Hương vị bia: Giải pháp công nghệ cho sự ổn định

Hương vị bia có vai trò vô cùng quan trọng trong việc tạo nên đặc trưng riêng cho mỗi sản phẩm bia. Làm thế nào để ổn định hương vị bia là điều hết sức cần thiết và được quan tâm đặc biệt bởi các nhà làm bia. Cần kiểm soát quy trình công nghệ như thế nào để ổn định hương vị bia? Bài viết này sẽ giải đáp câu hỏi trên.

1. Hương vị bia là gì?

1.1. Các hương vị bia thường gặp

Một loạt các mùi vị được tìm thấy trong bia thành phẩm được ghi trong vòng hương vị Flavor wheel của ASBC (American Society of Brewing Chemists – Hiệp hội các nhà hóa học sản xuất bia Hoa Kỳ).

Một vài ví dụ tiêu biểu về hương vị bia thường gặp trong bia thành phẩm:

Tên hóa học	Mô tả mùi	Nguồn gốc
Diacetyl	Mùi bơ ngọt	Sản sinh trong quá trình lên men, giảm trong quá trình ủ chín
Dimetylsulfite (DMS)	Mùi ngô hoặc bắp cải luộc	Tiền chất có trong malt chuyển hóa và bay hơi ở nồi đun sôi
Chlorophenol	Mùi phenol của tủ thuốc, mùi bệnh viện	Clo dư nhiều trong nước, chất khử trùng còn sót trong đường ống
Phenol 4-V-G	Mùi gia vị, mùi phenol	Vài chủng nấm men nổi, men bia lúa mì
Isoamyl acetate	Mùi dầu chuối, mùi kẹo hoa quả	Chủng nấm men, nhiệt độ lên men, tỷ lệ men cấy
3-methyl-2- butan-1-diol	Mùi chồn hôi	Tác dụng của ánh sáng lên iso-alpha axit
Axit butyric	Mùi mồ hôi, mùi nôn chớ	Nấm men tự phân
Sulfua hydro (H2S)	Mùi trứng thối	Thỏi gian ủ chín ngắn, CO2 thiếu tinh khiết
Acetaldehyde	Mùi táo xanh	Quá trình ủ chín, sục nhiều oxy, nhiễm vi sinh

1.2. Phương pháp đánh giá hương vị bia

TCVN 6063:1995 quy định phương pháp đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của bia bằng cách cho điểm. Nhà làm bia cũng có thể tham khảo thang điểm đánh giá sau:

Điểm	Đặc điểm
0-2	Với những mùi lỗi rất nghiêm trọng cần dừng lại xử lý ngay
3-4	Với những mùi lỗi không chấp nhận được đối với mỗi loại nước/BBT (tank lọc) /CCT (tank lên men)
5-6	Với những mùi lỗi trong phạm vi chấp nhận được đối với mỗi loại nước/BBT/CCT, mùi hương vị bình thường
7	Bình thường
8	Không phát hiện các lỗi thường có trong mỗi loại nước/BBT/ CCT, có tính chất cảm quan tốt hơn mẫu thông thường
9-10	Không phát hiện các lỗi thường có trong mỗi loại nước/BBT/ CCT, có tính chất cảm quan rất tốt hơn mẫu thông thường

2. Yếu tố quyết định hương vị bia

2.1. Ảnh hưởng của oxy trong quá trình sản xuất

Trong tất cả các công đoạn (Hình 1), oxy đóng góp và thúc đẩy sự hình thành các carbonyl lão hóa. Do đó, oxy là kẻ thù không đội trời chung của bia! Vì oxy là yếu tố gây nên sự hình thành của carbonyl lão hóa cũng như các tiền chất của chúng, cho nên cần phải kiên quyết để tránh việc xâm nhập oxy ngay từ bắt đầu sản xuất cho khi chiết rót, đóng chai, lon thành bia thành phẩm.

