Trong những năm đầu của thế kỷ 21, công nghệ sản xuất đồ uống, đặc biệt là bia chất lượng cao đóng vai trò trọng yếu, ngoài tiêu chuẩn cơ bản về thành phần dinh dưỡng thì hình thức màu sắc độ trong của sản phẩm cũng là một tiêu chí được khách hàng quan tâm. Bài báo này giới thiệu tổng quan những khảo sát xác định nguyên nhân gây vẩn đục trong bia thành phẩm để tìm ra giải pháp khắc phục hiệu quả.

Đồ uống giải khát, nhất là Bia bị vẩn đục là kém chất lượng. Sản phẩm Bia được khách hàng ưa chuộng ngoài hương vị đặc trưng thì độ trong suốt của Bia là chỉ tiêu quan trọng. Trên cơ sở kinh nghiệm sản xuất Bia hàng nghìn năm qua, từ thời cổ đại đến cuối thế kỷ 19, năm 1863 đã áp dụng một số kỹ thuật làm trong Bia từ bột gỗ và chất kết dính được xem là phương pháp hiện đại. Năm 1893 ở khu vực ngoài nước Đức, kỹ thuật làm trong bia đã cải tiến bằng cách sử dụng Isinglass, một dạng Collagen từ bong bóng cá tầm.

Lưu thông hàng hóa phát triển rộng rãi đòi hỏi sản phẩm đảm bảo chất lượng tốt trong thời gian dài đặc biệt với bia chai, lon. Bia được ổn định trong quá trình bảo quản về phương diện vi sinh nhờ kỹ thuật thanh trùng do vậy tác dụng bảo quản bởi chính chất chứa trong bia thực tế đã bị hạn chế. Các ảnh hưởng của nguyên liệu ban đầu trong quy trình sản xuất bia cũng như các thiết bị chiết rót đến độ ổn định và độ trong của bia đã được nghiên cứu rộng rãi. Tuy nhiên, cho đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa có nhiều công trình sâu hơn đề cập về các tương tác xảy ra giữa các protein, polyphenol, oxy, độ pH, trọng lượng phân tử và điện tích mà chúng trao đổi.

Độ đục Bia được đo bằng đơn vị EBC. Theo Ludwig và cộng sự phân loại: độ đục <0,2 EBC là trong,  độ đục <1 EBC là hơi đục, độ đục <4 EBC là đục. Tuy nhiên đánh giá cảm quan bằng thị giác không hoàn toàn tương ứng với các giá trị đo bằng máy. Niemsch và Heinrich  đã đưa ra các phương pháp xác định nguyên nhân gây ra các vấn đề về độ đục. Cả kỹ thuật xử lý bia bằng các enzyme đặc hiệu và kiểm tra vi sinh bằng kính hiển vi để tìm ra bản chất của các loại gây đục nhằm đưa ra giải pháp ứng dụng công nghệ có thể áp dụng để loại bỏ các nguyên nhân gây ra đục.

Nghiên cứu này được thực hiện trên kết quả phân tích 175 mẫu bia gặp vấn đề về lọc từ khắp nơi trên thế giới, được gửi đến phòng thí nghiệm của Stabifix Brauerei Technik. Ngoại trừ các mẫu bia có vấn đề về khả năng ổn định xảy ra từ công đoạn sản xuất ban đầu, các loại bia nhìn chung có thể được chia thành ba nhóm trên cơ sở các đặc điểm sau:

Xác định sự hình thành vẩn đục:

Phương pháp khảo sát độ đục bia đã được nghiên cứu thành công và xác định bằng đơn vị phần trăm. Các phép đo độ đục được thực hiện ở các góc 90° (hình 1) đến 25° (hình 2) ở nhiệt độ 15°C. Trong quá trình thử nghiệm, độ đục được phát hiện gây ra thường xuyên nhất là do beta-glucans. Điều này được xác định chủ yếu bằng phép đo 90°. Độ đục do beta-glucan được theo dõi tần suất cải thiện độ đục do carbohydrate và protein, đều được nhận ra bằng cách sử dụng cả hai phép đo. Các kết quả trong hình 1 và 2 đã cho thấy, dường như ảnh hưởng của việc xử lý proline đã được đánh giá quá cao, bởi vì chỉ có 4% những cải thiện về độ đục có thể liên quan đến việc bổ sung enzyme prolinase.

