Trước 6000 năm trước công nguyên, bia đã được làm từ đại mạch ở Sumeria và Babylonia. Khám phá những ngôi đền ở Ai Cập - có tuổi khoảng 2400 năm trước công nguyên - cho thấy hạt đại mạch và một phần đại mạch đã nảy mầm được đem nghiền, trộn với nước và nướng thành bánh. Trong quá trình nghiền hạt đại mạch và trộn với nước, chất chiết trong hỗn hợp được vi sinh vật trên bề mặt bình chứa lên men.
53 trang |
Chia sẻ: vietpd | Lượt xem: 1529 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất bia lon, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục:
Chương 1 Tổng quan 3
1.1 Giới thiệu về bia 3
1.2 Lịch sử ra đời của bia 3
1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia thế giới 4
Chương 2 : Quy trình công nghệ sản xuất bia lon 11
2.1 Nguyên liệu 11
2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia lon 18
2.3 Giải thích quy trình công nghệ 19
Chương 3: Tính cân bằng vật chất 31
3.1 Ý nghĩa của việc tính cân bằng vật chất 31
Nguyên liệu và phương án thiết kế 31
3.3 Tính cân bằng vật chất cho 100 kg nguyên liệu: 32
Tính cân bằng vật chất theo năng suất nhà máy 37
3.5 Tính cân bằng năng lượng 38
Chương 4: Tính và chọn thiết bị 42
Tài liệu tham khảo 53
Danh mục bảng:
Bảng 1: Tình hình sản xuất bia thế giới năm 2009 4
Bảng 2: Danh sách các nước dẫn đầu thế giới về sản lượng bia trong năm 2009 5
Bảng 3: Xếp hạng các nước dẫn đầu về mức tiêu thụ bia trong năm 2009 6
Bảng 4: Tiêu thụ bia thế giới theo châu lục 7
Bảng 5: Tiêu thụ bia thế giới thao đầu người 9
Danh mục hình:
Hình 1: Tiêu thụ bia thế giới năm 2009 và qua các năm 7
Hình 2: Hupulông và các đồng phân 14
Hình 3: Lupulông và các đồng phân 14
Hình 4: Nguyên lý hoạt động của thiết bị tách từ dạng thùng quay 20
Hình 5: Thiết bị nghiền búa 20
Hình 6: Nồi nấu dịch nha 22
Hình 7: Nồi lọc dịch nha 23
Hình 8: Nồi nấu dịch nha với hoa houblon 24
Hình 9: Thiết bị cung cấp oxy cho dịch nha 26
Hình 10: Vị trí bơm canh trường nấm men 26
Chương 1: Tổng quan:
1.1 Giới thiệu về bia:
Bia là một loại nước giải khát có cồn được sản xuất bằng cách trính ly nguyên liệu thô trong nước, nấu sôi (thường với hoa houblon), lên men dịch đường không qua chưng cất. Nguyên liệu sản xuất bia thường là malt đại mạch, thế liệu, nước, hoa houblon, nấm men bia.
1.2 Lịch sử ra đời của bia:
Trước 6000 năm trước công nguyên, bia đã được làm từ đại mạch ở Sumeria và Babylonia. Khám phá những ngôi đền ở Ai Cập - có tuổi khoảng 2400 năm trước công nguyên - cho thấy hạt đại mạch và một phần đại mạch đã nảy mầm được đem nghiền, trộn với nước và nướng thành bánh. Trong quá trình nghiền hạt đại mạch và trộn với nước, chất chiết trong hỗn hợp được vi sinh vật trên bề mặt bình chứa lên men.
