HOÁ
1.Mục đớch:
-Tạo điều kiện thuận lợi cho hệ enzim amylaza, proteaza cú sẵn trong nội nhũ của malt hoạt động phõn cắt cỏc hợp chất cao phõn tử thành cỏc hợp chất thấp phõn tử hơn và tan vào nước để tạo chất chiết .Cỏc chất hoà tan cú sẵn trong Malt thường là: Đường, dextrin, cỏc chất vụ cơ và một phần là protein.
Cỏc chất khụng hoà tan trong Malt cần chuyển hoỏ gồm phần lớn là tinh bột, vỏ trấu, một số protein cú phõn tử lượng cao và một số chất hỗn hợp khỏc, khi nấu xong sẽ được giữ lại trong bó hốm.dịch đường.
2.Lý thuyết quỏ trỡnh đường hoỏ
Trong bột Malt tồn tại 3 loại enzyme rất quan trọng là: proteaza, α- amylaza , β-amylaza và một số enzyme khỏc chiếm số lượng khụng đỏng kể.Việc điều chỉnh nhiệt độ để 3 loại enzyme này phỏt huy được khả năng xỳc tỏc của chỳng là cụng việc quan trọng nhất trong quỏ trỡnh nấu bia.Thực tế nghiờn cứu và sản xuất cho thấy nhiệt độ thớch hợp cho từng loại enzyme cú trong Malt như sau :
- Proteaza hoạt động mạnh ở 47 – 520C - α-amylaza hoạt động mạnh ở 70 –750C - β -amylazaα hoạt động mạnh ở 60 – 650C
Do đặc điểm bột gạo khụng qua nảy mầm, nờn về cấu trỳc của cơ chất gần như giữ nguyờn vẹn, mặt khỏc cỏc hệ thống enzyme (amylaza và proteaza)cú trong bột thế liệu rất nghốo, khụng được hoạt húa, do đú tớnh chất hồ húa của tinh bột thể hiện rất mạnh, sau khi qua điểm hồ húa, ở điều kiện gia cụng nhiệt nước (nấu sụi) tinh bột sẽ chớn, từ đú sự xõm nhập và tỏc dụng phõn cắt của cỏc enzyme (amylaza)sẽ dễ dàng và thuận lợi hơn nhiều. Trong quỏ trỡnh nấu, cỏc hợp chất hũa tan trong Malt và cỏc nguyờn liệu thay thế dễ dàng chuyển từ hạt vào nước mà khụng cần cú sự tỏc động của
enzym. Phần lớn nhất của Malt và nguyờn liệu thay thế là tinh bột, là hợp chất khụng hũa tan trong nước. Do vậy để chuyển chỳng thành những chất hũa tan cần phải cú sự tỏc động của cỏc enzym. Đõy là một quỏ trỡnh sinh húa phức tạp nờn ta cần phải biết điều chỉnh thật hợp lý tỷ lệ giữa enzym và nguyờn liệu nhằm đảm bảo đến chất lượng của bia.Những biến đổi chớnh trong quỏ trỡnh nấu:
Biến đổi húa học: Quỏ trỡnh đường húa:
Sự phõn giải tinh bột thành cỏc sản phẩm thấp phõn tử trong quỏ trỡnh đường húa là do tỏc động của tập hợp enzym amylaza (α, β- amylaza và amilophosphatase)
Ở giai đoạn đầu của quỏ trỡnh thủy phõn tinh bột, α-amylaza sẽ tỏc dụng ngẫu nhiờn lờn những mạch polyme của amylopectin, kết quả là cỏc phõn tử polyme của tinh bột sẽ bị cắt thành những phõn tử cú số gốc glucozit thấp hơn làm cho độ nhớt của dịch chỏo giảm đỏng kể và tạo thành những dạng dextrin khỏc nhau.
Quỏ trỡnh trờn sẽ giảm dần và khi sang giai đoạn cuối của quỏ trỡnh thủy phõn sẽ tạo nờn một lượng ớt Maltose và glucose.
