Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

LÊ THỊ HỒNG HẠNH

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA
TRONG HỆ THỐNG THIẾT BỊ LIÊN TỤC
ĐỂ SẢN XUẤT DỊCH LÊN MEN BIA

Chuyên ngành : Công Nghệ Sinh Học
Mã ngành : 60 42 80

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 naêm 2007


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

Cán bộ chấm phản biện 1 :

Cán bộ chấm phản biện 2 :

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày

tháng

năm 2007


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày

tháng 12 năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên : LÊ THỊ HỒNG HẠNH

Phái : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 02-09-1982

Nơi sinh : Bến Tre

Chuyên ngành : Công Nghệ Sinh Học

MSHV : 03105623

I- TÊN ĐỀ TÀI : Nghiên Cứu Quá Trình Đường Hóa Trong Hệ Thống Thiết bị
Liên Tục Để Sản Xuất Dịch Lên Men Bia.

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
- Khảo sát các thông số thích hợp cho quá trình đường hóa trên nguyên liệu
malt đại mạch.
- Nghiên cứu sản xuất malt bắp.
- Khảo sát quá trình đường hóa trong hệ thống thiết bị đường hóa liên tục.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : tháng 2/2007
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : tháng 11/2007
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN KÍNH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội đồng chuyên ngành
thông qua.
Ngày tháng năm
TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH
TRƯỞNG KHOA QL NGAØNH


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin chân thành cám ơn quý thầy cô trong bộ môn Công
nghệ Sinh học, Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh đã hết lòng giảng
dạy tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Đặc biệt cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn
Kính đã tận tình hướng dẫn và giúp tôi hoàn thành luận án theo cách tốt nhất.
Tôi xin gởi lời cám ơn đến các anh chị đang công tác tại cơ sở sản xuất
bia Lida, cũng như các anh chị trong phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học.
Cuối cùng tôi xin cám ơn gia đình, bạn bè đã hết lòng giúp đỡ, động viên
tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.

Tôi xin gửi lời chúc sức khỏe đến tất cả các thầy cô và các anh chị.
Tp.HCM, tháng 11 năm 2007

LÊ THỊ HỒNG HẠN H


-1-

LỜI MỞ ĐẦU
Bia là loại thức uống có từ lâu đời và phổ biến trên khắp thế giới. Trên
thế giới hiện nay, các nghiên cứu cải tạo chất lượng bia, qui trình sản xuất bia
luôn được quan tâm và xu hướng sản xuất bia theo hệ thống liên tục là đích tiến
đến của tất cả các nhà máy.
Bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa
houblon và nước với một qui trình công nghệ đặc biệt. Đối với các nước phải
nhập khẩu nguồn nguyên liệu như Việt Nam thì giảm chi phí ngoại tệ và nâng
cao hiệu quả trong sản xuất bia bằng cách thay thế malt đại mạch nhập ngoại
bằng nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước như bắp, gạo, khoai lang… Các
nguyên liệu chưa qua nẩy mầm, khi sử dụng thay thế với một tỉ lệ cao thì cần
phải bổ sung thêm lượng enzym bên ngoài để bù đắp sự thiếu hụt về enzym của
malt hoặc các nguyên liệu thay thế đã được qua nẩy mầm.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại bia, để đáp ứng được nhu cầu
của người tiêu dùng thì sản phẩm bia không những có chất lượng cao mà giá
thành phải hợp lí. Một trong những giải pháp nhằm nâng cao nâng suất là sản
xuất theo qui trình công nghệ liên tục và để có chất lượng bia ngon, đồng đều
không chỉ phụ thuộc vào quá trình lên men mà còn phụ thuộc vào dịch sử dụng
để lên men. Qui trình công nghệ và thiết bị dây chuyền sản xuất bia rất phức tạp
bao gồm nhiều công đoạn khác nhau từ chuẩn bị nguyên liệu, sản xuất dịch
đường, nấu dịch đường với houblon đến các quá trình lên men…Đề tài chỉ giới
hạn “Nghiên cứu quá trình đường hóa trong hệ thống thiết bị liên tục để sản xuất

dịch lên men bia”.

HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


Tóm tắt
Qui trình sản xuất dịch đường theo phương pháp liên tục có nhiều ưu điểm
hơn so với phương pháp gián đoạn là cho năng suất cao, chất lượng sản phẩm
đồng đều và ổn định. Ngoài ra, quá trình nấu malt bao gồm các giai đoạn: đạm
hóa, đường hóa và dextrin hóa mà các enzym tham gia vào giai đoạn này đều có
pH, nhiệt độ tối ưu riêng. Do đó, quá trình phương pháp đường hóa liên tục là
thích hợp.
Để thực hiện quá trình đường hóa trong hệ thống thiết bị, bước đầu cần
thực hiện :
- Khảo sát một số thông số thích hợp cho các giai đoạn của quá trình nấu
như :
+ Khảo sát nhiệt độ và pH cho từng giai đoạn nấu.
+ Khảo sát tỉ lệ nước phối trộn.
+ Khảo sát thời gian nấu cho từng giai đoạn.
- Khảo sát tỉ lệ sử dụng malt bắp thay thế malt đại mạch với qui trình nấu
dựa vào các thông số đã khảo sát trên.
- Từ các kết quả khảo sát trên, tiếp tục tiến hành nghiên cứu thiết lập một
qui trình nấu trong hệ thống thiết bị liên tục.


ABSTRACT
The wort producing process by continuous method has advantages than
discontinuous method. There are: high productivity, product quality are equal and
stable. On the other hand, malting include three hydrolysis phases in which
enzyms take part have particular optimal pH and temperature.

Study several parameters which appropriate for each phases of wort process.
- Study temperature and pH for each steps.
- Study ratio of water and malt.
- Study operate times of each phases.
Study of corn supply rate to raplace malt in process with above determined
parameters.
From the above research results, we conduct to set up the wort process in
continuous system.


MỤC LỤC
Trang
Lời mở đầu ............................................................................................................1
Danh mục hình - bảng ..........................................................................................2
PHẦN 1: TỔNG QUAN........................................................................................5
1.1- Nguyên liệu dùng trong sản xuất dịch đường..............................................6
1.1.1- Đại mạch ...................................................................................................6
1.1.1.1- Cấu tạo của hạt đại mạch....................................................................6
1.1.1.2- Thành phần hóa học của đại mạch .....................................................6
1.1.1.3- Các nhóm enzym trong đại mạch........................................................8
1.1.1.4- Qui trình sản xuất malt đại mạch .......................................................9
1.1.2- Bắp .......................................................................................................... 12
1.1.2.1- Phân loại............................................................................................12
1.1.2.2- Thành phần dinh dưỡng của hạt bắp .................................................13
1.1.2.3- Quá trình nẩy mầm của hạt bắp ........................................................ 16
1.1.3- Hoa houblon ............................................................................................16
1.1.3.1- Thành phần hoá học của hoa houblon ..............................................17
1.1.3.2- Các chế phẩm hoa houblon ...............................................................21
1.1.4- Nước ........................................................................................................21
1.2- Công nghệ sản xuất dịch đường ................................................................. 24

1.2.1- Qui trình sản xuất dịch đường ................................................................. 24
1.2.2- Các quá trình biến đổi xãy ra trong quá trình đường hóa ....................... 26
1.2.2.1- Sự biến đổi protein............................................................................ 26
1.2.2.2- Quá trình thủy phân tinh bột ............................................................. 28
1.2.2.3- Một số biến đổi khaùc......................................................................... 31


1.2.3- Một số phương pháp đường hóa ..............................................................32
1.2.3.1- Phương pháp đường hóa phân đoạn theo hệ thống gián đoạn .......... 33
1.2.3.1.1- Phương án nhất phân đoạn .......................................................... 33
1.2.3.1.2- Phương án nhị phân đoạn ............................................................34
1.2.3.1.3- Phương án tam phân đoạn ........................................................... 36
1.2.3.2- Phương pháp đường hóa toàn khối theo hệ thống liên tục................37
1.3- Nấu dịch đường với hoa houblon ................................................................ 41
PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 44
2.1- Nguyên liệu ..................................................................................................45
2.2- Dụng cụ - Thiết bị ........................................................................................ 45
2.3- Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 46
2.3.1- Sơ đồ thí nghiệm ..................................................................................... 46
2.3.2- Giải thích qui trình...................................................................................47
2.3.2.1- Khảo sát quá trình đạm hóa ..............................................................47
2.3.2.2- Khảo sát quá trình đường hóa ........................................................... 47
2.3.2.3- Khảo sát tỉ lệ phối trộn giữa nước và malt........................................48
2.3.2.4- Sản xuất malt bắp ..............................................................................49
2.3.2.5- Khảo sát tỉ lệ phối trộn giữa malt đại mạch và malt bắp.................. 50
2.3.2.6- Khảo sát thời gian đường hóa ........................................................... 50
2.3.2.7- Nghiên cứu hệ thống đường hóa liên tục .......................................... 52
2.4- Các phương pháp phân tích ........................................................................53
2.4.1- Phương pháp định lượng amino nitrogen tự do bằng quang phổ kế ........53
2.4.2- Phương pháp định lượng đường khử bằng 3,5 - dinitrosalisylic acid ......54

