3. Tình hình sản xuất bia nồng độ cao trên thế giới và ở Việt Nam
2.2.5. Nguyên liệu thay thế
Theo tài liệu của Hiệp hội bia châu Mỹ, nguyên liệu thay thế được định nghĩa là nguồn cacbohydrat có thành phần và tính chất phù hợp dùng để bổ sung và thay thế nguyên liệu cơ bản trong sản xuất bia là malt đại mạch. Xuất phát điểm của việc sử dụng nguyên liệu thay thế ở châu Âu là nhằm làm giảm lượng malt đưa vào sản xuất vì thuế sản xuất lúc đó đánh vào lượng malt. Nguyên liệu thay thế lúc đó là siro và các loại đường. Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, toàn thế giới bị thiếu malt trầm trọng nên tất cả các châu lục đều phải sử dụng các nguồn nguyên liệu khác nhau như ngô, gạo, đại mạch ...Sau một thời gian dài sử dụng và nghiên cứu
ảnh hưởng của các loại nguyên liệu thay thế đến chất lượng của bia, người ta đã rút ra một số kết luận sau:
- Việc sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia không làm ảnh hưởng đến chất lượng của bia, ngược lại làm tăng độ bền của bia trong quá trình bảo quản.
- Làm giảm độ màu của bia. - Cải thiện đặc tính bọt. - Mang lại lợi ích kinh tế
Khoảng 90% lượng bia được sản xuất trên thế giới được làm từ malt và nguyên liệu thay thế là tinh bột. Người ta sử dụng nguyên liệu thay thế là tinh bột với nhiều mục đích:
- Hạ giá thành sản phẩm
- Những chất chứa nitơ và polyphenol trong phần lớn các nguyên liệu tinh bột thường không nhiều nhưng làm tăng tính bền keo.
- Sản xuất các loại bia nhẹ hơn, sáng màu hơn bia sản xuất hoàn toàn bằng malt.
Một số nước đã sử dụng nguyên liệu thay thế với tỷ lệ cao như ở Mỹ dùng nguyên liệu thay thế không những có tới 16% gạo mà còn dung thêm hỗn hợp ngô 33%. Ở Anh dùng 20 – 25%, ở Nhật dùng 40 – 50%, Úc 30 – 40%...Việc sử dụng nguyên liệu thay thế ở tỷ lệ cao đòi hỏi phải bổ sung thêm enzyme ngoài vào để hỗ trợ thêm cho enzyme trong quá trình chuyển hoá ngũ cốc.
Có một số công trình nghiên cứu sử dụng enzyme trong quá trình nấu và tạo hương, người ta có thể nâng cao tỷ lệ nguyên liệu thay thế lên 80 – 90% mà bia vẫn đảm bảo chất lượng. Ngoài việc sử dụng gạo, ngô, sắn, đường làm nguyên liệu thay thế ở Nigeria đã sử dụng hạt Sorghum với tỷ lệ 58%, ngô 40% cùng với sự phối hợp của hai loại enzyme đường hóa, đạm hóa và bia vẫn đạt chất lượng tốt.
Vấn đề sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia đã được đặt ra cho các nhà nghiên cứu từ nhiều năm nay. Sự lựa chọn một nguyên liệu thay thế nào đó tuỳ thuộc vào mức độ sẵn có ở trong nước, giá cả cũng như mục đích của các nhà sản xuất. Trong đề tài này, nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là đại mạch và đường.
2.2.5.1. Ưu, nhược điểm của việc sử dụng đại mạch làm nguyên liệu thay
thế
Malt đại mạch là nguyên liệu chính cho sản xuất bia. Đại mạch sau khi lựa chọn được cho nảy mầm, sấy khô tạo ra malt. Tuỳ theo yêu cầu của công nghệ sản xuất bia, chất lượng bia mà người ta lựa chọn công nghệ sản xuất malt thích hợp. Nói chung, quá trình sản xuất malt là quá trình tiêu tốn năng lượng và nhân công. Do nhu cầu hạ giá thành sản phẩm mà các nhà sản xuất bia ở Anh và Ailen bắt đầu sử dụng đại mạch vào sản xuất bia năm 1940. Tỷ lệ chất chiết của dịch đường từ đại mạch lúc đó không vượt quá 20%.
