IKE - CAO hoa Houblong sử dụng hiệu quả cho sản xuất Bia

Hoa houblong là nguyên liệu quan trọng không thể thiếu trong quá trình công nghệ sản xuất bia . Giải pháp kỹ thuật thu nhận chiết xuất hoa houblong tạo sản phẩm cao hoa houblong IKE chất lượng cao, sử dụng thuận lợi, nhằm mục đích nâng cao hiệu quả kinh tế cho công nghệ sản xuất Bia.

1.Quy trình công nghệ sản xuất cao hoa houblong IKE

Cao IKE được điều chế từ cao CO₂ bằng phương pháp trích ly, sử dụng CO₂ trong thực phẩm ở trạng thái siêu tới hạn. Sau đó đồng phân hoá các alpha acid trong cao CO₂ bằng kỹ thuật bổ sung MgSO₄ hoặc K₂SO₄ duy trì ở nhiệt độ 70 – 80°C trong 1-2h.

Hình 1: Sơ đồ điều chế cao CO₂

Quy trình sản xuất cao IKE từ cao CO₂

B1. Đổ đầy hoa viên vào bình chiết xuất.
B2. Bơm CO₂ điều áp ở nhiệt độ tối ưu thu được CO₂ ở trạng thái siêu tới hạn. (Supercritical carbon dioxide) và bơm đến bình chiết xuất.
B3. CO₂ siêu tới hạn phản ứng hóa học như một chất dung môi với hoa viên, hoà tan các hợp chất mong muốn trong hoa houblong viên.
B4. CO₂ siêu tới hạn cùng các hạt phân tử dầu đi qua van điều áp vào bể phân tách.
B5. Tại bể phân tách, áp suất thấp hơn và đi qua thiết bị điều chỉnh nhiệt để làm bay hơi CO₂ và tách ra khỏi dầu.
B6. CO₂ sau khi tách dầu được tái chế vào bình CO₂ để tái sử dụng.
B7. Dầu và nhựa hoa được thu hồi và lấy ra khỏi thiết bị phân tách.
B8. Sản phẩm cao CO₂ (chiết xuất) được đồng phân hoá bằng cách bổ sung Mg₂+/ K+ (MgSO₄/ K2SO₄) và duy trì ở nhiệt độ từ 70-80°C trong 1-2h thu được cao hoa houblong IKE thành phẩm.

Hình 2: IKE có màu vàng/ vàng đồng đến màu nâu nhạt /xanh

2. Tính chất ưu việt của cao hoa houblong IKE (isomerised kettle extract) thu hồi từ kỹ thuật chiết xuất đồng phân.

2.1 Kết quả nghiên cứu của Willi Mitter và Sandro Cocuzza năm 2009.

Hàm lượng cao IKE được sử dụng thấp hơn 25% so với lượng cao CO₂ được sử dụng. Cả hai loại sản phẩm đều được bổ sung vào giai đoạn trước đun sôi và được đánh giá bởi các chuyên gia đánh giá cảm quan.

Cao IKE có ưu điểm: hòa tan rất nhanh trong dịch đường. Trong khi nồng độ iso-alpha-acids của IKE trong dịch đường đạt đến mức tối đa chỉ sau 5 phút, thì quá trình đồng phân hóa alpha-acid trong dịch đường của cao CO₂ tăng liên tục trong khoảng thời gian 80 phút (hình 3).

Không có sự thay đổi đáng kể về nồng độ iso-alpha-acid trong giai đoạn đun sôi, dẫn đến giảm thời gian sôi làm tiết kiệm chi phí năng lượng và ổn định hương vị.

Cao IKE và cao CO₂ tạo vị đắng giống nhau (kết quả phân tích BU và HPLC) trong bia thành phẩm (hình 4) cho thấy cao IKE sử dụng với lượng dùng ít hơn cao CO₂ extract và vẫn đạt hiệu quả độ đắng như nhau.

