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

TRƯƠNG VĂN AN

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN
MEN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG
LÊN MEN BIA LIÊN TỤC

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 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


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 11 năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên : TRƯƠNG VĂ N AN

Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 17-10-1982

Nơi sinh : Tp. HCM

Chuyên ngành : Công Nghệ Sinh Học

MSHV : 03105619

I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên Cứu Quá Trình Lên Men Chính Trong Hệ Thống Lên
Men Bia Liên Tục

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Khảo sát giống nấm men bia.
- Tối ưu hóa điều kiện lên men bia.
- Khảo sát quá trình lên men trong hệ thống lên men bia 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
TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH

tháng

năm

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
- Tôi xin chân thành cám ơn Tiến só Nguyễn Kính đã tận tình hướng dẫn
và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án này. Những lời chỉ dẫn của
thầy về nội dung cũng như phương pháp nghiên cứu đã giúp tôi rất nhiều trong
việc định hướng công việc, từng bước giải quyết những khó khăn, vướng mắc để
hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.

- Tôi xin cám ơn tất cả các 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
hai năm học tại trường.
- 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 đã
hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu.
- Cuối cùng tôi xin cám ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ và
động viên tôi trong suốt thời gian học tập.
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2007

TRƯƠNG VĂN AN


-1-

LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ sản xuất bia đã xuất hiện từ rất lâu và phổ biến trên khắp thế
giới; sản xuất bia là một ngành công nghệ thực phẩm có tốc độ phát triển khá
nhanh, có vị trí đáng kể ở nhiều nước và đã đem lại những khoản thu nhập to lớn
cho các chủ doanh nghiệp cũng như cho nền kinh tế quốc dân. Chất lượng các
loại bia thì không giống nhau; mỗi một loại bia đều có những đặc trưng riêng về
màu sắc, hương vị, độ bọt, độ trong… tất cả những đặc trưng đó được quyết định
chủ yếu bởi qui trình công nghệ, máy móc và thiết bị sản xuất ra nó.
Nhu cầu thị hiếu ngày càng cao của người tiêu dùng đã buộc các nhà khoa
học và các nhà sản xuất không ngừng nghiên cứu, cải tiến công nghệ sản xuất
bia để đáp ứng được cả về năng suất lẫn chất lượng. Qui trình sản xuất bia phổ
biến hiện nay ở nước ta cũng như đa số các nước trên Thế giới là sản xuất theo
mẻ, năng suất trung bình, chất lượng sản phẩm không đồng đều là những vấn đề
cần phải khắc phục.
Ý tưởng cũng như những nghiên cứu về lónh vực sản xuất bia liên tục đã

có từ lâu nhưng rất ít quốc gia sản xuất bia theo phương pháp này. Các nhà máy
bia ở nước ta thì hoàn toàn sử dụng công nghệ sản xuất theo mẻ, tốn rất nhiều
chi phí cho sản xuất nên giá thành sản phẩm cao, không đủ năng lực cạnh tranh
trên thị trường... Những hạn chế của công nghệ sản xuất bia theo mẻ sẽ được
giải quyết bởi một công nghệ khác, đó là sản xuất bia liên tục.
Để có được những cơ sở nhất định cho việc nghiên cứu sâu hơn và sau đó
là đi đến việc áp dụng công nghệ sản xuất bia liên tục ở nước ta, chúng tôi tiến
hành đề tài “Nghiên cứu quá trình lên men chính trong hệ thống lên men bia
liên tục”.

HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


TÓM TẮT
Bia là một loại thức uống phổ biến trên toàn Thế Giới. Công nghệ sản xuất
bia hiện nay chủ yếu là phương pháp lên men theo mẻ, sản phẩm tạo ra không
đồng đều, năng suất thấp và tốn nhiều chi phí vận hành. Để giải quyết được
những vấn đề đó thì công nghệ sản xuất bia liên tục là một giải pháp hữu hiệu,
cần được quan tâm và nghiên cứu nhiều hơn nữa. Nghiên cứu này bước đầu khảo
sát một số đặc điểm sinh lý giống nấm men bia, tối ưu hóa các điều kiện lên men
bao gồm :
- Nồng độ chất hòa tan ban đầu của dịch đường : 11.4o Brix.
- Mật độ men giống gieo cấy ban đầu : 18.106 tb/ml.
- pH ban đầu của môi trường lên men : 5.5
- Nhiệt độ của quá trình lên men bia : 10oC.
Nghiên cứu và vận hành hệ thống lên men bia liên tục với các thông số đã
xác định. Điều chỉnh và hoàn thiện dần hệ thống lên men bia liên tục.


