BÀI 5 THỦY PHÂN NGUYÊN LIỆU 5.1 Cơ sở lý thuyết
5.2. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ, thết bị
5.2.1. Nguyên liệu - Malt đại mạch 600g/1 nhóm 5.2.2. Hóa chất - Iode 0,1N (dùng cho cả lớp) 5.2.3. Dụng cụ - Cốc nhựa : 1 cái/1 nhóm - Nồi inox: 1 cái/1 nhóm - Đũa tre lớn: 1 đôi/1 nhóm - Nhiệt kế: 1 cái/1 nhóm - Vải lọc: nhóm tự chuẩn bị - Thau nhựa: 1 cái/1 nhóm - Cân: 1 cái/lớp
- Điã sứ trắng thử iode: 1 cái/1 nhóm
5.2.4. Thiết bị
- Bếp điện hoặc bếp gas: 1 cái/1 nhóm - Brix kế: 1 cái/lớp
- May xay malt: 1 cái/lớp
5.3. Thực hành:
Chế phẩm houblon
Malt
Loại tạp chất, nghiền Định lượng Thủy phân (nấu bia)
Lọc tách bã Houlon hóa
Tách cặn
Làm lạnh Lên men
Hút lấy bia trong, chiết chai, đóng nắp
Thanh trùng Làm lạnh Tạp chất Cặn Cặn Tác nhân lạnh
Dịch men sữa nấm men Chai
Bia
Hình 2. Malt đã nghiền
Ngiền nguyên liệu:
- Mục đích: làm nhỏ và tăng bề mặt tiếp xúc của nguyên liệu, chuẩn bị cho quá trình thủy phân đạt hiệu quả cao nhất.
- Cách tiến hành:
• Cân định lượng mỗi nhóm 600g malt
• Cho malt vào máy nghiền trục để nghiền, mỗi lần nghiền khoảng 100g.
• Chú ý: sau một khoảng thời gian máy nghiền nóng, cần cho máy ngưng hoạt động một lúc mới tiến hành nghiền tiếp.
- Yêu cầu: nghiền vỡ hạt malt, không nghiền mịn vì vỏ malt là một tác nhân trợ lọc hữu hiệu nhưng chứa nhiều chất đắng, chát nên khi hòa tan sẽ làm giảm chất lượng dịch thủy phân, giảm cảm quan bia thành phẩm và gây khó khăn cho quá trình lọc bã malt
Thủy phân nguyên liệu:
- Mục đích: tạo ra chế độ nhiệt độ và pH tối thích cho các enzyme có trong nguyên liệu hoạt động. Chúng xúc tác quá trình thủy phân các hợp chất cao phân tử trong nguyên liệu (amylose, amylopectin, protein…) thành những chất có phân tử lượng thấp hơn (glucose, maltose, acid amin…), hòa tan vào dịch đường. Những chất này là nguồn dinh dưỡng của nấm men trong giai đoạn lên men.
- Cách tiến hành:
• Cho tỉ lệ malt : nước vào nồi theo tỷ lệ : 600 gam malt : 3 lít nước.
• Tiến hành thủy phân theo phương pháp đun sôi từng phần. (có thử iode để xác định điểm kết thúc quá trình đường hóa vì iode có khả năng phát
Hình 3. Thủy phân malt
hiện sự có mặt của tinh bột, nếu còn tinh bột thì phản ứng chuyển màu nâu đen). Quy trình thực hiện như sau:
♣ Đầu tiên nâng nhiệt độ nồi malt lên 520C và giữ trong khoảng 35 phút, tiếp đến nâng nhiệt độ lên 570C và giữ trong khoảng 15 phút: tạo điều kiện cho các enzyme proteaza thủy phân các protein đến albumose, pepton và polypeptid. Vùng nhiệt độ tối thích ở điều kiện đạm hóa là 50 ÷ 600C. Ở khoảng nhiệt độ 500C sẽ tạo ra nhiều sản phẩm bậc nhất hơn như pepton, polypeptid (ta còn gọi là nhiệt độ pepton hóa).
♣ Sau đó tiếp tục nâng nhiệt độ lên 620C và giữ trong khoảng 55 phút: tạo điều kiện cho enzyme amylase hoạt động phân cắt tinh bột thành các mắt xích polyme nhỏ hơn là đường maltose, dextrin và một lượng không đáng kể là glucose. Tỉ lệ các cấu tử không ổn định và phụ thuộc và chất lượng malt và điều kiện kiểm soát nhiệt độ, chế độ thủy phân malt.
♣ Trước mỗi lần tăng nhiệt độ cần thử iode. Nếu iode còn màu xanh chứng tỏ tinh bột chưa thủy phân hết, ta tiếp tục nâng nhiệt độ lên 720C và giữa trong khoảng 15 phút: tạo điều kiện tối đa cho enzyme amylase hoạt động để phân cắt hoàn toàn các loại đường đa và tạo thành dextrin. Quá trình thủy phân kết thúc khi phản ứng thử iode không còn màu xanh, chứng tỏ tinh bột đã được thủy phân hoàn toàn.
