tiểu luận công nghệ sản xuất bia

Mục đích Nghiền nhỏ malt theo từng mức độ kỹ thuật khác nhau để khi đường hóa thu được nhiều chất hòa tan chất chiết nhất có lợi cho sản xuất và chất lượng thành phẩm, hạn chế các chất k

Viện: Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm

Môn: Công Nghệ Đồ Uống

Tiểu Luận:

GVHD: Th.s Trần Thị Mai AnhSVTH: Nhóm 9

Lớp: Đại Học Thực Phẩm 3Viện: Công Nghệ Sinh Học – Thực PhẩmNiên Khoá: 2007- 2011

Thành Phố Hồ Chí Minh ngày 10 tháng 03 năm 2010

5 Trương Thị Diệu Hiền 0770918

6 Hoàng Xuân Hường 0772361

8 Hồ Thị Thanh Thuỷ 0770907

9 Phạm Thị Mai Trang 0771280

Lời Cám Ơn

Để hoàn thành được bài tiểu luận này, nhóm chúng em xin gửi lời biết ơn chân thành đến cô Trần Thị Mai Anh Ngoài việc trực tiếp giảng dạy môn Công Nghệ Đồ Uống cho lớp chúng em, trong quá trình làm tiểu luận, nhóm đã được Cô hướng dẫn cụ thể, chi tiết trong đề cương để chúng em thực hiện tốt đề tài của mình

Ngoài ra, xin cảm ơn trường Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh

đã tạo môi trường học tâp và nghiên cứu cho chúng em, thư viện trường là nơi phục vụ phần lớn các tài liệu cho nhóm trong quá trình thực hiện đề tài

Bài tiểu luận này là kết quả của sự nỗ lực đóng góp từ tất cả các thành viên trong nhóm, xin cảm sự cố gắng và hợp tác của các bạn Mong rằng các bạn sẽ còn phát huy nhiều hơn nữa trong các bài tiểu luận sau

TP Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 03 năm 2010

Nhóm trưởng

Vũ Thị Sinh

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

SẢN XUẤT BIA

Đường hóa

Rữa bã Lọc bã malt

Đun sôi Lắng Làm lạnh Lên men chính Lên men phụ Lọc Bão hòa CO 2

Tàng trữ Chiết

Cân Xay Phối trộn

Đạm hóa Hồ hóa

Cân Xay Phối trộn

Giải Thích Quy Trình

I Chuẩn Bị Nguyên Liệu

Có bốn loại nguyên liệu chính cần dùng cho quá trình sản xuất bia là: malt đại mạch, hoa houblon, nước và nấm men Chất lượng của chúng quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm Malt là thành phần chính quan trọng để làm bia

Do đó, chất lượng Malt cũng như công đoạn nấu Malt đòi hỏi tiến hành sao cho hiệu suất là tối đa Sau đây là các công đoạn của quá trình nấu dịch đường

1 Nghiền Malt

1.1 Mục đích

Nghiền nhỏ malt (theo từng mức độ kỹ thuật khác nhau) để khi đường hóa thu được nhiều chất hòa tan (chất chiết) nhất có lợi cho sản xuất và chất lượng thành phẩm, hạn chế các chất không có lợi tan vào dịch đường và sử dụng tốt nhất các thành phần của malt (chất hòa tan, vỏ…)

Nội nhũ là nguồn cung cấp cơ bản các chất hòa tan cho dịch đường, tùy mức độ phân hủy của malt mà có độ mức độ nghiền mịn khác nhau

Vỏ trấu được sử dụng như một chất trợ lọc dịch đường , và hạn chế các chất hòa tan của nó tan vào dịch đường (gây mùi vị không tốt); chỉ nên nghiền dập hay bẹp không nghiền mịn, đảm bảo tách hết nội nhũ khỏi vỏ Trước khi nghiền phun một ít nước vào malt

Malt có thể nghiền khô hay nghiền ướt tùy thuộc vào thiết bị nghiền và công nghệ sản xuất bia

1.2 Nghiền khô

Bột malt nghiền khô gồm: vỏ trấu, tấm thô tấm mịn, bột malt Thường sử dụng các máy nghiền có 1, 2 và 3 đôi trục

Trong cùng một máy có thể chia ra: nghiền khô và nghiền mịn trên bằng cách dùng các máy rây thích hợp để đạt độ nghiền thích hợp cho từng loại malt.Với malt có chất lượng trung bình ,mức độ nghiền thích hợp thường là: Vỏ trấu

15 -18%, tấm thô 18 - 22%, tấm mịn 30 - 35%,bột 25 - 35%, thành phần bột bột

và tấm mịn nhiều gấp 2-3 lần tấm thô

1.2.1.Thiết bị nghiền khô

 Máy nghiền 1 đôi trục

Máy nghiền 1 đôi trục hay còn gọi là máy nghiền 2 trục chỉ được sử dụng

ở những xưởng bia nhỏ, bởi bột nghiền chỉ được nghiền với một chế độ không thể đạt thành phần tối ưu Máy nghiền hai trục cũng không thể sử dụng cho nghiền ướt hoặc nghiền ẩm

 Máy nghiền 2 đôi trục

Các nhà máy có quy mô trung bình thường sử dụng loại máy nghiền này

Loại máy này được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy bia hiện nay.

 Cấu tạo:

Máy gồm ba đôi trục nghiền trong đó đôi thứ nhất nghiền sơ bộ, đôi trục thứ hai nghiền lại vỏ và đôi trục thứ ba nghiền lai bột Dưới mỗi trục nghiền có lắp hệ thống sàng rung 5 và 6 có kích thước lỗ sàn khác nhau để phân loại bột nghiền thành ba phần : vỏ, tấm thô và bột mịn

Chiều dài trục trong khoảng từ 0.4m (xưởng bia nhỏ) đến 1.5m (nhà máy lớn) khoảng cách giữa hai trục có thể điều chỉnh trong khoảng 0-2.5mm

Malt qua trục phân phối 2 vào đôi trục nghiền thô 3 Phần bột mịn lọt qua cả hai sàng phân loại 4 và 6 ra ngoài theo 10 Phần vỏ và tấm không lọt qua sàn 4 được nghiền tiếp ở đôi trục thứ hai 5, ở đây phần lớn bột được tách khỏi vỏ trấu Hỗn hợp bột nghiền lại được phân loại bởi sàng 6 Phần vỏ và bột không lọt qua

lỗ sàng 6 ra ngoài theo 11, phần bột mịn lọt qua sàng ra ngoài theo 13, chỉ có phần tấm lọt qua sàng phía trên sẽ được nghiền lại bởi đôi trục thứ ba 7 rồi ra ngoài theo 12 Hiệu suất thu hồi chất hòa tan của bột nghiền lớn hơn 0,5 - 1% so với bột nghiền của máy nghiền hai đôi trục

Thành phần bột nghiền gồm vỏ 15%, bột mịn 32%, tấm 50%

Máy nghiền búa thường dùng để nghiền nguyên liệu thay thế như gạo, ngô tạo bột mịn.Với loại máy lọc hiện đại có sử dụng vải lọc polypropylene, lỗ vải lọc có kích thước nhỏ vớ độ dày chỉ khoảng 4 cm, vì thế không cần vỏ trấu làm lớp lọc thì có thể nghiền malt bằng máy nghiền búa