ABSTRACT

Beer is a popular drink all over the world. At the present time, most beer
producing technology is the batch fermentation. The weak points of this
technology include: product is not uniform, low productivity and take a lot of
money to operate. To solve these problems, the continuous beer fermentation
which needs to be attentive and research carefully is the helpful. This initial
research study several characteristics of the beer yeast, optimum fermentation
conditions :
- Dissolving substance concentration initial of wort : 11.4oBrix
- The yeast density initial : 18.106 cfu/ml.
- pH of fermentation medium : 5.5
- The temperature of the principal fermentation : 10oC
Research and operate the continuous beer fermentation system with above
determined parameters.


MỤC LỤC
Trang
Lời mở đầu .................................................................................................................1
Danh mục hình - bảng..............................................................................................2
PHẦN 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 4
1.1- Tình hình sản xuất bia trong và ngoài nước ..................................................5
1.2- Những nghiên cứu trong công nghệ sản xuất bia .........................................9
1.3- Thành phần và tính chất hóa học của bia....................................................10
1.4- Nguyên liệu trong sản xuất bia .....................................................................13
1.4.1- Malt đại mạch .............................................................................................13
1.4.2- Hoa houblon ................................................................................................15
1.4.3- Nước.............................................................................................................17
1.4.4- Nấm men trong sản xuất bia.......................................................................18
1.4.4.1- Phân loại................................................................................................18
1.4.4.2- Qui trình nhân giống nấm men.............................................................21

1.5- Công nghệ sản xuất bia ..................................................................................23
1.5.1- Qui trình chung............................................................................................23
1.5.2- Quá trình lên men chính .............................................................................25
1.5.3- Quá trình lên men phụ ................................................................................28
1.6- Các sản phẩm phụ trong quá trình lên men ...............................................30
1.6.1- Các rượu bậc cao và glycerin .....................................................................30
1.6.2- Các acid hữu cơ ...........................................................................................31
1.6.3- Ester và aldehyd..........................................................................................31
1.6.4- Diacetyl (2,3-butanedione) .........................................................................32
1.6.5- Các hợp chất chứa lưu huỳnh .....................................................................35
1.7- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men bia......................................35


1.7.1- Chất lượng men giống và mật độ nấm men gieo cấy ban đầu .................35
1.7.2- Nồng độ chất hòa tan của dịch đường........................................................36
1.7.3- Nhiệt độ lên men ........................................................................................36
1.8- Các phương pháp sản xuất bia ......................................................................37
1.8.1- Công nghệ sản xuất bia truyền thống ........................................................37
1.8.2- Công nghệ lên men bia liên tục .................................................................37
PHẦN 2: NGUYÊN VẬT LIỆU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............44
2.1- Nguyên vật liệu................................................................................................45
2.1.1- Giống nấm men ...........................................................................................45
2.1.2- Môi trường ...................................................................................................45
2.1.3- Dụng cụ - Thiết bị .......................................................................................47
2.2- Phương pháp nghiên cứu................................................................................48
2.2.1- Sơ đồ nghiên cứu.........................................................................................48
2.2.2- Khảo sát giống nấm men thí nghiệm .........................................................49
2.2.2.1- Phương pháp tạo giống nấm men thuần...............................................49
2.2.2.2- Bảo quản giống nấm men bia thuần ....................................................49
2.2.2.3- Quan sát đặc điểm hình thái .................................................................49

2.2.2.4- Xây dựng đường tương quan tuyến tính giữa mật độ tế bào nấm men
và độ đục ..................................................................................................................50
2.2.2.5- Đường cong tăng trưởng của Saccharomyces carlsbergensis..............53
2.2.3- Tối ưu hóa điều kiện lên men ....................................................................54
2.2.3.1- Xác định nồng độ chất hòa tan thích hợp của dịch đường ..................54
2.2.3.2- Xác định mật độ men giống gieo cấy ban đầu thích hợp ....................54
2.2.3.3- Xác định pH thích hợp của môi trường lên men..................................56
2.2.3.4- Tối ưu hóa điều kiện lên men theo phương pháp quy hoạch thực
nghiệm ......................................................................................................................56


2.2.3.5- Khảo sát nhiệt độ lên men chính .........................................................56
2.2.4- Các phương pháp phân tích ........................................................................57
2.2.4.1- Phương pháp xác định độ cồn của bia..................................................57
2.2.4.2- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm nhiều yếu tố theo phương án
trực giao bậc hai .......................................................................................................58
2.2.4.3- Phương pháp đánh giá chất lượng bia ..................................................61
2.2.4.4- Phương pháp phân tích phương sai ANOVA........................................67
PHẦN 3: KẾT QUẢ - BIỆN LUẬN .....................................................................68
3.1- Giống nấm men bia.........................................................................................69
3.1.1- Đặc điểm hình thái ......................................................................................69
3.1.2- Dựng đường tương quan tuyến tính giữa độ đục và mật độ tế bào nấm
men............................................................................................................................70
3.1.3- Xác định tăng trưởng của nấm men bia .....................................................71
3.2- Tối ưu hóa điều kiện lên men bia .................................................................72
3.2.1- Xác định nồng độ chất hòa tan thích hợp của dịch đường ........................72
3.2.2- Xác định mật độ men giống gieo cấy ban đầu thích hợp..........................74
3.2.3- Xác định pH môi trường lên men thích hợp ...............................................75
3.2.4- Quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa điều kiện lên men.............................77
3.3- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men chính..............................83

