Tính toán hiệu quả kinh tế của việc thiết lập hệ thống thu gom chất thải rắn làng giấy Phong Khê, huyện Yên Phong

Tính toán hiệu quả kinh tế của việc thiết lập hệ thống thu gom chất thải rắn làng giấy Phong Khê, huyện Yên Phong

Phần 1 : công nghệ sản xuất bia

Chơng 1

Nguyên liệu sản xuất bia

1.1 Malt đại mạch, nguyên liệu chính trong sản xuất bia

1.1.1 Đặc tính thực vật

Đại mạch thuộc nhóm thực vật có hạt, thuộc họ lúa mì Đại mạch có hailoại là đại mạch mùa đông và đại mạch mùa xuân, chu kỳ sinh trởng của đạimạch là khoảng 100-120 ngày, tất cả các giống đại mạch chia ra làm hainhóm chính là đại mạch hai hàng và đại mạch nhiều hàng Trong công nghiệpsản xuất bia nghời ta chủ yếu dùng đại mạch hai hàng vì loại đại mạch nàycho chất lợng bia cao, vị bia thơm ngon hơn loại bia đợc sản xuất từ đại mạchnhiều hàng

1.1.1 Thành phần hoá học của đại mạch

Thành phần hoá học của đại mạch rất phức tạp Nó phụ thuộc vào giống

đại mạch, điều kiện đất đai, khí hậu từng vùng, kỹ thuật canh tác và điều kiệnbảo quản Các chỉ số về thành phần hoá học của đại mạch là nhân tố quyết

định đến chất lợng bia và để kiểm tra xem đại mạch có đủ yêu cầu về sảnxuất bia không ta kiểm tra một số thành phần sau:

1.1.2.a Thành phần nớc trong đại mạch

Nớc của đại mạch có ảnh hởng rất lớn đến quá trình vận chuyển và bảoquản hạt Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình tự hô hấp và tự nóng lên của hạt.Hai quá trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô Bên cạnh

đó thủy phần cao quá mức sẽ cho phép vi sinh vật phát triển mạnh đặc biệt làcác loại sinh vật gây thối rửa hạt.Vì vậy để dễ dàng có các biện pháp bảo quảntốt đại mạch tránh bị vi sinh vật xâm nhập thì ta cần phân loại đại mạch theohàm ẩm nh sau:

1.1.2.b Thành phần tinh bột trong đại mạch

Tinh bột là thành phần chiếm vị trí số một về khối lợng cũng nh về tầmquan trọng trong công nghệ sản xuất bia Hơn một nửa lợng chất khô của đạimạch là tinh bột Trong sản xuất bia tinh bột có hai chức năng là :

-Là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi

-Là nguồn cung cấp chất hoà tan cho dịch đờng trớc khi lên men

Tinh bột có các kích thớc khác nhau và chia ra làm hai loại, loại hạt cókích thớc to, chúng có đờng kính 20-30m, cònloại hạt bé có kích thớckhoảng 2-10m Trọng lợng riêng tinh bột khá cao khoảng 1,5-1,6; nhiệt l-ợng khoảng 0,27Kcal/kg.0C Vì vậy trong dung dịch chúng lắng xuống rấtnhanh Tính chất này rất quan trọng trong quá trình chế biến dịch đờng Một

đặc điểm khác của tinh bột là khi hòa vào nớc và nâng nhiệt độ lên thì tinh bột

sẽ hút nớc và nở ra vì vậy thể tích tinh bột tăng lên rất nhanh đến một thời

điểm nhất định hạt tinh bột bị phá vỡ ra và bắt đầu hình thành dung dịch keo,hiện tợng này gọi là hiện tợng hồ hoá tinh bột Tinh bột sau khi hồ hoá thì sẽ

đờng hóa nhanh hơn và triệt để hơn

1.1.2.c Thành phần Xenlulo trong đại mạch

Xenlulo chủ yếu nằm trong vỏ trấu của đại mạch và chiếm khoảng 20%chất khô của vỏ Phân tử xenlulo bao gồm 2000-10000 gốc đờng đơn glucozaxếp thành mạch dài xoắn lại từng chùm Do cấu trúc nh vậy nên xenluloza

đóng vai trò đặc biệt quan trong quá trình lọc dịch đờng vì lớp vỏ trấu sẽ tạolớp màng lọc lý tởng

1.1.2.d Thành phần Polyphenol và chất đắng

Polyphenol và chất đắng tập trung chủ yếu trong lớp vỏ đại mạch Phầnlớn những hợp chất hoà tan trong bia đều là những dẫn xuất của Catechin.Những hợp chất này có những tính chất có lợi cho sản xuất bia vì nó dễ dàngkết hợp với Protit cao phân tử để tạo thành phức chất có khả năng dễ kết lắnglàm tăng độ bền của keo sản phẩm Mặt khác sự hoà tan của Polyphenol vàodung dịch đờng lại là nhân tố không tốt làm xấu đi hơng vị của bia Để loại bỏcác chất chát Polyphenol thì ta ngâm hạt trong môi trờng kiềm nhẹ