 Cấu tạo:

Gồm đế máy vững chắc, bên trong vó trục búa và sàng Trục rôto được thiết

kế sao cho chịu được va chạm mạnh và trục này phải được nâng vững chắc, có thể quay đến tốc độ 1500vg/ph.Các búa và sang có thể thay thế được khi mòn Tính ì của rôto khiến phải mất 20 - 30 phút để dừng lại

Trước khi malt được đưa vào nghiền, cần loại bỏ tạp vật bằng sắt để không tạo tia lửa, bởi nếu không sẽ gây nguy cơ cháy các hạt bụi trong đó gây hỏng sàng và trục

Để loại bỏ các tạp vật kim loại lẫn trong nguyên liệu, người ta thường dùng nam châm ngay cửa nguyên liệu vào

 Nguyên lý hoạt động :

Malt đôi khi được trộn lẫn với nguyên liệu thay thế với tỉ lệ xác định, trục

với vận tốc 60-100 vg/phút, do vậy mà hạt bị đập nhỏ ra, ở đây có quạt gió thổi mạnh Buồng nghiền có thể đặt đứng hoặc nằm ngang Malt trước khi vào buồng nghiền cần đảm bảo sạch các tạp vật như sỏi, đá, các mảnh kim loại.

Hạt được nghiền thành bột mịn sao cho các hạt bột chui qua lỗ sang vào đều dọc theo chiều dài của trục quay Theo thời gian chiều quay của trục có thể đảo ngược tự động để tránh bị mòn một bên

Khi sử dụng máy nghiền búa, năng xuất đường hóa tăng,cặn tạo thành ít hơn, nhưng bột bị nghiền mịn nên tạo β-glucan trong dịch đường gây khó lọc

+ Hiệu suất hòa tan bằng với hiệu suất của phòng thí nghiệm.

+ Thời gian nghiền một mẻ ít hơn 2h

+ Bã rất khô (35% chất khô)

1.2.2 Kiểm tra bột nghiền

Độ mịn của bột nghiền được kiểm tra nhờ một máy plansichter Đa số các máy plansichter đều được trang bị 6 sàng xếp chồng lên nhau Trong khi nghiền người ta chỉ quan tâm đến 3 thành phần: vỏ - tấm - bột Tỉ lệ giữa 3 loại bột nghiền này như sau:

- Đối với nồi lọc:

+ Các trục phải được lắp đặt theo các nhà chế tạo, đặt song song với nhau,

có răng khía luôn ở tình trạng hoạt động tốt và phải được kiểm tra một lần/năm trên suốt chiều dài của trục

+ Sàng cũng cần phải được kiểm tra thường xuyên: độ cố định, khả năng tẩy dính ,tình trạng các mắt sang (1 lần /tuần)

+ Máy nghiền cần được vệ sinh sạch sẽ để tránh sự phát triển của vi sinh

vật.

• Ưu điểm của máy nghiền khô:

- Có thể nghiền trước khi nấu lâu được

- Nghiền tốt các malt có độ nhuyễn kém

- Dễ vệ sinh

- Không giữ được nguyên vỏ

- Khi nghiền bụi bay ra nhiều

- Dung tích chứa trong thùng lọc nhỏ (190kg/m2)

1.3 Nghiền ướt

Khi nghiền khô, ngay cả khi được giám sát kỹ thì vỏ trấu cũng bị phá hủy ít nhiều do vậy mà chức năng làm lớp vật liệu lọc của vỏ bị hạn chế Tuy nhiên nếu malt được ngâm trước khi nghiền thì vỏ malt cũng giống như các thành phần của hạt sẽ hấp thụ nước và trở nên mềm và dai hơn Các thành phàn của malt bị nghiền ép dễ dàng tách ra khỏi hạt trong khi vỏ trấu hầu như không bị tổn hại, do vậy có lợi cho quá trình tách chiết, trong khi đó thì các thành phần của hạt được nghiền mịn nên các thành phần được sử dụng tốt hơn

 Thiết bị nghiền ướt có ngâm

Nguyên liệu hạt được ngâm trong phễu chứa Nước sử dụng để ngâm hạt có nhiệt độ 30 - 50oC và thời gian ngâm 10-30 phút Sau khi ngâm rút hết nước ra khỏi malt có thể thu hồi để tái sử dụng Thời gian ngâm nước tùy thuộc giống đại mạch để nước thấm vào trong hạt Malt cần được làm sạch trước khi ngâm Malt sau khi ngâm có độ ẩm 30% nên các thành phần của hạt trở nên mềm,vỏ trấu dai hơn Sau đó khối hạt ướt được nghiền nhẹ nhàng bằng đôi trục nghiền to ( đường kính 400mm ,vận tốc quay 440 vg/phút, khoảng cách giữa hai trục 0.3-0.45 mm)

Phần nghiền có thể dùng 2 hoặc 4 trục nghiền Nếu ngâm malt không đều thì những phần cứng trong hạt không đủ mềm để phá vỡ Phương pháp nghiền ướt làm tăng thể tích bã, dẫn tới thể tích dịch hèm tăng và lớp bã khi lọc đường trở nên xốp hơn Malt nghiền bằng phương pháp nghiền ướt cho ít chất chiết hơn phương pháp nghiền ẩm Thiết bị nghiền ướt phải luôn vệ sinh sạch sẽ, đầu tiên rửa thiết bị bằng nước nóng để tiêu diệt vi sinh vật Nếu bỏ nước ngâm đi thì sẽ

có một lượng chất chiết thất thoát theo đó, có thể sử dụng nước ngâm làm nước nấu, nhưng có thể tạo nên mùi lạ Cần phải cho nước vào khối bột nghiền ngay sau khi nghiền và trộn đều, rồi chuyển vào thiết bị nấu Ưu điểm của hệ thống

nghiền ướt là năng suất nghiền tăng, lọc dịch đường nhanh vị bia dễ chịu hơn Mặt khác thiết bị này không linh hoạt và có những bất cập khác.

