Đề tài Cồn, rượu, bia, nước giải khát

vinifera. Nho có vị ngọt, giàu chất dinh dưỡng, dễ chuyển hóa trong cơ thể tạo thành nhiều loại vitamin. Thông thường, 100g nho có chứa khoảng 4mg vitamin nhóm B (B1, B2, B3, B5, B9) và các chất khoáng vi lượng cần thiết cho cơ thể như kali, phosphor, can xi, lưu huỳnh, magne, sắt, natri, cobalt... Nho được coi là loại quả quý dùng để chế biến nhiều món ăn và đồ uống ngon, có màu sắc và có mùi thơm hấp dẫn như rượu nho, nước ép nhi, nho khô... Quả nho ép được 85 – 95% dịch quả. Nho có thành phần hóa học trung bình như sau: Nước : 70 – 80% Đường : 10 – 25% (trong đó chủ yếu là glucose, fructose và saccharose) Acid hữu cơ : 0,5 – 1,7% (chủ yếu là acid malic và factoric) Protein : 0,1 – 0,9% Pectin : 0,1 – 0,3% Khoáng : 0,1 – 0,5% Vitamin : C, B1, B2, PP Các hợp chất màu: màu chính là anthocyanin. Các hợp chất thơm và một số hợp chất khác. Nấm men Nấm men được dùng trong sản xuất nước giải khát lên men chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae. Đa số các tế bào có hình ovan, kích thước (3 – 8) x (5 – 12)m, sinh sản theo lối nẩy chồi và tạo thành bào tử. Saccharomyces cerevisiae sinh ra enzyme invectara có khả năng khử đường sacaroza thành fructoza và glucoza. Nguồn dinh dưỡng cacbon của S.cerevisiae là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotinic, biotin, mezoinozit, thiamin và piridoxin. S.cerevisiae có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho sản phẩm có mùi vị đặc trưng riêng biệt. Ở giai đoạn cuối lên men Saccharomyces cerevisiae kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu. Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bào Saccharomyces cerevisiae thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh. Enzyme Pectinase Được bổ sung vào để xử lí pectin, làm tăng lượng dịch thu được, dễ trích ly, làm giảm độ nhớt của sản phẩm, dễ lọc, làm trong. Syrup Là đường Saccharose đã được chuyển về dạng đường khử. Được bổ sung vào môi trường lên men nhằm điều chỉnh độ đường đạt hàm lượng cần thiết cho quá trình lên men. 1.2. Tổng quan về sản phẩm Nước giải khát lên men là sản phẩm của quá trình lên men rượu chưa kết thúc, là loại đồ uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các loại trái cây không qua chưng cất. Trên cơ sở biến đổi hoá sinh xảy ra trong quá trình lên men các loại nước quả dưới tác dụng của hệ enzym của nấm nem. Trong quá trình lên men này, ngoài quá trình lên rượu còn quá trình lên men axit hữu cơ (mà chủ yếu là chuyển từ các axit hữu cơ thành axit lactic). Nhờ môi trường dinh dưỡng phong phú nên sản phẩm hình thành ngoài Etanol, còn có axit hữu cơ, Glyxerin, các chất gây hương làm cho nước giải khát có hương vị đặc biệt mà các sản phẩm nước giải khát bình thường không có Các thành phần chính trong nước giải khát len men Cồn Ethanol được hình thành trong quá trình lên men đường glucose, saccharose nhờ nấm menEthanol có mùi thơm, vị hơi ngọt. Ethanol cùng với axit bay hơi, đường và nhiều thành phần khác có trong nước giải khát lên men tạo nên mùi vị hấp dẫn riêng biệt của nó. Vị của nước giải khát lên men được tạo