Chương II Công nghệ sản xuất malt

I. Quá trình ngâm hạt đại mạch

1.Mục đích và yêu cầu của quá trình ngâm hạt đại mạch

  Đại mạch khô với hàm ẩm 11 -13% sau khi được bảo quản ít nhất từ 6-8 tuần sau khi thu hoạch là có thể đưa vào sản xuất malt. Ngâm hạt đại mạch để tạo điều kiện tăng độ ẩm của hạt lên 43-45% cho malt vàng và 45-47% cho malt đen và chỉ với hàm ẩm cao như vậy mới bảo đảm quá trình nảy mầm sau này tiến hành một cách bình thường

  Ngâm đại mạch còn nhằm mục đích loại bỏ những hạt lép, nhưng hạt không lép nhưng không chắc ,các tạp chất… mà trong quá trình làm sạch và phân loại hạt chưa loại bỏ ra khỏi khối hạt, đồng thời con rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt.

  Yêu cầu của quá trình ngâm hạt đại mạch là làm sao khởi động các lỗ hút nước để quá trình nảy mầm tốt và cho hạt hút nước mà không làm cho hạt bị ngạt , tạo cho hạt có một mức độ xử lý đồng nhất có thể.

2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm hạt

  Ba điều kiện cơ bản có thể xúc tiến quá trình nảy mầm của hạt là độ ẩm vừa đủ, nhiệt độ thích hợp và đủ oxy.Vận tốc hút nước phụ thuộc vào :

  2.1.Nhiệt độ của nước ngâm

    Đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt. Để đạt được chất lượng malt thành phẩm cao nhất thì nhiệt độ ngâm thích hợp là 10-12 C.Nhiệt độ thấp hơn 10° C thì sự phát triển của phôi sẽ bị ức chế còn nhiệt độ cao hơn 15° C sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển

 2.2 Chủng loại và kích thước của hạt (khối lượng của 1000 hạt)

    Các hạt nhỏ hút nước nhanh hơn các hạt to do đó cần phải có sự phân loại theo kích thước trước để quá trình ngâm nước đồng bộ hơn.

3. Các phương pháp ngâm hạt

  3.1 Ngâm thường xuyên trong nước

      Nguyên tắc của phương pháp này là hạt được ngâm liên tục trong nước và không có sự thông khí. Trong quá trình ngâm có thể thay nước nhiều lần tùy vào điều kiện cho phép. Đây là phương pháp ngâm cổ điển hiện nay hầu như không sử dụng trong phạm vi công nghiệp.

      Nhược điểm của phương pháp này là không rửa sạch được hạt đại mạch, việc cung cấp oxy không đồng đều trong các lớp hạt, không giải thoát tốt khí cacbonic tạo thành và không đảm bảo vệ sinh, vi sinh vật dễ dàng thâm nhập và gây hỏng hạt.

  3.2 Ngâm hoán vị nước không khí

      Nguyên tắc của phương pháp này là ngâm hạt trong nước một thời gian sau đó tháo hết nước để  “ngâm khan”  trong không khí một thời gian sau đó lại ngâm tiếp hạt trong nước, và làm đi làm lại như vậy cho tới khi hạt đại mạch hút đủ lượng nước cần thiết cho quá trình nảy mầm. Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay.

  3.3 Ngâm trong nước ấm hoặc nước nóng

      Nguyên tắc của phương pháp này là hạt được ngâm trong nước nóng ở nhiệt độ 40-45 C trong vòng 4h và không có nhiều không khí, gần như có thể ức chế được hoàn toàn sự hình thành rễ. Đại mạch càng cứng, thì ngâm trong nước nóng càng làm hạt nhuyễn.

      Tuy nhiên phương pháp này không phổ biến vì nó có thể làm hỏng mầm và nó còn tăng độ không đồng nhất cũng như sự quá nhuyễn của hạt.

      Ngược lại ngâm trong nước ấm từ 18 -22 C hiện nay lại được sủ dụng rất phổ biến.Nhiệt độ 25 C có vẻ như là nhiệt độ cao nhất vì đó nhiệt độ thích hợp cho sự xâm nhập của vi khuẩn. Do đó tôt hơn là giữ nhiệt độ dưới 25 C.

   3.4 Phương pháp tưới nước hoặc phun nước

       Ưu điểm của phương pháp này là khởi động nhanh và tiết kiệm nước

       Nhược điểm chính là không đồng đều, mầm được kích thích bởi không khí sẽ hấp thụ nước nhiều hơn là nội nhũ do đó dẫn đến sự không đồng nhất trong nảy mầm và nhuyễn hạt

 4. Tiến hành quá trình ngâm hạt

   Hiện nay các nhà máy sản xuất malt thường tiến hành quá trình ngâm hạt theo các bước sau : rửa hạt, ngâm hạt trong nước và để khan trong không khí và chuyển thùng

II. Quá trình ươm mầm đại mạch

1.      Mục đích

   Tạo hay hoạt hóa  hệ enzyme amylaza có khả năng đường hóa tinh bột dự trữ ở trong nội nhũ, Các nhà sản xuất malt đang tìm cách thúc đẩy các quá trình chuyển hóa có lợi và kìm hãm các chuyển hóa bất lợi trong quá trình nảy mầm, song nói chung là chỉ có thể dừng hoàn toàn một hay một số trong các hoạt động này.

   Tấn công và làm thay đổi khả năng thẩm thấu màng tế bào của nội nhũ nhờ enzym sitaza.

   Làm biến tính hay hòa tan protein của tế bào nội nhũ bởi hệ enzym proteaza.

   Làm nội nhũ mềm ra do tác dụng của enzyme.

   Để thực hiện được các múc đích trên thì phôi phải sống và phát triển , tổng hợp các tế bào mới kèm theo sự hô hấp và sinh trưởng của mầm và rễ.

2.      Các điều kiện cần thiết cho quá trình nảy mầm

 2.1.Độ ẩm

       Độ ẩm này có được trong quá trình ngâm hạt , nó phải đủ đảm bảo cho mầm mọc trong 5 đến 6 ngày.