Trong thực tế, người ta đã đầu tư nhiều kiểu nghiền ướt khác nhau Người

ta nghiền malt ngâm trong nước bằng máy nghiền đĩa, bột nghiền rất mịn phù hợp cho việc sử dụng máy lọc dịch đường Meura 2001 Các đĩa nghiền có đường kính 600mm, tốc độ 1275 vg/phút Khoảng cách giữa các đĩa thay đổi trong khoảng 0,35-0,55mm Khoảng cách giữa các đĩa càng nhỏ thì bột nghiền càng mịn,nhưng năng lượng tiêu thụ tăng Để tránh oxi hóa, cần khử không khí trong nước và dung khí trơ để bài khí ra khỏi malt Với malt ướt có thể sử dụng nghiền búa sẽ cho khả năng lọc tốt và năng suất chiết cao

• Ưu điểm :

+ Vỏ trấu được bảo toàn

+ Dung tích chứa trong thùng lọc lớn hơn (280-330kg/m2)

• Nhược điểm:

+ Nghiền không tốt những loại malt chưa nhuyễn

+ Ngâm không đều

+ Hoạt lực enzym và hoạt lực sinh học không được kiểm soát trong thùng ngâm Chi phí đầu tư lớn/1 máy nghiền cho một nồi nấu Nảy sinh những vấn đề ăn mòn và vệ sinh thiết bị

Kỹ thuật này được phát triển nhằm kết hợp những ưu điểm của hai phương pháp nghiền khô và nghiền ướt và giảm bớt những hạn chế của phương pháp nghiền ướt

Những đặc trưng cơ bản của máy nghiền này như sau:

Malt khô được chứa trong phễu, khi malt đi xuống ống hình trụ đặt ngay

được làm ẩm tới 20%, nội nhũ vẫn khô Khoảng cách giữa hai trục được thu hẹp

từ 0.4 xuống 0.2 mm

Những ưu điểm được cải thiện như sau :

- Giảm thời gian thao tác

- Toàn bộ malt được đồng hóa ở cùng một điều kiện

- Vỏ trấu được bảo toàn như trong xay ướt

- Nội nhũ vẫn được nghiền mịn ngay cả khi malt có một phần chưa nhuyễn

- Cùng một dung tích chứa đầy trong thùng lọc( 280-330 kg/m2) với nghiền ướt

- Hệ thống này có thể lắp thêm vào trong các thiết bị nghiền ướt

1.4 Nghiền ẩm

Để khắc phục các nhược điểm của nghiền khô và nghiền ướt, người ta ngâm

ẩm malt trước khi nghiền, như vậy vỏ trấu củng như các thành phần khác hút ẩm trở nên mềm và dai hơn Cá thành phần trong malt dễ dàng tách khỏi vỏ trấu mà

vỏ trấu được bảo toàn khi nghiền, do vậy quá trình lọc dịch chiết sẽ tốt hơn Bên cạnh đó, các thành phần trong malt được nghiền tốt hơn

 Thiết bị nghiền có điều chỉnh độ ẩm

 Cấu tạo:

Gồm vỏ máy, thùng kín chứa malt có đáy hình nón Phần quan trọng nhất của máy là đôi trục nghiền chế tạo bằng thép không rỉ có đường kính 290 - 420mm, khoảng cách giữa hai trục rất nhỏ 0,2 - 0.5mm Cũng có nơi sử dụng bố trục Máy có hai trục điều chỉnh lượng nguyên liệu: 1 dùng điều chỉnh lượng nguyên liệu xuống phần ngâm ẩm và 1 dùng điều chỉnh lượng nguyên liệu xuống cặp trục nghiền Hệ thống bao gồm cả vòi phun nước và các vòi CIP được sử dụng để ngâm malt và làm sạch thiết bị

 Nguyên tắc hoạt động:

Malt đã định lượng được chứa trong thùng chứa malt Sau đó được chuyển tới khoang phun ẩm hoặc trục điều chỉnh độ ẩm hoặc máng ngâm với lưu lượng được điều chỉnh bằng trục điều chỉnh lưu lượng malt Ở khoang ngâm ẩm, phun nước ấm hoặc nước nóng trong một khoảng thời gian ngắn, thường nhiệt độ nước

là 60 - 800C trong 45 - 60 giây, hoặc 50 - 700C trong 60 - 120 giây Nước phun vào malt chảy ra ngoài được thu lại để tái sử dụng Lượng nước sử dụng phun malt thường là 30 - 80 lít/100kg

Trong quá trình phun ẩm này hàm lượng nước trong malt tăng lên đến 18 - 22%, malt trương nở 30 - 35% do vậy mà các enzyme của malt được hoạt hóa nhẹ nhàng

Malt ẩm tiếp tục đưa xuống cặp trục nghiền Ngay sau khi nghiền, bột nghiền được cấp thêm nước và hỗn hợp bột nghiền được đưa vào nồi nấu

Có thể bổ sung acid lactic để điều chỉnh pH dịch hèm ngay ở giai đoạn này Sau mỗi mẻ, tất cả các bộ phận tiếp xúc với malt được vệ sinh bằng các vòi CIP

• Nhược điểm của phương pháp nghiền ẩm này là không khí xâm nhập vào dịch hèm, tạo cơ hội cho những phản ứng oxy hóa không mong muốn xảy

ra Để khắc phục nhược điểm này, người ta nạp đầy khí CO2 hoặc N2 vào thùng chứa malt

• Ưu điểm của hệ thống nghiền ẩm là sau khi nghiền vỏ trấu được bảo toàn

và phần nội nhũ được nghiền đủ Toàn bộ quá trình nghiền có điều chỉnh

độ ẩm mất 20 - 30 phút

Đối với nghiền ướt hay ẩm, bột sau khi nhiền phải chuyển ngay vào thiết bị đường hóa Toàn bộ quá trình vận hành chỉ diễn ta trong khoảng thời gian ngắn, khoảng 20 – 30 phút Còn trong trường hợp nghiền khô, bột nghiền có thể tích và bảo quản, nếu cần trong một thời gian ngắn trước khi trộn với nước

Do vậy mà thùng chứa bột đặt giữa nghiền và thùng nấu Thùng chứa bột có thể là hình khối chữ nhật hay hình trụ, có cửa lấy bột tự động Bột nhiền khô chiếm s260 l/kg, trong khi bột nghiền ẩm chiếm 320l/kg Thùng chứa có thể lắp

hệ thống máng hoặc vit tải để đưa bột vào nhiều thiết bị nấu khác nhau, hoặc có thể dịch chuyển dễ dàng để có thể sử dụng nhiều thùng chứa bột khác Mỗi thùng chứa đủ lượng bột cho một mẻ nấu

Bột nghiền sẽ bị nóng lên khi trộn nước, vì thế nhiệt độ n7o71c không được quá cao so với nhiệt độ bột nghiền để dễ kiểm soát nhiệt độ, tránh tình trạng vượt quá nhiệt độ tối ưu của các enzym, gây quá nhiệt cục bộ làm giảm hiệu suất đường hoá

1.5 Đánh giá thành phẩm sau khi nghiền

Kiểm tra bột nghiền rất quan trọng để quá trình sản xuất bia được như ý Việc kiểm tra chất lượng có thể kiểm tra trực tiếp bằng tay

Lấy mẫu nhờ bộ phận lấy mẫu kèm theo mỗi thiết bị nghiền Thường lấy khoảng 150 – 200g mẫu, không nên lấy ít hơn để tránh lầm lẫn Để đánh giá

chính xác thì dùng các sàng phân loại tiêu chuẩn của phòng thí nghiệm Bột khô được đánh giá phân loại như sau:

Bảng 7.1 Thành phần bột nghiền, dùng tiêu chuẩn EBC (European Brewery

Chất lượng của bột nghiền ảnh hưởng tới các vấn đề sau:

- Hiệu suất và thời gian đường hóa

- Năng suất nhà máy bia

- Quá trình lên men

- Khả năng lọc dịch đường (hàm lượng β-glucan)

- Màu bia, vị và toàn bộ tính chất của bia

 Những vấn đề cần lưu ý khi giám sát quá trình nghiền:

- Kiểm tra mức độ mịn, lọc và năng suất bằng cách sử dụng màng lọc cà phê

- Mô tả các thao tác nghiền

- Thành phần bột nghiền

- Khi thay đổi cách lắp đặt thì liệu ta có thể tăng năng suất nghiền

- Đánh giá bột nghiền bằng tay Đánh giá thành phần bột

- So sánh kết quả đánh giá với kết quả phân tích của phòng thí nghiệm

2 Quá trình đường hóa (nấu malt)

Là quá trình quan trọng nhất trong quá trình sàn xuất dịch lên men Trong suốt quá trình đường hóa, bột malt và nước trộn với nhau, các thành phần cùa malt hòa tan vào nước và ta thu được dịch đường

2.1 Mục đích quá trình nấu

Trong bột malt, chỉ có những chất hòa tan trong nước mới tham gia vào thành phần bia (đường, dextrin, axit vô cơ và một số protein) Còn hầu hết các hợp chất của bột malt thì không tan trong nước, nghĩa là không tham gia vào thành phần bia (tinh bột , xenluloza, một số protein cao phân tử và các hợp chất khác) Vậy quá trình đường hóa là quá trình hòa tan vào nước các chất có trong bột nghiền malt Tất cả các chất tan vào dung dịch gọi là chất chiết hay dịch hỗn

hợp sau khi đường gọi là dịch hèm vì nó bao gồm cả bã malt cùng các chất không hòa tan khác.

Về mặt kinh tế, hàm lượng chất chiết thu càng cao càng tốt, giá trị này đánh giá hiệu suất thu hồi và tồn thất của nhà máy Bên cạnh đó, chất lượng của chất chiết cũng rất quan trọng, càng ít chất hợp chất không mong muốn (ví dụ tanin trong vỏ trấu) càng tốt, ngược lại càng nhiều đường hoặc một số sản phẩm thủy phân từ protein càng tốt

Tóm lại mục đích của quá trình đường hóa là tạo ra được càng nhiều chất chiết và chất lượng dịch càng cao càng tốt Phần lớn chất chiết được tạo ra nhờ những phản ứng enzyme, các enzyme hoạt động mạnh tại các nhiệt độ thích hợp Bởi vậy, quá trình đường hóa được thực hiện tại những điểm nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của các enzyme

2.2 Các biến đổi trong quá trình nấu

2.2.1 Tính chất của các enzym

Tính chất quan trọng nhất của các enzym là chức năng phá hủy các mối liên kết hóa học trong các cơ chất Hoạt tính này cùa các enzym phụ thuộc vào nhiều yếu tố :

- Nhiệt độ : hoạt tính tăng lên khi nhiệt độ tăng, mà đạt cao nhất tại nhiệt độ

thích hợp riêng Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối ưu thì hoạt tính của enzym sẽ giảm nhanh do giãn nở cấu trúc không gian và bị vô hoạt nhanh chóng khi nhiệt độ tăng nhanh Hoạt tính đặc trưng của các enzym tại các khoảng nhiệt độ thích hợp thì sẽ không thay đổi tính chất, trong khi tại nhiệt độ thấp hầu như không xác định được

Bảng 6: Nhiệt độ tối thích của các loại enzym

- pH: do cấu trúc của enzym thay đổi theo pH, mỗi loại enzym hoạt động mạnh nhất khoảng pH nhất định, và giảm ở pH quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng tới hoạt tính của enzym Ảnh hưởng của pH ít hơn so với nhiệt độ.

2.2.2 Sự biến đổi của tinh bột

Trong quá trình nấu nguyên liệu, sự hoạt động của các enzym có sẵn trong nguyên liệu là rất quan trọng Để cho các enzym này hoạt động tốt thì trong quá trình nấu, ta phải kiểm soát các yếu tố nhiệt độ, pH thích hợp cho từng loại enzym để chúng tiến hành thủy phân nguyên liệu một cách hiệu quả nhất

Các biến đổi của tinh bột trong quá trình nấu dưới tác dụng của enzym là:Enzym α – amylase: Hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 70 – 750C, pH khoảng 5,6 – 5,8 tác động lên mạch amylose và amylopectin, cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit của phân tử tinh bột và chuyển thành các destrin, một lượng nhỏ glucose

và maltose

Enzym β – amylase: Hoạt động tốt ở nhiệt độ 60 – 650C, pH khoảng 5,4 – 5,6 tác động lên mạch amylose và mạch nhánh amylopectin, cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit theo kiểu từng đôi một và sản phẩm tạo thành là các đường maltose và một lượng nhỏ destrin

Phương trình tổng quát:

(C6H10O5)n + n H2O  nC6H12O6

Khi nhiệt độ lên tới 80 – 850C thì hầu hết các enzym ngừng hoạt động, nhiệt

độ lúc này đóng vai trò hồ hóa tinh bột, hỗ trợ yếu tố công nghệ cho giai đoạn sau Khi nhiệt độ lên tới 1000C thì lúc này là lúc nấu chín hoàn toàn các hạt tinh bột

Quá trình đường hóa tinh bột (hay quá trình thủy phân tinh bột) được diễn qua 3 giai đoạn chính theo trình tự sau:

* Sự hồ hóa

Khi ngâm nước nóng, một lượng nước thấm vào phân tử tinh bột là tăng thể tích hạt, dẫn đến trương nở, cuối cùng vỡ tung Dịch tăng độ nhớt, tùy vào độ hút nươc của bột malt và loại nguyên liệu thay thế malt được sử dụng Quá trình phân hủy này diễn ra không mang tính hóa hoc và gọi là quá trình hồ hóa

Sau khi hồ hóa, tinh bột không còn liên kết chặt chẽ với nhau nữa, các phân

tử tinh bột được giải phóng tự do vào dung dịch nhớt, tạo thuận lợi cho các enzym amylaza trong dịch tác động trực tiếp với tinh bột - sự thủy phận tinh bột diễn ra nhanh hơn

Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào tinh bột của loại hạt và cỡ to của hạt tinh

bột, hạt càng nhỏ thì nhiệt độ hồ hóa càng cao Tinh bột gạo bị hồ hóa ở 80-850C,

đây là nhiệt độ hồ hóa cao nhất, tinh bột lúa mì bắt đầu hồ hóa ở nhiệt độ

60-850C, tinh bột khoai tây bị hồ hóa ở 55-600C

* Sự dịch hóa

Trong phân tử tinh bột có chuỗi mạch dài tạo nên từ các gốc glucoza (amyloza và amy lopectin) bị phá hủy nhanh chóng bởi α – amylase hình thành các mạch ngắn hơn, làm độ nhớt dung dịch giảm nhanh β – amylase chỉ có thể phân tách từ từ mạch tinh bột từ đầu không khử, nên sự thủy phân tinh bôt nhờ enzyme này chậm

Vậy quá trình dịch hóa làm giảm độ nhớt của dịch bột đã hồ hóa Enzym tác động dịch hóa thích hợp nhất ở nhiệt độ là 60-700C, pH=4,6 và dễ bị phá hủy ở nhiệt độ 800C trong thời gian ngắn.