1.1.2.e Thành phần Vitamin và chất khoáng

Đại mạch chứa trong thành phần của nó các loại Vitamin B1,B2,B6,C vàcác tiền vị Vitamin khác Tuy hàm lợng Vitamin rất ít nhng hệ Vitamin trong

đại mạch đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất bia vì Vitamin

đóng vai trò là nhân tố điều hoà sinh trởng của mầm

Ngoài ra trong đại mạch còn có rất nhiều các chất khoáng nh P2O5,SiO2,MgO, CaO, Na2O, Fe2O3 chất khoáng đóng vai trò quan trọng trong quá

trình sản xuất bia đặc biệt là nguyên tố Phốt pho đóng vai trò chủ yếu trong hệhống đệm của dịch đờng.

1.1.2.f Thành phần Enzim

Enzim là hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học rất cao, có cấu tạo phân

tử rất phức tạp và giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia,trong giai đoạn hình thành hạt, hoạt lực của nhóm Enzim rất cao, đến giai

đoạn hạt chín hoạt lực của Enzim giảm một cách đáng kể và đến lúc sấy hạt

đến hàm ẩm 13% thì hầu hết các hệ Enzim trở thành trạng thái liên kết, đếngiai đoạn ngâm hạt thì hạt hút nớc lúc này hệ Enzim đợc giải phóng khỏi trạngthái liên kết và chuyển thành trạng thái tự do, đến giai đoạn ơm mầm thì hoạtlực của Enzim đạt đến mức tối đa nhờ đó mà đến lúc đờng hóa chúng có khảnăng thuỷ phần hầu nh toàn bộ các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ của hạtthành chất chiết của dịch đờng

Ngoài ra trong đại mạch còn có chứa rất nhiều chất khác có ảnh hởng

đến công nghệ sản xuất bia cũng nh chất lợng bia nh các hợp chất của Fitin,các hợp chất không có chứa N2 và các hợp chất có chứa N2

Trong công nghiệp sản xuất bia, đại mạch dùng để sản xuất Malt phải

có tỷ lệ nảy mầm và cờng độ nảy mầm cao (thờng tỷ lệ này chiếm khoảng90%-95%) Malt đại mạch là hạt đại mạch đợc nảy mầm trong những điềukiện nhân tạo có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp Nhiệm vụ của qúa trình nảymầm là tích luỹ và làm giàu hệ Enzim trong đại mạch mà không làm tiêu haonhiều tinh bột Sau quá trình nảy mầm, trong những điều kiện tiêu chuẩn củacông nghệ, hạt đại mạch có nhiều thay đổi về thành phần hoá học Dới tácdụng của Enzim, Hemilluloza, một số Polisacarit bị thuỷ phân tạo nên Hexoza

và Pentoza để xây dựng mô và rễ lá mầm Các Enzim Amilaza phân huỷ tinhbột (thờng có từ 5%-10% tinh bột bị thuỷ phân ở giai đoạn này) tạo nênGlucoza, Malttoza, Maltodetim và một lợng lớn sacaroza, phần lớn các loại đ-ờng đợc tạo nên dần dần bị tiêu hao bởi quá trình hô hấp và xây dựng tế bàomới cho mầm.Số đờng còn lại bị giữ trong Malt ở dạng tự do, hàm lợng loại đ-ờng này rất lớn gấp 3-4 lần so với hàm lợng của chúng trong đại mạch Vì vậyhạt malt có vị ngọt còn hạt đại mạch không có vị ngọt

Đồng thời với hoạt động của các Enzim trên, nhóm Enzim Proteinnazacũng tăng cờng hoạt động, chúng thuỷ phân chất đạm dữ trữ trong hạt, cácchất cao phân tử và các hợp chất thấp phân tử nh Pepton, Peptit, các axít Amin

và đợc chuyển đến mầm dới dạng chất hoà tan trong nớc, song song với hiện ợng thuỷ phân chất đạm dữ trữ trong hạt còn có hiện tợng ngợc lại là tổng hợpchất đạm mới Đến cuối giai đoạn nảy mầm trong hạt đại mạch có khoảng

t-35%-41% đạm hoà tan, lợng Nitơ Amin sau thời kì nảy mầm có khi lên tớisáu lần so với lúc ban đầu Nh vậy Malt đại mạch dùng trong sản xuất bia cónhiều u điểm nh đã qua quá trình nảy mầm, nên một phần tinh bột trong đạimạch đã đợc thuỷ phân và cắt ngắn bớt mạch tạo điều kiện thuận lợi cho quátrình nấu đờng hoá sau này Đặc biệt là quá trình nảy mầm không chỉ đa cácEnzim có sẵn trong hạt đại mạch từ trạng thái tự do, có hoạt tính cao mà tạonên hàng loạt các Enzim mới

