Giáo trình Công nghệ sản xuất Malt và Bia - PGS.TS Lê Thanh Mai (ĐH Bách Khoa)

Tài liệu nghiên cứu Công nghệ trong sản xuất malt và bia tiếng việt cơ bản, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật.

• Đề tài: Công Nghệ Trong Sản Xuất Malt Và Bia Tiếng Việt Cơ Bản

Mục lục chi tiết

• 1. Chương 1: Mở đầu
• 1.1. Định nghĩa bia
• 1.2. Lịch sử phát triển công nghệ sản xuất bia
• 1.3. Giới thiệu tình hình sản xuất và tiêu thụ bia
• 2. Chương 2: Đại mạch
• 2.1. Các loại đại mạch
• 2.2. Cấu trúc hạt đại mạch
• 2.3. Thành phần hoá học
• 2.4. Đánh giá chất lượng đại mạch
• 3. Chương 3: Nguyên liệu thay thế malt đại mạch
• 3.1. Nguyên liệu thay thế dạng hạt
• 3.2. Nguyên liệu thay thế dạng đường
• 4. Chương 4: Hoa houblon
• 4.1. Giới thiệu cây hoa houblon
• 4.2. Thành phần hoá học hoa houblon
• 4.3. Chế phẩm hoa houblon
• 5. Chương 5: Nước
• 5.1. Vai trò của nước trong sản xuất bia
• 5.2. Thành phần hoá học của nước ngầm
• 5.3. Ảnh hưởng các ion trong nước đến CN và CLSP
• 5.4. Xử lý nước trong quá trình nấu bia
• 6. Chương 6: Phân loại, làm sạch và bảo quản đại mạch và ngâm đại mạch
• 7. Chương 7: Ngâm và nảy mầm đại mạch
• 8. Chương 8: Sấy malt tươi và đánh giá chất lượng malt
• 9. Chương 9: Chuẩn bị dịch đường
• 9.1. Nghiền malt và nguyên liệu thay thế malt
• 9.2. Nấu - đường hoá malt và nguyên liệu thay thế
• 9.3. Lọc dịch đường
• 10. Chương 10: Nấu hoa, làm trong và làm lạnh dịch đường
• 10.1. Nấu dịch đường với hoa houblon
• 10.2. Làm trong và làm lạnh dịch đường
• 11. Chương 11: Lên men chính và lên men phụ
• 11.1. Lý thuyết về quá trình lên men
• 11.2. Vấn đề men giống trong sản xuất bia
• 11.3. Kỹ thuật lên men
• 11.4. Lên men phụ và tàng trữ bia
• 12. Chương 12: Hoàn thiện sản phẩm
• 12.1. Làm trong bia
• 12.2. Bão hoà CO2
• 12.3. Chiết bia
• 12.4. Thanh trùng bia
• 12.5. Đánh giá chất lượng bia
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn diện về công nghệ sản xuất malt và bia

Công nghệ sản xuất malt và bia là một lĩnh vực kết hợp giữa khoa học sinh học, hóa học và kỹ thuật. Quá trình này biến những hạt ngũ cốc thô sơ thành một loại đồ uống lên men phổ biến toàn cầu. Theo định nghĩa của Việt Nam, được trích dẫn trong tài liệu của PGS.TS Lê Thanh Mai (Đại học Bách khoa Hà Nội), bia là “đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu sản xuất bia chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước”. Để tạo ra một mẻ bia đạt chuẩn, mọi công đoạn trong quy trình sản xuất bia đều phải được kiểm soát chặt chẽ, từ khâu lựa chọn nguyên liệu đầu vào đến quá trình lên men phức tạp và hoàn thiện sản phẩm. Trọng tâm của công nghệ này là quá trình sản xuất malt đại mạch, nơi các enzyme trong sản xuất bia được kích hoạt để phân giải tinh bột thành đường có khả năng lên men. Tiếp theo là giai đoạn nấu bia, nơi dịch nha (wort) được tạo ra, đun sôi với hoa bia (houblon) để tạo vị đắng và hương thơm đặc trưng. Cuối cùng, nấm men bia được bổ sung để thực hiện quá trình lên men bia, chuyển hóa đường thành cồn và CO2. Sự phát triển của khoa học đã giúp hiện đại hóa ngành công nghiệp này, từ các thiết bị nhà máy bia tiên tiến đến việc ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất bia, đảm bảo sự ổn định về chất lượng và đa dạng hóa sản phẩm.

1.1. Khám phá các nguyên liệu sản xuất bia không thể thiếu

Để bắt đầu quy trình sản xuất bia, việc lựa chọn và thấu hiểu các nguyên liệu sản xuất bia cốt lõi là bước đi tiên quyết. Bốn thành phần chính không thể thay thế bao gồm: malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và nước. Sản xuất malt đại mạch là quá trình cho đại mạch nảy mầm trong điều kiện được kiểm soát để kích hoạt hệ enzyme trong sản xuất bia, sau đó sấy khô để dừng quá trình. Malt cung cấp tinh bột (nguồn đường), enzyme, protein và các hợp chất tạo nên màu sắc, hương vị và cấu trúc cho bia. Hoa bia (houblon), cụ thể là hoa cái chưa thụ phấn của cây Humulus lupulus, được thêm vào trong quá trình đun sôi để tạo vị đắng cân bằng với vị ngọt của malt, đóng góp hương thơm đa dạng (từ hương hoa, quả, đến hương gỗ thông), và có đặc tính kháng khuẩn giúp bảo quản bia. Nấm men bia (Saccharomyces cerevisiae cho bia Ale, Saccharomyces pastorianus cho bia Lager) là vi sinh vật trong sản xuất bia chịu trách nhiệm chính cho quá trình lên men bia, chuyển hóa đường trong dịch nha (wort) thành cồn và khí CO2. Nước chiếm tới 90-95% thành phần của bia, và thành phần khoáng chất trong nước có ảnh hưởng sâu sắc đến các phản ứng hóa học trong quá trình nấu và hương vị cuối cùng của sản phẩm.

1.2. Sơ đồ quy trình sản xuất bia từ A đến Z cho người mới

Sơ đồ quy trình sản xuất bia có thể được tóm gọn qua các bước chính. Đầu tiên là sản xuất malt đại mạch từ đại mạch thô. Tiếp theo, tại nhà máy bia, malt được nghiền nhỏ và trộn với nước nóng trong giai đoạn quá trình đường hóa để tạo ra dịch nha (wort), một dung dịch đường ngọt. Sau đó, dịch nha được lọc để tách bã malt và chuyển sang nồi đun sôi. Tại đây, hoa bia (houblon) được thêm vào ở các thời điểm khác nhau để tạo vị đắng và hương thơm. Quá trình đun sôi còn giúp thanh trùng dịch nha và làm đông tụ các protein không mong muốn. Dịch nha sau khi đun sôi sẽ được làm lạnh nhanh chóng đến nhiệt độ lên men thích hợp và chuyển vào các tank lên men. Nấm men bia được bổ sung để bắt đầu quá trình lên men bia, thường kéo dài từ một đến vài tuần. Sau lên men chính là giai đoạn ủ bia (lagering) hay lên men phụ, giúp bia ổn định hương vị và trong hơn. Cuối cùng, bia được xử lý hoàn thiện qua các công đoạn như lọc bia và ổn định, bão hòa CO2, trước khi tiến hành chiết rót và đóng gói bia vào chai, lon hoặc keg.