3.4- Lên men trong hệ thống lên men bia liên tục ............................................84
PHẦN 4: KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ .......................................................................88
4.1- Kết luận............................................................................................................89
4.2- Đề nghị..............................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


-2-

DANH MỤC HÌNH - BẢNG
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Tỷ lệ phân bố sản lượng bia trên Thế Giới ............................................6
Hình 1.2: Sơ đồ phân giải đường bội ba của nấm men bia ..................................21
Hình 1.3: Qui trình công nghệ sản xuất bia.......................................................... 23
Hình 1.4: Sơ đồ lên men etanol............................................................................ 26
Hình 1.5: Sơ đồ cơ chế hình thành diacetyl.......................................................... 33
Hình 1.6: Sự hình thành và tái hấp thu diacetyl của nấm men bia ......................34
Hình 1.7: Hệ thống lên men theo kiểu Watney ...................................................40
Hình 1.8: Hệ thống lên men Morton Coutts .........................................................40
Hình 1.9: Hệ thống lên men kiểu bậc thang theo Denchikov..............................42
Hình 2.1: Sơ đồ đường hóa ...................................................................................46
Hình 2.2: Sơ đồ nghiên cứu .................................................................................. 48
Hình 3.1: Khuẩn lạc nấm men bia trên môi trường malt-agar............................. 69
Hình 3.2: Tế bào nấm men bia nhuộm đơn (x100) ..............................................69
Hình 3.3: Đường tương quan tuyến tính giữa OD 610nm và log (cfu/ml).................70
Hình 3.4: Đường cong tăng trưởng của nấm men ở 22o C .................................... 71
Hình 3.5: Đường cong tăng trưởng của nấm men ở 18o C .................................... 72
Hình 3.6: Đồ thị xác định nồng độ chất hòa tan thích hợp của dịch đường ......... 73

Hình 3.7: Đồ thị xác định mật độ men giống gieo cấy ban đầu thích hợp ...........74
Hình 3.8: Đồ thị xác định pH thích hợp của môi trường lên men ........................ 76
Hình 3.9: Kết quả thí nghiệm đường dốc nhất ..................................................... 82
Hình 3.10: Sơ đồ thiết bị lên men bia liên tục ..................................................... 85

HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


-3DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Sản lượng bia của Thế Giới qua các thời kỳ. ........................................5
Bảng 1.2: Các chỉ tiêu của nước dùng trong sản xuất bia....................................17
Bảng 2.1: Thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ chất hòa tan trong dịch đường đến
quá trình lên men bia ........................................................................................... 54
Bảng 2.2: Thí nghiệm ảnh hưởng của mật độ men giống gieo cấy ban đầu đến
quá trình lên men bia ........................................................................................... 55
Bảng 2.3: Thí nghiệm ảnh hưởng pH dịch đường đến quá trình lên men bia ......56
Bảng 2.4: Hệ số quan trọng đối với các chỉ tiêu của bia .....................................66
Bảng 2.5: Đánh giá xếp hạng chất lượng bia....................................................... 67
Bảng 3.1: Kết quả dựng đường tương quan giữa mật độ tế bào và độ đục ......... 70
Bảng 3.2: Kết quả xác định nồng độ chất hòa tan thích hợp của dịch đường......72
Bảng 3.3: Kết quả xác định mật độ men giống gieo cấy ban đầu thích hợp ....... 74
Bảng 3.4: Kết quả xác định pH thích hợp của môi trường lên men..................... 75
Bảng 3.5: Các mức biến thiên của các yếu tố tối ưu ...........................................77
Bảng 3.6: Ma trận quy hoạch với biến ảo ............................................................78
Bảng 3.7: Kết quả thực nghiệm ...........................................................................78
Bảng 3.8: Kết quả tối ưu theo phương pháp đường dốc nhất ...............................82
Bảng 3.9: Kết quả các chỉ tiêu hóa lý ở các nhiệt độ lên men khác nhau .......... 83