1.2 Tiểu mạch

Hạt tiểu mạch gần giống hạt đại mạch về thành phần chất, chỉ một điềukhác là hạt tiểu mạch không có lớp vỏ trấu Hạt tiểu mạch chiếm 60%-65%tinh bột; 2,5%-3% Saccaroza; 2,5% Glucoza; 12%-13%Protein;1,5%-2% chấtbéo , khi bột tiểu mạch tiếp xúc với nớc thì protein của chúng dễ dàng thamgia vào quá trình Hydrat hoá tạo thành phức chất keo tụ Phức chất này rất daidẻo và có thể chuyển thành dạng sợimột cách dễ dàng

1.3 Ngô

Trong công nghệ sản xuất bia, ngô dùng để thay thế Malt đại mạch chủyếu là loại trắng đục và sử dụng dới dạng bột đã nghiền nhỏ Nhng có một trởngại lớn khi đa ngô vào sản xuất bia là phôi của chúng quá lớn, hàm lợng chấtbéo nhiều,nên làm cản trở quá trình lọc và làm giảm độ bền keo cũng nh tăngkhả năng tạo bọt của bia, vì vậy để sử dụng loại cốc này một cách có hiệu quảthì trớc lúc đa vào chế biến dịch đờng, ngô phải qua một giai đoạn tách phôi

và vỏ, để làm đợc việc này ta ngâm ngô vào trong nớc ấm 500C có chứa SO2 ởnồng độ 0,1-0,2% Thời gian ngâm khoảng 30giờ-50giờ với mục đích làm hạtngô mềm ra để khi tách phôi hạt ngô đợc nguyên vẹn Khí SO2 là tác nhân vừangăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật, vừa có tác dụng làm cho màng Protein

bị trơng lên, phân rã ra và khuếch tán vào dung dịch

1.4 Thóc nguyên lỉệu thay thế chính trong công nghệ sản xuất bia

1.4.1 Đặc trng chung của thóc

Cây lúa là cây lơng thực chính của gần nửa dân số thế giới, đặc biệt đợctrồng nhiều ở các nớc vùng Đông Nam á Sản lợng thóc trên toàn thế giới tậptrung chủ yếu ở Châu á Năm 1991 tổng sản lợng thóc trên toàn thế giới là521,4 triệu tấn thì sản xuất 478,6 triệu tấn, Châu Phi 12,3 triệu tấn và châu đạidơng 0,8 triệu tấn Việt nam mấy năm gần đây sản lợng lúa tăng lên đáng kể

và sản lợng xuất khẩu ngày càng tăng Lúa là cây a ẩm và ấm nên trồng nhiều

ở châu thổ, các vùng nhiệt đới và ôn đới

1.4.2 Cấu tạo và tính chất của hạt thóc

Cấu tạo của hạt thóc bao gồm vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt,lớp Alơrông,nộinhũ và phôi Tuỳ thuộc vào giống lúa và điều kiện phát triển của cây lơng thực

mà vỏ trấu của hạt thóc dao động trong khoảng lớn 10%-33% trọng lợng toànhạt bình thờng thành phần vỏ trấu chiếm 17%-22% Vỏ quả của hạt thóc rấtmỏng gồm nhiều các tế bào vàng đục và nâu hồng Nội nhũ của hạt thóc phụthuộc vào loại giống và điều kiện phát triển mà có màu trắng hoặc màu đục

Độ trắng trong của hạt không phụ thuộc vào thành phần hoá học của nó Hạtthóc có kích thớc nhỏ hơn hạt đại mạch, trọng lợng của hạt thóc khoảng 15-35

g, còn trọng lợng hạt đại mạch 30-35 g Lớp Alơrông của hạt thóc chỉ là mộtlớp tế bào còn lớp Alơrông của đại mạch có 4 lớp tế bào

1.4.3 Thành phần hoá học của hạt thóc

1.4.3.a Các chất Gluxit

Gluxit ở trong gạo chủ yếu dới dạng tinh bột và chiếm 80% trọng lợng gạo Tinh bột gạo tẻ chứa 17% Amilaza và 83% amilopectin.Tinh bột gạo có kích thớc nhỏ nhất so với các loại tinh bột của cáccâykhác.Nhiệt độ hồ hoá tinh bột thay đổi từ 75-850C phụ thuộc vào loại gạo

khoảng70%-và điều kiện canh tác

1.4.3.b Các chất chứa Nitơ

Hàm lợng protein trong gạo là 6%-8% Thành phần protein của gạo chủyếu là Gluxit, Protein, trong gạo chứa 18 axit Amin mà trong đó có nhiều axitAmin không thay thế

1.4.3.c Các chất tro, Vitamin và Lipit trong gạo

Chất tro chủ yếu tập trung ở vỏ quả và vỏ hạt và chủ yếu là Phốtpho, ờng ở dạng liên kết của phitin, Nucleprotein ở trấu chất tro chủ yếu là OxitSilic Ngoài ra,trong thóc có chứa nhiều Vitamin nhóm B, chủ yếu ở phôi và

th-vỏ So với các loại ngũ cốc khác thì thì chất béo trong thóc rất ít chỉ khoảng1%-2%