II. Top thách thức chính trong công nghệ sản xuất bia và malt

Mặc dù công nghệ sản xuất malt và bia đã có những bước tiến vượt bậc, ngành công nghiệp này vẫn đối mặt với nhiều thách thức cố hữu. Một trong những vấn đề lớn nhất là việc duy trì sự ổn định và nhất quán của sản phẩm. Chất lượng của nguyên liệu sản xuất bia như đại mạch và hoa bia (houblon) biến đổi theo từng mùa vụ và vùng địa lý, đòi hỏi các nhà sản xuất phải có quy trình kiểm soát chất lượng (QC) bia nghiêm ngặt để điều chỉnh công thức cho phù hợp. Bên cạnh đó, quy trình sản xuất bia là một chuỗi các phản ứng sinh hóa phức tạp, phụ thuộc vào hoạt động của enzyme trong sản xuất bia và nấm men bia. Bất kỳ sai lệch nhỏ nào về nhiệt độ, pH hay thời gian trong quá trình đường hóa hoặc quá trình lên men bia đều có thể dẫn đến sản phẩm cuối cùng không đạt yêu cầu. Một thách thức khác là quản lý vi sinh vật trong sản xuất bia. Trong khi các chủng nấm men được lựa chọn là yếu tố sống còn, thì sự nhiễm tạp của các vi sinh vật không mong muốn có thể phá hỏng cả một mẻ bia, gây ra các mùi vị lạ và làm giảm thời hạn sử dụng. Cuối cùng, vấn đề tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tác động môi trường cũng là một bài toán khó, đòi hỏi đầu tư vào các thiết bị nhà máy bia hiện đại và các giải pháp tự động hóa nhà máy bia.

2.1. Vấn đề kiểm soát chất lượng QC bia trong sản xuất

Việc kiểm soát chất lượng (QC) bia là một hoạt động xuyên suốt, từ khâu nguyên liệu đầu vào đến thành phẩm. Chất lượng của malt đại mạch được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu như độ ẩm, khả năng nảy mầm, hàm lượng protein và hoạt lực enzyme. Nước sử dụng phải được phân tích và xử lý để đảm bảo thành phần ion phù hợp với từng loại bia. Trong quá trình nấu, các thông số như pH, nhiệt độ của dịch nha (wort), và hiệu suất của quá trình đường hóa phải được giám sát liên tục. Giai đoạn quan trọng nhất là quá trình lên men bia, nơi việc kiểm soát nhiệt độ, theo dõi mật độ tế bào nấm men bia và tốc độ giảm độ đường là cực kỳ cần thiết. Sau khi lên men, các chỉ tiêu như độ cồn, độ đắng (IBU), màu sắc (SRM), độ trong và hàm lượng CO2 phải được đo lường chính xác. Các phòng thí nghiệm QC trong các nhà máy bia hiện đại sử dụng các thiết bị nhà máy bia phân tích tiên tiến để đảm bảo mọi mẻ bia xuất xưởng đều đồng nhất và đáp ứng tiêu chuẩn đã công bố.

2.2. Vai trò của vi sinh vật trong sản xuất bia và rủi ro

Trong ngành bia, vi sinh vật trong sản xuất bia là con dao hai lưỡi. Một mặt, các chủng nấm men bia (Saccharomyces) được nuôi cấy và chọn lọc cẩn thận là tác nhân không thể thiếu, quyết định đến đặc tính của bia. Chúng không chỉ tạo ra cồn và CO2 mà còn sản sinh ra hàng trăm hợp chất este và phenol, góp phần tạo nên hương vị phức hợp cho sản phẩm. Mặt khác, sự hiện diện của các vi sinh vật ngoại lai như vi khuẩn (Lactobacillus, Pediococcus) hay nấm men dại (Brettanomyces) là một rủi ro lớn. Chúng có thể cạnh tranh dinh dưỡng với nấm men chủ đạo, tạo ra các axit (làm bia bị chua) hoặc các hợp chất lạ (mùi thuốc, mùi da động vật), gây đục và làm hỏng bia. Do đó, việc vệ sinh và tiệt trùng toàn bộ thiết bị nhà máy bia là tối quan trọng. Các hệ thống CIP (Cleaning-in-Place) tự động đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo môi trường sản xuất vô trùng, ngăn ngừa nhiễm tạp và bảo vệ chất lượng của mẻ bia.

III. Bí quyết sản xuất malt đại mạch chất lượng cho bia ngon

Chất lượng của bia bắt nguồn từ chất lượng của malt. Quá trình sản xuất malt đại mạch là một nghệ thuật và khoa học nhằm chuyển hóa hạt đại mạch cứng, chứa nhiều tinh bột phức tạp thành nguồn nguyên liệu giàu enzyme và đường đơn giản. Mục tiêu chính là phá vỡ cấu trúc thành tế bào của nội nhũ và tổng hợp một lượng lớn các enzyme trong sản xuất bia, đặc biệt là α-amylase và β-amylase. Quá trình này bắt đầu bằng việc ngâm đại mạch trong nước để tăng độ ẩm, đánh thức phôi hạt và khởi động các quá trình sinh lý. Sau đó, hạt được chuyển sang giai đoạn nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát. Trong giai đoạn này, các enzyme được tổng hợp và bắt đầu phân giải protein và β-glucan, làm mềm cấu trúc nội nhũ. Cuối cùng, malt tươi được đưa vào lò sấy (kilning). Giai đoạn sấy không chỉ làm giảm độ ẩm để bảo quản mà còn quyết định đến màu sắc và hương vị của malt thông qua các phản ứng Maillard. Việc kiểm soát chính xác nhiệt độ và thời gian sấy cho phép tạo ra nhiều loại malt khác nhau, từ malt Pilsner màu sáng nhạt đến malt Munich màu hổ phách hay malt Chocolate màu sẫm, tạo nên sự đa dạng cho thế giới bia.

3.1. Phân tích quá trình ngâm và nảy mầm đại mạch chi tiết

Giai đoạn ngâm là bước đầu tiên trong sản xuất malt đại mạch, với mục đích nâng độ ẩm của hạt từ khoảng 12-14% lên 42-46%. Quá trình này thường được thực hiện xen kẽ giữa các chu kỳ ngâm trong nước và để ráo, nhằm cung cấp đủ oxy cho phôi hạt hô hấp. Khi độ ẩm đạt yêu cầu, hạt được chuyển sang giai đoạn nảy mầm. Tại đây, hạt được trải thành luống và giữ ở nhiệt độ khoảng 16-20°C trong vài ngày. Phôi hạt phát triển, sản sinh ra hormone gibberellin, kích thích lớp aleurone tổng hợp và tiết ra các enzyme trong sản xuất bia vào nội nhũ. Các enzyme này, bao gồm β-glucanase, protease, và quan trọng nhất là α-amylase, sẽ phân giải thành tế bào và ma trận protein bao quanh các hạt tinh bột. Quá trình này được gọi là sự “biến đổi” (modification) của malt. Mức độ biến đổi được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo enzyme được tạo ra đủ nhưng tổn thất do hô hấp của phôi được giữ ở mức tối thiểu.

3.2. Tầm quan trọng của enzyme trong sản xuất bia và malt

Các enzyme trong sản xuất bia là những chất xúc tác sinh học đóng vai trò trung tâm trong toàn bộ quy trình. Trong quá trình sản xuất malt đại mạch, các enzyme như protease và β-glucanase phá vỡ cấu trúc nội nhũ, giúp tinh bột dễ dàng tiếp cận hơn. Đến giai đoạn quá trình đường hóa tại nhà nấu, các enzyme thủy phân tinh bột được kích hoạt mạnh mẽ. β-amylase tấn công vào các đầu không khử của chuỗi tinh bột để tạo ra đường maltose, trong khi α-amylase cắt các liên kết α-1,4 một cách ngẫu nhiên bên trong chuỗi, giúp “dịch hóa” tinh bột và tạo ra các dextrin. Sự phối hợp của hai enzyme này ở các mức nhiệt độ khác nhau quyết định thành phần đường của dịch nha (wort), từ đó ảnh hưởng đến độ cồn và body (độ đậm đà) của bia thành phẩm. Ngoài ra, các enzyme khác như protease tiếp tục hoạt động để tạo ra các axit amin tự do, là nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho nấm men bia trong quá trình lên men bia.

