
Phần 1: công nghệ sản xuất bia
Chơng 1
Nguyên liệu sản xuất bia
1.1 Malt đại mạch, nguyên liệu chính trong sản xuất bia
1.1.1 Đặc tính thực vật
Đại mạch thuộc nhóm thực vật có hạt, thuộc họ lúa mì. Đại mạch có hai
loại là đại mạch mùa đông và đại mạch mùa xuân, chu kỳ sinh trởng của đại
mạch là khoảng 100-120 ngày, tất cả các giống đại mạch chia ra làm hai nhóm
chính là đại mạch hai hàng và đại mạch nhiều hàng. Trong công nghiệp sản
xuất bia nghời ta chủ yếu dùng đại mạch hai hàng vì loại đại mạch này cho chất
lợng bia cao, vị bia thơm ngon hơn loại bia đợc sản xuất từ đại mạch nhiều
hàng.
1.1.1 Thành phần hoá học của đại mạch
Thành phần hoá học của đại mạch rất phức tạp. Nó phụ thuộc vào giống
đại mạch, điều kiện đất đai, khí hậu từng vùng, kỹ thuật canh tác và điều kiện
bảo quản. Các chỉ số về thành phần hoá học của đại mạch là nhân tố quyết định
đến chất lợng bia và để kiểm tra xem đại mạch có đủ yêu cầu về sản xuất bia
không ta kiểm tra một số thành phần sau:
1.1.2.a Thành phần nớc trong đại mạch
Nớc của đại mạch có ảnh hởng rất lớn đến quá trình vận chuyển và bảo
quản hạt. Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình tự hô hấp và tự nóng lên của hạt.
Hai quá trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô. Bên cạnh đó
thủy phần cao quá mức sẽ cho phép vi sinh vật phát triển mạnh đặc biệt là các
loại sinh vật gây thối rửa hạt.Vì vậy để dễ dàng có các biện pháp bảo quản tốt
đại mạch tránh bị vi sinh vật xâm nhập thì ta cần phân loại đại mạch theo hàm
ẩm nh sau:
Đại mạch khô: hàm ẩm W<14%
Đại mạch trung bình: hàm ẩm W=14,5%-15%
1
Đồ án tốt nghiệp

vì vậy thể tích tinh bột tăng lên rất nhanh đến một thời điểm nhất định hạt tinh
bột bị phá vỡ ra và bắt đầu hình thành dung dịch keo, hiện tợng này gọi là hiện
tợng hồ hoá tinh bột. Tinh bột sau khi hồ hoá thì sẽ đờng hóa nhanh hơn và triệt
để hơn.
1.1.2.c Thành phần Xenlulo trong đại mạch
Xenlulo chủ yếu nằm trong vỏ trấu của đại mạch và chiếm khoảng 20%
chất khô của vỏ. Phân tử xenlulo bao gồm 2000-10000 gốc đờng đơn glucoza
xếp thành mạch dài xoắn lại từng chùm. Do cấu trúc nh vậy nên xenluloza đóng
vai trò đặc biệt quan trong quá trình lọc dịch đờng vì lớp vỏ trấu sẽ tạo lớp
màng lọc lý tởng.
1.1.2.d Thành phần Polyphenol và chất đắng
2
Đồ án tốt nghiệp
Polyphenol và chất đắng tập trung chủ yếu trong lớp vỏ đại mạch. Phần
lớn những hợp chất hoà tan trong bia đều là những dẫn xuất của Catechin.
Những hợp chất này có những tính chất có lợi cho sản xuất bia vì nó dễ dàng
kết hợp với Protit cao phân tử để tạo thành phức chất có khả năng dễ kết lắng
làm tăng độ bền của keo sản phẩm. Mặt khác sự hoà tan của Polyphenol vào
dung dịch đờng lại là nhân tố không tốt làm xấu đi hơng vị của bia. Để loại bỏ
các chất chát Polyphenol thì ta ngâm hạt trong môi trờng kiềm nhẹ.
1.1.2.e Thành phần Vitamin và chất khoáng
Đại mạch chứa trong thành phần của nó các loại Vitamin B
1
,B
2
,B
6
,C và
các tiền vị Vitamin khác. Tuy hàm lợng Vitamin rất ít nhng hệ Vitamin trong
đại mạch đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất bia vì Vitamin đóng