Kỹ thuật cơ bãn làm bia du nhập châu Âu từ Trung Đông. Theo Pliny (thế kỷ 1 trước công nguyên) và Tacitus ( thế kỷ 1 sau công nguyên)- 2 nhà sử học La Mã - , các bộ lạc Saxons, Celts, Nordic và Germanic đã uống bia. Trong suốt thời Trung cổ, bia được làm và bao quản một cách thủ công ở các tu viện. Hoa houblon được sử dụng ở Đức vào thế kỷ 11, loại bia có hoa houblon này được nhập vào Anh từ Hà Lan ở thế kỷ 15. Năm 1420, bia được sản xuất ở Đức bằng phương pháp lên men chìm, gọi như vậy bởi vì nấm men có xu hướng chìm xuống đáy của thùng / thiết bị lên men. Trước đó, một loại nấm men được sử dụng lại có khuynh hướng nổi lên trên bia thành phẩm, và cho phép bia tràn ra ngoài thùng chứa hoặc tách lớp này ra cách thủ công. Nấu bia là nghề thuộc mùa đông, và nước đá được dùng để giữ lạnh cho bia trong những tháng hè. Từ beer đã từng được gọi là lager (từ tiếng Đức lagern, loại bia thượng hạng được ủ ở nơi lạnh 30 ngày hoặc hơn). Ngày nay, thuật ngữ lager được sử dụng để chỉ loại bia sản xuất bằng nấm men chìm, và thuật ngữ ale chỉ loại bia Anh sản xuất bằng phương pháp lên men nổi.
Cuộc cách mạng công nghiệp mang lại sự cơ giới hóa cho ngành sản xuất bia. Sự kiểm soát quá trình tốt hơn, với việc sử dụng nhiệt kế và máy đo độ đường, được phát triển ở Anh và chuyển giao cho châu Âu, nơi phát triển công nghệ làm nước đá và thiết bị làm lạnh cuối thế kỷ 19 tạo điều kiện cho bia lager sản xuất vào mùa hè. Trong những năm 60 của thế kỷ 19, nhà hóa học người Pháp Louis Pasteur, qua những nghiên cứu của ông về sự lên men, đã thực hiện nhiều thí nghiệm vi sinh vẩn còn giá trị trong công nghiệp sản xuất bia. Nhà thực vật học người Đan Mạch Emile Hansen phát minh ra phương pháp nuôi nấm men trong môi trường không chứa những nấm men khác và vi khuẩn. Kỹ thuật canh trường thuần này nhanh chóng lan rộng khắp châu Âu làm cho bia lager của người Đức nổi trội trên thị trường châu Mĩ.
Thế kỷ 21 này, sản xuất bia tiến đến quy mô lớn trong công nghiệp. Công nghệ bia càng hiện đại hóa với những thiết bị bằng thép không gỉ, được tự động hóa bằng máy tính, những thùng chứa lớn bằng kim loại, lon thủy tinh, hộp nhôm, bình chứa plastic. Bia ngày nay được xuất khẩu trên khắp thế giới và được sản xuất dưới chứng chỉ của nước ngoài.
1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia thế giới:
1.3.1 Tình hình sản xuất bia:
Theo báo cáo của công ty sản xuất bia Kirin (Nhật Bãn, ngày 10-8-2010): Trong năm 2009, trừ châu Âu và Bắc Mỹ, các châu lục trên thế giới đều có mức tăng sản lượng so với năm 2008. Cụ thể, tổng sản lượng bia toàn thế giới năm 2009 đạt 181 tỷ lít, tăng 0,76 tỷ lít, hay 0,4 % so với năm 2008. Dưới đây là bảng sản lượng bia của các châu trên thế giới trong năm 2009:
Bảng 1: Tình hình sản xuất bia thế giới năm 2009.
Trung Quốc, Việt Nam và Ấn Độ được ghi nhận là 3 quốc gia có mức tăng sản lượng hàng năm cao trong năm 2009, lần lượt là 7.0%, 24.3% và 12.3%, và góp phần lớn làm mức tăng sản lượng hàng năm của châu Á lên mức cao nhất so với các châu khác: 5,5 %. Với mức tăng sản lượng này cùng với sự suy giảm sản lượng bia châu Âu (5,1 % so với năm 2008): lần đầu tiên châu Á vượt qua châu Âu để trở thành thị trường sản xuất bia lớn nhất thế giới, với sản lượng bia chiếm 32,4 % sản lượng bia thế giới.