lên từ tỷ lệ cân đối của 4 vị là : Vị chua (axit hữu cơ), vị ngọt (Ethanol, glycerin, đường còn lại), vị chát (tanin, polyphenol), vị mặn (các muối khoáng). Độ cồn trong sản phẩm thông thường đạt 0.5-1.5%vol theo % thể tích. Acid hữu cơ Nguồn gốc của các axit hữu cơ là từ quả và hình thành trong quá trình lên men. Axit là một thành phần quan trọng của nước giải khát lên men. Tổng axit thường được cung cấp từ quả là chính khoảng 4-5 g/l làm cho pH của nước giải khát từ 2,8 ÷ 3,5. Vai trò của các axit là tham gia tạo vị (vị chua) và tạo pH thấp từ đó làm ổn định sản phẩm. Axit hữu cơ trong nước giải khát còn có một tác dụng là ngăn cản hoạt động của các khuẩn làm hỏng nước giải khát. Đường Đường là thành phần còn lại sau lên men trong đó chủ yếu là Glucose, fructose và phần nhỏ galactose. Ngoài ra còn có các loại đường khác đặc biệt đường nghịch đảo đã tạo nên mùi thơm dễ chịu cho nước giải khát thành phẩm. Thành phần đường còn lại cũng là yếu tố tham gia tạo vị cho sản phẩm. Nếu trước khi lên men bổ sung đường saccharose thì toàn bộ bị thủy phân thành đường khử. Nồng độ đường trong sản phẩm thường vào khoảng 5-8 % theo khối lượng. Vitamin Vitamin trong nước giải khát lên men chủ yếu là do nguyên liệu cung cấp và một phần được bổ sung từ ngoài vào. Các vitamin gồm: Vitamin nhóm B, vitamin C, vitamin A và các chất tiền vitamin A. Hàm lượng vitamin trong thành phẩm phụ thuộc rất lớn vào nguyên liệu, mỗi loại quả khác nhau sẽ có hàm lượng vitamin khác nhau. Tro và các chất muối Trong nước giải khát lên men, tro và các chất muối có được là do nguyên liệu cung cấp, và một phần được bổ sung vào. Một số chất khoáng như P, S, K, Na, Ca, Mg, Si, Se, Mn, Br, Cl, I, Al ... các chất khoáng này có thể tồn tại dưới dạng tự do hoặc có thể ở các dạng muối. Hàm lượng tro trong nước giải khát lên men thường vào khoảng 1.5-3 g/l. Vai trò của chất khoáng trong nước giải khát lên men là làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị chữa bệnh cho con người. Đồng thời chất khoáng còn có vai trò quan trọng là tham gia tạo vị đậm đà cho nước giải khát và cùng với vị ngọt, vị chua, vị chát tạo nên vị hài hòa cho nước giải khát nên men. Polyphenol Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và kỹ thuật sản xuất hàm lượng polyphenol sẽ khác nhau. Polyphenol có vai trò: - Tạo màu cho nước giải khát : Trong đó flavonol cho màu vàng, antoxian cho màu đỏ. - Tạo vị chát - Ổn định thành phẩm, kéo dài thời gian bảo quản do các polyphenol và tanin có khả năng kháng khuẩn mạnh. Tuy nhiên tanin dễ bị oxi hóa làm cho nước giải khát lên men có màu sẫm lại, đây là yếu tố không tốt cần phải lưu ý trong quá trình xử lý dịch quả trước khi lên men. Nếu hàm lượng polyphenol cao sẽ làm cho nước giải khát lên men có vị chát mạnh, ảnh hưởng không tốt đến mùi vị và làm cho vị bị kém đi. Đồng thời sẽ tạo nên hàm lượng tanin cao gây kết tủa protein của nước quả làm cho nước giải khát bị đục . Quy trình công nghệ Nho Xử lý Xay, nghiền Xử lý pectin Enzyme pectinase Lọc Điều chỉnh dịch Thanh trùng Làm nguội Lên men Nấm men Sản phẩm bã Chiết chai Syrup, nấm men Lên men 2 