quá trình và thiết bị đường hóa trong sản xuất bia

Mục lục• Chuẩn bị nguyên liệu – Yêu cầu nguyên liệu • Nấu nguyên liệu – Các quá trình sinh hóa xảy ra khi nấu – Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình – Các phương pháp đường hóa khi không s

QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT BIA

Mục lục

• Chuẩn bị nguyên liệu

– Yêu cầu nguyên liệu

• Nấu nguyên liệu

– Các quá trình sinh hóa xảy ra khi nấu

– Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

– Các phương pháp đường hóa khi không sử dụng nguyên liệu thay thế

– Các phương pháp đường hóa khi sử dụng nguyên liệu thay thế

– Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa

ĐƯỜNG HÓA VÀ HOUBLON HÓA

Chuẩn bị nguyên liệu

Phá vỡ cấu túc

tế bào, thúc đẩy quá trình sinh hóa

Yêu cầu nghiền malt

 Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt ( làm ẩm trước khi nghiền

 Khi nghiền cần tạo một tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột ( tỷ lệ phụ thuộc vào thiết bị lọc )

Là sự thủy phân các chất dưới tác dụng của enzyme.

 Tinh bột glucose+ maltose+ dextrin

- Dextrin: có vai trò trong việc hoàn thiện vị của bia

 Protein trong malt khi đường hóa chuyển vào dịch đường 28-40%

Nấu nguyên liệu

enzyme

 Các quá trình sinh hóa xảy ra trong khi nấu

 Thủy phân protein tạo ra:

 Albumose, pepton,polyeptide: Tạo bọt, tăng vị cho bia

 Peptide, acid amin: Tạo melanoidin, dinh dưỡng của bia

Nồng độ Nhiệt độ.

 Yếu tố ảnh hưởng trực tiếp lên quá trình thủy phân

Nhiệt độ

 Ảnh hưởng tới vận tốc của quá trình thủy phân và tỷ lệ các sản phẩm khác

 Muốn tạo được tỉ lệ sản phẩm thủy phân thích hợp thì dựa vào độ bền nhiệt va nhiệt độ tối thích của enzyme

- Nhiệt độ tối thích: 63-650 C

- Sản phẩm chủ yếu: maltose

 Ảnh hưởng lớn đến quá trình thủy phân của enzyme

 Mỗi enzyme có một pH tối thích riêng

- Enzyme α-amylase: pH=5,7

- Enzyme β-amylase: pH= 4,8

- Enzyme protease: pH=5,6-5,9

 pH tối thích của enzyme còn phụ thuộc vào nhiệt độ

 pH của môi trường phụ thuộc vào nguyên liệu và nước dùng để nấu

Nồng độ cơ chất

 Ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme

- Nhiệt độ thấp: phản ứng enzyme phụ thuộc vào nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất, sản phẩm tạo thành

- Nhiệt độ cao: Enzyme ở dịch cháo loãng bị ức chế mạnh hơn ở dịch cháo đặc

 Nồng độ cơ chất ảnh hưởng khá mạnh đến khối lượng và chất lượng của sản phẩm thủy phân enzyme amylase và protease

Các phương pháp đường hóa khi không sử dụng nguyên liệu thay thế

• Căn cứ vào phương thức tiến hành: có 2 nhóm

Đường hóa phân đoạn ( pp đun sôi )

Đường hóa toàn khối ( pp ngâm )

Đường hóa theo phương pháp phân đoạn

 PP đường phân tam phân đoạn

• Cánh khuấy làm việc liên tục

• Đồng thời cho malt và phần nước còn lại

• Nhiệt độ chung khối dịch bột là 370C

• Cánh khuấy làm việc trong 5’, dừng 10’

• Bơm 1/3 dịch đặc từ tb phối trộn sang tb đường hóa

• Đun sôi ở 37ₒC, tốc độ nâng nhiệt 1ₒC/phút

• Cánh khuấy làm việc liên tục

• Khi đạt 50-55ₒC giữ 10’ Sau đó nâng nhiệt đến 70-75ₒC để quá trình đường hóa hoàn toàn và cho sôi trong 20-30’

TB PHỐI TRỘN

TB PHỐI TRỘN TB ĐƯỜNG HÓA

Đun sôi lần thứ nhất

• Bơm toàn bộ khối cháo trở về tb phối trộn.