HVTH : TRƯƠNG VĂN AN



-4-

Phần 1

TỔNG QUAN

HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


-51.1- Tình hình sản xuất bia trong và ngoài nước
Bia là loại đồ uống có nguồn gốc từ lâu đời, khoảng 7 nghìn năm trước
đây. Theo các nhà khảo cổ học, dụng cụ nấu bia đầu tiên có nguồn gốc từ người
Babilon, được chế tạo từ thế kỷ 37 trước Công Nguyên. Người Trung Quốc cổ
cũng đã làm ra thứ đồ uống này từ lúa mì, lúa mạch gọi là “Kju”. Sau đó, bia
được truyền sang Châu Âu, đến thế kỷ 15 thì hoa houblon mới được dùng chính
thức để tạo hương vị cho bia. Năm 1897, nhà bác học người Pháp Luis Pasteur
đã phát hiện ra nấm men, từ đó chất lượng bia được nâng lên đáng kể, ngành
công nghiệp sản xuất bia đã phát triển mạnh, sản phẩm tạo ra đã trở thành nhu
cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người. [12]
Bảng 1.1: Sản lượng bia của Thế Giới qua các thời kỳ.
Năm

Sản lượng (triệu lít)

1910

10.000


1950

21.000

1970

50.000

1980

70.000

1990

110.000

2000

135.000

2003

147.000

2004

155.000

2007


175.000

Sau 40 năm, tức là từ năm 1910 đến 1950, sản lượng bia Thế Giới tăng
lên 2,1 lần. Bốn mươi năm tiếp theo, từ 1950 - 1990, sản lượng bia Thế Giới tăng
5,24 lần. Từ năm 2000 đến 2007, mức tăng trưởng bia trên Thế Giới khoảng
40.000 triệu lít. [16]
HVTH : TRƯƠNG VAÊN AN


-6Sản lượng bia trên Thế Giới tăng nhanh nhưng lại phân bố không đều
giữa các khu vực. Sản xuất bia tập trung chủ yếu ở các khu vực có sẵn nguồn
nguyên liệu và có truyền thống về sản xuất bia. Trên thực tế, sản lượng bia của
Thế Giới được sản xuất chủ yếu ở một số nước như: Mỹ 23.370 triệu lít, Trung
Quốc 15.460 triệu lít, Đức 11.740 triệu lít…

28,4%

31,6%

1,3%

34,2%

4,5%

Châu Mỹ

Châu Âu

Châu Phi


Châu Úc

Châu Á

Hình 1.1: Tỷ lệ phân bố sản lượng bia trên Thế Giới.
Sản lượng bia của 10 nước có công nghiệp sản xuất bia phát triển chiếm
tỷ trọng 70% sản lượng bia của Thế Giới. Trong đó, các nước Mỹ, Đức và Nhật
Bản là những nước có nhiều hãng bia nổi tiếng nhất. Tuy Trung Quốc có sản
lượng bia đứng thứ 2 Thế Giới nhưng sản phẩm của họ chủ yếu tiêu thụ trong
nước và đang thu hút công nghệ tiên tiến của những hãng nổi tiếng để nâng cao
chất lượng bia. [12, 39]

HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


-7Bia được du nhập vào nước ta từ năm 1858. Đến năm 1890, nhà máy sản
xuất bia đầu tiên ở Việt Nam được xây dựng tại Hà Nội với công suất khoảng 20
triệu lít/năm. Sau đó, nhà máy thứ 2 được xây dựng tại Sài Gòn với công suất 30
- 50 triệu lít/năm.
So với các nước trong khu vực, Việt Nam là nước có tốc độ tăng trưởng
cao và mức tiêu thụ bia ngày càng tăng. Hai doanh nghiệp đầu đàn của ngành
rượu bia nước giải khát là Tổng công ty rượu bia nước giải khát Sài Gòn
(Sabeco) và Tổng công ty rượu bia nước giải khát Hà Nội (Habeco) đã nhanh
chóng đổi mới công nghệ, áp dụng khoa học kó thuật tiên tiến vào sản xuất
nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm. [12]
Công ty bia Sài Gòn là công ty bia lớn nhất Việt Nam hiện nay. Sản phẩm
của công ty được tiêu thụ trong cả nước, nhất là ở miền Trung và miền Nam, đặc
biệt đã có sản phẩm xuất khẩu ra nước ngoài. Công ty đã mạnh dạn đầu tư, đổi
mới trang thiết bị, dây chuyền công nghệ sản xuất hiện đại nhằm nâng cao chất

lượng sản phẩm, nâng dần công suất đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị
trường trong và ngoài nước. Năm 2000, công ty bia Sài Gòn là doanh nghiệp đầu
tiên ở Việt Nam vượt mức 200 triệu lít/năm, tiếp tục phát triển đạt sản lượng 242
triệu lít/năm vào năm 2001 và năm 2002 là 285 triệu lít/năm.
Do nhu cầu thị trường tăng nhanh, cùng với sự tiến bộ của khoa học kó
thuật, hàng loạt các nhà máy và các cơ sở sản xuất bia được đầu tư xây dựng,
lắp đặt theo nhiều quy mô khác nhau, từ vài trăm ngàn đến hàng trăm triệu
lít/năm. Năm 2007, Tổng công ty rượu bia nước giải khát Sài Gòn, đơn vị dẫn
đầu toàn ngành đồ uống, dự kiến sản lượng bia các loại đạt 631,5 triệu lít/năm.

HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


-8Phạm vi sản xuất và tiêu thụ của bia Sài Gòn trải dài từ các tỉnh miền Tây
Nam bộ, Bình Dương, Phú Yên, Đắc Lắc đến Nghệ An và đang dần mở rộng ra
khu vực phía Bắc. Tiêu biểu như tháng 5/2007, tại Đắc Lắc, Công ty Cổ phần bia
Sài Gòn - Đắc Lắc, đơn vị thành viên của Sabeco, đã chính thức đi vào hoạt
động với công suất thiết kế 25 triệu lít/năm. Sự ra đời của nhà máy bia Sài Gòn Đắc Lắc sẽ đáp ứng nhu cầu sử dụng bia Sài Gòn vốn rất cao của thị trường Đắc
Lắc nói riêng và khu vực Tây Nguyên nói chung.
Nhằm đảm bảo cho sự phát triển bền vững, Tổng công ty rượu bia nước
giải khát Sài Gòn đã đầu tư xây dựng nhà máy bia công suất 100 triệu lít/năm
trong năm 2007 (nâng công suất lên 200 triệu lít/năm vào năm 2008) tại khu
công nghiệp Tây Bắc Củ Chi. Đây là nhà máy với công nghệ sản xuất bia của
Sabeco và thiết bị nhập ngoại được chế tạo theo tiêu chuẩn tiên tiến trên Thế
Giới và mức độ tự động hóa 100%. Với hệ thống tiết kiệm năng lượng và giải
pháp toàn diện về môi trường, bao gồm công nghệ xử lý nước thải và xử lý khói
lò đạt tiêu chuẩn loại A, hệ thống cây xanh và cảnh quan hài hòa.
Theo kế hoạch đến năm 2010, Tổng công ty rượu bia nước giải khát Sài
Gòn sẽ đạt sản lượng tiêu thụ 1 tỷ lít bia và trở thành tập đoàn sản xuất rượu,
bia, nước giải khát lớn nhất Việt Nam.

Tháng 3/2007, nhà máy bia hiện đại nhất Việt Nam được thành lập do sự
liên doanh giữa Công ty Cổ phần Sữa Việt Nam (Vinamilk) với tập đoàn
SaBMiller - một tập đoàn đa quốc gia có nhà máy sản xuất và hệ thống phân
phối bia trên 60 nước, với trên 200 nhãn hiệu bia. Nhà máy có công suất thiết kế
100 triệu lít/năm và dây chuyền thiết bị mới nhất trong công nghệ sản xuất bia
được nhập khẩu từ Đức. Sản phẩm của nhà máy với tên gọi Zorok đã có mặt
trên thị trường Việt Nam.
HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


-9Ngoài ra, các nhà máy bia liên doanh với nước ngoài và các công ty 100%
vốn nước ngoài cũng đã nhanh chóng được xây dựng và tham gia vào thị trường
bia Việt Nam. Điển hình là công ty Liên doanh TNHH Nhà máy bia Việt Nam
và Công ty bia Foster. Bên cạnh đó, các doanh nghiệp tư nhân ở Việt Nam cũng
xây dựng các nhà máy bia với công suất nhỏ, cung cấp sản phẩm bia cho thị
trường.
Những thành tựu đạt được của ngành công nghiệp sản xuất bia trong
những năm gần đây như sau: trong vấn đề thu hút vốn đầu tư nước ngoài, với
những chính sách cởi mở, ngành sản xuất bia đã thu hút số lượng lớn các dự án
đầu tư nước ngoài, khiến thị trường Việt Nam ngày càng sôi động do có sự tham
gia của nhiều nhãn hiệu bia nổi tiếng trên thế giới như Carlsberg, Foster,
Heineken, Tiger… các sản phẩm bia Việt Nam dần dần chiếm lónh thị trường nội
địa và từng bước xuất khẩu sang các thị trường tiềm năng khác.
Tuy đạt được những thành tựu như trên nhưng cũng có những hạn chế nhất
định đối với ngành sản xuất bia, do việc phát triển quá tràn lan, không kiểm soát
chặt chẽ, đầu tư trang thiết bị công nghệ sản xuất không phù hợp dẫn đến nhiều
doanh nghiệp sản xuất kinh doanh bia không hiệu quả, thua lỗ. [11, 12]
1.2- Những nghiên cứu trong công nghệ sản xuất bia
Ở nước ta, các nghiên cứu trong lónh vực sản xuất bia chủ yếu nghiên về
khía cạnh năng cao năng suất như: nghiên cứu sản xuất bia theo phương pháp