Sản phẩm Sơ đồ quy trình Thuyết minh quy trình Nho rửa sạch, bỏ hạt. Vì trong quá trình xay, hạt nho sẽ bị nát, dẫn tới khó lọc, đồng thời trong thành phần của hạt nho có nhiều polyphenol, nếu xay luôn cả hạt sẽ làm cho dịch nho có vị đắng và chát, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Nho sau khi được xử lí đem đi xay, nghiền. Đây là quá trình cơ học phá vỡ tế bào, giải phóng dịch nho. Dịch nho xay không được quá nát sẽ dẫn đến khó lọc. Trong quá trình xay không bổ sung nước, vì trong bản thân nho nước đã chiếm tới 85-95%. Nho sau khi xay đem đi xử lí pectin bằng cách cho vào 2ml/l (v/v) enzyme pectinase, 45-500C trong 45 phút. Mục đích của quá trình xử lí pectin là để cho enzyme pectinase phân hủy pectin, làm tăng lượng dịch thu được, làm giảm độ nhớt của dung dịch và dễ lọc. Đồng thời góp phần vào ổn định và làm trong sản phẩm. Sau đó dùng vải lọc để lọc loại bỏ xác và thu lấy dịch lọc. Dịch lọc thu được chỉnh về Bx=20-210Bx bằng syrup 660Bx. Quá trình điều chỉnh này nhằm điều chỉnh hàm lượng chất khô hòa tan về nồng độ thích hợp để cung cấp cho nấm men phát triển và lên men. Dịch lọc sau khi điều chỉnh được thanh trùng ở 800C trong 15-20 phút. Nếu thanh trùng ở nhiệt độ cao hơn sẽ làm biến đổi màu của dịch lọc rất nhiều, màu của dịch lọc sẽ sẫm đi. Sau đó làm nguội nhanh dịch xuống nhiệt độ phòng 28-300C. Dịch sau khi làm nguôi được đem đi lên men. Nấm men sử dụng là Saccharomyces cerevisiae, 0.5g/l, lên men ở trong tủ mát trong 7 ngày. Đây là quá trình lên men để tạo cồn (lên men lần 1). Sau 7 ngày, nếu muốn tạo nhiều CO2 trong sản phẩm, ta lấy một thể tích nhất định sản phẩm cho vào chai đã được thanh trùng để lên men lần 2. Lúc này ta cần bổ sung một số dưỡng chất và bổ sung thêm nấm men. Ta bổ sung syrup sao cho lượng đường đạt 16-20 g/l, và lượng nấm men bổ sung là 0.2mg/l. Sau đó để lên men ở nhiệt độ bình thường. Kết quả Khối lượng nho: mnho=2kg Thể tích dịch sau khi xay: Vdịch=1.9 lít Lượng enzym pectinase cần bổ sung: Venzyme=4 ml Độ Bx sau khi lọc: Bx1=12.50Bx Độ Bx sau khi điều chỉnh dịch Bx2=20.20Bx Thể tích dịch thu được sau khi thanh trùng: V1=1.65 lít Lượng nấm men: m=0.825g Sau quá trình lên men lần 1: Bx=14.50Bx Độ cồn: 2.8%vol. Lấy 300ml dịch sau khi lên men lần 1 bổ sung thêm 0.06g nấm men và 9.09g syrup 660Bx, cho vào chai và đóng nắp để len men lần 2. Bàn luận Sản phẩm sau khi lên men lần 1 có vị chua và ngọt, hơi chát, màu nhạt, hơi sẫm, không giống màu ban đầu của dịch nho do quá trình gia nhiệt khi thanh trùng sản phẩm làm màu sắc biến đổi. Phía đáy hũ có lớp cặn kết lắng, đó là lớp nấm men đã già chết kết lắng và bã còn sót lại trong quá trình lọc. Lượng CO2 trong sản phẩm có, nhưng không nhiều. Sản phẩm có độ cồn nhẹ, dễ uống. Tài liệu tham khảo - Giáo trình thực hành công nghệ sản xuất đồ uống, Trường DHCN tp HCM. - Nghiên cứu quy trình sản xuất nước giải khát lên men từ ổi, Phạm Ngọc Tuấn - - Bài 7- 8: Công Nghệ sản Xuất Bia Phần 1: tổng quan Lý thuyết 1. Tổng quan về sản phẩm Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ít nhất là từ thiên niên kỷ 5 TCN; Bia dược sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, gạo, hoa houblon, sau quá trình lên men, sẽ cho ra một loại đồ uống giàu dinh dưỡng, có hương thơm đặc trưng, độ cồn thấp, vị đắng dịu và lớp bọt trắng mịn với hàm lượng CO2 phù hợp. Ngoài ra, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hoá amylaza. Trong bia nước chiếm khoảng 80% .Bia thường có hàm lượng cồn khoảng 3- 6%, CO2: 0.45%. Ngoài ra trong bia chứa các hợp chất khác như: Hydratcacbon, khoáng, polyphenol, chất màu, chất đắng,iso-humylon…một lít bia có năng lượng tương đương 500-600 Kcal. CO2 trong bia có khả năng kích thích tiêu hóa. Bia còn giúp bộ phận nước tiểu thanh lọc cặn bã hoạt động tốt hơn. Lupulin trong bia và hoa hoplon có tinh an thần dễ ngủ. Tuy nhiên nếu uống nhiều sẽ dẫn cho cơ thể không đủ không đủ khả năng hóa giải dẫn đến hại gan, tổn thương hệ thần kinh. Tổng quan nguyên liệu Malt Đại mạch là một loại ngũ cốc có nguồn gốc từ loài thực vật thân cỏ Hạt đại mạch bao gồm: Vỏ trấu (10- 12%). Vỏ lụa (2- 3%). Lớp Aleurone (4- 5%). Tinh bột trong nội nhũ (77- 82%) và khoảng 5% Protein. Phôi (2- 3%). Hạt đại mạch sau quá trình nảy mầm và được sấy khô để thuận tiện cho quá trình bảo quản được gọi là malt đại mạch. Mục đích của quá trình này nhằm biến các hạt đại mạch thành các sản phẩm giàu enzyme xúc tác sinh học, có hương vị thích hợp, màu sắc mong muốn cho bia. Thành phần hóa học của malt tính theo % chất khô: Tinh bột: 58% Saccharose: 5% Lipit: 2.5% Protid: 10% Đường khử: 4% Pentoza: 8% Chất khoáng: 2.5% Celluslose: 6% Ngoài ra trong malt còn có các enzyme, vitamin và nước. Tinh bột, enzym, protein, nước là những thành phần được chú trọng trong malt. Thế liệu Các thế liệu thường được sử dụng là: Nhóm dạng hạt: gạo, bắp, lúa miến, lúa mì…sử dụng chưa ươm mầm đưa vào nghiền tỉ lệ thay thế 30% có thể lên tới 50%/ Nhóm sạng đường: dùng đường hoặc bán thành phẩm từ đường. Sử dụng trực tiếp vào dịch đường ở giai đoạn nấu hoa houblon Gạo Đây là loại hạt có hàm lượng tinh bột khá cao có thể được sử dụng xản xuất được các loại bia có chất lượng hảo hạng. Gạo được đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiền mịn để dễ tan trong quá trình hồ hoá, sau đó được phối trộn cùng với bột malt sau khi đã đường hoá. Cần chú  ý, hạt trắng trong khác hạt trắng đục bởi hàm lượng protein. Do đó, trong sản xuất bia, các nhà sản xuất thường chọn loại hạt gạo có độ trắng đục cao hơn Hoa houblon Hoa houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng  khoảng 3000 năm TCN. Nó cung cấp nhựa đắng tạo nên vị đắng cho bia và cung cấp tinh dầu tạo hương thơm đặc trưng cho bia. Lupulin có trong hoa tạo vị đắng mạnh( tạo bọt, giữ bọt), tạo tính kháng khuển mạnh cho bia. Tanin trong hoa làm kết tủa các protid kém bền vững, tăng tính ổn định trong bia. Các chế phẩm thường gặp của hoa houblon gồm: hoa cánh, hoa viên, hoa cao. Nước Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia. Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia. Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước mềm là phù hợp cho sản xuất các loại bia sáng màu. Do đó, để đảm bảo sự ổn định về chất lượng và mùi vi của sản phẩm, nước cần được xử lý trước khi tham gia vào quá trình sản xuất bia nhằm đạt được các chỉ tiêu  chất lượng nhất định. Yêu cầu của nước trong sản xuất bia: Độ cứng: từ mềm tới trung bình, hàm lượng muối cacbonat <50mg/l, muối clorua 75-150mg/l, hàm lượng Fe2+ <0.3mg/l, không có sự tồn tại của muối NO3- , NO2 và khí NH3,Độ pH =6.5-7, Vi sinh vật <100 tế bào/1cm3 Nấm men Giống men nổi (S.cerevisiae): phát triển lơ lửng trên bề mặt là chủ yếu, ở nhiệt độ cao 14-16oC, khó lắng, thời gian lên men từ 4-6 ngày. Giống men chìm (S. carlsbergeis): phát triển ở tầng sâu của thiết bị, ở nhiệt độ thếp dưới 10oC dễ lắng, dễ lọc tạo điều kiện cho việc thu hồi men tái sản xuat61m thời gian lên men từ 12-17 ngày. Tế bào nấm men phải to khỏe,thuần khiết. Mật độ tế bào khoảng 10-12 triệu tế bào/ml. Tỷ lệ tb chết nhỏ hơn 2%. Phần 2: Quy Trình Sản Xuất Phần 3: Giải thích quy trình 3.1. Nghiền Malt 3.1.1. Mục đích Nghiền nhỏ malt (theo từng mức độ kỹ thuật khác nhau) để khi đường hóa thu được nhiều chất hòa tan (chất chiết) nhất có lợi cho sản xuất và chất lượng thành phẩm, hạn chế các chất không có lợi tan vào dịch đường và sử dụng tốt nhất các thành phần của malt (chất hòa tan, vỏ…) Nội nhũ là nguồn cung cấp cơ bản các chất hòa tan cho dịch đường, tùy mức độ phân hủy của malt mà có độ mức độ nghiền mịn khác nhau. Vỏ trấu được sử dụng như một chất trợ lọc dịch đường, và hạn chế các chất hòa tan của nó tan vào dịch đường (gây mùi vị không tốt); chỉ nên nghiền dập hay bẹp không nghiền mịn, đảm bảo tách hết nội nhũ khỏi vỏ. Trước khi nghiền phun một ít nước vào malt. Malt có thể nghiền khô hay nghiền ướt tùy thuộc vào thiết bị nghiền và công nghệ sản xuất bia. 3.2. Quá trình đường hóa (nấu malt) Là quá trình quan trọng nhất trong quá trình sàn xuất dịch lên men. Trong suốt quá trình đường hóa, bột malt và nước trộn với nhau, các thành phần cùa malt hòa tan vào nước và ta thu được dịch đường. Tính toán : Malt: 500g Gạo: 25% tổng nguyên liệuè mgạo= 166.67g Malt lót :10% so với thế liệuà mmalt lót= 16.7g Lượng tinh bột chứa trong 166.67g gạo = 166.67x 75/100= 125g Biết rằng 300ml E. termamyl sử dụng cho106g tinh bột. Vậy 125g tinh bột sẽ dùng hết 0.0375ml enzym termamyl. Tỉ lệ nguyên liệu pha với nước: Malt: nước = 1:5 Gạo : nước = 1:4 Giản đồ nấu bia : 3. 2.1 Mục đích quá trình nấu Trong bột malt, chỉ có những chất hòa tan trong nước mới tham gia vào thành phần bia (đường, dextrin, axit vô cơ và một số protein). Còn hầu hết các hợp chất của bột malt thì không tan trong nước, nghĩa là không tham gia vào thành phần bia (tinh bột , xenluloza, một số protein cao phân tử và các hợp chất khác). Vậy quá trình đường hóa là quá trình hòa tan vào nước các chất có trong bột nghiền malt. Tất cả các chất tan vào dung dịch gọi là chất chiết hay dịch hỗn hợp sau khi đường gọi là dịch hèm vì nó bao gồm cả bã malt cùng các chất không hòa tan khác. Về mặt kinh tế, hàm lượng chất chiết thu càng cao càng tốt, giá trị này đánh giá hiệu suất thu hồi và tồn thất của nhà máy. Bên cạnh đó, chất lượng của chất chiết cũng rất quan trọng, càng ít chất hợp chất