- β-amylaza: Cắt liờn kết 1, 4 glucozit theo từng đụi một bắt đầu từ những cặp gốc glucose tận cựng của mạch nhỏnh (đối với amylo), tạo thành đường Maltose (42%, theo lý thuyết). Phần cũn lại của amylopectin sẽ tạo thành dextrin bậc cao. Cũn đối với phõn tử amyloza của tinh bột, chỳng sẽ tỏc dụng dễ dàng và hoàn toàn để cho ra đường Maltoza.
Sự tỏc động đồng thời của α-amylaza và β-amylaza lờn tinh bột sẽ cho ta một tỷ lệ nhất định giữa dextrin và Maltose. Tỷ lệ này phụ thuộc vào hoạt tớnh của hai enzym riờng biệt. Lượng dextrin do α-amylaza phõn giải tinh bột tạo thành sẽ giảm dần dưới sự tỏc dụng của β-amylaza.
- Amylophosphatase: Enzym này tham gia vào quỏ trỡnh thủy phõn tinh bột bằng cỏch phỏ hủy cỏc mối liờn kết ester giữa acid phosphoric và
phõn tử amylopectin. Kết quả của quỏ trỡnh sẽ tạo ra cỏc dextrin khỏc nhau về số gốc glucose và cỏc tớnh chất húa lý.
Trong quỏ trỡnh đường húa, tinh bột khụng những bị thủy phõn mà cũn chịu sự tỏc động bởi quỏ trỡnh phosphoryt húa. Dưới tỏc dụng của enzym phosphorylaza sẽ tạo thành glucoza-1-phosphat, và sau đú qua nhiều biến đổi ta sẽ thu được cỏc loại đường khỏc nhau: Fructoza và Saccharoza.
Như vậy sau quỏ trỡnh đường húa ta sẽ thu được nhiều sản phẩm khỏc nhau, trong đú sản phẩm chớnh là đường Maltose (chiếm khoảng 50% chất hũa tan trong dịch đường), ngoài ra cũn cú những dextrin bậc cao, dextrin bậc thấp, đường fructoza, glucoza, saccharoza. Tỷ lệ giữa cỏc cỏc loại đường luụn thay đổi, nú phụ thuộc vào chất lượng nguyờn liệu và chế độ thủy phõn.
Quỏ trỡnh đạm húa:
Trong quỏ trỡnh nấu nguyờn liệu, cỏc protein sẽ bị phõn giải dưới tỏc dụng của enzym protease:
Hai thành phần chớnh của proteaza, bao gồm: Proteinaza và peptidaza là hai thành phần chủ yếu tham gia xỳc tỏc cho quỏ trỡnh phõn giải protein
Bảng 1: Thành phần chủ yếu tham gia xỳc tỏc cho quỏ trỡnh phõn giải protein
Loại Enzym totp (oC) pHotp Cơ chất Sản phẩm
Proteaza 50 -60 4,6- 5,0 Protein Albumoza, pepton, polypetit Peptidaza 45-48 7,5- 8,0 Peptit Acid amin
Thành phần, tỷ lệ cỏc sản phẩm thủy phõn của protein phụ thuộc vào nhiệt độ nấu. Do vậy, tựy vào những yờu cầu kỹ thuật khỏc nhau ta sẽ chọn nấu ở những nhiệt độ thớch hợp: Nếu cần nhiều sản phẩm thủy phõn protein bậc thấp (pepton, polypeptit) thỡ ta phải tiến hành những khoảng thời gian dừng ở 48-50ºC. Ngược lại nếu cần nhiều sản phẩm thủy phõn protein bậc trung bỡnh (albumoza) thỡ ta phải tiến hành những khoảng thời gian dừng ở 58-60ºC.
Sản phẩm của quỏ trỡnh đạm húa tuy chỉ chiếm một hàm lượng rất ớt trong chất hũa tan của dịch đường (khoảng 5- 6%), song chỳng đúng một vai trũ khỏ quan trọng trong quỏ trỡnh cụng nghệ, trực tiếp tham gia vào sự hỡnh thành chất lượng của bia. Cỏc sản phẩm thủy phõn của protein cú phõn tử lượng thấp (peptit, acid amin) là nguồn cung cấp nitơ chủ yếu cho nấm men. Cỏc sản phẩm cú phõn tử lượng trung bỡnh (Albumoza, pepton, polypeptit) sẽ tham gia vào việc tạo vị, tạo bọt và giỳp cho bia cú khả năng giữ bọt tốt hơn. Tuy nhiờn, những sản phẩm cú phõn tử lượng cao thường là nguyờn nhõn gõy nờn hiện tượng vẫn đục của bia.
