Đun Sôi Dịch Đường Với Hoa Houblon

KẾ HOẠCH PHÂN CÔNG LÀM VIỆCSTT NỘI DUNG THỰC HIỆN TÊN SINH VIÊN ĐÁNH GIÁ KÍ TÊN 01 - Giới thiệu hoa houblon - Mục đích công nghệ - Các dạng chế phẩm của hoa houblon A 02 - Cơ sở lý thuyế

KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢI BIA NƯỚC GIẢI KHÁT

BÀI TIỂU LUẬN

ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI

HOA HOUBLON

GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

NHÓM SVTH: NHÓM 6

BỘ CÔNG THƯƠNG

KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢI BIA NƯỚC GIẢI KHÁT

BÀI TIỂU LUẬN

ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI

HOA HOUBLON

GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

NHÓM SVTH: NHÓM 6

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TPHCM, ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn

KẾ HOẠCH PHÂN CÔNG LÀM VIỆC

STT NỘI DUNG THỰC HIỆN TÊN SINH VIÊN ĐÁNH GIÁ KÍ TÊN

01

- Giới thiệu hoa houblon

- Mục đích công nghệ

- Các dạng chế phẩm của hoa

houblon

A

02

- Cơ sở lý thuyết

- Thời gian cho hoa vào nồi

- Tổng hợp PowerPoint

A

03

Phương

pháp

thực

hiện

- Sự hòa tan đồng phân và thủy phân các acid đắng

- Các dạng chế phẩm của hoa houblon

A

04

- Chiết xuất, chuyển hóa các chất thơm

- Thời gian cho hoa vào nồi

A

05

- Chiết xuất chuyển hóa các chất khác

- Tiến trình đun sôi dịch đường với hoa houblon

- Tổng hợp Word

A

06

Thiết

bị và kĩ

thuật

thực

hiện

- Cấu tạo thiết bị

- Tiến trình đun sôi dịch đường với hoa houblon

A

07

- Nguyên tắc làm việc, kĩ thuật hóa

- Tiến trình đun sôi dịch đường với hoa houblon

A

MỤC LỤC

I Giới thiệu - 6

1 Nguyên liệu sản xuất bia -6

2 Các dạng chế phẩm của hoa houblon -6

3 Thời gian cho hoa houblon vào nồi -8

II Quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon: -8

1 Mục đích công nghệ: -8

2 Cơ sở lý thuyết - 8

3 Phương pháp thực hiện -8

3.1 Sự hòa tan, đồng phân và thủy phân các acid đắng -8

3.2 Chiết xuất, chuyển hóa các chất thơm -10

3.3 Chiết xuất chuyển hóa các chất khác -10

4 Thiết bị và kĩ thuật thực hiện -11

4.1 Cấu tạo thiết bị: - 11

4.2 Nguyên tắc làm việc, kỹ thuật houblon hóa -12

4.2.1 Nguyên tắc làm việc: -12

4.2.2 Tiến trình đun sôi dịch đường với hoa houblon: -12

4.2.3 Ưu và nhược điểm của hệ thống đun sôi bên trong -13

III Tài liệu tham khảo - 14

DANH MỤC HÌNH Hình 1 Hình ảnh hoa Houblon -6

Hình 2 Hoa houblon dạng viên -7

Hình 3 Chiết cao hoa houblon -7

Hình 4 Sự thủy phân các đồng phân theo từng bậc -9

Hình 5 Sơ đồ cấu tạo nồi houblon hóa -11

I Giới thiệu

1 Nguyên liệu sản xuất bia

◦ Malt đại mạch ( malt)

◦ Nước

◦ Houblon

◦ Nấm men

◦ Thế liệu

Trong đó, Houblon là một trong các nguyên liệu chính, thiết yếu của công nghệ sản xuất bia Dù chỉ dùng một số lượng rất ít so với các nguyên liệu khác, nhưng Houblon vẫn có vai trò quyết định trong việc hình thành hương thơm, vị đắng hấp dẫn và đóng góp quan trọng làm tăng khả năng tạo bọt, giữ bọt, sát trùng cho bia Trong công nghệ, Houblon còn được coi như một tác nhân làm sạch và bảo quản, loại trừ các chất kén ổn định và độ bền sinh hóa học cho bán thành phần và bia thành phẩm

Các nhà sản xuất dựa vào giới hạn hàm lượng houblon từ 16 – 18% để phân ra làm hai giống chính là giống houblon đắng và giống houblon thơm

