Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon và nước. Để tiết kiệm nguồn đại mạch hoặc để sản xuất một vài loại bia thích hợp với thị hiếu của người tiêu dùng, phù hợp với từng khu vực, từng địa phương khác nhau thì bên cạnh malt đại mạch, có thể dùng thêm các nguyên liệu phụ như bột mì, bột gạo, bột ngô, thậm chí có thể dùng cả bột đậu tương đã tách béo. Tuy nhiên cho đến nay, bia trên toàn thế giới được sản xuất theo công thức chung sau đây:
BIA = MALT ĐẠI MẠCH + HOUBLON + NƯỚC
Đây là ba nguyên liệu chính để sản xuất bia. Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay nguyên liệu chính để sản xuất bia phải nhập từ nước ngoài, đó là malt đại mạch và hoa houblon, nhiều năm nay ở Việt Nam đã nghiên cứu trồng cây đại mạch và hoa houblon ở một số vùng phía Bắc, Lâm Đồng nhưng năng suất rất thấp, chất lượng cả malt đại mạch lẫn hoa houblon đều chưa đạt yêu cầu. Hiện nay, Viện nghiên cứu cây trồng nước ta đang nghiên cứu để cải thiện năng suất lẫn chất lượng, để dần dần có thể tiến tới thay thế hoặc hạn chế nhập khẩu malt đại mạch và hoa houblon.
1. Nguyên liệu nước trong sản xuất bia
Trong sản xuất bia nước là một nguyên liệu không thể thay thế được. Nước chiếm khoảng (77÷90)% trong bia thành phẩm, để sản xuất 1 lít bia cần phải tiêu tốn khoảng 25 lít nước. Trên dây chuyền công nghệ chính, nước dùng trong quá trình nấu, pha loãng dung dịch đường để lên men, thậm chí nước còn là một chất tại lạnh trung gian có nhiều tính ưu việt cung cấp lạnh cho quá trình làm lạnh nhanh dịch lên men, cũng như các quá trình lên men,..., nước dùng làm sạch môi trường nhà máy công nghệ sản xuất bia, nước cung cấp cho nồi hơi, ngoài ra nước đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩm, nước dùng để uống, vì thế nước trở thành thành phần chính của dây chuyền công nghệ sản xuất bia.
Nước dùng trong công nghệ sản xuất bia đòi hỏi phải đạt những chỉ tiêu chất lượng quan trọng như: độ cứng, độ pH, hàm lượng khoáng chất và chỉ tiêu về vi sinh,....
Độ cứng của nước là hàm lượng muối canxi (Ca2+) và magiê (Mg2+) hòa tan, trong đó chỉ số hóa học đặc trưng cho độ cứng của nước là tổng hàm lượng tính bằng miligam – đương lượng các ion Ca2+ và Mg2+ trong 1 lít nước. Nước chứa dưới 1,5 mg – đương lượng Ca2+ và Mg2+/ 1 lít được coi là nước rất mềm; từ (1,5÷3) mg – đương lượng Ca2+ và Mg2+/ 1 lít được coi là nước mềm; từ (3÷6) mg – đương lượng Ca2+ và Mg2+/ 1 lít được coi là nước có độ cứng trung bình; từ (6÷10) mg đương lượng Ca2+ và Mg2+/1 lít được coi là nước cứng; lớn hơn 10 mg đương lượng Ca2+ và Mg2+/1 lít được coi là nước rất cứng.
Nước dùng cho sản xuất bia tốt nhất là nước rất mềm hoặc ít ra là nước mềm, thích hợp nhất là nước có độ cứng tạm thời khoảng 0,7 mg - đương lượng Ca2+ và Mg2+/1 lít, độ cứng vĩnh cửu khoảng (0,4 ÷0,7) mg – đương lượng Ca2+ và Mg2+/ 1 lít.
Nước dùng trong công nghệ sản xuất bia luôn phải được kiểm tra trước khi đưa vào sử dụng, nếu nước không đạt chất lượng thì nó là nguyên nhân gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm, đôi khi nó làm cho sản phẩm bị hư hoặc chứa nhiều độc tố do các sản phẩm phụ sinh ra. Nhất là khi nước đã nhiễm một lượng vi sinh vật lớn, chính các vi sinh vật này tham gia trong quá trình lên men tạo ra những sản phẩm ngoài ý muốn.
Nước dùng trong công nghệ sản xuất bia phải đạt được những chỉ tiêu hóa lý và vi sinh như ở bảng 1 bên dưới.