2.2.Nhiệt độ thích hợp

      Mầm bắt đầu phát triển ở 5 C, nhiệt độ thích hợp nhất là 27 C. Quá trình nảy mầm sẽ ngừng lại ở 38 C và mầm sẽ bị chết ở 55 C. Theo kinh nghiệm thì khi mầm mọc ở giai đoạn giữa thì chất lượng của malt tốt. Thường thì nảy mầm ở nhiệt độ 14-15 C, nảy mầm lạnh, có khi nâng lên 17 -18 C và đôi khi 22-25C.

3.Biến đổi hóa sinh trong giai đoạn ươm mầm

 3.1.Sự nuôi dưỡng phôi

      Để phôi tăng trưởng cần phải cung cấp chất dinh dưỡng( đạm, hydrocacbon, khoáng, chất béo,…)

 3.2.Tác động của Sitaza( ß-glucanaza-pentosanaza)

     Sitaza là nhóm enzyme thủy phân thành hemixenlulo – cấu tử chủ yếu của thành tế bào thành các hợp chất trung gian, sau đó thành đường đơn pentoza,hexoza và các sản phẩm khác. Sitaza hoạt động trước các enzym khác và nó bắt đầu tác động của mình ở phần gần nội nhũ.

 3.3.Hoạt động của  proteaza

     Proteaza được tiết ra từ phôi và hoạt động ngay khi bắt đầu ươm mầm. Proteaza tấn công trước tiên vào các phần hordenin của tế bào nội nhũ. Proteaza liên tục phân hủy các protein thành các abumo, peptone (tan trong dung dịch keo) sau đó thành các chuỗi peptit và cuối cùng là các axit amin hòa tan trong dich thực

    Các axit amin trong dịch thấm vào hạt  và phân tán qua ngù rồi đến mầm. Các axit amin là nguồn cung cấp nito chủ yếu cho mầm.

 3.4.Tác dụng của amylaza

      Có hai dạng enzym amylaza chính: α – amylaza và β –amylaza. Nguồn gốc của các enzyme này được xét qua hai mặt : được hoạt hóa do enzym proteaza và amylaza chiết ra từ các tế bào gần phôi, bởi vì trong quá trình nảy mầm, hoạt lực tăng nhiều nhất ở xung quanh phôi. Amylaza còn tác động lên các phần khác của hạt.

 4.Các biến đổi hóa học khác khi nảy mầm

    - Thủy phân lipit nhờ lipaza

    - Hoạt động của enzym amylophotphataza, đặc biệt là enzyme phytaza thủy phân các este photphoric.

 5.Độ nhuyễn của hạt

   Các enzyme hoạt động làm biến đổi tính chất hóa học và vật lý của hạt, Sitaza làm mất tính cứng của màng tế bào. Proteaza phân hủy nguyên sinh chất của tế bào. Amylaza ăn mòn một phần tinh bột nằn trong các tế bào gần phôi.

 6.Những tác nhân làm thay đổi thành phần malt tươi

  6.1.Nhiệt độ

       Biện pháp chính để giảm thời gian ươm mầm là tăng nhiệt độ.Nhiệt độ cao dẫn tới tăng tốc độ phân hủy, tăng sự tái tổng hợp chính vì thế thời gian ươm mầm được rút ngắn.

  6.2.Thời gian

       Thời gian ươm mầm đối với malt đen dài hơn malt vàng. Thời gian ươm mầm phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì thời gian càng ngắn.

 6.3.Sự thông gió

      Thông gió tác động lên quá trình hô hấp và các quá trình sinh tổng hợp.

 6.4.Độ ẩm

      Nếu đọ ẩm quá cao thì có quá trình khởi động nhanh, do đó sự nảy mầm sẽ diễn ra không đồng đều. Ngoài ra độ ẩm cao làm lớp vỏ sẽ quấn vào nhau, do đó malt thu được có xu hướng nhuyễn không đồng đều.

     Nếu độ ẩm không đủ, quá trình khởi động của hạt có nguy cơ bị chậm lại và độ nhuyễn của hạt thấp.

7.Kỹ thuật ươm mầm

 7.1.Nguyên tắc

      Để có một quá trình nảy mầm tốt cần :

-         Kiểm soát các điều kiện về nhiệt độ, độ ẩm, oxy.

-         Tránh hiện tượng rễ của các hạt quấn với nhau thành một khối.

-         Có thể có các biên pháp xử lý thích hợp để tạo điều kiện tốt cho kỹ thuật

-         Giảm tổn thất

   7.2.Đặc điểm kỹ thuật nảy mầm các loại malt

       Nhiệt độ nảy mầm : Đối với malt vàng nhiệt đọ thích hợp nhất cho các quá trình diễn ra ở giai đoạn nảy mầm là 14 -16 C,còn nhiệt độ trong hạt là 10 -12 C. Nhiệt độ tối đa ở giai đoạn cuối của quá trình nảy mầm là 18 C.Nảy mầm đại mạch trong sản xuất malt đen diễn ra ở nhiệt độ cao hơn và thời gian dài hơn so với sản xuất malt vàng để tạo ra nhiều melanoit hơn tạo cho malt đen màu nâu sẫm, vị ngọt đậm và hương thơm đặc trưng.

       Thời gian nảy mầm : Thời gian nảy mầm phụ thuộc vào nhiệt độ nảy mầm và các đặc điểm của giống đại mạch. Bình thường chu kì nảy mầm là 7-8 ngày đêm cho  một mẻ. Nhìn chung quá trình nảy mầm có thể được xem là kết thúc đối với malt vàng khi chiều dài rễ gấp 1,5 lần chiều dài của hạt còn lá mầm 2/3 – 2/4 chiều dài hạt. Đối với malt đen chiều dại rễ gấp 2 lần và lá mầm bằng 3/4 – 1 lần chiều dài hạt. Quá trình nảy mầm phải kết thúc trước khi lá mầm chui ra khỏi vỏ. Với những hạt đã ở tình trạng này thì phải loại ngay ra khỏi lô malt vì diệp lục tố của lá mầm sẽ lam cho bia sau này có vị đắng khó chịu. Đây cũng là lý do mà các khu vực nảy mầm tuyệt đối không cho ánh sáng mặt trời chiếu vào.

