CHƯƠNG 4 : QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA SÀI GÒN – CẦN THƠ
4.2. CÔNG ĐOẠN NẤU NƯỚC NHA
4.2.4. Quá trình đun sôi dịch đường với houblon
4.2.4.1. Mục đích của đun sơi dịch đường với hoa houblon
Vơ hoạt enzyme có trong malt Tiệt trùng dịch wort
Hình thành phức giữa protein – polyphenol
Hình thành các hợp chất tạo hương, vị và màu cho dịch wort
Hình thành các hợp chất có tính khử, giảm hàm lượng oxy hòa tan trong dịch wort giúp dịch wort có khả năng hạn chế sự oxy hóa ở các công đoạn chế biến tiếp theo.
Cô đặc dịch wort do sự bốc hơi nước (tỷ lệ bốc hơi nước: 8 – 10%). Làm bay hơi bớt nước,
giảm pH (pH giảm từ 0,1 – 0,2) để đưa dịch đường về nồng độ đường 130Plato và pH = 5,3 thích hợp cho q trình lên men.
Bay hơi một số chất dễ bay hơi hình thành trong quá trình đường hố. Bay hơi một số chất bay hơi trong dịch wort có nguồn gốc từ hops.
4.2.4.2. Tiến hành đun sôi
Sau khi lọc, dịch đường thu được khoảng 7500 – 7800 lít. Dịch đường được bơm qua nồi chờ trước khi được bơm qua nồi đun sôi. Nồi chờ giúp ổn định dịch đường, đồng thời nồi chờ được gia nhiệt nhẹ, tiết kiệm thời gian. Dịch đường trong nồi chờ được gia nhiệt đến khoảng 90oC. Dịch đường được bơm qua nồi đun sôi thực hiện q trình đun sơi dịch đường với houblon.
Dịch đường tiếp tục được gia nhiệt, 10 phút trước khi dịch đường bắt đầu sôi bổ sung một
lượng caramel (600g) nhằm tăng độ màu của dịch đường. Đến khi dịch đường bắt đầu sôi (99,6 đến 100oC), bổ sung ZnCl2 2g và houblon cao (670g) vào nồi đun sôi tiến hành đun.
Bơm tuần hoàn houblon cao trong 10 – 15 phút để hoà đều lượng houblon cao và ZnCl2
vào dịch đường. Houblon cao được cho vào nồi với thời gian dài nhằm tăng hiệu suất trích ly chất đắng trong houblon cao. Khoảng 10 phút sau cho acid lactic (250ml) vào, bơm tuần hoàn trong 2 phút. Acid lactic có tác dụng hạ pH dịch đường xuống pH = 5,3 là pH thích hợp cho quá trình lên men. Tiếp tục đun, 20 phút trước khi dừng đun cho houblon viên (1,825kg) vào bình houblon 2 và bơm tuần hồn 5 phút. Houblon viên có hàm lượng tinh dầu thơm cao, có tác dụng tạo hương cho bia. Q trình đun sơi được thực hiện trong 70
phút. Nếu thể tích bốc hơi khơng đạt thì có thể kéo dài thời gian đun, nhưng không được kéo dài quá 10 phút.
4.2.4.3. Sự ổn định thành phần dịch đường
Tạo điều kiện để hình thành sự kết tủa giữa các protein kém bền vững với các chất
polyphenol qua q trình đun sơi. Đun sôi dịch đường không chỉ là đơn thuần tăng nhiệt
độ cho mẻ nấu mà còn phụ thuộc vào các điều kiện khác như: thời gian đun sôi, sự đảo
trộn.
Về mặt sinh học
Nhờ có pH thấp và khả năng kháng sinh của hoa houblon nên chỉ cần đun sôi trong
một thời gian ngắn, dịch đường sẽ được thanh trùng. Dù vậy các vi khuẩn kháng nhiệt vẫn thường tìm thấy trong lớp cặn kết tủa nóng, trong đường ống dẫn và ở đáy thùng. Vì vậy nếu khơng được vệ sinh tốt chúng sẽ là mầm mống gây nhiễm cho dịch đường.
