TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
_____________________
TIỂU LUẬN
Các quá trình sản xuất cơ bản
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Nhóm sinh viên thực hiện:
Khuất Quang Tuấn
Phạm Hồng Cẩm
Phí Bá Vinh
Vũ Đình Đôn
Nguyễn Thị Thanh Dung
Lớp kỹ thuật môi trường K54
1
LỜI NÓI ĐẦU
Tiểu luận “Tìm hiểu quá trình sản xuất bia” gồm 5 chương được phân công
viết như sau:
- Chương 1. Tổng quan về ngành bia Khuất Quang Tuấn viết;
- Chương 2. Nguyên vật liệu, sản xuất bia Phí Bá Vinh, Khuất Quang Tuấn
viết;
- Chương 3. Công nghệ sản xuất bia Vũ Đình Đôn, Phí Bá Vinh, Phạm Hồng
Cẩm, Nguyễn Thị Thanh Dung viết;
- Chương 4. Nhận xét chung Phạm Hồng Cẩm, Khuất Quang Tuấn viết;
Nội dung của tiểu luận theo tinh thần của môn học Các quá trình sản xuất
cơ bản, đó là cung cấp những hiểu biết cơ bản nhưng rất cần thiết về công nghệ sản
xuất bia cho sinh viên năm thứ 2 ngành công nghệ môi trường Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội.
Trong quá trình viết tiểu luận chúng tôi đã nhận được nhiều góp ý của Thầy
và các bạn, chúng tôi xin cảm ơn vì điều đó!.
Vì nhiều lý do tiểu luận không tránh khỏi những thiếu sót về cả nội dung và
hình thức rất mong được Thầy và các bạn tiếp tục góp ý.

……… …………………………………………….27
9. Hoàn thiện sản phẩm……………… ……………………………28
9. 1. Hoàn thiện sản phẩm bia hơi…………… …………….28
9. 2. Hoàn thiện sản phẩm bia chai……… …………………28
Chương 4. Nhận xét chung…………………….
…………………………30
1. So sánh với các công nghệ khác………………………………….30
2. Phát thải………………………………….……………………… 30
2.1. Bã malt và hoa houblon… 30
2. 2. Cặn nóng…………………………………………………31
2.3. Nấm men thừa………………….…………………………32
2. 4. Nước thải…………………………………………………32
2. 5. Nhiệt thải…………………………………………………34
2.6. Bã chất trợ……………………….……………………… 35
2.7. Nhãn hỏng và chai, lon vỡ………………………… ……35
2.8. Bụi………………….….………………………………….35
3.9. Mùi……………………………….……………………….35
3.10. Tiếng ồn………….………………………………………36
Kết luận……………………………………………………………………37
Tài liệu tham khảo…………………… ………………………………….38
5
I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA
Bia là loại nước giải khát mát bổ, có độ cồn thấp, có bọt mịn xốp, có hương vị
đặc trưng, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp 1 lượng calo lớn trong bia ,còn
chứa một phức hệ enzim có tác dụng kích thích tiêu hoá.
Từ những nguyên liệu chính malt đại mạch , hoa houblon và nước đã tạo cho
bia hương thơm đặc trưng , vị đắng lớp bọt trắng mịn hàm lượng CO
2
bão hoà có
tác dụng giảm bớt cơn khát.