chất không có chứa N
2
và các hợp chất có chứa N
2
.
3
Đồ án tốt nghiệp
Trong công nghiệp sản xuất bia, đại mạch dùng để sản xuất Malt phải có
tỷ lệ nảy mầm và cờng độ nảy mầm cao (thờng tỷ lệ này chiếm khoảng
90%-95%). Malt đại mạch là hạt đại mạch đợc nảy mầm trong những điều kiện
nhân tạo có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Nhiệm vụ của qúa trình nảy mầm là
tích luỹ và làm giàu hệ Enzim trong đại mạch mà không làm tiêu hao nhiều tinh
bột. Sau quá trình nảy mầm, trong những điều kiện tiêu chuẩn của công nghệ,
hạt đại mạch có nhiều thay đổi về thành phần hoá học. Dới tác dụng của Enzim,
Hemilluloza, một số Polisacarit bị thuỷ phân tạo nên Hexoza và Pentoza để xây
dựng mô và rễ lá mầm. Các Enzim Amilaza phân huỷ tinh bột (thờng có từ
5%-10% tinh bột bị thuỷ phân ở giai đoạn này) tạo nên Glucoza, Malttoza,
Maltodetim và một lợng lớn sacaroza, phần lớn các loại đờng đợc tạo nên dần
dần bị tiêu hao bởi quá trình hô hấp và xây dựng tế bào mới cho mầm.Số đờng
còn lại bị giữ trong Malt ở dạng tự do, hàm lợng loại đờng này rất lớn gấp 3-4
lần so với hàm lợng của chúng trong đại mạch. Vì vậy hạt malt có vị ngọt còn
hạt đại mạch không có vị ngọt.
Đồng thời với hoạt động của các Enzim trên, nhóm Enzim Proteinnaza
cũng tăng cờng hoạt động, chúng thuỷ phân chất đạm dữ trữ trong hạt, các chất
cao phân tử và các hợp chất thấp phân tử nh Pepton, Peptit, các axít Amin và đ-
ợc chuyển đến mầm dới dạng chất hoà tan trong nớc, song song với hiện tợng
thuỷ phân chất đạm dữ trữ trong hạt còn có hiện tợng ngợc lại là tổng hợp chất
đạm mới. Đến cuối giai đoạn nảy mầm trong hạt đại mạch có khoảng 35%-41%
đạm hoà tan, lợng Nitơ Amin sau thời kì nảy mầm có khi lên tới sáu lần so với
lúc ban đầu. Nh vậy Malt đại mạch dùng trong sản xuất bia có nhiều u điểm nh

ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật, vừa có tác dụng làm cho màng Protein
bị trơng lên, phân rã ra và khuếch tán vào dung dịch.
1.4 Thóc nguyên lỉệu thay thế chính trong công nghệ sản xuất bia
1.4.1 Đặc trng chung của thóc
Cây lúa là cây lơng thực chính của gần nửa dân số thế giới, đặc biệt đợc
trồng nhiều ở các nớc vùng Đông Nam á. Sản lợng thóc trên toàn thế giới tập
trung chủ yếu ở Châu á . Năm 1991 tổng sản lợng thóc trên toàn thế giới là
521,4 triệu tấn thì sản xuất 478,6 triệu tấn, Châu Phi 12,3 triệu tấn và châu đại
dơng 0,8 triệu tấn. Việt nam mấy năm gần đây sản lợng lúa tăng lên đáng kể và
sản lợng xuất khẩu ngày càng tăng. Lúa là cây a ẩm và ấm nên trồng nhiều ở
châu thổ, các vùng nhiệt đới và ôn đới.
1.4.2 Cấu tạo và tính chất của hạt thóc
Cấu tạo của hạt thóc bao gồm vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt,lớp Alơrông,nội nhũ
và phôi. Tuỳ thuộc vào giống lúa và điều kiện phát triển của cây lơng thực mà
5
Đồ án tốt nghiệp
vỏ trấu của hạt thóc dao động trong khoảng lớn 10%-33% trọng lợng toàn hạt.
bình thờng thành phần vỏ trấu chiếm 17%-22%. Vỏ quả của hạt thóc rất mỏng
gồm nhiều các tế bào vàng đục và nâu hồng. Nội nhũ của hạt thóc phụ thuộc
vào loại giống và điều kiện phát triển mà có màu trắng hoặc màu đục. Độ trắng
trong của hạt không phụ thuộc vào thành phần hoá học của nó. Hạt thóc có kích
thớc nhỏ hơn hạt đại mạch, trọng lợng của hạt thóc khoảng 15-35 g, còn trọng l-
ợng hạt đại mạch 30-35 g. Lớp Alơrông của hạt thóc chỉ là một lớp tế bào còn
lớp Alơrông của đại mạch có 4 lớp tế bào.
1.4.3 Thành phần hoá học của hạt thóc
1.4.3.a Các chất Gluxit
Gluxit ở trong gạo chủ yếu dới dạng tinh bột và chiếm khoảng70%-80%
trọng lợng gạo. Tinh bột gạo tẻ chứa 17% Amilaza và 83% amilopectin. Tinh
bột gạo có kích thớc nhỏ nhất so với các loại tinh bột của các câykhác.Nhiệt độ
hồ hoá tinh bột thay đổi từ 75-85