2.4.3- Phương pháp xác định hàm lượng lipid thô............................................. 56
2.4.4- Phương pháp xác định mức độ đường hóa hoàn toàn của dung dịch ......57


2.4.5- Tối ưu hóa thời gian đường hóa theo phương pháp quy hoạch thực
nghiệm .................................................................................................................. 57
2.4.6- Phương pháp phân tích phương sai ANOVA (Analysis of Variables) .... 60
PHẦN 3: KẾT QUẢ - BIỆN LUẬN ..................................................................61
3.1- Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH của quá trình đạm hóa ........................... 62
3.2- Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến quá trình đường hóa ........................ 63
3.3- Ảnh hưởng của tỉ lệ nước sử dụng cho quá trình nấu ...............................65
3.4- Qui trình sản xuất malt bắp ........................................................................67
3.5- Tỉ lệ phối trộn giữa malt đại mạch và malt bắp ....................................... 69
3.6- Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đạm hóa .....................................70
3.7- Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đường hóa ..................................71
3.8- Quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa thời gian đường hóa.......................... 74
3.9- Đường hóa liên tục ......................................................................................81
PHẦN 4: KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ.....................................................................84
4.1- Kết luận........................................................................................................85
4.2- Đề nghị ......................................................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LUÏC


-2-

DANH MỤC HÌNH - BẢNG
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Qui trình sản xuất malt đại mạch .........................................................10

Hình 1.2: Sự nẩy mầm của hạt đại mạch ............................................................. 11
Hình 1.3: Các thành phần của hoa houblon .........................................................17
Hình 1.4: Sơ đồ thành phần chất đắng của hoa houblon......................................18
Hình 1.5: Qui trình sản xuất dịch lên men ........................................................... 24
Hình 1.6: Sơ đồ phân cắt protein.......................................................................... 27
Hình 1.7: Sơ đồ phân cắt của enzym amylase trên phân tử amylose .................. 29
Hình 1.8: Sơ đồ phân cắt của enzym amylase trên phân tử amylopectin ............ 29
Hình 1.9: Sơ đồ phân cắt của enzym amylase trên phần tử tinh bột.................... 30
Hình 1.10: Sơ đồ phương án nhất phân đoạn ....................................................... 33
Hình 1.11: Sơ đồ phương án nhị phân đoạn .........................................................35
Hình 1.12: Sơ đồ đường hóa tam phân đoạn ........................................................ 37
Hình 1.13: Thiết bị sản xuất dịch đường liên tục .................................................39
Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm ...................................................................................46
Hình 2.2: Phản ứng màu của amino acid với ninhydrin ....................................... 53
Hình 2.3: Phản ứng màu của đường khử với DNS ............................................... 55
Hình 3.1: Hàm lượng amino nitrogen tự do ở các điều kiện khác nhau ..............62
Hình 3.2: Hàm lượng đường khử ở các nhiệt độ và pH khác nhau ......................63
Hình 3.3: Hàm lượng đường khử ở các nhiệt độ khác nhau................................. 64
Hình 3.4: Hàm lượng amino nitrogen tự do ở các tỉ lệ nước khác nhau............... 65
Hình 3.5: Hàm lượng đường khử ở các tỉ lệ nước khác nhau ...............................66
Hình 3.6: Bắp nẩy mầm ....................................................................................... 67
Hình 3.7: Hàm lượng đường khử ở các tỉ lệ bắp khác nhau................................. 69
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


-3Hình 3.8: Hàm lượng amino nitrogen tự do ở các tỉ lệ bắp khác nhau ................70
Hình 3.9: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đạm hóa ................................. 71
Hình 3.10: Hàm lượng đường khử tạo thành theo thời gian ở 63o C..................... 72
Hình 3.11: Hàm lượng đường khử tạo thành theo thời gian ở 70o C..................... 73
Hình 3.12: Hệ thống đường hóa liên tục ..............................................................83


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Thành phần hóa học tính theo % trọng lượng chất khô.........................7
Bảng 1.2: Chế độ sấy malt vàng .......................................................................... 11
Bảng 1.3: Thành phần hóa học các bộ phận của hạt bắp (%) ............................. 14
Bảng 2.1: Nhiệt độ và pH trong giai đoạn đạm hóa ...........................................47
Bảng 2.2: Nhiệt độ và pH trong nồi đường hóa ...................................................48
Bảng 2.3: Tỉ lệ phối trộn malt và nước ................................................................ 48
Bảng 2.4: Tỉ lệ phối trộn giữa malt đại mạch và malt bắp ..................................50
Bảng 2.5: Khảo sát thời gian đạm hóa ................................................................. 50
Bảng 2.6: Khảo sát thời gian đường hóa thích hợp cho quá trình hoạt động của amylase.................................................................................................................51
Bảng 2.7: Khảo sát thời gian đường hóa thích hợp cho quá trình hoạt động của
-amylase............................................................................................................. 51
Bảng 3.1: Hàm lượng amino nitrogen tự do (mg/l) theo nhiệt độ và pH ............. 62
Bảng 3.2: Hàm lượng đường khử (mg/ml) theo nhiệt độ và pH .......................... 63
Bảng 3.3: Hàm lượng đường khử tạo thành ở pH 5,5 và các khoảng nhiệt độ
khác nhau ............................................................................................................. 64
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước phối trộn ..................................................... 65

HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


-4-

Bảng 3.5: Độ ẩm (%) của bắp ..............................................................................67
Bảng 3.6: Chế độ sấy bắp .................................................................................... 68
Bảng 3.7: Hàm lượng % lipit ................................................................................68
Bảng 3.8: Tỉ lệ phối trộn giữa malt đại mạch và malt bắp ..................................69
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đạm hóa ................................ 70

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đường hóa ở 63o C ............... 72
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đường hóa ở 70o C ............... 73
Bảng 3.12: Các mức biến thiên của các yếu tố ...................................................74
Bảng 3.13: Ma trận quy hoạch với biến ảo .......................................................... 74
Bảng 3.14: Kết quả quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa theo hàm lượng amino
nitrogen tự do tạo thành ....................................................................................... 75
Bảng 3.15: Kết quả thực nghiệm theo hàm lượng đường khử tạo thành ............. 78

HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


-5-

Phần 1

TỔNG QUAN

HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


-61.1- Nguyên liệu dùng trong sản xuất dịch đường
1.1.1- Đại mạch
Đại mạch thuộc họ lúa mì (Gramineae), đại mạch sử dụng chủ yếu trong
công nghệ sản xuất bia là đại mạch hai hàng (Hordeum distichum).
1.1.1.1- Cấu tạo của hạt đại mạch
Hạt của đại mạch bao gồm ba bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phôi.
- Trọng lượng vỏ chiếm từ 10 - 13% trọng lượng của hạt. Vỏ hạt từ ngoài
vào trong chia làm ba lớp: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ aleuron. Trong vỏ trấu có chứa
hemicellulose, celulose, chất đắng và chất chát…Vỏ hạt không có giá trị về mặt
dinh dưỡng và trong sản xuất bia vỏ hạt gây bất lợi là vì trong vỏ chứa các chất

màu, chất đắng và chất chát. Nếu những chất này hòa tan vào dịch đường sẽ làm
giảm chất lượng của sản phẩm.
- Nội nhũ chiếm phần lớn trọng lượng của hạt và hầu hết chất dinh dưỡng
tập trung tại đây, là nguồn cung cấp chủ yếu chất hòa tan cho dịch đường. Cấu
trúc chủ yếu của nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt
tinh bột, một ít protein, cellulose, chất béo, tro và đường.
- Phôi chiếm tỉ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt. Phôi thường
chiếm từ 2-5% trọng lượng của hạt. Mặt khác trong quá trình chế biến, các thành
phần trong phôi hòa tan rất ít vào dịch đường. Như vậy, đối với công nghệ sản
xuất bia, giá trị dinh dưỡng của phôi hầu như không đáng kể mà vai trò lớn của
phôi là cơ quan sống, hô hấp của hạt, là nơi dự trữ enzym. [4,14]
1.1.1.2- Thành phần hóa học của đại mạch
Thành phần hóa học của đại mạch là nhân tố quyết định chất lượng của
hạt đại mạch. Chất lượng của hạt đại mạch phụ thuộc vào giống đại mạch, điều
kiện đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác và điều kiện bảo quản. Giống đại mạch
hai hàng được trồng ở Châu Âu có thành phần hóa học như sau :
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


-7Bảng 1.1: Thành phần hóa học tính theo % trọng lượng chất khô.
Thành phần

Đại mạch

Malt

63-65

58-60


1-2

3-5

0.1-0.2

3-4

1

2

Chất dạng gom

1-1.5

2-4

Hemicellulose

8-10

6-8

Cellulose

4-5

5


Lipid

2-3

2-3

8-11

8-11

0.5

2

3

-

Glutein - protein

3-4

2

Acid amin và peptid

3-4

3-4


Acid Nucleic

0.5

1-2

0.2-0.3

0.2-0.3

2

2.2

Tinh bột
Đường saccharose
Đường khử
Những đường khác

Protein thô (N x 6,25)
Dạng hòa tan thể muối: albumin, globulin
Hordein - protein (prolamin)

