Báo cáo thực hành công nghệ chế biến thực phẩm

báo cáo chế biến thực phẩm gồm 6 bài: sản xuất bia, sản xuất rượu nho, sản xuất nước tương, sản xuất nước giải khát, sản xuất bánh kẹo. Bia là một loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, bọt mịn, hương vị đặc trƣng của hoa houblon và được sản xuất bằng quá trình lên men đường lơ lửng trong môi trường lỏng và không được chưng cất sau lên men. Đặc biệt, CO2 hòa tan trong bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ trợ quá trình tiêu hóa, ngoài ra trong bia còn chứa một lượng lớn các vitamin nhóm B, B1, B2, PP… . Nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng. Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men, nước trải qua nhiều công đoạn.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

BÁO CÁO THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN

HỌ VÀ TÊN MSSV GHI CHÚ

BÀI 1 SẢN XUẤT BIA

Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men, nướctrải qua nhiều công đoạn

II Thực hành

1 Quy trình công nghệ

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia hơi được trình bày trong hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia

2 Các bước thực hiện

Nguyên liệu

Nghiền

Lọc rửa bã malt Thủy phân

Bước 1: Nghiền malt

- Nghiền malt để tạo điều kiện cho các enzyme hoạt động tốt nhất và trích ly tối đalượng chất tan có trong malt Quá trình nghiền malt cần chú ý nội nhũ càng mịn càngtốt, vỏ trấu không bị bể hoàn toàn để hỗ trợ cho quá trình lọc sau này, đồng thời tránh

sự trích ly tanin, chất đắng vào dung dịch sẽ tạo màu và vị không tốt cho dịch đường

- Tiến hành cân 500g malt, nghiền bằng máy nghiền đến khi đạt yêu cầu trên

Bước 2: Thủy phân

- Trộn bột malt đã nghiền với nước theo tỉ lệ 1/5 (0,5kg malt/ 2,5kg nước), khuấy

đều Tiến hành gia nhiệt ở các nhiệt độ thích hợp cho sự hoạt động của các enzyme thủyphân protein và tinh bột (protease, amylase) Lần lượt nâng và duy trì ở các mốc nhiệt

độ sau:

+ Nhiệt độ đến 520C, thời gian 30 phút

+ Nhiệt độ đến 570C, thời gian 15 phút

+ Nhiệt độ đến 620C, thời gian 55 phút

+ Nhiệt độ đến 720C, thời gian 25 phút

+ Nhiệt độ đến 760C, thời gian 10 phút

- Lưu ý:

+ Quá trình nâng nhiệt phải được thực hiện một cách từ từ, nhiệt độ được nâng

10C/1 phút

+ Trong suốt quá trình thủy phân, cần khuấy hỗn hợp một cách liên tục

+ Điểm kết thúc của quá trình thủy phân được xác định bằng cách thử iod, nhỏ 1

giọt dung dịch iod 0,1N lên bề mặt đĩa sứ trắng có chứa 1 giọt dung dịch thủy phân.Nếu dịch thủy phân không bị đổi màu bởi iod thì quá trình thủy phân đã kết thúc Nếukhi thử iod bị đổi màu thì tiếp tục thực hiện thủy phân ở nhiệt độ 720C cho đến khi dịchthủy phân không làm đổi màu iot

- Xác định hiệu suất thủy phân: Để đánh giá quá trình thủy phân dưới tác dụng của

enzyme phải xác định % chất khô chuyển vào dịch lên men so với lượng nguyên liệuban đầu, hay nói cách khác là phải xác định hiệu suất chiết E:

E = Trong đó:

V: Thể tích của dịch đường nóng sau khi thủy phân, lít

η: Nồng độ của dịch đường, %

d: Khối lượng riêng của dịch đường, kg/lít

G: Khối lượng nguyên liệu đã dùng để nấu bia, kg

0,96: Hệ số hiệu chỉnh cho việc giảm thể tích của dịch đường do làm nguội

Sau khi tiến hành đường hóa, dịch đường được bảo quản trong chai nhựa (dịch thu được2,5 lít, brix = 17%) Bảo quản ở nhiệt độ đông lạnh một tuần

Sau một tuần rã đông dịch đường để tiến hành quá trình houblon hóa

Bước 3: Lọc, rửa bã

- Thực hiện lọc tách pha rắn khỏi pha lỏng của dịch thủy phân, thu dịch trong sau lọc đểchuẩn bị cho quá trình houblon hóa

- Lọc bằng vải lọc, rửa bã bằng nước nóng 760C, 3 lần

- Yêu cầu: Dịch lọc phải trong và có nồng độ chất khô hòa tan ≥15%, nước rửa bã cónồng độ chất khô hòa tan khoảng 0,3 ÷ 0,5% được xác định bằng chiết quang kế) Thểtích dịch lọc thu được ≥ 2,5 lít

Bước 4: Nấu houblon

- Tính lượng hoa phù hợp với thể tích dịch thủy phân

- Đun sôi dịch thủy phân, bổ sung khoảng 2/3 lượng hoa houblon, duy trì nhiệt độ sôimạnh trong khoảng 60 phút để trích ly chất đắng trong của hoa houblon (bổ sung nướcnếu cần) Tiếp tục bổ sung 1/3 lượng hoa houblon còn lại và hạ nhiệt độ (khoảng 900C)trong khoảng 15 - 20 phút để trích ly tinh dầu tạo hương thơm cho bia

Bước 5: Lắng trong, làm lạnh

- Lắng và lọc để tách cặn hoa houblon ra khỏi dịch houblon hóa thu dịch lọc trong

- Xác định nồng độ chất khô hòa tan của dịch houblon hóa

- Yêu cầu: Thể tích dịch lọc trong ≥ 2 lít, Bx = 12÷13% (chỉnh 0brix bằng cách cho nướcđun sôi để nguội vào dịch lọc)

Bước 6: Lên men

- Chuẩn bị chai nhựa 1,5 lít chịu được áp lực, rửa sạch, sát trùng bằng cồn tuyệt đối trướckhi lên men

- Cho dịch houblon hóa vào khoảng 2/3 thể tích chai lên men

- Bổ sung dịch nấm men vào bình lên men (mật độ nấm men khoảng 106 tế bào/ml dịchlên men) (1 lít dịch – 10ml dịch nấm men), lên men ở nhiệt độ thấp

- Trong quá trình lên men, cần phải theo dõi các thông số pH, Bx, nồng độ ethanol

+ Bx trước lên men: 12 ÷ 13%; Bx sau lên men ≤ 4%

- Thời gian lên men khoảng 7 ÷ 10 ngày tùy thuộc vào độ cồn và pH

- Kết thúc quá trình lên men, thu được sản phẩm bia non

Bước 7: Lọc trong

- Lắng và lọc để tách bã nấm men thu dịch sau lên men (bia non)

- Xác định nồng độ chất khô hòa tan của dịch sau lên men,

- Làm lạnh nhanh dịch sau houblon hóa về nhiệt độ lên men (8 ÷ 90C)

YÊU CẦU VIẾT BÁO CÁO:

1 Nguyên liệu trong sản xuất bia:

Bốn loại nguyên liệu chính cần dùng cho quá trình sản xuất bia là: malt đại mạch, hoahoublon, nước và nấm men Chất lượng của chúng quyết định đến chất lượng của biathành phẩm Hiểu biết đầy đủ về các tính chất của các nguyên liệu và tác dụng củachúng đối với quá trình sản xuất và sản phẩm bia là cơ sở của quá trình điều hành sảnxuất và xử lý, từ đó có thể điều hành quá trình công nghệ một cách hợp lý nhất

Hiện nay, bia được sản xuất với công thức cơ bản như sau:

Nước + malt + nguyên liệu thay thế + houblon + nấm men

1.1 Nguyên liệu

a) Malt đại mạch

Đại mạch là loại ngũ cốc mà các bông đại mạch đặc trưng bởi các hạt dài Giống

gieo trồng (Hordeum sativum-jessen) thuộc nhóm thực vật có hạt (Spermophyta), phân nhóm bí tử (An- giospermae), lớp một lá mầm (monocotyledonae), họ lúa mì (Gramineae).