Hình 1 Hình ảnh hoa Houblon

2 Các dạng chế phẩm của hoa houblon

2.1 Hoa houblon nguyên cánh:

Ưu điểm là bảo đảm được chất lượng tốt nhất, nhưng hoa hái về phải bảo quản trong kho khô ráo, tối và có nhiệt độ thấp, vì những thành phần hữu ích của hoa rất dễ bị oxy hóa làm giảm dần giả trị chất lượng Để hạn chế sự giảm sút chất lượng này, trước hết phải đảm bảo trong kho có W = 13 %

Đồng thời hạn chế tác động xấu của độ ẩm không khí, nhiệt độ và ánh sáng mặt trời Thường người ta xây dựng kho bảo quản cách nhiệt, thật tối, và thường xuyên thông thoáng kho bằng không khí khô, lạnh, giữ nhiệt độ kho 0,5 - 2°C Do đó sử dụng dạng này không kinh tế và gặp khó khăn trong công tác vận chuyển cũng như sử dụng lâu dài

2.2 Hoa houblon dạng cánh khô:

Hoa được sấy ở W < 13%, sau đó được ép chặt thành bánh bọc kín trong các loại giấy đặc biệt mà không khí không thể thẩm tích qua được Đồng thời có thể nạp thêm khí trơ để ngăn chặn tối đa tình trạng giảm chất lượng do bảo quản

2.3 Hoa houblon dạng viên, hạt:

Để sử dụng thuận tiện đỡ tốn kém trong thời gian bảo quản và vận chuyển, người ta nghiền nát cánh hoa khô thành bột Sau đó, qua máy ép viên định hình để thu gọn và được bọc thành giấy đặc biệt có nạp thêm khí trơ như hoa cánh khô

Giá trị chất lượng được tính theo α- axit đắng của hoa cánh và hoa viên như nhau Song hoa viên có hiệu quả sử dụng cao hơn nên tiết kiệm tốt hơn

Hình 2 Hoa houblon dạng viên

2.4 Cao houblon:

Cao houblon Là hỗn hợp các chất đắng được chiết ra từ hoa và đem cô đặc lại Hàm lượng axit đắng chiếm 50%

Tuy nhiên, khi chỉ dùng loại này ta không trích ly được polyphenol Không có lợi cho

độ bền của bia nhưng chất lượng chất đắng được bảo quản tốt hơn, đồng thời việc sử dụng khi nấu với dịch đường sẽ thuận lợi và hiệu quả hơn nhiều

Thông thường, giá trị sử dụng trong 1kg cao hoa tương đương 5-6kg hoa cánh và hoa viên

Hình 3 Chiết cao hoa houblon

Hiện nay, chế phẩm hoa houblon dạng viên, hạt và cao hoa houblon thường được sử dụng phổ biến

3 Thời gian cho hoa houblon vào nồi

- Hoa houblon dạng cao: được cho vào bồn cung cấp riêng ở bên ngoài trước khi đun 20’ để hoa houblon có khoảng thời gian ngâm, giúp cho quá trình trích ly các chất tốt hơn

- Hoa houblon dạng viên:

◦ Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển thẳng vào nồi houblon hóa Khi nước rửa bã chảy vào nồi gần kết thúc thì bắt đầu nâng nhiệt đến sôi và cho toàn

bộ lượng cao hoa vào nồi nhằm thu chất đắng

◦ Giữ sôi 30 phút rồi tiếp tục cho 1/2 lượng hoa viên vào Trước khi kết thúc quá trình houblon hóa khoảng 30 phút thì cho tiếp 1/3 lượng hoa viên còn lại nhằm tạo hương và kết lắng protein

Việc bổ sung hoa chia làm hai lần nhằm mục đích tạo hương tốt hơn cho bia, bởi vì trong quá trình đun hoa lượng tinh dầu thơm sẽ tổn hao 80-90 %

Vì vậy việc bổ sung làm hai lần sẽ giảm tổn thất Trong quá trình đun sôi thì chỉ số đầu tiên để kết thúc quá trình đun sôi là nồng độ địch đường, những chỉ số khác là sự có mặt kết tủa của protein và độ trong của địch đường tổng thời gian đun sôi là 90 - 120 phút

II Quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon:

1 Mục đích công nghệ:

Hòa tan và chuyển hóa các chất đắng, thơm của houblon để tạo nên hương, vị đặc trưng cho dịch houblon hóa và bia sau này