Thành phần hoá học của hoa Hublông phụ thuộc vào chủng loại giống ,
điều kiện khí hậu, đất gieo trồng, kỹ thuật canh tác.... Thành phần hoá học của
hoa Hublông bao gồm:
Nớc : 11%-13%;
Protêin: 15%-21%;
Xenlulôza: 12%-14%;
7
Đồ án tốt nghiệp
Chất khoáng: 5%-8%;
Tinh dầu thơm: 0,3%0-1%;
Hợp chất khác: 26%-28%;
Trong các phành phần chính đợc nêu ra ở trên có trị nhất là chất đắng và
tiếp theo là tinh dầu thơm.
8
Đồ án tốt nghiệp
chơng 2
quy trình công nghệ sản xuất bia
Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, là sản phẩm
của quá trình lên men rợu ở nhiệt độ thấp dịch đờng lấy từ Malt, gạo và các loại
hạt giàu tinh bột và protein... nh Ngô, Tiểu mạch. Bia có hàm lợng cồn từ
1,7%-7% và khoảng 0,3%-0,5% khí CO
2
tính theo trọng lợng, đây là hai sản
phẩm thờng trực của hai quá trình lên men dịch đờng đã Hublông hoá.
Công đoạn sản bia nói chung đi theo những bớc chính sau:
Hình 1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia
Quy trình sản xuất bia
Ban đầu Malt đem đi nghiền nhằm tạo những điều kiện thuận lợi cho sự
tiến triển các biến đổi lí, sinh hoá trong quá trình đờng hoá, nhằm làm thế nào
để thu đợc lợng chất hoà tan lớn nhất. Vì thế thiết lập một diều kiện thích hợp

rằng phần lớn chất trong Malt ở dạng không hoà tan. Thông thờng hiệu suất
chất hoà tan trong dịch đờng là từ 75%- 78% chất khô của Malt, nghĩa là trong
quá trình đờng hoá hàm lợng chất hoà tan sẽ tăng từ 60%-63%. Sự phân cắt các
chất hữu cơ phức tạp trong Malt là kết quả của sự tác dụng của hệ thống men
sẵn có trong Malt. Thực chất của các quá trình ở giai đoạn này là sự thủy phân
các hợp chất cao phân tử dới xúc tác của Enzim, trong thành phần sản phẩm
thuỷ phân chiếm nhiều nhất về khối lợng là là đờng và Dextrim. Vì lý do này
mà ta gọi toàn bộ quá trình thuỷ phân ở giai đoạn này là bằng tên gọi đơn giản
là quá trình đờng hoá. Cháo Malt sau khi nấu xong đợc đa sang công đoạn lọc
dịch đờng.
Cháo Malt sau khi đờng hoá xong gồm hai phần: Phần đặc và phần loãng.
Phần đặc bao gồm tất cả những phần tử nhỏ không hoà tan của bột và phần
loãng là dung dịch nớc chức năng tất cả những chất hoà tan của Malt, ta gọi là
dịch đờng. Mục đích của quá trình lọc là nhằm tách phần lỏng riêng ra khỏi
phần đặc. Đặc trng của cháo Malt là trong đó có rất nhiều phần tử rắn.Trong
quá trình lọc những phần tử rắn này sẽ tạo thành một lớp nguyên liệu lọc phụ.
điều này có ý nghĩa khá lớn trong khi lọc.
Quá trình lọc cháo Malt tiến triển theo hai giai đoạn. Giai đoạn tách phần
dịch đờng ra khỏi phần đặc, và giai đoạn thu hồi những phần hoà tan còn bám ở
10
Đồ án tốt nghiệp
phần bã lọc bằng nớc rửa bã. Lúc đầu lớp màng lọc không giữ lại đợc tất cả
những phần tử rắn rất nhỏ nằm trong dung dịch đờng, những phần tử này đi qua
lớp màng lọc và làm cho dịch đờng ban đờng bị đục, nhng sau đó những phần tử
rắn rất nhỏ này dần dần tụ lại trên màng lọc, tạo lên một lớp màng lọc phụ, do
vậy càng về sau dịch đờng lọc đợc càng trong.
Tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền Malt, mức độ phân huỷ Malt,
cấu tạo màng lọc,đồng thời phụ thuộc vào một số yếu tố lý học nh nhiệt độ, áp
suất v..v...Để đảm bảo tốc độ lọc điều hoà và nhanh ta cần phải tạo điều kiện
cho sự phân bố đều các phần tử rắn trên toàn bộ bề mặt của lớp màng lọc. Muốn