Về mặt hóa sinh
Các enzyme bị phá hủy, đặc biệt là enzyme α–amylase, là enzyme chính cịn hoạt động ở nhiệt độ lọc, nếu khơng chúng sẽ tiếp tục thủy phân về sau ở quá trình lên men, gây ảnh hưởng đến chất lượng của bia.
Ổn định keo
Qua đun sôi các keo protein kém ổn định sẽ được loại bỏ dưới dạng kết tủa. Tuy nhiên
nếu đun sôi chỉ đơn thuần là gia nhiệt thì sẽ không đạt được kết quả tốt. Q trình keo
tụ cịn phụ thuộc vào các yếu tố hóa lý khác như sau:
+ Yếu tố lý học
Thời gian đun sôi từ 70 – 80 phút, thời gian đun sôi phải được nghiên cứu sao cho đạt được kết quả tốt nhất. Sau khi đã đạt nên tiếp tục giữ nguyên, cặn kết tủa nóng phải
thô giúp cho việc tháo bỏ được dễ dàng, tuy nhiên thơng thường chúng kéo theo một ít cặn mịn lẫn lộn. Nếu cặn mịn quá nhiều hay quá mịn là do dùng malt có độ phân giải thấp
hoặc đun sôi không đúng mức hay nước nấu có hàm lượng carbonate cao. Sự đảo trộn khi đun sôi
Việc đảo trộn dịch đường khi đun sôi rất là quan trọng, phải tạo điều kiện cho dịch đường được đảo trộn hoàn toàn để đạt được một nhiệt độ đồng nhất trong mẻ nấu.
Nếu không, ở những vùng không được đảo trộn, dịch đường sẽ bị cháy khét trên bề
mặt truyền nhiệt, không những làm giảm hiệu quả của sự truyền nhiệt mà cịn gây cho dịch đường có màu sậm và mùi vị xấu.
Các bọt nước tạo ra trong q trình sơi góp phần cho việc kết tủa tốt, các protein biến tính
được bọt nước mang lên bề mặt, sau đó bọt vỡ ra, các phần tử li ti này kết hợp lại thành
những cụm nhỏ. Vì vậy cần thiết kế việc đảo trộn sao cho toàn bộ dịch đường đều phải
xuyên qua những vùng tạo bọt. + Yếu tố hóa học
Các yếu tố hóa lý làm ảnh hưởng đến sự ổn định keo rất phức tạp. Sự hiện diện của
oxy trong dịch đường được coi như là cản trở quá trình keo tụ protein trong khi đó, nếu
thêm vào dịch đường các chất khử như là sulfite thì quá trình keo tụ sẽ được cải thiện hơn.
Tuy nhiên sự hiện diện của oxy trong dịch đường sẽ làm các chất tanin bị oxy hóa,
do đó tạo ra sự kết tủa tốt hơn. Phản ứng giữa các calcium (có trong nước nấu) và
phosphate (có trong nguyên liệu) làm giảm pH của dịch đường, cũng giúp cho kết tủa
protein.
Trong trường hợp nếu pH của dịch đường không giảm được đến mức yêu cầu, có thể bổ
sung acid lactic trực tiếp vào nồi nấu. Tuy nhiên, cần lưu ý việc hạ thấp pH trong dịch đường sẽ làm tổn thất độ đắng nhưng vị đắng sẽ thanh hơn. Ngược lại nếu pH của dịch
4.2.4.4. Sự gia tăng cường độ màu
Trong quá trình đun do sản phẩm của phản ứng caramel và phản ứng Maillard làm tăng độ màu của dịch đường. Phản ứng caramel sử dụng đường maltose và glucose. Các hợp chất
caramel được hình thành có bản chất keo, vị đắng nhẹ và có màu nâu. Cần khống chế quá
trình caramel trong quá trình nấu. Sự caramel hoá sẽ càng mạnh khi nhiệt độ của thành thiết bị nấu tăng cục bộ. Nồi nấu càng cao thì lớp dịch đường dưới đáy chịu áp lực lớn nên có nhiệt độ cao hơn làm phản ứng caramel xảy ra nhanh hơn. pH của dịch đường cũng có
ảnh hưởng đến phản ứng caramel, đường khử tham gia phản ứng dễ dàng hơn trong môi trường kiềm nhẹ, sự tạo thành màu tăng cùng với pH của dịch đường.
