Luận văn Công ty cổ phần bia Sài Gòn - Miền Tây (WSB)

protein có phân tử lượng cao và một số chất hỗn hợp khác, khi nấu xong sẽ được giữ lại trong bã hèm. Về mặt hiệu quả kinh tế: người ta cố gắng chuyển về dạng chất hòa tan càng nhiều càng tốt. Điều này được thể hiện qua việc tính toán hiệu suất thu hồi và kết quả của phân tích bã hèm sau khi lọc. Tuy nhiên, không phải chỉ riêng về sản lượng mà ta cũng phải quan tâm về chất lượng, có những thành phần cần hạn chế càng ít càng tốt (như tannin trong vỏ trấu), trái lại có những thành phần khác như: đường hay sản phẩm thủy phân của protein phải đặc biệt quan tâm. 3.3.2 Hệ enzyme amylase trong quá trình thủy phân Sự phân cắt tinh bột thành các sản phẩm cấp thấp phân tử là kết quả của quá trình tác động của hệ enzyme amylase, bao gồm α-amylase, β-amylase và γ-amylase. a. α-amylase Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 30 α-amylase trong malt có nhiệt độ tối thích là 72 -76oC, pH tối thích 5,3 – 5,8, kém bền trong môi trường acid, hoạt hóa bởi Ca2+, kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+, vô hoạt ở 80oC. Tác động lên mạch amylose và amylopectin của tinh bột và bẻ gãy các mối liên kết α - 1,4 glucoside. Sau một thời gian ngắn, toàn bộ mạch amylose và mạch chính của amylopectin bị cắt nhỏ thành từng mảnh có năm hoặc sáu gốc glucoside. Nhờ có quá trình này, độ nhớt của dịch cháo giảm đi một cách nhanh chóng và màu xanh với iod cũng mất. Tiếp theo của quá trình thủy phân là tinh bột bị phân cắt thành chủ yếu là dextrin, một lượng ít glucose và maltose. b. β-amylase Enzyme β-amylase nhiệt độ tối thích 65oC, pH tối thích 5,1, vô hoạt ở 70oC, bền khi không có Ca2+, kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+. Cắt hai gốc glucoside trên toàn mạch của amylose và mạch nhánh của amylopectin để tạo thành đường maltose. Enzyme này không vượt qua được liên kết α -1,6 glucoside chúng dừng tác động trước điểm rẽ của mạch nhánh amylopectin. Tác động của enzyme này trên mạch amylose bắt đầu từ phía cực kín, còn trên mạch amylopectin từ phía ngoài của mạch nhánh đi vào. Sản phẩm tạo thành do tác động phân cắt của β-amylase là đường maltose. c. Sự tác động đồng thời của α - và β-amylase lên tinh bột Hai enzyme cùng phân cắt một mảnh cơ chất ở những vị trí liên kết khác nhau. Sản phẩm phân cắt của enzyme này là cơ chất của enzyme kia. Sự đồng tác động của các enzyme lên cơ chất bao giờ cũng đem lại hiệu quả cao hơn so với sự tác động riêng rẽ. d. γ-amylase Chỉ tồn tại một lượng nhỏ trong malt, nhiệt độ tối thích 50oC, pH tối thích 3,5 – 5,5, kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+. Cắt liên kết α - 1,4 glucoside, α - 1,6 glucoside từ ngoài vào mỗi lần cắt một gốc glucoside tạo thành sản phẩm là đường glucose. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 31 3.3.3 Sự thủy phân tinh bột Sự thủy phân tinh bột được tiến hành thành 3 giai đoạn: Hồ hóa → dịch hóa → đường hóa a. Hồ hóa Tinh bột không hòa tan trong nước lã, không hòa tan trong dung môi hữu cơ trung tính. Khi ở trong nước lã bình thường, chúng hút nước và trương nở ra. Vì thế khi gia nhiệt thể tích của khối bột tăng lên, các hạt tinh bột bị nén chặt, sau cùng chúng bị vỡ ra và tạo thành một dung dịch nhớt. Độ nhớt của dung dịch phụ thuộc vào lượng nước pha vào