công nghệ ngắn ngày của Giang Thế Bách, 1996; nghiên cứu sử dụng các chế
phẩm enzym trong công nghệ sản xuất bia của Đỗ Thị Giang, 1999; nghiên cứu
quá trình lên men bia nồng độ cao của Lê Văn Việt Mẫn, 2003.

HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


- 10 Ngoài ra, cũng có những nghiên cứu quan tâm đến vấn đề hiệu quả kinh
tế khi thay thế nguyên liệu malt đại mạch bằng các nguyên liệu rẻ tiền khác,
một số nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng bia như các phương pháp cải tạo
giống nấm men bia... Nhưng hầu như các nhà khoa học trong nước vẫn chưa
nghiên cứu nhiều về công nghệ sản xuất bia liên tục, một công nghệ mà nếu
nghiên cứu đầy đủ có thể mang lại rất nhiều lợi ích.
Công nghệ sản xuất bia liên tục đã xuất hiện trên Thế giới từ những năm
1950 nhưng vẫn còn rất giới hạn. Một số mô hình đã được áp dụng trong thực tế
sản xuất và mang lại nhiều hiệu quả to lớn, điển hình gồm có hệ thống lên men
liên tục của Morton Coutts đã được đưa ra rất sớm (1956) là nền tảng cho những
nghiên cứu sau này, tiếp theo đó là mô hình lên men theo kiểu tháp của Royston
(1960), mô hình của Watney (1970)...[11, 31]
1.3- Thành phần và tính chất hóa học của bia
Bia là một hỗn hợp hòa tan bao gồm CO2, rượu etylic, một vài muối vô cơ
và khoảng 800 hợp chất hữu cơ khác.
Bia là một loại nước giải khát lên men rượu nhẹ không qua chưng cất gồm
92% nước, 2-6% rượu etylic và các loại đường sót, rất nhiều vitamin nhóm B nên
là loại nước uống rất được ưu chuộng, vừa để giải khát vừa tạo thêm sự ngon
miệng và tiêu hóa tốt cho bữa ăn.
Bia tiêu thụ trên thị trường chủ yếu là bia vàng (blond) chiếm 80 - 90%,
phần còn lại là bia nâu (brune) hoặc trung gian vàng - nâu. ½ lít bia 5 o rượu
tương đương 30g bơ hay 100g khoai tây, do đó 1 lít bia đem lại cho người uống
khoảng 400 - 600 calo.


HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


- 11 Theo J.De Clerck, bia được định nghóa là một thức uống qua sự lên men
của dịch đường có được từ ngũ cốc nảy mầm, thêm vào hương vị của hoa
houblon. Bia khác rượu ở chỗ nó có hàm lượng cồn thấp (3 - 6%), có gaz (hàm
lượng CO2 khoảng 3 - 4g/l), có bọt xốp mịn, có hương vị thơm ngon rất đặc trưng.
Thông thường, bia gồm những thành phần cơ bản sau :
- Nước: 90 - 92%.
- Chất hoà tan (chất chích ly): 3,5 - 5,0%.
- Rượu etylic: 3,4 - 4,5%.
- Acid carbonic: 0,35 - 0,55%.
Chất hòa tan trong bia tuy chiếm một lượng không lớn nhưng do sự phong
phú về thành phần hóa học mà nó có tính chất quyết định đến chất lượng của
sản phẩm. [13, 31]
Chất hòa tan trong bia gồm các thành phần cơ bản sau:
- Hydrat carbon: chiếm 80 - 85% chất hòa tan trong bia, riêng maltose và
maltotriose chiếm khoảng 60 - 70%, còn lại là các đường khác như glucose,
fructose, saccharose, pentose, arabinose, xylose…
- Protein: chiếm khoảng 6 - 9% chất hòa tan trong bia (khoảng 700 mg/lít
các chất chứa nitơ, trong đó protein có trọng lượng phân tử cao chiếm 140 mg/lít,
trọng lượng phân tử trung bình chiếm 120 mg/lít, peptit và axit amin chiếm 440
mg/lít.
- Glycerin: là sản phẩm phụ được hình thành trong quá trình lên men bia,
chiếm khoảng 3 - 5% chất hòa tan.
- Chất tro: chiếm 3 - 4% chất hòa tan, trong đó 30% là phosphate, còn lại
là clorid, silicat, các cation như K+, Na+, Ca++, Mg++…
HVTH : TRƯƠNG VĂN AN



