quá trình và thiết bị đường hóa trong sản xuất bia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ  KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT BIA GVHD: Đỗ Thị Bích Thủy Tháng 11, 2016 Thành viên nhóm: • Lê Thị Kim Loan • Đặng Thị Ánh Tuyết • Phạm Thị Thanh Huyền • Nguyễn Thị Thanh Phương • Nguyễn Thị Vy • Ngô Thị Mỹ Hoa • Nguyễn Thị Hồng Nga • Đỗ Thị Ngọc • Nguyễn Hoàng Cẩm Vi MỤC LỤC Chuẩn bị nguyên liệu .5 1.1 Làm đánh bóng malt: 1.2 Những yêu cầu công nghệ cho việc nghiền malt: 1.3 Thiết bị nghiền trục sàng .6 1.3.1 Sơ đồ thiết bị .6 1.3.2 Nguyên lý làm việc 1.4 Thiết bị nghiền malt ướt 1.4.1 Sơ đồ thiết bị 1.4.2 Nguyên tắc hoạt động Nấu nguyên liệu .8 2.1 Các trình sinh hóa xảy nấu: 2.2 Thiết bị nồi nấu malt, gạo: 2.2.1 Sơ đồ thiết bị 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 2.3 Các phương pháp đường hóa không sử dụng nguyên liệu thay thế: 2.3.1 Đường hóa theo pp phân đoạn: 2.3.2 Đường hóa theo phương pháp toàn khối: 12 2.4 Đường hóa có sử dụng nguyên liệu thay thế: 13 2.4.1 Trường hợp thay .13 2.4.2 Trường hợp thay nhiều 13 2.5 Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa 14 Lọc dịch đường 14 3.1 Thiết bị thùng lọc .15 3.1.1 Sơ đồ thiết bị 15 3.1.2 Nguyên tắc hoạt động: 16 3.2 Thiết bị lọc khung .17 3.2.1 Cấu tạo .17 3.2.2 Nguyên tắc hoạt động: .17 Đun sôi dịch đường với hoa houblon: 18 4.1 Những trình hóa lý xảy đung sôi: 18 4.1.1 Sự thơm hóa dịch đường: 18 4.1.2 Sự keo tụ kết tủa protein: 18 4.1.3 Sự tăng độ màu dịch lên mên: 19 4.2 Tiến hành houblon hóa 19 4.3 Thiết bị houblon hóa .21 4.3.1 Sơ đồ thiết bị 21 4.3.2 Nguyên lí hoạt động 21 Làm lạnh lắng dịch lên men 22 5.1 Mục đích 22 5.2 Các trình hóa lí xảy làm lạnh lắng : 22 5.2.1 Sự hòa tan oxy vào dịch lên men : 22 5.2.2 Sự tạo thành tách kết tủa : 22 5.2.3 Sự bay nước : 23 5.3 Phương pháp tiến hành 23 5.3.1 Tách cặn toàn dịch đường nhiệt độ cao 23 5.3.2 Tách cặn cục dịch đường nhiệt độ cao 24 5.3.3 Tách cặn toàn dich đường nhiệt độ thấp 24 5.4 Thùng đa chức lắng lạnh 25 5.4.1 Sơ đồ thiết bị 25 5.4.2 Nguyên lí làm việc .25 5.5 THIẾT BỊ THÙNG LẮNG Whirlpool 26 5.5.1 Sơ đồ thiết bị 26 5.5.2 Nguyên lí hoạt động : 26 5.6 Thiết bị làm lạnh mỏng: .27 5.6.1 Cấu tạo .27 5.6.2 Nguyên tắc hoạt động: .27 Chuẩn bị nguyên liệu 1.1 Làm đánh bóng malt: Malt qua thời gian bảo quản thường bị bẩn Nguyên nhân ma sát chúng thời gian vận chuyển xáo trộn vị trí, cọ xát số hạt bị gãy, dập, bảo quản, kho hở, tạp chất lớn vào,, vậy, trước đưa vào nấu phải cần cho qua qua máy để làm hết bụi loại bỏ mầm, rễ malt xót lại nguyên liệu Tiếp theo để loại bỏ tạp chất kim loại có nguyên liệu, malt cần phải đưa vào