L ần 3: Khi bơm dịch đoạ n2 về phối trộn với dịch nồi malt, nhiệt độ từ 48 – 500 C
4. ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI HOA HOUBLON
Nước lọc cốt phối trộn với nước rửa bã tạo thành nước lọc hỗn hợp (wort). Nước lọc hỗn hợp có vị ngọt, hương và màu của các melanoid, rất đục do chứa nhiều cặn và các chất keo. Nước lọc hỗn hợp phải tiếp tục được xử lý qua đun hoa, lắng trong, bổ sung không khí trước khi lên men.
Công đoạn đun hoa gồm một số mục đích: Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, các chất chứa nitơ,... từ houblon. Kết tụ đạm khả kết với các polyphenol, kết lắng cặn lơ lửng, tạo phản ứng melanoidin hình thành nên các chất có màu và hương, sát trùng và cô đặc dịch đường, đồng phân hóa các acid đắng, đuổi các chất bay hơi có mùi hôi, ví dụ dimetyl sulfua (DMS).
4.1. Các quá trình diễn ra trong nấu hoa
4.1.1. Trích ly và hoà tan chất đắng
Các chất đắng chỉ tan được vào môi trường dịch đường khi chúng được đồng phân hóa. Các yếu tố làm tăng sự đồng phân hóa sẽ tăng cường sự hòa tan của các chất đắng houblon vào dịch lên men, gồm nhiệt độ cao, pH cao, thời gian đun sôi dài. Chất đắng cũng sẽ bị tổn thất khi tham gia kết tụ với đạm khả kết và polyphenol. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình trích ly đắng: thành phần hóa học nước, nồng độ đường, đặc điểm giống hoa,....
4.1.2. Trích ly và hoà tan các chất khác
Tinh dầu hoa tạo cho bia có hương đặc trưng rất quý. Tuy nhiên, các cấu tử tinh dầu khó tan trong nước, dễ bay hơi nên trong quá trình đun hoa tổn thất khoảng 90%. Biện pháp hạn chế tổn thất tinh dầu hoa vừa đảm bảo đồng phân hóa tốt là cho hoa vào nồi nhiều lần theo tỷ lệ hợp lý.
Polyphenol có khả năng kết tụ rất tốt đạm khả kết. Khả năng hòa tan của polyphenol vào dịch đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố: pH dịch đường, thời gian đun sôi, hàm lượng keo protein,...Tại pH khoảng 5,2 – 5,5 polyphenol thể hiện khả năng kết tụ đạm mạnh nhất.
Các chất chứa nitơ của houblon chủ yếu dạng thấp phân tử, dễ hòa tan, là nguồn bổ sung dinh dưỡng nitơ quan trọng cho sự phát triển của nấm men sau bày, thực nghiệm đã chứng minh có đến 60% lượng nitơ trích ly được nấm men hấp thụ.
4.1.3. Biến tính và keo tụ protein
Biến tính và keo tụ protein giúp loại bỏ đạm khả kết. Biến tính protein là sự mất nước trong hạt proetin, chuyển chúng từ trạng thái có lớp vỏ nước bao bọc sang trạng thái mất lớp nước bao bọc này, ngoài ra sự biến tính còn có thể liên quan đến sự thay đổi cấu trúc phân tử của protein. Sau quá trình biến tính là quá trình keo tụ protein, các hạt protein kết hợp lại thành hạt lớn hơn tách ra khỏi dung dịch. Quá trình này chịu ảnh hưởng của pH môi trường, thời gian đun sôi, cường độ sôi,…
4.1.4. Thay đổi thế ôxy hóa - khử
Trong quá trình houblon hóa, dịch đường đã tiếp nhận một lượng chất khử đáng kể. Chính lượng này đã thay đổi thế oxy hóa- khử của hệ thống theo chiều có lợi cho công nghệ sản xuất.
Trong dịch đường và trong bia chứa rất nhiều chất nhạy cảm với ôxy của không khí. Những chất này khi bị ôxy hóa xẽ trở thành chất không hòa tan, cụ thể là polyphenol và protein. Một phần khối lượng của chúng đã bị kết lắng trong khi nấu dịch đường với hoa houblon, phần còn lại của những hợp chất này sẽ đi vào thành phần của bia và khi điều kiện ngoại cảnh thay đổi, đặc biệt là khi xuất hiện điều kiện ôxy hóa, chúng sẽ gây đục cho bia.
Nếu trong dịch đường và bia tồn tại nhiều chất khử thì khi ôxy xâm nhập vào sẽ liên kết với chúng, tránh được sự tấn công lên polyphenol và protein, tức là giảm được khả năng gây đục cho bia. Với tính năng ngăn chặn như vậy, những hợp chất thể hiện tính khử mạnh mẽ của mình, ta thường gọi là reducton, đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao độ bền sinh học cho bia. Các hợp chất reducton ở trong dịch đường và trong bia được tạo thành chủ yếu ở giai đoạn sấy malt, đường hóa và đun hoa.
Ngoài những quá trình ở trên, trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon còn xảy ra một số thay đổi khác. Ảnh hưởng của những thay đổi này đến chất lượng sản phẩm là rất thấp. Các quá trình đó là:
- Sự gia tăng nồng độ: Trong quá trình đun nấu kéo dài, một lượng nước đã bay hơi, sự bay hơi này là tăng nồng độ của dung dịch lên khoảng 1 - 1,5%
- Sự gia tăng cường độ màu: Do ba nguyên nhân: đầu tiên là do hình thành đáng kể melanoid trong thời gian đun hoa, thứ hai là do sự ôxy hóa các hợp chất polyphenol và cuối cùng là do các chất màu ở trong hoa hòa tan vào dịch đường. Sự gia tăng này phụ thuộc vào thời gian đun sôi, nồng độ chất hòa tan của dịch, lượng hoa đem dùng, mức độ tiếp xúc với ôxy….
- Sự giảm pH: Do sự tạo thành melanoid, các chất đắng hòa tan vào dịch và do một lượng nước bốc hơi nên độ chua tác dụng của dịch sẽ tăng lên, tức là pH của dịch đường giảm xuống.
- Sự giảmđộ nhớt dịch đường: Sự giảm này do quá trình keo tụ và kết lắng protein và một số hạt keo khác.
- Sự thanh trùng dịch đường và vô hoạt enzyme: Hầu hết các vi sinh vật có mặt trong dịch đường đều bị tiêu diệt sau thời gian đun hoa 1,5 – 2 h ở nhiệt độ cao hơn 100o
C (dịch đường 12% sôi ở 102 - 103o
C). Ngoài ra sau khoảng thời gian 10 – 15 phút đun sôi, các enzyme trong dịch đường đều sẽ bị vô hoạt.
4.2. Thiết bị và qui trình đun hoa
4.2.1. Nồi đun hoa