IV. Cách vận hành quy trình nấu bia đường hóa và lên men

Sau khi có malt chất lượng, quy trình sản xuất bia chuyển sang giai đoạn nấu tại nhà máy. Công đoạn này bắt đầu với quá trình đường hóa (mashing), nơi malt đã được nghiền sẽ được trộn với nước nóng để tạo thành một hỗn hợp gọi là “hồ nha”. Mục tiêu của quá trình này là kích hoạt hệ thống enzyme trong sản xuất bia có sẵn trong malt để chuyển hóa tinh bột thành các loại đường có thể lên men (như maltose) và không thể lên men (dextrin). Bằng cách kiểm soát nhiệt độ của hồ nha ở các mức khác nhau (protein rest, saccharification rest), người nấu bia có thể tác động đến thành phần cuối cùng của dịch nha (wort). Sau khi đường hóa kết thúc, dịch nha được lọc khỏi bã malt. Tiếp theo là quá trình đun sôi dịch nha với hoa bia (houblon). Giai đoạn này có nhiều mục đích: chiết xuất vị đắng và hương thơm từ hoa bia, thanh trùng dịch nha, cô đặc, và loại bỏ các hợp chất không mong muốn. Sau khi đun sôi, dịch nha được làm lạnh nhanh và chuyển sang thiết bị lên men. Tại đây, nấm men bia được thêm vào để bắt đầu quá trình lên men bia, một giai đoạn kỳ diệu biến dịch đường ngọt ngào thành bia có cồn, CO2 và hương vị phức hợp.

4.1. Giải mã quá trình đường hóa và tạo dịch nha wort

Quá trình đường hóa là trái tim của công đoạn nấu bia. Tại đây, tinh bột từ malt và các loại ngũ cốc thay thế được chuyển hóa thành đường. Nhiệt độ là yếu tố kiểm soát quan trọng nhất. Thông thường, quá trình được giữ ở khoảng 62-68°C. Ở nhiệt độ thấp hơn (khoảng 62-65°C), enzyme β-amylase hoạt động mạnh, tạo ra nhiều đường maltose dễ lên men, kết quả là bia sẽ khô và có độ cồn cao hơn. Ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 66-68°C), enzyme α-amylase hoạt động tối ưu, tạo ra nhiều dextrin không lên men được, giúp bia có body dày và cảm giác ngọt hơn ở hậu vị. Sau khi kết thúc quá trình đường hóa, hỗn hợp được lọc để tách phần lỏng, tức dịch nha (wort), ra khỏi phần bã rắn. Hiệu suất của quá trình này ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng bia cuối cùng.

4.2. Vai trò của hoa bia houblon và nấm men bia khi nấu

Hoa bia (houblon) và nấm men bia là hai nhân tố quyết định “linh hồn” của bia. Trong quá trình đun sôi, các axit alpha trong hoa bia (houblon) được đồng phân hóa bởi nhiệt độ, tạo ra các iso-alpha-axit mang lại vị đắng đặc trưng cho bia. Việc thêm hoa bia ở đầu quá trình đun sôi sẽ tạo nhiều vị đắng, trong khi thêm ở cuối quá trình hoặc sau khi đã tắt lửa sẽ giữ lại các loại tinh dầu dễ bay hơi, mang lại hương thơm. Khi dịch nha (wort) đã được làm lạnh, nấm men bia được đưa vào. Đây là những “công nhân” vi sinh thực hiện quá trình lên men bia. Chúng tiêu thụ đường trong dịch nha và sản sinh ra cồn ethanol, khí carbon dioxide (CO2), và hàng loạt các hợp chất thứ cấp như este (tạo hương trái cây) và phenol (tạo hương gia vị, cay), định hình nên phong cách và hương vị độc đáo của từng loại bia.

4.3. Tìm hiểu quá trình lên men bia và ủ bia lagering

Quá trình lên men bia là giai đoạn sinh hóa cốt lõi. Sau khi được bổ sung vào dịch nha, nấm men trải qua giai đoạn thích nghi và tăng sinh trước khi bắt đầu quá trình lên men kỵ khí. Tùy thuộc vào chủng men và loại bia, quá trình lên men chính có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tuần. Sau khi phần lớn đường đã được chuyển hóa, bia non được chuyển sang giai đoạn lên men phụ, hay còn gọi là ủ bia (lagering), đặc biệt quan trọng đối với dòng bia Lager. Giai đoạn này diễn ra ở nhiệt độ rất thấp (gần 0°C) trong một thời gian dài, từ vài tuần đến vài tháng. Mục đích của việc ủ bia (lagering) là để nấm men tiếp tục hoạt động chậm rãi, hấp thụ các sản phẩm phụ không mong muốn sinh ra trong quá trình lên men chính (như diacetyl - mùi bơ), giúp bia trở nên trong hơn do các chất rắn lơ lửng lắng xuống và làm cho hương vị trở nên mượt mà, hài hòa và sạch sẽ hơn.

V. Phương pháp hoàn thiện lọc chiết rót và đóng gói bia

Sau khi quá trình lên men và ủ kết thúc, bia vẫn chưa sẵn sàng để đến tay người tiêu dùng. Giai đoạn hoàn thiện sản phẩm là bước cuối cùng và cực kỳ quan trọng trong quy trình sản xuất bia. Mục tiêu của giai đoạn này là làm trong, ổn định và đóng gói bia một cách an toàn, giữ được chất lượng tốt nhất trong thời gian dài. Quá trình lọc bia và ổn định được thực hiện để loại bỏ các tế bào nấm men bia còn sót lại, protein và polyphenol có thể gây đục sau này. Các phương pháp lọc phổ biến bao gồm lọc đĩa, lọc nến diatomite (DE) hoặc lọc màng. Sau khi lọc, bia được bão hòa CO2 đến mức độ mong muốn để tạo bọt và cảm giác sảng khoái khi uống. Cuối cùng, công đoạn chiết rót và đóng gói bia được tiến hành. Đây là một khâu nhạy cảm vì bia rất dễ bị oxy hóa, làm giảm hương vị và tuổi thọ. Các thiết bị nhà máy bia hiện đại sử dụng công nghệ chiết rót đối áp, loại bỏ tối đa không khí khỏi chai/lon trước khi rót bia vào để hạn chế sự tiếp xúc với oxy. Việc áp dụng các hệ thống CIP (Cleaning-in-Place) và tự động hóa nhà máy bia trong giai đoạn này giúp đảm bảo vệ sinh và hiệu quả.

5.1. Kỹ thuật lọc bia và ổn định chất lượng sản phẩm cuối

Kỹ thuật lọc bia và ổn định là yếu tố quyết định độ trong và thời hạn sử dụng của bia thương mại. Mục đích chính của lọc là loại bỏ các hạt lơ lửng, chủ yếu là tế bào nấm men và phức hợp protein-polyphenol. Bia có thể được làm trong sơ bộ bằng phương pháp ly tâm hoặc sử dụng các chất trợ lắng. Sau đó, bia được đưa qua hệ thống lọc tinh. Lọc DE (đất tảo cát) là phương pháp truyền thống và hiệu quả, nhưng ngày càng nhiều nhà máy chuyển sang lọc màng (cross-flow filtration) vì tính an toàn và tự động hóa cao hơn. Để tăng cường sự ổn định, các chất ổn định như PVPP (chất hấp thụ polyphenol) hoặc silica gel (chất hấp thụ protein) có thể được sử dụng. Đối với bia không lọc (unfiltered), ví dụ như nhiều loại bia của công nghệ nấu bia thủ công (craft beer), quá trình này được bỏ qua để giữ lại hương vị đầy đặn hơn, nhưng tuổi thọ sản phẩm sẽ ngắn hơn.

