Thực hành thủy phân tinh bột trong sản xuất bia

Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG SẢN XUẤT BIA Bia sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu nhận cách lên men rượu nhiệt độ thấp Bia có tính cảm quan hấp dẫn người: hương thơm đ ặc trưng, có vị đắng dịu, lớp bột trắng mịn, hàm lượng CO2 cao giúp người giải khát uống Ngoài ra, bia thứ đồ uống có độ dinh dưỡng tiêu hoá cao Vì bia có độ rượu nhẹ có tính giải khát cao nhiều người ưa chuộng Thành phần bia gồm có: 80-90% nước, 1,5-7% cồn, 3-10% chất hòa tan, 0,3- 0,4% CO2 Chất hòa tan chủ yếu hydratcacbon, protein sản phẩm thủy phân nó, chất khoáng, số acid hữu cơ, acid amin, chất đắng thơm hoa houblon Bài 1: THỦY PHÂN TINH BỘT Giới thiệu 1.1 Malt đại mạch Malt đại mạch sản phẩm chế biến từ hạt đại mạch, cho nảy mầm điều kiện nhân tạo sấy đến độ ẩm định với điều kiện bắt buộc Malt đại mạch chứa nhiều chất dinh dưỡng: 16 – 18 %, chất thấp phân tử dễ hòa tan, chủ yếu đường đơn giản, dextrin bậc thấp, acid amin, chất khoáng, vitamin đặc biệt có hệ enzyme phong phú, chủ yếu proteaza amylaza NHÓM Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG Trong sản xuất bia, malt đại mạch vừa nguyên liệu dùng để nấu bia vừa tác nhân đường hóa (nhờ hệ enzyme có malt) Yêu cầu malt đại mạch sản xuất bia: - Về cảm quan: + Màu sắc: malt có màu vàng sáng đều, vỏ óng ánh + Mùi vị: mùi thơm, vị dịu, mùi ủng, chua, mốc + Kích thước hình dáng: đồng + Độ sạch: không lẫn tạp chất, tỷ lệ hạt gãy, hạt vỡ tối đa 0,5%, hạt bị bệnh tối đa 1%, hạt không nảy mầm tối đa 5% - Tính chất vật lý: + Dung trọng: 500 ÷ 580g/l + Trọng lượng tuyệt đối: 28 ÷ 38g/1000 hạt + Kích thước hạt: chiều rộng > 2,5mm + Chiều dài mầm: từ 2/3 ÷ /4 chiều dài hạt - Thành phần hóa học + Độ ẩm: ≤ 5% + Chất hòa tan: 65 ÷ 82 % 1.2 Phương pháp thủy phân Có hai phương pháp dùng để thủy phân malt bia : o Phương pháp ngâm chiết: toàn khối nấu nâng nhiệt giữ nhiệt mức theo yêu cầu công nghệ (50 - 52 0C, 60 - 65 0C, 70 - 75 0C) thời gian thích hợp, sau nâng nhiệt độ toàn khối nấu lên 78 0C chuyển sang thiết bị lọc - Ưu điểm: thời gian nấu ngắn nên tốn lượng - Nhược điểm: khối nấu không đun sôi nên đường hóa không triệt để o Phương pháp đun sôi phần: trích phần khối nấu đem đun sôi sau trộn lẫn với phần chưa đun sôi nhằm mục đích nâng giữ nhiệt độ khối NHÓM Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG nấu qua mức theo yêu cầu công nghệ Có thể tiến hành đun sôi lần, hai lần hay ba lần - Ưu điểm: phá vỡ triệt để cấu trúc tế bào tinh bột nên tăng hiệu suất trình thủy phân - Nhược điểm: thời gian nấu kéo dài, tốn nhiều lượng, tác dụng nhiệt độ cao xảy số phản ứng phụ không cần thiết Trong ta sử dụng phương pháp ngâm chiết ưu điểm phương pháp là: thời gian nấu ngắn, tốn lượng => phù hợp với điều kiện thực hành Nguyên vật liệu, hóa chất, dụng cụ, thiết bị A Hóa chất STT Tên hóa chất Quy cách Đơn vị tính Số lượng Iod 0,1N ml 100 Malt đại mạch g 600 Ghi B Dụng cụ STT Tên dụng cụ Quy cách Đơn vị tính Số lượng Cốc nhựa 1000ml Nồi inox Nhỏ Đũa tre Lớn Nhiệt kế 0-100 Vải lọc 3030cm Ống đong nhựa 1000ml Thau nhựa 30cm Cân 1kg Đĩa thử Iode 10 Ống nhỏ giọt 11 Rây nhựa 2,5ml Ghi Dùng chung Dùng chung C Thiết bị NHÓM 3 Thực hành sản xuất bia STT Tên thiết bị Bếp ga mini GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG Quy cách Đơn vị tính Số lượng Ghi Điều chỉnh nhiệt độ Brix kế 0-300 Dùng chung