Để tạo thành dịch đường cho quá trình nấu hoa bia (houblon hóa) cần phải thực hiện đường hóa nguyên liệu. Quá trình này nhằm mục đích thủy phân các hợp chất cao phân tử trong nguyên liệu thành chất hòa tan của dịch đường. Trong bài viết này, hãy cùng Foodnk tìm hiểu về quá trình hồ hóa – dịch hóa và đường hóa trong sản xuất bia nhé!
Hồ hóa – dịch hóa nguyên liệu thay thế malt
Thế liệu trong sản xuất bia
Trong sản xuất bia, gạo được sử dụng để thay thế một phần malt đại mạch. Mục đích sử dụng gạo nhằm giảm chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm. Tuy nhiên, thành phần carbonhydrate chính của gạo là tinh bột.
Tinh bột của gạo là tinh bột sống, thành tế bào tinh bột chưa bị phá vỡ. Bên cạnh đó, nếu gạo được sử dụng với tỷ lệ cao sẽ làm cho lượng enzyme sẵn có trong malt không đủ để đường phân các hợp chất trong cả malt và gạo. Vì vậy, gạo cần được tiến hành hồ hóa và dịch hóa trước khi đường hóa cùng nguyên liệu malt.
Mục đích của hồ hóa – dịch hóa
Hồ hóa là quá trình gia nhiệt dịch gạo trong nước. Đây là quá trình làm cho tinh bột hút nước, trương nở và lộ ra các liên kết. Nhờ đó, các enzyme có điều kiện tiếp xúc và phân giải tinh bột.
Quá trình dịch hóa có vai trò phá vỡ cấu trúc tế bào tinh bột. Dưới tác động của enzyme α-amylase, tinh bột được thủy phân thành các dextrin mạch ngắn. Dịch hóa giúp tạo điều kiện thực hiện quá trình đường hóa tiếp theo dễ dàng. Đồng thời, dịch hóa cũng làm loãng dịch, giảm độ nhớt và tránh cháy khét khi nấu.
Các loại đường tạo thành từ phản ứng thủy phân tinh bột gạo trong quá trình đường hóa là nguồn cơ chất giúp nấm men hoạt động, lên men chuyển hóa đường thành cồn trong sản phẩm.
Ngoài ra, các thành phần protein, vitamin, khoáng có trong gạo cũng cung cấp một phần nguồn dinh dưỡng nitơ và các nguyên tố vi lượng, đa lượng giúp cho nấm men có thể thích nghi, sinh trưởng và phát triển trong môi trường dịch đường.
Phương pháp hồ hóa – dịch hóa
Trước đây, quá trình hồ hóa – dịch hóa sử dụng enzyme từ malt lót. Malt lót là malt đại mạch được nghiền mịn để bổ sung cùng bột gạo trong quá trình hồ hóa và dịch hóa. Malt lót có nhiệt độ dịch hóa thấp, khoảng 70 – 75oC. Trong khi đó, tinh bột gạo bị hồ hóa ở 90 – 95oC. Vì vậy, khi sử dụng malt lót cần hạ nhiệt độ khối dịch sau khi hồ hóa để tạo điều kiện cho enzyme hoạt động trong quá trình dịch hóa. Công nghệ sản xuất này khá phức tạp, đồng thời hiệu suất dịch hóa không cao.
Ngày nay, quá trình hồ hóa, dịch hóa thường sử dụng chế phẩm enzyme từ vi sinh vật để thay thế cho malt lót. Đây là giải pháp thực hiện hồ hóa – dịch hóa trong thời gian ngắn với hiệu suất cao và công nghệ đơn giản.
Đường hóa trong sản xuất bia
Mục đích của quá trình đường hóa
Nguyên liệu malt đại mạch sau khi nghiền được phối trộn với nước theo tỷ lệ nhất định và đưa vào quá trình đường hóa. Đây là công đoạn có vai trò quan trọng trong sản xuất bia. Trong quá trình này, các hợp chất cao phân tử thuỷ phân thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan tạo thành chất chiết của dịch đường. Dịch hỗn hợp thu được sau đường hóa gọi là dịch hèm.
Quá trình đường hóa sử dụng các hệ enzyme sẵn có trong malt đại mạch. Trong đó quan trọng nhất là hệ enzyme amylase và protease. Tinh bột được phân cắt bằng hệ enzyme amylase thành các dextrin bậc thấp và các oligo, disaccharide hòa tan. Đây là những cơ chất cho nấm men sử dụng trong quá trình lên men.
Protein dưới tác dụng của protese được phân giải thành sản phẩm có phân tử lượng thấp và trung bình. Các sản phẩm thấp phân tử như acid amin, peptide là nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men. Các sản phẩm phân tử lượng trung bình như albumose, peptone và polypeptide có vai trò tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia.
Sau quá trình đường hóa, dịch đường thu được (dịch hèm) phải chứa hàm lượng chất tan tối đa và tỷ lệ các thành phần đường có khả năng lên men là 75 – 80%.
Phương pháp đường hóa
Đường hóa được thực hiện theo hai phương pháp chính:
- Phương pháp đường hóa ngâm chiết (đường hóa theo phương pháp toàn khối)
- Phương pháp đun sôi từng phần (đường hóa theo phương pháp phân đoạn)
Đường hóa theo phương pháp ngâm chiết (toàn khối)
Đường hóa theo phương pháp toàn khối bao gồm phương án tăng dần nhiệt độ và phương án giảm dần nhiệt độ. Trong quá trình này, toàn bộ dịch hèm được nâng dần hoặc hạ dần nhiệt độ đến nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của các enzyme. Các mức nhiệt độ đó được giữ trong một khoảng thời gian nhất định để enzyme hoạt động. Phương pháp này không có giai đoạn đun sôi.
Chẳng hạn: khối dịch được gia nhiệt đến 50 – 55oC là nhiệt độ thích hợp cho protease hoạt động. Sau đó nâng nhiệt lần lượt đến 60 – 65oC cho β-amylase hoạt động và 70 – 75oC cho α-amylase hoạt động. Phương pháp này có chế độ công nghệ đơn giản nên dễ cơ giới hóa, tự động hóa quá trình sản xuất. Tuy nhiên, chỉ có thể áp dụng trong trường hợp malt có chất lượng tốt.
Đường hóa theo phương pháp đun sôi từng phần (phân đoạn)
Phương pháp này được thực hiện theo nguyên tắc tách một phần dịch hèm đem đun sôi. Sau đó, phần dịch này được bơm trở lại khối dịch ban đầu để tăng đến nhiệt độ yêu cầu. Việc đun sôi một phần dịch hèm có thể thực hiện một, hai hay ba lần tùy theo yêu cầu của sản xuất. Do đó, phương pháp này còn gọi là phương án đường hóa nhất phân đoạn, nhị phân đoạn và tam phân đoạn.
Phương pháp này có hiệu suất đường hóa cao. Tuy nhiên, phương pháp này có vốn đầu tư thiết bị lớn, thời gian đường hóa của một mẻ kéo dài và năng lượng tiêu tốn nhiều hơn so với phương pháp toàn khối. Ngoài ra, việc đun sôi nhiều lần dịch hèm làm tăng các chất không có lợi cho bia. Đồng thời, nhiệt độ cao có thể gây sẫm màu, ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của bia thành phẩm.
Thu Hương Nguyễn