      Phương pháp nảy mầm : Trong qui mô công nghiệp có hai cách nảy mầm chính là nảy mầm không thông khí và nảy mầm có thông khí.

III.Lên men chính, lên men phụ và tang trữ bia

   1.Lên men chính

      Trong sản xuất bia có 2 chủng nấm men được sử dụng, chúng có những đặc tính công nghệ khác nhau do đó kéo theo các hình thức lên men khác nhau :

-         Lên men nổi với chủng saccharomyses cerevisiae

-         Lên men chìm với chủng saccharomyses carlsbergensis

      Các phương pháp lên men chính :

    a.Lên men chìm ở điều kiện hở

       Bơm dịch đường vào đến 1/3 thể tích thiết bị lên men,  cho nấm men vào với hàm lượng trung bình 0,5- 1 lít men giống /hl nếu là men sữa va 10 -20 % nếu là dich nhân giống. Nhiệt độ lên men 8-12 C.

   b.Lên men nổi

     - Nhiệt độ lên men : 15- 20 C

     - Thời gian lên men : 4-6 ngày

     - Dịch lên men được làm lạnh bằng nước thường

     - Tỷ lệ men giống : 0,2 – 0,5l /1h/1l dịch đường

   c.Lên men kín và thu hồi CO2

     Lên men bằng phương pháp này có nhìu ưu điểm nổi bật như : bia có độ bền vững keo và sinh học hơn, khả năng tạo bọt và giữ bọt tốt hơn. CO2 thừa được thu hồi (có thể thu được 1,3 – 1,5 kg CO2/hl dịch lên men).

   d.Thu hồi CO2

     Việc thu hồi và làm sạch tốt CO2 là rất quan trọng, bởi CO2 sau đó được sử dụng để bổ sung vào bia thành phẩm hoặc cho các sản phẩm đồ uống có gas khác.

   2.Lên men phụ và tang trữ bia lon

   a.Các quá trình xảy ra trong quá trình lên men phụ

   a.1.Sử dụng chất chiết còn lại

      Thường để lại 0,5 – 1°S  các chất chiết lên men được khi chuyển từ thùng lên men chính sang thùng lên men phụ cho phép tách được không khí nhờ quá trình lên men tự nhiên.Trong trường hợp tiến hành lên men chính và lên men phụ trong cùng một thùng, quá trình lên men sẽ diễn ra liên tục ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều, 0-2 C.

   a.2.Hòa tan CO2

     Mục đích này chỉ có thể đạt được nếu có sự lên men phụ mạnh hay lên men chính dưới áp suất. Sử dụng các thùng đặt thẳng đứng có chiều cao lớn dẫn đến hiện tượng phân tầng CO2

     Một trong những quá trình quan trọng xảy ra khi lên men phụ và tàng trữ bia là sự hòa tan CO2 vào trong bia.CO2 là một thành phần chính của bia, giúp bia có khả năng tạo bọt tốt, đồng thời đây cũng là chất bảo quản ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong bia.Độ hòa tan của CO2 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và áp suất trong thùng tàng trữ.

  a.3.Hoàn thiện hương vị của bia

     Hương vị bia non lúc vào thùng lên men phụ nồng, mùi nấm men đắng và ít hấp dẫn. Nhiều loại hợp chất đã được chuyển hóa trong quá trình tàng trữ như :

-         Diaxetyl, hợp chất lưu huỳnh, chất aldehyt, axit béo bay hơi, axit amin

-         Các hợp chất khác : có trong quá trình chin như photphat, axit nucleic,peptit, polyphenol…proteinaza có thể chuyển hóa trong bia sau khi nấm men tự phân li.Các enzyme này có một hiệu ứng xấu với sự ổn định của bọt.

  a.4.Làm trong bia

    Quá trình lắng trong của bia phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : nhiệt độ, tính chất của nấm men, chiều cao của thùng lên men phụ…Để gia tăng quá trình lắng trong bia, người ta thường cho chất hấp phụ vào bia, những chất này cho giai đoạn cuối của quá trình tàng trữ , chúng sẽ hấp phụ và kết tủa xuống kéo theo một số bã men hoặc các phức chất tannin – protit.

  a.5.Làm chin bia

    Cần chú ý đến các yếu tố sau :

-         Hoạt động của nấm men : sự đồng hóa – sự bài tiết

-         Khả năng tự phân hủy

-         Làm sạch bia nhờ CO2

-         Phản ứng giữa các hợp chất của môi trường và các chất tiết ra từ nấm men.

     Điều quan trọng là lượng nấm men trong giai đoạn làm chin bia phải đủ. Nấm men ở trạng thái sinh lý tốt. Ở cuối quá trình lên men, nấm men tiết ra các hợp chất khác nhau : axit amin, peptit, axit nucleic, muối photphat vô cơ và hữu cơ. Sự tiết dịch này tạo ra độ đậm và độ sánh cho bia nhưng nếu để nó xảy ra đến giai đoạn tự thủy phân, khi đó sẽ xuất hiện các hương vị không mong muốn của quá trình tự thủy phân( mecaptan, H2S).

   a.6.Ổn định bia

        Nếu không phải vận chuyển bia, thời gian làm lạnh ở - 1 C sẽ phải kéo dài. Việc đưa CO2 vào cuối thùng lên men dạng đứng cho phép sự đối lưu được thường xuyên và tăng nhanh quá trình làm lạnh. Quá trình làm lạnh bia cần ít nhất là 48h ở -1 C để làm kết tủa các phức chất protein- tannin. Sau đó cần phải tránh nâng nhiệt độ của bia trước khi đem lọc để không hòa tan các chất cặn lạnh đã có.