Ngoài ra, cần thiết phải loại bỏ một cách toàn diện tất cả các yếu tố tiềm tàng làm suy giảm khả năng ổn định hương vị từ đầu, và ngược lại, phát huy tất cả các yếu tố có khả năng cải thiện sự ổn định hương vị. Quá trình oxy hóa được đẩy mạnh bởi các thành phần: axit béo, aldehyde từ sự phân hủy chất béo, oxy hóa dưới tác động của enzym, kim loại nặng,….

Vì vậy, để hạn chế quá trình oxy hóa xảy ra đến mức thấp thì trong sản xuất có thể sử dụng các chất có tính oxy hóa như: SO₂, cơ chất phenolic, melanoid, enzym chống oxy hóa: catalase, peroxidase,…

2.2. Ảnh hưởng của protein và axit béo đến hương vị bia

Sự hình thành carbonyl lão hóa (=andehyde) được hình thành bởi sự thoái hóa Strecker của các axit amin. Strecker Aldehyde là những chất có hương vị và mùi ở ngưỡng cảm nhận thấp, nồng độ của chúng tăng cùng với sự lão hóa của bia tăng lên. Đa số cacbonyl lão hóa bắt nguồn chủ yếu từ các sản phẩm của phản ứng Maillard, đặc biệt là sự thoái hóa Strecker của các axit amin.

Quá trình lão hóa cũng liên quan đến các chất carbonyl được hình thành bởi quá trình thủy phân chất béo. Việc phân cắt các axit béo chuỗi dài (C16-C18) có thể xảy ra bởi phản ứng enzyme, tự oxy hóa hoặc quang oxy hóa ( photooxidation mean). Sự phân cắt xảy ra qua các bước trung gian khác nhau và dẫn đến các hợp chất lão hóa như: hexanal và nonenal. Các axit béo từ đại mạch được ester hóa thành các chất béo (lipids) và glycerol. Các carbonyl hình thành từ sự phân cắt axit béo C18 như: heptanal, Octanal, Decanal, Pentanal, hexanal,…

Các axit béo không no một phần sẽ bị phân hủy bởi các enzym lipase trong quá trình nảy mầm và nấu bia. Ngoài ra, enzym lipoxygenase cũng tham gia quá trình phân cắt các axit béo. Từ quá trình oxy hóa các axit béo, tiền chất của cacbonyl xuất hiện.

Như vậy, các axit amin và axit béo có ảnh hưởng vô cùng quan trọng đến việc ổn định hương vị bia. Tuy nhiên, đây là các yếu tố có thể can thiệp được qua đường công nghệ.

3. Phương pháp kiểm soát công nghệ sản xuất để ổn định hương vị bia

3.1. Quá trình sản xuất malt

• Sử dụng các loại đại mạch với hàm lượng protein thấp (10,0-11,0%), nên sử dụng các loại lúa mạch có xu hướng chuyển đổi protein ở mức độ thấp.
• Quá trình sản xuất malt nên giữ mức độ chuyển đổi protein (chỉ số Kolback) thấp 41%.
• Giảm oxy bắt đầu từ ngày thứ 3 của quá trình nảy mầm (nếu malt trải qua quá trình ngâm).
• Giữ nhiệt độ quá trình sấy thấp (30-45°C) và thời gian kéo dài.

3.2. Quá trình nấu dịch nha

• Sử dụng malt giàu phenol cải thiện khả năng chống oxy hóa (do bản thân phenol có khả năng chống oxy hóa).
• Trong quá trình xay ướt sử dụng nước có nhiệt độ lên đến 80°C, khả năng làm ẩm cao hơn.
• Hạn chế tối đa oxy xâm nhập vào trong quá trình pha bột, trộn đồng đều hỗn hợp bột với nước.
• Pha bột ở nhiệt độ cao (60-62°C) và tiến hành nhập dịch nấu từ đáy nồi.
• Trong quá trình nấu bổ sung axit lactic nhằm làm cho pH dịch nha dưới 5,4.
• Tốc độ khuấy trộn nhẹ nhàng với vận tốc nhỏ (<1,5m/s), có thể sử dụng biến tần điều khiển tốc độ cánh khuấy và bơm.
• Kích thước đường ống đủ lớn, các khớp nối và đệm hoàn toàn kín không có lối cho không khí.