Đồng thời loại trừ các hợp chất kém bền, tạo ra các sản phẩm làm tăng cường độ màu

và hương thơm hấp dẫn, làm tăng nồng độ các chất hòa tan và thanh trùng dịch houblon hóa, chuẩn bị cho quá trình lên men bia

2 Cơ sở lý thuyết

Dịch thủy phân (hèm, word) có nồng độ chất hòa tan thấp (trung bình 8/10%) đa phần

ở dạng keo kém ổn định và một lượng đáng kể các enzyme hoạt động, các vi sinh vật

bị nhiễm vào trong sản xuất…nên dễ bị đục và biến đổi phẩm chất

Các chất đắng của houblon đều khó hoà tan trong dịch thủy phân, đồng thời vị của chúng không phải vị đặc trưng của bia Bằng các kết quả nghiên cứu và thực tế sản xuất, đã chứng minh dưới tác dụng của nhiệt ( độ sôi, cường độ sôi) và các yếu tố ảnh hưởng khác trong quá trình houblon hóa, đã có nhiều quá trình khác nhay xảy ra đồng thời hay nối tiếp tạo ra các thay đổi quan trọng làm tăng chất lượng kỹ thuật cho dịch lên men và đặc biệt là phẩm chất của bia sau này

3 Phương pháp thực hiện

3.1 Sự hòa tan, đồng phân và thủy phân các acid đắng

Sự biến đổi cấu trúc phân tử các acid đắng do nhiều quá trình chuyển hóa phức tạp có

sự tác dụng của nước, tạo ra các hợp chất khác nhau, chủ yếu là các đồng phân của chúng, có khả năng hòa tan lớn hơn các acid đắng rất nhiều, sau đó là sự thủy phân các đồng phân theo từng bậc:

Hình 4 Sự thủy phân các đồng phân theo từng bậc

Trong cùng một điều kiện ( nhiệt độ, pH, sự có mặt của các chất tan khác, cường độ sôi, thời gian, ) các đồng phân của humulon cũng bị đồng phân hóa và β-acid đắng (lupulon) cùng các đồng phân của nó cũng chuyển hóa tương tự… Kết quả cuối cùng tạo ra acid acetic, izoaldrhud và acid humulinic

Acid humulinic là một acid đắng có phân tử lượng thấp, nên khả năng hòa tan cao hơn

và có lực đắng mạnh hơn nhiều so với các hợp chất đồng phân và các acid ban đầu Chính hỗn hợp này mang tính quyết định tạo ra vị đắng và hương thơm rất đặc trưng cho bia Thực tế đã chứng minh khoảng 85-95% chất đắng có trong bia là do các sản phẩm chuyển hóa của humulon trong quá trình houblon hóa tạo ra α-acid đắng lá tác nhân chủ yếu tao ra vị đắng, khả năng tạo bột và giữ bột cho bia

Nhựa đắng là sự tập hợp nhiều dạng polime của các acid đắng, trong đó nhựa mềm (α

và β nhựa đắng) do có khả năng hòa tan tốt, cũng đóng một vai trò nhất định trong việc hình thành hương vị của bia

Nhiệt độ tắng, cường độ sôi tăng, thời gian houblon hóa tăng, khả năng hòa tan và chuyển hóa các chất đắng tăng lên nhiều lần Nhưng đồng thời cũng tăng lượng chất đắng mất đi do tạo phức không tan với protein tăng lên Mặc dù khoảng 80% lượng chất đắng của dịch men đã có sau 10-15 phút houblon hóa, nhưng thực tế sản xuất và kết quả nghiên cứu đã chứng minh khi thời gian hóa tăng lên (1,5-2h) mức độ chuyển hóa xảy ra triệt để hơn, ảnh hưởng tốt hơn cho cả công nghệ lẫn chất lượng sản phẩm

vì ngoài sự tăng số lượng, tăng khả năng hòa tan, tăng khả năng tạo vị đắng… chúng còn tăng độ bền hòa tan và tăng xu hướng chuyển hóa tốt hơn để dễ dàng phân tán trong bia bền hơn, ổn định hơn

Giá trị pH tăng, khả năng hòa tan, chuyển hóa các acid đắng tăng lên đáng kể, nhưng thực tế cho thấy, sự ảnh hưởng của pH rất khó xác định (pH tăng, sự hòa tan của các acid đắng tăng, khả năng keo tụ với protein cũng tăng,… nghĩa là sự tổn thất cũng tăng, mặt khác vị đắng chỉ tỉ lệ thuận với mức dộ chuyển hóa chứ không tương ứng với

sự tăng hay giảm số lượng các chất đắng hòa tan…), do đó trong phạm vi pH tự nhiên của dịch thủy phân, ảnh hưởng này được xem như là không đáng kể