5.2. Công nghệ chiết rót và đóng gói bia tự động hiện đại

Công nghệ chiết rót và đóng gói bia hiện đại tập trung vào việc bảo vệ bia khỏi hai kẻ thù chính: oxy và ánh sáng. Quá trình chiết rót phải được thực hiện trong điều kiện vệ sinh nghiêm ngặt để tránh tái nhiễm vi sinh vật trong sản xuất bia. Hệ thống chiết đẳng áp (isobaric filling) là tiêu chuẩn trong ngành. Trước khi bia được chiết vào chai hoặc lon, không khí bên trong sẽ được hút chân không và thay thế bằng CO2 (quá trình xả kép). Điều này giúp giảm thiểu lượng oxy hòa tan (TPO - Total Packaged Oxygen) xuống mức cực thấp, thường là dưới 50 ppb (phần tỷ). Sau khi chiết rót và đóng nắp, các chai/lon bia thường đi qua máy thanh trùng tunnel để tiêu diệt mọi vi sinh vật còn sót lại, đảm bảo sự ổn định sinh học cho sản phẩm trong quá trình vận chuyển và lưu kho.

VI. Tương lai ngành bia tự động hóa và công nghệ craft beer

Ngành công nghiệp bia đang chứng kiến những thay đổi lớn, được thúc đẩy bởi sự tiến bộ công nghệ và sự thay đổi trong thị hiếu người tiêu dùng. Xu hướng tự động hóa nhà máy bia ngày càng trở nên phổ biến, không chỉ ở các tập đoàn lớn mà còn ở các nhà máy quy mô vừa. Việc tích hợp các hệ thống cảm biến, PLC (Programmable Logic Controller) và SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) cho phép kiểm soát chính xác và theo dõi thời gian thực toàn bộ quy trình sản xuất bia, từ quá trình đường hóa đến chiết rót và đóng gói bia. Hệ thống CIP (Cleaning-in-Place) tự động giúp giảm thiểu thời gian chết và đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh cao nhất. Song song với xu hướng tự động hóa, sự bùng nổ của công nghệ nấu bia thủ công (craft beer) đã mang đến một làn gió mới. Các nhà sản xuất bia thủ công tập trung vào sự đa dạng, sáng tạo và chất lượng, thử nghiệm với các nguyên liệu sản xuất bia mới lạ, các chủng nấm men bia độc đáo và các kỹ thuật lên men phức tạp. Tương lai của công nghệ sản xuất malt và bia sẽ là sự kết hợp hài hòa giữa hiệu quả, tính nhất quán của sản xuất quy mô lớn và sự đổi mới, linh hoạt của thế giới bia thủ công.

6.1. Xu hướng tự động hóa nhà máy bia với hệ thống CIP

Xu hướng tự động hóa nhà máy bia đang cách mạng hóa ngành sản xuất bia. Các hệ thống điều khiển hiện đại cho phép các nhà sản xuất lặp lại chính xác các công thức bia, đảm bảo tính nhất quán từ mẻ này sang mẻ khác. Cảm biến thông minh giám sát các thông số quan trọng như nhiệt độ, pH, áp suất và lưu lượng trong thời gian thực, cho phép điều chỉnh ngay lập tức khi có sai lệch. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của tự động hóa là hệ thống CIP (Cleaning-in-Place). Thay vì tháo dỡ thiết bị nhà máy bia để vệ sinh thủ công, hệ thống CIP cho phép bơm các dung dịch tẩy rửa và khử trùng qua toàn bộ đường ống và bồn chứa theo một chu trình được lập trình sẵn. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian, nhân công và hóa chất mà còn đảm bảo mức độ vệ sinh vượt trội, giảm thiểu nguy cơ nhiễm tạp từ vi sinh vật trong sản xuất bia.

6.2. Sự trỗi dậy của công nghệ nấu bia thủ công craft beer

Sự trỗi dậy của công nghệ nấu bia thủ công (craft beer) đã làm phong phú thêm bản đồ bia thế giới. Khác với sản xuất công nghiệp tập trung vào hiệu suất và tính nhất quán, bia thủ công ưu tiên sự sáng tạo và hương vị độc đáo. Các nhà sản xuất nhỏ lẻ không ngại thử nghiệm với các loại malt đặc biệt, các giống hoa bia (houblon) mới từ khắp nơi trên thế giới, hay thậm chí là các nguyên liệu địa phương như trái cây, gia vị. Họ cũng khám phá các chủng nấm men bia khác nhau, bao gồm cả các chủng men dại như Brettanomyces, để tạo ra các hương vị phức tạp. Công nghệ nấu bia thủ công (craft beer) thường sử dụng các thiết bị nhà máy bia quy mô nhỏ hơn, linh hoạt hơn, cho phép kiểm soát thủ công nhiều hơn và dễ dàng thử nghiệm các mẻ nhỏ. Sự phát triển này không chỉ mang đến cho người tiêu dùng nhiều lựa chọn hơn mà còn thúc đẩy sự đổi mới trong toàn ngành.

Nội dung chính

GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA: KIẾN THỨC CƠ BẢN

Tổng quan về giáo trình

Tài liệu học thuật Công nghệ sản xuất Malt và Bia: Kiến thức cơ bản được biên soạn bởi PGS.TS Lê Thanh Mai, thuộc Bộ môn Công nghệ Các Sản phẩm Lên men, Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (lưu hành từ năm 2009). Đây là tài liệu giảng dạy chuyên ngành trực thuộc khối kiến thức công nghệ thực phẩm và công nghệ sinh học ứng dụng.

       CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CÔNG NGHỆ LÊN MEN (ĐHBK HÀ NỘI)
PHẦN I: NGUYÊN LIỆU         PHẦN II: SX MALT            PHẦN III: SX BIA
- Đại mạch (2 & 6 hàng)     - Làm sạch & Bảo quản       - Chuẩn bị dịch đường
- Nguyên liệu thay thế      - Ngâm & Nảy mầm đại mạch   - Nấu hoa & Làm trong
- Hoa houblon & Nước        - Sấy & Đánh giá malt tươi  - Lên men & Hoàn thiện

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm cung cấp cho người học hệ thống lý thuyết toàn diện về chuỗi sản xuất công nghiệp malt và bia:

• Xác định rõ đặc tính sinh học, hóa sinh của các nguồn nguyên liệu chính (đại mạch, hoa houblon, nước) và phụ gia thay thế.
• Hiểu rõ cơ chế chuyển hóa cơ chất dưới tác dụng của hệ enzym nội sinh trong quá trình nảy mầm và nấu bia.
• Nắm vững các thông số kỹ thuật kiểm soát các công đoạn từ ngâm hạt, nảy mầm, sấy malt, đường hóa, lọc dịch đường, nấu hoa, lên men chính - phụ cho đến hoàn thiện và kiểm định chất lượng sản phẩm.

Về mặt cấu trúc, tài liệu được tổ chức thành 3 phần lớn gồm 12 chương chuyên đề, phát triển theo tiến trình công nghệ thực tế:

1. Phần I: Nguyên liệu chính trong sản xuất bia (Chương II đến Chương V).
2. Phần II: Công nghệ sản xuất Malt (Chương VI đến Chương VIII).
3. Phần III: Công nghệ sản xuất Bia (Chương IX đến Chương XII), mở đầu bằng Chương I mang tính dẫn nhập tổng quan.