• Cánh khuấy hoạt động liên tục, nhiệt độ của toàn khối bây giờ đạt 50-54ₒC

• Cánh khuấy làm việc liên tục và nâng nhiệt khối cháo lên 70-75ₒC

• Duy trì nhiệt độ từ 10-15”, Tiếp tục nâng nhanh nhiệt độ đến điểm sôi

Hội cháo lần nhất

Đun sôi lần hai

• Bơm khối cháo đun sôi lần 2 sang thiết bị phối trộn.

• Nhiệt độ toàn khối nấu là 64-65ₒC

Hội cháo lần hai

TB phối trộn TB đường hóa

Đun sô lần ba

 Phương pháp nhị phân đoạn

thúc

• Nâng nhiệt độ khối cháo đến điểm sôi, sôi trong 15-30”

• Bơm quay trở lại tb phối trộn, nhiệt độ lúc này là 63-65ₒC

TB phối trộn

TB phối trộn TB đường hóa

Đun sôi lần thứ nhất

• Bơm 2/5 dịch cháo đặc ở tb phối trộn sang tb đường hóa ,được đoạn nhị.

• Nâng nhiệt độ lên 70-75ₒ C qt đường hóa diễn ra trong 15-20”.

• Đun sôi 20” và bơm quay trở lại tb phối trộn

• Nhiệt độ khối cháo tăng lên 73-75ₒC.

• Duy trì nhiệt độ đến khi qt đường hóa kết thúc.

Hội cháo lần thứ nhất

Đun sôi lần thứ hai

• Bột malt trộn với nước ở

• QT đường hóa xong, dừng

cánh khuấy, để yên 20”,pha rắn được kết lắng.

• Phần dịch lỏng được hút và bơm về nồi phối trộn

• Đun sôi phần đặc 40”

• QT đường hóa xong, dừng cánh khuấy, để yên 20”,pha rắn được kết lắng.

• Phần dịch lỏng được hút và bơm về nồi phối trộn

Phương pháp tăng dần nhiệt độ

Phương pháp giảm dần nhiệt độ

Đường hóa theo phương pháp toàn khối

Có 2 phương pháp:

Malt xay nhỏ

Để yên trong 1 giờ

Nâng nhiệt độ lên ở 62-65°C duy trì đến khi đường hóa kết thúc

Phương pháp tăng dần nhiệt độ

Phương pháp giảm dần nhiệt độ

• Áp dụng khi malt có hoạt lực amylase rất cao còn protein hầu như được thủy phân triệt để ở giai đoạn ươm mầm

Đường hóa khi có sử dụng nguyên liệu thay thế

• Nguyên nhân dùng nguyên liệu thay thế:

– Hạ giá thành sản phẩm

Gồm:

– Trường hợp thay thế ít

• Hầm nhừ nguyên liệu

• Đường hoá theo kiểu phân đoạn

– Trường hợp thay thế nhiều

Trường hợp thay thế ít

• Đường hoá theo kiểu phân đoạn

Bột gạo

Để yên trong 30- 40 phút

Nâng nhiệt độ lên ở 63-73°C trong 30- 40 phút

Nâng nhanh lên nhiệt độ sôi và cho sôi mạnh trong 25 phút

Hạ pH xuống 5,3- 5,5 bằng acid lactic hoạc acid phosphoric

Nước ở 50°C

Lọc 25% lượng bột malt

Dịch cháo Dịch bột malt ở 50 °C

Dịch cháo ở 65 °C

Trường hợp thay thế nhiều

Bột gạo

Cho acid lactic vào và đến khi pH hạ xuống 5,3

Để yên ở 45°C trong 15 phút

Nâng nhanh lên 52 °C để trong 20 phút

Bổ sung 25% lượng chế phẩm enzyme

Nước ở 45°C 10% lượng bột malt

Nâng lên 70 °C để trong 15 phút

Đun sôi trong 30 phút

Trường hợp thay thế nhiều

Malt cùng với chế phẩm enzyme được trộn đều với acid

lactic ở 30 °C, pH= 5,5

Malt cùng với chế phẩm enzyme được trộn đều với acid

lactic ở 30 °C, pH= 5,5

Duy trì nhiệt độ trong vòng 15 phút

Thực hiện các bước tiếp theo

Khối cháo mới ở 50-52 °C

Khối cháo

Nâng nhiệt độ dần lên 56 °C, duy trì trong 10 phút

Nâng nhiệt độ dần lên 63 °C

Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa:

 Các giải pháp công nghệ:

 Làm mềm nước và hạ nhiệt độ của nó bằng cách bổ sung CaSO4 hoặc CaCl2

 Hạ pH của dung dịch bằng cách bổ sung acid lactic

 Bổ sung chế phẩm enzyme vào dịch bột nhằm tăng cường khả năng xúc tác thủy phân cơ chế

Lọc dịch đường

 Quá trình lọc được tiến hành theo hai bước: Lọc dịch đường và rửa bã

 Tấm lọc: Các lưới kim loại dạng mắt sàn hoặc tấm bản mà bề mặt có mạng lưới rãnh liên thông, được lọc bằng vật liệu lọc

 Lớp lọc phụ: bã malt

 Rửa bã: thu hồi hết các chất còn còn sót lại trong bã, tăng quá trình khuếch tán

Đun sôi dịch đường với hoa houblon:

Mục đích

Ổn định thành phần dịch đường, có nồng độ theo yêu cầu

Truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon

Keo tụ protein, vô hoạt enzyme, thanh trùng dịch đường

• Những quá trình hóa lý xảy ra

– Sự thơm hóa dịch đường:

• Quá trình xảy ra nhờ sự hòa tan các chất của hoa houblon, các phản ứng melanoidin, sự caramen hóa

• Sự hòa tan các chất đăng của hoa houblon làm cho dịch đường chuyển từ vị ngọt sang vị đắng

• Quá trình đồng phân hóa phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian đun sôi, pH của dịch đường ( thích hợp 106°C, đun trong 2h, pH càng kiềm đồng phân càng mạnh)

• Tinh dầu của hoa houblon cũng ảnh hưởng đến mùi của dịch lên men và bia

- Sự keo tụ và kết tủa protein

 Keo tụ protein là một quá trình quan trọng vì nó có thể là nguyên nhân gây đục bia và giảm độ bền sinh học của bia

 Trong quá trình houblon hóa có tạo các liên kết protein – tanin

• Các sản phẩm thủy phân của protein: albumose, peptone mang điện tích dương

• Tanin: của malt và hoa houblon, mang điện tích âm

 Các tanin của hoa houblon sẽ oxy hóa dần trong quá trình bảo quản và chuyển thành flobafen

 Sự keo tụ và kết tủa protein không hoàn toàn có thể kìm hãm

quá trình lên men

 Quá trình keo tụ protein phụ thuộc vào pH, nồng độ dịch

đường, thời gian và cường độ đun sôi, sự có mặt của tanin

(pH tối thích 5,2, thời gian trung bình là 2h)

 Trong quá trình houblon hóa có tạo các liên kết protein – tanin.