Tro
Những chất còn lại

Thành phần hydratcarbon của hạt đại mạch chủ yếu là tinh bột. Tinh bột
được phân bố chủ yếu ở nội nhũ (chiếm khoảng 60 - 65%) và một phần rất ít ở
phôi. Chúng tồn tại dưới dạng những khối lập thể và có kích thước khá bé. Tinh
bột bao gồm hai polysaccharid hợp thành: amylose và amylopectin. Khối lượng

amylose chiếm khoảng 17 - 24%, còn amylopectin chiếm khoảng 76 - 83%. Đối
với công nghệ sản xuất malt và bia, tinh bột là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho phôi
và là nguồn cung cấp chất hòa tan cho dịch đường. [1,4,32]
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


-8Trong nhóm gluxit của hạt đại mạch, ngoài tinh bột được tập trung ở nội
nhũ còn có các thành phần khác như :
- Cellulose: cấu tạo là những polyme đồng dạng với tinh bột. Chúng
không tan trong nước, trong quá trình chế biến bia hầu như không thay đổi.
Cellulose có ý nghóa lớn trong quá trình lọc dịch đường hóa.
- Các gluxit cao phân tử (dạng gom): những chất này tan trong nước sẽ
làm dung dịch bị nhớt.
- Các chất đường: trong hạt đại mạch có chứa một lượng nhỏ đường
saccharose, glucose và fructose. Trong đó nhiều nhất là đường sacharose, chiếm
khoảng 1,8% hàm lượng chất khô của hạt. Hàm lượng glucose và fructose không
đáng kể.
Các hợp chất chứa nitơ trong hạt đại mạch bao gồm:
- Nhóm proteit: là dạng liên kết giữa protein và những chất phi protein.
- Nhóm protein: protein của đại mạch thuộc các phân nhóm sau:
+ Phân nhóm prolamin: chủ yếu là hordein, chiếm 52%.
+ Phân nhóm albumin: chủ yếu là leucosin, chiếm 13%.
+ Phân nhóm globulin: khó tách khỏi ra dịch đường, là yếu tố gây đục
bia, chiếm 12%.
+ Phân nhóm glutein: thường bị thải cùng bã khi nấu, chiếm 23%.
Chất béo: Chúng tập trung chủ yếu ở phôi và lớp aleuron. Chúng là những
dầu béo màu vàng, có mùi thơm rất nhẹ và dễ chịu. [4,17]
1.1.1.3- Các nhóm enzym trong đại mạch
Trong đại mạch có hai nhóm enzym chính :
- Nhóm enzym xúc tác quá trình oxy hóa - khử

+ Nhóm enzym này đóng vai trò quan trọng quyết định trong việc hoạt
hóa và phát triển của phôi ở giai đoạn nẩy mầm.
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


-9+ Các enzym này tham gia vào quá trình oxy hóa - khử khi hạt hô hấp
hoặc phân hủy hiếu khí các gluxit. Nhóm enzym này hầu như bị phá hủy trong
giai đoạn sấy malt.
- Nhóm enzym thủy phân
+ Nhóm enzym thủy phân các hợp chất gluxit như amylase và sitase. Các
enzym thuộc nhóm amylase có vai trò thủy phân các gluxit có mạch polyme đơn
giản như tinh bột. Các enzym sitase tham gia vào quá trình thủy phân các gluxit
có mạch polyme phức tạp hơn như hemicellulose. Tác dụng của các enzym này
là phá vỡ thành tế bào khi hạt bắt đầu nẩy mầm, tạo điều kiện thuận lợi cho các
enzym khác xâm nhập vào bên trong nội nhũ của hạt và làm biến đổi dần những
thành phần hóa học của nội nhũ.
+ Nhóm enzym thủy phân protit : proteinase, peptidase và amidase. Các
enzym ở nhóm này thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian và sau đó
một trong những hợp chất này tiếp tục bị phân cắt đến sản phẩm cuối cùng là
acid amin và amoniac.
+ Nhóm enzym esterase : lipase và phosphatase. Nhóm enzym này tham
gia làm vỡ các mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ với nhau hoặc giữa
các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Lipase thủy phân các este của glycerin và một số
loại rượu với axit bậc cao. Enzym phosphatase tách acid phosphoric ra khỏi
những hợp chất hữu cơ có chứa phospho. [1,4,22]
1.1.1.4- Qui trình sản xuất malt đại mạch
Trong công nghệ sản xuất bia, nguyên liệu sử dụng chủ yếu là malt (malt
đại mạch, malt bắp…) - tức các hạt ngủ cốc đã được nẩy mầm. Malt là nguyên
liệu rất quan trọng, nó đóng vai trò chính quyết định đến bia thành phẩm. Malt
cung cấp toàn bộ lượng gluxit (chủ yếu là tinh bột) để chuyển hóa thàn h đường

và từ đường sẽ chuyển hóa thành cồn, cũng như các thành phẩm khác của bia.
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