Nước dùng trong công nghệ sản xuất bia trước khi đưa vào sử dụng phải qua thiết bị xử lý nước riêng của nhà máy và được tiệt trùng, đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng.
2. Malt đại mạch
Đại mạch là một loại ngũ cốc, được chia làm hai nhóm: đại mạch mùa đông (gieo hạt mùa đông, thu hoạch vào mùa hè) và đại mạch mùa xuân (gieo hạt mùa xuân, thu hoạch vào mùa thu). Chu kỳ sinh trưởng của đạt mạch thông thường từ 100 đến 120 ngày.
Hạt đại mạch được cấu tạo từ ba bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phôi. Thành phần hóa học của hạt đại mạch tính theo hàm lượng chất khô, theo bảng 2 bên dưới.
Bảng 2. Thành phần hóa học của hạt đại mạch
Trọng lượng trung bình của hạt đại mạch khoảng từ (40 ÷ 50) g/ 1000 hạt, kích thước hạt tương đối nhỏ, nó có hình dạng gần giống như hạt lúa.
Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia, mált là sản phẩm được sản xuất từ hạt đại mạch, khi cho hạt đại mạch nẩy mầm trong những điều kiện nhân tạo sau đó loại bỏ mầm sấy khô sẽ thu được đại mạch, những hạt này sau đó được bảo quản.
Qua quá trình nẩy mầm một lượng lớn enzyme xuất hiện và tích tụ trong hạt đại mạch nẩy mầm. Trong đó chủ yếu là enzyme amilaza, proteaza, và một số các enzyme khác, những enzyme này rất hữu ít bởi vì nó tham gia vào quá trình xúc tác sinh học trong quá trình sản xuất bia. Chất lượng malt được quyết định bởi các giống đại mạch, các loại malt đại mạch khác nhau sẽ cho chất lượng bia khác nhau. Malt được dùng trong sản xuất bia là loại malt được sản xuất từ các đại mạch hạt to, vỏ mỏng, hàm lượng protein thấp, độ hòa tan cao không gây khó khăn trong quá trình xử lý. Quá trình đường hóa cũng như lọc bã làm cho bia có độ trong cao, bảo quản được lâu. Các enzyme trong malt đại mạch là những nhân tố thực hiện việc chuyển hóa các chất trong thành phần hạt đại mạch (tinh bột “polyglucoza”, protein, celuloza,...) thành nguyên liệu mà nấm men có thể sử dụng được để tạo ra bia (các loại đường, các axit amine tự do, các vitamine, chất khoáng đa vi lượng,...).
Các phương pháp làm hạt nẩy mầm và làm khô hạt khác nhau sẽ cho ra các nguyên liệu làm bia khác nhau và sản phẩm bia có chất lượng khác nhau. Thành phần hóa học chính của malt khô tính theo % chất khô (CK) cho trong bảng 3.
Bảng 3. Thành phần hóa học của malt khô
Đối với công nghệ sản xuất bia, malt có tỷ lệ hàm lượng
Gluxit/protein = (70÷75)%CK / (10÷14)%CK là tỷ lệ cân đối thích hợp nhất cho công nghệ nấu bia, ứng với tỷ lệ này bia sản phẩm có màu sắc, mùi vị đặc trưng. Malt dùng để sản xuất bia phải đạt các thông số kỹ thuật (hóa lý và vi sinh) như ở bảng 4.
Bảng 4. Các thông số kỹ thuật của malt dùng sản xuất bia
Malt phải luôn được giữ trong kho khô ráo thoáng mát để phòng chuột, mối và các loại côn trùng phá hoại. Thường xuyên đảo trộn malt và thổi không khí khô vào kho, nhiệt độ bảo quản malt nhỏ hơn hoặc bằng 30°C để tránh sự hoạt động của men và vi sinh vật làm tiêu hao các chất dinh dưỡng trong malt, làm giảm chất lượng malt, đồng thời đảm bảo hoạt lực của các hệ men nhất là amilaza và proteaza.
3. Hoa houblon
Sau malt đại mạch và nước thì hoa houblon là nguyên liệu chính thứ ba cũng không thể thiếu được trong công nghệ sản xuất bia, là nhân tố góp phần quan trọng tạo ra mùi vị đặc trưng của bia (mùi thêm thơm dễ chịu, có vị đắng chát nhẹ) tạo màu vàng cho bia, tạo bọt và giữ bền độ bọt. Ngoài ra hoa houblon còn được sử dụng như một chất bảo quản cho bia (sát trùng, tăng tính ổn định cho các thành phần bia,...), làm trong bia tạo được kết tủa protein (albumine) khi chúng chưa được thủy phân hết.