Bởi vì các giá trị độ đục đã giảm một cách thường xuyên bằng cách bổ sung enzyme alpha-amylase hoặc enzym amyloglucosidase, nên có thể hiểu tại sao chỉ thay đổi liều lượng thành phần bột trợ lọc  mịn hơn mới đạt được kết quả tốt hơn trong quá trình lọc phối hợp. Việc kéo dài thời gian tàng trữ nhiệt độ lạnh đã đạt kết quả thành công với 9% trường hợp và kết quả tốt nhất được đo ở 25°. Ngoài ra, việc lắng trong bia trước với kieselsol trong tank bia lager đã cải thiện đáng kể độ trong của bia sau lọc. Để đánh giá ảnh hưởng của số lượng và thành phần của bột trợ lọc, các mẫu cũng được lọc bằng máy lọc màng có đường kính lỗ màng 0,45 µm. Sự cải thiện về độ trong do kết quả của quá trình lọc tinh đã được quan sát thấy với 5% trường hợp. Do đó, người ta nghi ngờ rằng có tới 95% các hạt gây đục này chứa glycogen trong tế bào nấm men. Trên kính hiển vi điện tử cấu tạo của hạt glycogen cực kỳ nhỏ. Mặc dù việc lắp đặt chặt chẽ bánh kieselguhr bằng kieselsol không thể loại bỏ glycogen.

Độ đục của Bia tăng lên nhanh chóng trong giai đoạn chiết rót và sự suy giảm chất lượng liên quan đến thời hạn sử dụng có thể được theo dõi và kiểm soát bằng cách đặt ra kế hoạch đảm bảo chất lượng kết hợp với các biện pháp khắc phục phù hợp. Chiến lược được chấp nhận hiện nay là thay đổi các quy trình vận hành của công nghệ sản xuất bia để thích ứng với sự thay đổi của nguyên liệu thô và tiến hành ổn định bia với silica gel và PVPP. Ngăn ngừa kết tủa oxalate bằng cách thêm các ion canxi trong quá trình nghiền. Mặc dù vậy, kết tủa oxalate đã được quan sát thấy trong các tank bia sau lọc, đặc biệt là sau thời gian dài tàng trữ (xem hình 3, 4).

Mối quan tâm lớn hơn nhiều là độ đục do các phần tử dạng hạt, có thể nhìn thấy dưới dạng các mảnh, sợi hoặc vảy riêng lẻ sau khi lắc. Nếu nguyên nhân không phải do vi sinh trong tự nhiên thì rất khó xác định và thậm chí việc ngăn chặn nó còn khó khăn hơn nhiều. Vấn đề này đã được đúc kết từ khắp nơi trên thế giới và tồn tại nhiều chuẩn đoán về nguồn gốc độ đục. Một số nhà sản xuất bia cho rằng có liên quan đến papain, những quan điểm khác nhận định do đại mạch thu hoạch quá sớm, hoặc do chất lượng đại mạch sáu hàng vụ đông.

Hình 5 và 6 là hình ảnh của các phân tử dạng hạt trước và sau khi qua hầm thanh trùng. Hình 7 và 8 cho thấy các mẫu giống nhau sau khi xử lý bằng natri hydroxit. Các mẫu này là bia không cồn, được ổn định với 70g/hl xerogel và 50g/hl PVPP. Rõ ràng là quá trình thanh trùng đã gây ra một số thay đổi, làm thay đổi khả năng hòa tan hoàn toàn trong kiềm. Một sự “biến tính” tương tự cũng được quan sát thấy sau khi thanh trùng nhanh bia lager.