- 10 -

Nguyên liệu
( Đại mạch)

Làm sạch và phân loại
Nước
Ngâm (Nhiệt độ 10 - 12o C)

Ươm mầm (Nhiệt độ 14 - 16oC)
Nhiệt độ 45  80o C : malt vàng
Sấy
24 giờ
Nhiệt độ 45  100oC : malt đen
Tách rễ và làm bóng
Malt đại mạch
Hình 1.1: Qui trình sản xuất malt đại mạch.
- Đại mạch được làm sạch nhằm loại bỏ các tạp chất lẫn lộn như đất đá,
rơm rạ…và sau đó đại mạch được phân loại để đảm bảo cho hạt nẩy mầm đồng
đều về chất lượng.
- Ngâm đại mạch nhằm các mục đích sau: loại bỏ những hạt lép, những
hạt không đạt tiêu chuẩn, các mẫu hạt gãy vụn, các tạp chất…Rữa sạch bụi và
một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt và tạo điều kiện để hạt hút thêm một
lượng nước tự do, giúp ích cho quá trình ươm mầm sau này.
- Nếu lấy chất lượng của malt thành phẩm là mục tiêu tối ưu thì nhiệt độ
ngâm hạt thích hợp nhất là 10-12oC. [4,24]


HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


- 11 - Ươm mầm các hạt trong công nghệ sản xuất bia nhằm: chuyển đổi trạng
thái của hệ enzym có trong hạt từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái “hoạt động”,
tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường năng lực xúc tác của chúng.

Hình 1.2: Sự nẩy mầm của hạt đại mạch.
- Để quá trình nẩy mầm xảy ra tốt, cần tạo điều kiện thuận lợi như nhiệt
độ môi trường, độ ẩm của hạt, độ ẩm tương đối của không khí, sự cung cấp đầy
đủ oxy, sự giải thoát triệt để lượng không khí tạo thành. Thích hợp nhất cho các
quá trình diễn biến ở giai đoạn ươm mầm là ở nhiệt độ 14 - 16o C, còn nhiệt độ
trong hạt là 10 - 12oC.
- Mục đích chính của quá trình sấy là tách nước ra khỏi hạt để chuyển
chúng thành sản phẩm bền vững. Quá trình sấy malt vàng trong 24 giờ được tiến
hành như sau:
Bảng 1.2: Chế độ sấy malt vàng.
Số giờ sấy thứ

Nhiệt độ ( oC)

Hàm ẩm (%)

1

16

42


12

45

9

20

72

5,2

23

80

3,8

24

75

3,7

HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


- 12 - Do nhiệt độ sấy cao (tối đa đối với malt vàng là 80oC, malt đen 100o C)
hầu hết các loại vi sinh vật bám trên hạt, hoặc bị tiêu diệt, hoặc chuyển về dạng
bào tử, hạn chế đến mức tối thiểu khả năng hư hỏng do chúng gây ra, làm tăng

độ bền sinh học cho sản phẩm.
- Sau khi sấy xong, cần tiến hành loại bỏ rễ ngay khi hạt malt còn nóng
và rễ malt còn giòn. Rễ malt cần được loại bỏ vì trong thành phần hóa học của
rễ malt chứa nhiều các hợp chất thuộc nhóm alcaloid. Nếu những hợp chất này
tồn tại trong bia, sẽ gây ra vị đắng khó chịu. Mặt khác, một số cấu tử trong thành
phần hóa học của rễ malt là nguyên nhân tạo nhiều rượu bậc cao trong quá trình
lên men bia. [1,4,28]
1.1.2- Bắp
Cây bắp có tên khoa học là Zea mays L, thuộc họ Gramineae. Bắp là cây
hằng niên, thân thảo; là loại cây lương thực được trồng rộng rãi và chiếm
khoảng ¼ sản lượng ngũ cốc trên Thế Giới.
1.1.2.1- Phân loại
Bắp có thể được phân loại theo nhiều cách: theo đặc tính nông học, công
dụng hoặc chu kỳ sinh trưởng. Trong đó, phân loại theo đặc tính nông học được
sử dụng rộng rãi. Cách phân loại này dựa vào đặc điểm của hạt, hình dạng bên
ngoài, cấu trúc và tỷ lệ tinh bột của hạt. Bắp có thể chia thành 9 nhóm sau:
- Bắp Vỏ (Zea mays var.tunicata): là dạng bắp nguyên thủy, chỉ trồng để
nghiên cứu vì cho năng suất rất kém và không có giá trị kinh tế.
- Bắp Răng Ngựa (Zea mays var.indentata): là loại bắp có trái và hạt tương
đối lớn. Khi trái bắp chín khô, phần nội nhũ bột khô nhanh hơn phần nội nhũ
sừng nên hạt bắp bị lõm ở đầu xuống như răng ngựa. Các giống: Tainan-5,
Tainan-11 (Đài Loan), Western Yellow (Nigeria)… đã nhập vào miền Nam nước
ta đều thuộc nhóm bắp này.
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