- 12 - Các acid hữu cơ: 0,7 - 1% chất hòa tan trong bia.
- Vitamin: chủ yếu là vitamin nhóm B, tuy hàm lượng rất thấp nhưng cũng
khá đa dạng: B1, B2, B6, biotin, nicotiamid, acid pantotenoid. [1]
Do vậy, uống bia với liều lượng thích hợp sẽ có lợi cho sức khoẻ, trong
bia chứa một lượng enzyme khác nhau giúp kích thích tiêu hoá tốt, ăn ngon
miệng, giảm mệt mỏi, tỉnh táo. Đặc biệt CO2 hòa tan trong bia có tác dụng làm
giảm nhanh cơn khát cho người uống.
Về giá trị dinh dưỡng của bia được so sánh như sau:
- Về chất đạm, một lít bia tương đương 120g bơ, 25g thịt bò, 60g bánh mì.
- Về chất đường, một lít bia tương đương 150g bánh mì.
- Độ calo của bia: 1 lít bia trung bình có 35g etanol (3,5%V) và khoảng 50g
chất hòa tan (5%) sẽ cung cấp cho cơ thể 438 Kcal vì 1g etanol tương đương 7,08
Kcal và khi đốt 1g chất hòa tan sẽ được 3,8 Kcal. [4]
* Các tiêu chuẩn của bia thành phẩm
+ Các chỉ tiêu về cảm quan
- Độ bọt
Chiều cao lớp bọt: bia hơi ≥1cm
bia chai ≥2cm
Trạng thái: bọt mịn trắng, dưới đáy cốc thường xuyên có lớp bọt nhỏ li ti
tách ra và thoát lên bề mặt, thời gian giữ bọt từ 3 - 5 phút.
- Màu sắc: có màu vàng rơm nhẹ.
- Độ trong: trong suốt, không có cặn.
- Hương vị: đặc trưng là vị đắng dịu của hoa houblon, thơm ngon, không có vị
lạ (chua, chát, vị nấm men phân hủy…).
HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


- 13 + Các chỉ tiêu hóa học
Hàm lượng cồn: 3 - 4,5%.

Độ đường cuối: 2 - 3 oBrix.
Đạm tổng: 3,5 - 5 g/lít.
Diacetyl: ≤0,2 mg/lít.
Rượu bậc cao: 30 - 60 mg/lít.
Ester: 15 - 50 mg/lít.
Aldehyd: 10 - 15 mg/lít.
Acid hữu cơ: 150 - 200 mg/lít.
Glycerin: 2 - 3 g/lít. [10]
1.4- Nguyên liệu trong sản xuất bia
Nguyên liệu chính cung cấp tinh bột và enzym amylase cho quá trình
đường hóa là malt và nguyên liệu tạo hương đặc trưng cho bia, màu sắc, độ bền
bọt, làm trong bia, sát trùng bia… là hoa houblon.
1.4.1- Malt đại mạch
Malt đại mạch là tên gọi của đại mạch nẩy mầm, sau đó được sấy để bảo
quản. Trong quá trình nẩy mầm của hạt sẽ có tác dụng tăng hoạt tính của hàng
loạt các enzym, đặc biệt enzym amylase cần thiết cho quá trình đường hóa.
Ngoài amylase, độ hoạt động của protease, sitase, phosphatase cũng tăng
lên. Trong quá trình nẩy mầm có một số quá trình sinh hóa xảy ra như sau:
- Thủy phân một phần tinh bột (20 - 25%) ra đường đơn giản hơn.
- Đường oligo - polysaccharide bị thủy phân một phần thành mono và
trisaccharide.
- Protease phân hủy lượng nhỏ protid tạo pepton, peptide, acid amin.
- Lipase thủy phân một phần lipid thành acid béo và glycerin.
HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


- 14 Thành phần hóa học của malt đại mạch
Tinh bột

58 - 60% chất khô


Protit

11 - 14%

Cellulose

5%

Chất béo

2 - 3%

Saccharose

3 - 5%

Pentozan

7 - 11%

Đường khử

3 - 4%

Tinh bột được phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần ít ở phôi. Cấu tạo của
tinh bột gồm hai dạng polysaccharide: amylose và amylopectin.
- Amylose chiếm từ 17 - 24% trọng lượng tinh bột, là một polymer ở dạng
xoắn - thẳng, gồm 60 - 600 gốc glucose được nối với nhau qua cầu nối oxi α-1,4glucozit.
- Amylopectin chiếm từ 76 - 83% trọng lượng tinh bột, là một polymer ở