       Ngoài ra người ta bổ sung chất ổn định để tăng tính bền keo, thường cho vào cuối quá trình lọc bia. Đôi khi người ta cho vào giai đoạn chuyển phụ hoặc trong quá trình tàng trữ và hoàn tất sản phẩm.

  b.Các phương pháp tàng trữ

  b.1.Phương pháp cổ điển

      Bia non chuyển từ thùng lên men chính sang thùng lên men phụ bằng cách tự chảy hoặc nhờ bơm. Thường bia non ở một thùng lên men chính có hàm lượng chất khô 1 S sẽ chia ra làm 2 hoặc 3 cho vào các thùng lên men phụ,mục đích nhằm làm đồng nhất bia ở các thùng lên men chính,trong khi chuyển bia như vậy cần chú ý tránh không nổi bọt quá nhiều, tránh tiếp xúc với không khí.Bia bơm sang thùng lên men phụ đến 95-98% thể tích thùng có t =4 C và giữ trong 2-4 tuần ở 0-1 C. Thiết bị tàng trữ có thể nằm ngang hay thẳng đứng.

     Để tránh sự oxy hóa bia khi chuyển thiết bị nên đưa bia non vào từ từ, dạng lớp mỏng và bơm CO2 vào trước. Trước đó cần cho nước và trước, và nén CO2 vào để tháo hết nước ra.

    Sauk hi cho vào tank, sau 24-48h, giữ p = 0,3 bar trong tuần đầu. Để kiểm tra lượng CO2 trong bia thì dùng phương pháp lý hóa.

    Kiểm tra quá trình lên men phụ và tàng trữ bằng cách quan sát lượng CO2 thoát ra, sự giảm dần hàm lượng chất hòa tan, sự lắng trong của bia…Thời gian lên men phụ và tàng trữ kéo dài từ 3 -6 tuần và thậm chí có thể đến 9 tháng, phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của mỗi loại bia và điều kiện thực tế của từng nhà máy. Đối với những loại bia bình thường thì thời gian tàng trữ tương đối ngắn, đối với bia có chất lượng cao cần phải qua thanh trùng thì thời gian tàng trữ tương đối dài.

    Thời gian tàng trữ theo phương pháp cổ điển đối với bia 12 S là 4-6 tuần ở 0 C. Có thể dao động trong khoảng 2 – 12 tuần. Mỗi một loại bia có một thời gian tàng trữ thích hợp.

b.2.Các phương pháp hiện đại

    Sử dụng tank hình trụ đáy côn hoặc các loại thùng chứa khác. Với tank lớn, phải them hệ thống trao đổi tấm để tuần hoàn nhiệt của bia. Dùng li tâm để tổng lượng nấm men huyền phù (đặc) trong quá trình tàng trữ. Nhìn chung ở giai đoạn chuyển đổi này lượng nấm men có 15-20.10 mũ 6 tế bào/ ml và phải đáp ứng được theo kiểu nấm men bông hay bụi.

     Thời gian cả lên men và tàng trữ có thể giảm xuống đến 10 -14 ngày. Ví dụ : cho lên men trong 24h, tàng trữ nóng (nhiệt độ thường) trong 84h, làm lạnh trong 60h, tàng trữ lạnh ở t = -1 C trong 72h. Áp suất trong thiết bị lên men hình trụ đáy côn khoảng 0,5- 0,6 atm và thay đổi quá trình tàng trữ. Thiết bị lên men tốt nhất là tank hình trụ đáy côn để đảm bảo sự phát triển bình thường trong lúc tàng trữ.

     Nấm men ở đáy tank được thu hồi bằng quay li tâm, lọc quay chân không, lọc áp suất , vi lọc. Cho phép  giảm sự hao hụt xuống 2 %. Thu hồi nấm men ở đáy thiết bị lên men có 2 tác dụng phụ : giảm sự nhiễm và thu được nấm men chứa 20% chất khô. Nấm men thu hồi được có thể sử dụng tiếp cho mẻ lên men tiếp theo hoặc sấy khô hay làm thức ăn cho người và gia súc.

 b.3.Một số phương pháp tàng trữ đặc biệt

   - Phương pháp Miller : kỹ thuật tàng trữ tiếp tục lúc bia lọc tuần hoàn giai đoạn 12 -> giai đoạn 1 trong 21 ngày. Họ sử dụng thiết bị nằm ngang, mục đích làm bia luôn luôn được tuần hoàn. Ưu điểm của phương pháp này ít phải sửa chữa tank, chỉ mở sau 3-4 năm.

    - Phương pháp Gaeng 1972 : Đó là phương pháp tàng trữ và hoàn chỉnh bia cải tiến trong thùng đáy côn. Bias au khi giảm được lượng diaxetyl trong lúc tàng trữ ở t thường, cho tuần hoàn từ trên xuống dưới. Cho một dòng khí đã vô trùng từ dưới lên trên kéo theo các chất bay hơi, CO2 sinh ra trong quá trình lên men và oxy hóa cùng thời gian lớp phía trên của bia làm giảm hợp chất lưu huỳnh.

    - Phương pháp dùng tia bức xạ hóa học : dùng tia có λ > 400-450 nm để tăng tốc độ chín của bia.

    - Phương pháp cố định tế bào nấm men :

Chương I : Nguyên liệu sản xuất bia

II.Nguyên liệu thay thế đại mạch

 II.1.Nguyên liệu tinh bột

    Khoảng 90% lượng bia sản xuất trên thế giới được làm từ malt và nguyên liệu tinh bột. Người ta sử dụng nguyên liệu tinh bột với nhiều mục đích :

-         Để hạ giá thành bia

-         Tăng cường độ bền keo, những chất chứa N và polyphenol trong phần lớn các nguyên liệu tinh bột thường không nhiều nhưng làm tăng tính bền keo.

-         Sản xuất các loại bia nhẹ hơn, sáng màu hơn bia sản xuất hoàn toàn bằng malt.