* Sự đường hóa

Sự thủy phân tinh bột diễn ra ở giai đoạn đường hòa chủ yếu là:

- α – amylase: phân cắt các mạch dài thành dextrin ngắn hơn; hoạt động tốt nhất ở t=70 – 750C và pH=5,6 – 5,8; bị vô hoạt nhanh ở 80oC

- β – amylase: tạo ra maltoza từ đầu không khử của mạch, nó cũng tạo ra glucoza và maltotrioza, hoạt động tốt ở t=60-650C và pH=5,4-5,6 Rất nhạy với nhiệt độ cao hơn và mất hoạt tính ở 70oC

Sự thủy phân tinh bột cần được theo dõi và kiểm tra liên tục, do nếu tinh bột

và các dextrin mạch dài thủy phân hết sẽ gây đục dịch Thời gian thủy phân các phân tử tinh bột cho đến khị không phân tử tinh bột và dextrin mạch dài nữa (sử dụng phương pháp dùng iot) gọi là thời gian đường hóa

Các sản phẩm thủy phân tinh bột hình thành trong quá trình đường hóa và

sự liên quan đến hoạt động của nấm men:

- Maltotrioza: có thể lên men được bởi một số chủng nấm men nổi S cerevisiae, nhưng nó chỉ lên men sau khi maltoza đã lên men hết.

- Maltoza va các disaccarit khác: được nấm men lên mem dễ dàng

- Glucoza: là loại đường nấm men sử dụng đầu tiên khi bắt đầu lên men.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân tinh bột trong quá trình đường hóa là rất quan trọng, các yếu tố chính là: Nhiệt độ, pH dịch hèm, nồng đõ dịch hèm ban đầu kèm theo, thời gian đường hóa

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Ở 62-63oC thu được nhiều maltoza nhất và độ lên men cuối đạt cao nhất, dịch chứa nhiều maltoza sẽ lên men nhanh hơn và nấm men hoạt động tốt hơn bởi được giữ lơ lửng trong dịch lâu hơn Ở 62-64oC trong thời gian dài thu được dịch lên men cuối cao nhất, nếu vượt quá nhiệt độ này tới 72-75oC trong thời gian dài thì dịch có nhiều dextrin và độ lên men cuối thấp hơn Ảnh hưởng của nhiệt độ là rất lớn nên luôn phải giữ ở các khoảng nhiệt độ tối ưu của enzyme trong suốt quá trình nấu:

+ to tạo ra maltoza = 62-63oC (nhiệt độ tối ưu của β – amylase)

+ to đường hóa ở 72-75oC (nhiệt độ tối ưu của α – amylase)

+ to cuối cùng của quá trình nấu 76-780C

Nhiệt độ càng càng cao thì độ nhớt giảm, càng dễ lọc dịch Tuy nhiên, để có thể đường hóa hết phần tinh bột còn sót trong dịch, cần giữ nhiệt độ dưới 78oC đế tránh α–amylase bi vô hoạt

- Ảnh hưởng của thời gian: Trong quá trình đường hóa, các enzyme hoạt

động theo 2 giai đoạn độc lập Giai đoạn 1: enzyme hoạt động mạnh nhất sau

10-20 phút, hoạt tính đạt cực đại ở 62-68oC Giai đoạn 2: sau 40-69 phút hoạt tính enzyme bắt đầu giảm, tốc độ giảm từ chậm đến nhanh

- Ảnh hưởng của pH: pH=5,5-5,6 là tối ưu cho cả 2 loại enzyme Hàm

lượng chất chiết cao hơn khi pH tăng, tạo nhiều đường có thể lên men và độ lên men cao hơn Tuy nhiên, pH dịch hèm phụ thuộc thành phần nước nấu và chất lương malt nên thường có pH cao hơn, khoảng 5,6-5,9; khi đó ta phải làm giảm pH

- Ảnh hưởng của nổng độ dịch hèm: Với dịch hèm đặc, các chất khó hòa

tan vào dịch và enzym khó bị vô hoạt bởi nhiệt, lượng đường có thể lên men và

độ lên men tăng So với các yếu tố còn lại thì ảnh hưởng của nồng độ dịch hèm là thấp hơn.

2.2.3 Sự biến đổi của protid

Trong điều kiện nhiệt độ khoảng 50 – 520C, pH khoảng 5,2 – 5,4 các enzym protease thủy phân protein tạo albumoza, pepton, polypeptid, peptid, acid amin Ngoài ra còn có sự phân cách phân tử acid photphoric ra thành amilopepton Sự hòa tan các chất malt, gạo và nước tạo chất chiết cho dịch đường, phản ứng giữa muối của nước và photphat của cháo malt

2.2.4 Độ acid

pH thích nghi của đa số enzym thấp hơn acid thông thường của nước Vì vậy, người ta mới acid hóa mẻ nấu đến pH=5.2, đây là pH thuận lợi nhất cho đạm hóa và sự hòa tan các phosphat

2.2.5 Biến đổi hóa lý

Sự tủa lắng protid: Nhiệt độ cao các protid kém nhiệt sẽ bị tủa lắng Sự kết tủa này phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian đun nóng và pH của dịch

Sự tạo thành melanoid: Trong cháo có một lượng đường và lượng acid amin đáng kể do các quá trình thủy phân tạo thành Ở nhiệt độ cao, chúng kết hợp với nhau tạo thành melanoid góp phần quan trọng trong việc tạo màu, mùi, vị và khả năng tạo bọt cho bia

Sự hòa tan các thành phần khác của malt: Nhiệt độ càng cao thì khả năng hòa tan các chất càng tăng do đó khi nấu những chất đắng, chất chát trong vỏ trấu

sẽ bị hòa tan gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia thành phẩm

2.2.6 Các biến đổi khác

- Phosphat hữu cơ mà không bị hòa tan khi lên mầm, cũng hòa tan ít khi nấu nhưng phosphat nào hòa tan cũng sẽ gây phân cắt ra thành inositol và phosphat vô cơ, dưới tác dụng của phytase

- Khi nấu, phosphate vô cơ điều kết tủa nhiều với Ca với Mg của nước và malt

- Chất khoáng cũng hòa tan theo tỉ lệ chất hòa tan

- Keo(colloide) như pectine và hemiclluose đều hòa khi đun sôi

- Màu có tăng lên khi oxy hóa thành phlobaphene, có màu hơi đỏ nên làm tăng màu.