và tùy theo cấu trúc của từng loại tinh bột. Ví dụ: tinh bột gạo trương nở hơn tinh bột malt. Quá trình này gọi là sự hồ hóa, sự hồ hóa tinh bột có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau tùy theo nguồn gốc của chúng, người ta gọi nhiệt độ hồ hóa là nhiệt độ ở đó dung dịch keo đạt độ nhớt lớn nhất. Đối với bột gạo 80 - 85oC, ngô 75 - 78oC. Hồ hóa có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình công nghệ sau này, vì tinh bột được hồ hóa sẽ đường hóa nhanh hơn. Hồ hóa có nghĩa là làm trương nở và phá vỡ các hạt tinh bột trong dịch hồ nóng, nhờ vậy các men amylase sẽ dễ tác dụng hơn là tinh bột chưa hồ hóa. b. Dịch hóa Dưới tác dụng của α - amylase các chuỗi dài amylose và amylopectin sẽ bị nhanh chóng cắt đứt thành những chuỗi nhỏ hơn, vì thế nên độ nhớt trong mẽ nấu giảm rất nhanh. β - amylase chỉ có thể cắt từ từ vào cuối mạch của amylose và cuối mạch nhánh của amylopectin và cứ cắt 2 gốc một như vậy. Dịch hóa có nghĩa làm giảm độ nhớt trong dung dịch tinh bột đã hồ hóa bởi α - amylase. c. Đường hóa α - amylase tuần tự phân cắt các chuỗi của amylose và amylopectin thành dextrin có từ 7 - 12 gốc glucose còn lại, β - amylase tách 2 gốc từ đuôi còn lại của α - amylase đã cắt, để hình thành các chuỗi nhỏ hơn, các loại đường khác như maltotriose và glucose có độ dài của chuỗi khác nhau cũng được hình thành. Đường hóa tinh bột phải kiểm tra, bởi vì những tinh bột và dextrin chưa phân cắt sẽ là nguyên nhân gây đục cho bia. Mức độ đường hóa của tinh bột được kiểm tra bằng dung dịch 0,02N iodine (dung dịch iodine và potassium iodine trong cồn), việc kiểm tra phải được thực hiện trên mẫu đã ngâm lạnh. Khi thử với iodine với tinh bột thì màu cho ra sẽ phụ thuộc vào chiều dài của chuỗi, cụ thể là phụ thuộc vào các gốc của glucose: Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 32 • Nếu số gốc của glucose trên 60 thì cho ra màu xanh hay màu tím (amylodextrin). • Nếu từ 40 - 50 thì cho ra màu đỏ cà phê (erytrodextrin). • Nếu dưới 40 thì không bắt màu (axtrodextrin hay maltodextrin). Tóm lại: đường hóa có nghĩa là sự thủy phân hoàn chỉnh các tinh bột ra maltose và dextrin bởi các hệ enzyme amylase. Sử dụng iodine để kiểm tra xem mức độ hoàn chỉnh của quá trình. Sản phẩm của sự thủy phân tinh bột trong quá trình nấu phải phù hợp với khả năng lên men của nấm men từng loại bia: • Dextrin: không len men • Maltotriose: phù hợp cho giống men nổi, nó thường chiếm khoảng 2% trong dịch đường • Maltose: lên men dễ dàng và nhanh chóng bởi nấm men, thường chiếm khoảng 59% • Glucose: là đường được lên men trước nhất thường chiếm khoảng 14% • Sucrose: 6% • Fructose Thành phần quan trọng nhất của bia là cồn được sinh ra trong quá trình lên men từ dịch đường và được thể hiện qua độ lên men của dịch đường. Tinh bột phải được thủy phân thành đường maltose và dextrin, sự thủy phân phải toàn diện, không phản ứng bắt màu với iodine - sự thủy phân toàn diện rất cần thiết cho hiệu quả kinh tế, ngược lại các tinh bột còn sót sẽ gây đục bia sau này. Người ta phân biệt độ lên men dịch đường như sau: • Độ lên men biểu kiến: được đo khi bia còn giữ nguyên cồn. • Độ lên men thực sự: được đo sau khi tách cồn và được quy về trọng lượng nguyên thủy. • Độ lên men triệt để: là độ lên men biểu kiến tối đa đạt được sau khi lên men hoàn toàn các đường có thể lên men được. Thông thường các loại bia vàng độ lên men triệt để khoảng 80%. 