 1.Ngô

   Ngô được dùng trong sản xuất bia dưới dạng hạt lứt, hạt dẹt hoặc tinh bột… tỷ lệ sử dụng khoảng từ 10 – 30%.

 2.Gạo

   Gạo lứt là sản phẩm phụ (phần gạo tấm) khi xay (khoảng 30% hạt bị vỡ trong giai đoạn này). Gạo làm bia nhẹ và trung tính.

 3.Lúa miến (bo bo)

   Hạt tấm lúa miến được xử lý bằng phương pháp nấu. Một vài giống lúa miến chứa một lượng axit xianuahydric. Hạt có thể màu trắng ,vàng , nâu. Lúa miến có thể chế biến thành tinh bột , dạng hạt dẹt…

 4.Lúa mì

   Lúa mì cải thiện tính bền của bọt bia. Lúa mì có thể chuyển thành hạt dẹt, tinh bột, lúa mì rang…

 5.Tiểu mạch

   Tiểu mạch ít được dùng trong sản xuất bia. Hàm lượng protein cao và chất chiết thấp khiến cho loại ngũ cốc này không được ưa chuộng do không đem lại hiệu quả kinh tế. Các thử nghiệm cho thấy tiểu mạch cho vào dưới 15% không gây hại cho chất lượng dịch bia. Từ 20% trở lên sẽ gây khó khăn cho quá trình lọc và biến đổi vị bia.

 6.Lúa mạch đen

   Làm bia từ lúa mạch đen với tỷ lệ 40% làm chậm quá trình lọc và xuất hiện các khó khăn khi làm trong bia và thành phẩm có mùi vị kém. Lúa mạch đen được chuyển thành dạng tinh bột và hạt dẹt.

 7.Yến mạch

   Ít được dùng, đôi khi người ta dùng vỏ của nó như lớp trợ lọc. Hạt yến mạch chín được dùng làm các loại bia đặc biệt, loại bia trắng  vùng Louvnin (5-10% ). Yến mạch cũng có thể được chuyển hóa thành tinh bột hoặc dạng dẹt.

 8.Kê

   Xử lý trong thùng ngâm, thêm H2SO4 sẽ làm giảm hàm lượng lipit. Một vài giống có axit xianuahydric. Kê có thể được chuyển thành tinh bột hoặc dạng hạt dẹt.

 9.Khoai tây

   Ít được dùng vì giá cao, cần phải kiểm tra độ tinh khiết của tinh bột nếu mún tránh khó khăn khi làm trong bia, độ bền và vị lạ

 10.Sắn, bột sắn và củ

Củ sắn rất giàu tinh bột và chứa axit xianuahydric từ 0,008- 0,01% tùy từng giống. Có thể loại axit này bằng cách rửa ngâm nước, sấy…Hàm lượng không được quá 50 ppm. Sắn được dùng nấu bia dưới dạng bột tinh khiết. Tính kiềm trong bột sắn cần phải được trung hòa bớt khi ngâm.

 11.Đường ( củ cải đường , mía , tinh bột )

     Đường phải được tinh chế, loại tạp chất , vì tạp chất có thể tạo ra vị lạ cho bia. Đường được cho vào thùng đun hoa houblon, trong khi lên men hoặc sau khi lọc để làm dịu một vài loại bia hoặc trong chai để lên men các loại bia đặc biệt.

 12.Tinh bột ngũ cốc

     Các cơ sở sản xuất tinh bột có nguồn tinh bột rất phong phú : tinh bột lúa mì, đại mạch, tiểu mạch, yến mạch…Chất lượng bia sản xuất với tinh bột nguyên chất ( không có tác dụng phụ ) rất tốt, đôi khi rỗng xốp.

 II.2.Nguyên liệu dạng lỏng

    1.Xiro tinh bột (xiro glucoza)

      Đặc tính gluxit có thể được chuẩn hóa, điều chỉnh phù hợp với yêu cầu bằng xử lý axit – enzyme hoặc enzym – enzym.. Như vậy có thể làm bia với xiro tinh bột có cùng đặc tính gluxit với dịch đường từ malt đại mạch.

    2.Xiro malt và chất chiết malt

      Sản phẩm này thường được làm từ dịch đường trong sản xuất công nghiệp. Nó được dùng làm nguyên liệu “ bia gia đình” ở Anh. Tính ổn định vi sinh vật có thể đảm bảo tới 80 % chất khô trở đi.

  3.Xiro đại mạch và các ngũ cốc khác

    Loại xiro này được làm bằng chuyển hóa enzym – enzym hay enzym – malt. Một vài xiro đại mạch được dùng làm “bia gia đình” ở Vương Quốc Anh.

  4.Xiro caramel

    Loại xiro caramel là sản phẩm từ đường hoặc xiro tinh bột giàu glucoza. Quá trình caramel hóa diễn ra ở nhiệt độ và áp suất cao (150 C). Hiệu suất qui trình này có thể tăng nếu thêm NH3, tuy nhiên có thể tạo thành methyl-4-imidazol, không tốt. Caramel dùng để điều chỉnh màu bia và đổi màu bia vàng thành bia đen (nâu).

 5.Chất màu malt

   Sản phẩm này được làm từ malt rang và dùng làm bia như bình thường. Chất lọc cho qui trình phân tách dịch đường được dùng ở nồng độ cao, đặc biệt để cung cấp chất màu cho malt.

IV.Nước

IV.1.Thành phần

    Thành phần của nước phụ thuộc vào các nguồn khai thác. Nước mạch thường chứa nhiều muối và chất hữu cơ hơn, nước mưa chứa nhiều khí hơn. Nước còn phụ thuộc vào thành phần của các lớp đất mà nguồn nước đi qua. Ngoài Ca(HCO3)2, MgSO4, Na2SO4, Na2SO3 và K2CO3, MgCO3. Nước thiên nhiên chứa nhiều các muối hòa tan ở dạng ion.