những yêu cầu về kỹ thuật song bên cạnh đó có một số quá trình lại gây tác
dụng ngợc lại mà ta không mong muốn. Nớc đờng sau khi lọc cùng với nớc rửa
bã thờng bị đục và trong nớc thờng có chứa một số chất keo không ổn định hoặc
các vi sinh vật còn sót vì thế qua quá trình đun sôi này ta loại trừ đợc những yếu
điểm trên, làm ổn định thành phần hoá học của dịch đờng và tạo điều kiện cho
bia có thành phần và chất lợng đạt yêu cầu. Ngoài ra quá trình đun sôi dịch đ-
ờng với hoa Hublông còn giúp cho bia có độ bền sinh học và khả năng tạo bọt
tốt. Một trong những biện pháp thông dụng nhất hiện nay là đun sôi trực tiếp
dịch đờng với ha Hublông.
Toàn bộ sản phẩm của quá trình nấu dịch đờng với hoa Hulbông chuyển
sang công đoạn làm lạnh và lắng trong dịch đờng. Dịch đờng sau khi đun sôi
với hoa Hublông cần làm nguội đến nhiệt độ thích hợp cho từng loại bia trớc
khi lên men. Đồng thời quá trình này sẽ tạo thuận lợi cho quá trình bão hoà
thêm một lợng Oxi đối với nớc đờng và trên cơ sở đó có những phơng án làm
nguội dịch lên men. Trong quá trình đun sôi nớc đờng với hoa Hublông lợng
oxi trong nớc đờng bị giải phóng hầu hết và để bảo đảm mức độ bảo hoà Oxi
thích hợp với nớc đờng thì ta phải có những phơng án làm nguội dịch lên men
thích hợp. Mức độ trong của dịch đờng trớc khi cho lên men là một trong những
yếu tố quan trọng để thu đợc bia có chất lợng cao. Trong quá trình làm lạnh thì
một số chất hoà tan sẽ dần sần bị lắng xuống và bị kết tủa hiện tợng này gọi là
kết tủa lạnh. Thành phần của kết tủa lạnh bao gồm những phức chất của protit,
chất chát và chất đắng của hoa Hublông và vì thế khi thực hiện quá trình làm
lạnh dịch đờng đạt yêu cầu về kỹ thuật thì bia sẽ có mùi vị dễ chịu, mặt khác,
kết tủa lạnh trong rất nhiều trờng hợp sẽ làm hạn chế một số loại nấm men
không có lợi cho quá trình lên men sau này
Sau công đoạn làm lạnh thì đến công đoạn lên men dịch đờng. Trong quá
trình lên men chính phần lớn các chất đờng dới tác dụng của nấm men chúng
12
Đồ án tốt nghiệp
chuyển thành rợu Etilíc, CO

áo hơi thờng phải đạt 2,5-3 kg/cm
2
. Hệ thống truyền động và cánh khuấy của
nồi đợc sử dụng là cánh khuấy hình mỏ neo vì phù hợp với yêu cầu làm việc của
nồi. Tất cả các chi tiết thiết bị phụ kiện nh van an toàn áp kế, chuông báo
mức,ký đồ nhiệt đều trang bị đầy đủ trong nồi đờng hoá.
3.3 Các phơng pháp đờng hoá
Có nhiều phơng pháp đờng hoá nhng chia thành hai phơng pháp chính
sau:
Phơng pháp đun sôi từng phần.
Phơng pháp ngâm.
Trong đó phơng pháp đun sôi từng phần là phơng pháp cổ điển nhng vẫn
hay đợc sử dụng hơn cả, và đến nay một số nớc ở Trung Âu có truyền thống nấu
bia vẫn sử phơng pháp này. Phụ thuộc vào thành phần của hồ malt chia ra để đ-
ờng hoá ngời ta chia ra làm ba phơng pháp khác nhau là:
1. Phơng pháp đun sôi ba phần .
2. Phơng pháp đun sôi hai phần.
3. Phơng pháp đun sôi một phần.
14