Những đặc tính của gạo khác với đại mạch có tá dụng đến quá trình nấubia là tinh bột của gạo bền hơn tinh bột của đại mạch khi bị Amilaza tác dụng.Trong thời gian thuỷ phân 4 giờ ở nhiệt độ 650C dới tác dụng của Amilaza tinhbột gạo thuỷ phân 31,3% còn tinh bột đại mạch thuỷ phân 96,3% Để thuỷphân đợc tốt thì tinh bột gạo cần đợc hồ hoá và đờng hoá tốt Về thành phầnhoá học, gạo có hàm lợng tinh bột lớn nên dịch chiết nhiều Nhng trong gạohàm lợng hợp chất Nitơri nhiều nên trong nấu bia cần có những biện phápthích hợp

1.5 Hoa Hublông

Hoa Hublông là nguyên liệu cơ bản, rất quan trọng trong công nghệ sảnxuất bia Hoa Hublông làm bia có vị đắng dịu, hơng thơm rất đặc trng, làmtăng khả năng tạo bọt và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và làm ổn định độ bềnsinh học của sản phẩm, do những đặc tính đặc biệt nh vậy nên hoa Hublôngluôn giữ vai trò duy nhất về tạo mùi cho bia trong công sản xuất bia

Thành phần hoá học của hoa Hublông phụ thuộc vào chủng loại giống ,

điều kiện khí hậu, đất gieo trồng, kỹ thuật canh tác Thành phần hoá học củahoa Hublông bao gồm:

chơng 2

quy trình công nghệ sản xuất bia

Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, là sảnphẩm của quá trình lên men rợu ở nhiệt độ thấp dịch đờng lấy từ Malt, gạo vàcác loại hạt giàu tinh bột và protein nh Ngô, Tiểu mạch Bia có hàm lợngcồn từ 1,7%-7% và khoảng 0,3%-0,5% khí CO2 tính theo trọng lợng, đây làhai sản phẩm thờng trực của hai quá trình lên men dịch đờng đã Hublông hoá

Công đoạn sản bia nói chung đi theo những bớc chính sau:

Quy trình sản xuất bia

Ban đầu Malt đem đi nghiền nhằm tạo những điều kiện thuận lợi cho sựtiến triển các biến đổi lí, sinh hoá trong quá trình đờng hoá, nhằm làm thế nào

để thu đợc lợng chất hoà tan lớn nhất Vì thế thiết lập một diều kiện thích hợp

về mối quan hệ giữa nớc và những thành phần của hạt Malt là một điều rấtquan trọng và thực hiện đợc quá trình này thì sẽ giúp cho quá trình lên menxảy ra tốt hơn đồng thời quá trình hình thành chất hoà tan có hiệu quảnhất.Với ý nghĩa nh vậy Malt cần thiết phải nghiền mịn Mức độ nghiền thíchhợp của Malt phụ thuộc vào cấu trúc của nó tức là phụ thuộc vào độ nhuyễncủa hạt Nếu Malt kém nhuyễn thì chế độ nghiền mịn với nội nhũ là cần thiết

để thu nhận đợc hàm lợng chất chiết lớn nhất Còn nếu Malt có độ nhuyễn tốtthì mức độ nghiền có thể thô hơn Mức độ nghiền còn phụ thuộc vào thiết bị

và phơng pháp lọc bã Nếu lọc bã bằng phơng pháp dùng máy lọc ép khungbản thì ta có thể nghiền ở mức độ mịn hơn, còn nếu lọc bã bằng thùng lọc đáybằng thì mức độ nghiền Malt phải thô hơn

Malt Nấu dịch Malt(Đ ờng hoá)

Bia chai thành phẩm Hoa hu lông

Bia hơi

Malt sau khi đợc nghiền đợc chuyển đến công đoạn đờng hoá nguyênliệu nghiền Mục đích của quá trình đờng hoá là nhằm chuyển về dạng hoà tantất cả những chất có phân tử lợng cao nằm dới dạng không hoà tan của bộtMalt, chúng sẽ cùng với chất hoà tan trong tinh bột tạo thành chất chiết củadịch đờng Trong trong Malt thờng có sẵn 15% chất không hoà tan điều nàynói lên rằng phần lớn chất trong Malt ở dạng không hoà tan Thông thờng hiệusuất chất hoà tan trong dịch đờng là từ 75%- 78% chất khô của Malt, nghĩa làtrong quá trình đờng hoá hàm lợng chất hoà tan sẽ tăng từ 60%-63% Sự phâncắt các chất hữu cơ phức tạp trong Malt là kết quả của sự tác dụng của hệthống men sẵn có trong Malt Thực chất của các quá trình ở giai đoạn này là

sự thủy phân các hợp chất cao phân tử dới xúc tác của Enzim, trong thànhphần sản phẩm thuỷ phân chiếm nhiều nhất về khối lợng là là đờng vàDextrim Vì lý do này mà ta gọi toàn bộ quá trình thuỷ phân ở giai đoạn này làbằng tên gọi đơn giản là quá trình đờng hoá Cháo Malt sau khi nấu xong đợc