không mong muốn (ví dụ tanin trong vỏ trấu) càng tốt, ngược lại càng nhiều đường hoặc một số sản phẩm thủy phân từ protein càng tốt . Tóm lại mục đích của quá trình đường hóa là tạo ra được càng nhiều chất chiết và chất lượng dịch càng cao càng tốt. Phần lớn chất chiết được tạo ra nhờ những phản ứng enzyme, các enzyme hoạt động mạnh tại các nhiệt độ thích hợp. Bởi vậy, quá trình đường hóa được thực hiện tại những điểm nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của các enzyme. 3.2.2 Các biến đổi trong quá trình nấu 3.2.2.1 Tính chất của các enzym Tính chất quan trọng nhất của các enzym là chức năng phá hủy các mối liên kết hóa học trong các cơ chất. Hoạt tính này cùa các enzym phụ thuộc vào nhiều yếu tố : - Nhiệt độ : hoạt tính tăng lên khi nhiệt độ tăng, mà đạt cao nhất tại nhiệt độ thích hợp riêng. Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối ưu thì hoạt tính của enzym sẽ giảm nhanh do giãn nở cấu trúc không gian và bị vô hoạt nhanh chóng khi nhiệt độ tăng nhanh. Hoạt tính đặc trưng của các enzym tại các khoảng nhiệt độ thích hợp thì sẽ không thay đổi tính chất, trong khi tại nhiệt độ thấp hầu như không xác định được. Bảng 6: Nhiệt độ tối thích của các loại enzym Loại Enzym top( 0C) Sản phẩm chính α-amylase 70-75 Dextrin ß-amylsea 60-63 Maltose Amilophosphatase 70 Dextrin - pH: do cấu trúc của enzym thay đổi theo pH, mỗi loại enzym hoạt động mạnh nhất khoảng pH nhất định, và giảm ở pH quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng tới hoạt tính của enzym. Ảnh hưởng của pH ít hơn so với nhiệt độ. 3. 2.2.2 Sự biến đổi của tinh bột Trong quá trình nấu nguyên liệu, sự hoạt động của các enzym có sẵn trong nguyên liệu là rất quan trọng. Để cho các enzym này hoạt động tốt thì trong quá trình nấu, ta phải kiểm soát các yếu tố nhiệt độ, pH thích hợp cho từng loại enzym để chúng tiến hành thủy phân nguyên liệu một cách hiệu quả nhất. Các biến đổi của tinh bột trong quá trình nấu dưới tác dụng của enzym là: Enzym α – amylase: Hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 70 – 750C, pH khoảng 5,6 – 5,8 tác động lên mạch amylose và amylopectin, cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit của phân tử tinh bột và chuyển thành các destrin, một lượng nhỏ glucose và maltose. Enzym β – amylase: Hoạt động tốt ở nhiệt độ 60 – 650C, pH khoảng 5,4 – 5,6 tác động lên mạch amylose và mạch nhánh amylopectin, cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit theo kiểu từng đôi một và sản phẩm tạo thành là các đường maltose và một lượng nhỏ destrin. Phương trình tổng quát: (C6H10O5)n + n H2O à nC6H12O6 Khi nhiệt độ lên tới 80 – 850C thì hầu hết các enzym ngừng hoạt động, nhiệt độ lúc này đóng vai trò hồ hóa tinh bột, hỗ trợ yếu tố công nghệ cho giai đoạn sau. Khi nhiệt độ lên tới 1000C thì lúc này là lúc nấu chín hoàn toàn các hạt tinh bột. Quá trình đường hóa tinh bột (hay quá trình thủy phân tinh bột) được diễn qua 3 giai đoạn chính theo trình tự sau: * Sự hồ hóa Khi ngâm nước nóng, một lượng nước thấm vào phân tử tinh bột là tăng thể tích hạt, dẫn đến trương nở, cuối cùng vỡ tung. Dịch tăng độ nhớt, tùy vào độ hút nươc của bột malt và loại nguyên liệu thay thế malt được sử dụng. Quá trình phân hủy này diễn ra không mang tính hóa hoc và gọi là quá trình hồ hóa. Sau khi hồ hóa, tinh bột không còn liên kết chặt chẽ với nhau nữa, các phân tử tinh bột được giải phóng tự do vào dung dịch nhớt, tạo thuận lợi cho các enzym amylaza trong dịch tác động trực tiếp với tinh bột - sự thủy phận tinh bột diễn ra nhanh hơn. Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào tinh bột của loại hạt và cỡ to của hạt tinh bột, hạt càng nhỏ thì nhiệt độ hồ hóa càng cao. Tinh bột gạo bị hồ hóa ở 80-850C, đây là nhiệt độ hồ hóa cao nhất, tinh bột lúa mì bắt đầu hồ hóa ở nhiệt độ 60-850C, tinh bột khoai tây bị hồ hóa ở 55-600C. * Sự dịch hóa Trong phân tử tinh bột có chuỗi mạch dài tạo nên từ các gốc glucoza (amyloza và amy lopectin) bị phá hủy nhanh chóng bởi α – amylase hình thành các mạch ngắn hơn, làm độ nhớt dung dịch giảm nhanh. β – amylase chỉ có thể phân tách từ từ mạch tinh bột từ đầu không khử, nên sự thủy phân tinh bôt nhờ enzyme này chậm. Vậy quá trình dịch hóa làm giảm độ nhớt của dịch bột đã hồ hóa. Enzym tác động dịch hóa thích hợp nhất ở nhiệt độ là 60-700C, pH=4,6 và dễ bị phá hủy ở nhiệt độ 800C trong thời gian ngắn. * Sự đường hóa Sự thủy phân tinh bột diễn ra ở giai đoạn đường hòa chủ yếu là: - α – amylase: phân cắt các mạch dài thành dextrin ngắn hơn; hoạt động tốt nhất ở t=70 – 750C và pH=5,6 – 5,8; bị vô hoạt nhanh ở 80oC. - β – amylase: tạo ra maltoza từ đầu không khử của mạch, nó cũng tạo ra glucoza và maltotrioza, hoạt động tốt ở t=60-650C và pH=5,4-5,6. Rất nhạy với nhiệt độ cao hơn và mất hoạt tính ở 70oC. Sự thủy phân tinh bột cần được theo dõi và kiểm tra liên tục, do nếu tinh bột và các dextrin mạch dài thủy phân hết sẽ gây đục dịch. Thời gian thủy phân các phân tử tinh bột cho đến khị không phân tử tinh bột và dextrin mạch dài nữa (sử dụng phương pháp dùng iot) gọi là thời gian đường hóa. Các sản phẩm thủy phân tinh bột hình thành trong quá trình đường hóa và sự liên quan đến hoạt động của nấm men: - Dextrin: không lên men được. - Maltotrioza: có thể lên men được bởi một số chủng nấm men nổi S. cerevisiae, nhưng nó chỉ lên men sau khi maltoza đã lên men hết. - Maltoza va các disaccarit khác: được nấm men lên mem dễ dàng. - Glucoza: là loại đường nấm men sử dụng đầu tiên khi bắt đầu lên men. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân tinh bột trong quá trình đường hóa là rất quan trọng, các yếu tố chính là: Nhiệt độ, pH dịch hèm, nồng đõ dịch hèm ban đầu kèm theo, thời gian đường hóa. - Ảnh hưởng của nhiệt độ: Ở 62-63oC thu được nhiều maltoza nhất và độ lên men cuối đạt cao nhất, dịch chứa nhiều maltoza sẽ lên men nhanh hơn và nấm men hoạt động tốt hơn bởi được giữ lơ lửng trong dịch lâu hơn. Ở 62-64oC trong thời gian dài thu được dịch lên men cuối cao nhất, nếu vượt quá nhiệt độ này tới 72-75oC trong thời gian dài thì dịch có nhiều dextrin và độ lên men cuối thấp hơn. Ảnh hưởng của nhiệt độ là rất lớn nên luôn phải giữ ở các khoảng nhiệt độ tối ưu của enzyme trong suốt quá trình nấu: + to tạo ra maltoza = 