nam châm từ Malt sau làm xong cần phải tiến hành nghiền 1.2 Những yêu cầu công nghệ cho việc nghiền malt: Mục đích việc nghiên malt nhằm phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy trình sinh hóa xảy nguyên liệu nấu nhằm thu dịch đường có nồng độ chất cao từ nguyên liệu ban đầu Mức đọ nghiền nguyên liệu đóng vai trò quan trọng trình nấu bia Cho nên nghiền malt cần bảo đảm yêu cầu sau: − Vỏ malt giữ nguyên tốt Nếu nghiền nhỏ chất có vỏ tanin, chất đắng chất khoáng hòa tan vào nước nấu, chúng chuyển vào dung dịch làm thay đổi vị trí màu bán thành phẩm Kết làm giảm chất lượng bia Mặt khác, vỏ malt nghiền kỹ làm giảm vận tốc lọc dịch đường nghiền mịn, lớp bã bịt kín bề mặt lọc làm giảm khả lọc thiết bị Kết làm giảm hiệu suất thu hồi chất hòa tan sót lại bã nhiều Đê giữ nguyên vỏ malt, nhiều nhà máy tiến hành làm ẩm malt trước nghiền sau − Khi nghiền cần tạo tỷ lệ thích hợp thô, mịn, bột: Malt sau nghiền hốn hợp hạt khác kích thước hình dạng bên ngoài: Chúng gồm có vỏ, thô, mịn, bột Tỷ lệ thành phần ảnh hưởng lớn đến hiệu suất chiết nguyên liệu Mặt khác, tỷ lệ phụ thuộc vào thiết bị lọc Nếu thiết bị lọc ép nguyên liệu nghiền mịn dùng thùng lọc Cụ thể sau: Số thứ tự Tên thành phần Thiết bị lọc ép Thùng lọc Vỏ 9-10% 15-18% Tấm thô 12-15% 18-22% Tấm mịn 30-35% 20-35% Bột 40-45% 25-35% 1.3 Thiết bị nghiền trục sàng 1.3.1 Sơ đồ thiết bị Trục quay Lò xo Trục nghiền thứ Trục nghiền thứ Sàng rung Vỏ malt Vỏ malt lẫn bột Bột mịn 1.3.2 Nguyên lý làm việc - Sau cho malt vào phễu tiếp liệu thông qua trục cấp liệu, nguyên liệu đến cặp trục rulo thứ (3), nghiền bột thành dạng thô Hỗn hợp bột nghiền phân loại sàng (5), hạt to nhỏ không lọt qua lỗ sàng đỗ vào phần hỗn hợp (6) sau nghiền lần gồm : vỏ 35%, 60% bột mịn 15% - Phần bột mịn (8) lọt qua lỗ sàng (5), Hỗn hợp bột vỏ (7) tách đến cặp trục rulo thứ (4) sau nghiền lần 2, thành phần bột nghiền thành : vỏ 20%, 50%, bột mịn 30% 1.4 Thiết bị nghiền malt ướt 1.4.1 Sơ đồ thiết bị • • • • Công nghệ nghiền Malt ướt công nghệ tiên tiến sản xuất Bia thiết kế máy nghiền malt ướt đơn giản Chỉ với hai cặp trục nghiền cấu chấp hành đơn giản Sử dụng cho nhà máy Bia sản xuất với công nghệ nghiền malt ướt nhằm tăng công suất lọc, tăng mẻ nấu đạt mục tiêu tăng công suất nhà máy • Và điều quan trọng đem lại chất lượng tốt hẳn so với công nghệ nghiền khô lạc hậu • Máy nghiền Malt ướt đảm bảo giữ nguyên vỏ Malt sau nghiền nhằm tăng kích thước lớp lọc lên đến 15-20% • Giảm thời gian lọc đến 15-20% • Giảm chất chiết không mong muốn từ vỏ malt làm chát Bia tanin, polycophenon xuống 2% 1.4.2 Nguyên tắc hoạt động • Malt định lượng chứa thùng chứa malt Sau chuyển