Qua quá trình sản xuất, các nhà làm bia đã rút ra những ưu, nhược điểm của việc sử dụng đại mạch làm nguyên liệu thay thế như sau:
Ưu điểm:
- Nguồn cung cấp chất chiết rẻ tiền hơn malt, do đó giảm giá thành sản phẩm
- Cải thiện thời gian bảo quản bia - Tăng khả năng bền bọt của bia Nhược điểm:
- Độ nhớt dịch đường cao hơn - Tốc độ lọc dịch đường chậm hơn - Gây khó khăn cho quá trình lọc bia
Khi sử dụng đại mạch làm nguyên liệu thay thế thì tính chất của đại mạch ảnh hưởng lớn đến công nghệ sản xuất cũng như chất lượng dịch đường và bia thành phẩm. Tính chất của đại mạch chịu ảnh hưởng đáng kể của cả di truyền và điều kiện gieo trồng. Việc sử dụng công nghệ di truyền đã tạo ra những giống đại mạch có chất lượng tốt cho sản xuất bia. Các yếu tố môi trường cũng ảnh hưởng đến hàm lượng protein, tinh bột và α – 1,3 glucan,β – 1,4 glucan cũng như hoạt lực của hệ enzyme có trong đại mạch.
Từ thực tế, các nhà sản xuất bia đã rút ra kết luận rằng khi sản xuất bia với tỷ lệ malt thấp, việc chọn đại mạch thay thế malt là một giải pháp rất tốt, chất lượng bia vẫn đảm bảo do trong đại mạch có một số chất tương tự như malt, đó là: thành phần protein trong đại mạch cao nên khi sử dụng tỷ lệ cao làm nguyên liệu thay thế sẽ
tránh được thiếu hụt nguồn đạm trong dịch đường. Mặt khác trong đại mạch có hoạt lực diastase khoảng 35 – 40 WK, chỉ số này mặc dù thấp so với malt đại mạch nhưng lại là đặc tính mà các nguyên liệu thay thế khác không có được. Đặc biệt nhiệt độ hồ hóa của đại mạch nằm trong khoảng 55 – 650C, thấp hơn nhiều so với gạo (75 – 850C) nên dịch hóa ở nhiệt độ thấp và có thể dùng trực tiếp với malt, do đó tiết kiệm được năng lượng và tạo điều kiện cho quá trình nấu được dễ dàng. Vỏ của đại mạch tạo nên lớp màng lọc rất tốt khi sử dụng thùng lọc lắng.
Nhà máy sử dụng giống đại mạch trong nước là RIB0127 (hay Zkb0127).
Giống đại mạch RIB0127 được trồng tại Sơn La vụ đông xuân 2002 – 2003 có thời gian sinh trưởng ngắn, tiềm năng năng suất cao, ổn định, có khả năng chịu rét và sương muối tốt; có thể sử dụng trực tiếp làm nguyên liệu thay thế để sản xuất, làm nguyên liệu cho sản xuất rượu, nước giải khát.
Một số thông số kỹ thuật của giống đại mạch RIB0127: Nguồn gốc giống:
- Giống có nguồn gốc nhập ngoại - Loại đại mạch: đại mạch hai hàng Chỉ tiêu cảm quan:
- Hạt mẩy, hình elip, màu vàng sáng Chỉ tiêu nông học:
- Thời gian sinh trưởng: 108 – 110 ngày - Chiều cao cây: 108 cm
- Chiều dài bông: 8 – 9 cm - Số hạt/bông: 28 – 32 - Số bông/m2: 326 – 351
- Khả năng kháng bệnh đốm nâu, phấn trắng, móc hồng: tốt - Năng suất: 4,2 – 4,5 tấn/ha
- Trọng lượng 1000 hạt: 50,0 – 50,7 g. Chỉ tiêu hoá học:
- Hàm lượng protein: 11,5 – 12,6 mg/l - Hàm lượng tinh bột: 64 – 66 %chất khô - Hàm lượng β – glucan: 3,0 – 3,5 mg/l
- Năng lực nảy mầm: 97 – 99% - Khả năng nảy mầm: 98%.