Một số các hợp chất khác sinh ra từ phản ứng Maillard như furfuraldehit,
furfurylalcool và hydroxymetylfurfural được xem như các chất chỉ định cho quá trình xử lý
nhiệt. Các chất này là nguyên nhân gây ra một số vị không mong muốn khi đun sôi dịch
đường.
4.2.4.5. Ảnh hưởng của DMS (dimethylsulfite)
DMS là một hỗn hợp sulfite rất dễ bay hơi trong q trình đun sơi. Một lượng amino acid
bị phá hủy, đáng kể nhất là các chất cystine và cyteine. Hỗn hợp này là nguồn cung cấp sulfur cho nấm men, trong quá trình lên men chúng sẽ tạo thành hydrogen sulfite (H2S) làm cho bia có mùi khó chịu. Chúng cần được loại bỏ, bằng cách kéo dài thời
gian đun sôi và cho sôi thật mạnh. Hàm lượng DMS cho phép trong dịch đường sau
khi đun sôi từ 50 – 60 ppm/l.
4.2.4.6. Quá trình keo tụ protein
Dịch đường sau khi lọc có chứa một lượng chất keo đáng kể như protide, pectin,
pentosane, polyphenol. Khi đun sơi với houblon thì các chất chiết như acid đắng và một số
chất khác cũng ở dạng keo hoà tan. Khi nhiệt độ tăng lên sự bền vững keo của cả hệ thống
ở dạng hoà tan bị phá vỡ, các phần tử keo dính lại nhau và xảy ra hiện tượng keo tụ.
Quá trình keo tụ protein xảy ra theo 2 giai đoạn: đầu tiên mất nước, sau đó keo tụ. Các phần tử protein sau khi mất nước chúng liên kết lại với nhau, lớn dần và từ từ lắng xuống.
4.2.4.7. Q trình hịa tan các thành phần của houblon Nhựa đắng
Hoa houblon chứa các acid α, β ít đắng và kém hịa tan, khi đun nóng các α acid này sẽ hịa tan, chuyển thành các dạng đồng phân có khả năng hịa tan tốt hơn: độ hòa tan của iso – α acid là 120ppm. (Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2007).
Mặt khác các đồng phân của acid α, β này có độ đắng rõ rệt hơn các acid α, β. Khả năng hòa tan của các nhựa đắng này được cải thiện khi tăng pH. Ở pH cao, chất đắng hòa tan nhiều hơn song lại có cảm giác khó chịu.
Iso-humulon cịn có khả năng hoạt động mạnh trên bề mặt nhờ vậy góp phần trong việc ổn định bọt bia.
Tinh dầu thơm
Độ tan của tinh dầu thơm trong nước khoảng 50 mg/l. Trong q trình đun sơi dịch đường,
tinh dầu bị lôi cuốn theo hơi nước và bị mất từ 50 – 80% sau 30 phút và từ 90 – 95% sau 3 giờ. Houblon viên được cho vào trước khi dừng đun 20 phút, hạn chế sự mất tinh dầu thơm
đồng thời cũng có đủ thời gian để đảm bảo việc chuyển hóa cần thiết các nhựa đắng.
Q trình hồ tan polyphenol và những chất chứa nitơ
Các chất chát của hoa houblon thuộc nhóm catorin, trong dịch đường chúng chuyển thành những dung dịch keo mang điện tích âm. Trong dịch đường có protein và pepton mang
điện tích dương, chúng sẽ cùng với các chất chát tạo thành những phức chất hoà tan ở nhiệt độ cao, nhưng khi hạ nhiệt độ chúng sẽ kết tủa. Khi bị oxy hoá, các chất chát biến thành
flobafen, chúng tạo thành với protein những phức chất không hoà tan ở nhiệt độ cao, kết tủa trong quá trình đun sơi. Sự giảm chất chát trong dịch đường tỷ lệ thuận với thời gian
đun sơi. pH càng thấp thì tốc độ kết tủa của chất chát với protide càng nhanh. Trong thành
phần của hoa houblon cịn có những chất chứa Nitơ. Hoa houblon chứa nhiều các hợp chất
Nitơ có phân tử lượng trung bình và phân tử lượng thấp, những chất này hoà tan trong dịch đường trong thời gian đun sôi và làm nguồn dinh dưỡng cho nấm men.