   1.Độ cứng của nước

     Độ cứng của nước chia làm 2 loại :

-         Độ cứng tạm thời tạo nên bởi các muối bicacbonat và cacbonat của Ca2+ và Mg2+

-         Độ cứng vĩnh cửu hình thành do các sản phẩm của phản ứng giữa các axit sunfuric, clohydric, nitric với một số muối khoáng.

   2.Ảnh hưởng của các ion chính có trong nước đối với quá trình sản xuất malt đại mạch và bia.

IV.2.Nước sử dụng trong nhà máy bia

    1.Nước dùng để ngâm đại mạch

  Yêu cầu quan trọng của nước dùng để ngâm đại mạch là không chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật. Mặc dù  khi đại mạch đưa vào thùng ngâm không được sạch lắm, song vi sinh vật trong nước gây tác dụng xấu đối với đại mạch nhanh hơn, nhất là trong thời gian hạt bắt đầu trương nở, do đó nếu nước quá bẩn thì cần phải sát trùng.

   2.Nước dùng để sản xuất dịch đường

     Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến quá trình hồ hóa, đường hóa. Ngoài ra các thành phần muối đi vào thành phần của dịch đường , ảnh hưởng đến mùi vị và một vài tính chất của bia.

a.       Phản ứng giữa bicacbonat và cacbonat trong nước với những muối photphat trong malt

  Những bicacbonat và cacbonat trong nước làm giảm độ axit của hồ malt làm ức chế hoạt động của hầu hết cac enzym trong giai đoạn hồ hóa( α- và β- amylaza, amylophotphataza, proteinaza..). Độ axit giảm xuống sẽ gây cản trở quá trình lắng trong các protein dịch đường, đồng thời các chất humulon và đồng phân của nó sẽ hòa tan ở dạng phân tử, kết quả làm cho bia có vị đắng khó chịu.

b.Phản ứng giữa sunfat canxi và sunfat magie của nước với những muối photphat trong malt

  Tất cả bicacbonat và cacbonat có trong nước dùng để chế biến dịch đường đều làm kém chất lượng của thành phẩm vì chúng có ảnh hưởng xấu đến các quá trình hồ hóa và đường hóa. Ngược lại, các sunfat, clorua  và nitrat canxi và magie đã trung hòa một phần hay toàn bộ những chất gây hại tạo nên bởi các bicacbonat va cacbonat.

3.Nước dùng để rửa men và thiết bị

  Tương tự như nước dùng để ngâm đại mạch, nước dùng để rửa men và thiết bị đòi hỏi phải sạch, không chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật. Đặc biệt các vi sinh vật và vi khuẩn có ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình kỹ thuật sản xuất bia, nên phải thường xuyên kiểm tra nước bằng kính hiển vi để xác định lượng vi sinh vật có trong nước, nếu lượng này nhiều quá phải sát trùng nước.

4.Yêu cầu đối với nước dùng để sản xuất bia

  - Độ cứng từ mềm đến trung bình

  - Hàm lượng muối cacbonat không quá 50mg/l

  - Hàm lượng muối Mg2+ không quá 100mg/l

  - Hàm lượng muối clorua 75-150 mg/l

  - Hàm lượng CaSO4 150-200 mg/l

  - NH3 và muối NO2 không có

  - Hàm lượng ion sắt 2 không quá 0,3 mg/l

  - Vi sinh vật không quá 100 tế bào/ ml

IV.3.Xử lý nước

  Việc xử lý nước phụ thuộc vào mức độ sạch của nó, qui trình xử lý theo 3 giai đoạn :

-         Loại các chất dạng huyền phù.

-         Loại các chất hòa tan.

-         Diệt vi sinh vật.

-         Cải thiện thành phần nước.

     1.Loại bỏ các chất dạng huyền phù

       Huyền phù là các chất có nguồn gốc từ đất và thực vật không hòa tan trong nước. Nó thường được được tách theo 2 giai đoạn :

-         Lắng trong thùng lắng : nước được chứa trong các thùng lắng, các hạt huyền phù dần dần lắng xuống và tách ra khỏi nước.

-         Lọc trong nước : nước được đẩy qua một lớp đất chứa thạch anh sạch đã nung khô, có lỗ với kích thước phù hợp. Các hạt huyền phù được giữ lại ở bên trên, còn nước sạch chảy qua lỗ.

     2.Tách các chất hòa tan

       Muối hòa tan trong nước tồn tại ở dạng ion. Một số ion hòa tan trong một thời gian có thể bám vào ống dẫn và ăn mòn dần. Vì vậy nếu các ion hòa tan trong nước có số lượng lớn thì cần phải tách ra. Các chất hòa tan này gồm các muối sắt và mangan.

      Nước còn chứa cả không khí hòa tan. Phải tìm mọi cách để loại triệt để oxy khỏi malt, dịch đường và bia.

    3.Diệt vi sinh vật

      Nước ban đầu tiếp xúc với đất nên luôn bị ô nhiễm. Số lượng vi khuẩn tồn tại biểu hiện mức độ ô nhiễm của nước cho nên cần phải tinh lọc và kiểm soát.

    4.Các phương pháp cải thiện thành phần của nước

      a.Lắng trong và lọc

        Các yêu cầu thông thường đối với nước dùng để sản xuất bia là phải trong. Trường hợp nước đục, có nhiều cặn ta phải lắng trong hay lọc

      b.Làm mềm nước

     - Phương pháp gia nhiệt : làm mềm nước bằng cách đun nóng

     - Phương pháp nguội : Dựa trên cơ sở chuyển các bicacbonat canxi và magie về các cacbonat tương ứng bằng cách cho dung dịch hydroxit canxi bão hòa.

     - Phương pháp dùng vôi – xô đa : Cùng một lúc cho vào nước hỗn hợp  Ca(OH)2 và Na2CO3, vôi sẽ loại bỏ bicacbonat canxi và magie, Na2CO3 sẽ loại bỏ các muối gây nên độ cứng vĩnh cửu.

    - Phương pháp trung hòa bằng axit : axit lactic được sủ dụng rộng rãi nhất, axit này sẽ chuyển bicacbonat canxi và magie về dạng muối lactate tương ứng.