3.3. Quá trình lọc bã và đun sôi dịch nha

• Giảm thiểu tác động nhiệt trước và sau khi đun sôi dịch nha
• Giảm thời gian dịch nha ở nhiệt độ cao trong nồi lắng xoáy
• Hạn chế tối đa sự xâm nhập của oxy, trích ly thấp nhất từ vỏ trấu.
• Đảm bảo độ đục dưới 30EBC, tối thiểu trong vòng 60% thời gian lọc
• Rút ngắn thời gian lọc và rửa bã, giảm thiểu quá trình oxy hóa các chất trong bã hèm
• Rút ngắn thời gian đun sôi cho phép ổn định hương vị tốt hơn

3.4. Quá trình lên men và ủ chín

• Đảm bảo sục khí tối ưu cho dịch nha để đạt hiệu quả lên men mãnh liệt.
• Trong quá trình lên men, nấm men sau thu hồi tái sử dụng cần được lý đúng cách: đảm bảo nhiệt độ bảo quản, tank chứa men thu hồi cần đảm bảo điều kiện vi sinh.
• Quá trình nhân men giống và quản lý men tối ưu có tác động tích cực vào sự ổn định hương vị bia.
• Tách nhanh chóng và loại bỏ tối đa lượng men chết hoặc men cặn khi thu hồi men lắng trong các tank lên men.
• Hàm lượng SO2 lên đến.
• Đảm bảo bia được tàng trữ ở nhiệt độ thấp và thời gian tàng trữ không quá dài
• Tránh bất kỳ sự xâm nhập nào của oxy vào bia từ giai đoạn lọc đến đóng chai. Chú ý việc loại bỏ oxy trong quá trình dằn CO2 tạo đối áp trước khi chuyển bia vào đường ống và các tank chứa. Hàm lượng oxy trong bia thành phẩm đạt chỉ tiêu là điều quan trọng trong quá trình xử lý.

4. Một số giải pháp công nghệ tăng cường ổn định hương vị bia

4.1. Định hướng hàm lượng oxy trong bia qua từng công đoạn

Hàm lượng oxy trong bia qua từng công đoạn nên được duy trì ở mức tối thiểu nhằm hạn chế tối đa quá trình oxy hóa trong bia thành phẩm trong suốt quá trình bảo quản.

Công đoạn	Hàm lượng oxy hòa tan (mg/l)
Kết thúc quá trình lên men chính	0,05 – 0,15
Kết thúc quá trình lên men phụ	0,00 – 0,01
Xâm nhập oxy trong quá trình lọc	0,01 – 0,03
Trong các bồn chứa bia sau lọc	0,05 – 0,10
Xâm nhập oxy trong quá trình chiết	0,03 – 0,06
Oxy ở cổ chai	0,06 – 0,08
Tổng oxy trong bia thành phẩm	0,10 – 0,30

4.2. Bổ sung phụ gia chống oxy hóa

Đây là giải pháp công nghệ cần thiết nhằm làm tăng khả năng ổn định hương vị cho bia. Trong nhiều trường hợp, các chất khử được sử dụng như SO2, catechin, ferulic axit,… nhưng cần dùng với hàm lượng cho phép. Xét về tác dụng chống oxy hóa thì nó lại không đủ để hạn chế tác hại của oxy do bị giới hạn hàm lượng sử dụng ở mức thấp.

Vì vậy axit ascorbic hoặc chất khử khác như Potasium metabisulphite (KMS), natri bisulphite được bổ sung vào bia để hạn chế quá trình oxy hóa.

Việc bổ sung axit ascorbic làm tăng cường sự hình thành các carbonyl. Điều này có nghĩa rằng bổ sung axit ascorbic không thể kéo dài khoảng giới hạn để ổn định bia.