- 13 - Bắp Đá (Zea mays var.indurata): hạt bắp hơi nhỏ hơn bắp Răng Ngựa, hạt
cứng và láng. Lượng tinh bột trong hạt gồm 21% amylose và 79% amylopectin.
Các giống điển hình ở miền Nam nước ta là: Guatamela Golden, VM-1…
- Bắp Nổ (Zea mays var.everta): nội nhũ của hạt hầu như hoàn toàn là nội

nhũ sừng, có rất ít tinh bột mềm. Các hạt tinh bột hình tam giác, sắp xếp kề nhau
rất chặt chẽ nên hạt rất cứng. Ở nhiệt độ cao khi rang, hạt bị nổ ra và tăng thể
tích lên gấp 15-20 lần.
- Bắp Nếp (Zea mays var.certatina): hình dạng hạt tương tự như bắp Đá,
nhưng hạt đục hơn. Hạt cứng, láng nhưng không bóng. Tinh bột chủ yếu là
amylopectin 90% và khi bị thủy phân tạo ra nhiều dextrin. Loại bắp này được
trồng phổ biến ở nước ta như giống bắp: Nù, Nếp Long Khánh, Nếp tím Ban Mê
Thuộc…
- Bắp Bột (Zea mays var. amylaceae ): hạt to, hầu như cấu tạo hoàn toàn là
nội nhũ bột. Bắp Bột thường được trồng để lấy tinh bột nhờ nội nhũ mềm.
- Bắp Ngọt (Zea mays var.saccharata): lượng tinh bột của hạt tương đối
thấp, còn polysaccharide chiếm 19-31%. Vì hạt chứa ít tinh bột và nhiều nước
nên khi khô hạt bị nhăn nheo, khi gieo hạt nẩy mầm yếu. Vùng Tiền Giang còn
trồng giống bắp ngọt trắng Pajinaka.
- Bắp Nữa Răng Ngựa (Zea mays var.semi-indentata): là dạng trung gian lai
giữa bắp Đá và bắp Răng Ngựa.
- Bắp Đường Bột (Zea mays var.amylea-saccharata): phần trên hạt là dạng
nội nhũ sừng, nhăn nheo của bắp Ngọt. Phần dưới hạt gồm toàn nội nhũ bột của
bắp Bột. Loại bắp này có nguồn gốc từ Nam Mỹ. [8,9]
1.1.2.2- Thành phần dinh dưỡng của hạt bắp
- Hạt bắp thuộc loại quả dónh gồm năm phần chính: vỏ hạt, lớp aloron,
phôi, nội nhũ và chân hạt. Vỏ hạt bao xung quanh hạt , là một màng nhẵn.
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


- 14 - Lớp aleuron nằm dưới vỏ hạt và bao lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ là
phần chính của hạt chứa các tế bào dự trữ chất dinh dưỡng. Nội nhũ có hai phần:
nội nhũ bột và nội nhũ sừng. Phôi bắp chiếm 8 - 15% của hạt.
Tỷ lệ các bộ phận trong hạt bắp so với khối lượng hạt:
+ Các bộ phận của hạt


Tỷ lệ so với khối lượng hạt (%)

+ Vỏ hạt

6-9

+ Tầng aloron

6-8

+ Nội nhũ

70 - 85

+ Phôi

8 - 15

- Bắp là loại hạt có nhiều bột, nội nhũ chứa 70 - 78% khối lượng hạt với
giá trị dinh dưỡng khá cao so với các loại hạt ngũ cốc khác. Nhưng do phôi bắp
chứa hàm lượng chất béo khá nhiều nên ảnh hưởng đến quá trình lọc dịch
đường, đồng thời làm giảm độ bền keo cũng như khả năng tạo bọt của bia.
Bảng 1.3: Thành phần hóa học các bộ phận của hạt bắp (%).
Thành phần của hạt