Bảng thể hiện sự ảnh hưởng của pH đến sự biến đổi lượng acid đắng hòa tan

Ngoài ra, các yếu tố khác cũng có nhiều ảnh hưởng đến khả năng hòa tan, chuyển hóa các chất đắng trong quá trình houblon hóa

Thành phần chất lượng của nước tuy chưa có sự xác định rõ về định tính, nhưng thực

tế cảm quan cho thấy khi nước có độ cứng tạm thời cao, đều làm tăng mạnh về vị đắng khó chịu cho dịch houblon hóa và bia Các chất hòa tan có trong dịch thủy phân, đa phần là các koloid, có khả năng hấp thụ cao… nên khi ở nồng độ cao, không chỉ làm giảm khả năng hòa tan mà còn làm giảm số lượng và cản trở sự chuyển hóa các acid đắng

Thành phần, phẩm chất của hoa houblon và các chế phẩm houblon cũng đều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm houblon hóa và bia Đặc biệt khi thu hái, sơ chế,…nếu để xảy ra quá trình oxi hóa sẽ làm giảm đáng kể lượng chất đắng hòa tan và tạo vị đắng khó chịu cho dịch houblon hóa và bia thành phẩm

Về số lượng, chất đắng hòa tan houblon chỉ tồn tại trong bia khoảng 20%, hao phí 80% trong các quá trình công nghệ (20% trong bã houblon, 50% kết lắng, 10% mất theo bọt

và hao phí lên men) Về lực đắng, Kolbach đã kết luận tổng lực đắng do các chất đắng của houblon tạo ra, chỉ tồn tại trong bia 50%, hao phí 50% trong các quá trình công nghệ (25% mất theo bột, 18% kết lắng, 7% theo bã) Nghĩa là hệ số sử dụng hữu ích các chất lắng của hoa houblon rất thấp, không quá 20% về lượng hay không quá 50%

về lực đắng

3.2 Chiết xuất, chuyển hóa các chất thơm

Trong quá trình houblon hóa, các thành phần của tinh dầu hoa houblon hóa, các thành phần của tinh dầu houblon ( có khoảng trên 100 cấu tử thành phần) đa phần bay hơi theo hơi nước và có những biến đổi quan trọng, tạo ra các sản phẩm khác nhau Chính các sản phẩm đó cùng với các thành phần không bay hơi và một số sản phẩm chuyển hóa chất đắng( nhất là các sản phẩm chuyển hóa của lupulon), một số thành phần khác của dịch houblon hóa, tất cả chịu những tác động nhất định của quá trình lên men và nấm men đã tạo ra hương thơm rất đặc trưng và hấp dẫn cho bia

Theo các kết quả nghiên cứu có khoảng hơn 77÷88% tối đa là 90% số lượng các chất thơm bị chuyển hóa và bay hơi trong quá trình houblon hóa, lượng còn lại tiếp tục chuyển hóa và hao phí trong quá trình lên men khoảng 8 ÷10%, trong bia chỉ còn lại khoảng 2÷3%( tối đa là 4%)

Trong các chất thơm của dịch hoa houblon hóa và bia, ngoài các thành phần của tinh dầu hay có nguồn gốc từ tinh dầu, người ta còn thấy có các thành phần là sản phẩm chuyển hóa của humulon và nhất là lupulon như humulen (C15H24), luparon (C16H22O,

C16H26O2), luparenol (C15H24O), Balenron (C6H10O), Linalool, linaol (C10H18) và cả axetic, izobutaldehyd…

pH của dịch houblon hóa 4,94 5,2 5,36 5,48 5,91 6,24

α-acid đắng hòa tan (mg/l) 65 65 120 164 480 740

pH của dịch houblon hóa 4,95 5,59 6,24 6,6 6,81 6,98

β-acid đắng hòa tan (mg/l) 8 8 16 36 43 48

Ÿ Sự hòa tan, chuyển hóa các polyphenol:

Đa phần các hợp chất polyphenol của houblon đi vào dịch houblon hóa ở dạng keo, mang điện tích âm, có hoạt tính cao nên khả năng tạo phức không tan rất nhanh, mạnh với protein, albumo, pepton, các polipeptit của dịch thủy phân (điện tích dương), kể cả một số protein khó kết lắng nhất (kém ổn định nhưng lại bền với nhiệt)