Cách tiếp cận của bài giảng kết hợp chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết hóa sinh phân tử với kỹ thuật vận hành quy trình sản xuất thực tế. Điểm đặc sắc của tài liệu là việc chuẩn hóa các thông số kỹ thuật (nhiệt độ, pH tối ưu của từng hệ enzym), tích hợp số liệu lịch sử công nghệ, thống kê năng lực sản xuất toàn cầu và định hướng công nghiệp của ngành bia Việt Nam.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Cấu trúc nội dung của giáo trình triển khai tuần tự qua 12 chương chuyên sâu:

• Chương I: Mở đầu: Định nghĩa bia theo các trường phái (Đức, Pháp, Việt Nam); lịch sử phát triển ngành bia từ thời kỳ Ai Cập cổ đại (5000 TCN), Babilon (2000 TCN với luật Hammourabi), châu Âu thời kỳ thế kỷ 8 (ứng dụng hoa houblon), công trình của Louis Pasteur (1876-1880) và phát minh máy lạnh của Von Linde (1877); tổng quan thị trường thế giới và Việt Nam giai đoạn 1980–2010.
• Chương II: Đại mạch: Phân loại đại mạch 2 hàng (Hordeum Distichum) và 6 hàng (Hordeum Hexastichum); cấu tạo mô học (vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt, lớp alơrong, nội nhũ); thành phần hóa học (tinh bột, protein, lipid, polyphenol, khoáng chất); động học các nhóm enzym thủy phân và tiêu chuẩn đánh giá nguyên liệu.
• Chương III: Nguyên liệu thay thế malt đại mạch: Khảo sát nguyên liệu thay thế dạng hạt (gạo, ngô, lúa mì) và dạng đường nhằm giảm chi phí, điều chỉnh hương vị.
• Chương IV: Hoa houblon: Hình thái học thực vật, thành phần hóa học đặc thù (nhựa đắng, tinh dầu thơm, polyphenol) và các dạng chế phẩm công nghiệp (hoa thô, hoa viên, cao hoa).
• Chương V: Nước: Vai trò của nước trong sản xuất bia, phân tích thành phần ion trong nước ngầm ($Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $HCO_3^-$, $SO_4^{2-}$, $Cl^-$), ảnh hưởng của ion đến công nghệ - chất lượng sản phẩm và các phương pháp xử lý nước.
• Chương VI – VIII: Công nghệ sản xuất Malt: Các quy trình kỹ thuật gồm phân loại, làm sạch, bảo quản đại mạch; cơ chế và kỹ thuật ngâm hạt; điều kiện nảy mầm sinh khối enzym; kỹ thuật sấy malt tươi và phương pháp đánh giá chất lượng malt thành phẩm.
• Chương IX – XII: Công nghệ sản xuất Bia: Quy trình chuẩn bị dịch đường (nghiền malt, nấu - đường hóa, lọc dịch đường); nấu dịch đường với hoa houblon, lắng trong và làm lạnh; lý thuyết lên men, quản lý nấm men giống, kỹ thuật lên men chính, lên men phụ và tàng trữ; hoàn thiện sản phẩm (làm trong, bão hòa $CO_2$, chiết chai/lon, thanh trùng Pasteur ở $70^\circ\text{C}$ và đánh giá chất lượng bia).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập nền tảng lý thuyết trên ba trụ cột khoa học:

1. Hóa sinh học hạt đại mạch

• Cấu trúc tinh bột: Chiếm 60–65% chất khô, cấu tạo gồm 17–24% Amyloza (60–600 gốc glucose) và 76–83% Amylopectin (khoảng 2.000 gốc glucose). Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đại mạch là $60^\circ\text{C}$.
• Hệ hợp chất chứa Nitơ (Protein): Chiếm 10–12% khối lượng, phân bố ở lớp alơrong và nội nhũ. Protein được phân loại thành 4 phân đoạn:
  • Albumin (Leucosin): 4%, tan trong nước.
  • Globulin (Edestin): 31%, tan trong dung dịch NaCl 10%.
  • Prolamin (Hordein): 36%, tan trong ethanol 70% (chứa 60% acid glutamic và prolin).
  • Glutelin: 29%, tan trong dung dịch kiềm loãng (NaOH).
• Hợp chất phi tinh bột: Xenluloza (chiếm 20% chất khô của vỏ), hemicelluloza ($\beta$-D-glucan với liên kết $\beta$-1,3 và $\beta$-1,4), pentozan, pectin và polyphenol (anthocyanogen, proanthocyanidin tập trung ở vỏ trấu).

2. Động học và điều kiện hoạt động của hệ enzym nội sinh

Tài liệu hệ thống hóa toàn bộ các nhóm enzym thủy phân và oxy hóa khử trong hạt đại mạch và malt nảy mầm:

Nhóm Enzym	Tên Enzym	Nhiệt độ tối ưu ($^\circ\text{C}$)	pH tối ưu	Nhiệt độ vô hoạt ($^\circ\text{C}$)	Vai trò công nghệ
Thủy phân màng tế bào	Sitaza / Endo $\beta$-1,3-glucanase	40 – 50	4,7 – 5,0	55	Phá vỡ thành tế bào nội nhũ, tạo độ nhuyễn cho malt
	Exo $\beta$-1,4-glucanase	40	4,5	-	Cắt liên kết $\beta$-1,4-glucan; hình thành khi nảy mầm
Thủy phân tinh bột	$\alpha$-Amylase	70 – 75	5,6 – 5,7	80	Enzym dịch hóa, cắt ngẫu nhiên liên kết $\alpha$-1,4
	$\beta$-Amylase	60 – 65	4,7 – 4,8	70	Enzym đường hóa, tạo đường maltose từ đầu không khử
	Dextrinase giới hạn	55 – 60	5,1 – 5,2	65	Cắt liên kết nhánh $\alpha$-1,6 của amylopectin
Thủy phân protein	Proteinase (Endopeptidase)	50 – 60	4,6 – 5,2	70	Cắt mạch protein thành chuỗi peptid
	Carboxypeptidase	50 – 60	5,2	70	Tách acid amin từ đầu C-tận của phân tử peptid
	Aminopeptidase	40 – 45	7,2	55	Tách acid amin từ đầu N-tận của phân tử peptid
	Dipeptidase	40 – 45	7,2	-	Thủy phân phân tử dipeptid thành acid amin tự do
Enzym khác	Lipoxygenase	40 – 62	6,5 – 6,7	70	Phân hủy acid linoleic, ảnh hưởng ổn định vị bia
	Lipase	35 – 40	5,0 – 6,8	60	Thủy phân lipid (giảm trong quá trình sấy malt)
	Phosphatase / Phytase	50 – 53	4,5 – 5,6	70	Tách ester phosphoric, tăng lực đệm dịch đường

3. Cơ sở công nghệ lên men và hoàn thiện

Nền tảng vi sinh vật học về nấm men (Saccharomyces), cơ chế trao đổi chất tạo ethanol, $CO_2$ và các hợp chất bay hơi (ester, alcohol cao phân tử, diacetyl); kỹ thuật ổn định hệ keo, bão hòa khí và xử lý nhiệt thanh trùng.

Kỹ năng phát triển

Người học tiếp thu và rèn luyện các nhóm kỹ năng chuyên môn:

• Kỹ năng kỹ thuật: Thiết lập và giám sát các dải nhiệt độ, pH trong từng nồi nấu dịch đường tương ứng với vùng hoạt hóa của $\alpha$-amylase, $\beta$-amylase và protease; kiểm soát chế độ sấy malt và đường cong lên men.
• Kỹ năng phân tích và kiểm định:
  • Đánh giá cảm quan đại mạch (màu vàng nhạt sáng đồng nhất, vỏ mỏng gồ ghề, không mùi ẩm mốc).
  • Đo đạc chỉ tiêu cơ lý: Dung trọng (tiêu chuẩn 65–75 kg/100 lít), khối lượng 1.000 hạt (35–47 g).
  • Phân loại hạt trên sàng rây tiêu chuẩn (2,8 mm; 2,5 mm; 2,2 mm): Hạt hảo hạng ($\ge 95%$ trên rây 2,8 mm; tạp chất $< 2%$), loại 1 ($\ge 90%$ trên rây 2,8 mm), loại trung bình ($\ge 85%$ trên rây 2,8 mm).
• Kỹ năng vận hành công nghệ: Tính toán tỷ lệ phối trộn nguyên liệu thay thế (tối đa 30% theo quy chuẩn); quy trình xử lý và làm mềm nước nấu bia; kỹ thuật thu hồi và bảo quản nấm men giống.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm tiếp cận theo chuỗi quy trình kỹ thuật kết hợp phân tích hóa sinh:

1. Khối kiến thức lý thuyết: Giảng giải cơ chế phân tử của các quá trình chuyển hóa nội tại trong hạt đại mạch và dịch đường. Giảng viên sử dụng hệ thống bảng biểu tối ưu hóa pH và nhiệt độ để làm rõ mối quan hệ giữa điều kiện công nghệ và hoạt tính xúc tác enzym.
2. Nghiên cứu tình huống và bài tập ứng dụng:
   • Phân tích hiện tượng biến đổi chất lượng đại mạch trong kho bảo quản (mùi mốc do bảo quản ướt; hiện tượng hạt bị mọt ăn rỗng ruột nổi lên khi ngâm).
   • Đánh giá ảnh hưởng của thành phần polyphenol (anthocyanogen) trong vỏ trấu đến vị đắng chát và độ bền keo của bia thành phẩm.
   • Xử lý bài toán phối trộn nguyên liệu thay thế dạng hạt và dạng đường nhằm tối ưu hóa chi phí sản xuất mà vẫn duy trì nguồn dinh dưỡng nitơ amine cho nấm men phát triển.
3. Thực hành và đánh giá:
   • Kiểm tra chỉ tiêu lý học đại mạch bằng phương pháp sàng rây cơ học và cân đo dung trọng.
   • Theo dõi phản ứng màu với dung dịch Iod để xác định mức độ dịch hóa và đường hóa tinh bột trong quá trình nấu dịch đường.
   • Đánh giá kết quả học tập thông qua khả năng thiết lập sơ đồ công nghệ, giải thích cơ chế enzym và năng lực xử lý sự cố trong quá trình lên men và hoàn thiện sản phẩm.
4. Hướng dẫn tự học: Người học cần đối chiếu các thông số lý thuyết trong bài giảng với quy chuẩn vận hành tại nhà máy sản xuất thực tế, đồng thời tra cứu các tài liệu chuyên khảo được trích dẫn để mở rộng hiểu biết về thiết bị và công nghệ tiên tiến.

---

Điểm nổi bật và dữ liệu cập nhật

Tài liệu thể hiện tính chuẩn mực học thuật thông qua việc đối chiếu định nghĩa, chuẩn mực quốc tế và chuỗi dữ liệu thực nghiệm:

• Hệ thống định nghĩa pháp lý đa diện về Bia:
  • Theo tiêu chuẩn Đức (Luật tinh khiết Reinheitsgebot): Bia là đồ uống lên men không qua chưng cất, chỉ sử dụng duy nhất hạt đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men và nước.
  • Theo quy định Pháp: Bia là đồ uống thu được bằng cách lên men dịch chiết từ đại mạch nảy mầm, cho phép bổ sung không quá 30% nguyên liệu thay thế khác và hoa houblon.
  • Theo tiêu chuẩn Việt Nam: Bia là đồ uống lên men có độ cồn thấp, sản xuất từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và nước.

Định nghĩa Bia:

• Dữ liệu lịch sử kỹ thuật xác thực:
  • Ghi nhận dấu tích sản xuất đồ uống lên men từ ngũ cốc từ 5000 TCN (người Sumerien và Assyrien) và 4000 TCN tại Ai Cập.
  • Dẫn chứng bản khắc đá về quy tắc nấu bia dưới thời vua Hammourabi tại Babilon (2000 TCN) và di chỉ xưởng bia tại Ai Cập cổ đại (2500 TCN).
  • Ghi nhận mốc thế kỷ thứ 8 khi hoa houblon được đưa vào sản xuất nhằm tăng tính kháng khuẩn và tạo vị đắng đặc trưng thay thế cỏ thơm.
  • Bước ngoặt năm 1876–1880 gắn liền với công trình Études sur la Bière của Louis Pasteur (bản chất vi sinh quá trình lên men và kỹ thuật thanh trùng nhiệt ở $70^\circ\text{C}$) và phát minh máy lạnh công nghiệp năm 1877 của Carl von Linde.
• Dữ liệu thống kê công nghiệp:
  • Sản lượng bia toàn cầu đạt trên 150 tỷ lít/năm. Các quốc gia có mức tiêu thụ bình quân hàng đầu thế giới (số liệu năm 2004–2007) gồm Cộng hòa Czech (156,8–157 lít/người/năm), Đức (161,5 lít/người/năm), Ireland (141,2 lít/người/năm).
  • Lịch sử ngành bia Việt Nam từ hai nhà máy đầu tiên: Nhà máy Bia Sài Gòn (hãng BGI thành lập năm 1875 tại miền Nam) và Bia Hà Nội (thành lập năm 1890 tại miền Bắc).
  • Tiến trình tăng trưởng sản lượng bia nội địa: Từ 60 triệu lít (1,3 lít/người năm 1980) tăng lên 330 triệu lít (1994), 990 triệu lít (2005) và mục tiêu 1.500 triệu lít (25 lít/người vào năm 2010) gắn với định hướng hiện đại hóa thiết bị và ưu tiên nguồn lực trong nước.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Tài liệu được thiết kế phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục đại học và nghiên cứu kỹ thuật:

                            ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG
Sinh viên ĐH/Sau ĐH             Giảng viên đại học              Kỹ sư & Kỹ thuật viên
- Chuyên ngành CN Lên men       - Xây dựng đề cương môn học     - Tra cứu thông số vận hành
- CN Sinh học & Thực phẩm       - Soạn bài giảng & Đề thi       - Kiểm tra chỉ tiêu KCS
- Đã học Hóa sinh, Vi sinh      - Hướng dẫn đồ án môn học       - Tối ưu hóa quy trình nấu

• Sinh viên đại học và học viên cao học: Dành cho sinh viên từ năm thứ 3 thuộc các chuyên ngành Công nghệ Lên men, Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Hóa học.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần cơ sở bao gồm:
  • Hóa sinh học đại cương và Hóa sinh thực phẩm (nắm vững cấu trúc protein, glucid, động học enzym).
  • Vi sinh vật học công nghiệp (nắm vững hình thái, sinh lý và trao đổi chất của nấm men).
  • Quá trình và Thiết bị công nghệ thực phẩm (các quá trình truyền nhiệt, truyền khối, thủy lực, lọc và lắng).
• Giảng viên và nghiên cứu viên: Dùng làm khung tài liệu chuẩn để thiết kế đề cương bài giảng, bài tập tính toán công nghệ và đề tài đồ án tốt nghiệp chuyên ngành.
• Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật tại doanh nghiệp: Tài liệu tham khảo tại phòng KCS, phòng R&D và phân xưởng sản xuất của các nhà máy sản xuất malt và nhà máy bia để tra cứu thông số công nghệ, hoạt tính enzym và phương pháp đánh giá chất lượng nguyên liệu.

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu phù hợp cho sinh viên chuyên ngành Công nghệ Lên men, Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học tại các trường đại học kỹ thuật, cũng như kỹ sư công nghệ và cán bộ kỹ thuật đang công tác tại các nhà máy sản xuất malt và bia.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần có kiến thức nền tảng về Hóa sinh học (cơ chế xúc tác enzym, chuyển hóa carbohydrate và protein), Vi sinh vật học công nghiệp (sinh lý nấm men) và Quá trình - Thiết bị truyền nhiệt, truyền khối trong công nghệ thực phẩm.

3. Điểm khác biệt về mặt cấu trúc nội dung của tài liệu này là gì?

Tài liệu phân tách quy trình công nghệ thành 3 phần rõ rệt: Phần Nguyên liệu (chuyên sâu về hóa sinh đại mạch, hoa houblon, nước), Phần Sản xuất Malt (công nghệ nảy mầm và xử lý hạt) và Phần Sản xuất Bia (từ đường hóa, nấu hoa đến lên men và chiết rót), tạo thành chuỗi kiến thức kỹ thuật hoàn chỉnh.

4. Làm sao để học tập và nghiên cứu giáo trình hiệu quả?

Người học nên kết hợp việc nắm vững bản chất sinh hóa của các hệ enzym (nhiệt độ, pH tối ưu của amylase, protease, glucanase) với việc phân tích thông số công nghệ tương ứng trong các công đoạn nấu, đường hóa và lên men, đồng thời đối chiếu với các phương pháp kiểm tra chỉ tiêu cơ lý thực tế.

