Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme trong sản xuất bia

Có kết luận cụ thể về liều lượng cũng như điều kiện sử dụng của loại enzyme trên • Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu nguyên nhân, thành phần gây đục cho bia thành phẩm, cơ chế tạo đục v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này do chính tôi thực hiện Mọi số liệu trong luận văn là đáng tin cây Mọi sự giúp đỡ để hoàn thành luận văn đã được nêu trong phần lời cám ơn Mọi thông tin trích dẫn đã chỉ rõ nguồn gốc trong mục tài liệu tham khảo Nếu có vấn đề gì tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà nội, ngày tháng 9 năm 2011

Tác giả luận văn

Trần Hồng Nam

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH VẼ iii

DANH MỤC BẢNG v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu chung 3

1.2 Xu hướng nấu bia hiện nay: 5

1.3 Các vấn đề phát sinh và ứng dụng của enzyme 6

1.3.1 Gelatin hóa kém tại nồi cháo 6

1.3.2 Thiếu dưỡng chất cho men phát triển 6

1.3.3 Vẩn đục protein 6

1.3.4 Dịch mash có độ nhớt cao, khó lọc : 6

1.3.5 Đường hóa kém : 7

1.3.6 Đục ở nhiệt độ lạnh 8

1.3.7 Thời gian lên men kéo dài, hương vị - mầu sắc thay đổi : 8

1.4 Các loại cặn gây đục cho bia 9

1.4.1 Theo bản chất của hạt 9

1.4.2 Phân loại theo công đoạn sản xuất 11

1.5 Ý nghĩa của việc xử lý đục bia thành phẩm trong sản xuất bia và hướng nghiên cứu chính của tác giả 15

1.6 Nghiên cứu về đục bia thành phẩm: nguyên nhân, thành phần và các yếu tố ảnh hưởng 16

1.6.1 Đục bia thành phẩm - đục keo là gì ? 18

1.6.2 Nguyên nhân của hiện tượng đục keo 18

1.6.3 Mô hình hóa sự tạo thành đục keo 24

1.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo đục keo 26

1.6.5 Các biện pháp phòng ngừa đục keo 27

1.6.6 Các biện pháp xử lý đục keo 28

1.7 Nghiên cứu về việc sử dụng enzyme trong việc xử lý đục keo nhằm kéo dài thời gian bảo quản của bia 34

1.7.1 Cơ sở của việc sử dụng enzyme trong sử lý đục keo 34

1.7.2 Lựa chọn enzyme qua chế độ, liều lượng và điều kiện sử dụng 36

1.8 Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài 36

1.8.1 Mục tiêu của đề tài 36

1.8.2 Nội dung nghiên cứu của đề tài 37

CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 38

2.1 Đối tượng, vật liệu và phương pháp nghiên cứu 38

2.1.1 Bia thí nghiệm: Công thức nấu và thành phần nguyên liệu 38

2.1.2 Enzyme: 43

2.2 Các phương pháp 48

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu so sánh kết quả gián tiếp 48

2.2.2 Phương pháp phân tích hóa lý 49

2.3 Các thiết bị sử dụng 55

2.3.1 Máy đo độ đục Vos Rota 90/25 55

2.3.2 Thiết bị giữ nhiệt Julabo F34 55

2.3.3 Thiết bị ổn nhiệt THEMT BFT4 CC3 của Huher 56

2.4 Cách thức tiến hành thực nghiệm 57

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58

3.1 Khảo sát hàm lượng polyphenol và protein nhậy cảm của một số sản phẩm bia trên thị trường Việt Nam 58

4.2 Khảo sát ở hàm lượng emzyme brewers clarex ở hàm lượng 2g/hl 59

4.3 Khảo sát ở hàm lượng emzyme brewers clarex ở hàm lượng 1.5 g/hl 61 4.3 Khảo sát ở hàm lượng emzyme brewers clarex ở hàm lượng 1 g/hl 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các enzymes được tạo thành trong quá trình sản xuất malt 4

Hình 1.2 Các ứng dụng của enzymes trong công nghiệp sản xuất bia 5

Đồ thị 1.3 Hàm lượng polyphenol thu được trong từng giai đoạn nấu bia 12

Đồ thị 1.4 Lượng bia thu được qua thời gian lọc ở các nồng độ chất trợ lắng khác nhau 14

Hình 1.5 Các cấu trúc của proanthocyanidin, các dimer liên quan đến độ đục keo 20

Hình 1.6 Các cấu trúc của polyphenol tìm thấy trong bia 22

Hình 1.7 Sự phát triển của đục keo 23

Hình 1.8 Mô hình diễn tả sự liên kết giữa hai chuỗi peptid qua cầu polyphenol tại vị trí proline ( được thể hiện qua mầu xanh và trắng) 25

Hình 1.9 Sự phát triển của đục keo được mô phỏng bằng máy tính 26

Hình 1.10 Proline là các vị trí gắn kết giữa peptid và polyphenol 26

Hình 1.11 Liên kết giữa PVPP và Polyphenol 33

Hình 1.12 Quan sát cấu trúc các phụ gia qua kính hiển vi điện tử 34

Hình 1.13 Ảnh chụp hình ảnh phân tích đục bia 35

Đồ thị 2.1 Sơ đồ nấu bia thí nghiệm 39

Hình 2.2 Cơ chế hoạt động của brewers clarex 45

Hình 2.3 Polyphenol là một trong 2 cơ chất tham gia quá trình tạo đục 46

Hình 2.4 Protein nhậy cảm là cơ chất đáng chú ý 46

Hình 2.5 Sự tạo thành đục keo 47

Hình 2.6 Đục keo sẽ phát triển tạo thành đục có thể nhìn rõ 48

Hình 2.7 Sự tác động của enzyme 48

Biểu đồ 3.1 Kết quả phân tích hàm lượng protein nhậy cảm và polyphenol các loại bia 58

Biểu đồ 3.2 Kết quả sốc nhiệt bia thí nghiệm có và không sử dụng brewers clarex 2g/hl 59

Biểu đồ 3.3 So sánh kết quả mẫu đối chứng và mẫu sử dụng nồng độ 1.5g/hl 62 Biểu đồ 3.4 So sánh kết quả mẫu đối chứng và mẫu sử dụng nồng độ 1g/hl 63

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Kết quả phân tích protein nhậy cảm và polyphenol các loại bia 58 Bảng 3.2 Kết quả phân tích sốc nhiệt bia thí nghiệm sử dụng enzyme brewers clarex 2g/l 59 Bảng 3.3 Kết quả cảm quan mẫu bia thí nghiệm có và không sử dụng brewclarex 2g/hl 60 Bảng 3.4 Độ bền bọt của bia thí nghiệm có và khi không sử dụng brewers clarex bằng phương pháp NIBEM 61 Bảng 3.5 Kết quả phân tích sốc nhiệt bia thí nghiệm sử dụng enzymes brewers clarex 1.5g/l 61 Bảng 3.6 Kết quả cảm quan mẫu bia thí nghiệm có và không sử dụng

brewclarex 1.5g/hl 62

Bảng 3.7 Độ bền bọt của bia thí nghiệm có và khi không sử dụng brewers clarex bằng phương pháp NIBEM 63 Bảng 3.8 Kết quả phân tích sốc nhiệt bia thí nghiệm sử dụng enzymes brew clarex 1 g/l 63

MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự xuất hiện của nhiều sản phẩm đồ uống khác nhau, nhưng sản xuất bia vẫn là một ngành sản xuất đồ uống khổng lồ, đem lại một lợi nhuận lớn, và luôn thu hút các nhà đầu tư

Cùng với điều kiện đời sống ngày càng tăng, đi cùng với nó là yêu cầu

về chất lượng của các sản phẩm tiêu dùng ngày càng cao, ta thấy rõ là trong sản xuất bia có xu hướng rõ rệt là nấu bia bằng tỷ lệ malt càng tăng

Tuy vậy, do ảnh hưởng của sự thay đổi khí hậu toàn cầu cũng như sự chuyển dịch xu hướng sản xuất, độ nảy mầm của malt và kích cở hạt cũng có

sự biến đổi bất lợi Cùng với sự cạnh tranh mạnh mẽ trong ngành đòi hỏi phải

có sản phẩm tốt, độc đáo cùng với yêu cầu tiết kiệm, thời gian và chi phí dẫn đến xu hướng nấu bia có thay đổi

Do vậy, các nhà làm bia đang cố gắng sử dụng nhiều lọai malt với chất lượng thay đổi, sử dụng ngày càng nhiều lúa đại mạch và nguyên liệu thay thế Cũng do sức ép về cạnh tranh, về lợi nhuận mà hiện nay nấu bia nồng độ cao ngày càng phổ biến Điều này dẫn đến một số vấn đề mà các nhà làm bia phải giải quyết, chẳng hạn như:

- Công suất nhà nấu giảm do thời gian lọc, dài hơn Tổn thất nấu tăng hơn

- Quá trình lên men chậm và khó khăn hơn Giảm khả năng lên men (đường lên men và FAN)

- Thời hạn sử dụng của sản phẩm ngắn do độ đục tăng cao và có nhiều vẩn đục tạo thành trong chai bia thành phẩm trong quá trình tàng trữ

Sử dụng enzymes trong sản xuất bia đang là một giải pháp ưa chuộng bởi vì nó đáp ứng được nhu cầu của các nhà sản xuất, nhằm giải quyết một cách hiệu quả nhưng vấn đề mà quá trình sản xuất bia gặp phải

Đối với bài viết này, em tập trung vào vấn đề sử dụng enzymes trong việc đảm bảo sự ổn định của bia, nhằm kéo dài thời gian sử dụng của bia Mà

việc làm đầu tiên là nghiên cứu về độ đục của bia và biện pháp sử dụng enzymes trong việc giảm độ đục, vẩn tạo thành trong quá trình tàng trữ nhằm kéo dài thời gian bảo quản của bia

Đề tài sẽ giới thiệu và khái quát những ứng dụng của enzymes trong việc giải quyết những vấn đề hiện nay trong quá trình sản xuất bia Sau đó sẽ

đi sâu và nghiên cứu độ đục của bia, cách sử dụng enzymes và phân tích những số liệu và kết luận về nghiên cứu trên, trên sản phẩm bia (gọi là bia thí nghiệm) sản xuất theo công nghệ Hà nội của Tổng công ty cổ phần Bia - Rượu - Nước giải khát Hà nội (Habeco)

• Mục tiêu của đề tài :

- Sử dụng loại enzyme thích hợp để xử lý hiện tượng đục trong chai bia thành phẩm khi bảo quản và ở trên thị trường nhằm kéo dài thời hạn sử dụng của chai bia thành phẩm Có kết luận cụ thể về liều lượng cũng như điều kiện sử dụng của loại enzyme trên

• Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu nguyên nhân, thành phần gây đục cho bia thành phẩm, cơ chế tạo đục và các yếu tố ảnh hưởng sự tạo đục nói trên

- Nghiên cứu sử dụng enzyme trong việc xử lý đục nói trên

Đối với thị trường sản xuất bia tại Việt Nam, hiện tượng đục bia không phải là hiện tượng đơn lẻ, mà rõ ràng nó là một vấn đề thật sự đối với ngành sản xuất bia rượu hiện nay Với mức độ sản xuất công nghiệp cao, sản xuất số lượng lớn thì giải quyết được vấn đề trên sẽ rất có ý nghĩa về bài toán kế hoạch sản xuất, quay vòng sản phẩm Ngoài ra nó còn ý nghĩa về việc giải quyết các vấn đề tranh chấp, kiện tụng về chất lượng sản phẩm, nhằm đảm bảo và nâng cao thương hiệu sản phẩm trên thị trường

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung

Với một quan niệm thông thường nhất, theo định nghĩa của wikipedia: Bia (từ tiếng Pháp: bière hoặc tiếng Anh: beer) nói một cách tổng thể, là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men

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 và đã được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà (Mesopotamia) - khu vực giữa hai sông Tigris và Euphrates thuộc Tây Á, ngày nay là miền nam của Iraq

Ngày nay, công nghiệp bia là công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu, bao gồm chủ yếu là các tổ hợp được ra đời từ các nhà sản xuất nhỏ hơn

Nói đến các cơ sở sản xuất bia ở Việt Nam, chắn chắn phải nói đến Tổng công ty Bia – Rượu – NGK Hà nội với các sản phẩm mang nhãn hiệu

‘Bia Hà nội’ như bia chai 450ml, bia chai PREMIUM, bia lon và bia hơi

Trong sản xuất bia, enzyme ngày càng được nghiên cứu sâu và áp dụng ngày càng mạnh mẽ Có thể khái quát về enzyme trong sản xuất bia như sau :

Enzyme :

- Là chất xúc tác sinh học có bản chất là các protein chức năng, tìm thấy trong tất cả các

cơ thể sống

-Xúc tác một phản ứng hóa học đặc hiệu

-Liều lượng sử dụng rất thấp Sử dụng an toàn nhưng tốt nhất là làm theo hướng dẫn Trong sản xuất bia, tác động của enzyme rất rõ ràng Malt là nguồn cấp enzyme, và cũng là nguồn cấp cơ chất, cùng với gạo Hình vẽ (1.1) dưới đây mô tả rõ ràng về trình bày ở trên

Hình 1.1 : Các enzymes được tạo thành trong quá trình sản xuất malt

Hình 1.2 Các ứng dụng của enzymes trong công nghiệp sản xuất bia

Một số enzyme đã sử dụng trong ngành sản xuất bia rượu và đã được quen dùng như của các hãng Novoezymes, DMS