    - Phương pháp trao đổi ion : Dựa trên cơ sỏ dùng những chất nhựa thích hợp để tách cation và anion khỏi nước bằng cách cho dòng nước đi qua những lớp nhựa có khả năng trao đổi ion, những chất nhựa này gọi là ionit

     c.Sát trùng nước để rửa men và thiết bị

       Nước dùng để súc rửa cũng như để pha loãng cần phải được tiệt trùng

-         Phương pháp lý học : Thông thường người ta lọc nước qua các lớp cát, bằng cách này giảm đi rất nhiều vi sinh vật trong nước

-         Phương pháp hóa lý : Người ta dùng những bóng đèn đặc biệt phát ra những tia tử ngoại chiếu vào dòng nước, chúng sẽ hủy diệt các vi sinh vật có trong nước. Chiếu tia cực tím bằng đèn UV với bước sóng 200- 300 μm phá hủy các vi sinh vật, ngoài ra còn khử trùng bằng ion bạc.

-         Phương pháp hóa học : Dựa vào tác dụng của Cl2, O3 hay một vài ion kim loại đối với một số vi trùng hay vi sinh vật.

IV.4.Tiêu thụ nước trong sản xuất malt và bia

    Mức độ sử dụng nước phụ thuộc vào tuổi của các thiết bị, công nghệ các phương pháp rửa, công tác đào tạo nhân sự, giá nước, công việc xử lý nước…

    Sản xuất malt sử dụng trung bình khoảng 8 – 22 m3 nước/ 1 tấn đại mạch. Sản xuất bia dùng khoảng 6 – 20 hl nước/ hl bia, sản xuất dịch đường  sử dụng 8,5 -10 m3/ 1 tấn malt.

V.Quá trình làm sạch, phân loại và bảo quản đại mạch

V.1.Phân loại và làm sạch đại mạch

   1.Mục đích và yêu cầu

      Đại mạch sau khi thu hoạch còn chứa nhiều tạp chất có thể sẽ ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của hạt do đó cần loại bỏ chúng. Các tạp chất này có thể bao gồm kim loại, đất cát, sỏi, lá cây, bụi , các vật lạ…Tùy theo từng loại tạp chất mà phương pháp làm sạch được chọn khác nhau.

     Sự nảy mầm của đại mạch trong quá trình sản xuất malt chỉ diễn ra đồng đều trong toàn khối hạt khi các hạt có cùng kích thước. Hạt càng lớn thì càng chứa nhiều tinh bột và dẫn đến tỉ lệ các chất hòa tan càng nhiều.

     Không chứa các hạt lạ, đặc biệt là đối với các hạt của các cây họ dầu ( như cải dầu, hướng dương) vì những hạt này có tác động xấu tới độ giữ bọt của bia.

  2.Quá trình làm sạch và phân loại đại mạch

    Công việc làm sạch và phân loại được thực hiện một cách nối tiếp nhau qua các thiết bị sau : thiết bị vận chuyển, máy tách kim loại, máy quạt sàng, máy chọn hạt và cuối cùng là máy phân loại.

  a.Thiết bị vận chuyển

    Các máy và thiết bị vận chuyển nội tuyến dùng phổ biến nhất hiện nay có thể được chia làm 2 nhóm chính : máy có bộ phận kéo(ví dụ gầu tải, băng tải, giá tải, cào tải…) và máy không có bộ phận kéo ( vít tải, các máy vận chuyển quán tính, các hệ thống vận chuyển bằng không khí và vận chuyển bằng thủy lực..). Việc lựa chọn thiết bị vận chuyển phù hợp phải được dựa trên tính chất của vật liệu được vận chuyển và điều kiện làm việc của thiết bị.

   Đối với đại mạch, thiết bị vận chuyển hay được sử dụng nhất trong các nhà máy là băng tải, gầu tải và vít tải.

b.Máy tách kim loại

  Mục đích : máy tách kim loại hay máy làm sạch từ tính sẽ tách các mạt sắt hay các hợp chất kim loại ra khỏi khối hạt.

  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : Bộ phận chủ yếu của thiết bị là thanh nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn nam châm điện từ nhằm hút các tạp chất kim loại ra khỏi khối hạt đại mạch chảy qua thiết bị. Nam châm dùng để chế tạo thiết bị phải có mật độ từ trường ít nhất là 9000 Gaus.

-         Thiết bị quạt sàng : mục đích : quạt sàng dùng để quạt bụi, thóc lép, rơm, rạ, các tạp chất nhẹ, đá, sỏi và những tạp chất khác có trong khối hạt.

-         Thiết bị phân loại : mục đích : quá trình phân loại có thể được thực hiện dựa trên sự khác biệt giữa các hạt về độ lớn, hình dáng , trọng lượng riêng, từ tính và tính tĩnh điện của hạt. Trong sản xuất malt, quá trình phân loại thường được dựa trên độ lớn của các hạt. Thiết bị phân loại dùng để phân khối hạt đại mạch đã làm sạch thành các lô có cùng kích thước, tương ứng với các cấp chất lượng khác nhau của hạt.

V.2.Bảo quản đại mạch

    1.Mục đích

      Ngay sau khi thu hoạch, khả năng nảy mầm của hạt là rất kém do hiện tượng “nghỉ” của hạt. Đó là hiện tượng mà các hạt được đặt trong điều kiện về độ ẩm, nhiệt độ và thông khí thích hợp nhưng không diễn ra bất cứ sự sinh trưởng, phát triển nào. Hiện tượng này được đánh giá như là hệ thống tự bảo vệ của hạt đại mạch để hạt không nảy mầm ngay lập tức sau khi gặt mà khả năng nảy mầm của hạt chỉ trở lại bình thường sau ít nhất 6-8 tuần bảo quản. Do đó các nhà sản xuất malt không sản xuất malt từ đại mạch vừa thu hoạch xong mà bắt buộc phải có hệ thống kho dự trữ nguyên liệu trong khoảng 2 tháng trước khi đưa vào chế biến thành malt đại mạch.