5. Có những tài liệu tham khảo chính thống nào được trích dẫn kèm theo?

Giáo trình trích dẫn các tài liệu chuyên khảo tiêu chuẩn trong nước và quốc tế, bao gồm:

1. Hoàng Đình Hoà (1998), Công nghệ sản xuất malt và bia, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
2. Nguyễn Thị Hiền (chủ biên, 2008), Khoa học - Công nghệ Malt và Bia, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
3. Wolfgang Kunze (1996), Technology Brewing and Malting, VLB Berlin.
4. E. De Clerck, Cours de Brasserie, Editeur E.De Clerck, Belgique.
5. Brewing Science, Academic Press.
6. Brewing Science & Technology, The Institute of Brewing.

---

Kết luận

Giáo trình Công nghệ sản xuất Malt và Bia: Kiến thức cơ bản của PGS.TS Lê Thanh Mai là tài liệu học thuật tổng hợp toàn diện các nguyên lý hóa sinh, vi sinh và kỹ thuật công nghệ trong lĩnh vực sản xuất đồ uống lên men.

Lộ trình tiếp cận kiến thức được định hình rõ ràng: đi từ cấu trúc và tính chất hóa lý của nguyên liệu đại mạch, hoa houblon, nước; qua các giai đoạn ươm mầm sinh tổng hợp enzym trong công nghệ malt; đến các kỹ thuật đường hóa, lên men và hoàn thiện sản phẩm bia đạt tiêu chuẩn chất lượng.

Tài liệu là nguồn tư liệu giảng dạy và học tập chuẩn mực, kết nối chặt chẽ giữa lý thuyết hàn lâm với thực tế sản xuất công nghiệp, được hỗ trợ bởi hệ thống tài liệu tham khảo chuyên ngành uy tín trong và ngoài nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Tr−êng Đ¹I häc b¸ch khoa hµ néi ViÖn c«ng nghÖ sinh häc vµ c«ng nghÖ thùc phÈm Bé m«n C«ng nghÖ C¸c S¶n phÈm Lªn men C«ng nghỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA Người soạn : PGS.TS Lª Thanh Mai 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 1 C«ng nghÖ SX Malt vµ Bia Ch−¬ng I : Më ®Çu I.1 §Þnh nghÜa bia I.2 LÞch sö ph¸t triÓn c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia I.3 Giíi thiÖu t×nh h×nh s¶n xuÊt vµ tiªu thô bia PhÇn I : Nguyªn liÖu chinh Ch−¬ng II : §¹i m¹ch 1. Các loại đại mạch 1. Cấu trúc hạt đại mạch 1.Thành phần hoá học 1. Đánh giá chất lượng đại mạch Ch−¬ng III : nguyªn liÖu thay thÕ malt ®¹i m¹ch III.1 Nguyªn liÖu thay thÕ d¹ng h¹t III.2 Nguyªn liÖu thay 8/27/2009 thÕ Đại học d¹ng Bách khoa Hà®−êng nội 2 C«ng nghÖ SX Malt vµ Bia Ch−¬ng IV : Hoa houblon IV.1 Giíi thiÖu c©y hoa houblon IV.2 Thµnh phÇn ho¸ häc hoa houblon IV.3 ChÕ phÈm hoa houblon Ch−¬ng V : N−íc V.1 Vai trß cña n−íc trong s¶n xuÊt bia V.2 Thµnh phÇn ho¸ häc cña n−íc ngÇm V.3 ¶nh h−ëng c¸c ion trong n−íc ®Õn CN vµ CLSP V.4 Xö lý n−íc trong qu¸ tr×nh nÊu bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 3 PhÇn 2 : C«ng nghÖ SX Malt Chương VI: Phân loại, làm sạch và bảo quản đại mạch và ngâm đại mạch Chương VII: Ngâm và Nảy mầm đại mạch Chương VIII: SÊy malt tươi và đánh giá chất lượng malt 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 4 PhÇn 3 : C«ng nghÖ SX Bia Ch−¬ng IX : ChuÈn bÞ dÞch ®−êng IX.1 NghiÒn malt vµ nguyªn liÖu thay thÕ malt IX.2 NÊu-®−êng ho¸ malt vµ nguyªn liÖu thay thÕ IX.3 Läc dÞch ®−êng Ch−¬ng X : nÊu hoa, lµm trong vµ lµm l¹nh dÞch ®−êng X.1 NÊu dÞch ®−êng víi hoa houblon X.2 Lµm trong vµ lµm l¹nh dÞch ®−êng Ch−¬ng XI : Lªn men chÝnh vµ lªn men phô XI.1 Lý thuyÕt vÒ qu¸ tr×nh lªn men XI.2 VÊn ®Ò men gièng trong s¶n xuÊt bia XI.3 Kü thuËt lªn men XI.4 Lªn men phô vµ tµng tr÷ bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 5 PhÇn 3 : C«ng nghÖ SX Bia Ch−¬ng XII : Hoµn thiÖn s¶n phÈm XII.1 Lµm trong bia XII.2 B·o hoµ CO2 XII.3 ChiÕt bia XII.4 Thanh trïng bia XII.5 §¸nh gi¸ chÊt l−îng bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 6 Tµi liÖu tham kh¶o 1.

Hoµng §×nh Hoµ, 1998. C«ng nghÖ s¶n xuÊt malt vµ bia, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt 2. Nguyễn Thị Hiền (chủ biên), 2008. Khoa học- C«ng nghÖ Malt vµ Bia, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt 3.

Wolfgang Kunze, 1996, Technology Brewing and Malting, VLB Berlin. Cours de Brasserie, Editeur E.De Clerck, Belgique 5. Brewing Science, Academic Press 6. Brewing Science &Technology.