Sự có mặt của bisulphite sẽ nhanh chóng phản ứng với các phần tử oxy tự do làm cho chúng không kịp gây phản ứng oxy hóa tạo carbonyl. Mặt khác, bisulphite cũng phản ứng với các thành phần oxy hóa trong các phản ứng oxy hóa khử tạo phức chất carbonyl -SO2 không mùi và cắt đứt chuỗi phản ứng oxy hóa này.
Với việc bổ sung bisulphite không bị cấm nhưng phải đảm bảo hàm lượng SO2 có trong bia thành phẩm ở mức <10ppm. Tức là không được lạm dụng bổ sung SO2 trong quá trình sản xuất làm chất chống oxy hóa.

4.3. Các biện pháp hạn chế oxy thâm nhập trong quá trình lọc chiết

Hàm lượng oxy trong bia chỉ ở mức thấp (0,00-0,01 mg/l). Sự xâm nhập oxy trong quá trình lọc đến đầu vào của máy chiết nhiều nhất 0,01-0.05 mg/l. Nguồn oxy có thể thâm nhập vào chủ yếu:

• Từ khí dằn và đuổi bia khỏi tank tàng trữ
• Từ dung dịch bột trợ lọc trong quá trình lọc: trong quá trình bổ sung bột trợ lọc, vận hành máy không cẩn thận sẽ kéo theo không khí vào bột
• Từ quá trình đuổi bia khi bắt đầu và kết thúc lọc
• Từ việc bổ sung CO2 trong quá trình lọc do bia sau lên men có CO2 không đạt cho bia thành phẩm.
• Từ oxy trong nước khử khí sử dụng cho lọc bia: Nước khử khí nhằm loại bỏ oxy, hàm lượng oxy cho phép ở mức <0.03 mg/l, khi dằn tank nước khử khí bằng khí carbonic.
• Từ khí dằn và làm trống tank chứa bia, đường ống: Thông thường các tank, bồn và đường ống được điền đầu nước, sau đó nước đẩy đi bởi CO2. Do nước luôn có một lượng lớn oxy hòa tan, oxy này sẽ khuếch tán lại CO2 và làm tăng lượng oxy trong nó nên cần dùng nước đã được khử khí để dùng cho quá trình lọc.
  Việc khử khí cho nước chắc chắn sẽ tốn kém chi phí vì vậy có thể tái sử dụng. Đuổi không khí trên đường ống và tank bằng CO2 bởi oxy sẽ được đuổi nhanh chóng vì có sự khác biệt giữa áp suất thành phần của nó với CO2, các đường ống ngay lập tức sau đó sẽ được điền đầy CO2. Phương án này rẻ hơn so với việc sử dụng nước khử khí. Một vấn đề đặt ra khi sử dụng CO2 để đạt hiệu quả đuổi oxy, đó chính là mức độ tinh khiết của CO2 cần được quan tâm nhất. Sử dụng CO2 phải có mức độ tinh khiết đạt 99,98% mới là mục tiêu để tránh sự xâm nhập oxy vào bia.
• Từ các thiết bị khác như đường ống, bơm, van,…Việc loại bỏ oxy từ ống dẫn, khớp nối,… có thể gặp khó khăn vì túi khí có thể được hình thành ở những nơi nhạy cảm đặc biệt tạo nguồn oxy thâm nhập vào bia. Ví dụ điển hình là cụt quay chắc chắn khi kết nối với đường ống sẽ chứa đầy không khí. Có thể xả bỏ bằng việc lắp thêm van xả khí, người vận hành cần canh và khóa chặt khớp nối này.

Kết luận:

Để đảm bảo chất lượng và hương vị bia tốt đến tay người tiêu dùng, cần kết hợp hài hòa các yếu tố khi can thiệp vào công nghệ sản xuất. Mỗi thay đổi trong công nghệ sản xuất sẽ tạo ra sản phẩm có hương vị đặc trưng riêng. Vì vậy mỗi yếu tố khi thay đổi cần kiểm soát chặt chẽ và đánh giá cảm quan trong suốt quá trình.

TỪ VỰNG TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

• Photooxidation mean: quang oxy hóa
• Strecker Aldehyde: quá trình phân hủy của axitamin
• Flavor wheel: vòng hương vị
• Sensory analysis: đánh giá cảm quan
• Method by presenting mark: Phương pháp cho điểm