Mẫu bia được sản xuất giảm độ cồn, giảm năng lượng, được tạo ra bằng cách pha loãng, cũng được kiểm tra dưới kính hiển vi. Mặc dù bia ban đầu với tỷ trọng 12% không thấy có phân tử nhỏ li ti dạng hạt nào, bia pha loãng có thể nhìn thấy rõ ràng các hạt mịn (xem hình 9 và 10, phóng đại 40 và 100 lần). Các phân tử này có vẻ giống như là cacbonhydrat; tuy nhiên, ngay cả một vết bẩn hay một phương pháp xử lý với axit để phát hiện đều chỉ ra các phân tử này không phải là cacbonhydate. Người ta nghi ngờ rằng các phân tử này bao gồm một phức chất được tạo thành từ protein, polyphenol và carbohydrate. Phản ứng chuyển hóa và nguồn gốc vẫn chưa được xác định rõ.

Một quan điểm khác, tác giả BRIEM lại cho rằng:  Bọt bia có thể bị khô ở bên trong cổ chai bia mới chiết đầy, nếu bia được thanh trùng ngay sau khi chiết. Sau đó, những chất cặn này được tan lại vào bia. Điều này đã được quan sát thấy trong 7 loại bia tươi chiết chai. Bọt được tạo ra, sau đó bia được giữ ở 60°C trong hai ngày, sau đó được ly tâm và kiểm tra bằng kính hiển vi. Các phân tử hạt được tìm thấy trong mẫu bia lager trong hình 11 rất có thể có nguồn gốc từ hỗn hợp phức chất đã đề cập ở trên. Những phân tử hạt được chiết tách từ bia Märzen (hình 12) có cấu trúc tương tự, mặc dù ở hệ số phóng đại là 100 lần. Hình 13 thể hiện các phân tử dạng hạt được tách từ bia Bavarian Dunkles nhỏ hơn đáng kể và có thể có chứa tỷ lệ carbohydrate cao hơn. Trong mọi trường hợp, mẫu 12 từ bia Helles (hình 14) cũng cho thấy kết quả tương đồng. Những hạt phân tử được phân tách từ bia Kristallweizen (hình 15) dường như hoàn toàn khác biệt, rõ ràng nó là của một phức hợp, như đã thấy trong những mẫu khác. Hình 16 và 17 là hình ảnh của hai loại bia không cồn khác nhau; một loại là bia Kristallweizen và bia Helles. Các hạt nhỏ li ti này có thể so sánh giống với các phân tử dạng hạt trong hình 6.

Vấn đề tác nhân gây độ đục trong bia được chuẩn đoán là do các phân tử nhỏ dạng hạt riêng biệt, nhưng về khía cạnh nào đó vẫn chưa được hoàn toàn khẳng định. Trong tương lai, không nên loại trừ quan điểm do cặn bọt bám trên thành tank bia đã lọc hay từ thành thiết bị lọc hoặc từ cổ chai bia đã được chiết. Hiện tượng này độc lập với phong cách tiêu dùng bia. Mặc dù bia không cồn và bia có độ cồn thấp đã bị ảnh hưởng mạnh. Phân tích đồ uống có trộn bia, bia hỗn hợp hoặc đồ uống được sản xuất từ dịch nước nha đều có kết quả tương tự. Tuy vậy ảnh hưởng của nguồn nguyên liệu cơ bản cho sản xuất bia vẫn còn vô cùng phức tạp. Để phát triển sản phẩm bia chất lượng tốt đạt độ trong cao cần thiết đẩy mạnh phát triển nghiên cứu trong tương lai.

Bài viết được đăng trên Tạp Chí Đồ Uống (Cơ quan ngôn luận của Hiệp hội Bia – Rượu – NGK Việt Nam) – Số ra T10.2021

Nguồn giới thiệu: Nguyễn Thị Làn, Vinabeco

Biên Tập: PGS. TS Trương Thị Hòa