2.2.5.2. Ưu, nhược điểm của việc sử dụng đường làm nguyên liệu thay thế
Đường là nguyên liệu thay thế thứ hai trong sản xuất bia. Chính vì vậy chất lượng đường cũng có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bia. Một trong những lợi ích căn bản của việc sử dụng đường là tạo ra dịch đường với giá thành rẻ hơn mà vẫn đảm bảo chất lượng của bia. Đường có thể sử dụng để làm tăng nồng độ dịch đường trong nồi nấu hoa. Điều này có những ưu điểm sau:
- Thành phần chủ yếu của đường là saccharose > 98%.
- Thành phần tạp chất rất thấp. Do đó không ảnh hưởng nhiều đến tính chất đặc trưng của sản phẩm bia về mùi, vị…
- Nồi đường hoá chỉ có thể hoạt động với một công suất nhất định và với nồng độ dịch sau nấu nhất định chứ không theo yêu cầu lựa chọn của dịch nấu hoa.
- Theo công nghệ lên men nồng độ cao thì muốn nâng cao nồng độ dịch đường thì phải đun cho hơi nước bay bớt đi, nay có thể làm nhờ bổ sung thêm đường.
- Việc sử dụng đường làm tăng nồng độ của dịch lên men nồng độ cao làm tăng công suất của nhà máy bia mà không cần đầu tư thêm thiết bị hoặc giảm thể tích nồi nấu.
Đường bổ sung trực tiếp nào nồi nấu hoa đã làm tăng hương vị của bia bằng những ưu điểm:
- Pha loãng những chất không có bản tính tinh bột như protein, polyphenol là những chất làm đục bia
- Điều chỉnh giá sản phẩm bằng nguồn chất khô rẻ hơn. - Làm tăng sản lượng, năng lực của quá trình nấu. - Đáp ứng nhu cầu về lên men nồng độ cao
- Khi tỷ lệ nguyên liệu thay thế cao có thể giảm bọt, hạn chế khả năng lên men, giảm lượng este…
Tuy nhiên việc sử dụng đường làm nguyên liệu thay thế có một số nhược điểm sau:
- Do thành phần chủ yếu là saccharose nên khi bổ sung đường người ta chỉ làm tăng thành phần đường trong dịch. Khi bổ sung với lượng lớn cần phải chú ý đến hàm lượng acid amin.
- Nếu hàm lượng đường quá cao sẽ phá vỡ sự cân bằng trong quá trình lên men, mặt khác tạo nhiều sản phẩm rượu bậc cao ảnh hưởng đến chất lượng bia sau này.
Ở đây, nhà máy sử dụng đường saccharose của nhà máy đường Lam Sơn (tỉnh Thanh Hoá) làm nguyên liệu thay thế.
Yêu cầu chất lượng của đường tinh luyện như sau:
Bảng 2.5. Chỉ tiêu chất lượng đường do
công ty cổ phần mía đường Lam Sơn sản xuất [6]
Chỉ tiêu Đơn vị tính Đường tinh luyện Hàm lượng đường saccharose
Hàm lượng đường khử Tro dẫn điện Độ ẩm Độ màu Asen (As) Đồng (Cu) Chì (Pb) Dư lượng SO2 Số vi khuẩn ưa nhiệt Tổng số nấm men Tổng số nấm mốc OS hoặc OZ % khối lượng % khối lượng % khối lượng IU mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg 10g 10g 10g 99,85 0,030 0,015 0,040 20 1 1,5 0,5 6 200FU 10FU 10FU
Từ những lý do trên, nhà máy sản xuất bia trong thiết kế sử dụng 50% nguyên liệu thay thế, trong đó 25% là đại mạch Việt Nam và 25% là đường (tỷ lệ % nguyên liệu thay thế được sử dụng từ kết quả nghiên cứu của tác giả Bùi Thị Thuý Lành - Luận văn thạc sĩ khoa học) [6]