1.2 Xu hướng nấu bia hiện nay:

Như đã nói ở phần mở đầu, cùng với điều kiện đời sống ngày càng tăng, đi cùng với nó là yêu cầu về chất lượng của các sản phẩm tiêu dùng ngày càng cao, ta thấy rõ là trong sản xuất bia có xu hướng rõ rệt là nấu bia bằng 100% malt chất lượng cao

Tuy vậy, do sức ép của các nhà cung cấp malt, các nhà làm bia đang cố gắng sử dụng nhiều loại malt với chất lượng thay đổi, sử dụng ngày càng nhiều lúa đại mạch và nguyên liệu thay thế

Cũng do sức ép về cạnh tranh, về lợi nhuận mà hiện nay nấu bia nồng

độ cao ngày càng phổ biến

Nhận xét chung về các xu hướng trên đều có một số vấn đề còn tồn tại sau:

- Công suất nhà nấu giảm do thời gian lọc, dài hơn

- Tổn thất nấu tăng hơn

- Giảm khả năng lên men (đường lên men và FAN)

- Thời gian bảo quản ngắn, thường dưới 6 tháng

1.3 Các vấn đề phát sinh và ứng dụng của enzyme

Việc sử dụng nguyên liệu thay thế và nguyên liệu kém chất lượng trong sản xuất bia sẽ gây ra một số sự cố - ảnh hưởng tới chất lượng và hiệu suất - được mô tả dưới đây :

1.3.1 Gelatin hóa kém tại nồi cháo

Nguyên nhân : Khi tỷ lệ nguyên liệu khô cao, nếu không kiểm soát được nhiệt độ dễ xảy ra hiện tượng vón cục và đóng cháy Điều này do sự thủy phân cắt mạch tinh bột chưa triệt để dẫn đến độ nhớt của dịch còn cao

Mặt khác, các ngũ cốc như ngô, gạo… là các nguyên liệu thay thế dùng trong sản phẩm bia có nhiệt độ hồ hóa thường cao hơn nhiệt độ dịch hóa của malt lót Để đảm bảo quá trình hồ hóa và dịch hóa của các nguyên liệu thay thế được diễn ra hoàn toàn thì có thể sử dụng chế phẩm enzym bền nhiệt α- amylaza

1.3.2 Thiếu dưỡng chất cho men phát triển

Do hàm lượng protein trong các loại ngũ cốc dùng thay thế thấp hơn nhiều so với malt, cũng như không có đủ lượng enzyme proteaza nội sinh để chuyển hóa các mạch peptid của protein thành amino acid

Người ta có thể sử dụng enzyme proteinaza thủy phân các protein phân

tử lượng cao thành các nitrogen hòa tan (FAN) và các peptid

1.3.3 Vẩn đục protein

Hiện tượng có vẩn protein là do hoạt tính protease kém, lượng protein dạng polypeptid không thể phân cắt thành aminoacid dạng nhỏ hơn - có thể hòa tan Lượng polypeptid không tan này còn nhiều trong dịch đường tạo vẩn protein Đây là một trong ba thành phần chính tạo vẩn bia thành phẩm sau này (protein – glucan- polyphenol)

1.3.4 Dịch mash có độ nhớt cao, khó lọc : 

Hiện tượng này do enzyme glucanase hoạt động kém Thành phần glucan trong cấu tạo vỏ ngoài của hạt ngũ cốc không được phân cắt thành

đường triệt để, sẽ làm tăng độ nhớt và làm bít các tấm lọc gây hiện tượng khó lọc, dịch hèm đục, hiệu suất đường hóa thấp

Với việc sử dụng chế phẩm anpha – glucanase bền nhiệt, sử dụng được

cả trong các quá trình đường hóa, lên men hay ủ chín bia, sẽ giải quyết được vấn đề trên, và có thể dùng tại các khâu sau nấu, khi ta đã phát hiện ra các hiện tượng và vẫn giải quyết không e ngại muộn

1.3.5 Đường hóa kém : 

Hiện tượng này do enzyme amilaza hoạt động kém Tinh bột không được chuyển hóa hoàn toàn thành đường thấp phân tử - gluco và malto hòa tan trong dịch Phân tử tinh bột kích thước lớn còn lại sau khi kết thúc đường hóa sẽ gây nhiều sự cố và làm hiệu suất thu hồi thấp :

a Khi tinh bột còn lại trong nồi lọc (Lauter tank) : Dịch hèm đục và tốc

độ lọc hèm chậm

b Khi tinh bột còn lại trong hèm : sẽ không lắng cặn hèm, dịch hèm đục

c Khi tinh bột còn lại trong dịch lên men :

ra dòng sản phẩm mới khi sử dụng các chế phẩm enzym như anpha amylaza hay glucoamylaza

1.3.6 Đục ở nhiệt độ lạnh

Hiện tượng này sảy ra do phức hợp hydrat cacbon bao gồm beta glucan Nhưng phần lớn là do phức protein - polyphenol

Bia có thể bị đục ở OoC do protein không tan ở nhiệt độ thấp

1.3.7 Thời gian lên men kéo dài, hương vị - mầu sắc thay đổi : 

Trong quá trình lên men alpha acetolactat (chất trung gian giữa aminoacid Valine và Leuxin) bị oxy hóa tạo diacetil Người ta cho rằng hàm lượng Diacetil cao làm cho bia có vị không ngon, thể hiện sự chưa ‘chín’ của bia Nếu uống lúc này sẽ gây nhức đầu, khó chịu Và vì hàm lượng diacetil trong dịch còn cao nên phải kéo dài thời gian lên men

Thường thì các sử lý được dùng là cho enzyme alpha acetolactat decacboxylase vào giai đoạn đầu của quá trình lên men có tác dụng chuyển alpha acetolactat thành aceton, mà không hình thành diacetyl

Hiện nay, có nhiều quan điểm trái ngược về diacetin trong bia là chất không mong muốn (?) khi so sánh vai trò của nó trong sữa Nhưng có lẽ nên nhìn nhận rằng hàm lượng 0,1 ppm diacetin là ‘điểm chuẩn’ thể hiện sự chín của bia Vì khi coi nó là điểm chuẩn thì nó sẽ khống chế các chất khác ‘không mong muốn’ – trong một hệ cân bằng hóa sinh, ở các ngưỡng tương ứng nào

đó Và điều đó đảm bảo bia có giá trị cảm quan đạt yêu cầu

Trong thực tế cũng đã chứng minh rằng khi sử dụng chế phẩm enzyme alpha acetolactat decacboxylase đã rút ngắn được thời gian ủ phụ khoảng 4 ngày

1.4 Các loại cặn gây đục cho bia

Quá trình sản xuất bia là quá trình luôn tìm cách làm cho dịch sản xuất phải trong, vì thế phải người ta phải loại bỏ những cặn đục xuất hiện trong quá trình sản xuất Chính vì thế từ quá trình nấu đã xuất hiện máy lọc dịch đường, thùng lắng xoáy Trong quá trình lên men có thiết bị lọc bia và phải

xử lý bằng PVPP hoặc bổ xung các chất chống oxy hóa nhằm không xuất hiện cặn trong quá trình bảo quản

