2. Những thành tựu và hƣớng nghiên cứu trong lĩnh vực sản xuất bia
2.2.4.Các quá trình hoá lý, hoá sinh và sinh lý của hạt đại mạch
Sự chuyển đổi từ hạt đại mạch khô thành malt là kết quả của một loại quá trình từ lúc hạt đem ngâm tƣới lúc hạt malt khô đƣợc đánh bóng, tách rễ để bảo quản. Để có thể thực hiện đƣợc, hạt đại mạch phải đƣợc hút thêm nƣớc tự do.
Quá trình ngâm diễn ra những công đoạn sauQ: thẩm thấu và khuếch tán nƣớc vào hạt, hoà tan các chất polyphenol, chất chát, màu ở vỏ vào dung dịch, thẩm thấu một số muối và ion hoà tan trong nƣớc vào hạt, vận chuyển các chất hoà tan về phôi, quá trình thuỷ phân các chất hữu cơ cao phân tử...
a. Sự hô hấp của hạt.
Hạt lá sinh vật đang sống, do đó nó cần hô hấp.ở độ ẩm cân bằng, hạt hô hấp vƣới cƣờng độ nhỏ để duy trì sự sống.
Lƣợng nƣớc trong hạt tăng dần, quá trình hô hấp của hạt tăng dần, quá trình hô hấp của hạt cũng tăng theo. Khi nƣớc bắt đầu phân tán vào nội nhũ, đƣờng sẽ hoà tan vào nƣớc và chuyển về phôi. Nhờ hoạt động của enzym, các chất hoà tan đƣợc phân giải để cung cấp năng lƣợng cho cây non phát triển.
Quá trình hô hấp theo cả 2 cách: hiếm khí và yếu khí. Hô hấp hiếm khí cần lƣợng oxy đủ, tạo thành CO2 và H2O. Hô hấp yếm khí vƣới lƣợng oxy thiếu sinh ra CO2, rƣợu êtylic và giải phóng năng lƣợng.
Quá trình hô hấp hiếm khí, mầm non phát triển bình thƣờng. Do đó để cho quá trình hô hấp đƣợc triệt để cần cung cấp dƣ Oxy bằng cách tăng cƣờng thông gió cho khối hạt.
Qua nghiên cứu cho thấy, khi ngâm 1kg đại mạch, quá trình hô hấp tiêu thụ trong một giờ hết 63 mg oxy và thải ra 86 mg khí CO2. Hàm lƣợng oxy bão hoà trong nƣớc cực đại là 10 mg /l, có nghĩa là chỉ trong 10 phút là hết lƣợng oxy đó, chính vì thế cần tăng cƣờng thêm oxy (qua thông gió). Trƣờng hợp cung cấp không đủ oxy, hạt sẽ hô hấp yếm khí, sẽ ức chế hoạt động của phôi.
Ngay giai đoạn đầu khi ngâm vẫn có hiện tƣợng thiếu oxy và có dấu hiệu lên men rƣợu. Hiện tƣợng này là do thẩm thấu oxy theo nƣớc rất khó xâm nhập qua lớp vỏ hạt và lớp aloron.
Khi lƣợng nƣớc đã phân tán đều trong nội nhũ, thì lƣợng oxy sẽ cung cấp đủ. Thông gió cƣỡng bức ngoài tác dụng cung cấp thêm oxy cho hô hấp của hạt mà còn đẩy số CO2 sinh ra trong quá hô hấp ra ngoài. Nếu lƣợng CO2 tích tụ nhiều sẽ dẫn tƣới hô hấp yếm khí.
Cƣờng độ hô hấp của khối hạt còn phụ thuộc vào độ ẩm mà hạt hút đƣợc. ẩm tăng, cƣờng độ hô hấp tăng theo, nhƣng khi ẩm vƣợt quá 32% thì cƣờng độ tăng không đáng kể. Phôi càng to, cƣờng độ hô hấp càng mạnh.
Cƣờng độ hô hấp của hạt có thể tính theo lƣợng oxy tiêu tốn hoặc lƣợng CO2 thải ra của 1 đơn vị chất khô của hạt.
Ví dụ ngâm 1 tấn hạt trong 60 giờ, lƣợng CO2 thải ra là 21kg. Lƣợng CO2 này tƣƣơng đƣƣơng khi hô hấp hoàn toàn 14, 3kg glucozavà cần tƣới 15, 3kg oxy hoặc 15,34,76 = 73kg không khí. Hệ số sử dụng hữu ích chỉ đạt 0,4; do đó lƣợng không khí cần sử dụng 73: 0,4 = 182m3
hoặc khoảng 3 m3/h.
b. Sự hoạt động của hệ enzym thuỷ phân.
Để cho mầm non phát triển, hạt phải tạo ra năng lƣợng dự trữ mƣới dƣƣới dạng chất dinh dƣỡng thấp phân tử, dễ hoà tan. Nhiệm vụ này do enzym thuỷ phân đảm nhiệm. Nhƣ ở phần trƣớc đã trình bày, hệ enzym thuỷ phân hoạt động quan trọng nhất trong giai đoạn này là Sitaza, - amylaza, - amylaza.
Ngâm hạt ở nhiệt độ thấp, tuy thời gian lâu hơn, nhƣng hàm lƣợng các chất thấp phân tử cân đối hơn so vƣới cấu tử cao phân tử dễ kết lắng.