Hình 1.1 Hạt đại mạch

Họ lúa mì bao gồm rất nhiều loài và nhiều chi Trong chi đại mạch, ngoài loại

được thuần chủng và đưa vào gieo trồng (Hordeum sativum), còn có nhiều loại đại mạch hoang dại khác như H.murinum, H.jubatum, H.bubosum,…

Malt là những hạt hoà thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhântạo xác định Quá trình nảy mầm nhân tạo của hạt gọi là quá trình ủ malt Mục đíchchính của quá trình ủ malt là tích luỹ một lượng lớn các enzyme trong hạt, chủ yếu làamylaza Ngoài amylaza ra thì trong hạt còn tích luỹ các enzyme như proteaza,xitaza

Các hệ enzyme trong hạt sau giai đoạn ươm mầm:

+ Hệ enzyme oxy hóa – khử: tham gia xúc tác quá trình hô hấp của hạt đại mạchgồm có các enzyme như oxydase, peroxydase, catalase, sacarase và maltase

+ Hệ thống enzyme sitase: là tập hợp của cellulase, hemicellulase và glucosidase Tổng hoạt động của hệ thống enzyme sitase trong quá trình ươm mầm sẽlàm thay đổi cấu trúc giữa lớp vỏ ngăn cách giữa vỏ trấu và nội nhũ

-+ Hệ enzyme amylase: gồm có -amylase, -amylase và amilo phosphatase thamgia quá trình thủy phân tinh bột thành đường maltose, dextrin

+ Hệ enzyme protease: trong hạt đại mạch, toàn bộ hệ thống enzyme này ở trạngthái liên kết, hầu như không hoạt động

Vai trò của malt đại mạch:

+ Malt đại mạch là hạt đại mạch đã nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm nhântạo xác định để đạt hoạt lực enzyme và thành phần dinh dưỡng của hạt ở mức cần thiết

+ Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hoá, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng đểsản xuất bia Bia sản xuất từ malt đai mạch có mùi vị và tính chất công nghệ hơn hẳn sovới bia được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác

+ Amylopectin gồm các α-glucoza liên kết với nhau bằng cầu oxy tại vị trí 1,4 làchủ yếu, và cứ 15-30 phân tử glucoza lại có một liên kết tại vị trí 1.6.Vì vậy amylopectin

có mạch phân nhánh như một cây có nhiều cành có thể chứa tới 6000 gốc glucose (Hìnhsau)

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học Amylopectin

+ Xenluloza: Chiếm 5-6% tập trung chủ yếu ở vỏ trấu Không hòa tan trong nước

và không bị enzyme của malt thủy phân vì vậy không ảnh hưởng chất lượng bia

+ Hemixenluloza: thành phần chủ yếu của tế bào nội nhũ Gồm Pentozan 10-20%

+ Đường: Đường khử trong malt rất nhỏ khoảng 2%

+ Các chất chứa nitơ: Hàm lượng protein cho phép trong malt 9-12%, trong đó 1/3hàm lượng này sẽ đi vào bia thành phẩm Do đó có tác động lớn đến chất lượng củabia Các hợp chất chứa nitơ gồm protein và các sản phẩm thủy phân protein (acid amin,peptid)

+ Chất béo: Chiếm 2%, chủ yếu có ở lớp alơrong và mầm

+ Chất vô cơ: Chiếm 2-3% là các chất khoáng (P2O5, SiO2, K2O)

+ Polyphenol hay (tanin): Tập trung ở vỏ trấu, với số lượng lớn sẽ gây ra vị đắng

Hình 1.4 α-Amylaza thủy phân tinh bột

β-amylaza cắt 2 gốc glucosit trên toàn mạch amylo và amylopectin của tinh bộttạo thành đường maltoza Enzyme này cũng không phân cắt được liên kết 1,6 nên chúngdừng tác động trước điểm rẽ nhành của mạch amylopectin, hình vẽ thể hiện sau khi α-amylaza phân cắt mạch thành nhiều dextrin thì β-amylaza lại tiếp tục phân cắt 2 gốcđường để tạo thành nhiều đường maltoza

Hình 1.5 β-amylaza thủy phân tinh bột

Trong malt còn chứa các enzim thuỷ phân như: proteinaza, peptinaza, fitaza,xitaza, amylophotphataza…

Trong thành phần hoá học của malt quan trọng nhất là hàm lượng tinh bột, hàmlượng tinh bột càng cao càng tốt, nhưng hàm lượng protein phải nằm trong khoảng 12%,nếu cao hơn thì bia sẽ bị đục, khó bảo quản, nếu thấp hơn thì bia kém bọt, kém vị đậm đà

và kèm theo các chỉ số khác

Các yêu cầu kỹ thuật của malt đại mạch:

- Yêu cầu về cảm quan :

 Có màu vàng óng như rơm

 Có vị đặc trưng của malt

 Độ cứng: malt phải xốp và khô

 Tạp chất: không được lẫn sạn, rơm rác hay các hợp chất khác

 Hình dáng: hạt không bị mốc, không bị vỡ nát, không bị mọt

- Khối lượng 1000 hạt tăng thì tỷ lệ hạt loại I tăng và hàm lượng chất chiết cũng tăng.Đại mạch trung bình KL 1000 hạt 41- 44g, nặng >45g

- Chất chiết là tập hợp các chất có thể hòa tan tạo thành dịch chiết trong quá trìnhđường hóa, chiếm 77-80%

- Kích thước hạt malt phải đồng đều: Hạt trên sàng 2,8mm và 2,5mm chiếm 94% hạtdưới sàng 2,2mm không quá 0,5%.

- Ðộ ẩm của malt không quá 6%

- Malt có thời gian đường hoá 1035phút

Bảo quản và nguồn thu mua

Nước ta không trồng được đại mạch do đó phải nhập từ nước ngoài bằng đườngthuỷ và đường bộ Nhà máy thường nhập 2 loại malt Úc và Canada, loại malt vàng Pilsencủa hãng Jeowhite

b) Hoa houblon

Cây houblon có tên khoa học là “Humulus Lupulus”, là một loại thân leo thuộchàng urticace’e, họ morace’ Đây là một loại thực vật khác gốc, tức là các hoa cái và hoađực trổ ra từ các gốc khác nhau

Hình 1.6 Hoa houblon

Hoa houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm TCN Câyhoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp thế giới với nhiều giống khác nhau, nhưng nóchỉ được sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu Hoa houblon có thể được đem dùng ởdạng tươi, nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển, houblon phải sấy khô và chếbiến để gia tăng thời gian bảo quản và sử dụng

 Vai trò của hoa houblon

Làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo vàgiữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành phần sinh học của sản phẩm, kếtlắng các hợp chất protein phân tử lượng lớn ra khỏi dịch đường

Có thể sử dụng cao hoa, hoa viên hoặc hoa nguyên cánh

- Dạng cao hoa trích ly: Trích ly chất đắng trong hoa houblon bằng các dung môi

hữu cơ như hecxan, methanol, …, sau đó tách dung môi sẽ thu được dung dịch cao hoasệt có màu xanh lá cây đậm Bằng cách trích ly như vậy sẽ tách được riêng chất đắngtrong hoa ở dạng đậm đặc, chất đắng được bảo toàn tốt hơn, đồng thời việc sử dụng chế

- Dạng hoa viên : Là dạng bảo quản rất tiện lợi và được sản xuất từ hoa khô, hoa

khô được xay nhỏ và viên thành dạng viên

Hình 1.7 Houblon dạng viên

 Thành phần hoá học

Thành phần hóa học của hoa houblon vô cùng quan trọng đối với chất lượng bia.Phụ thuộc vào giống, điều kiện khí hậu và kỹ thuật canh tác, thành phần hóa học có sựkhác nhau đáng kể

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hoa houblon:

+ Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon bao gồmnhựa cứng và nhựa mềm: Nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm và β - nhựa mềm, trong nhựamềm gồm các dạng axít đắng là α, β,γ, δ-axít đắng Vị đắng của bia chủ yếu là do

α-axít đắng tạo nên, còn các dẫn xuất của β- axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễchịu

+ Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ bịoxi hóa nên nó bảo vệ nhựa houblon Trong quá trình nấu bia, hầu hết tanin của hoahoublon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu làcủa malt và chỉ khoảng 10-20% là polyphenol của hoa houblon.

+ Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydrat cacbon và nhiềuhợp chất chứa ôxi dạng tecpen Tinh dầu houblon không hoà tan trong nước nhưng dễ baytheo hơi nước Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay hơi chỉ cònkhoảng 2% tồn tại trong bia tạo hương thơm cho bia Trong quá trình bảo quản, tinh dầu

sẽ mất dần do bay hơi và bị ôxi hoá, do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia vì các sảnphẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng của bia

c) Nước

Vai trò

- Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia Thành phần và tínhchất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng thànhphẩm

- Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90% Trong nhà máybia nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu,làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinh xí nghiệp… Do

đó lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn, lượng nước dùng để nấu bia không những đòihỏi có đầy đủ tiêu chuẩn của nước uống mà còn có những yêu cầu riêng đáp ứng chocông nghệ sản xuất bia

d) Nấm men

Nấm men bia là vi sinh vật đơn bào thuộc giống Saccharomyces có hình cầu hoặchình elip, kích thước 6÷9µm Sinh sản vô tính bằng nảy chồi Có khả năng sống trongmôi trường dinh dưỡng có đường, nitơ, photpho, các chất vô cơ và hữu cơ khác Chúng làcác vi sinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong cả điều kiện hiếu khí và yếm khí Trongđiều kiện có oxy chúng tiến hành quá trình tăng sinh khối là chính Trong điều kiệnkhông có oxy chúng tham gia quá trình lên men tạo C2H5OH, các sản phẩm lên men khácnhư: Rượu bậc cao, ester, andehyd, acid hữu cơ … và CO2

Có 2 loại nấm men sử dụng trong công nghệ sản xuất bia : Nấm men nổi và nấmmen chìm

 Nấm men nổi : (Saccharomyces cerevisiae)

- Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, chủ yếu lơ lửng trên bề mặt thiết bị, khó

lắng lọc nên trong quá trình lọc cần chú ý kĩ

- Nhiệt độ lên men : 10÷25oC

- Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt môi trường

- Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày nổi

trên bề mặt cùng với bọt của bia, bia tự trong chậm

- Lên men được các đường : Glucose, fructose, saccharose, maltose, 1/3 rafinase và các dextrin đơn giản.