đa sang công đoạn lọc dịch đờng

Cháo Malt sau khi đờng hoá xong gồm hai phần: Phần đặc và phần

loãng Phần đặc bao gồm tất cả những phần tử nhỏ không hoà tan của bột và

phần loãng là dung dịch nớc chức năng tất cả những chất hoà tan của Malt, tagọi là dịch đờng Mục đích của quá trình lọc là nhằm tách phần lỏng riêng rakhỏi phần đặc Đặc trng của cháo Malt là trong đó có rất nhiều phần tửrắn.Trong quá trình lọc những phần tử rắn này sẽ tạo thành một lớp nguyênliệu lọc phụ điều này có ý nghĩa khá lớn trong khi lọc

Quá trình lọc cháo Malt tiến triển theo hai giai đoạn Giai đoạn tách phầndịch đờng ra khỏi phần đặc, và giai đoạn thu hồi những phần hoà tan còn bám

ở phần bã lọc bằng nớc rửa bã Lúc đầu lớp màng lọc không giữ lại đợc tất cảnhững phần tử rắn rất nhỏ nằm trong dung dịch đờng, những phần tử này điqua lớp màng lọc và làm cho dịch đờng ban đờng bị đục, nhng sau đó nhữngphần tử rắn rất nhỏ này dần dần tụ lại trên màng lọc, tạo lên một lớp màng lọcphụ, do vậy càng về sau dịch đờng lọc đợc càng trong

Tốc độ lọc phụ thuộc vào mức độ nghiền Malt, mức độ phân huỷ Malt,cấu tạo màng lọc,đồng thời phụ thuộc vào một số yếu tố lý học nh nhiệt độ, ápsuất v v Để đảm bảo tốc độ lọc điều hoà và nhanh ta cần phải tạo điều kiệncho sự phân bố đều các phần tử rắn trên toàn bộ bề mặt của lớp màng lọc.Muốn vậy trong khi lọc ta phải liên tục khuấy trộn lớp cháo Malt Nếu ta dùngmáy lọc ép thì cháo Malt đợc khuấy trộn đều bằng một máy khuấy đặc biệttrớc khi vào máy lọc.Nếu dùng thùng lọc thì có cánh khuấy đặt ngay trong

thùng Nhiệt độ thích hợp của quá trình lọc là 70-750C Ngời ta đã chứng minhrằng nồng độ axit cũng gây ảnh hởng đến tốc độ lọc, ví dụ nếu rửa bã bằng n-

ớc lã sau 5 phút thì thu đợc 190ml nớc lọc, nhng nếu rửa bã bằng nớc lã đã

đ-ợc axit hoá thì lợng nớc lọc thu đđ-ợc là 355 ml, ngđ-ợc lại nếu rửa bằng nớc đãkiềm hoá-chỉ thu đợc 90 ml nớc lọc độ axit thích hợp của cháo Malt trong khilọc là PH=5,5

Trong khi lọc có thể xảy ra hiện tợng oxy hoá chất Tamin của vỏ Malt,muốn tránh hiện tợng này cần giữ cho bã Malt luôn luôn ngập dới nớc, Thànhphần muối của nớc dùng để rửa bã cũng gây ảnh hởng nhiều đến thành phần

và tính chất cuả dịch đờng sau khi lọc và của bia sau này Bicacbonat vàcacbonat thờng gây ra ảnh hởng xấu đến chất lợng của dịch đờng, ngợc lại độcứng cacbonat không bé hơn 2,1 thì kết quả vẫn tốt Ta cần chú ý rằng khi rửabã không nên tránh tổn thất chất hoà tan mà rửa quá lâu, nh vậy lợng Taminhoà tan sẽ tăng lên gây cho bia đắng Mặt khác nhiệt độ trong khi lọc đợc quá

780C vì trong quá trình lọc bia vẫn còn một lợng tinh bột không hoà tan,ởnhiệt độ cao này có thể xảy ra hiện tợng hồ hoá tinh bột nhng không đờnghoá kịp và do đó làm cho bia đục

Cháo Malt sau khi đờng hoá xong đợc chuyển sang công đoạn đun sôivới hoa Hublông Mục đích của quá trình đun sôi dịch đờng với hoa Hublông

là nhằm làm ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm, vị đắng đặc trngcủa hoa Hublông Đồng thời trong lúc này cũng xảy ra một số quá trình khác

nh sự khử hay độ nhớt hạ xuống Một số trong những quá trình ấy đã làmthoả mãn những yêu cầu về kỹ thuật song bên cạnh đó có một số quá trình lạigây tác dụng ngợc lại mà ta không mong muốn Nớc đờng sau khi lọc cùngvới nớc rửa bã thờng bị đục và trong nớc thờng có chứa một số chất keo không