3.3.4 Sự thủy phân protein Mặc dù lượng protein và các sản phẩm thủy phân của chúng chỉ chiếm một lượng rất bé trong dịch đường (5 - 6%) nhưng chúng giữ vai trò rất quan trọng, tham gia trực tiếp vào sự hình thành chất lượng bia. Các phân tử protein có phân tử lượng thấp (amino acid và peptid) là nguồn thức ăn chính của nấm men. Các protein có Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 33 phân tử lượng trung bình (albumose, pepton, polypeptid) tham gia vào việc tạo bọt, gây cho bia có khả năng tạo bọt lâu, còn các protein có phân tử lượng cao thường là nguyên nhân gây đục bia. Sự thủy phân protein gồm 2 giai đoạn: - Ở giai đoạn khi nảy mầm, do nhiệt độ thấp nên sự thủy phân sâu xa hơn và tạo nhiều protein bậc thấp (peptid bậc thấp và amino acid). - Ở giai đoạn đường hóa tạo nhiều protein bậc trung (albumose, pepton, peptid bậc cao) một phần protein hòa tan sau khi đường hóa hoặc những quá trình về sau như đun sôi với hoa houblon, làm nguội... chúng sẽ bị kết tủa và bị thải bỏ. Phần khác còn lại trong dịch đường là các protein chịu nhiệt, phần lớn chúng tồn tại trong dịch đường ở dạng hòa tan sau khi đun sôi ở nhiệt độ cao, đây chính là protein hòa tan bền vững nhất. Hoạt động thủy phân protein xảy ra hữu hiệu nhất là ở 45 - 55oC, ở điểm nghỉ 45oC sẽ thu được nhiều sản phẩm phân tử lượng thấp, ở 55oC sẽ thu được nhiều chất có phân tử lượng cao. Nấm men tiêu thụ ít nhất từ 10 - 14 mg α - amino nitrogen / 100 ml dịch đường, nếu điều kiện trên không được đảm bảo thì: - Nấm men tăng trưởng yếu - Quá trình lên men chính và phụ chậm lại - Mùi bia chưa chín bị giữ lại trong bia Vì vậy việc cung cấp đầy đủ lượng α-amino acid cho nấm men để đảm bảoquá trình trao đổi chất rất là cần thiết. Dịch đường chế biến từ các loại malt có độ phân giải bình thường luôn có đủ lượng α-amino acid cần thiết. pH cũng làm ảnh hưởng quá trình thủy phân protein, ở pH = 5 khối lượng các chất có nitrogen hòa tan kể cả amino acid, peptide, peptone và albumose sẽ tăng lên. 3.3.5 Các quá trình khác - Một phần các chất phosphate hữu cơ không hòa tan, tiếp tục hòa tan bởi men phosphatase, các men này cần thiết cho quá trình lên men cồn. Chúng phản ứng với các muối tạo nên độ cứng của nước, góp phần làm thay đổi pH và hệ đệm của dịch đường. - Trong quá trình nấu, nếu ta tăng thêm nhiệt độ và kéo dài thời gian, các tanin và anthocyanogen được hòa tan từ vỏ trấu và từ nội nhũ tăng thêm. Quá trình này cần được kiểm tra và điều chỉnh trong phạm vi giới hạn của mẽ nấu. Các tanin có phân tử lượng cao và anthocyanogen giữ vai trò thiết yếu trong việc tạo đục bia, gây ảnh hưởng bất lợi cho vị bia, chúng kết hợp với protein phân tử lượng cao và kết tủa.. Các tanin có phân tử lượng thấp có phạm vi hoạt động yếu hơn nếu quá trình nấu ngăn chặn được sự xâm nhập của oxy. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 34 3.3.6 Các quá trình enzyme khác a. Thủy phân fitin Trong các hợp chất hữu cơ chứa phospho thì fitin là cấu tử chiếm nhiều nhất về khối lượng và có ý nghĩa hơn cả trong công nghệ sản xuất bia. Ở giai đoạn ươm mầm, fitin đã bị thủy phân cục bộ nhưng với tốc độ bé. Đến giai đoạn đường hóa quá trình này mới xảy ra với tốc độ tối đa dưới sự xúc tác của enzyme fitase, xúc tác phân cắt acid phosphoric khỏi phân tử amylopectin. Nhiệt độ tối ưu của enzyme này là 45 – 50oC, pH tối thích 5,2 – 5,3. Sự thủy phân fitin và những hợp chất hữu cơ khác chứa phospho và kèm theo đó là sự giải phóng acid phosphoric đã làm cho độ chua định phân và tính đệm của dịch cháo tăng lên. Điều này rất có ý nghĩa trong công nghệ sản xuất dịch đường, vì sự tăng độ chua của dịch cháo luôn kèm theo sự tăng hiệu suất đường hóa và nhiều ảnh hưởng dương tính đến dịch đường thu được. b. Thủy phân hemicellulose Sự thủy phân hemicellulose mang hai ý nghĩa: thứ nhất là cung cấp bổ sung chất hòa tan cho dịch đường, thứ hai là phá bỏ hàng rào chắn tạo điều kiện cho các enzyme còn lại hoạt động. Tham gia thủy phân hemicellulose là nhóm enzyme sitase, nhiệt độ tối ưu là 45oC, pH là 5,0. Ở giai đoạn đường hóa các hợp chất cao phân tử khác cũng bị thủy phân bởi các enzyme tương ứng. 3.3.7 Phương pháp nấu có thế liệu: Bảng 9 Nguyên liệu cho mẻ nấu Nguyên liệu Đơn vị Số lượng Thời điểm cho vào nồi Ghi chú Nồi gạo Nồi malt Gạo kg 310 Pha 900ml nước + 100ml H2SO4 → 1(l) tương đương 120ml dung dịch acid đủ pha loãng 10 lần H2SO4 đậm đặc Malt Úc ml kg 22 940 Ngay sau khi xuống bột gạo CaCl2 g 1200 Ngay khi xuống bột malt Acid lactic cho vào nồi malt ml 400 Ngay khi xuống bột malt Cho pH nồi malt giai đoạn 65oC tương đương 5,6 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng công ty bia Sài Gòn Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 35 Biểu đồ nấu Bảng 10 Thông số vận hành mẻ nấu Thông số Nhiệt độ (oC) Thể tích (hl) Thời gian (phút) Ghi chú Giới hạn cho phép Quy định Hòa bột lót 30 3 Hòa bột gạo 30 6, 100hl/h Hòa bột malt 50±1 18 – 19 Tinh chỉnh thể tích nước sao cho sau khi hội cháo: Nhiệt độ malt đạt được 64 – 68oC Mức lỏng trong nồi malt không chạm đầu dò trên (nếu không sẽ không mở được van hơi để gia nhiệt nồi malt) Hạ nhiệt nồi gạo trước khi hội cháo 30 4 – 5 Nồi gạo: giai đoạn 72oC(1) 83oC 72oC(2) sôi 72±1 83±1 72±1 >100 1– 2 15 – 25 2 – 6 15 – 30 15 – 30 20 5 20 15 Cho nước, chờ 4 phút (nhiệt độ < 77oC) rồi mới bơm malt lót Nồi malt 20’ Thời gian 15’ β - amylase 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Xuống gạo Xuống malt 20’ 5’ 20’ 10’ 20’ Nhiệt độ α- amylase α- amylase Proteinase γ- amylase Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 36 50oC 65oC 75oC 50±1 65±1 75±1 10 – 15 15 – 35 15 – 25 10 20 20 Khi giữ nhiệt độ 75oC cho được 10 – 15 phút, đo tinh bột sót Thể tích nước cốt dự kiến 28 Sau khi kết thúc giai đoạn Pre- compression Tinh chỉnh cho Plato nước rửa bã cuối nhỏ hơn 1,5oP Cài đặt nước rửa bã sao cho tổng thể tích nước nha sau lọc khoảng 65 – 70 hl Cài đặt nước rửa bã 32, 36hl/h Thể tích nước nha trước đun sôi 75–78 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng công ty bia Sài Gòn 3.3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến quá trình nấu a. Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ thủy phân là yếu tố quyết định cường độ và chiều hướng tiến triển của quá trình enzyme. Trong khoảng có ý nghĩa công nghệ, nếu nhiệt độ thủy phân tăng thì khả năng phản ứng của các phân tử cơ chất cũng tăng. Mối liên quan giữa hằng số tốc độ phản ứng và nhiệt độ được thể hiện qua phương trình Arrhennius: 2 ln RTdT Kd µ = Trong đó K – hằng số của tốc độ phản ứng R – hằng số khí vạn năng, R = 8,3134 KJ/Kmol.oK T – nhiệt độ tuyệt đối, oK µ - năng lượng hoạt hóa, KJ.Kmol-1 Đại lượng đặc trưng cho ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hóa học cũng như phản ứng của enzyme là hệ số nhiệt trung bình, ký hiệu Q10. Hệ số nhiệt trung bình Q10 là tỷ số giữa các hằng số tốc độ tại các điểm nhiệt độ t(oC) và (t + 10)(oC): t t K KQ 1010 += Ở nhiệt độ bình thường nếu Q10 càng lớn thì phản ứng càng khó xảy ra. Thông thường Q10 của phản ứng enzyme nằm trong khoảng từ 1 – 2. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 37 Bảng 11 Q10 ở các vùng nhiệt độ của phản ứng enzyme Vùng nhiệt độ (oC) Q10 25 – 35 1,67 35 – 45 1,35 40 – 50 1,3 45 – 55 0,9 50 – 60 0,58 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng công ty bia Sài Gòn Nếu Q10 > 1, tốc độ phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng còn nếu Q10 < 1 thì khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng lại giảm. Nếu Q10 = 1 thì tốc độ phản ứng là một hằng số. Nhiệt độ hoặc vùng nhiệt độ mà tại đó enzyme thể hiện hoạt lực tối đa, phản ứng xúc tác đạt tốc độ cao nhất gọi là nhiệt độ hoặc vùng nhiệt độ tối ưu. Mỗi một enzyme đều có nhiệt độ hoặc vùng nhiệt độ tối ưu riêng, tại đó nó sẽ xúc tác phản ứng với cường độ mạnh nhất. Việc điều chỉnh nhiệt độ của dịch cháo cho phù hợp với nhiệt độ tối ưu của từng enzyme riêng biệt và khi đạt đến nhiệt độ tối ưu cần duy trì ở nhiệt độ đó một thời gian để enzyme đó xúc tác quá trình thủy phân, có như vậy quá trình phân cắt các hợp chất cao phân tử mới triệt để, hiệu suất thu hồi chất chiết mới cao. Thuật ngữ chuyên môn gọi là “nghỉ enzyme”, tên gọi của giai đoạn “nghỉ” được đặt theo tên enzyme tương ứng với điểm nghỉ, hoặc tên cơ chất bị phân cắt hoặc tên của mục đích. Ví dụ, ở nhiệt độ 48 – 52oC vùng tối ưu của protease thì thời gian nghỉ ở đây được gọi là “nghỉ protease” hoặc “nghỉ đạm hóa”. Bảng 12 Ảnh hưởng của nhiệt độ đường hóa đến hàm lượng đường và dextrin tạo thành Nhiệt độ đường hóa, oC Thành phần chất chiết, % tổng glucid Tỷ số đường :dextrin Đường theo maltose Dextrin 62,5 65,0 78,64 70,28 21,36 29,72 1 :0,27 1 :0,42 70,9 62,72 37,28 1 :0,59 75,0 59,93 40,07 1 :0,67 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng công ty bia Sài Gòn b. Ảnh hưởng của pH Độ chua tác dụng (pH) của dịch cháo là yếu tố khá mạnh ảnh hưởng đến động lực học của quá trình thủy phân và đường hóa. Yếu tố này ảnh hưởng khá rõ rệt đến phản ứng enzyme vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và ảnh hưởng đến độ bền protein của enzyme. Đa số các enzyme bền trong giới hạn pH giữa 5 và 9. Độ bền của chúng có thể tăng lên khi trong môi Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 38 trường có sự hiện diện của cơ chất, Co-enzyme hoặc Ca2+. pH của môi trường mà tại đó enzyme thể hiện hoạt lực cao nhất của mình gọi là pH tối ưu, các enzyme khác nhau có pH tối ưu khác nhau. Bình thường thì độ chua tác dụng của dịch cháo malt là thấp hơn (pH cao hơn) độ chua tối ưu của các enzyme, nó dao động trong khoảng pH = 6,0 – 6,5, Nếu trong quá trình sản xuất ta lại sử dụng nước cứng cacbonat thì độ chua tác dụng của dịch cháo lại còn giảm nữa. Độ chua tác dụng của môi trường thấp sẽ gây ảnh hưởng