tới khoang phun ẩm với lưu lượng điều chỉnh trục điều chỉnh lưu lượng malt Ở khoang phun ẩm nhiệt độ nước phun vào 630C • Malt ẩm tiếp tục đưa xuống cặp trục nghiền Ngay sau nghiền,bột nghiền cấp thêm nước để hòa trộn bột nghiền hỗn hợp bột nghiền bơm vào nồi nấu • Sau mẻ,tất phận tiếp xúc với malt vệ sinh vòi CIP • Ưu điểm hệ thống sau nghiền vỏ trấu bảo toàn phần nội nhũ nghiền đủ.Toàn trình nghiền 30 phút Nấu nguyên liệu 2.1 Các trình sinh hóa xảy nấu: Qúa trình hóa sinh quang trọng xảy trình nấu thủy phân chất tác dụng enzyme - Tinh bột tác dụng enzyme tạo thành đường dextrin với phân tử lượng khác + Dextrin có vai trò quan trọng hoàn thiện vị bia - Protein có malt đường hóa chuyển vào đường từ 28-40% + Hàm lượng protein có dịch lên men ảnh hưởng tới chất lượng bia + Các sản phẩm thủy phân protein: albumose, pepton, polypeptide, acid amin + Trong đó: Albumose, pepton, polypeptide: tạo bọt, tăng vị cho bia • Peptide, acid amin: tham gia tạo melanoidin dinh dưỡng cho nấm men Vì tồn chất lên men không lên men có vai trò vô quan trọng - Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp lên trình thủy phân: + Nhiệt độ: ảnh hưởng tới trình thủy phân tỷ lệ sản phẩm tạo thành Muốn tạo tỉ lệ sản phẩm thủy phân thích hợp dựa vào độ bền nhiệt nhiệt độ tối thích loại enzyme Enzyme β-amylase tối thích nhiệt độ 63-650C tác dụng enzyme sản phẩm thủy phân chủ yếu đường maltose Enzyme α-amylase thích hợp vùng nhiệt độ từ 70-750C sản phẩm chủ yếu dextrin đường maltose 2.2 Thiết bị nồi nấu malt, gạo: 2.2.1 Sơ đồ thiết bị Ống Cửa quan sát Thành Cánh khuấy Đèn quan sát Vệ sinh CIP Lớp cách nhiệt Động 2.2.2 Nguyên lý hoạt động Bột gạo bột malt sau phối trộn với nước theo tỉ lệ thích hợp đưa vào nồi nấu Khởi động cánh khuấy để tránh tượng đun nóng cục Nồi có cấu tạo lớp: Lớp thân nồi chứa dịch nấu, thân nồi lắp đường ống nối với đường cấp dịch, nước vào nồi.Lớp cho vào để gia nhiệt dịch nấu bên Bên có phủ lớp sợi thủy tinh cách nhiệt Phía có đường ống để cấp vào phận ngưng tụ phía Ở đáy nồi có cánh khuấy truyền động môto giảm tốc gắn bên Đỉnh nồi dạng hình nón có lắp ống thoát ngoài, có cửa nạp nguyên liệu áp kế theo dõi áp suất 2.3 Các phương pháp đường hóa không sử dụng nguyên liệu thay thế: Căn vào pp tiến hành,công nghệ đường háo có nhóm : đường hóa phân đoạn(pp đun sôi) đường hóa toàn khối(pp ngâm) • Đường hóa phân đoạn:từng phần nhỏ riêng lẻ khối cháo đường hóa đun chín cách thứ tự sau hòa chung vào khối • Đường phân toàn khối: toàn khối cháo đường hóa lúc,từ bắt đầu đến kết thúc,ở 75 0C, không qua giai đoạn đun sôi 2.3.1 Đường hóa theo pp phân đoạn: • Ưu điểm:-hiệu suất đường hóa cao • Nhược