Hình 1.7 Nấm men nổi

 Nấm men chìm : (Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces uvanium )

- Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp, phân bố ở tầng sâu thiết bị, dễ kết lắng

và phân lớp, do đó dễ lọc và tái sử dụng nấm men

- Nhiệt độ lên men : 0÷10oC

- Tiêu thụ hầu hết các chất chiết có trong dịch lên men

- Lên men mạnh trong môi trường lỏng Khi hết nguồn cơ chất trong môi trường,chúng có xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy tank lên men làmcho bia tự trong nhanh hơn so với lên men nổi

- Lên men được glucose, mannose, galactose, fructose, saccharose, maltose Đặcbiệt rafinase và các dextrin đơn giản lên men tốt

- Không lên men được các loại đường : Lactose, arabinose, inulyn…

- Trong công nghệ sản xuất bia, đa số các nhà máy bia ở Việt Nam đều sử dụng nấmmen chìm trong công nghệ sản xuất bia

Hình 1.8 Nấm men chìm

Bảng 1.2 Các tiêu chuẩn của nấm men

STT Tên yêu cầu Tiêu chuẩn

2 Mục đích và yêu cầu của quá trình nghiền mant:

2.2 Yêu cầu quá trình nghiền malt:

Quá trình nghiền malt cần chú ý nội nhũ càng mịn càng tốt, vỏ trấu không bị bể hoàn toàn

để hỗ trợ cho quá trình lọc sau này, đồng thời tránh sự trích ly tanin, chất đắng vào dungdịch sẽ tạo màu và vị không tốt cho dịch đường

3 Trình bày mục đích, các biến đổi trong quá trình thủy phân, giải thích ý nghĩa của thông số thời gian và nhiệt độ:

3.1 Mục đích:

Chuyển hóa các thành phần của malt thành những chất hòa tan trong nước (các loạiđường, acid amin, protein, polypeptide, pectin…) và loại bỏ các chất không hòa tan rangoài

Các hợp chất trong malt dễ dàng chuyển từ hạt vào nước mà không cần sự tác động củaenzyme Còn phần lớn tinh bột trong malt là hợp chất không tan trong nước, để chuyểnchúng thành các chất hòa tan cần sự tác động của enzyme Đây là quá trình sinh hóa phứctạp ta phải điều chỉnh quá trình này đảm bảo một tỷ lệ nhất định giữa các sản phẩm thủyphân tinh bột cũng như Protein trong dịch đường, bởi tỷ lệ này ảnh hưởng rất lớn đếnchất lượng bia thành phẩm

3.2 Các biến đổi trong quá trình thủy phân:

3.2.1 Biến đổi do quá trình thủy phân

Quá trình thủy phân là quá trình chuyển hóa thành phần của Malt và những nguyên liệuthay thế thành những chất hòa tan trong nước Trong đó giữ vai trò quan trọng là các loạiđường và các acid amin Trong các quá trình này, không chỉ tinh bột biến thành đường màProtein cũng biến thành các acid amin tự do

Các hợp chất hòa tan trong Malt và thế liệu dễ dàng chuyển từ hạt vào nước mà khôngcần có sự tác dụng của enzym Tuy nhiên trong Malt, nguyên liệu thay thế không nảymầm thì hàm lượng chất hòa tan rất ít Trong Malt hàm lượng này chiếm chỉ khoảng 10 –15%, còn nguyên liệu thay thế không nảy mầm không được phân nửa lượng trên

Quá trình trên là quá trình thủy phân hợp chất cao phân tử có trong nguyên liệu bằngenzym Đây là quá trình sinh hóa phức tạp, ta phải biết điều chỉnh quá trình này để đảmbảo một tỷ lệ nhất định giữa các sản phẩm thủy phân tinh bột cũng như thủy phân cácProtein trong nước nha, tỷ lệ này ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bia sau này

Quá trình thủy phân Protein và đường hóa phụ thuộc rất nhiều yếu tố đặc biệt là nhiệt độ,

pH, nồng độ của enzym, nồng độ của hỗn hợp và thời gian thủy phân Người ta dựa vàocác nhân tố trên để điều chỉnh quá trình thủy phân nhằm thu được nước nha có chất lượngđúng theo quy định công nghệ tại công ty

a Quá trình thủy phân tinh bột

Sự thủy phân tinh bột chủ yếu chịu tác động của enzym: - Amylaza, – Amylaza

Mục đích quá trình thủy phân tinh bột bằng enzym là để phân cắt Amylaza, Amylopectin

và Dextrin bậc cao thành đường đơn giản, Dextrin đơn giản dễ hòa tan vào trong nước vàtrở thành chất hòa tan của dịch đường Trong phản ứng này tinh bột là cơ chất, còn chấtxúc tác là nhóm enzym Amyloza có sẵn trong Malt

Trong sản xuất bia sử dụng nguyên liệu chưa ươm mầm với khối lượng lớn để thu đượcchất hòa tan cao cần thiết là phải bổ sung thêm lượng enzym vào Chế phẩm enzym từVSV, ngoài và – Amylaza còn có một số enzỵm khác mà trong Malt Đại Mạch khôngcó

Sản phẩm chính của quá trình thủy phân tinh bột là đường Maltoza, Dextrin và một lượngkhông đáng kể là Glucoza

Thực ra những sản phẩm này đã được thu nhận ở giai đoạn ươm mầm nhưng đến giaiđoạn đường hóa thì điều kiện thủy phân mới thực sự đáp ứng yêu cầu thuận lợi nhất cho

sự hoạt động của hệ enzym thủy phân Nhờ vậy phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh nhất vàlượng cơ chất cơ bản mới được phân cắt ở giai đoạn này

Như vậy là dưới tác dụng của nhóm Enzym Amylaza hai cấu tử của tinh bột là Amylaza

và Amylopectin bị phân cắt thành nhiều loại sản phẩm, trong đó Maltoza chiếm 50% khốilượng còn lại là 50% Dextrin bậc cao, Dextrin bậc thấp, Saccharoza, Glucoza vàFructoza Tỷ lệ các cấu tử này không ổn định, nó phụ thuộc chất lượng của Malt và chế

độ thủy phân

b Quá trình thủy phân Protein

Đặc điểm của quá trình thủy phân Protein

Bên cạnh các enzym làm nhiệm vụ đường hóa để chuyển tinh bột thành hỗn hợp các loạiđường khác nhau, trong quá trình thủy phân nguyên liệu còn có sự tham gia của hệenzym proteaza giữ chức năng thủy phân Protein thành các acid amin, các peptid và cácpolypeptid… một phần các chất này sẽ là thức ăn cho nấm men, một phần khác sẽ làthành phần không thể thiếu của bia thành phẩm Nhờ đạm hòa tan mà nước nha trở nêngiàu dinh dưỡng cho nấm men sinh sản và phát triển Hương vị đậm đà của bia, khả năngtạo bọt và giữ bọt cũng do quá trình thủy phân Protein tạo ra

Xúc tác cho sự phân giải Protein là hai thành phần chủ yếu của Proteaza: Proteinaza vàPeptitaza

Proteaza thủy phân các Protein đến Albumoza, Pepton và Polypeptid Vùng nhiệt độ tốithích ở điều kiện đường hóa là 50 ÷ 600C Ở nhiệt độ 500C sẽ tạo ra nhiều sản phẩm bậcnhất hơn như Pepton, Polypeptid (ta còn gọi là nhiệt độ pepton hóa) Nhiệt độ 600C thíchhợp cho sự hình thành các sản phẩm bậc trung hòa tan và thường ở dạng Albumoza.Vùng acid tối thích cho tác dụng của Proteinaza là pH = 4,6÷5,0

Peptiaza sẽ thủy phân Peptid đến acid amin, vì enzym này kém chịu nhiệt nên trong khisấy Malt hầu hết chúng bị phá hủy, nhiệt độ tối thích ở điều kiện đường hóa là 45÷480C,

pH tối thích: 7,5 ÷ 8,0

Người ta khẳng định rằng, khả năng tạo bọt của bia do các keo Protein quyết định, cònkhả năng giữ bọt thì do sản phẩm của quá trình lên men (cồn, este, các acid bay hơi…) vànhững chất đắng của hoa Houblon quyết định Albumin và Albumoza, có tính hoạt động

bề mặt cao, có vai trò lớn trong sự tạo bọt Những chất hòa tan giàu Pectin và gôm củahoa Houblon cũng có vai trò tương tự Còn các acid amin, mặc dù không phải là nhữngchất hoạt động bề mặt, nhưng chúng có thể tương tác với đường tạo ra Melanoid cũng cókhả năng tạo bọt

Các enzym Proteaza thủy phân Protein và chuyển Protein thành những Polypeptid phứctạp nhưng không có tính đông tụ Tiếp theo đó là các enzym Polypeptidaza chuyển cácPolypeptid thành các acid amin Lúc chế biến Malt, nếu sấy Malt cao quá nhiệt độ quyđịnh, enzym này mất hoạt lực nên khâu chuyển hóa quan trọng này không thể tiến hànhnhanh chóng được Trong trường hợp này bản thân các Proteaza phải phân cắt không chỉ

các mối liên kết Peptid trong Protein, mà cả trong các Polypeptid khác nhau, thậm chí cảtrong Dipeptid.