Chất đạm

Carbohydrat


Chất béo

Tro

Vỏ hạt

3,21

3,36

1,17

4,12

Tầng aloron

16,67

7,15

12,21

9,56

Nội nhũ

59,98

79,52


3,59

11,77

Phôi

20,14

9,97

82,43

74,55

- Trong hạt bắp, thành phần hydrat carbon chủ yếu là tinh bột. Tinh bột
bắp hình đa diện, góc cạnh rõ rệt, độ lớn 8 -35µm.
- Tinh bột bắ p bao gồm amylose chiếm 28% và amylopectin chiếm 72%.
Ngoài ra, còn có khoảng 1,5-3,7% là cellulose và đường (chủ yếu là sucrose).
- Hầu hết lipid trong hạt bắp đều hiện diện ở phôi (chiếm 85% tổng số).
Những giống bắp có phôi lớn thường chứa nhiều lipid hơn những giống bắp có
phôi nhỏ. [8,9]
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


- 15 - Các hợp chất chứa nitơ trong hạt bắp hầu hết là protein và hàm lượng
protein trong hạt bắp chiếm trung bình 9-10%. Protein của hạt bắp thuộc các
nhóm sau:
+ Prolamin (zein): chiếm 40-70%, là loại protein tan trong rượu.
+ Glutein: chiếm khoảng 20-35%, tan trong dung dịch hơi kiềm.
+ Globulin: chiếm 5%, tan trong nước.

+ Albumin : chiếm 20%, tan trong nước.
- Zein là loại protein chứa rất ít các amino acid thiết yếu như Lysine,
Tryptophan. Các amino acid thiết yếu thường có nhiều trong Glutein. Thành
phần các amino acid trong hạt bắp như sau:
+ Ẩm độ

12%

+ Nitơ

1,52%

+ Protein

9,5%

+ Lysine

254 mg

+ Tryptophan

67 mg

+ Methionine

182 mg

+ Tổng amino acid 9262 mg
- Hiện nay, có rất nhiều giống bắp lai được tạo ra có hàm lượng protein

Glutein tăng lên, nhờ đó có thể tăng hàm lượng các amino acid không thay thế.
- Ngoài ra, hạt bắp còn có các vitamin như: vitamin A, B và E. Tuy nhiên,
vitamin A chỉ có nhiều trong bắp vàng và có rất ít trong bắp trắng.
- Ngược lại, bắp trắng lại có rất nhiều vitamin B1 và chứa một lượng ít
vitamin B2, B6 và PP. Hạt bắp vàng có chứa nhiều vitamin A hơn cả bắp đỏ.
- Lượng khoáng chất có trong hạt bắp chiếm khoảng 1,3%, gồm nhiều P,
K, Na, Cl và một ít Ca, Mg, Mn. Khoảng 75% khoáng chất nằm ở phôi, số còn
lại thường nằm trong nội nhũ sừng. [8,9]
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH


- 16 1.1.2.3- Quá trình nẩy mầm của hạt bắp
- Trong điều kiện đủ nước, oxy và nhiệt độ thích hợp hạt bắp có thể nẩy
mầm nhanh chóng. Điều kiện hàng đầu để hạt bắp nẩy mầm là nước. Nhiệt độ
thích hợp cho bắp nẩy mầm là 23 - 250C và không được thấp dưới 100C. Trong
quá trình nẩy mầm hạt bắp hô hấp mạnh do phôi của bắp to, vì thế cần phải
thoáng và không khí nhiều.
- Trong giai đoạn này cường độ oxy hóa tăng để cung cấp năng lượng cho
quá trình nẩy mầm. Trong hạt bắp xãy ra những quá trình sinh hóa phức tạp, có
sự chuyển hóa những hợp chất phức tạp thành những chất đơn giản:
+ Tinh bột chuyển hóa thành đường.
+ Chất béo chuyển thành glycerin và acid béo, do đó hàm lượng chất béo
giảm so với hạt chưa nẩy mầm.Ở hạt chưa nẩy mầm, hàm lượng chất béo chiếm
khoảng 5% và chỉ còn khoảng 3% ở hạt đã nẩy mầm.
+ Hợp chất có đạm chuyển thành amino acid và NH 3.
+ Vitamin trong quá trình nẩy mầm cũng tăng lên rõ rệt có tác dụng đặc biệt
trong thời kì sinh trưởng của phôi.
1.1.3- Hoa houblon
- Houblon (Humulus lupulus) là loài thực vật lưu niên đơn tính, thuộc họ
Cannabinaceae. Loài 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 và Triều Tiên…
- Trong sản xuất bia chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn bởi vì hoa đực
thường rất nhỏ và chứa ít lượng phấn hoa (lupulin). Hoa houblon bao gồm các
thành phần sau:
+ Cuống hoa: chiếm khoảng 12 - 14% trọng lượng của hoa.
+ Cánh hoa: chiếm 66 - 67%.
+ Nhị hoa: chiếm 19 – 20%.
HVTH : LÊ THỊ HỒNG HẠNH