Chỉ tính Trung Quốc, nơi có sản lượng bia tăng 21,63 tỷ lít trong vòng 10 năm (1999-2009), đóng góp gần ½ mức tăng sản lượng bia thế giới: 44,08 tỷ lít, hay 32,3 % so với năm 1999. Điều này cho thấy Trung Quốc là nước đầu tàu cho sự phát triển chung của sản xuất bia thế giới trong thập kỷ qua.
Bảng 2: Danh sách các nước dẫn đầu thế giới về sản lượng bia trong năm 2009
Trong số 25 quốc gia sản xuất bia nhiều nhất thế giới năm 2009, Ukraine (hạng 11), Vietnam (hạng 15), and Nigeria (hạng 25) có mức tăng sản lượng bia cao hơn than 22 quốc gia còn lại trong 10 năm qua -258.8% ở Ukraine, 206.7% ở Vietnam, and 190.9% ở Nigeria, và đang có xu hướng phát triển trong tương lai.
Chỉ tính riêng trong năm 2009, trong số 25 quốc gia này, Việt Nam là nước có mức tăng hàng năm cao nhất 24,3 %. Điều này làm cho vị trí của Việt Nam tăng 6 bậc trong bảng xếp hạng các quốc gia sản xuất bia nhiều nhất thế giới, từ hạng 21 năm 2008 lên hạng 15 năm 2009.
1.3.2 Tình hình tiêu thụ bia:
Theo vùng miền:
Theo báo cáo mới nhất của công ty sản xuất bia Kirin (Nhật Bãn, ngày 22-12-2010): Trong năm 2009, lượng bia tiêu thụ trên toàn thế giới là 177.27 tỷ lít, tăng 110 triệu lít, hay 0,1 % so với năm 2008. Sau đây là bảng (3) xếp hạng các nước dẫn đầu về mức tiêu thụ bia trong năm 2009:
Trung Quốc vẫn đang là quốc gia tiêu thụ bia nhiều nhất thế giới từ năm 2003. Brazil lần đầu tiên trở thành quốc gia tiêu thụ nhiều bia thứ ba thế giới, với mức tăng 4,4 % so với năm 2008. Nga tụt xuống vị trí thứ tư với mức tăng -8,3 % (so với năm 2008), đây là lần sụt giảm đầu tiên kể từ năm 1998. Việt Nam đang giữ vị trí thứ 15 trong năm 2009, với mức tăng hàng năm cao nhất: 14,2 % so với năm 2008.
Bảng 4: Tiêu thụ bia thế giới theo châu lục
.
Hình 1: Tiêu thụ bia thế giới năm 2009 và qua các năm
Lượng bia tiêu thụ ở châu Á trong năm 2009 đạt 58,07 tỷ lít, gần 1/3 lượng bia tiêu thụ trên toàn thế giới, tăng 5,7 % so với năm 2008. Đóng góp đáng kể vào mức tăng này là Trung Quốc, Việt Nam và Ấn Độ, với mức tăng hằng năm lần lượt là 7.8%, 14.2%, 10.0%.
Thị trường tiêu thụ bia lớn nhì thế giới- châu Âu- có mức giảm 6,1 % do ảnh hưởng khủng hoảng kinh tế.
Bắc Mỹ và Mỹ Latinh đảo vị trí trên bảng xếp hạng với nhau. Bắc Mỹ giảm 1,7 % còn 26,864 tỷ lít, trong khi Mỹ Latinh tăng 1,4 % lên đến 27,564 tỷ lít. Như vậy, Mỹ Latinh vượt qua Bắc Mỹ để trở thành thị trường tiêu thụ bia lớn thứ 3 thế giới.
1.3.3 Theo bình quân đầu người:
Bảng 3: Tiêu thụ bia trên thế giới theo bình quân đầu người:
Người dân Cộng hòa Séc dẫn đầu các dân tộc khác về mức tiêu thụ bia tính trên đầu người trong 17 năm liên tiếp. Trong top 35 quốc gia xếp theo lượng bia tiêu thụ trên đầu người thì chỉ có 7 nước tăng so với năm 2008.