Mặc dù các chất Protein được tạo nên một lượng không lớn trong nha, chỉ khoảng 3,1 –5,6% đối với nước nha từ Malt đại mạch, nhưng chúng lại ảnh hưởng lớn đến quá trìnhtạo bọt và độ bền của bia

Mặt trái của Protein trong bia là chúng có thể làm cho bia bị đục, đặc biệt là các sảnphẩm có phân tử lượng cao như Albumoza, Polypeptid và các acid amin hợp thành nhómProtein hòa tan bền vững, chúng khác Protein bình thường là không tách ra khỏi dungdịch khi bị đun sôi (không đông tụ), nhưng chúng lại có tính collit cao Albumin, Pepton

và các Polypeptid có khả năng tạo nhiều bọt và làm hoàn thiện vị của bia Riêng Peptid

và các acid amin còn là các chất dinh dưỡng không thể thiếu được cho nấm men pháttriển

Trong suốt quá trình đường hóa và thủy phân, Protein không thể tách khỏi hiện tượngchất đạm bị đông tụ Sự động tụ này có thể bắt đầu ngay từ khi nâng nhiệt độ lên gần

600C, khi Albumin bắt đầu đông tụ và nếu tiếp tục nâng nhiệt độ thủy phân lên 900C thìGlubulin bắt đầu đông tụ Thời gian để nhiệt độ cao càng kéo dài thì sự đông tụ Proteincàng xảy ra mạnh Khi sôi, xảy ra sự phân hủy chất đạm, vị trí các mối liên kết peptid bịthay đổi, các mối liên kết hydro bị phá hủy làm xuất hiện những nhóm chức năng, nhữngtrung tâm hoạt lực mà ở Protein bình thường chúng ẩn bên trong phân tử Các thành phầnProtein xuất hiện ở nhiệt độ cao có tác dụng quan trọng trong sự duy trì độ bền của bia.Tiêu chuẩn của nước nha để sản xuất loại bia có chất lượng và có độ bền cao là cứ trong

100 ml nước nha với nồng độ chất hòa tan khoảng 12 – 13% cần có 75 – 100mg nitơ tổngvới tỷ lệ các nhóm Protein trên như sau (%): nhóm có phân tử lượng thấp 12 – 15, nhóm

có phân tử lượng cao 12 – 15 và nhóm Protein bị thay đổi cấu trúc phân tử 60 – 75

Xúc tác cho sự phân giải Protein là hai thành phần chủ yếu của Proteaza là Proteinaza vàPeptitaza

Người ta khẳng định rằng, khả năng tạo bọt của bia do các keo Protein quyết định, cònkhả năng giữ bọt thì do sản phẩm của quá trình lên men (cồn, este, các acid bay hơi…) vànhững chất đắng của hoa Houblon quyết định Albumin và Albumoza, có tính hoạt động

bề mặt cao, có vai trò lớn trong sự tạo bọt Những chất hòa tan giàu Pectin và gôm củahoa Houblon cũng có vai trò tương tự Còn các acid amin, mặc dù không phải là nhữngchất hoạt động bề mặt, nhưng chúng có thể tương tác với đường tạo ra Melanoid cũng cókhả năng tạo bọt

Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ cấu sản phẩm thủy phân Protein

Nói cơ cấu sản phẩm trên Protein tức là tỷ lệ về khối lượng giữa các pha sản phẩm (thấpphân tử, phân tử trung bình, cao phân tử) Tác nhân để tạo ra tỷ số này là hệ enzym, vìvậy các yếu tố ảnh hưởng đến cơ cấu sản phẩm đó là: nhiệt độ, pH môi trường và thờigian

Qua nghiên cứu về quá trình đường hóa của Malt, Hopkin đã rút ra kết luận:

Tinh bột bị thủy phân nhiều nhất và tạo thành nhiều chất chiết nhất là ở 65 – 680C

Hàm lượng đường khử tạo thành nhiều nhất là ở nhiệt độ 60 – 620C

Hàm lượng đường có khả năng lên men tạo thành nhiều nhất ở 650C

Hàm lượng đạm hòa tan bền vững tạo thành nhiều nhất ở 50 – 550C

Hàm lượng đạm Formol tạo thành nhiều nhất ở 50 – 600C

Hàm lượng các hợp chất cao phân tử chứa nitơ tạo thành nhiều nhất ở 55 – 600C

Ở pH = 5: Hàm lượng chất chiết tạo thành nhiều nhất

Ở pH = 5,5: Hàm lượng Maltoza tạo thành nhiều nhất và tốc độ lọc bã Malt cũng lớnnhất

Ở pH = 7,5: Dịch cháo đường hóa nhanh nhất

Thời gian đường hóa có hiệu quả nhất là trong hai giờ, vượt quá giới hạn này, sự tích lũysản phẩm có tăng nhưng không đáng kể

3.2.2 Biến đổi do các quá trình enzim khác

a Thủy phân fitin

Trong các hợp chất hữu cơ chưa phospho thì fitin là cấu tử chiếm nhiều nhất về khốilượng và có ý nghĩa hơn cả trong công nghệ sản xuất bia Cũng giống như các cơ chấtkhác ở giai đoạn ươm mầm, fitin đã bị thủy phân cục bộ nhưng với tốc độ bé Đến giaiđoạn đường hóa, quá trình này mới xảy ra với tốc độ tối đa với sự xúc tác của enzimfitaza Chức năng của fitaza là xúc tác phân cắt acid phosphoric khổi phân tửamylopectin Nhiệt độ tối ưu của enzim này là 45-500C, còn pH là 5,2-5,3 Sự thủy phânfitin và các hợp chất hữu cơ khác chứa phospho và kèm theo đó là sự giải phóng acidphosphoric đã làm cho độ chua định phân và tính đệm của dịch cháo tăng lên Điều này

có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ sản xuất dịch đường, vì sự tăng độ chua dịch cháoluoon kèm theo sự gia tăng hiệu suất đường hóa và nhiều ảnh hưởng dương tính tới dịchđường thu được

b Thủy phân Hemixelluloza

Ở giai đoạn ươm mầm, thành tế bào của nội nhũ cơ bản đã bị biến dạng Đến giai đoạnđường hóa thì chúng mới thực sự bị phá hủy Sự thủy phân Hemixelluloza mang hai ýnghĩa: thứ nhất là cung cấp, bổ sung chất hòa tan cho dịch đường, thứ hai là phá bỏ hàngrào chắn, tạo điều kiện cho các enzym còn lại hoạt động mà không bị vướng các chướngngại vật

Tham gia thủy phân Hemixelluloza là nhóm enzym sitaza Nhiệt độ tối ưu của chúng là

450C còn pH là 5,0

3.2.3 Biến đổi do các quá trình phi enzyme

Ngoài các quá trình enzym xúc tác thủy phân các hợp chất cao phân tử, trong thời gianđường hóa còn xảy ra nhiều quá trình quan trọng khác mà kết quả của chúng ảnh hưởngtrực tiếp ở mức độ cao đến thành phần và tính chất của thành phẩm

a Sự lắng và biến tính Protein

Sự biến tính và kết lắng là những thuộc tính của Protein khi chúng bị tác động những yếu

tố ngoại cảnh (nhiệt độ cao của môi trường)

Đây là những quá trình có lợi cho công nghệ sản xuất bia vì khi Protein bị biến tính vàkết lắng thì chúng bị loại ra khỏi dung dịch đường, làm tăng độ bền keo của bia, tức làlàm giảm khả năng gây đục Có được tính chất này là do Protein có những tính chất hóa

lý và hóa học khá đặc biệt Sự biến tính và kết tụ Protein có ảnh hưởng hai mặt:

Mặt tốt là loại bỏ được các mạch Polypeptid có khả năng kết tủa nhưng không thể thủyphân được nữa, làm tăng độ bền keo của bia

Mặt bất lợi là có những mạch Polypeptid đã biến tính nhưng “chưa kịp” bị phân cắt đểtạo thành acid amin thì cũng bị kết tủa theo, tạo nên sự hao phí Protein

Quá trình biến tính và keo tụ protein phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH môitrường và thời gian đường hóa Nhiệt độ càng cao, thời gian càng kéo dài thì lượngprotein biến tính càng nhiều xu thế trong sản xuát bia là làm sao cho lượng protein biếntính càng nhiều càng có lợi vì độ bền keo sẽ tăng lên

b Sự tạo thành Melanoid

Phản ứng Melanoid là phản ứng có vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuấtbia Quá trình tạo ra Melanoid đã xảy ra một cách mạnh mẽ ở giai đoạn sấy Malt, tạo ramột bước ngoặc quan trọng về tính chất cảm quan của bán thành phẩm Đến giai đoạnđường hóa, điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố khác chưa tối ưu cho quá trình trên nhưng

dù sao thì một lượng đáng kể Malanoid cũng được tạo thành, góp phần nâng cao chấtlượng của thành phẩm

c Hòa tan các thành phần của chất Malt

Trong quá trình đường hóa do tiến hành ở nhiệt độ cao, nên một số cấu tử sẽ hòa tan vàotrong nước, nhưng không phải tất cả cấu tử hòa tan đều tốt mà vẫn có những cấu tử hòatan có hại (acid béo, chất chát, chất đắng,…) Chính vì vậy mà trong công nghệ sản xuấtdịch đường, việc khống chế chất nào, kích thích chất nào hòa tan vào dung dịch đường làmột công việc quan trọng của các nhà công nghệ học

d Phản ứng giữa muối của nước và phosphat của cháo malt

Khi bắt đầu hòa bột malt vào nước, phản ứng giữa muối của nước và phosphat của malt

đã bắt đầu xảy ra Các muối bicacbonat và cacbonat sẽ biến đổi kaliphosphat bậc nhấtthành bậc hai, đồng thời với nó là sự tạo thành phosphat bậc hai của canxi và magiê vàthỉnh thoảng lại tạo ra canxi phosphat bậc ba Những phản ứng này sẽ làm giảm độ chuađịnh phân và tính đệm của dịch cháo

Các muối gây ra độ cứng phi cacbonat cho nước, khi tham gia phản ứng với các muốiphosphat của dịch cháo sẽ làm tăng định phân và tính đệm của nó lên

3.2.4 Những biến đổi về lý và hóa học

Trong thời gian đường hóa sự gia nhiệt hỗn dịch hoặc đun sôi hỗn dịch sẽ gây ra hiệntượng kết lắng từng phần những protid kém chịu nhiệt Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt

độ, thời gian đun nóng và pH của hỗn dịch

Nhiệt độ đun nóng càng cao và thời gian đun nóng càng lâu thì lượng protid hòa tan bịkết lắng càng nhiều Mặt khác quá trình kết lắng protid sẽ xảy ra hoàn toàn hơn khi pHcủa khối cháo càng gần với điểm đẳng của protid

Sự hình thành Melanoid: trong cháo Malt hoặc dung dịch đường có chứa một lượngđường khá lớn và một lượng acid amin đáng kể Khi nhiệt độ tăng cao đến một giới hạnnhất định, các hợp chất trên sẽ tác động tương hỗ với nhau tạo thành Melanoid, đồng thờitrong thời gian đun sôi cháo Malt sẽ xảy ra hiện tượng thủy phân từng phần Pentozan,cho ra Furfurol và Oxy Metylfurrol Những chất này sẽ tham gia vào sự hình thànhMelanoid Lượng Melanoid này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo màu, mùi, vị vàkhả năng giữ bọt của bia Song nếu lượng Melanoid quá nhiều sẽ gây ảnh hưởng xấu đếnmàu và vị của bia, do đó cần điều chỉnh thời gian đun sôi cháo Malt để cho lượngMelanoid không vượt quá giới hạn cho phép

Sự hòa tan những thành phần khác của Malt: sự hòa tan những chất chát và chất đắngtrong vỏ trấu đã gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của dịch đường và bia, sự hòa tannày xảy ra càng dễ dàng nếu nhiệt độ càng cao, đặc biệt nếu dùng nước cứng thì càngthuận lợi Những chất này hòa tan và đi vào dịch đường, làm tăng cường độ màu và gâytác dụng xấu đối với vị của dịch đường Sự oxy hóa chất chát thành phlobaphen càng gâytác dụng xấu hơn đối với chất lượng bia

3.2.5 Những biến đổi và điều chỉnh khi nấu với thành phần thế liệu cao.

Thực tế cho thấy không phải lúc nào và ở đâu cũng đều nấu bia bằng 100% Malt Tùythuộc vào điều kiện khách quan và chủ quan cụ thể của mỗi nhà sản xuất người ta códùng thế liệu (chưa qua nảy mầm) để thay thế một phần Malt Tuy nhiên để điều này đạtkết quả như mong muốn cần lưu ý:

Bôt Malt và thế liệu rất khác nhau về cấu trúc, tính chất hóa lý, hàm lượng các hoạt chấtsinh học (enzym)…

Với bột Malt: do để quá ươm mầm, cấu trúc của cơ chất (Glucid, Protein) đã có sự thayđổi ít nhiều chúng đã được thủy phân, đồng thời các hệ enzym đã được hoạt hóa hoặc tạovới hàm lượng lớn, vì vậy tính chất hồ hóa của bột Malt rất yếu, nên thậm chí không qua

hồ hóa mà bột Malt vẫn thủy phân gần như hết cơ chất Glucid của nó

Với bột thế liệu: do đặc điểm không qua nảy mầm, nên về cấu trúc của cơ chất gần nhưgiữ nguyên vẹn, mặt khác các hệ enzym (Amylaza, Proteaza) rất nghèo, không được hoạthóa Do đó tính chất của tinh bột thể hiện hồ hóa rất nhanh, sau khi qua điểm hồ hóa, ởđiều kiện gia công nước nhiệt (nấu sôi) tinh bột sẽ chín, từ đó sự xâm nhập và phân cắtcủa enzym (Amylaza) sẽ dễ dàng và thuận lợi hơn rất nhiều

Khi có sử dụng thêm thế liệu thì bột thế liệu càng cần nghiền mịn, khả năng tiếp xúc của

cơ chất và enzỵm càng cao, hiệu quả thủy phân bột thế liệu càng triệt để

Khi sử dụng bột thế liệu nếu lớn hơn 30% thường có xu hướng tăng pH của hỗn dịch, kéotheo vùng pH thích hợp của enzym ra khỏi vùng hoạt hóa của chúng nhất là đối vớiProteaza (hoạt hóa ở vùng acid) Đây chính là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng thủy phânkhông triệt để cơ chất của thế liệu, gây khó khăn cho quá trình lọc tách dịch đường hóa,làm cho dịch đường hóa hay bị đục Vì thế để tăng hiệu suất đường hóa, cần phải tiếnhành điều chỉnh pH của dịch cháo bằng những phương pháp thích hợp như axit hóa bằngacid lactic, acid sunfuric…

Khi có sử dụng nhiều thế liệu thường lượng enzym trong Malt không đủ khả năng thủyphân triệt lượng cơ chất của thế liệu, nên ta cần bổ sung một lượng chế phẩm enzym từbên ngoài, hỗ trợ cho quá trình thủy phân đạt yêu cầu

3.3 Ý nghĩa các thông số thời gian và nhiệt độ

+ Nhiệt độ đến 520C, thời gian 30 phút

+ Nhiệt độ đến 570C, thời gian 15 phút

+ Nhiệt độ đến 620C, thời gian 55 phút

+ Nhiệt độ đến 720C, thời gian 25 phút

+ Nhiệt độ đến 760C, thời gian 10 phút

Nhiệt độ thủy phân là yếu tố quyết định cường độ và chiều hướng tiến triển của các quátrình enzym Mỗi một enzym đều có nhiệt độ tối ưu riêng, nghĩa là tại đó nó sẽ xúc tácphản ứng với cường độ mạnh nhất Nếu tăng nhiệt độ thủy phân tinh bột lên đến mộtnhiệt độ nhất định thì tốc độ đường hóa tăng nhanh Nhưng nếu tiếp tục tăng quá giới hạnthì các enzym bị giảm hoạt lực, quá trình đường hóa giảm lại hoặc dừng hẳn

Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của α - Amylaza trong quá trình đường hóa là 70 – 750C, ởnhiệt độ này ưu thế cho sự tạo thành dextrin Nhiệt độ giới hạn cho hoạt động của α