ổn định hoặc các vi sinh vật còn sót vì thế qua quá trình đun sôi này ta loại trừ

đợc những yếu điểm trên, làm ổn định thành phần hoá học của dịch đờng vàtạo điều kiện cho bia có thành phần và chất lợng đạt yêu cầu Ngoài ra quátrình đun sôi dịch đờng với hoa Hublông còn giúp cho bia có độ bền sinh học

và khả năng tạo bọt tốt Một trong những biện pháp thông dụng nhất hiện nay

là đun sôi trực tiếp dịch đờng với ha Hublông

Toàn bộ sản phẩm của quá trình nấu dịch đờng với hoa Hulbông chuyểnsang công đoạn làm lạnh và lắng trong dịch đờng Dịch đờng sau khi đun sôivới hoa Hublông cần làm nguội đến nhiệt độ thích hợp cho từng loại bia trớckhi lên men Đồng thời quá trình này sẽ tạo thuận lợi cho quá trình bão hoàthêm một lợng Oxi đối với nớc đờng và trên cơ sở đó có những phơng án làm

nguội dịch lên men Trong quá trình đun sôi nớc đờng với hoa Hublông lợngoxi trong nớc đờng bị giải phóng hầu hết và để bảo đảm mức độ bảo hoà Oxithích hợp với nớc đờng thì ta phải có những phơng án làm nguội dịch lên menthích hợp Mức độ trong của dịch đờng trớc khi cho lên men là một trongnhững yếu tố quan trọng để thu đợc bia có chất lợng cao Trong quá trình làmlạnh thì một số chất hoà tan sẽ dần sần bị lắng xuống và bị kết tủa hiện tợngnày gọi là kết tủa lạnh Thành phần của kết tủa lạnh bao gồm những phức chấtcủa protit, chất chát và chất đắng của hoa Hublông và vì thế khi thực hiện quátrình làm lạnh dịch đờng đạt yêu cầu về kỹ thuật thì bia sẽ có mùi vị dễ chịu,mặt khác, kết tủa lạnh trong rất nhiều trờng hợp sẽ làm hạn chế một số loạinấm men không có lợi cho quá trình lên men sau này

Sau công đoạn làm lạnh thì đến công đoạn lên men dịch đờng Trongquá trình lên men chính phần lớn các chất đờng dới tác dụng của nấm menchúng chuyển thành rợu Etilíc, CO2 và một số loại sản phẩm phụ khác Ngoàicác Gluxit ra, một số thành phần quan trọng của nớc đờng cũng chịu tác dụngcủa nấm men và tạo ra những thành phần mới Trong quá trình lên men một sốchất không bay hơi nh các axit hữu cơ, Glixerin trở thành chất hoà tan trongbia Qua đó ta nhận thấy rằng hàm lợng chất hoà tan của bia nhỏ hơn của dịch

đờng Nguyên nhân của sự khác nhau này là do quá trình sinh hoá và do cảquá trình kết tủa và lắng Độ lên men của bia phụ thuộc vào một số yếu tố nh

tỷ lệ khối lợng giữa thành phần chất hoà tan, điều kiện lên men Nh vậy công

đoạn len men đã kết thúc quá trình sản xuất bia tuy nhiên còn một số công

đoạn phụ khác nh tàng trữ bia và vận chuyển bia mà ta không đề cập đến

CHƯƠNG 3

TíNH TOáN THIếT Kế NồI ĐƯờng hoá

3.1 Quá trình đờng hoá

Nguyên liệu sau khi nghiền nhỏ sẽ đợc hoà trộn với nớc trong thiết bị ờng hoá Nớc sẽ đợc cung cấp vào nồi đờng hoá với một lợng vừa đủ tuỳ thuộcvào chủng loại bia và đặc tính kỹ thuật của thiết bị Trong môi trờng giàu nớccác hợp chất thấp phân tử có sẵn trong nguyên liệu sẽ hoà tan vào nớc và trởthành chất chiết của dịch đờng sau này Các hợp chất chứa Phốtpho sẽ bị tác

đ-động bởi nhóm enzim và khi nhiệt độ của khối dịch tăng lên đến nhiệt độthích hợp thì dới sự tác động của hệ enzim thuỷ phân các hợp chất cao phân tử

bị phân cắt thành sản phẩm thấp phân tử và hoà tan vào nớc để trở thành chấtchiết của dịch đờng, thực chất các quá trình ở giai đoạn này là sự thuỷ phâncác hợp chất cao phân tử dới sự xúc tác của enzim

3.2 Thiết bị đờng hoá

Chức năng của nồi đờng hoá là để đờng hoá và đun sôi từng phần khốicháo Malt, kết cấu của nồi đờng hoá không phức tạp, nồi đờng hoá là một nồihình trụ đáy lồi , bên ngoài có sử dụng áo hơi để gia nhiệt, áp suất hơi tronglớp áo hơi thờng phải đạt 2,5-3 kg/cm2 Hệ thống truyền động và cánh khuấycủa nồi đợc sử dụng là cánh khuấy hình mỏ neo vì phù hợp với yêu cầu làmviệc của nồi Tất cả các chi tiết thiết bị phụ kiện nh van an toàn áp kế, chuôngbáo mức,ký đồ nhiệt đều trang bị đầy đủ trong nồi đờng hoá