Bảng 6: Tiêu thụ bia thế giới thao đầu người
Ở châu Á, mức tăng bình quân đầu người đáng chú ý là Trung Quốc và Việt Nam: Trung Quốc tăng 70 %, lên đến 30,2 lít/người/năm; Việt Nam tăng 2,5 lần, lên đến 24,0 lít.
1.4 Cơ sở thiết kế phân xưởng sản xuất:
Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang có xu hướng phát triển đưa đến nhu cầu xây dựng 1 nhà máy bia ở Việt Nam. Vì vậy, đề tài của em là “Thiết kế phân xưởng sản xuất bia lon”.
1.5 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy:
Địa điểm xây dựng nhà máy: khu công nghiệp Mỹ Xuân A tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.
▪ Quy mô : 304 ha
▪ Vị trí : Huyện Tân Thành - Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu
Khu công nghiệp Mỹ Xuân A thuộc vùng trọng điểm kinh tế trọng điểm phía Nam thành phố Hồ Chí Minh - Đồng Nai - Bà Rịa Vũng Tàu - Bình Dương. Thuận lợi về giao thông đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không.
Khu công nghiệp nằm cạnh Quốc lộ 51, cách thành phố Hồ Chí Minh 55km, Vũng Tàu 45km, cảng Gò Dầu 2 km, cảng Phú Mỹ 6km.
Khu vực có khí hậu ôn hoà (20-30oC), không có bão, không có động đất, cường độ chịu tải đất lớn, rất thuận lợi và tiết kiệm chi phí xây dựng.
Hiện nay, đã có nhiều nhà đầu tư Hàn Quốc, Đài Loan, Thuỵ Sĩ, Malaysia, Nhật, Mỹ... đầu tư phát triển các nhà máy tại khu công nghiệp, điển hình là các Công ty: Công ty TNHH thép không rỉ QianDing, Công ty TNHH Công nghiệp gốm sứ Bạch Mã, Công ty Gạch men Hoàng Gia, Công ty TNHH Công nghiệp kính Việt Nam, Công ty Xay lúa mì Việt Nam, Công ty Park Austraylia...
* Hệ thống cung cấp và dịch vụ hạ tầng khu công nghiệp
- Cấp điện: Khu công nghiệp có trạm biến áp 110/22KV-2x40MVA phục vụ cho các nhà máy sản xuất trong khu công nghiệp. Trạm biến áp được cấp điện từ nguồn lưới điện quốc gia và từ Nhà máy Điện Phú Mỹ. Đảm bão cấp điện 22KV liên tục 24/24 giờ cho các nhà đầu tư tới hàng rào nhà máy.
- Cấp nước: Nước sạch cung cấp cho các nhà đầu tư được cấp từ các nhà máy nước ngầm Phú Mỹ công suất 20.000 m3/ngày đêm. Đảm bão cấp nước liên tục 24/24 giờ cho các nhà đầu tư tới hàng rào Nhà máy.
- Thông tin: Có hệ thống thông tin liên lạc đầy đủ đảm bão liên lạc trong nước và quốc tế dễ dàng bao gồm điện thoại, điện thoại di động, Fax, Internet ... Thời gian thực hiện dịch vụ trong vòng 7-10 ngày.
- Khí đốt: Có tuyến ống khí 14 inch dẫn từ Phú Mỹ đến và trạm giảm áp khí đặt tại khu công nghiệp, từ trạm giảm áp khí sẽ có các tuyến nhánh khí dẫn đến để cấp trực tiếp cho các nhà máy. Tuyến nhánh khí có đường kính 3 - 4 inch.
- Giao thông trong và ngoài Khu công nghiệp: Đường bê tông nhựa tải trọng H30. Bao gồm các loại đường có chiều rộng 8m, 15m có hè đường cho người đi bộ kết hợp với hệ thống chiếu sáng, cây xanh tạo cảnh quan sạch đẹp cho Khu công nghiệp.
- Hệ thống thoát nước: Trong khu công nghiệp hiện có 2 hệ thống thoát nước riêng biệt, một hệ thống thoát nước mưa và một hệ thống thoát nước thải công nghiệp.