Có nhiều cách phân loại đục bia Để có thể quan sát vấn đề theo nhiều

hướng khác nhau, ta có thể phân loại theo :

- Theo bản chất của hạt kết lắng : Có bản chất sinh học hoặc không

- Theo quá trình công nghệ sản xuất : Cặn sẽ xuất hiện hoặc bị loại ra theo từng công đoạn sản xuất

1.4.1.2 Đục có nguồn gốc không phải vi sinh vật Non Micro bioParticles (NMP)

Do sự thay đổi về tính chất vật lý và hoá học xảy ra trong sản phẩm bia theo thời gian bảo quản, bao gồm:

a Đục do phức chất protein-polyphenol

- Đục vĩnh cửu (không hoà tan ở 200C): được hình thành vĩnh viễn trong bia trong quá trình bảo quản và đặc trưng là kích thước của hạt rất lớn, không giống nhau, hàm lượng có trong bia vào khoảng 5-15mg/l

- Đục sương (không hoà tan ở 00C): là loại đục đựơc hình thành khi bia được để lạnh, đặc trưng của loại đục này là kích thước của hạt đục rất nhỏ và

có thể tan trở lại khi ở nhiệt độ ấm

Các yếu tố ảnh hưởng tới độ đục sương: hàm lượng polyphenol, hàm lượng protein thuỷ phân, hàm lượng oxy, nhiệt độ, hàm lượng hydrocacbon, các ion kim loại (sắt, đồng, ), ánh sáng,…

1.4.2 Phân loại theo công đoạn sản xuất

Thường thì độ đục gây ra bởi NMP được tạo thành và được loại ra ngay qua các chu trình của sản xuất bia Quá trình nấu bia tốt sẽ tạo điều kiện cho quá trình loại bỏ những cặn đục này trong những cơ hội sớm nhất có thể, và vì thế

có lợi cho quá trình làm trong, lọc bia sau này Ngoài ra, quá trình nấu bia tốt, chẳng hạn như đảm bảo hiệu quả đun sôi, tránh được sự đuổi nước rửa bã quá kiệt sẽ hạn chế được hàm lượng các tiền chất hòa tan, khả dĩ gây đục sau này

1.4.2.1 Quá trình đường hóa (mashing) :

Quá trình nghiền malt tạo ra các bột mịn và vỏ trấu Tuy chúng được chuyển hóa hoặc loại ra khỏi dịch nha nhưng cũng có khả năng đi vào trong dịch khi xuyên qua lỗ lọc ở lần lọc đầu hoặc khi quá áp Điều này đặc biệt đúng với nồi lọc lắng khi đảo bã Cũng như vậy đối với lọc khung bản khi

có sự cong, vênh nhất định nào đó dẫn đến sự xâm nhập của các hạt to hơn Ngoài ra, do chất lượng malt không tốt, cũng như sự điều khiển nhiệt độ quá trình mashing không tốt sẽ dẫn đến sự chuyển hóa kém và do đó gây ra nhiều hạt tinh bột còn lại và beta glucan Và vì thế sẽ ảnh hưởng xấu đến quá trình lọc

Ngoài ra, nếu đuổi bã quá kiệt sẽ có nhiều lipid, polyphenolic ở trong dịch, và vì thế sẽ tạo ra đục Đồ thị (1.3) dưới đây sẽ mô tả rõ hơn về hàm lượng polyphenol thu được qua các công đoạn

Đồ thị 1.3: Hàm lượng polyphenol thu được trong từng giai đoạn nấu bia

Rõ ràng là hàm lượng polyphenol tổng số tại dịch đuổi bã cuối cao hơn rất nhiều so với các công đoạn khác, tức là sẽ tạo ra nhiều tiền chất gây đục bia sau này Do đó đặc biệt tránh việc đuổi bã quá kiệt

1.4.2.2 Quá trình đun sôi

Quá trình đun sôi sẽ làm biến tính nhiệt gây đông tụ protein và poplyphenol tạo thành cặn nóng (hot break) Điều này xảy ra càng dễ dàng ở điều kiện pH cao, đầy đủ protein, điều kiện cho sự sôi tốt như nhiệt độ tối thiểu 1020C (ở áp suất khí quyển) trong thời gian tối thiểu là một giờ, với sự sôi mạnh mẽ (a good roling boil) sẽ làm biến tính đông tụ tạo cặn nóng càng nhiều Các cặn này là các vẩn có kích thước khá to (large flocs) và vì thế dễ dàng tách ra ở tại nồi lắng xoáy (whirlpool) hoặc tại bộ phận tách bã sau khi cho hoa (hop-back) Nếu các điều kiện trên không được thỏa mãn thì quá trình đông tụ sẽ không hiệu quả và tạo thành các vẩn tinh (file flocs) sẽ đi vào dịch

Mặt khác, nếu chất lượng hoa kém, có tỷ lệ lớn các chất đắng bậc cao, dẫn tới việc phí phạm khi sử dụng nguyên liệu, dẫn đến kết quả là tỷ lệ polyphenol thấp và sẽ gây ra sự chuyển hóa kém các protein trong quá trình tao cặn lạnh

1.4.2.3 Quá trình lạnh nhanh dịch nha

Trong giai đoạn này, protein bậc cao trong nha tác dụng với polyphenol tạo thành các cặn lạnh (cold break) rất mịn và sẽ tạo thành các thể vẩn trong dịch Tính cả giai đoạn trước thì giảm được tổng số 17-35% protein

Khi nhiệt độ hạ xuống dưới 200C thì sẽ xuất hiện vẩn đục, được goi là cặn lạnh Nhiệt độ càng giảm, cặn xuất hiện càng nhiều Việc loại bỏ cặn này bằng thiết bị làm lắng kettle finings sẽ làm giảm hơn 20% protein có nguồn gốc từ malt

1.4.2.4 Quá trình lên men

Một số các thay đổi cơ học sảy ra trong giai đoạn này vừa tạo thành cặn, vừa đồng thời tạo điều kiện cho sự loại bỏ chúng Quá trình sinh sản của nấm men dẫn đến pH giảm (khoảng 4-5) sẽ tạo điều kiện cho quá trình tương tác giữa protein và polyphenol tạo NMP Điều này làm loại bỏ 45-65% pr hòa tan 20-30% anthocyanogen hòa tan