- Các biến đổi xảy ra trong quá trình thủy phân:3 quá trình quan trọng là:
a. Thủy phân tinh bột:
Tinh bột được thủy phân thành các loại đường trong đó phần lớn là maltose. Ngoài ra còn dextrin (không lên men được). Thủy phân tinh bột càng nhiều các tốt để tránh
làm đục bia thành phẩm. Quá trình thủy phân xảy ra theo 3 giai đoạn có thể xen lẫn nhau:
- Hồ hóa: là quá trình khi tinh bột được ngâm với nước nóng, chúng sẽ trương nở vỡ tung. Phá vỡ liên kết tạo điều kiện cho enzyme tấn công trực tiếp vào tinh bột.
- Dịch hóa: các chuỗi mạch dài của phân tử tinh bột nhanh chóng bị phá hủy bởi enzyme α-amylase thành mạch ngắn hơn. Làm giảm độ nhớt của dịch hồ hóa.
- Đường hóa: α-amylase phân cắt dần mạch amylose và amylopectin tạo thành các chuỗi ngắn hơn. Các chuỗi này được β-amylase tiếp tục phân cắt ra chuỗi có hai gốc từ đầu không khử. Trong quá trình phân cắt luôn hình thành các chuỗi chứa 2÷3 gốc glucose có mối liên kết 1,6 glycoside. Đây là nguyên nhân mà dextrin luôn tồn tại trong dịch đường. Tóm lại, α-amylase cắt mạch dài thành các mạch dextrin ngắn hơn, t0
opt = 72÷75 0C, bị vô hoạt nhanh ở 800C, pHopt = 5,6÷5,8. β-amylase tạo ra maltose từ đầu không khử nhưng cũng tạo ra glucose và maltotriose, t0
opt = 60÷650C, mất hoạt tính ở 700C, pHopt = 5,4÷5,5.
Trong các loại đường thu được từ quá trình trên thì đường glucose được nấm men sử dụng đầu tiên. Sau đó là đến maltose và các disaccharide, cuối cùng là maltotriose, tạo vị ngọt cho bia.
b. Thủy phân β-glucan:
Các phân tử β-glucan xoắn vào nhau hoặc liên kết với nhau bằng liên kết hydro, nên chúng có nhiều hình dạng khác nhau. Ở dạng mixen tua, chúng hòa tan được. Chỉ có endo-β-glucanase mới có thể phân cắt β-glucan của các mixen này, t0
opt = 45÷500C. Nếu chất lượng malt tốt thì phần lớn β-glucan bị thủy phân sang dạng hòa tan, khả năng tạo gel giảm. Ngược lại nếu chất lượng malt kém thì hàm lượng β-glucan trong dịch đường lớn, là nguyên nhân làm tăng độ nhớt dịch đường và gây đục bia.
c. Thủy phân protein:
Sự thủy phân protein nhờ enzyme protease diễn ra mạnh nhất tại 45÷550C và tiếp diễn ở nhiệt độ cao hơn. Các protein bị cắt dần dần thành sản phẩm cuối là acid amin, là nguồn dinh dưỡng cho nấm men. Thông thường nấm men dùng ít nhất là 10÷14mg α-amino nitơ/100ml dịch đường. Nếu nồng độ này không đảm bảo thì sự phát triển của nấm men sẽ chậm lại, hạn chế quá trình lên men, tạo hương, và chín của bia. Mặt khác, các hợp chất cao phân tử tạo thành trong quá trình thủy phân protein lại tiếp tục được phân cắt cho nên nếu kéo dài thời gian đường hóa thì bia tạo thành sẽ ít bọt. Do vậy, để hạn chế những ảnh hưởng trên thì dịch đường phải được biến đổi tốt, chứa đầy đủ acid amin và rút ngắn thời gian đường hóa bằng cách giảm pH xuống 5,5÷5,6.
- Mục đích: phân chia 2 pha rắn lỏng, loại bỏ các phần tử không tan, thu chất khô hòa tan dưới dạng dung dịch (hèm, word) để chuẩn bị cho quá trình houblon hóa dịch lên men.
- Cách thực hiện:
• Khi Lọc bã với vải lọc có kích thước lỗ <0,1 mm để thu dịch wort trong màu mật ong.
• Hiệu suất, chất lượng của quá trình đạt hiệu quả cao khi tiến hành lọc dịch khi dịch còn nóng (trên dưới 700C).
• Nên gạn dịch lọc nếu sau khi lắng còn cặn phía dưới. - Yêu cầu: dịch phải trong
Bảo quản chuẩn bị cho buổi thực hành kế tiếp
- Mục đích: do bài thực hành ngày hôm nay chỉ nấu bia và lọc để sử dụng tiếp cho quá trình nấu bia và houblon ở buổi thực hành tiếp theo, nên sẽ tiến hành bảo quản để tránh hư hỏng dịch hèm và hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật làm chua dịch.
- Cách thực hiện: Sau khi lọc thu được dịch hèm thì cho dịch đó vào tủ lạnh đông (≤00C). Và trước 1 ngày chuẩn bị cho buổi thực hành tiếp theo ta tiến hành rã đông từ từ dịch hèm bằng cách chuyển dịch vào ngăn mát của tủ lạnh. - Yêu cầu: dịch không bị chua, không bị lên men, không có mùi lạ.