Thực hành Bước 1: Nghiền malt  Mục đích: tăng diện tích tiếp xúc với nước, giúp nước xâm nhập nhanh vào nội nhũ, thúc đẩy trình đường hóa trình thủy phân khác nhanh, triệt để  Yêu cầu: - Vỏ malt không bị nát nhằm hạn chế thay đổi vị màu dịch bia tạo điều kiện thuận lợi cho trình lọc sau - Matl có kích thước nhỏ vừa phải, không nên mịn gây cản trở cho trình lọc Bước 2: Thủy phân nguyên liệu Nấu malt NHÓM Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG  Mục đích: phân cắt amyloza, amylopectin dextrin bậc cao thành đường đơn giản, dextrin bậc thấp dễ hòa tan vào nước trở thành chất hòa tan dịch đường  Cách tiến hành - Cân 600g malt đại mạch xay nhỏ - Thêm lít nước (với tỉ lệ malt : nước 1:5) - Đun bếp tới nhiệt độ 52 0C, giữ nhiệt độ 30 phút Đây nhiệt độ thích hợp cho hệ enzyme proteaza hoạt động thực trình đạm hóa nhằm phân hủy protein thành acid amin cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men hoạt động sau - Tiếp tục nâng lên nhiệt độ 62 0C giữ 60 phút nhằm tạo điều kiện cho enzyme β-amylaza hoạt động thủy phân tinh bột thành đường cho nấm men sử dụng vào hoạt động sống chúng sau NHÓM Thực hành sản xuất bia - GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG Nâng nhiệt độ lên 72 0C, đun nhiệt độ khoảng 20 phút Đây nhiệt độ cho enzyme α-amylaza hoạt động thủy phân tinh bột malt thành đường - Lấy mẫu nồi đem thử iode, thấy dịch đường không đổi màu kết thúc trình nấu, dịch đường có màu xanh có nghĩa tinh bột chưa thủy phân hoàn toàn => tiếp tục nấu dịch đường không đổi màu NHÓM Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG  Các yếu tố ảnh hưởng - Nồng độ enzyme: Cường độ hoạt động trình enzym khác phụ thuộc nhiều vào khối lượng enzym hoạt tính điều kiện xảy phản ứng Ta tạo ưu cho hoạt động enzym hay enzym khác Cũng cách ta tạo thủy phân đến hay thủy phân cục chất riệng biệt Qua điều chỉnh tương quan tỉ lệ pha sản phẩm tạo thành - Nhiệt độ: yếu tố định cường độ chiều hướng tiến triển trình enzym Mỗi enzym có nhiệt độ tối ưu riêng, nghĩa xúc tác phản ứng với cường độ mạnh - Độ pH: ảnh hưởng rõ rệt đến động học trình thủy phân đường hóa Mỗi enzyme có độ pH tối ưu riêng: hoạt lực tối đa α - Amylaza xuất pH = 5,7 β – Amylaza gần 4,8 - Thời gian: ứng với mốc nhiệt độ khoảng thời gian định đạt đến nhiệt độ tối ưu, ta cần phải trì nhiệt độ thời gian để enzyme thực trình xúc tác thủy phân  Yêu cầu công đoạn - Phải điều chỉnh nhiệt độ, thời gian phù hợp để hiệu suất trình thủy phân lớn NHÓM Thực hành sản xuất bia - GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG Phải khuấy liên tục để tăng hoạt động enzyme giữ nhiệt độ khối dịch đồng Kết thúc trình, tinh bột phải thủy phân hoàn toàn - Lọc  Mục đích: Tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục bước tiến trình công nghệ, pha rắn - phế liệu phải loại bỏ  Cách tiến hành - Lọc thô: lọc rây để tách bã lớn nhằm giúp cho trình lọc sau nhanh hơn, dịch lọc thu giai đoạn đục - Lọc trong: lọc lại dịch lọc vải lọc có kích thước lỗ lọc nhỏ rây, vải lọc bỏ thêm bã vừa thu trình lọc thô để trợ lọc giúp cho dịch lọc - Đo độ Brix dịch thủy phân - Đem bảo quản lạnh nhệt độ 0C  Yếu tố ảnh hưởng - Vỏ malt: vỏ malt lớn lọc nhanh dịch lọc - Nhiệt độ: nhiệt độ cao lọc nhanh - Vải lọc: kích thước lỗ nhỏ dịch lọc thời gian lọc lâu Còn kích thước lỗ to lọc nhanh dịch lọc lại đục, phải chọn loại vải thích hợp để lọc  Yêu cầu công đoạn: - Dịch lọc phải trong, có màu sắc đặc trưng bia - Dịch lọc phải có độ Brix 15 độ thể tích tối thiểu phải từ 2,5 lít trở lên Bước 3: Xác định hiệu suất thủy phân - Độ Brix dịch đường đo là: 15 Brix - Thể tích dịch đường thu được: 2,4l E= NHÓM 0.96.