bất lợi cho tiến trình phản ứng enzyme, dẫn đến cơ chất bị phân cắt không triệt để, hiệu suất thu hồi chất hòa tan thấp, khó lọc bã, dịch đường đục, bia thành phẩm có độ bền keo kém, hương và vị không hài hòa, không đặc trưng. Để khắc phục tình trạng này phải có biện pháp tích cực để ngăn chặn sự giảm độ chua hoặc phải tăng cường nó bằng biện pháp nhân tạo. Những giải pháp đó có thể là: - Làm mềm nước trước lúc sử dụng - Tăng độ chua của dịch cháo bằng cách bổ sung acid lactic. Độ chua tác dụng của dịch cháo malt là một đại lượng khá bền vững. Nguyên nhân của đặc điểm này là do tính đệm của nó khá lớn do hệ thống muối kali phosphat bậc I và II của malt tạo ra. Độ chua tác dụng tối ưu cho hoạt động của α – amylase trong điều kiện đường hóa là pH = 5,5 – 5,8, cho β – amylase là ở 4,8 – 5, còn cho amylophosphatase là ở pH = 5,5 – 5,7. Độ chua tác dụng tối ưu cho cả nhóm amylase là ở pH khoảng 5,4 – 5,6. Nếu pH dưới 2,8 hoặc cao hơn 8,0 thì sẽ xảy ra quá trình ức chế không thuận nghịch, nghĩa là enzyme dần dần bị tê liệt đến vô hoạt và sau đó thì phân tử của chúng sẽ bị biến dạng. Điểm pH tối ưu của amylase phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong đó yếu tố mạnh nhất là nhiệt độ của môi trường. Khi ta tăng nhiệt độ của dịch cháo thì pH tối ưu của enzyme cũng tăng theo. Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với β – amylase vì enzyme này có pH tối ưu thấp hơn rất nhiều so với pH của dịch cháo. Khi tăng nhiệt độ thì pH tối ưu của nó cũng tăng lên, càng tiệm cận với pH thực của dịch cháo, do đó sẽ có ảnh hưởng dương tính đến độ hoạt động của enzyme này. Điều này có nghĩa là nếu đường hóa tiến hành ở pH thấp thì lượng đường maltose tạo thành sẽ tăng lên. Trong một khoảng giới hạn xác định nếu giảm pH của môi trường thì hiệu suất đường hóa sẽ tăng lên, còn thời gian đường hóa sẽ được rút ngắn. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 39 Bảng 13 Sự phụ thuộc giữa pH môi trường với thời gian và hiệu suất đường hóa pH Thời gian đường hóa phút Hiệu suất đường hóa (% theo chất khô) 6,4 5,6 5,3 5,1 4,8 25 15 15 35 40 76,89 78,21 78,86 79,41 79,06 Nguồn: Tài liệu quản lí chất lượng công ty bia Sài Gòn 3.3.8 Kiểm tra sự thủy phân của tinh bột - Tinh bột phải được thủy phân triệt để không bắt màu với iodine - Việc kiểm tra phải được thực hiện trên các mẫu đã ngâm lạnh - Dịch đường sẽ được kiểm tra lại một lần nữa sau khi đun sôi kết thúc. Biện pháp được gọi là kiểm tra "đường hóa trễ", để tránh tình trạng tinh bột sót gây đục bia sau này. 3.3.9 Thành phần của dịch đường sau đường hóa Có khoảng từ 75- 80% trọng lượng của bột được hòa tan trong quá trình nấu. Những thành phần không hòa tan còn lại được tách ra ở bã hèm, phần lớn các chất hòa tan trong quá trình nấu gồm các đường maltose, maltotriose, glucose, thêm vào đó các đường khác có sẵn trong đại mạch như là sucrose, fructose. Những thành phần không lên men còn lại chủ yếu là dextrin, protein, chất keo và các chất vô cơ khác. Ngoài ra, trong quá trình đường hóa các hợp chất polyphenol, chất chát và chất đắng trong vỏ malt sẽ hòa tan vào nước, sự hòa tan các hợp chất này vào dịch đường là một dấu hiệu bất lợi vì chúng sẽ tạo cho bia vị lạ khó chịu. Sự oxy hóa các hợp chất này là nguyên nhân làm tăng cường độ màu của dịch đường. Nhiệt