1.4.2.5 Quá trình hạ lạnh bia xuống ủ phụ

Khi bia được hạ lạnh, nấm men lắng xuống đáy với tốc độ 18cm/ngày

đối với 1 tế bào, 72cm/ngày đối với 1 floc 6 tế bào( theo Ian L Ward, ‘The Nature, Formation & Prevention of Beer Hazes’)[7] Và việc hạ lạnh cũng

gây ra các phản ứng bậc cao giữa protein và polyphenol còn lại tạo thành các NMP bậc cao, với tỷ trọng vào khoảng giữa bia và tế bào men Tuy nhiên, khác với các tế bào men có kích cỡ khá đồng đều ở 5µ, NMP trải dài từ <1 µ đến 30 µ, dẫn đến tốc độ lắng rất khác nhau từ 0,8cm/ngày (của hạt kích thước 1 µ) đến 40cm/ngày (hạt 7µ) Việc loại bỏ chúng ở giai đoạn này được

hỗ trợ bởi thạch hoặc các chất trợ lắng

1.4.2.6 Quá trình làm trong (Clarification)

Đây là một công đoạn khá lạ lẫm đối với một số nhà máy bia ở Việt Nam, nhưng được áp dụng trên một số nhà máy trên thế giới

Hiệu quả của quá trình lắng trong ảnh hưởng rõ rệt đến sự lựa chọn cách thức và thiết bị lọc Người ta đã thu được kết quả khi sử dụng thiết bị lắng kettle fining với hàm lượng chất trợ lắng khác nhau :

Đồ thị 1.4 : Lượng bia thu được qua thời gian lọc ở các nồng độ

chất trợ lắng khác nhau

Ta có thể quan sát thấy rõ ràng từ trái qua phải, các mẫu bia càng trong dần, tương ứng với lượng chất hỗ trợ tăng dần Đồ thị (Beer volume- Filtation Time) (xem đồ thị 1.4 ở trên) cũng thể hiện rõ ảnh hưởng rõ rệt của hàm lượng chất trợ lắng thể hiện qua các đồ thị màu sắc khác nhau Như vậy, tỷ lệ tăng dần của các chất trợ lắng sẽ làm tăng độ trong của dịch, và nó sẽ làm tăng cả lượng bia lọc, cũng như giảm thời gian lọc lượng bia nói trên

1.4.2.7 Cặn xuất hiện sau quá trình lọc

Người ta tổng kết thấy chủ yếu là cặn thường và các loại cặn khác: thông thường cặn thường hình thành từ cặn lạnh và nhiều tác giả đã chứng minh điều này trong quá trình theo dõi bia, họ kết luận rằng khi cặn thường tăng lên thì cặn phụ tạo ra trong quá trình làm lạnh lại giảm đi Nhưng cặn thường còn có thể tạo ra bởi một hợp chất làm kết tủa protein Kết quả là tạo

ra một lượng kết tủa nhất định Ví dụ sự kết tủa này là do cặn có thể được hình thành từ formol hay ngẫu nhiên từ các chất sát khuẩn khác được trộn vào trong bia, hoặc do tanin hoà tan từ nút li-e của chai

Thành phần của các chất tạo cặn trong bia cũng được nhiều tác giả nghiên cứu Bản chất của các hợp chất nitơ cũng đã được nghiên cứu, việc phân tích các acid amin được tìm thấy sau khi thủy phân cặn cho thấy cặn có thành phần tương tự như hordeine (đại mạch) Việc phân tích cặn cho thấy chúng được tạo nên từ các loại protein khác nhau.

Đối với các hydrocacbon, người ta chưa nghiên cứu một cách hệ thống

Theo Khoa học công nghệ malt và bia (Nguyễn thị Hiền chủ biên) [1] có trích

nghiên cứu của Hartong, khẳng định không hề có hydrocacbon phức, nhưng một số tác giả khác lại nhấn mạnh đến sự có mặt của glucoza, các đường pentoza khác và có cả các kim loại trong cặn, nhất là Fe, Cu

Cũng theo Khoa học công nghệ malt và bia, bên cạnh các kết tủa có

nguồn gốc từ các chất keo còn có các kết tủa có bản chất hóa học Đây không phải là cặn keo mà là sự kết tủa của các tinh thể, đặc biệt là các tinh thể canxi oxalat, các tinh thể này thường được tìm thấy ở dưới đáy tank

Chúng ta cũng đã nêu rất nhiều các loại đục bia, và bản chất của chúng Nhưng rõ ràng nghiên cứu, phòng ngừa và khắc phục đục bia sau chiết là có giá trị thực tế và hiệu quả nhất Trong phạm vi luận văn của mình, cũng như

từ xuất phát điểm nêu ở trên, và cũng từ thực tế sản xuất tại Habeco, em xin đi sâu vào hiện tượng đục bia sau chiết, sau đây gọi tắt là hiện tượng đục bia thành phẩm

1.5 Ý nghĩa của việc xử lý đục bia thành phẩm trong sản xuất bia và hướng nghiên cứu chính của tác giả

Những sản phẩm bia đều có thời hạn sử dụng (Commercial Shelf Life- CSL), mà yếu tố quan trọng quyết định đến CSL chính là độ bền vững của bia (Beer stability) Độ đục của bia do sự tự phát triển và tạo thành các chất tạo đục trong bia thành phẩm là một yếu tố quyết định đến độ bền vững của bia Ngoài ra, đa số khách hàng ‘drink with their eyes’ nên độ đục của bia cũng là một yếu tố quyết định đến CSL Sự ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, sự vận chuyển, điều kiện bảo quản, quay vòng sản phẩm và các yếu tố nguyên liệu,

công nghệ …đến độ đục của bia, dẫn đến giảm CSL nên việc nghiên cứu về

độ đục của bia đã được nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài quan tâm và có những công bố cụ thể

Thực tế trên thị trường bia Việt Nam, chúng ta thấy có nhiều tít báo nói

về hiện tượng vẩn đục của bia Thử theo dõi một vài thông tin theo các địa chỉ mạng: [17]

Như vậy, hiện tượng đục bia không phải là hiện tượng đơn lẻ, mà rõ ràng nó là một vấn đề thật sự đối với ngành sản xuất bia rượu hiện nay Với mức độ sản xuất công nghiệp cao, sản xuất số lượng lớn và với việc áp dụng các công nghệ mới, cũng như các ứng dụng mới, trong một nền sản xuất cạnh tranh về số lượng, về giá đã bộc lộ rõ nét các vấn đề đòi hỏi sự quan tâm của các nhà công nghệ

Cũng xin nhắc lại rằng đây là một vấn đề không mới trên thế giới, được các nhà nghiên cứu hàng đầu về bia đã đưa ra, nhưng đối với một kỹ sư công nghệ của một cơ sở sản xuất bia thì đỏi hỏi một sự nghiên cứu, học hỏi và được sự hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy cô và sự giúp đỡ của các đồng nghiệp Trên bình diện của bài viết, em xin tổng hợp lại các nghiên cứu của các vị nói trên và trình bày hướng áp dụng vào các sản phẩm cụ thể của Tổng công ty Bia – Rượu – NGK Hà nội (Habeco)

1.6 Nghiên cứu về đục bia thành phẩm: nguyên nhân, thành phần và các yếu tố ảnh hưởng

Như đã nêu ở trên, đục bia thành phẩm là loại đục bia xuất hiện sau cặn nóng và cặn lạnh Vậy thành phần của chúng có liên quan gì tới nhau và các yếu tố gì gây lên sự tích tụ và phát triển của các đục thành phẩm này?

