CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng diacetyl trong quá trình lên men phụ
4.2.1 Diacetyl 4.2.1.1 Khái niệm
Diacetyl là chất lỏng không màu đến vàng nhạt, có mùi hôi cực mạnh và vị đắng gắt rất khó chịu, tác động mạnh đến hệ thần kinh con người. Chỉ số diacetyl cho tất cả các loại bia bán ra thị trường được công ước bia châu Âu quy định “ hàm lượng diacetyl không được vượt quá 0.2 mg/l “. Diacetyl làm cho bia có mùi vị không ngon và kéo dài thời gian lên men.
(Nguồn : Hoàng Đình Hòa, 2002)
Diacetyl là một Vicinal Diketones (VDK), có cấu tạo như hình 21, được hình thành từ rất sớm khi men bia được hấp thu oxy trong quá trình sinh sản. Trong quá trình lên men, giai đoạn lên men chính tạo ra nhiều diacetyl và hàm lượng này sẽ giảm dần trong giai đoạn lên men phụ.
Quá trình giảm diacetyl phụ thuộc vào:
- Nhiệt độ lên men: Nhiệt độ lên men càng tăng thì tốc độ loại bỏ diacetyl càng nhanh.
- Thời gian lên men phụ: thời gian càng dài thì khả năng loại bỏ diacetyl tăng.
- Mật độ nấm men: mật độ ban đầu càng cao thì tốc độ thải bỏ diacetyl cang tốt . 4.2.1.2 Công thức cấu tạo
Hình 21: Cấu tạo Diacetyl (Nguồn:http://en.wikipedia.org/wiki/Diacetyl)
Tên quốc tế : 2,3-Butanedione
Tên khác: Diacetyl, Biacetyl, 2,3-Diketobutane…
Công thức phân tử: C4H6O2
Khối lượng phân tử: 86.0892 g/mol
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 43 Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng diacetyl
F5 F5
F6 F6
F6
F7 F7
0.074 0.076 0.078 0.08 0.082 0.084 0.086 0.088 0.09 0.092
345 346 347 348 349 350 351
Lô
Hàm lƣợng diacetyl (mg/l)
Tỷ trọng: 0.990 g/ml ở 15oC Nhiệt độ tan chảy: -2 đến -4oC Nhiệt độ sôi: 88oC
4.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng 4.2.2.1 Đặt vấn đề
Trong giai đoạn lên men bia việc kiểm soát những biến đổi xảy ra trong tank cũng như việc điều chỉnh các thông số kỹ thuật để tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt nhất là điều quan trọng. Hiện tại nhà máy vẫn đang quan tâm theo dõi đến các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng diacetyl trong quá trình lên men phụ như nhiệt độ, thời gian lên men phụ, mật độ nấm men.
4.2.2.2 Nội dung tìm hiểu
Sau một thời gian theo dõi tại nhà máy, thì kết quả ghi nhận hàm lượng diacetyl (hình 22) của các lô như sau:
Bảng 11: Sự biến đổi hàm lƣợng Diacetyl qua các lô
Lô 345 346 347 348 349 350 351
Đời men F7 F7 F6 F6 F6 F5 F5
Hàm lƣợng Diacetyl (mg/l) 0.085 0.08 0.085 0.09 0.09 0.09 0.085 (Nguồn: Tài liệu công ty CP bia Sài Gòn – Miền Tây)
Hình 22: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng diacetyl
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 44 Từ bảng số liệu trên cho thấy hàm lượng diacetyl ở các lô có sự dao động nhỏ, điều gì đã gây ra sự dao động này?
Để giải thích được điều này cần phải xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng diacetyl trong quá trình lên men phụ như nhiệt độ, thời gian lên men, mật độ nấm men.
♣ Ảnh hưởng của nhiệt độ
Từ đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ lên men phụ của các lô (hình 23) ta nhận thấy cùng đời men nhưng nhiệt độ cài đặt giữa các lô khác nhau. Có sự chênh lệch nhiệt độ măc dù nhỏ nhưng cũng ảnh hưởng tới hàm lượng diacetyl.
Sự biên đổi nhiệt độ của lô 345 và 346
-5 0 5 10
1 3 5 7 9 11 13 15
Ngày
Nhiệt độ (độ C)
Lô 345 (F7) Lô 346 (F7)
Sự thay đổi nhiệt độ của lô 350 và 351
-5 0 5 10
1 3 5 7 9 11 13 15
Ngày
Nhiệt độ (độ C)
Lô 350 (F5) Lô 351 (F5)
Hình 23 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ lên men phụ qua các lô
Trong 16 ngày lên men phụ thì nhiệt độ thay đổi ở các lô là không giống nhau.