Sau một thời gian dài nghiên cứu pasteur đã khảng định, nấm men là vi sinh
vật duy nhất mà hoạt động của chúng đã làm lên quá trình lên men bia. Đến cuối
thế kỷ một số nhà khoa học Đức và Nga mới chứng minh được rằng một số nấm
men đã sản sinh ra enzim chuyển hoá đường thành rượu và CO
2
đó là hai thành
phần quan trọng của bia từ chổ lên men theo tự nhiên con người đã dùng kiến thức
khoa học can thiệp vào quá trình lên men . ứng dụng điều chỉnh nhiệt độ thích hợp
để giảm tối đa mức ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên với qui mô công nghiệp .
Tổng sản lượng bia thế giới hiện nay gần 100 tỷ lít/ năm . Trong đó châu âu chiếm
40%, bắc mỹ chiếm 25%. Còn lại phân bố ở các nước châu Phi, Nam Mỹ và Châu
Á .
7
Tính bình quân theo đầu người ở khu vực châu âu 150-200 lít/người/năm .
khu vực đông nam á 20-50 lít/người/năm. đối với nước ta nghành bia là một
nghành mới chỉ phát triển mạnh ở hai thập kỷ gần đây. Do hàng trăm năm nước ta
bị thực dân pháp đô hộ sau đó liên tục xảy ra chiến tranh chống giặc ngoại xâm .
vì vậy nền công nghiệp nói chung phát triển chậm so với nước khác và nghành
công nghệ sản xuất bia rượu cũng bị ảnh hưởng lớn . Trong những năm gần đây
nghành bia cũng đã được đảng và nhà nước ta chú trọng lên đã có chiều hướng
phát triển . Đến nay tổng sản lượng bia của nước ta khoảng là khá lớn, nhà máy bia
Hải Phòng, Thanh Hóa, Khánh Hoà, Vinh… Hai hãng hàng đầu trong lĩnh vực
công nghiệp bia của Việt Nam hiện nay là Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải
khát Sài Gòn (Sabeco) và Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội
(Habeco), chiếm giữ khoảng 50% thị phần, trong đó Sabeco chiếm khoảng 35% thị
phần, Habeco khoảng 15% thị phần bia cả nước. Tính đến đầu tháng 7/2009,
Sabeco đã sản xuất, tiêu thụ 406,6 triệu lít bia, tổng doanh thu đạt 6 603 tỷ 486
triệu đồng; ngoài thị trường trong nước, Sabeco còn xuất khẩu các sản phẩm bia
sang châu Âu, Nhật Bản, Ðài Loan, Australia, Cam-pu-chia…; theo kế hoạch cả
năm 2009, Sabeco tự sản xuất 360 triệu lít bia và cùng hợp tác liên kết sản xuất

mầm và sấy trong những điều kiện xác định.
Malt đại mạch là linh hồn của bia, là nguyên liệu chính để sản xuất bia đồng thời
là sản phẩm trung gian trong công nghệ sản xuất malt và bia.
9
Các giai đoạn chính trong sản xuất malt
Tuy nhiên ở Việt Nam chưa trồng được đại mạch, do đó phải nhập malt từ nước
ngoài nên chi phí sản xuất tăng lên. Do vậy giá thành của từng loại bia tương ứng
với hàm lượng malt nguyên chất, từ đó cũng một phần quyết định xem bia có ngon
hay không.
2. Hoa houblon (Hoa bia) [1,trang 47-50; 4,trang 22]
Houblon thuộc họ dây leo, sống lâu năm (30÷40 năm), có chiều cao trung bình 10-
15m. Hiện nay trên thế giới đang trồng trên 100 giống hoa houblon khác nhau.
Loại thực vật này chỉ thích hợp với khí hậu ôn đới nên được trồng nhiều ở Đức,
Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ, Trung Quốc,…
Hoa houblon có hoa đục và hoa cái riêng biệt cho từng cây, trong sản xuất bia chỉ
sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa đực không được sử dụng vì nó rất nhỏ, chứa ít
lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém.
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) của công nghệ
sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng
làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành
phần sinh học của sản phẩm. Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa
10
houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong
ngành sản xuất bia.
Thành phần hoa bia gồm có: nước, các chất nhựa, tinh dầu thơm và Polyphenol
Thành phần Hàm lượng %
Nước 10 – 11
Nhựa đắng tổng số 15 – 20
Tinh dầu 0,5 – 1,5
Tamin 2 – 5

•Nước làm lạnh: Mềm-tương đối cứng
•Nước rửa bã: Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, uống được
•Nước lò hơi: Nước mềm
_ Phụ thuộc vào mức độ sạch, nước trong được dùng trong sản xuất bia phải được
xử lí qua 4 giaiđoạn sau:
+ Loại các chất dạng huyền phù
+ Loại các chất hoà tan
+ Diệt vi sinhvật
+ Làm mềm nước
4. Nấm men bia [1,trang 90; 4, trang 24-25]
_ Nấm men là loài sinh vật đơn bào có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng
có chứa đường, Nito, photpho và các chất hữu cơ, vô cơ khác. Chúng là vi sinh vật
dị dưỡng có khả năng sống trong diều kiện hiếu khí và yếm khí.
_ Tế bào nấu men bia chứa 80% là nước bởi vậy, trong nấu men bia ép tỉ lệ giữa
trọng lượng ướt và trọng lượng khii là 4:1
_ Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành2 nhóm:
a, Nhóm nấm men nổi với các đặc tính :
_ Nhiệt độ lên men: 10÷25
o
C
_ Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trừơng.
_ Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày trên
bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm.
12
_ Khả năng lên men đừơng tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%).
b, Nhóm nấm men chìm với các đặc tính:
_ Nhiệt độ lên men:0÷10
o
C
_ Quá trình xảy ra trong lòng môi trường nên khả năng lên men tốt.