Theo Công nghệ sản xuất malt và bia (PGS.PTS Hoàng Đình Hòa)[2]

có chỉ ra thành phần cặn nóng, cặn lạnh tuy có những điểm khác biệt về hàm lượng, về thành phần nhưng đều điểm chung là sự có mặt của protein, polyphenol và các phức chất của chúng Như vậy thành phần cặn đục thành phẩm cũng có điểm chung với các cặn kia không và những yếu tố gì gây nên

sự phát triển của cặn đục trong chai qua thời gian sẽ là điều quan tâm của đề tài và là cơ sở để xử lý đục

Có tên gọi khác về đục bia thành phẩm là đục keo Để giải thích cho tên gọi này được giải thích ở đoạn sau Điều này xuất phát từ thành phần của bia

Trong Khoa học – công nghệ Malt và Bia (GS.TS Nguyễn thị Hiền chủ biên)

[1] có nói :

Phần lớn các cấu tử của bia, nhất là dextrin, các hợp chất nitơ phức tạp, các chất nhựa của houblon, các chất chát, các chất màu đều không tồn tại dưới dạng các phân tử phân tán mà ở trạng thái keo, tức là ở trạng thái tập hợp các phân tử mang điện tích Độ sánh, độ bọt, độ bền và vị của bia phụ thuộc vào

độ lớn hay độ phức tạp của các thể tập hợp này Một lượng lớn các chất khoáng và các acid tồn tại dưới dạng các ion sẽ được hấp thụ bởi các chất keo

và ảnh hưởng tới điện tích và tới sự ngậm nước của chúng Theo quan điểm này, ion H+ đóng một vai trò đáng kể

Các chất keo cũng tự hấp phụ nhau Khi người ta phân tích các cặn keo kết tủa trong bia, người ta luôn tìm thấy có những hợp chất có bản chất khác nhau như: các hợp chất nitơ, pentosan, dextrin, các chất khoáng, các chất nhựa, các chất tanin Việc kết tủa các hợp chất nitơ bởi tanin là kết quả của phản ứng keo [4]

Trong bia cũng như tất cả các dung dịch keo khác luôn có xu hướng tiến đến quá trình đông tụ Các phức chất hay các mixen keo tương tác với nhau

và dần hình thành các khối có thể quan sát bằng mắt thường, đó chính là cặn (đục) Sau đó một thời gian khi nhúng chai vào nước đá người ta thấy bia có một lớp màng: đó là “cặn lạnh”, nhưng cặn này hòa tan lại ở nhiệt độ thường Sau một thời gian bảo quản dài ở nhiệt độ thường cũng xuất hiện cặn, đó là

“cặn thường”- tức là cặn không có bản chất keo, và tạo nên khối kết tủa Tốc

độ xuất hiện loại cặn này trong bia rất khác nhau, tuỳ từng trường hợp Ngoài

ra còn đồng thời tồn tại cả những cặn hydratcacbon Đôi khi người ta gặp rất

nhiều cặn tinh bột trong bia Đó chính là kết quả của một quá trình đường hoá không tốt trong công đoạn nấu

1.6.1 Đục bia thành phẩm - đục keo là gì ?

Theo K Siebert & P Lynn [11] xuất phát từ chất gây đục trong bia gây

ra Chúng được định nghĩa là chất không hòa tan được hoặc bán hoà tan mà

đủ nhỏ để tạo dịch huyền phù trong bia Sự phân tán những phần tử nhỏ này làm giảm độ trong của bia và có thể được xác định bằng phép đo sự phản xạ

và truyền qua của ánh sáng qua mẫu theo một tiêu chuẩn đã được công nhận Như đã nói ở trên, có ba loại đục bia được phân theo bản chất của thành phần đục Trong các loại đục trên, loại được chú ý nhất do phạm vi cũng như cách thức xử lý và giá trị thực tế đem lại là đục keo, còn có tên gọi khác là đục sương (beer haze)

Định nghĩa về đục keo, Ian L Ward trong ‘The Nature, Formation & Prevention of Beer Hazes’[7] đã nói : Đục sương (Beer Haze) có thể được định nghĩa là các hạt (particulate matter) không tan hoặc bán hòa tan, mà đủ nhỏ để tạo thành các thể vẩn dạng keo trong bia ( đặc trưng < 2 Mm) Những hạt này quan sát thấy rải rác trong bia khi soi và được coi sự giảm chất lượng của bia

1.6.2 Nguyên nhân của hiện tượng đục keo

Hiện nay có nhiều nghiên cứu và cùng với nó là nhiều lập luận, giả thuyết về hiện tượng đục bia Có thể có những tên gọi khác nhau, nhưng theo tiến trình thời gian, các nhà khoa học cũng đã thống nhất được mô hình chung

và tên gọi chung cho các chất, các phản ứng sảy ra trong quá trình gây đục

Quá trình đục bia được gây ra chủ yếu do sự tương tác giữa các protein

‘nhậy cảm’ (sensitive protein), (theo cách gọi của các tác giả trong Optimising beer stabilisation by the seclective removal of tannoids and sesitive proteins[10]) và các polyphenolic Chính vì thế tạo thành các cặn đục tuy rất

nhỏ nhưng có thể nhìn thấy được, và điều này làm giảm thời hạn sử dụng của sản phẩm

Có nhiều số liệu do các tác giả đưa ra khi phân tích thành phần đục keo

Trong ‘Brewing Science and practice’[4] có trích dẫn nghiên cứu của Harris,

1956: ‘Đục keo chứa 45.5 đến 66.8 % protein, mà các sản phẩm thủy phân của nó có chứa nhiều acid glutamic, proline, arginine và aspartic acid Sự thủy phân bằng kiềm của đục keo tạo ra một dãy acid phenolic gồm có ferulic, sinapic, syringic, gallic, protocatechuic và caffeic acid Mặt khác, tác dụng của acid vào đục keo sẽ giải phóng các sắc tố cyanidin và delphinidin, qua đó chỉ ra sự có mặt của proanthocyanidin’.Tài liệu có nói thêm về các sản phẩm ferulic, vanillic, sinapic và syringic acid đã nói ở trên chắc chắn là do lignin (chiếm 5,7 – 7,9% trong đục keo - theo Harris, 1965), có từ lúa mạch

Ngoài ra, không phải polyphenol có trong bia đều là ‘haze - active’ các proanthocyanidin và các flavanol là quan trọng nhất Cactechin, epicatechine

và gallocatechine có tác dụng, tuy nhỏ, đối với sự tác dụng tạo đục keo với các protein nhậy cảm Nhưng các dimer, ví dụ procyanidin B-3, tạo ra nhiều đục hơn, còn các trimer thì càng tạo ra gấp bội