The Institut of Brewing. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 7 §Þnh nghÜa Bia §øc: “Bia lµ mét lo¹i ®å uèng thu nhËn ®−îc nhê lªn men vµ kh«ng qua ch−ng cÊt, vµ chØ sö dông h¹t ®¹i m¹ch nÈy mÇm, hoa houblon, nÊm men vµ n−íc” Ph¸p : “Bia lµ mét lo¹i ®å uèng thu ®−îc b»ng c¸ch lªn men rượu dÞch chiết c¸c chÊt tõ ®¹i m¹ch nÈy mÇm, cã bæ sung kh«ng qu¸ 30% nguyªn liÖu thay thế kh¸c vµ hoa houblon” ViÖt nam : “Bia lµ ®å uèng lªn men cã ®é cån thÊp, ®−îc lµm tõ nguyªn 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 8 liÖu chÝnh lµ malt ®¹i m¹ch, houblon, nÊm men vµ n−íc” LÞch sö ngµnh bia Thời kỳ Ai Cập cổ đại 5000 TCN, ng−êi SumÐrien vµ Assyrien ®· s¶n xuÊt ®å uèng lªn men tõ c¸c lo¹i h¹t ngò cèc 4000 TCN, t¹i Ai CËp : bia cña Ai CËp =bia c¸c nhµ QuÝ téc 2000 TCN, dưới thời vua Hammourabi, người Babilon đ· viết thµnh s¸ch c¸c nguyªn tắc nấu bia. Người Ai Cập vµ người Babilon đã sử dụng nhiều loại gia vị để t¹o ra nhiều lo¹i bia cã kh¸c nhau. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 9 LÞch sö ngµnh bia B¶n kh¾c trªn ®¸ Cã tõ 3 000 n¨m tr−íc C«ng nguyªn 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 10 LÞch sö ngµnh bia X−ëng bia kh¾c trªn ®¸ Cã8/27/2009 tõ 2 500 n¨m tr−íc CN, Đại t×mhọcthÊy trong ng«i mé Ai cËp Bách khoa Hà nội 11 1500 tr−íc CN $ §· t×m thÊy c¸c dÊu vÕt SX bia t¹i §an m¹ch $ C¸c n−íc Ch©u ¢u còng biÕt ®Õn sp bia tõ ®ã $ S¶n xuÊt Bia được kh«i phục vµ ph¸t triÓn : - c¸c xưởng bia mọc lªn như nấm sau mưa, - Bia = thuốc chữa bệnh (bệnh dịch hạch ở ch©u ¢u) $ Thời kỳ nµy, nấu bia phải đãng thuế $ T¹o h−¬ng = b»ng cây , cỏ th¶o méc cã vÞ ®¾ng vµ h−¬ng th¬m 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 12 Thế kỷ thứ 8 $Phát hiện Hoa houblon Î bảo quản bia lâu hơn, tạo hương vị đặc biệt Î thay thế mọi cỏ thơm khác Î nhờ tính kháng khuẩn của hoa houblon : lên men nổi và bia chất lượng tốt hơn 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 13 LÞch sö ngµnh bia Thời kỳ Louis Pasteur Trong CM Ph¸p D thời kỳ tµn của c¸c xưởng bia nhµ thờ Thời Napoleon D c¸c xưởng bia được kh«i phục dần 1880 : bước ngoặt trong ngµnh sản xuất bia - Louis Pasteur t×m ra bản chất của qóa tr×nh sản xuất bia vµ 1876 xuÊt b¶n c¸c Nghiªn cøu vÒ Bia - Lªn men tự nhiªn D tuyển chọn chñng gièng (hương vị ổn định, chÊt l−îng t¨ng, - Bảo quản bia = đun nãng ở 70oC ( thanh trïng Pasteur) Chỉ SX bia vµo mïa ®«ng do kh«ng cã phương tiện lµm lạnh 1877: Ph¸t minh ra m¸y 8/27/2009 lạnh của Von Linde Đại học Bách khoa Hà nội 14 LÞch sö ngµnh bia Thời đại hiÖn nay $ §Çu tk 20, SX bia đang ph¸t triÓn m¹nh D gÆp nhiÒu có sốc Chiến tranh Thế giới I ( thiếu nguyªn liệu, thiếu nh©n lực) Sau chiến tranh ; c¸c xưởng bia được mở lại vµ cơ khÝ ho¸ Chiến tranh thế giới II, thiếu nguyªn liệu trầm trọng => sử dông nguyªn liệu thay thế => Chất lượng kÐm, chai buộc phải t¸i sử dụng $Tõ 1946 : NCKH ph¸t triÓn nhanh, ngµnh CNSX bia phát triển chỉ cßn lại c¸c xưởng bia quy m« lớn 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 15 Sản xuất và tiêu thụ Bia (2) Trên thế giới : S¶n l−îng : >150 tû lit/n¨m •Năng suất > 10 tỷ lit/năm cã 2-3 n−íc (Đức, Mỹ, TQ) •Mức tiêu thụ > 100 lit/ng/năm (Đức, Đan mạch, Tiệp) •Quy mô sx : - Mỹ 5 công ty chiếm 60%, - Canada 2 cty 94% toµn n−íc 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 16 Sản lượng bia thế giới 2001- 2006 Vùng 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Châu Âu 35.0 Đông Bắc Mỹ 22.6 Châu Úc/Châu Đại Dương 1.2 Tổng 100 % 100 100 100 100 100 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 17 L−îng bia tiªu thô tÝnh theo vïng (2004) 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 18 Pays Consommation7 Pays Consommation Allemagne 161,5 l/an/hab.

Irlande 141,2 l/an/hab. Australie 91,5 l/an/hab. Luxembourg 101,6 l/an/hab. Autriche 110,6 l/an/hab.

Nouvelle-Zélande 72,8 l/an/hab. Belgique 96,2 l/an/hab. Norvège 50,5 l/an/hab. Brésil 49,7 l/an/hab.

Pays-Bas 78,7 l/an/hab. Portugal 78,9 l/an/hab. Pologne 79 l/an/hab. Danemark 96,2 l/an/hab.

Royaume-Uni 101,5 l/an/hab. Estonie 75 l/an/hab. Slovaquie 88,4 l/an/hab. États-Unis 81,6 l/an/hab.

Suisse8 58,2 l/an/hab. Finlande 80,2 l/an/hab. République tchèque 157 l/an/hab. France 35,4 l/an/hab.

Venezuela 82,1 l/an/hab. Hongrie 72,2 l/an/hab. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 19 Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới 2007 Xếp Tiêu thụ Xếp Nước Tiêu thụ Nước hạng (L/ng/năm) hạng (L/ng/năm) 1 Cộng hòa Czech 156.8 22 Bồ Đào Nha 59.5 13 Tây Ban Nha 83.6 khoa HàThuỵ Đại học Bách33 nội Điển 51.3 Sản xuất và tiêu thụ Bia (3) Châu Á : •Năng suất 7- 10 tỷ lit/năm (TQ, Nhật); TB 17 l/người.năm •Tốc độ (của 10 năm) tăng TB 7% > < Châu Âu giảm 4% (Thái lan tăng 26,5, Philipin 22, Malaxia 21, TQ 20%…) •Quy mô sx : - Nhật 4 công ty chiếm 40, - TQ 800 NM, 18 NM >150 triệul/năm, chiếm >25% •Mức tiêu thụ: 50 lit/ng/năm Nhật ; 18-20 Singapore, Philipin. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 21 S¬ l−îc lÞch sö ngµnh bia ViÖt Nam • MiÒn Nam: n¨m 1875 Ph¸p cho x©y dùng nhµ m¸y bia Sµi Gßn thuéc h·ng BGI.

• MiÒn B¾c: n¨m 1890 Bia b¾t ®Çu cã mÆt Hµ Néi 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 22 S¬ l−îc lÞch sö ngµnh bia ViÖt Nam ¾ Trong thêi gian kh¸ng chiÕn : kh«ng cã nhµ m¸y bia lín nµo ®−îc x©y dùng. ¾ §Õn gi÷a thËp kû 80 : chØ cã hai nhµ m¸y nµy s¶n xuÊt bia ®¸p øng ®−îc kho¶ng 60% nhu cÇu trong c¶ n−íc • 2007 : >300 (2 quốc gia, 7 liên doanh & >300 cơ sở 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 23 Sản xuất và tiêu thụ Bia VN N¨m S¶n l−îng B×nh qu©n (TriÖu lÝt) (lÝt/ng−êi) 1980 60 1,3 1986 87 1,4 1990 100 1,5 1994 330 4,4 2000 624 8 2005 990 10 2010 1500 25 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 24 Hướng đi hiện nay của ngành bia $Đa dạng hóa sản phẩm $ Cải thiện và ổn định chất lượng sản phẩm $ Giảm tối đa tổn thất trong sản xuất 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 25 §Þnh h−íng ph¸t triÓn c«ng nghiÖp bia ViÖt Nam Môc tiªu cho ®Õn n¨m 2010: $ nghµnh bia - r−îu - NGK Î nghµnh kinh tÕ m¹nh, khuyÕn khÝch sö dông nguyªn liÖu trong n−íc, s¶n phÈm chÊt l−îng cao, cã uy tÝn, th−¬ng hiÖu §Þnh h−íng ph¸t triÓn: • HiÖn ®¹i hãa c«ng nghÖ. • ¦u tiªn sö dông thiÕt bÞ trong n−íc. • TËp trung ®Çu t− c¸c nhµ m¸y cã c«ng suÊt lín.

• Quy ho¹ch vµ x©y dùng c¸c trung t©m nghiªn cøu. 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 26 LÞch sö ngµnh bia Bia = malt đại mạch + hoa houblon + nước + nấm men 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 27 Sơ đồ CNSX Malt-Bia 8/27/2009 Đại học Bách khoa Hà nội 28 PHẦN I : Nguyên liệu chính trong sản xuất bia Chương I : ĐẠI MẠCH- MALT 1. Các loại đại mạch 1. CÊu tróc hạt đại mạch 1.Thành phần hoá học 1.