- Amylaza của malt đại mạch là 760C, ở nhiệt độ cao hơn enzym sẽ bị mất hoạt lực

Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của α – Amylaza là 60 – 630C, ưu thế cho sự tạo thànhmaltoza

Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của Amylophosphataza là 700C

Điều quan trọng khi đạt đến nhiệt độ tối ưu rồi, ta cần phải duy trì nhiệt độ đó một thờigian để enzym thực hiện quá trình xúc tác thủy phân, có như vậy quá trình phân cắt cáchợp chất cao phân tử mới triệt để, hiệu suất thu hồi chất lượng cao

Như vậy, ta có thể sử dụng nhiệt độ để điều chỉnh quá trình thủy phân, tỷ lệ các thànhphần trong sản phẩm đường hóa Muốn thu hồi nước nha có chất lượng cao thì nhiệt độtrong quá trình đường hóa phải được kiểm soát theo đúng quy trình quy định

4 Trình bày mục đích và các biến đổi trong quá trình Houblon hóa

4.1 Mục đích quá trình Houblon hóa

Hòa tan các chất đắng, chất thơm, chất chát tạo mùi vị, màu cho bia Các chất trong hoa

sẽ kết hợp với các chất trong dịch đường làm ổn định các thành phần trong bia

Tạo điều kiện cho sự hình thành tủa giữa các protein cao phân tử kém bền vững với tanin.Tạo phản ứng Melanoid

Tiêu diệt các enzyme xúc tác sinh học

Khử trùng dịch lên men ở 1000C

Làm bay một phần hơi nước của dịch lên men

Gia tăng độ màu, acid, tạo thành các chất khử, giảm độ nhớt, tăng độ bền sinh học, khảnăng tạo bọt và giữ bọt

4.2 Các biến đổi trong quá trình Houblon hóa:

- Biến đổi vật lý:

nồng độ chất khô trong dịch đường tăng lên do có một lượng nước đã bốc hơi ở nhiệt độcao, do đó thể tích của dịch đường cũng giảm Độ nhớt của dịch đường cũng giảm

- Biến đổi hóa lý:

Sự trích ly các cấu tử hoa houblon: các chất hòa tan trong hoa houblon được trích ly vàodịch đường nấu tạo mùi vị cho bia

Sự hình thành hệ keo: polyphenol, chất đắng và các hợp chất nitơ trong hoa houblon lànhững chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính cao, vì thế chúng có khả năng giữ bọt khí

CO2 trên bề mặt và góp phần tạo bọt cho bia, tăng giá trị cảm quan Polyphenol của hoahoublon khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với các protein để tạothành phức chất dạng màng nhầy Các phức chất này rất dễ kết lắng và khó kết lắng theocác cặn trong dịch đường, do đó tăng độ bền keo và ổn định thành phần hóa sinh củadung dịch đường

Sự biến tính của một số protein

Sự bốc hơi của nước và của các hợp chất dễ bay hơi (tinh dầu, acid hữu cơ)

- Biến đổi hóa học:

Phản ứng đồng phân hóa các acid đắng: trong quá trình houblon hóa có xảy ra phản ứngđồng phân hóa các thành phần acid đắng và làm cho chúng tan tốt hơn trong dịch đường.Các phản ứng thủy phân chất đắng: tạo ra các sản phẩm thấp như acid acetic,isobutandehyde và các acid đắng Các acid đắng tuy có phân tử lượng thấp hơn nhưng

có độ đắng nhiều hơn so với cá hợp chất ban đầu

Phản ứng Maillard: xảy ra giữa các phản ứng đường khử và các nhóm amin tạo ra sảnphẩm melanoidin làm tăng độ màu của dịch đường và bia thành phẩm

Sự giảm nhẹ pH của dịch đường: sự giảm pH từ 5.4-5.5 về 5.2 do nước bay hơi và sựtrích ly acid đắng từ hoa houblon

- Biến đổi hóa sinh: các enzyme trong dịch đường bị vô hoạt

- Biến đổi sinh học: hầu như các vi sinh vật bị tiêu diệt

- Biến đổi cảm quan: xảy ra các biến đổi về màu, mùi, vị của dịch đường, tăng độbền bọt và bền keo, góp phần làm tăng hương vị và giá trị cảm quan cho bia

5 Trình bày các yêu cầu của nấm men, điều kiện và biến đổi trong lên men bia: 5.1 Yêu cầu nấm men

Nấm men có khả năng chuyển hóa các loại đường đơn, acid amin… giải phóng ra rượuetylic, CO2 và các sản phẩm phụ khác

Nấm men khi đưa vào lên men phải đạt từ 10 – 20x106tế bào/ml dịch

Nấm men phải thuần khiết

Tốc độ và khả năng kết lắng

Tốc độ và khả năng lên men

5.2 Biến đổi trong lên men

- Biến đổi sinh học:

Giai đoạn sinh trưởng hiếu khí: để tăng sinh khối nấm men ở giai đoạn này, nấmmen nảy chồi và phát triển rất nhanh đạt cực đại ở ngày thứ 3 đồng thời là sự giảmnhanh nồng độ chất hòa tan trong dịch đường, nhiệt độ tăng dần và có sự xuất hiệncủa nhiều bo0ngs khí to phủ kín bề mặt dịch nha.

Giai đoạn sinh trưởng kị khí: nấm men sinh trưởng trong môi trường trong điều kiệnkhông có O2 và nồng độ đường thấp quá trình lên men bắt đầu chuyển từ lên men hiếukhí sang lên men kị khí

- Biến đổi hóa sinh:

Trong quá trình lên men, sự chuyển hóa đường thành rượu được thực hiện qua chuỗiphản ứng rất phức tạp phương trình tổng quát được biểu diễn như sau:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Dưới xúc tác sinh học của các enzyme được hình thành trong quá trình lên mennhư aldolase, triphosphatedehydrogenase, phosphoglyceromutase, enolase, carboxylase một số sản phẩm phụ được hình thành như các acid hữu cơ, este, rượu bậc cao, aldehyde,glycerin Trong quá trình lên men, sản phẩm α-acid acetohydroxyl cũng được tạo ra.Chất này được chuyển đổi thành diacety; và 2,3-pentanediol, đây là chất gây mùi khóchịu nếu vượt quá ngưỡng Các hợp chất trên sẽ được chuyển hóa trong quá trình lênmen phụ và tàng trữ bia nhờ enzyme α-acetolactate decarbonxylase

- Biến đổi lý hóa:

Trong quá trình lên men chính, quá trình lý hóa cũng xảy ra mạnh mẽ

pH từ 5.3÷5.4 của dịch đường ban đầu giảm dần về pH từ 4.2÷4.6 trong bia non do sựtạo thành CO2 và acid hữu cơ, pH giảm tạo điều kiện cho protein đông tụ và kết lắng với

Sự tạo bọt: khí CO2 được tạo thành trong quá trình lên men lúc đầu hòa tan vào dịch,sau đó tăng dần và tách ra ở dạng khí Trên bề mặt của lớp khí có lớp hấp phụ các chất cóhoạt tính bề mặt như protein, nhựa hoa houblon Các chất này là cơ sở để tạo thành cáclớp xốp như bông khí CO2 Khi các túi khí riêng lẻ dính vào nhau tạo nên lớp bọttràn khí và xếp dày trên bề mặt của dịch lên men

Do sự thay đổi các tác nhân kỹ thuật như oxy, pH, nhiệt độ làm protein bị biến tính gâykeo tụ protein, dẫn đến sự thay đổi lớn đến độ nhớt của bia, ảnh hưởng đến sự liên kết và

độ mịn của lớ Các biến đổi xảy ra

Trong quá trình lên men chính các chất không hòa tan tồn tại trạng thái lơ lửng khi gặpnhiệt độ thấp thì nhựa hoa houblon, các hợp chất tannin, protein đông tụ, ngoài racác tế bào nấm men cũng chịu ảnh hưởng của nhiệt độ thấp, áp suất và nồng độ

CO2 cao cũng lắng xuống hấp thụ trên bề mặt các chất huyền phù khác nhau rồilắng xuống đáy tiếp tục lên men từ từ → bia dần trong, tạo các este, bão hòa CO2 tạocho bia vị ngon hơn, độ bền bọt cao hơn và thuận lợi cho quá trình lọc sau này

Lên men phụ ở nhiệt độ thấp sẽ khử diacetyl, rượu bậc cao, aldehyde một số tế bào nấmmen bị chết hoặc tự phân

Trong suốt quá trình, CO2 nổi lên bề mặt dịch lên men góp phần đẩy oxy ra làm giảm

pH, hạn chế vi sinh vật hiếu khí phát triển, tránh được hiện tượng oxy hóa làm giảm chấtlượng bia

Quá trình chín bia làm mất mùi bã hèm, vị ngọt mất khi lên men hết chất khô còn lại, vịđắng dần dần mất hết do sự tương hỗ giữa protein và tannin hình thành nên phức chất kếttủa