62-63oC (nhiệt độ tối ưu của β – amylase). + to đường hóa ở 72-75oC (nhiệt độ tối ưu của α – amylase) + to cuối cùng của quá trình nấu 76-780C. Nhiệt độ càng càng cao thì độ nhớt giảm, càng dễ lọc dịch. Tuy nhiên, để có thể đường hóa hết phần tinh bột còn sót trong dịch, cần giữ nhiệt độ dưới 78oC đế tránh α–amylase bi vô hoạt. - Ảnh hưởng của thời gian: Trong quá trình đường hóa, các enzyme hoạt động theo 2 giai đoạn độc lập. Giai đoạn 1: enzyme hoạt động mạnh nhất sau 10-20 phút, hoạt tính đạt cực đại ở 62-68oC. Giai đoạn 2: sau 40-69 phút hoạt tính enzyme bắt đầu giảm, tốc độ giảm từ chậm đến nhanh. - Ảnh hưởng của pH: pH=5,5-5,6 là tối ưu cho cả 2 loại enzyme. Hàm lượng chất chiết cao hơn khi pH tăng, tạo nhiều đường có thể lên men và độ lên men cao hơn. Tuy nhiên, pH dịch hèm phụ thuộc thành phần nước nấu và chất lương malt nên thường có pH cao hơn, khoảng 5,6-5,9; khi đó ta phải làm giảm pH. - Ảnh hưởng của nổng độ dịch hèm: Với dịch hèm đặc, các chất khó hòa tan vào dịch và enzym khó bị vô hoạt bởi nhiệt, lượng đường có thể lên men và độ lên men tăng. So với các yếu tố còn lại thì ảnh hưởng của nồng độ dịch hèm là thấp hơn. 3.2.2.3 Sự biến đổi của protid Trong điều kiện nhiệt độ khoảng 50 – 520C, pH khoảng 5,2 – 5,4 các enzym protease thủy phân protein tạo albumoza, pepton, polypeptid, peptid, acid amin. Ngoài ra còn có sự phân cách phân tử acid photphoric ra thành amilopepton. Sự hòa tan các chất malt, gạo và nước tạo chất chiết cho dịch đường, phản ứng giữa muối của nước và photphat của cháo malt. 3.2.2.4. Độ acid pH thích nghi của đa số enzym thấp hơn acid thông thường của nước. Vì vậy, người ta mới acid hóa mẻ nấu đến pH=5.4-5.6, đây là pH thuận lợi nhất cho đạm hóa và sự hòa tan các phosphat. 3. 2.2.5. Biến đổi hóa lý Sự tủa lắng protid: Nhiệt độ cao các protid kém nhiệt sẽ bị tủa lắng. Sự kết tủa này phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian đun nóng và pH của dịch. Sự tạo thành melanoid: Trong cháo có một lượng đường và lượng acid amin đáng kể do các quá trình thủy phân tạo thành. Ở nhiệt độ cao, chúng kết hợp với nhau tạo thành melanoid góp phần quan trọng trong việc tạo màu, mùi, vị và khả năng tạo bọt cho bia. Sự hòa tan các thành phần khác của malt: Nhiệt độ càng cao thì khả năng hòa tan các chất càng tăng do đó khi nấu những chất đắng, chất chát trong vỏ trấu sẽ bị hòa tan gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia thành phẩm. 3.2.2.6. Các biến đổi khác - Phosphat hữu cơ mà không bị hòa tan khi lên mầm, cũng hòa tan ít khi nấu. nhưng phosphat nào hòa tan cũng sẽ gây phân cắt ra thành inositol và phosphat vô cơ, dưới tác dụng của phytase. - Khi nấu, phosphate vô cơ điều kết tủa nhiều với Ca với Mg của nước và malt. - Chất khoáng cũng hòa tan theo tỉ lệ chất hòa tan. - Keo(colloide) như pectine và hemiclluose đều hòa khi đun sôi. - Màu có tăng lên khi oxy hóa thành phlobaphene, có màu hơi đỏ nên làm tăng màu. - Rosine đắng trong vỏ cũng hòa tan rất ít và có thể cho ra vị khó chịu. - Tanin và resine đắng làm tăng màu khi pH càng cao . 3.3 Các yếu tố tác động tới quá trình đường hóa Khi l