- Rosine đắng trong vỏ cũng hòa tan rất ít và có thể cho ra vị khó chịu

- Tanin và resine đắng làm tăng màu khi pH càng cao

2.3 Hòa bột với nước

2.3.1 Lượng nước phối trộn:

Xác định tỉ lệ bột/ nước khi tiến hành đường hóa rất quan trọng vì nó quyết định nồng độ dịch ban đầu Chẳng hạn như: 100kg bột + 300lit nước tạo dịch đường khoảng 20% Tất nhiên là tỉ trọng của dịch đường sẽ lớn hơn bia, thực tế thì dịch chiết ban đầu có nồng độ 16-20% Sau đó dùng một lượng nước vừa đủ

để rữa bã và thu hồi một phần dịch chiết bám trên bã

Lượng nước quyết định nồng độ dịch chiết và loại bia sản xuất Đồi với bia vàng thường dùng tỷ lệ nước/bột là 400-500lit/100kg bột tỉ lệ này phản ứng enzym thủy phân nhanh hơn

Với bia đen thì tỷ lệ nước/ bột là 300-350 lit/100kg bột tỷ lệ này thì hợp chất thơm trong dung dịch sẽ tăng lên

2.3.2 Nhiệt độ phối trộn

Nhiệt độ phối trộn liến quan tới nhiệt độ của enzym cần kích thích ngay từ đầu Các hạt tinh bột trong của malt được bao bọc bởi mạng lưới của các protein, trong đó các hemixenluloza và β-glucan của nội nhũ sẽ xoắn vào với nhau giống như thịt với quả Để tác động vào tinh bột thì phải phá vỡ mạng lưới này Quá trỉnh thủy phân tinh bột xảy ra thì protein, hemixeluloza và β-glucan phải được phân cắt Các hợp chất này phải được thủy phân tại nhiệt độ 45-50 0C nhưng cả 2

cơ chất và enzym hòa tan ngay dung dịch 30-35 0C.do vậy mà độ lên men cao hơn khi đạt nhiệt độ thấp hơn Tuy nhiên nhiệt độ thấp không được các nhà sản xuất lựa chọn các lí do:

- Thời gian đường hóa kéo dài

- Sử dụng năng lượng cao

- Độ bền bọt kém hơn do các chất keo và các protein bị phân hủy

2.4 Tiến hành đường hóa

2.4.1 Các phương pháp đường hóa

2.4.1.1 Phương pháp ngâm chiết (không đun sôi)

Phương pháp cổ điển này được sử dụng nhiểu nhất ở Anh Đây là phương pháp đơn giản không cần sự đầu tư lớn trong phân xưởng nấu

Người ta hòa bột với nước ở một nhiệt độ xác định, sau đó tăng nhiệt độ bằng cách thêm nước nóng hoặc nước lạnh

Nhiệt độ nước hòa bột thường 600C, nhiệt độ tinh bột thì tùy tiện hơn.mặt khác sẽ không có lợi khi cho nước quá nóng vào bột, sẽ làm vô hoạt các enzym không chịu nhiệt(như β-amylaza)

Để giảm nguy cơ vô hoạt enzym,bột thường được làm nóng trước để hạn chế tối đa việc sốc nhiệt công việc này có thể thực hiện trước khi sử dụng Có thể dùng hơi làm nóng hoặc dùng nước nóng

Khi đã hòa tan xong, người ta tránh làm việc tăng nhiệt độ do các tác động bến ngoài thực tế, sự thay đổi nhiệt độ diễn ra rất chậm và nếu dịch hèm quá đặc đậm dẫn đến không đồng nhất vể nhiệt độ của khối bột, ảnh hưởng xấu đến quá trình đường hóa người ta thường điều chỉnh nhiệt độ bằng cách sục hơi vào dịch hèm, điểu đó làm cho dịch hèm bị loãng thêm một chút Quá trình hòa bột kết thúc, người ta nâng ở nhiệt độ mẻ nấu khoảng 68-700C

Có 2 kiểu ngâm chiết

- Ngâm chiết dần : bột được nhào trộn với nước 750C bằng cách cho dần bột vào nước đến khi nhiệt độ cuối của khối bột nhão là 700C sau đó đảo trộn trong 15 phút và giữ yên trong 30 phút để quá trình đường hóa xảy ra trước khi đem lọc

- Ngâm thông thường : thường sử dụng khi dùng malt có chất lượng cao

nhiệt độ hòa bột là 520C, bật cánh khuấy trong 30 phút Sau đó tăng nhiệt độ đến

57 0C và giữ trong 15 phút Sao đó nâng nhiệt độ lên 620C và giữ yên trong 60 phút rồi lên đến 720C để quá trình đường hóa diễn ra cho đến khi kết thúc Nhiệt

độ cuối cùng của quá trình đường hóa là là 76oC

2.4.1.2 Phương pháp đun sôi từng phần

Là phương pháp cổ điển lâu đời ở châu âu Phương pháp này có đặc điểm:

- Tạo ra những bước nhảy nhiệt độ, tránh dừng ở các nhiệt độ trung

- Đun sôi một phần dịch đường làm tăng năng suất sử dụng nguyên liệu

và cho phép loại bỏ kết tủa phức protein-tanin do đông tụ

- Phương pháp này rât linh hoạt dễ điều chỉnh

Phương pháp này khá phổ biến,phù hợp trong việc sử dụng nguyên liệu là chưa nảy mầm Trong thực tế người ta nâng nhiệt độ lên tới 1000C, nhiệt độ mà toàn bộ tinh bột hồ hóa Bột được hòa trong nồi đường hóa với tỉ lệ pha loãng khá cao (500l nước cho 100kg malt) để malt lắng xuống, lấy một phần lượng malt đã lắng chuyển sang nồi nấu sau khi giữ yên 750C -800C, nồi này được đun sôi ở 1000C trong 10-20 phút (bia vàng) hay 30-45 phút (bia đen) Phần malt vừa đun sôi này được đưa trở lại dịch hèm để nâng toàn bộ hỗn hợp đến nhiệt độ chọn trước.người ta thường thực hiện việc đun sôi 1 lần, 2 lần hay 3 lần

* Phương pháp đun sôi 3 lần: dùng sản xuất bia sáng màu Hòa bột ở nhiệt

độ tương đối thấp là 350C người ta lấy khoảng 1/3 lượng dịch hèm (phần lắng ở phía dưới) để nấu.Phần này được giữ yên trong 15 phút ở 65-700C để dịch hóa tinh bột, rồi nâng lên 1000C, thường đun sôi 15 phút đối với bia vàng và 45 phút đối với bia đen sau đó bơm toàn bộ dịch đun sôi này quay trở lại dịch hèm để nâng nhiệt độ của khối dịch lên tới 50-530C lần đun sôi thứ 2 cũng lấy di 1/3 lượng dịch hèm lắng phía dưới, lần đun sôi này có thể bỏ qua thời gian giữ nhiệt

độ 650C , bơm dịch nóng này trở lại khối dịch hèm lần thứ 2 để nâng nhiệt độ toàn bộ khồi dịch lên 65-700C lần đun sôi cuối cùng sẽ tăng nhiệt độ khối dịch lên 760 C và giữ trong thời gian ngắn trước khi chuyển sang thiệt bị lọc dịch thường

Phương pháp này tương đối kéo dài thời gian,giá đầu tư cao và năng lượng tốn kém, thường dùng cho bia độ co, không dùng cho bia có màu nhạt

* Phương pháp đun sôi 2 lần: quy trình đun sôi 2 hay 1 lần nhanh hơn và

kinh tế hơn phương pháp đun sôi 3 lần

Ví dụ như hòa bột ở 350 trong 30 phút rồi nâng lên 520C mỗi lần đun sôi một phần tư lượng dịch hèm (phần lắng phía dưới) để nâng nhiệt toàn bộ hỗn hợp đến 65-700C và 760 C Toàn bộ dung dịch đường hóa mất 4,5 h