- Xử lý nước thải: Có nhà máy xử lý nước thải chung cho toàn khu công nghiệp với công suất 10,000 m3/ngày đêm, hiện nay đã triển khai giai đoạn I với công suất 4.000 m3/ngày đêm.
▪ Thời hạn thuê đất: đến ngày 08/7/2052.
Chương 2 : Quy trình công nghệ sản xuất bia lon
2.1 Nguyên liệu:
2.1.1 Malt đại mạch:
Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia. Malt đại mạch được sản xuất từ hạt đại mạch. Đại mạch thuộc nhóm ngũ cốc và được chia làm 2 loại: đại mạch 2 hàng và đại mạch nhiều hàng (4 hoặc 6 hàng). Trong công nghiệp sản xuất bia, người ta sử dụng chủ yếu là đại mạch 2 hàng.
Thành phần hóa học trung bình của hạt đại mạch 2 hàng như sau: độ ẩm 14,5%; tinh bột 54,0%; các chất chiết khác không chứa nitơ 12,0%; protein tổng 9,5%; cenllulose 5%; chất béo 2,5% và khoáng 2,5% (Narsiss, 1980).
Để trở thành malt, hạt đại mạch phải qua các quá trình sau: phân loại, làm ướt, ươm mầm, sấy và tách mầm. Mục đích chính của quy trình sản xuất malt là hoạt hóa và sinh tổng hợp các enzyme trong hạt đại mạch, thủy phân một phần cơ chất trong hạt và tổng hợp một số chất màu và mùi đặc trưng cho malt thành phẩm.
Theo Hiệp hội bia châu Âu, chất lượng malt được đánh giá qua các chỉ tiêu cơ bãn sau: kích thước hạt: ít nhất 85% tổng số hạt được giữ lại trên rây 2,5 và 2,8 mm; khối lượng 1000 hạt: 28 - 28 g; khối lượng 1hL: 48 – 62 kg; độ ẩm: không quá 4,5%; độ trích ly: 79 – 83 %; protein tổng: không quá 12%; nitơ hòa tan: 0,55 – 0,75% so với lượng chất khô; chỉ số Kolbach: 35 – 45 ; nitơ amin tự do: không thấp hơn 150 mg/100 g chất khô malt; hoạt lực diastatic: 200 – 300 WK; độ nhớt dịch nha nấu theo phương pháp EBC: 1,5 – 1,6 mPa.s; độ màu dịch nha: 2,5 - 4,5o EBC (Moll, 1991).
Ngoài các chỉ tiêu cơ bản trên, người ta còn dùng các chỉ tiêu khác: tỉ lệ thu hồi malt thô: từ 100 l (hay 100 kg) đại mạch có W=15%, sẽ sản xuất được 90 l (hay 75-78 kg) malt thô (W= 2-4%). Cảm quan: màu: malt vàng có màu vàng rơm, malt đen có màu sẫm hơn, vỏ malt phải óng ánh. Kích thước, hình dáng gần giống như hạt đại mạch khô. Vị và mùi phải đặc trưng cho từng loại malt, không có mùi vị lạ. Nếu có mùi chua hoặc mốc, chứng tỏ malt còn ẩm. Malt vàng có vị ngọt dịu (nhẹ). Malt đen có vị cà phê, thơm ngọt mạnh. Độ sạch không lẫn tạp chất, hạt không bị vỡ và không hạt bị bệnh. Lượng hạt vỡ tối đa là 0,5%. Lượng hạt bệnh tối đa là 1%. Lượng hạt không nảy mầm tối đa là 5%. Độ acid: pH đường hóa là 5,5-6,5.
Thành phần chính của malt thô (% chất khô):
Tinh bột: 58,0 Đường khử: 4,0
Pentozan hòa tan: 1,0 Protein (N * 6,25): 10,0
Hextozan và pentozan không tan: 9,0 Protein hòa tan: 3,0
Xenluloza: 6,0 Chất béo: 2,5
Sacaroza: 5 Chất tro: 2,5
Malt đại mạch thành phẩm được bão quản trong cyclon ít nhất 1 tháng mới được đưa vào sản xuất bia. Thời gian bão quản malt không quá 2 năm.