1 Phơng pháp đun sôi ba phần

2 Phơng pháp đun sôi hai phần

3 Phơng pháp đun sôi một phần

3.3.1 Phơng pháp đun sôi ba phần

Phơng pháp tiến hành nh sau:

Khoảng 1/3 lợng nớc cần thiết đổ vào nồi hồ hoá, còn lại 2/3 thì trộnvới bột Malt ở thùng trộn sơ bộ sau đó đa vào nồi hồ hoá Nhiệt độ nớc dùngtrộn bột Malt khoảng 38-400C Nhiệt độ nớc cần phải điều chỉnh sao cho khitrộn thì một hỗn hợp có nhiệt độ 35-370C Sau khi trộn đều toàn bộ bột Maltvới nớc ta để nh vậy một thời gian ngắn để cho các thành phần rắn lắng xuốngdới Sau đó khoảng 1/3 khối lợng hồ Malt bơm sang nồi đờng hoá, phần hồMalt này ta gọi là thứ 1 Ta bắt đầu từ từ tăng nhiệt độ lên đến 50-550C và tagiữ ở nhiệt độ này khoảng 5-10 phút Khoảng thời gian nghỉ này ngời ta gọi làthời gian nghỉ Protit bởi vì trong thời gian này men protaza sẽ hoạt động vàtạo thành sản phẩm protit có phân tử lợng thấp Sau khi nghỉ nhiệt độ tăng lên

đến 70-730C ở nhiệt độ này sẽ kết thúc sự đờng hoá của Malt Bình thờng phần

hồ Malt thứ nhất sẽ đờng hoá trong 15-20 phút sau đó tăng nhiệt độ lên để

đun sôi cháo malt trong khoảng 20 phút, do đun sôi mà các hạt tinh bột còn lại

sẽ bị nát ra và bắt đầu tạo thành hồ tinh bột Cả quá trình nấu phần thứ mộtmất khoảng 2 giờ Sau khi cháo Malt của phần 1 đợc đun sôi, ta bơm ngợc vàonồi hồ hoá lúc này cánh khuấy trong nồi hoạt động với tốc độ lớn nhất, đồngthời bơm từ từ nh vậy sẽ hạ thấp nhiệt độ của cháo Malt xuống, nếu khônglàm nh vậy men sẽ bị phá huỷ hay ngừng hoạt động Sau khi trộn đều phầnMalt thứ 1 đã đun sôi với toàn bộ hồ Malt ta có đợc hỗn hợp có nhiệt độ từ 50-

520 ta để yên hỗn hợp này trong một thơì gian ngắn và sau đó tiếp tục bơm1/3 khối lợng hỗn hợp này sang nồi đờng hoá Phần này ta gọi là phần hồ Maltthứ hai Nhiệt độ phần hồ Malt thứ hai tăng lên đến 70-72 0C Sau khi đờnghoá ta lại tăng nhanh nhiệt độ và đun sôi nếu malt phân hủy tốt ta không cầnnghỉ ở 70-720C Đun sôi khoảng 20 phút, sau đó cháo Malt lại bơm ngợc trở

về nồi hồ hoá, ta cần giữ đúng yêu cầu nh lần bơm trớc Sau khi trộn đều phầnthứ hai với toàn bộ khối hồ Malt nhiệt độ hỗn hợp tăng lên đến 62-630C Cảquá trình nấu phần thứ hai mất khoảng 1giờ 30phút Sau đó bơm phần thứ basang nồi hồ hoá và tăng nhiệt độ lên đến 75-770C nhằm đờng hoá lần cuốicùng, cả quá trình nấu phần thứ ba hết khoảng 1 giờ.Lúc này toàn bộ nhiệt độphần cháo Malt hạ xuống 750Cvà toàn bộ phần cháo Malt sẽ bị đờng hoá vàbơm sang bộ phận lọc Nhiệt độ cuối cùng của cháo Malt không đợc tăng lênquá 770C,vì ở nhiệt độ cao hơn nhịêt độ này sẽ gây ra hiện tợng hồ hoá tinhbột của những phần tinh bột không bị phân huỷ Toàn bộ thời gian nấu của ph-

ơng pháp này mất khoảng 5giờ

Hình 2: Đồ thị phơng pháp đun sôi ba phần

1 Nhiệt độ từng phần cháo Malt

2 Nhiệt độ những phần còn lại trong nồi hồ hoá

3.3.2 Phơng pháp đun sôi hai phần

Đây là phơng pháp thông dụng nhất đặc biệt là đối với sản xuất biavàng Phơng pháp này tiến hành nh sau: Hoà lẫn bột malt với nớc ở nhệt độ50-520C và để yên trong khoảng 30 phút cho các phần tử rắn lắng xuống.Trong khoảng thời gian này các men protoza có điều kiện thuận lợi để hoạt