Hình 3: phân tích sự thay đổi của nồng độ iso-alpha-acid từ khi đun sôi dịch đường đến bia được đóng

Hình 4: Phân tích độ đắng (BU) từ khi đun sôi dịch đường đến bia được đóng chai

Cao IKE có khả năng hoà tan tốt với nồng độ linalool cao hơn ở giai đoạn trước sôi và bổ sung sau đun sôi sẽ đạt được hương thơm hoa houblong đặc trưng (hình 5).

Kết quả thử nếm bia thành phẩm: bia sử dụng Cao IKE cho vị dịu hơn, trong khi bia sử dụng Cao CO2 có vị hài hoà, tuy nhiên vị của cả hai loại bia không có sự khác biệt đáng kể. (Hình 6).

Hình 5: Sự thay đổi của hàm lượng Linalool trong suốt quá trình đun sôi

Hình 6: Sơ đồ độ đắng của bia sử dụng cao IKE và cao CO2

2.2 Cao IKE – Thông số kĩ thuật của cao IKE chiết xuất đồng phân hoá sử dụng trong giai đoạn đun sôi của hãng HVG

Hiệu xuất sử dụng iso-alpha-acid đến bia thành phẩm với sản phẩm cao IKE được bổ sung trong giai đoạn đun sôi là 45-60%, điển hình là 55%. Nếu sản phẩm được bổ sung ở giai đoạn trước sôi thì lượng dùng có thể giảm 20-40% so với sản phẩm Cao thông thường.

Ví dụ: cao CO2 và cao IKE

Sự chuyển đổi từ alpha acid sang iso-alpha-acid của cao CO2 là 40%.

Đối với cao IKE thì hiệu xuất sử dụng của iso-alpha-acid là 55%.

Để bia có độ đắng là 25BU ( 25mg/L iso-alpha-acid). Trong giai đoạn đun sôi, lượng cao CO2 yêu cầu sử dụng là 6,25 gr alpha /hL trong khi cao IKE chỉ sử dụng 4,55gr iso-alpha/hL vậy ít hơn 27%.

2.3 Cao IKE – Thông số kĩ thuật của cao IKE chiết xuất đồng phân hoá dùng trong công đoạn nấu của hãng ELLERSLIE Australia.

Hình 7: Hàm lượng cao IKE sử dụng tạo độ đắng thấp hơn đáng kể so với cao CO2 ở trước và sau khi đun sôi.

Hình 8: Hàm lượng iso-alpha-acid của cao IKE cao hơn so với cao CO2 cả trước và sau đun sôi 20-30%.

3. Đánh giá chất lượng cao CO2 và cao IKE dựa trên báo cáo kỹ thuật của hãng BarthHaas Group.

CO₂ extract	Cao IKE (chiết xuất đồng phân)
CO2 extract được chiết xuất từ hoa houblong tươi hoặc hoa bia viên. Chứa alpha acid, beta acid, và tinh dầu của hoa bia. Độ ổn định tốt. Màu sắc: từ màu vàng đến xanh đậm. Dạng bán lỏng.	IKE được thu hồi, điều chế từ cao CO2. Chứa iso-alpha-acid, beta acid với nhựa mềm và dầu của hoa houblong. Tỉ lệ đồng phân hoá > 92 % hàm lượng alpha acid. Màu sắc: từ màu vàng đồng đến màu nâu nhạt xanh. Dung dịch có độ nhớt, hơi quánh (sệt).
Hiệu quả sử dụng. Tạo độ đắng hiệu quả cao. Hiệu quả sử dụng alpha-acid tốt hơn so với dạng hoa bia viên không đồng phân là 32-38%. Nên được sử dụng trong giai đoạn trước đun sôi. Cao CO2 sử dụng ở giai đoạn sau đun sôi sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng của alpha acid.	Hiệu quả sử dụng. Cao IKE có thể thay thế hoa houblong tươi, hoa houblong viên và cao CO2 hoặc các chiết xuất sử dụng trong đun sôi thông thường. Hiệu quả tạo độ đắng của cao IKE cao hơn. Hiệu quả sử dụng dự kiến đạt 60% và đạt hương thơm tương tự. Hiệu quả sử dụng tạo đắng trong bất kì giai đoạn nào và được khuyến nghị sử dụng ở giai đoạn trước đun sôi.