6 Yêu cầu chất lượng của sản phẩm bia:

Bia non trong, có mùi thơm đặc trưng, không có vị lạ, không bị chua, Bx ≤ 4%, thể tích ≥1,5 lít, độ cồn ≥ 5%

KẾT QUẢ THỰC HÀNH:

1 Quá trình thủy phân

Dịch thủy phân thu được có màu vàng đậm, trong suốt

Dịch thủy phân có nồng độ Bx là 19

Dịch đường thu được là 2500ml

Xác định hiệu suất thủy phân: Để đánh giá quá trình thủy phân dưới tác dụng của

enzyme phải xác định % chất khô chuyển vào dịch lên men so với lượng nguyên liệuban đầu, hay nói cách khác là phải xác định hiệu suất chiết E:

E = Trong đó:

V: Thể tích của dịch đường nóng sau khi thủy phân: 2.5lít

η: Nồng độ của dịch đường: 19%

d: Khối lượng riêng của dịch đường: 1,0716kg/lít

G: Khối lượng nguyên liệu đã dùng để nấu bia, 0,5kg

0,96: Hệ số hiệu chỉnh cho việc giảm thể tích của dịch đường do làm nguội

E = = E = = 97,93

2 Quá trình houblon hóa:

Hoa viên 10% - α acid rắn

Hiệu suất trích ly: α acid rắn 30%

Ta có hàm lượng acid amin có trong hoa viên = 30BU (30mg a.a/1 lít)

Vì hiệu suất trích ly là 30% nên lượng hoa viên cần dùng là: 1,5 g hoa viên

Khối lượng thực tế nhóm tiến hành thí nghiệm 1.55g hoa viên

3 Quá trình lên men bia:

Ta có: cứ 1 lít dịch đường – 10 ml dịch nấm men

Vậy 1,5 lít dịch đường – 15 mL dịch nấm men

Bảo quản ở nhiệt độ 2-4 0C, trong quá trình bảo quản sau 2 ngày dịch lên men bắt đầusản sinh CO2, nên mở nắp để xả bớt bọt khí ra ngoài

 Nhận xét sản phẩm:

Dịch đường lên men có màu hơi sậm so với bia

Mùi vị đặc trưng của bia, thơm, ngon

4 Hình ảnh quá trình thực hành:

Hình 2.1 bia non

Hình 2.2 Lọc dịch đường đã lên men

 Nhận xét sản phẩm:

Dịch đường lên men có màu hơi sậm so với bia

Mùi vị đặc trưng của bia, thơm, ngon

BÀI 2: SẢN XUẤT RƯỢU TỪ TRÁI CÂY

A TỔNG QUAN

I RƯỢU TỪ TRÁI CÂY (RƯỢU VANG)

Rượu vang (từ tiếng Pháp vin) là một loại thức uống có cồn được lên men từnước nho hoặc các hoa quả khác Sự cân bằng hóa học tự nhiên nho cho phép nho lênmen không cần thêm các loại đường, axit, enzym, nước hoặc chất dinh dưỡng khác Mentiêu thụ đường trong nho và chuyển đổi chúng thành rượu và carbon dioxit Giống nhokhác nhau và chủng nấm men khác nhau tạo thành các dạng khác nhau của rượu vang.Các dạng rượu vang nổi tiếng là kết quả của sự tương tác rất phức tạp giữa phát triển sinhhóa của hoa quả, các phản ứng liên quan đến quá trình lên men, cùng với sự can thiệp củacon người trong quá trình tổng thể

Rượu vang làm từ các hoa quả không phải nho thường được đặt tên kèm tên sản phẩm mà

từ đó chúng được lên men (ví dụ, rượu vang gạo, rượu vang lựu, rượu vang táo v.v ) vàđược gọi chung là rượu hoa quả Thuật ngữ "rượu vang" cũng có thể bao gồm các loại đồuống hoặc tinh bột đã lên men có nồng độ cồn cao, chẳng hạn như rượu lúamạch, huangjiu, hoặc rượu sa kê

Rượu vang có một lịch sử phong phú hàng ngàn năm, với việc sản xuất rượu vang sớmnhất cho đến nay được phát hiện đã xảy ra khoảng 6000 TCN ở Georgia Kỹ năng sảnxuất rượu vang đã xuất hiện ở khu vực Balkan khoảng 4500 TCN Rượu vang đã đượcuống để ăn mừng ở Hy Lạp cổ đại và La Mã cổ đại

II NHO

1 NGUỒN GỐC

Là một loại quả mọng lấy từ các loài cây thân leo thuộc chi Nho (Vitis) Quả nho mọc

thành chùm từ 6 đến 300 quả, chúng có màu đen, lam, vàng, lục, đỏ-tía hay trắng Khichín, quả nho có thể ăn tươi hoặc được sấy khô để làm nho khô, cũng như được dùng đểsản xuất các loại rượu vang, thạch nho, nước quả, mật nho, dầu hạt nho Tuy nhiên, cácloài nho dại lại bị coi là một loại cỏ dại gây nhiều phiền toái, do chúng che phủ các loàithực vật khác với tốc độ tăng trưởng rất nhanh của mình

Việc trồng nho thuần hóa đã bắt đầu vào 6.000–8.000 năm trước ở Cận Đông Bằngchứng khảo cổ cổ nhất về vị trí làm rượu vang của con người cách nay 8.000 năm trước

ở Gruzia người Hy Lạp, Phoenicia và La Mã cổ đại đã trồng nho tím để ăn và sản xuấtrượu vang Việc trồng nho sau đó lan sang các khu vực khác ở châu Âu, cũng như BắcPhi, và cuối cùng ở Bắc Mỹ

Hình 1 Nho nguyên liệu sử dụng trong bài thực hành.

Ở Bắc Mỹ, có nhiều loài nho bản địa thuộc chi Vitis sinh sống trong tự nhiên trên khắp

lục địa, và là một phần trong khẩu phần ăn của người Mỹ bản địa Thực dân châu Âu

nhận thấy chúng không phù hợp để sản xuất rượu vang, nên đã nhập giống nho Vitis vinifera để phục vụ cho sản xuất rượu.

2 PHÂN LOẠI CÁC GIỐNG NHO

Nho mọc thành từng chùm có khoảng 15 đến 300 quả, và có nhiều màu sắc khác nhaunhư đen, xanh thẫm, vàng, lục, cam và tím Nho "trắng" thực chất là có màu lục, và

có nguồn gốc tiến hóa từ nho tía Đột biến ở hai gen quy định của nho trắng làm mất

sự sản xuất anthocyanin, một chất tạo màu tía của nho Anthocyanin và các chất tạo

màu khác trong họ polyphenol tạo màu tía giúp tạo ra sắc tía trong rượu vang đỏ Phần lớn nho được thu hoạch từ loài được trồng là Vitis vinifera, loài làm rượu vang

châu Âu bản địa của vùng Địa Trung Hải và Trung Á Một lượng nhỏ trái và rượu cónguồn gốc từ các loài châu Mỹ và châu Á như:

 Vitis labrusca, lòa nho làm rượu châu Mỹ, bản địa của miền Đông Hoa Kỳ

và Canada

 Vitis riparia, loài nho hoang của Bắc Mỹ, đôi khi dùng làm mức và rượu vang.

Đây là loài bản địa của đông Hoa Kỳ và bắc Quebec

 Vitis rotundifolia, được dùng làm mức và rượu, là loài bản địa của đông Nam Hoa

Kỳ từ Delaware đến vịnh Mexico

 Vitis amurensis loài nho quan trọng của châu Á.

3 Cấu tạo Quả nho

Một số đặc điểm cấu tạo quả nho:

+ Quả nho kích thước và hình dạng tùy thuộc vào từng giống nho, thông thường có dạnghình cầu và mọng nước

+ Trái nho thường mọc thành chùm có kích cỡ, độ chắc và màu sắc thay đổi tay đổi tùythược vào từng giống

+ Trái nho bao gồm 4 thành phần chính:

Cuống: Mỗi trái có 1 cuống đính trên chùm quả

Vỏ trái: Có màu xanh khi quả còn non và chuyển màu tím, đỏ, xanh tùy thuộc từng giốngkhi quả chín

Thịt quả: Thường chứa nhiều nước, độ đường (độ Brix) và là thành phần chủ yếu quyếtđịnh chất lượng trái nho

Các hạt: Mỗi quả thường có 4 hạt

– Thời gian từ khi đậu quả đến khi chín khoảng 30 – 40 ngày, sau đó quả cần thêm 20 –

30 ngày để tiếp tục chín hoàn toàn

Bảng 1 Thành phần và tỉ lệ khối lượng trong nho

Cuống

2÷5Hạt

2÷6Vỏ

7÷11Thịt quả

80÷85

Quá trình sinh trưởng của quả nho chia làm 3 thời kỳ chính:

 Thời kỳ quả lớn nhanh cho tới khi quả đạt kích thước tối đa

 Thời kỳ lớn chậm cho tới khi quả chuyển màu

 Thời kỳ lớn nhanh về cuối và kết thúc khi quả chín, được thể hiện bằng màu sắc

4 Các thành phần trong nho tươi

Bảng 2 Thành phần dinh dưỡng trong nho tươi

Những hợp chất quý giá trong trái nho tươi như acid folic, acid galic, acid silicic, acidphosphoric… có tác dụng như chất “doping” làm gia tăng hoạt động của hệ thần kinhtrung ương

Trong phần vỏ của trái nho có chứa hợp chất tanin và dầu cần thiết; trong hạt nho có chứahợp chất tanin, phlobaphene, leucithin, vani và dầu béo Các chuyên gia thuộc Viện Dinhdưỡng và Thực phẩm Ba Lan cho biết rằng, tổng hàm lượng các khoáng chất và vitamin

có chứa trong trái nho tươi cao hơn gấp 5 - 7 lần so với táo tây, mận, xoài, cam và được

coi là những viên vitamin tổng hợp tự nhiên tốt nhất mà thiên nhiên ban tặng cho conngười.