điểm: -vốn đầu tư thiết bị nhiều - Thời gian đường hóa mẻ kéo dài -Năng lượng tiêu hao nhiều • Căn vào số phân đoạn có pp đường hóa: tam phân đoạn,nhị phân đoạn phân đoạn 2.3.1.1 Phương pháp tam phân đoạn: • Pp có kết tốt malt có chất lượng xấu,bởi qua lần đun sôi phần đặc khối nấu,tinh bột hồ hóa triệt để thủy phân • PP tốn thời gian,tốn hơi,màu bia tối thường để sản xuất bia đen bia vàng có chất lượng hảo hạng hay bia vàng chất lượng cao • CTH • • • • • • • • • Bơm 1/3 lượng nước tₒ=38-40oC Cánh khuấy làm việc liên tục Đồng thời cho malt phần nước lại Nhiệt độ chung khối dịch bột 370C Cánh khuấy làm việc phút, dừng 10 phút Bơm 1/3 dịch đặc từ thiết bị phối trộn sang tb đường hóa Đun sôi 370C, tốc độ nâng nhiệt 10C/phút Cánh khuấy làm việc liên tục Khi đạt 50-550C giữ 10 phút Sau nâng nhiệt đến 70-750C để trình đường hóa hoàn toàn cho sôi 20-30 phút • • • • • • • Bơm toàn khối cháo trở tb phối trộn Cánh khuấy hoạt động liên tục, nhiệt độ toàn khối đạt 50-540C Cánh khuấy ngừng làm việc,để yên 10-15 phút để bã lắng Bơm 1/3 khối lượng bã kết lắng sang nồi đường hóa Cánh khuấy làm việc liên tục nâng nhiệt khối cháo lên 70-750C Duy trì nhiệt độ từ 10-15 phút, Tiếp tục nâng nhanh nhiệt độ đến điểm sôi Đun sôi 30 phút(bia đen),15-20 phút(bia vàng) phút Nâng nhanh lên 52 °C để 20 phút Tiếp tục nâng lên 70 °C để 15 phút Sau đun sôi 30 phút Sau dịch bột chín, khối cháo bơm trộn sang nồi phối trộn Ở đây, phần bột malt với chế phẩm enzyme trộn với acid lactic 30 °C, pH= 5,5 Sau bơm dịch cháo sang nhiệt độ chung khối cháo 50-520C Cánh khấy làm việc liên tục trì nhiệt độ 15 phút Sau nâng nhiệt độ dần lên 56 °C, trì 10 phút Tiếp tục nâng nhiệt độ dần lên 63 °C từ thực theo phương pháp đồng hóa 2.5 Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa Hiệu suất đường hóa đại lượng tính tỷ số khối lượng chất khô chuyển hóa thành sản phẩm thấp phân tử, hòa tan vào nước trở thành chất chiết dịch đường tổng số chất khô nguyên liệu đem vào đường hóa Đại lượng tính phần trăm (%) Để nâng cao hiệu suất đường hóa, thực tế sản xuất người ta thường có giải pháp công nghệ sau:  Làm mềm nước hạ nhiệt độ cách bổ sung CaSO4 CaCl2  Hạ pH dung dịch cách bổ sung acid lactic  Bổ sung chế phẩm enzyme vào dịch bột nhằm tăng cường khả xúc tác thủy phân chế Lọc dịch đường Dịch đường hóa bao gồm chất hòa tan không hòa tan Do đó, cần phải lọc để tách chất hòa tan khỏi chất không hòa tan Quá trình lọc tiến hành theo hai bước: Lọc dịch đường rửa bã Tấm lọc thông thường lưới kim loại dạng mắt sàn bề mặt có lưới rãnh liên thông, lọc vật liệu lọc Trong hai trường hợp lỗ hổng lọc có kích thước lớn Do mà phút trình lọc bã, dịch