𝑉. 𝑑 𝐺 % = 0.96 ×2,4 × 15 ×1 0.6 = 57.6 (%) Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG Trong đó:  - V: thể tích dịch đường nóng sau thủy phân, lít - : nồng độ dịch đường, % - d: khối lượng riêng dịch đường, kg/lít - G: khối lượng nguyên liệu dùng để nấu bia, kg - 0,96: hệ số hiệu chỉnh cho việc giảm thể tích dịch đường làm nguội Hiệu suất thủy phân malt 57.6%, hiệu suất không cao nguyên nhân sau: - Do thời gian không đủ cho trình thủy phân - Do trình lọc không triệt để nên phần dịch lọc Trả lời câu hỏi Trình bày phương pháp thủy phân sử dụng công nghệ sản xuất bia? - Phương pháp ngâm chiết : Đây phương pháp cổ điển, phương pháp đơn giản, không cần đầu tư lớn tronng phân xưởng nấu Người ta hòa tan bột với nước nhiệt độ xác định, sau tăng giảm cách thêm nước nóng nước lạnh - Phương pháp đun sôi phần : Phương pháp có đặc điểm : tạo bước nhảy nhiệt độ, tránh dừng nhiệt độ trung gian; đun sôi phần dịch đường làm tăng suất sử dụng nguyên liệu cho phép loại bỏ kết tủa phức protein-tanin đông tụ; phương pháp linh hoạt dễ điều chỉnh Ý nghĩa thông số nhiệt độ, thời gian thủy phân? Thông số nhiệt độ: Nhiệt độ thủy phân yếu tố định cường độ chiều hướng tiến triển trình enzym Mỗi enzym có nhiệt độ tối ưu riêng, nghĩa NHÓM Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG xúc tác phản ứng với cường độ mạnh Nếu tăng nhiệt độ thủy phân tinh bột lên đến nhiệt độ định tốc độ đường hóa tăng nhanh Nhưng tiếp tục tăng giới hạn enzym bị giảm hoạt lực, trình đường hóa giảm lại dừng hẳn Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động α- Amylaza trình đường hóa 70 – 75 0C, nhiệt độ ưu cho tạo thành dextrin Nhiệt độ giới hạn cho hoạt động α- Amylaza malt đại mạch 78 C, nhiệt độ cao enzym bị hoạt lực Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động β – Amylaza 60 – 630C, ưu cho tạo thành maltoza Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động Amylophosphataza 70 0C Thông số thời gian: Trong trình thủy phân, ứng với mốc nhiệt độ khoảng thời gian định đ ạt đến nhiệt độ tối ưu rồi, ta cần phải trì nhiệt độ thời gian để enzym thực trình xúc tác thủy phân, có trình phân c hợp chất cao phân tử triệt để, hiệu suất thu hồi chất lượng cao Thời gian đường hóa có hiệu hai giờ, vượt giới hạn này, tích lũy sản phẩm có tăng không đáng kể Như vậy, ta sử dụng nhiệt độ thời gian để điều chỉnh trình thủy phân, tỷ lệ thành phần sản phẩm đường hóa Muốn thu hồi nước nha có chất lượng cao nhiệt độ thời gian trình đường hóa phải kiểm soát theo quy trình quy định NHÓM 10 Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS,TS Hoàng Đình Hòa.Công nghệ sản xuất Malt Bia, NXB Khoa học Kỹ thuật , Hà Nội Phan Vĩnh Hưng, Phan Thị Hồng Liên, Đỗ Vĩnh Long, Nguyễn Thị Phượng, Thực hành công nghệ sản xuất rượu bia, nước giải khát, trường ĐHCNTP NHÓM 11 [...].. .Thực hành sản xuất bia GVHD : NGUYỄN THỊ PHƯỢNG TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 PGS,TS Hoàng Đình Hòa.Công nghệ sản xuất Malt và Bia, NXB Khoa học và Kỹ thuật , Hà Nội 2 Phan Vĩnh Hưng, Phan Thị Hồng Liên, Đỗ Vĩnh Long, Nguyễn Thị Phượng, Thực hành công nghệ sản xuất rượu bia, nước giải khát, trường ĐHCNTP NHÓM 3 11