5 Các giống nho trồng phổ biến ở Việt Nam

Hiện nay có nhiều giống nho được nhân giống thành công và cho năng suất cao đã được trồng ở Việt Nam như giống nho ăn tươi NH01-93, NH01-48, NH01-96, giống Cardinal (nho đỏ) và giống nho làm nguyên liệu cho chế biến rượu NH02-90

 Giống Cardinal (nho đỏ)

– Đây là giống quan trọng của Việt Nam và các nước quanh vùng như Philippines, TháiLan…

– Giống này có nhiều ưu điểm như mã đẹp, dễ vận chuyển, sinh trưởng nhanh, chấtlượng khá Đặc biệt, giống nho này có một ưu điểm hơn các giống khác là chín sớm(khoảng 4 tháng/vụ trong đó từ cắt cành đến chín chỉ khoảng 90 ngày và 1 tháng ngủ nghỉtrước khi cắt cành để cho ra trái vụ sau.)

 Giống nho ăn tươi NH01-93

– Đây là giống có thời gian sinh trưởng từ 110 – 125 ngày kể từ khi cắt cành sau khi thuhoạch

– Giống này có khả năng sinh trưởng tương đương giống Cardinal, khả năng kháng một

số đối tượng sâu bệnh hại chính tương đương với Cardinal và cao hơn so với NH01-48 – Giống có khối lượng quả to hơn hẳn so với hai giống Cardinal và NH01-48 và có độđường tương đương với Cardinal

– Giống này có mùi hương đặc trưng, quả có màu tím đen, hình ô van rất phù hợp thịhiếu người tiêu dùng

 Giống nho ăn tươi NH01-93 và Giống nho ăn tươi NH01-96

– Đây là giống có thời gian sinh trưởng từ 115 – 120 ngày kể từ khi cắt cành sau khi thuhoạch

– Giống có khả năng sinh trưởng tốt hơn so với giống Cardinal, khả năng kháng một sốđối tượng sâu bệnh hại chính tương đương so với Cardinal

– Khối lượng quả biến động từ 5,5 – 7,2g cao hơn nhiều so với giống Cardinal và 48

– Năng suất bình quân đạt 12 tấn/ha/vụ, độ đường (16-17%) cao hơn so với Cardinal – Giống này có mùi hương đặc trưng, quả có màu xanh vàng

 Giống nho ăn tươi NH01-96 Giống nho làm nguyên liệu chế biến rượu.

– Đây là giống có thời gian sinh trưởng từ 110 – 120 ngày kể từ khi cắt cành sau khi thu

hoạch

– Giống này có khả năng sinh trưởng mạnh, chống chịu tốt đối với sâu bệnh hại

– Năng suất thực thu đạt trên 10 tấn/ha/vụ

– Độ đường trên 17% và các chỉ tiêu chất lượng phù hợp cho sản xuất rượu vang theo

tiêu chuẩn chất lượng của cơ sở sản xuất vang nho

Giống nho chế biến rượu NH02-90 Giống nho ăn tươi NH01- 48

– Đây là giống có thời gian sinh trưởng từ 110 – 115 ngày kể từ khi cắt cành sau khi thu

hoạch

– Chùm hoa và quả dài, ít phân nhánh và thường đóng rất chặt, khối lượng chum quả

trung bình 330 – 350g Năng suất cao từ 12 – 15 tấn/ha/vụ và khá ổn định, giống này

được coi là giống nho ăn tươi có triển vọng nhất ở vùng Ninh Thuận hiện nay

– Giống này khi chín quả có màu xanh, độ đường 17 – 19% – Giống nho này khá mẫn

cảm với bệnh mốc sương và thán thư

III Nguyên liệu phụ

1 Đường saccharose

 Đường saccharose được dùng để bổ sung vào môi trường lên men, nhằm điều

chỉnh độ đường đến hàm lượng cần thiết cho quá trình lên men rượu vang

Yêu cầu về đường: theo TCVN 9658:2001, quy định về tiêu chuẩn cảm quan, tiêu chuẩn

hóa lý, tiêu chuẩn vi sinh

Bảng 3 Chỉ tiêu cảm quan của đường saccharose.

Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đều, tơi khô, không vón cục.Mùi vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có

mùi vị lạ

Màu sắc Tinh thể trắng, óng ánh, khi pha vào trong nước cho dung dịch trong

suốt

2 Nấm men saccharomyces cerevicisiae

Ưu điểm của nấm men loài Saccharomyces cerevisiae:

 Khả năng lên men cao: khi ở điều kiện tối ưu nấm men loài Saccharomyces cerevisiae có thể lên men được 18÷20%V etanol.

 Chịu được nhiệt độ thấp: nấm men loài Saccharomyces cerevisiae có khả năng lên

men ở nhiệt độ 4÷100

 Lên men được dịch nho đã được sunfit hoá: chúng có thể bắt đầu và hoàn thànhquá trình lên men ở pH rất thấp

 Bền vững với etanol: nấm men loài Saccharomyces cerevisiae có thể lên men

trong môi trường đã có sẵn 8÷12% thể tích etanol

 Bền vững đối với nồng độ đường cao: loài nấm men này có thể lên men đượctrong dịch nha có nồng độ đường lớn hơn 30%

B QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH

Hình 2 Sơ đồ quy trình sản xuất rượu từ nho.

II THUYẾT MINH QUY TRÌNH

Khối lượng nguyên liệu sử dụng trong bài:

Nho:870 gr

Đường:55.6 gr

Dịch nấm men: tỉ lệ men/ dịch nho 10ml/1 lít

1 Phân loại, rửa , xử lí nguyên liệu.

 Phân loại

 Mục đích: loại ra những quả hư hỏng do quá trình chín, dập nát trong quá trìnhvận chuyển

 Tiến hành: nho phân loại thủ công Sau khi phân loại, nho được cho vào các khay

để quả không bị vỡ và để nơi thoáng mát

 Mục đích: làm sạch các tạp chất, thuốc trừ sâu, vi sinh bám trên bề mặt nho

 Tiến hành: rửa bằng nước sạch, nhanh và đều làm sạch các tạp chất bám trên quảnho

Giai đoạn này phải được thực hiện nhanh để tránh làm mất các chất hoà tan có trong nho

đi vào nước rửa

 Tách cuống

 Mục đích: Loại bỏ cuống ra khỏi nho

 Yếu tố ảnh hưởng: độ chín của nho Nho càng chín càng dễ tách cuống

Hình 3 Công đoạn loại bỏ cuống và trái bị hư dập.

Hình 6 Nguyên liệu nho sau khi sơ chế làm nát nhỏ.

 Tiến hành: nghiền phần thịt nho bằng tay( có đeo bao tay để tránh tạpnhiễm).Nghiền nát nhuyễn phần thịt quả để tang khả năng lên men nhanh

 Biến đổi: trong quá trình nghiền xé, tách cuống nhiệt độ của dịch, bã nho tăng lên

do lực ma sát, một số vitamin bị thất thoát Ngoài ra, mật độ các vi sinh vật gâyhại cũng tăng lên

Nồng độ chất khô trong dịch nho :150Bx

3 Xử lý nhiệt

 Mục đích : quá trình xử lý nhiệt nhằm mục đích trích ly triệt để các chất hoà tanvào dịch nước nho đỏ, đặc biệt là các hợp chất polyphenol, chất màu có trongnguyên liệu, cải thiện độ trong và chất lượng, giá trị cảm quan của sản phẩm

 Biến đổi: trích ly các chất hòa tan vào dịch nho

 Tiến hành : đun nóng và giữ nhiệt ở 60-65°C trong 5 phút

Điều chỉnh nồng độ chất khô của dịch về 200Bx bằng đường theo quy tắc đườngchéo