Tiếp theo đó, các tác giả Kenneth A Leiper, Graham G Stewart

trong ‘Optimising beer stabilisation by the seclective removal of tannoids and sesitive proteins’- 2005[10] nói rằng:

Polyphenol có khả năng tạo đục keo, có nguồn gốc chủ yếu từ đại mạch, kích thước từ 10kD đến 30kD Polyphenol có trong bia xuất xứ từ đại mạch và hoa houplon Nó có thể có 1 vòng hoặc nhiều vòng Bia có chứa khoảng 100- 300 mg/l, và có thể chia thành các dẫn xuất của hydrobenzoic và hydroxycinnamic acid- và các flavanol và các dẫn xuất của nó Phần nói đến sau này chứa khoảng 10% polyphenol tổng số và chính nó liên quan đến đục keo

Các Flavanoid ( oligomers of flavanols) có chung một cấu trúc căn bản

là hai vòng benzen nối với nhau bởi các bon thứ 3 Các Flavanol tìm thấy trong bia gồm catechin, epicatechin, gallocatechin và epigallocatechin Chúng

có thể tồn tại ở thể đơn nhưng thường thì ở các thể dimer, trimer hoặc các

polyme to hơn Riêng các flavanol tìm trong bia gồm các monomer, dimer

và ít trimer Hai dimer sau đặc biệt liên quan đến độ đục keo là procyanidin B3 (catechin-catechin) và prodelphinidin B3 (gallocatechin- catechin) Tất cả chúng được gọi là proanthocyanidin, có nguồn gốc từ malt và hoa houplon, chiếm khoảng 3,3% tổng polyphenol của bia

Hình 1.5 Các cấu trúc của proanthocyanidin, các dimer

liên quan đến độ đục keo

Còn có tên gọi khác về các dimer này, theo James S Hough, The biotechnology of malting and brewing) [9], Anthocyanogen hoặc

proanthocyanin là 3,4 Flavanediol, Anthocyanogen thuộc nhóm Flavonoid, hợp chất polyphenolic, các sắc tố của hoa trong hầu hết các cây hạt kín Anthocyanogen được tìm thấy trong các cặn lạnh, chúng có thể có từ cả malt

và cả houblon

Chapon gọi tất cả các polyphenol hoạt động tạo đục keo là các ‘tanoid’,

nó sẽ chuyển thành các ‘tannin’, rất dễ tạo thành đục keo Nó sẽ là bao gồm các flavanoid oligomer

Cũng có cùng ý kiến như trêm, Ian L Ward (The Nature, Formation & Prevention of Beer Hazes) [7], khi phân tích đục bia, thu được 40- 45%

protein, 17% polyphenol, còn lại là cacbonhydrat và chất tro Tuy protein chiếm tỷ trọng nhất nhưng chính polyphenolic lại là chất có ảnh hưởng mạnh nhất, kích hoạt sự tạo thành haze

Cũng theo Ian L Ward, Các vật liệu polyphenolic có ở trong cặn bia được chia thành ba loại, tùy thuộc vào độ oxy hóa và sự polyme hóa như sau :

Hình 1.6 Các cấu trúc của polyphenol tìm thấy trong bia

Các flavonoid đơn giản không tạo đục, dù có sự tích tụ polyphenol protein nhưng ở mức độ phân tử lượng thấp, nên vẫn hòa tan được trong dịch và vì thế không nhìn thấy được Sau một thời gian, flavonoid oxy hóa và trở lên polyme hóa, tạo thành oligomeric polyphenol Chúng tiếp tục liên kết chéo với các phân tử protein và tạo thành các thực thể khó tan hơn nhiều Khi nhiệt

độ giảm, sự tích tụ xuất hiện và chúng ta có kể quan sát được đục bia Khi làm

ấm lên, các đục này hòa tan và biến mất

Với thời gian tàng trữ dài, các flavonoid này tiếp tục polyme hóa và trở thành tanoid Chúng kết hợp với protein và tích tụ thành những cặn lớn có kích thước lớn tới hơn 60.000 Dalton (1 Da = trọng lượng 1 nguyên tử Hydro) Và không tan trong bia thậm chí ở nhiệt độ thường và tạo thành đục vĩnh cửu (permanent haze) kể từ đó[7] Hinh vẽ (1.7) dưới đây mô tả rõ điều trên :

Hình 1.7: Sự phát triển của đục keo

Cũng các tác giả Kenneth A Leiper, Graham G Stewart trong bài

viết nêu trên‘Optimising beer stabilisation by the seclective removal of tannoids and sesitive proteins’- 2005 [10] cũng nói về thành phần tiếp theo

tạo ra đục bia, đó là protein Đó là các protein ‘rất giàu proline và acid glutamic Những protein này gọi là các protein nhậy cảm (sesitive protein)’

Theo các chuyên gia của hãng DMS tại hội nghị “Brewing conference, Bangkok –June, 2007”[4] cho rằng: thành phần quan trọng trong protein tạo

liên kết gây đục - ta gọi là các protein ‘nhậy cảm’- là proline Đây là một amimo acid khá đặc biệt vì cấu trúc của nó Sự có mặt của nó tạo ra một ảnh hưởng mạnh mẽ đối với chuỗi peptid mà có nó trong đó

Nếu hàm lượng proline còn trong bia thành phẩm khá lớn thì phát biểu trên càng có ý nghĩa Thật vậy, trong quá trình sản xuất bia, proline hầu như

không giảm Theo Công nghệ sản xuất malt và bia, (PGS.PTS Hoàng Đình

Hòa) [2] có nói ‘ngoại trừ proline, hàm lượng các acid amin còn lại của bia đều giảm’ Như vậy là một dấu hiệu về mặt lý luận củng cố quan điểm trên

Lượng đục keo tạo thành dựa vào nồng độ của cả polyphenol và protein

và cả tỷ lệ của chúng Điều này ta thấy ở hình [1.7] trên

Nói chung, cặn lạnh được cấu tạo bởi các sản phẩm thuỷ phân protein

có phân tử lượng cao là các protein ‘nhậy cảm’ với các phân tử polyphenol luôn có xu hướng polyme hóa bằng các liên kết hydro Trong bia luôn tồn tại các thành phần này và chuyển động theo quỹ đạo bất kỳ (chuyển động Brown), va chạm nhau và tạo các liên kết hydro với nhau, và qua đó tăng dần kích thước cho đến khi hình thành các kết tủa trông thấy được Mới đầu, mới đầu còn lỏng lẻo, nên khi nhiệt độ tăng lên thì liên kết này bị phá vỡ, kết tủa

bị biến mất Nhưng sau đó, do xu hướng polyme hóa của polyphenol dẫn đến liên kết ngày càng mạnh, kích thước ngày càng lớn và tạo thành kết tủa bền vững

1.6.3 Mô hình hóa sự tạo thành đục keo

Người ta có thể mô hình hóa sự tương tác giữa protein và polyphenol tạo thành đục bia trên máy tính Các chuyên gia của DSM Food Specialities [13]