Vì sao lại có sự khác biệt này?
Tùy vào bản chất bia non ở mỗi lô mà điều chỉnh nhiệt độ cho thích hợp. Theo George J.Fix đã viết trong quyển Brewing Techniques thì việc hình thành và hàm lượng diacetyl có ảnh hưởng rất lớn đến nhiệt độ. Cụ thể là nhiệt độ lên men cao
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 45 Đồ thị biểu diễn mật độ nấm men
0 5 10 15 20 25 30
347 348 349
Lô
Mật độ nấm men (x10^6)
thì tốc độ khử diacetyl càng nhanh. Từ đồ thị và bảng thì ta xét riêng các lô 345,350 , hàm lượng diacetyl (cùng đời men) và nhiệt độ cao hơn so với các lô còn lại. điều này chứng tỏ trong giai đoạn lên men chính lượng diacetyl sinh ra hơi nhiều hơn so với các lô khác nên cần phải tăng nhiệt độ cài đặt lên để tăng tốc độ đào thải diacetyl đã sinh ra
Như vậy có thể khẳng định sự thay đổi nhiệt độ là rất quan trọng trong giai đoạn lên men phụ, ảnh hưởng đến hàm lượng diacetyl.
♣ Ảnh hưởng của mật độ nấm men
Bảng 12: Số liệu mật độ men và hàm lƣợng Diacetyl
Lô 347 348 349
Đời men F6 F6 F6
Mật độ nấm men (x106tb/ml) 26 19.1 19 Hàm lƣợng Diacetyl (mg/l) 0.085 0.09 0.09
Về mặt lý thuyết, mật độ nấm men cấy ban đầu (hình 24) càng lớn thì tỷ lệ số tế bào nảy chồi càng thấp , tốc độ sinh sản tương đối bé. Khi lên men phụ do lượng tế bào nảy chồi ít nên cường độ trao đổi chất ở tế bào non thấp.Theo các thuyết mới nhất về nguyên nhân tạo diacetyl trong bia, thì đó là dấu hiệu để nói rằng lượng diacetyl sẽ giảm đi.
(Nguồn: Tài liệu công ty CP bia Sài Gòn – Miền Tây)
Hình 24: Đồ thị biểu diễn mật độ nấm men của các lô
SVTH : Nguyễn Thị Quỳnh Tiên Trang 46 Thực nghiệm cũng cho thấy rằng trong cùng điều kiện như nhau, khi mật độ men cấy ban đầu là 10x106 tb/ml thì lượng diacetyl tao thành lên men chính là 0.45 mg/l, nếu tăng lên 20x106 tb/ml thì lượng diacetyl trong bia non sau lên men chính chỉ còn 0.32 mg/l.
(Nguồn: Hoàng Đình Hòa,2002)
Thực tế từ số liệu trên (bảng) ta cũng thấy lô 347 mật độ nấm men cấy vào ban đầu lớn hơn so với các lô còn lại nên hàm lượng diacetyl thấp hơn.
♣ Ảnh hưởng của thời gian lên men
Tiền chất của diacetyl là acetohydroxy acid. Lượng acetohydroxy acid hiện diện có mối tương quan đến khối lượng diacetyl được hình thành.
Trong những ngày đầu lên men chính lượng acetohydroxy acid tăng rất lớn. Do việc hấp thu oxy trong quá trình bơm chuyển nồng độ thì acetohydroxy acid tiếp tuc tăng.Khi lên men phụ có sự khử dần acetohydroxy acid và diacetyl về mặt hóa sinh.
Khi chuyển bia có sự gia tăng hàm lượng diacetyl của bia non và phải được loại bỏ bởi sự lên men của con men. Nếu hàm lượng diacetyl không đạt ta kéo dài thời gian lên men phụ.
► Tóm lại từ những vấn đề trên ta có thể thấy thời gian lên men, mật độ nấm men, nhiệt độ lên men phụ điều ảnh hưởng tới hàm lượng diacetyl. Trong đó nhiệt độ giữ vai trò quan trọng trong việc rút ngắn chu kỳ lên men chính và phụ như hiện nay