dạng xoắn - nhánh, gồm 200 gốc glucose được nối với nhau qua cầu nối oxi α1,4-glucozit ở mạch chính và α-1,6-glucozit ở mạch nhánh.
Cellulose chủ yếu nằm trong vỏ trấu của malt đại mạch, chúng không tan
được trong nước nhưng có ý nghóa lớn trong quá trình lọc dịch đường.
Trong malt đại mạch có chứa cả protid đơn giản (protein) và protid phức
tạp. Protid phức tạp là dạng liên kết giữa protein và những chất phi protein khác.
Trong nhóm protein gồm có:
- Leucosin thuộc phân nhóm albumin, kết tủa ở 59o C do đó có thể tách ra
khỏi dịch đường.
- Glutein thường bị thải ra ngoài cùng với bã malt.
HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


- 15 - Edectin thuộc phân nhóm globulin, bắt đầu kết tủa ở nhiệt độ > 90o C; khó
tách ra khỏi thành phần của dịch đường (đây là một trong những yếu tố gây đục
cho bia). [1, 5, 27, 42]
1.4.2- Hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu quan trọng, không thể thiếu được khi sản xuất
bia vì nó tạo cho bia có mùi thơm dễ chịu, có vị đắng chát nhẹ đặc trưng cho bia,
có tác dụng sinh bọt và giữ bền bọt, có tính chất sát trùng bia, làm trong bia do
kết tủa protid.
Hoa houblon được trồng ở vùng ôn đới. Nước ta chưa sản xuất được hoa
houblon, do vậy phải nhập hoa houblon dạng khô, ép thành bánh hoặc dạng cao
để sản xuất bia.
Thành phần hóa học của hoa houblon dạng bảo quản:
- Nước

0 - 17%

- Cellulose


2 - 16%

- Chất có nitơ

15 - 24%

- Tanin

2 - 5%

- Nhựa và acid đắng 16 - 26%
- Tinh dầu

0,3 - 1%

- Khoáng

6 - 9%

Chất quan trọng của hoa houblon là tinh dầu, hợp chất đắng, tanin…
Chất đắng: là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon. Chất đắng tạo cho
bia có vị đắng đặc trưng và dễ chịu, tham gia vào sự tạo thành bọt và giúp cho
bia bảo quản được lâu.
Các hợp chất đắng trong hoa houblon có thể chia ra hai nhóm lớn:
- Những acid đắng cùng các dạng đồng phân.
- Những dạng nhựa đắng (mềm và cứng).
HVTH : TRƯƠNG VĂN AN


- 16 Trong nhóm acid đắng có hai loại:

- Humulông: α-acid đắng cùng các dạng đồng phân. Humulông là chất
đắng mạnh nhất, có độ hoạt động bề mặt lớn, nhờ đó giúp cho bia có khả năng
tạo bọt tốt, tính kháng sinh mạnh. Humulông là chất có giá trị nhất trong hoa
houblon đối với công nghệ sản xuất bia.
- Lupulông: β-acid đắng cùng các dạng đồng phân. Lupulông có khả năng
gây đắng yếu hơn humulông, song khả năng kháng sinh lại mạnh hơn. Sự hoạt
động bề mặt hay khả năng tạo bọt cũng kém hơn humulông.
Những acid đắng này nếu bị oxi hóa sẽ bị polymer hóa và trùng ngưng;
dần dần chuyển sang những dạng nhựa đắng.
Chất chát - tanin: trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, trước
hết tanin được chiết trích ra ở dạng hòa tan. Sau đó, do điều kiện nhiệt độ cao và
thời gian kéo dài, tanin sẽ bị oxi hóa và trùng ngưng với các mức độ khác nhau,
các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các phần tử
protein trong dịch đường hình thành những phức tanin - protein, tạo ra dạng kết
tủa nóng trong quá trình này.
Mặt khác một dạng phức tương tự nhưng với trọng lượng phân tử nhỏ hơn,
không kết tủa ở nhiệt độ cao, khi hạ nhiệt độ xuống thấp chúng sẽ kết tủa lại,
tạo ra kết tủa nguội trong dịch đường.
Tóm lại, sự hiện diện của tanin giúp cho dịch đường trong nhanh và kết
tủa các thành phần protein không bền, làm tăng độ bền vững keo của bia. Ngoài
ra, tanin cũng làm kết tủa cả những phần protein bền, làm giảm khả năng tạo
bọt của bia. Nếu hàm lượng tanin có trong bia vừa phải thì sẽ gây cho bia vị chát
và đắng dễ chịu nhưng nếu quá nhiều sẽ gây cho bia vị chát và đắng khó chịu.
[1, 21]
HVTH : TRƯƠNG VĂN AN