theo đơn đặt hàng của người tiêu dùng.
Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid mà từ đó dưới tác dụng của enzyme trong malt,
glucid của thế liệu sẽ chuyển hóa thành đường hòa tan. Vì vậy các loại ngũ
cốc được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia.
Khi sử dụng thế liệu chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp dến chất
lượng bia (màu sắc, mùi vị). Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế
liệu.
* Trong nhà máy bia sài gòn hiện nay sử dụng thế liệu là gạo (chiếm 30%)
do gao có những ưu diểm sau:
+ Có sẵn trong nước với giá rẻ và chất lượng cao
+ Do hàm lượng glucid và protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa
tan tốt, có thể đạt 90% chất khô. Thực tế và thực nghiệm đã cho ta thấy có thể thay
thế gạo cho malt đến 50% ( nếu malt có hoạt tính enzyme tốt).
Thành phần hóa học của gạo
Hàm lượng tinh bột: 77,8%
Họp chất nitơ: 7,9%
Hàm lượng chất béo 0,5%/cellulose của vỏ lụa: 0,5%
Chất tro: 0,7%
Độ ẩm: 12.6%
14
Chỉ tiêu chất lượng gạo dủng để sản xuất bia:
_ Hạt phải sạch, không có tạp chất, không có hạt mốc, mùi hôi.
_ Màu sắc phải đồng đều, w<12%
Ngoài ra ở một số nơi có sử dụng thế liệu khác như:
_ Bắp được sử dụng ở các nước châu Phi hoặc Mỹ La Tinh, vì trong bắp có
hàm lượng lipid cao nằm trong phôi vì vậy cần phải tách bỏ phôi và vỏ hạt.
_ Đại mạch: được sử dụng nhiều ở các nước châu Âu, Bắc Mỹ hoặc một số
nước trồng được đại mạch.
_ Gạo mì: do đặc tính của gạo mì không có vỏ trấu như đại mạch, mặt khác
hàm lượng gluten khá cao, vì vậy muốn dùng gạo mì làm thế liệu cho malt đại

Phương trình phản ứng:
Quá trình thủy phân tinh bột xảy ra theo hai giai đoạn trình tự không thay
đổi nhưng có lúc xen lẫn nhau:
a) Hồ hóa: Khi ngâm với nước nóng một lượng nước lớn ngấm vào các phân
tử tinh bột làm hạt tinh bột trương nở cuối cùng thì vỡ vụn và dịch trở lên rất nhớt.
Như thế các phân tử tinh bột không liên kết chặt với nhau nữa tạo điều kiện cho
các enzym tấn công.
17
b) Đường hóa: Các enzym cắt ngắn phân tử tinh bột (gồm các mạch amyloza
và amylopectin) thành các phân tử mạch ngắn như maltoza, dextrin,….
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân:
a) Nhiệt độ đường hóa: Nhiệt độ đường hóa có ảnh hưởng lớn nhất đến quá
trình thủy phân vì mỗi enzym chỉ làm việc ở nhiệt độ thích hợp cho chúng, chẳng
hạn:
- Khoảng nhiệt độ tối ưu của enzym α – amylaza là 72 – 75
o
C và bị vô
hoạt khi nhiệt độ tăng lên 78
o
C;
- Khoảng nhiệt độ tối ưu của enzym β – amylaza là 62 – 65
o
C và bị vô hoạt
khi nhiệt độ lên 70
o
C.
b) Thời gian đường hóa: Để đảm bảo sản xuất, tùy theo từng nhà máy thời
gian đường hóa được tính toán cẩn thận, nói chung kéo dài 2 – 3 giờ.
c) pH của dịch đường: pH tối ưu cho hoạt động của các enzym α,β –
amylaza khoảng 5,5 – 5,6, khi pH giảm người ta có thể điều chỉnh bằng cách bổ