   2.Yêu cầu của quá trình bảo quản đại mạch

      - Bảo đảm một cách chắc chắn việc bảo quản 60 -70% lượng đại mạch cần thiết để sản xuất trong 1 năm của nhà máy.

      - Bảo đảm việc thông gió dễ dàng và hiệu quả cho khối hạt.

      - Bảo đảm nhiệt độ ổn định trong khu vực kho và trong khối hạt.

      - Bảo đảm một cách chắc chắn việc khống chế hàm ẩm của khối hạt không cho vượt quá 15%.

      - Không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về độ chín.

      - Ngăn ngừa sự xâm nhập của côn trùng, sâu bọ, các động vật gậm nhấm….

    3.Một số quá trình quan trọng xảy ra trong quá trình bảo quản

      Trong quá trình bảo quản, trong hạt đại mạch vẫn tiếp tục diễn ra một loạt quá trình,trong đó quan trọng nhất là quá trình hô hấp và quá trình chín sau khi thu hoạch.

     a.Quá trình hô hấp

       Sauk hi thu hoạch, làm sạch và phân loại, hạt đại mạch vẫn là một cơ thể sống, nghĩa là quá trình hô hấp vẫn diễn ra để duy trì các quá trình oxy hóa- khử trong long tế bào và sự sống cho hạt. Trong quá trình hô hấp, các chất dinh dưỡng trong hạt bị sử dụng để tạo năng lượng, một phần năng lượng này để duy trì sự sống cho hạt, một phần thoát ra moi trường xung quanh. Tuy nhiên, khác với khi còn ở trên cây, phần chất dinh dưỡng tiêu hao cho các quá trình trên không được bù đắp do hạt không còn khả năng tổng hợp chất dinh dưỡng. Do đó, trong giai đoạn bảo quản, lượng chất khô trong đại mạch sẽ giảm đi.

      Khác với động vật, hạt hô hấp trong cả điều kiện có và không có oxy. Sản phẩm cuối cùng của quá trình hô hấp hiếu khí (có oxy) là khí cacbonic  và nước còn sản phẩm của quá trình hô hấp yếm khí(không có oxy) là khí cacbonic và rượu etanol C2H5OH. Cường độ của quá trình hô hấp phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là hàm ẩm của hạt, nhiệt đọ của môi trường và chế độ thông gió.

     b.Quá trình chín sau thu hoạch

       Khi thu hoạch, đại mạch đạt tới độ chín kỹ thuật. Sauk hi thu hoạch xong, hang loạt các quá trình phức tạp xảy ra trong lòng hạt như khi chưa thu hoạch, nhưng với cường độ bé hơn và giảm dần đến mức tối thiểu. Trong quá trình này, một số tính chất sinh lý và công nghệ của hạt dần dần ổn định và đạt đến mức tối đa. Hạt mới thu hoạch xong có cường độ hô hấp rất mạnh nên khả năng nảy mầm thấp. Nhưng theo thời gian tàng trữ, cường độ hô hấp giảm dần đến mức tối thiểu và khả năng nảy mầm tăng lên mức tối đa. Khi đó, hạt đã đạt đến độ chín sinh lý hoàn toàn. Nguyên nhân của hiện tượng này là do quá trình chín sau thu hoạch.

      Thời gian chín sau thu hoạch của mỗi loại hạt đều khác nhau, nhưng đều phụ thuộc vào độ ẩm của hạt, độ ẩm tương đối của không khí, nhiệt độ và thành phần của không khí.

     Để tăng cường tốc độ chín sau thu hoạch, có thể thúc đẩy bằng cách phơi hoặc sấy hạt, đặc biệt hiệu quả sẽ rất cao nếu ta quạt không khí khô vào khối hạt.

   4.Quá trình sấy sơ bộ đại mạch trước khi bảo quản

     Đại mạch sau khi thu hoạch có độ ẩm khác nhau, nhưng độ ẩm thích hợp nhất cho quá trình bảo quản là 12-15%. Do đó, trong nhiều trường hợp, người ta sấy sơ bộ đại mạch trước khi đưa vào bảo quản. Quá trình sấy sơ bộ có thể là quá trình liên tục hay gián đoạn.

     Yêu cầu của quá trình sấy :

-         Không khí nóng dùng để sấy phải sạch.

-         Đảm bảo đại mạch được tiếp xúc càng nhiều càng tốt với không khí nóng trong môi trường có độ ẩm thấp, nhằm làm giảm độ ẩm của đại mạch.

-         Sau khi sấy thì đại mạch cần được làm nguội đến nhiệt độ bảo quản trước khi chuyển vào kho. Nếu làm nguội không đảm bảo, nhiệt sẽ tiếp tục tỏa ra trong giai đoạn đầu của quá trình bảo quản, tạo điều kiện thuận lợi cho các sinh vật gây hại phát triển.

   5.Các phương pháp, điều kiện bảo quản đại mạch

     Sau khi sấy sơ bộ, đại mạch được chuyển vào bảo quản trong thời gian dài ở nhiệt độ khống chế vào khoảng 12 – 13 C. Nếu bảo quản ở nhiệt độ lớn hơn 15 C, nguy cơ bị sinh vật gây hại xâm phạm, quá trình hô hấp diễn ra mạnh làm giảm nồng độ cơ chất của hạt trong quá trình nảy mầm. Trong quá trình bảo quản đại mạch, thông khí cũng cần thiết nhằm giảm sự tăng nhiệt độ của khối hạt tạo ra do quá trình hô hấp của đại mạch. Thông thường, các kho chứa đại mạch được lắp thiết bị điều hòa nhiệt độ và hệ thống thông khí.

    Trên thế giới hiện nay, đại mạch được bảo quản dưới nhiều hình thức, và có thể được phân loại thành 3 loại là kho bằng, kho xilo bằng xi măng và thùng chứa. Nhưng được sử dụng phổ biến nhất là loại kho bằng  và kho xilo.