Nghiên cứu này cho thấy khoảng thời gian giữ nhiệt độ 50C cần phải chú ý bởi tại nhiệt độ này, protien và β-glucan bị phân hủy làm cho bia thành phẩm trở nên nhạt nhẽo.để trách điều đó xảy ra, thì sau khi giữ nhiệt độ 500C, nâng nhiệt

độ dịch hèm tới 620C để có thể điều chỉnh lượng protein còn lại

* Đun sôi 1 lần: phương pháp nấu này rất đơn giản hơn Để sản xuất bia

sẫm màu, ngâm malt ở nhiệt độ thấp 350C trong thời gian dài để các vi sinh vật không muốn sinh trưởng và phát sinh những hương không muốn sau đó nâng nhiệt lên 50-520C rồi 65-670C sau đó lấy khoảng 1/3 lượng dịch hèm để đun sôi, sau khi có một thời gian giữ 700C Sau khi bơm dung dịch đun sôi trở lại hỗn hợp đạt 750C để đường hóa Đây là phương pháp khá phổ biến

2.4.1.3 Phương pháp đường hóa dùng nguyên liệu thay thế

Phương pháp này sử dụng để nấu các loại bia đăc biệt Dùng hạt chưa nảy mầm (lúa mì, gạo, ngô) thay thế một phần malt đại mạch

Nguyên liệu thay thế được đun sôi trong nồi nấu phụ, sau làm nguội bằng cách thêm nước lạnh, tiếp đến bổ sung enzyme để đường hóa tinh bột trong nguyên liệu Đồng thời, malt được đường hóa nhờ enzym của chính nó trong nồi đường hóa, sau đó tiến hành lọc dịch hèm, phần dịch nấu hat chưa nảy mầm được bơm vào cùng bã malt để lọc

Xử lý nguyên liệu thay thế: với ngô phương pháp đun sôi một lần tương

đối phù hợp Lương malt lót đưa vào nồi nấu khoảng 20% so với lượng ngô đưa vào Malt này chứa enzyme α – amylaza xúc tác quá trình dịch hóa làm giảm độ nhớt Trong trương hợp là gạo, nhiệt độ hồ hóa tương đối cao (89-90oC),người ta buộc phải sư dụng phương pháp đặc biệt

Sử dụng enzyme trong quá trình đường hóa: với 20% nguyên liệu thay thế,

enzyme trong malt không đủ để phá vỡ tinh bột và các hợp chất khác (protein, β-glucan…) trong nguyên liệu thay thế Với xu hướng sử dụng nguyên liệu thay thế với tỷ lệ cao thì cần thiết phải bổ sung enzym có nguồn gốc vi sinh vật việc

sử dụng các enzym hỗ trợ cho quá trình đường hóa phải theo chỉ dẫn của nhà sản xuất Các enzym có nguồn gốc từ vi sinh vật là các protein khác với các enzym trong malt, do đó cần chú ý nhiệt độ và pH tối ưu để đạt hiệu quả tốt nhất

Nồi gạo:

Lượng gạo cho vào mỗi mẻ là 2375 kg( chiếm 25% tổng nguyên liệu), lượng nước cho vào khoảng 59 Hls Gạo từ bồn chứa lầu 2 được vít tải lùa theo đường ống xuống nồi nấu ở lầu một, nước sẽ đi theo một đường ống khác được hoà trộn với nguyên liệu trước khi vào nồi nấu

Hỗn hợp trong nồi gạo được nâng nhiệt từ 320C đến 72±20C trong vòng 20 phút, gác nhiệt trong 10-20 phút để dịch hóa sơ bộ tinh bột nhờ hệ enzym trong malt lót cho vào lần 1

Tiếp tục tăng nhiệt độ lên 83±20C trong vòng 5 phút, gác nhiệt trong 5-7 phút để thực hiện quá trình hồ hóa tinh bột Cánh khuấy hoạt động liên tục cùng với malt lót lần 1 giúp giảm độ nhớt và sức căng bề mặt dịch hồ, tránh hiện tượng vón cục, tích tụ nhiệt gây cháy, khét dẫn đến hồ hóa không đều Chính vì malt lót đưa vào lần 1 là malt tinh

Hạ nhiệt độ xuống 72±20C trong vòng 5 phút, gác nhiệt trong khoảng

15-30 phút Khi nhiệt độ khoảng 780C thì thêm malt lót lần 2 vào (khoảng 130 kg, chất lượng malt lót cho vào lần 2 có thể kém hơn vì tinh bột đã thuỷ phân gần hết) để làm mềm và tiếp tục thủy phân tinh bột

Sau đó nâng nhiệt độ lên 1000C trong 25 phút (không để vượt quá vì dễ tạo phản ứng caramel hóa tạo mùi vị xấu cho sản phẩm), gác nhiệt trong 15 phút để

hồ hóa hoàn toàn tinh bột, chờ hội cháo vào nồi malt Khi kết thúc tổng thể tích nồi gạo khoảng 120Hls

Giai đoạn trên nhằm chuẩn bị dịch cháo cho giai đoạn đường hóa sau này Tinh bột gạo khó bị đường hóa hơn malt nên ta phải cho nó qua giai đoạn hồ hóa

và dịch hóa Từ đó sự xâm nhập và tác dụng phân cắt của enzym amylase sẽ dễ dàng và thuận lợi hơn rất nhiều

Thời gian nấu gạo khoảng 110 phút

Trong quá trình nấu gạo, ta thêm 0,3kg acid sulfuric 90% để xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh bột

Lượng malt lót chiếm khoảng 10% so với lượng thế liệu được chia làm hai phần bằng nhau và hòa trộn với nước trước khi đưa vào nồi Hai phần malt lót được cho vào hai thời điểm khác nhau, mỗi lần 130 kg hoà trộn với 9 Hls nước

Do đặc điểm không qua nảy mầm, nên cấu trúc của gạo gần như nguyên vẹn mặt khác hệ thống enzym có trong tinh bột gạo rất nghèo nên cho malt lót vào để tăng hiệu suất của quá trình thủy phân

Thêm 5kg CaCl2 vào khi nhiệt độ dịch malt 400C Ion Ca2+ giúp tăng độ chua(giảm pH) dịch đường, làm bền enzym α -amylase và proteolytic, chống khả năng nhiễm khuẩn bia, ion Cl- sẽ giúp tăng vị đậm cho bia

Nồi malt được nâng nhiệt từ 300C lên 50±20C trong 20-25 phút, gác nhiệt 5-10 phút để thực hiện quá trình đạm hóa, tạo ra các acid amin là nguồn dinh dưỡng cho nấm men hoạt động Thời gian đạm hóa không nên kéo dài vì nếu quá lâu thì lượng protein cao phân tử còn lại rất ít, ảnh hưởng đến độ bền bọt của bia Mặt khác, các cấu tử phân tử lượng thấp sẽ kết tủa với polyphenol gây đục bia.Kết thúc giai đoạn đạm hóa, ta bơm dịch cháo hội với nồi malt (thực hiện khuấy liên tục tránh hiện nóng cục bộ) Thời gian hội cháo khoảng 7 phút Trong lúc hội cháo thêm khoảng 24Hls nước để điều chỉnh nhiệt độ về 65±20C trong

10 phút, gác nhiệt 10-20 phút Thời gian này để enzym β -amylase thủy phân tinh bột thành đường Giai đoạn này gọi là điểm dừng đường hóa

Nâng nhiệt độ lên 75±20C trong 15 phút, gác nhiệt trong 10-20 phút để enzym α -amylase tiếp tục thủy phân tinh bột sót Ở nhiệt độ này enzym α -amylase hoạt động tạo nên một ít đường tương tự như β -amylase Ngoài ra còn

được và được lưu lại ở bia thành phẩm tạo nên mùi vị đặc biệt và đậm đà cho bia thành phẩm.

Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 76±10C trong 5 phút để giảm độ nhớt cho dung dịch, chuẩn bị bơm qua máy lọc Lọc ở nhiệt độ này vì nếu lọc ở nhiệt độ quá cao thì tinh bột sót sẽ tan ra ảnh hưởng đến quá trình lọc Hơn nữa ta cũng muốn enzym tiếp tục hoạt động trong giai đoạn này để thủy phân tinh bột còn sót Nếu lọc ở nhiệt độ thấp thì độ nhớt cao rất khó lọc

Kết thúc quá trình đường hóa ta tiến hành thử iod kiểm tra xem có còn sót tinh bột chưa thủy phân hay không Nếu quá trình đường hóa xảy ra hoàn toàn thì tiến hành bơm đi lọc

Thời gian nấu nồi malt khoảng 110 phút

Nồi nấu gạo và malt có cấu tạo và hoạt động hoàn toàn giống nhau Chúng được làm bằng thép không rỉ, dạng thiết bị truyền nhiệt kiểu vỏ áo được gia nhiệt bằng hơi nước Hơi đi bên ngoài, ngoài cùng có lớp vỏ bảo ôn Bên trong có cánh khuấy hình bán nguyệt có hai cấp hoạt động, cửa nhập liệu và quan sát, ống khói Các van cung cấp hơi nóng được tự động hóa và được điều khiển bằng máy vi tính

2.4.2 Lựa chọn phương pháp và đường hóa

Phương pháp đường hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- Tập quán của mỗi quốc gia

- Thiết bị nấu của xưởng : phương pháp ngâm chiết 1-2 nồi, phương pháp đun sôi nhiều lần và cường độ 2 nồi

Khi lựa chọn phương pháp đường hóa, cần xem xét mọt loạt yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đường hóa để thu được dịch đường có chất lượng tốt phù hợp với yêu cầu của nhà sản xuất

- Chất lượng malt : Protein trong malt thường bị biến đổ chiều nếu giữ

nhiệt độ 500C dài thì sự thủy phân quá nhiều protein cao phân tử làm cho vị bia nhạt nhẽo và độ bọt kém Nếu malt chất lượng cao thì thời gian giữ nhiệt độ khoảng 45-50oC nên rút ngắn hoặc có thể bỏ qua mà nên tăng lên 58-62 oC

- Nhiệt độ và tỉ lệ nước với bột: Thành phần nội nhũ là phần chuyển hóa

chậm, để tạo điều kiện phá vỡ thành tế bào nà không thủy phân protein thì nên trộn bột + nước ở nhiệt độ 35-37 oC do β-glucanaza nhạy với nhiệt độ có thể hoạt động ở nhiệt độ này, tạo điều kiện cho các enzym khác tấn công vào nội nhũ, trong khi đó không hề có một sự phân cắt protein nào xảy ra ở nhiệt độ này

- Điều kiện tiếp xúc của các enzym và các thành phần của malt: Để

đường hóa tốt thì cần tạo điều kiện tiếp xúc lý tưởng giữa các cấu tử của malt và các enzym hòa tan trong nước để thúc đẩy chúng hoạt động,bởi thế công việc hòa trộn malt/ nước là tạo điều kiện kích hoạt cho enzym

- Khuấy : cánh khuấy hoạt động nhờ môtơ và có thề điều chỉnh tốc độ

quay cho phù hợp.Khi gia nhiệt cần tăng tốc độ quay đảm bảo quá trình truyền nhiệt đều cho toàn bộ khối dịch Khi giữ nhiệt thì giảm tốc độ quay để tránh thất thoát nhiệt Trong quá trình đường hóa thì, nếu cánh khuấy mạnh thì tạo điều kiện cho oxy thâm nhập vào tạo nên áp lực kéo và thay đổi cấu trúc của hợp chất

có trong dịch hèm

Nếu sử dụng cánh khuấy quá ngắn gây phân tách khối dịch hèm dẫn đến chênh lệch nhiệt độ làm giảm hiệu suất chiết như vậy, cánh khuấy cần phải được thiết kế phù hợp và vận hành đúng

- Sự oxy hóa trong quá trình đường hóa: khả năng hòa tan của không khí

tùy thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dịch hèm Không khí hòa vào dịch nhiều

sẽ làm sẫm màu đường và màu của bia, hương bia kém đi Một số nguyên nhân chính để không khí xâm nhập vào dịch hèm

+ Dịch hèm chảy vào thiết bị từ trên xuống

+ Tạo xoáy khi bơm dịch.

2.5 Thiết bị nấu

Khi nấu ta dùng 1 tới 2 thiết bị nấu tùy theo quy trình công nghệ Nếu dùng 100% malt đại mạch nhưng dùng quy trình ngâm thì chỉ cần một thiết bị đường hóa Nếu sử dụng quy trình đun sôi từng phần thì cần một thiết bị nấu nữa Hoặc nếu dùng nguyên liệu thay thế một phần malt thì cũng cần một số thiết bị nấu riêng để xử lý thiết bị thay thế, còn được gọi là thiết bị hồ hóa

Về cấu tạo thiết bị hồ hóa và đường hóa giống nhau, nhưng thiết bị hồ hóa nhỏ hơn bởi vì lượng dịch hồ cần hồ hóa hay đun sôi ít hơn tổng dịch hèm Một điều cần lưu ý là kích cỡ của cánh khuấy phải phù hợp với đường kính của thiết

bị Hệ thống cấp nhiệt cho thiết bị rất quan trọng Hệ thống cấp nhiệt theo kiểu truyền thống 2 đáy không còn đảm bảo được sử dụng lâu dài Ngày nay truyền nhiệt được thực hiện qua các ống hình bán nguyệt ở đáy hay ở thân thiết bị, khả năng truyền nhiệt tăng lên gần 20%

Thay vì dùng ống đồng có khả năng dẫn nhiệt cao để chế tạo thiết bị nấu, người ta sử dụng thép rẻ hơn Thép đen có tính chất truyền nhiệt tốt nên được dùng làm những phần cần truyền nhiệt và phần trên thì phủ một lớp thép crom –niken có hệ số ruyền nhiệt khá thấp ở phía trên

Hơi nước có áp suất từ 2-3bar được đưa vào vùng truyền nhiệt với vận tốc 30-50m/s và ngưng tụ sau khi truyền nhiệt qua thiết bị Do các ống bán nguyệt có cấu trúc rắn chắc cho nên sẽ không có nguy cơ bị cong bẹp khi xả hơi