Cỏc quỏ trỡnh khỏc
Khi đường húa, ngoài hai quỏ trỡnh enzym thủy phõn tinh bột và protein, cũn diễn ra cỏc quỏ trỡnh thủy phõn khỏc.
Quỏ trỡnh enzym thủy phõn những hợp chất phospho hữu cơ. Mạnh nhất đú là sự thủy phõn phytin dưới tỏc dụng của phytaza, giải phúng ra inozit và acid phosphoric đó làm cho độ chua và tớnh đệm của dịch chỏo tăng lờn. Điều này rất cú ý nghĩa trong cụng nghệ sản xuất dịch đường vỡ sự tạo tớnh đệm cho mụi trường sẽ rất cần thiết cho sự hoạt động bỡnh thường của cỏc enzym và sự tăng độ chua của dịch chỏo luụn kốm theo sự gia tăng hiệu suất đường húa và nhiều ảnh hưởng dương tớnh đến dịch đường thu được.
- Quỏ trỡnh thủy phõn Hemicellulose mang nhiều ý nghĩa là cung cấp, bổ sung chất hũa tan cho dịch đường, phỏ bỏ rào cản tạo điều kiện cho cỏc enzym cũn lại hoạt động, tham gia thủy phõn hemicelluloza là nhúm enzym Sitaza.
3.Cỏc yếu tố ảnh hưởng tới quỏ trỡnh đường hoỏ.
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ cú ảnh hưởng rất lớn khụng chỉ đến tốc độ và hiệu suất của quỏ trỡnh đường húa, mà cũn ảnh hưởng đến tỷ lệ cỏc thành phần của sản phẩm đường húa.
Nếu tăng nhiệt độ thủy phõn tinh bột lờn một giới hạn nhất định, tốc độ đường húa tăng nhanh, nhưng nếu tiếp tục tăng nhiệt độ quỏ giới hạn thỡ cỏc enzym bị giảm hoạt lực hoặc mất hẳn hoạt lực, làm cho quỏ trỡnh đường húa chậm lại hoặc ngưng hẳn.
Với những loại enzym khỏc nhau, ta phải giữ ở một nhiệt độ thớch hợp cho chỳng hoạt động để cú thể tạo ra lượng sản phẩm như mong muốn.
Như vậy ta cú thể dựng nhiệt độ để điều chỉnh quỏ trỡnh thủy phõn. Khống chế tỷ lệ của cỏc thành phần trong sản phẩm đường húa. Để thu được nước nha cú chất lượng cao thỡ nhiệt độ trong quỏ trỡnh đường húa phải được giữ đỳng quy trỡnh.
Bảng 2: Nhiệt độ tối thớch của cỏc loại enzym
Loại Enzym top( 0C) Sản phẩm chớnh α-amylaza 70-75 Dextrin ò-amylaza 60-65 Maltoza Amilophosphataza 70 Dextrin b. Ảnh hưởng của pH
Độ chua tỏc dụng (pH) của dịch chỏo là yếu tố ảnh hưởng khỏ mạnh đến động lực của quỏ trỡnh thủy phõn và đường húa. Yếu tố này ảnh hưởng khỏ rừ rệt đến phản ứng enzym. Đa số cỏc enzym bền trong giới hạn pH từ 5- 9.
Trong quỏ trỡnh đường húa thỡ pH và nhiệt độ cú mối quan hệ chặt chẽ với nhau. pH của mụi trường thấp sẽ gõy ảnh hưởng bất lợi cho tiến trỡnh phản ứng enzym, dẫn đến cơ chất bị phõn cắt khụng triệt để, hiệu suất thu
hồi chất hũa tan thấp, khú lọc bó, dịch đường đục, bia thành phẩm cú độ bền keo kộm, hương vị khụng hài hũa.
Vỡ vậy ta phải điều chỉnh pH bằng biện phỏp nhõn tạo là làm mềm nước trước khi sử dụng và tăng độ chua của dịch chỏo bằng cỏch bổ sung acid lactic hoặc CaCl2 hoặc CaSO4.