Polyphenol có ý nghĩa nhất trông công nghệ sản xuất bia là các hợp chất antoxianogen (thuộc nhóm các antoxian hay antoxinozit) là mono hoặc diglucoseit do gốc glucose, galactose hay ramnose kết hợp với gốc aglucon (có màu còn gọi là antoxianidin hay antoxianidol)

Do đặc tính là polyphenol dạng oligome nên dễ dàng tạo phức hòa tan khi houblon hóa với protein, albumo, pepton, các polipeptit của dịch thủy phân và kết lắng khi làm nguội dịch houblon hóa Nếu bị oxy hóa chúng sẽ biến thành flabaphen không tan ở nhiệt độ cao, kết lắng ngay tại nhiệt độ sôi khi houblon hóa (tủa chứa 85 ÷ 95% lượng nitơ kết tụ)

Ÿ Làm tăng nồng độ chất khô:

Với cường độ đun sôi mạnh trong 1.5 ÷ 2h làm một lượng nước đáng kể bị bay hơi (≥8

÷ 10%), chất khô hòa tan cũng tăng tương ứng 1.5 ÷ 2%

Ÿ Làm tăng cường độ màu:

Là kết quả của sự tương tác hóa học giữa đường khử (chứa nhóm chức -COH) với các chất chứa nhóm amin tạo ra các sản phẩm melanoidin làm tăng cường độ màu khoảng

2 lần, tham gia tạo nên màu và hương của bia

Ÿ Làm thay đổi thế oxy hoá khử:

Hoa houblon tạo ra một lượng các chất khử đáng kể, làm thay đổi thế oxy hóa khử có lợi cho quá trính lên men bia

Ÿ Vô hoạt các enzyme, tiêu diệt vi sinh vật:

Với thời gian đun sôi 1.5 ÷ 2h sẽ phá hủy toàn bộ các enzyme, chấm dứt vai trò xúc tác của chúng và tiêu diệt các VSV nhiễm trong các giai đoạn trước đó

4 Thiết bị và kĩ thuật thực hiện

4.1 Cấu tạo thiết bị:

Ghi chú:

1 Thân nồi

2 Cửa quan sát tu bổ

3 Đường vệ sinh

4 Vùng cấp nhiệt trung tâm

5 Vùng cấp nhiệt đáy

6 Đường cấp hơi

7 Đường thu nước ngưng

8 Bơm

9 Đường xả đáy

10 Đường cấp dịch thủy phân

11 Ống thoát ẩm

Hình 5

Sơ đồ cấu tạo nồi houblon hóa

Thiết bị houblon hóa được chế tạo bằng vật liệu không rỉ, sử dụng hơi nước bão hòa để gia nhiệt Bộ phận gia nhiệt trong thiết bị có thể ở dạng vỏ áo hay dạng ống chùm hoặc

có thể kết hợp cả hai

Các đường ống dẫn hơi vào và hơi ra được bọc một lớp cách nhiệt để đảm bảo cho quá trình diển ra một cách an toàn

Ngoài ra còn các bộ phận như van tháo nước ngưng, van hơi an toàn, được thiết kế thuận tiện cho quá trình vận hành và kiểm tra

4.2 Nguyên tắc làm việc, kỹ thuật houblon hóa

4.2.1 Nguyên tắc làm việc:

- Chuẩn bị

◦ Vệ sinh thiết bị, vệ sinh khu vực houblon

◦ Kiểm tra đường ống hơi, van hơi, dịch kiểm tra bơm,…

- Nguyên lí:

Trung bình một mẻ houblon là 5500 lít

Thiết bị làm việc gián đoạn, ở áp suất thường, kỹ thuật thực hiện một chu kì làm việc của thiết bị như sau

Dịch lọc trong (từ máy lọc) vào thiết bị vào đường (10), kiểm tra và điều chỉnh thành phần theo yêu cầu của công nghệ Cấp hơi nước bão hòa (5), gia nhiệt 7576oC và ngừng cấp hơi nước, đứng ở nhiệt độ khoảng 1015 phút Tiếp tục cấp hơi nước đồng thời vào cả (5) và (6), gia nhiệt trạng thái sôi hoàn toàn Sau khi sôi khoảng 510 phút Tiến hành nạp các chết phẩm houblon và duy trì cường độ sôi, thời gian sôi theo đúng chế độ kỹ thuật thực hiện để thực hiện houblon hóa

Một lần nạp, chế phẩm houblon phải hòa tan sơ bộ trong dịch đang sôi ở trạng thái