độ càng cao, pH càng cao và thời gian đun nấu càng dài, sử dụng nước có độ cứng cacbonat cao để đường hóa nguyên liệu thì lượng hòa tan càng lớn 3.4 Lọc dịch đường và rửa bả Cháo malt sau khi đường hóa xong, gồm 2 phần: phần đặc và phần loãng. Phần đặc bao gồm tất cả những phân tử nhỏ không hòa tan của bột malt. Phần loãng là dung dịch nước chứa tất cả chất hòa tan trong mẽ nấu gọi là dịch đường. Mục đích của quá trình lọc nhằm phân tách phần loãng riêng ra khỏi phần đặc. Trong quá trình lọc, những phân tử rắn trong cháo sẽ tạo thành một lớp vật liệu lọc phụ. Quá trình lọc chia làm 2 giai đoạn: giai đoạn tách phần dịch đường ra Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 40 khỏi phần đặc và giai đoạn thu hồi những phần hòa tan còn bám ở phần rắn bằng nước nóng gọi là rửa bả. Tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền malt và mức độ phân hủy của malt, cấu tạo của màng lọc, nhiệt độ, áp suất... - Nhiệt độ tối thích cho quá trình lọc là 70 - 75oC - Độ pH tối thích cho quá trình lọc là 5,5 Để tránh hiện tượng oxy hóa chất polyphenol do tiếp xúc với không khí phải giữ cho bã malt luôn luôn ngập nước. Thành phần muối của nước dùng rửa bã cũng gây ảnh hưởng nhiều đến thành phần của dịch đường và cho cả bia sau này. Không nên dùng nước cứng để rửa bã vì các chất tanin từ vỏ trấu sẽ hòa tan và gây cho bia có vị đắng khó chịu. Không nên rửa bã quá lâu vì lượng tanin hòa tan sẽ tăng lên gây cho bia có vị đắng khó chịu. Nhiệt độ của nước rửa bã không được quá 76oC vì trong bã hèm có thể còn chứa tinh bột, nếu nhiệt độ cao có thể gây ra hiện tượng hồ hóa tinh bột trở lại, nhưng không đường hóa kịp do enzyme α – amylase đã bị vô hoạt sẽ gây đục bia sau này. 3.4.1 Phương pháp lọc Nhà máy sử dụng máy lọc khung bản Meura 2001, là thiết bị ở thế hệ mới nhất có công suất và hiệu suất cao. - Ưu điểm : lọc nhanh hơn, chiếm ít mặt bằng, có thể sử dụng nhiều phụ liệu (gạo, bắp...), hiệu suất thu hồi cao hơn (vì nghiền nhuyễn hơn). - Nhược điểm : khi thay đổi công thức của mẻ nấu phải điều chỉnh lại số lượng khung bản, tháo hèm và vệ sinh máy lọc đòi hỏi phải thêm công nhân, bố lọc rất đắc tiền. 3.4.2 Bã hèm Bình quân 100 kg nguyên liệu sẽ có từ 110 - 120 kg hèm ướt ở 75 - 80% nước. Trong bã hèm còn chứa nhiều chất có khả năng lên men, nếu chứa lâu và ở nhiệt độ cao sẽ phát triển vi sinh vật, bã hèm rất dễ hỏng. Nên để xa những nơi dễ nhiễm như phòng men, phòng lên men và bộ phận rót chai... - Thành phần của bã hèm: - Nước: 75 - 80% - Cellulose: 5% - Protein: 8,5% - Khoáng: 1% - Chất béo: 2% Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 41 CHƯƠNG 4 ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI HOUBLON 4.1 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 quá trình đun sôi. 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... 4.1.1 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 không được vệ sinh tốt chúng sẽ là mầm mống gây nhiễm cho dịch đường. 4.1.2 Về mặt sinh hóa Nhờ đun sôi, các enzyme còn sót lại trong dịch đường sẽ bị loại trừ, nếu không chúng sẽ tiếp tục thủy phân về sau ở quá trình lên men, gây ảnh hưởng đến chất lượng của bia. 4.1.3 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. Quá trình keo tụ còn phụ thuộc vào các yếu tố hóa lý khác như sau: a. Yếu tố lý h