thơm và vị đắng rất đặc trưng của bia.
- Tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học: Polyphenol của hoa houblon
khi tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với protein tạo thành
các phức chất nhầy. Các phức chất nhầy này khi kết lắng keo theo các hạt keo
không ổn định do các vi sinh vật và các enzym còn sống sót.
- Các chất trích ly trong hoa houblon là những chất hoạt động bề mặt chúng tham
gia tạo bọt bia và nhờ khả năng tạo màng ở bề mặt mà chúng giữ CO
2
không dễ
dàng thoát ra khỏi bia.
Trong quá trình đun sôi hoa houblon với dịch đường diễn ra các qua trình biến đổi
các chất trong hoa :
_ Nhựa đắng (bao gồm các chất axit α, β ít đắng và ít hòa tan) sau khi đung nóng
các hợp chất α axit này sẽ hòa tan vao dịch dưới dạng đồng phân nhưng ở pH cao
những nhựa đắng này hòa tan nhiều hơn gây ra cảm giác khó chịu vì vậy trong quá
trình nấu người ta cũng loại bỏ ít hay nhiều bằng liên kết với protein. Sau cùng chỉ
còn khoảng 1/3 các nhựa so vơi tổng số nhựa ban đầu
_Tinh dầu trong quá trình đun sẽ rất dễ bị nôi cuốn theo hơi nước nên người ta sẽ
cho những sản phẩm này vào cuối cùng cách khi ngừng quá trình đun khoảng 10
phút có tác dụng tao mùi hương thơm đặc trưng của bia
19
_ Chất chát chứa N: các chất chát của hoa boulon và chất chát của vỏ malt còn sót
lại có ảnh hưởng không tốt tới chất lượng bia, nên trong quá trình đun dịch đường
với hoa trong môi trường pH thấp sẽ bị oxy hóa tạo phức chất với protit trong dịch
đường và kết tủa ngay trong nhiệt đô cao, và sẽ bị loại bỏ. Ngoài ra trong thành
phần hoa houblon cũng chứa các chất chứa nitơ có phân tử lượng trung bình và
thấp hoa tan những hợp chất này khi đun sôi có tác dung làm nguồn dinh dưỡng
cho nấm men.
Ngoài ra việc đun sôi còn co nhiều tác dụng khác như diệt trùng tiêu diệt những
enzim có thể làm biến đổi cấu trúc phân tử đường trong quá trình nên men dẫn tới

nhiễm.
Thiết bị làm lạnh: máy lạnh kiểu đứng, thiết bị trao đổi nhiệt dạng khung bản.
c) Bổ sung Oxy:
Giai đoạn đầu của quá trình lên men nấm men cần một lượng oxy hòa tan nhất định
vì thế phải bổ sung oxy vào dịch đường houblon hóa.
Loại thiết bị bổ sung oxy được dùng phổ biến nhất hiện nay làm việc dựa theo
nguyên tắc ống Venturi.
6. Lên men
Sau quá trình lên men về cơ bản dịch đường houblon hóa đã biến thành bia.
Nấm men thông qua con đường trao đổi chất và năng lượng trong các điều kiện kỹ
thuật thích hợp sẽ chuyển đường thành rượu etylic, CO
2
, H
2
O và tỏa một nhiệt
lượng khá lớn. Tuy nhiên, cũng có nhiều sản phẩm phụ như các axit hữu cơ, các
este, các rượu bậc cao, các aldehyt, glyxerol…. Đây là biến đổi sinh hóa quan
trọng nhất trong quá trình lên men.
Phương trình phản ứng:
Một chu kì lên men bao gồm 4 pha:
- Pha thích nghi: Nấm men lấy oxy và bắt đầu hấp phụ dinh dưỡng để sản
sinh năng lượng cần thiết cho sinh tổng hợp tế bào;
- Pha sinh sản: Nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi, trung bình số tế bào
gia tăng gấp 4 lần lúc ban đầu;
- Pha cân bằng: Nấm men ngừng sinh sản và số tế bào là không đổi;
- Pha suy giảm: Nấm men kết bông.
21
Độ lên men (mức độ chuyển hóa đường thành cồn và CO
2
) phụ thuộc vào rất