• Các sản phẩm thủy phân của protein: albumose,

peptone mang điện tích dương

• Tanin: của malt và hoa houblon, mang điện tích âm

 Các tanin của hoa houblon sẽ oxy hóa dần trong quá trình bảo

quản và chuyển thành flobafen

 Sự keo tụ và kết tủa protein không hoàn toàn có thể kìm hãm quá trình lên men

 Quá trình keo tụ protein phụ thuộc vào pH, nồng độ dịch đường, thời gian và cường độ đun sôi, sự có mặt của tanin (pH tối thích 5,2, thời gian trung bình là 2h)

Sự tăng độ màu của dịch lên men

 Màu sắc cơ bản của dịch đường trước và sau khi houblon hóa chủ yếu là do malt quyết định

 Độ tăng màu là do sản phẩm của phản ứng caramen hóa, melanoidin và các chất màu của hoa houblon tạo nên

 Mức độ tăng màu phụ thuộc vào cường độ và thời gian đun sôi, nồng độ, pH của dịch đường

Tiến hành houblon hóa

• Yêu cầu cơ bản: Đảm bảo không để nhiệt độ của dịch đường hạ xuống dưới 700C

• Hoa houblon dùng để nấu bia gồm:

- Hoa nguyên

- Hoa ở dạng nghiền và ép thành bánh

• Lượng hoa sử dụng: dao động 1-4g/l bia

LÀM LẠNH VÀ LẮNG TRONG DỊCH LÊN MEN

Hạ nhiệt độ của dịch đến nhiệt độ lên men

Bảo hòa oxy cho dịch lên men

Kết tủa các huyền phù

Từ nhiệt độ btan đầu đến 60-70c, tiến hành chậm

Từ 60-70c đến nhiệt độ lên men, cần tiến hành nhanh

để tránh nhiễm khuẩn

Mục đích và

nguyên tắc

SỰ HÒA TAN CỦA OXY VÀO DỊCH LÊN MEN

Degsign Digital Content & Contents mall developed by

Giai đoạn dịch đường còn nóng

• Oxy oxy hóa các hợp chất trong dịch đường

• Quá trình phụ thuộc nhiệt độ, PH, thời gian, bề dày và vận tốc chuyển động của lớp dịch

• Làm cho dịch lên men đen hơn, mùi và vị của hoa houblon bị giảm

Nhiệt độ dịch đường < 40 độ c

• Oxy hòa tan vào dịch đường, cần thiết cho sự sinh sản của nấm men trong thời kì đầu lên men chính

SỰ TẠO THÀNH KẾT TỦA VÀ TÁCH CÁC KẾT TỦA

• Làm cản trở quá trình sinh lí sinh hóa của nấm men

• Không nên tách hoàn toàn vì ảnh hưởng đến vị của bia

SỰ BAY HƠI NƯỚC

Sự tăng nhiệt độ phụ thuộc vào

Tách cặn toàn bộ dịch

đường ở nhiệt độ cao

Phương pháp tiến hành

Tách cặn cục bộ dịch đường ở nhiệt độ cao

Tách cặn toàn bộ dich đường ở nhiệt độ thấp

Tách cặn toàn bộ dịch đường ở nhiệt độ cao

Tách cặn cục bộ dịch đường ở nhiệt độ cao

Tách cặn toàn bộ dich đường ở nhiệt độ thấp

• MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA

1 Thiết bị nghiền

– Thiết bị nghiền 4 trục 1 sàng

– Thiết bị nghiền malt ướt

2 Thiết bị nấu malt gạo

Sơ đồ công nghệ thiết bị của phân xưởng nấu

1 Thiết bị chứa malt đã làm sạch

2 Máy làm sạch malt

3 Thiết bị chứa malt trước khi làm sạch

4 Cân

5 Máy nghiền malt

6 Máy nghiền nguyên liệu thay thế

7 Thiết bị lọc

8; 11a,b,c Bơm

9 Thiết bị houblon hóa

10 Thùng lọc bã hoa

7, 8 Thiết bị nấu và đường hoa

14, 15 Thiết bị chứa malt và nguyên liệu thay thế sau khi nghiền

16 Thiết bị chứa nguyên liệu thay thế

17 Máy làm sạch nguyên liệu thay thế

Bã hoa

Đi làm lạnh

Bã malt

Nước

Phế liệu

10 9

Thiết bị nấu malt, gạo

1- Đèn2- Cửa quan sát3- Lớp cách 4- Buồng đốt trong 5- Vệ sinh CIP6- Nón

Thiết bị houblon hóa

Thùng đa năng lắng – lạnh