2.1.2 Thế liệu:
Thế liệu là nhóm nguyên liệu chứa đường hoặc tinh bột được sử dụng để thay thế một phần malt đại mạch trong sản xuất bia. Mục đích của việc dùng thế liệu là là giảm giá thành sản phẩm, tăng độ bền hóa lý của bia và góp phần đa dạng hóa các sản phẩm bia trên thị trường.
Nhóm thế liệu chứa đường gồm có sacácharose tinh thể, các loại syrup có chứa glucose và maltose từ quá trình thủy phân tinh bột. Nhóm thế liệu chứa tinh bột gồm các loại ngũ cốc (đại mạch, bắp, gạo, lúa mạch, lúa miến, triticale), các loại củ (khoai tây, khoai lang, khoai mì…). Ở nước ta, gạo được xem là thế liệu phổ biến nhất.
Gạo (Oryza sativa) có độ ẩm trung bình 10 – 13%. Thành phần hóa học (tính theo chất khô) của gạo gồm có: tinh bột 75 – 81%, đường 2 – 5%, cellulose 0,6 – 0,8%, protein tổng 7 – 11%, chất béo 1,6 – 2,5% và khoáng 1,0 – 1,2% (Kalunhans, 1992). Ưu điểm của gạo so với các loại thế liệu khác là cung cấp một hàm lượng chất chiết rất cao cho dịch nha do hàm lượng gluxit và protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt (có thể đạt đến 90% chất khô). Thực tế và thực nghiệm cho thấy có thể dùng gạo thay cho malt đến 50% ( nếu malt có hoạt tính enzyme tốt). Quá trình đường hóa và lọc vẫn tiến triển bình thường. Tuy nhiên, khi sử dụng gạo với tỷ lệ cao thì sẽ làm mất cân đối tỷ lệ hàm lượng C và N trong dịch nha nên sẽ ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men bia.
2.1.3 Houblon (Humulus lupulus)
Houblon thuộc nhóm thực vật lưỡng tính, dạng dây leo. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa đực không được sử dụng vì nó rất nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng cũng rất kém.
Thành phần hóa học của hoa houblon đã sấy khô như sau: độ ẩm 10 – 14%; -acid: 2 – 12%; -acid: 2 – 10 %; tinh dầu: 0,5 – 2,0%; polyphenol : 2 – 5%; chất béo: 2 – 4%; protein tổng: 12 – 18%; cenllulose: 40 – 50%; pectin: 1 – 2% (Moll, 1991).
Trong sản xuất bia, người ta chỉ quan tâm đến các thành phần -acid và -acid, tinh dầu và polyphenol trong hoa houblon vì chúng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bia. Ngoài ra, các thành phần khác như tanin, protein, đường khử… cũng có ý nghĩa nhất định trong các bước công nghệ.
Chất đắng
Chất đắng là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon do tạo cho bia có vị đắng đặc trưng và dễ chịu, tham gia vào sự tạo bọt và giúp bia bão quản được lâu (do khả năng kháng sinh chủ yếu đối với nhóm vi khuẩn gram + trong vùng pH= 4,3 – 4,4). Người ta chia toàn bộ chất đắng trong hoa houblon thành 3 phần , và , trong đó:
- phần chỉ -acid đắng và các đồng phân
- phần chỉ -acid đắng và các đồng phân + nhựa mềm và
- phần chỉ nhựa cứng và
Phần : Humulone và các đồng phân:
R
%
Humulone
-CH2CH(CH3)2
35-70
Cohumulone
-CH(CH3)2
20-55
Adhumulone
-CH(CH3)CH2CH3
10-15
Prehumulone
-CH2CH2CH(CH3)2
1-10
Posthumulone
-CH2CH3
1-5
Hình 2: Humulông và các đồng phân
Ở dạng tinh thể hình khối, humulone có nhiệt độ nóng chảy là 64,5oC, tan kém trong nước lã, tan tốt trong este, etylic, hecxan và metanol.