động Sau đó khoảng 2/3 hồ malt đợc bơm vào nồi đờng hoá và bắt đầu đunnóng để nâng nhiệt độ lên đến 70-720C Quá trình đờng hoá sau 15-20 phút lạitiếp tục đợc đun nóng đến nhiệt độ sôi Cháo Malt đợc đun sôi trong 15-30phút Thời gian đun sôi phụ thuộc vào mức độ phân huỷ Malt và loại bia cầnsản xuất nếu Malt phân huỷ kém và bia sản xuất là loại bia đen thì thời gian

đun sôi dài Sau khi trộn phần thứ một đã đun sôi với phần còn lại trong nồi hồhoá ta điều chỉnh nhiệt độ này khoảng 650C và giữ ở nhiệt độ này 15-20 phúttrong thời gian này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho men Amilaza hoạt động Sau

đó ta bơm tất cả sang nồi đờng hoá và nâng nhiệt độ lên đến 70-720C sau khi

đờng hoá xong ta đun sôi trong khoảng 15-20 phút Toàn bộ quá trình này mấtkhoảng 4 giờ

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

2 1

Hình 3: Đồ thị phơng pháp đun sôi hai phần

1, Nhiệt độ từng phần cháo Malt

2, Nhiệt độ từng phần còn lại trong nồi hồ hoá

3.3.3 Phơng pháp đun sôi một phần

Phơng pháp này ứng dụng khi chế biến dịch đờng có hàm lợng hoà tanthấp Phơng án này tiến hành nh sau: toàn bộ bột Malt đợc hoà lẫn với nớc vàbơm toàn bộ vào nồi đờng hoá, đun nóng và nâng nhiệt độ lên đến 700C để

cho Malt đờng hoá Sau khi đờng hoá xong ta bơm dịch đờng hoá này sangvào bộ phận lọc dịch đờng.Toàn bộ phơng pháp này mất khoảng 3 giờ Chú ýtrong quá trình đờng hoá các cánh khuấy phải hoạt động liên tục để tránh sựquá nhiệt cục bộ và làm cho bột Malt và gạo không bị bám dính vào đáy nồigây khê cháy

Ngoài ra còn có rất nhiều phơng pháp khác nhng ứng dụng thực tế rất ítnh:

 Phơng pháp đờng hoá rút ngắn thời gian

 Phơng pháp đờng hoá với sự gia tăng nhiệt độ

 Phơng pháp đờng hoá với sự giảm nhiệt độ

Trên đây là các phơng pháp đờng hoá mỗi một phơng pháp đều có những unhợc điểm khác nhau nên vì thế chọn phơng án thiết kế ta cần quan tâm đếnyêu cầu về sản phẩm, nguyên liệu đầu vào và môi trờng sản xuất Hiện nay ởnớc ta do nhu cầu về bia và thu nhập bình quân đầu ngời còn thấp nên trongsản xuất bia ngời ta chú ý nhiều đến giảm giá thành sản phẩm nhằm thu hútkhách hàng; chính vì vậy việc ứng dụng một phơng pháp sản xuất đơn giản , íttốn kém mà chất lợng bia vẫn đạt yêu cầu là phơng pháp cần phải thực hiện để

đáp ứng yêu cầu của ngời tiêu dùng Chính vì thế trong từng công đoạn sản

2

30 20 10

100

80 70 60 50 40

xuất cần phải chú ý lựa chọn thiết bị và phơng pháp tiến hành phù hợp Trongcông đoạn đờng hoá này ta chọn phơng pháp đờng hoá theo phơng pháp đunsôi một phần Phơng pháp này tiến hành đơn giản và ít tốn kém mà hiệu quảkhá cao, chính vì thế nó đáp ứng đợc yêu cầu của nhà sản xuất.

3.4 Tính toán thông số công nghệ quá trình đờng hoá

Thành phần tinh bột chiếm khoảng 75% trong malt và chiếm khoảng 80%trong gạo về khối lợng Trong quá trình thuỷ phân gạo và Malt hoà tan hoàntoàn vào nớc tạo thành huyền phù Phần còn lại ở dạng không hoà tan trởthành bã lọc trong quá trình lọc dịch đờng

Bảng phân phối liệu

.

1 1 1

x x

Trong đó:

x1:Phần trăm Malt không hoà tan

x2:Phần trăm gạo khônng hoà tan

1

 :Khối lợng riêng của Malt,Kg/m3

2

 :Khối lợng riêng của gạo,Kg/m3

Malt và gạo không hoà tan hoàn toàn trong nớc khi tham gia vào quátrình đờng hoá Trong thực tế có 80% gạo và 75% Malt hoà tan, còn lại làphần không hoà tan Từ đó ta tính đợc khối lợng Malt và gạo không hoà tan

Khối lợng Malt không hoà tan:

100

25 300