đã làm được điều này Ở đây, người ta quan tâm đến việc chỉ ra tương tác này chủ yếu là dựa vào hàm lượng proline có trong đoạn protein Điều này được minh họa dưới đây :

Hình 1.8 : Mô hình diễn tả sự liên kết giữa hai chuỗi peptid qua cầu polyphenol tại vị trí proline ( được thể hiện qua mầu xanh và trắng)

Quá trình đục bia sẽ phát triển qua hình 1.9 ở dưới đây :

Hình 1.9 :Sự phát triển của đục keo được mô phỏng bằng máy tính

Người ta chú ý đến vai trò prolin trong các liên kết đó

Hình 1.10 :Proline là các vị trí gắn kết giữa peptid và polyphenol

1.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo đục keo

Trong thực tế, người ta thấy sự ảnh hưởng của các yếu tố sau tới đục bia

- Sự oxy hoá : làm tăng tốc độ hình thành kết tủa khoảng 5 lần

- Ion kim loại nặng, Cu, Fe có tác dụng xúc tác quá trình tạo cặn

- Nhiệt độ bảo quản : Nhiệt độ tăng sẽ làm phản ứng tạo kết tủa sảy ra nhanh và nhiều hơn

Theo như đã phân tích ở trên thì các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo đục của bia cũng là các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ polyme hóa polyphenol và ảnh hưởng đến sự tương tác protein - polyphenol và được liệt kê như sau :

Rõ ràng là nồng độ các các tiền chất tạo đục có ảnh hưởng sâu sắc đến

sự tạo thành đục Việc hạn chế nồng độ của một hay hai chất tham gia sự tạo đục sẽ được sử dụng như là các phương pháp điều khiển sự tạo đục Việc có mặt của oxygen sẽ thúc đẩy sự oxy hóa dẫn đến sự polyme hóa polyphenol trong bia Ngoài việc có những hiệu ứng xấu đến vị của bia, nó còn xúc tác sự chuyển hóa flavonoid thành tanoids và từ đó phát triển các đục vĩnh cửu (permanent haze) Ngoài ra các ion kim loại chuyển tiếp như đồng hay sắt sẽ ảnh hưởng đến việc xúc tác quá trình oxy hóa flavonoid thành tanoid Nếu phơi bia ra ngoài nắng thì nhiệt sẽ làm thúc đẩy quá trình oxy hóa/ polyme hóa

Sự có mặt của các chất cacbonhydrat, đặc biệt là alginic acid, loại mà là hỗn hợp của propilene glycol alginate (PGA) được dùng cho ổn định bọt, được phát hiện ra là làm tăng sự tạo đục

1.6.5 Các biện pháp phòng ngừa đục keo

Từ các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của đục bia sẽ là gợi ý cho những biện pháp phòng ngừa đục

1.6.5.1 Lựa chọn nguyên liệu :

- Tránh những malt có hàm lượng protein hoặc beta-glucan cao

- Hạn chế việc sử dụng các chất độn (adjunct) có hàm lượng nitro cao

- Sử dụng malt không có hoặc có hàm lượng polyphenol thấp

- Quan tâm trong việc sử dụng các chất chiết của houplon

1.6.5.2 Chuẩn chế độ tại khu vực nấu : mashing , boiling, filtration

- Chỉnh chuẩn và điều khiển được nhiệt độ mashing

- Tránh việc đuổi bã quá kiệt hay đảo bã quá nhiều (over-raking)

- Giảm sự hóa hợp của cả hai chất trên

Tất nhiên là các biện pháp đều có các mặt tích cực và tiêu cực của nó, nhưng tùy vào yêu cầu và tình hình hệ thống sẵn có mà các nhà làm bia có thể vận dụng biện pháp thích hợp Gần đây thì kỹ thuật kết hợp việc hấp thụ cả protein và polyphenol chở lên được ưa thích

1.6.6.1 Xử lý bằng công nghệ không dùng enzyme

Các hợp chất protein, polyphenol, carbonhydrat và các ion kim loại là những thành phần ảnh hưởng trước tiên cho sự hình thành độ đục sương Các hợp chất phenolic vào bia từ malt và hoa houblon và hàm lượng của chúng trong bia phụ thuộc vào công nghệ của các quá trình liên quan Tuỳ thuộc và cấu trúc và kích thước phân tử của chúng mà ảnh hưởng tới màu, vị và bọt Các hợp chất tanin được hình thành bởi sự polyme hoá của các polyphenol

đơn giản Phản ứng của các hợp chất tanin với các hợp chất nitơ có phân tử lượng lớn tạo ra phức chất tanin - protein Các polyphenol liên quan quan trọng nhất là anthocyanogen, catechin and flavon

Cầu liên kết hydro giữa hợp chất polyphenol và polypeptit được tạo thành bởi nhóm hydroxyl của polyphenol và nguyên tử oxy của nhóm peptit Nếu nhiệt độ trong khoảng từ 5 đến -20C, phản ứng của phenol và hợp chất protein tạo ra độ đục sương Sự hình thành của cặn này, được gọi là cặn lạnh, thể hiện một quá trình thuận nghịch và sẽ bị mất đi ở nhiệt độ 200C Trong khi

đó các flavonoid phân tử lượng thấp trong phản ứng với tanin không ảnh hưởng tới sự đục sương, đục vĩnh cửu được tạo thành trong phản ứng với các hợp chất tanin bị oxy hoá

Để cải thiện tính bền keo của bia, cần thiết cả các mảnh protein và polyphenol Ngày nay công nghệ này được tiến hành bằng hydro và xerogel hoá, PVPP, cũng như các tác nhân được tổng hợp Ngoài ra, một số nước cho phép sử dụng enzyme, acid ascorbic, và một số hoá chất khác Cho dù các tác nhân được sử dụng có tạo được ra các tác động mong muốn hay không thường được xác định việc sử dụng một chế độ kiểm ta độ đục sương cưỡng bức (0/40/00C hoặc 0/60/00C) Tất cả đều đáng tin cậy, phương pháp này cũng liên quan tới những sai số phân tích, thời gian phân tích, và không cho phép

sự can thiệp nhanh nhất, ví dụ như điều chỉnh các thông số ổn định trong quá trình lọc bia Trong quá trình sản xuất và và phép đo quang học trong phòng thí nghiệm độ đục sương của bia được đo với 2 góc hấp thụ (250 và 900) Nên chú ý rằng không phải việc lọc cũng không phải việc làm ổn định được coi những phép đo chính xác trong sản xuất Do đó, ngay từ đầu, phải thực hiện nghiêm ngặt chất lượng và các thông số công nghệ mà chúng có ảnh hưởng tới chất lượng bia, đặc biệt các yếu tố ảnh hưởng tới tính ổn định của các thông số cảm quan [12]:

- Bản chất của các tác nhân

- Hàm lượng các tác nhân được bổ sung