Humulone là chất gây đắng mạnh nhất (cả số lượng và chất lượng), có độ hoạt động bề mặt lớn, nhờ đó giúp bia có khả năng tạo bọt tốt; tính kháng sinh mạnh. Người ta đã chứng minh rằng khoảng 85 – 95% chất đắng trong bia là do humulone và các đồng phân của nó gây nên.
Phần : Lupulone và các đồng phân:
R
%
Lupulone
-CH2CH(CH3)2
30-55
Colupulone
-CH(CH3)2
20-55
Adlupulone
-CH(CH3)CH2CH3
5-10
Prelupulone
-CH2CH2CH(CH3)2
1-3
Postlupulone
-CH2CH3
_
Hình 3: Lupulông và các đồng phân
Lupulone: nhiệt độ nóng chảy: 92oC, tan kém trong nước lã và dịch đường, tan được trong este, hecxan và metanol. Tinh thể dạng hình kim.
Khả năng gây đắng của lupulone yếu hơn humulone, song khả năng kháng sinh lại mạnh hơn. Sự hoạt động bề mặt hay khả năng tạo bọt cũng kém hơn humulone.
Thực tế và thực nghiệm đã chứng minh rằng: khả năng gây đắng hữu ích của gấp 9 lần . Vì vậy tổng độ đắng trong bia = . Chất lượng của hoa houblon được quy về độ đắng của .
Khả năng kháng sinh của chỉ bằng 1/3 của . Nếu cho độ kháng sinh của là 1, thì tổng độ kháng sinh gây nên bởi các chất đắng trong bia là: .
Chất chát – tanin:
Tanin có công thức phân tử chung là C25H24O13, không bền về mặt hóa học, dễ bị oxy hóa và trùng ngưng thành dạng phlobaphene (C50H46O25), một hợp chất có màu khá đậm.
Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, trước hết tanin được chiết trích ra ở dạng hòa tan, sau đó ở điều kiện nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, chúng sẽ bị oxy hóa và trùng ngưng với các mức độ khác nhau. Các phần 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 điều kiện nhiệt độ cao, khi hạ nhiệt độ xuống thấp chúng sẽ tạo kết tủa, tạo ra kết tủa nguội trong dịch đường.
Tanin ảnh hưởng cả lợi lẫn hại đến quá trình công nghệ. Nó kết tủa các phần protein không bền trong bia, giúp dịch đường trong nhanh hơn, tăng độ bền keo của bia. Mặt khác nó cũng kết tủa cả những phần protein bền, làm giảm khả năng tạo bọt của bia. Nếu hàm lượng tanin có trong bia vừa phải (0,012 – 0,028%) thì sẽ gây cho bia có vị chát và đắng dễ chịu, nhưng nếu cao hơn, sẽ gây ra cho bia có vị chát đắng khó chịu. Do đó, tùy theo hàm lượng tanin trong hoa nhiều hay ít, ta có thể rửa qua nước nóng một vài lần để loại bớt tanin trước khi đun sôi dịch đường với hoa.
Tinh dầu:
Tinh dầu trong hoa houblon gồm hơn 200 chất: terpen, ester, ketone, các hợp chất chứa lưu huỳnh… Trong đó chủ yếu (3/4) là các cấu tử thuộc nhóm terpen (C5H8)n và (1/4) các cấu tử có mang oxy, đại diện chính là geraniol (C10H18O).
Tinh dầu hoa ở điều kiện gia nhiệt nhẹ dễ bị oxy hóa, khi đó tác dụng gây mùi sẽ thay đổi nhiều, thậm chí tạo ra mùi không phù hợp cho sản phẩm bia như mùi tỏi.
Các dạng tinh dầu có nhóm –OH dễ tác dụng với axit béo tạo thành este phức tạp. Trong quá trình bão quản, những hợp chất khác nhau của tinh dầu sẽ bị thủy phân một phần, dẫn tới chỗ thay đổi tính chất gây thơm có lợi cho bia.
Tinh dầu hoa tan rất yếu trong nước (0,4 mg/l), khó tan trong cồn thấp độ, song tan hoàn toàn trong cồn tuyệt đối và ester