Trong giai đoạn này nấm men vẫn tiếp tục sinh trưởng nhưng trong điều
kiện không có O
2
và nồng độ đường thấp. Quá trình lên men bắt đầu chuyển từ
22
kiểu lên men hiếu khí (để tăng sinh khối nấm men) sang lên men kỵ khí (để tạo
C
2
H
5
OH , CO
2
và một số sản phẩm phụ khác).
1.2, Biến đổi vật lý
* Nhiệt độ lên men
_ Trong quá trình lên men chính yếu tố nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng, ảnh
hưởng trực tiếp đến tốc độ lên men và từ đó ảnh hưởng đến chất lượng của bia non.
_ Nhiệt độ trong quá trình lên men tăng dần do quá trình trao đổi chất của nấm
men kèm theo hiện tượng giải phóng nhiệt. Do đó, để đảm bảo nhiệt độ luôn ổn
định người ta thường điều chỉnh nhiệt độ trong quá trình lên men một cách tự
động. Việc điều chỉnh nhiệt độ lên men còn tùy thuộc vào đời men
+ Đối với men mới luôn giữ ổn định ở 15
o
C
+ Men thu hồi lần 1 sẽ giữ ổn định ở 12
o
C
+ Men thu hồi lần 2 sẽ giữ ổn định ở 9
o
C

Trong số các hợp chất này thì các muối amoni vô cơ và các acid amin sẽ được nấm
men sử dụng như nguồn cung cấp nitơ phục vụ cho quá trình sinh trưởng và trao
đổi chất.
1.4, Biến đổi hóa học:
* Sự thay đổi hàm lượng chất khô trong quá trình lên men, nấm men sử dụng
đường trong dịch nha để tăng sinh khối và lên men ethanol. Do đó nồng độ chất
khô trong dịch lên men sẽ giảm dần. Người ta dựa vào sự thay đổi Balling làm
thông số điều khiển quá trình lên men. Độ Balling trước quá trình lên men là 130
Balling (Độ Balling nguyên thủy). Tùy theo từng loại bia mà kết thúc quá trình lên
men chính và lên men phụ có độ Balling khác nhau.
* Sự thay đổi pH:
Sau khi kết thúc quá trình lên men chính pH giảm xuống còn khoảng 4.4÷4.5.
Hiện tượng giảm pH trong quá trình lên men là do sự hình thành acid H
2
CO
3
(do
CO
2
sinh ra trong quá trình lên men hòa tan vào nước), sự vận chuyển ion H
+
qua
màng tế bào và hình thành nên các acid hữu cơ. Trong quá trình trao đổi chất của
nấm nem như acetic, acid, formic, acid lactic, acid citric …
24
* Sự thay đổi hàm lượng khoáng chất trong quá trình lên men, nấm men đã sử
dụng một số kim loại cần cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men như: Ca
2+
,
Mg

tạo nên một lớp hấp phụ trên bề mặt các bóng khí do đó khí khó thoát khỏi bóng
này và tạo thành bọt mịn. Những bọt này có xu hướng thoát lên trên bề mặt tạo nên
sự khuấy trộn trong quá trình lên men.
* Sự hòa tan khí CO
2
:
Độ hòa tan của CO
2
trong dịch lên men thấp hơn trong nước đồng thời hàm lượng
CO
2
sinh ra tăng nhanh cùng hàm lượng ethanol. Do đó, một phần CO
2
tồn tại
trong dịch men dưới dạng liên kết với một số thành phần khác như protein, ester.
Phần CO
2
còn lại có xu hướng thoát lên trên bề mặt tạo lên sự tự khuấy đảo dịch
lên men. Ngoài ra sự tự khuấy đảo dịch lên men còn diễn ra bởi sự chênh lệch
nhiệt độ trong quá trình giữ ổn định nhiệt.
b, Lên men phụ và tàng trữ
Quá trình lên men phụ được tiến hành sau khi lên men chính nhằm chuyển hoá
phần đường còn sót lại sau quá trình lên men chính để tạo thành CO2 và các sản
phẩm khác. Ngoài ra, quá trình lên mên phụ còn góp phần ổn định hương vị và độ
25