đường chảy đục Sau thời gian định, lọc phủ lớp lọc phụ, làm tăng thêm khả lọc, dịch đường chảy qua có độ cao lúc đầu Lớp lọc phụ hình thành chủ yếu bã malt Trong lớp bã tạo thành nhiều mương dẫn ngoằn nghèo với kích thước (đường kính độ dài) mật độ khác phụ thuộc vào mức độ nghiền nguyên liệu Các yếu tố ảnh hưởng:  Mức độ nghiền malt: malt nghiền kĩ thuật phần bã trấu tạo lớp trợ lọc xốp Malt nghiền mịn dẫn đến tình trạng tắc mao dẫn, giảm tốc độ lọc  Độ nhuyễn malt: malt có độ nhuyễn (mức độ đường hóa không triệt để) chứa nhiều hạt dạng bột nhiều hạt dạng keo tạo lớp bùn dính lọc, giảm tốc độ lọc  Áp suất lọc: áp suất lọc phải điều chỉnh từ từ, áp suất cao làm phá vỡ cấu trúc lớp lọc phụ làm giảm tốc độ lọc  Độ nhớt: độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ dung dịch Nếu dịch đường chứa nhiều cacbohydrate dạng polyme hợp chất keo độ nhớt tăng lên đáng kể làm giảm tốc độ lọc  Nhiệt độ: nhiệt độ lọc tăng tốc độ lọc tăng độ nhớt dịch cháo giảm Tuy nhiên nhiệt độ cao xảy tượng biến tính kết tủa protein tạo thành kết tủa dẻo gây cản trở cho trình lọc Đồng thời số chất đắng, chất chát hòa vào dịch đường gây ảnh hưởng đến chất lượng bia  Cách lắp vải lọc: lắp vải lọc không bịt kín lỗ lọc, làm cho dịch không vào lọc được, gây cản trở cho trình lọc (chỉ thiết bị lọc khung bản) Để đảm bảo đồng đạt độ lọc cần thiết phải biết cách phân bố cấu tử pha rắn bề mặt lọc kỹ thuật sản xuất, để đạt điều đó, bơm cháo malt vào thiết bị lọc cánh khuấy thùng phối trộn phải làm việc liên tục Nếu thiết bị lọc thùng đáy bằng, thiết bị lọc cánh khuấy quay liên tục để cào bã malt đáy lọc Sau để yên để phân tử rắn kết lắng xuống đáy thiết bị Rửa bã nhằm mục đích để thu hồi hết chất sót lại bã Để tăng trình khuếch tán chất vào dung dịch lớp bã, cần phải khuấy trộn cho xốp dùng nước nóng 75 – 780C để tránh vô hoạt enzyme amylase Người ta tiến hành lọc dịch đường thùng lọc thiết bị lọc khung 3.1 Thiết bị thùng lọc 3.1.1 Sơ đồ thiết bị Thùng lọc thiết bị lọc thép có dạng hình trụ, đáy phẳng nắp hình cầu Cách đáy khoảng 10-12 mm có đặt lưới để làm đáy lọc.Bên thiết bị có cánh khuấy có tác dụng hình thành lớp lọc cào bã Ở đáy có ống để tháo nước đường Ngoài phần rìa đáy có hố thoát bã có cấu vít tải đẩy bã Thiết bị có cấu phụ trợ hệ thống nước rửa bã hệ thống nước vệ sinh Thùng lọc Dịch vào Lưới lọc Cửa quan sát 4.Đèn Răng cào Ống gom dịch lọc Dịch Động Bộ phận chuyển bã 10.Thùng chứa bã 11 Ống nước vệ sinh 12 Ống dẫn nước rửa bã 3.1.2 Nguyên tắc hoạt động: Dịch cháo sau đường hóa xong chuyển qua thùng lọc theo cửa số (1) Trước lọc cho nước nóng vào ngập bề mặt lưới lọc (khoảng 5hl), để tránh khối cháo dễ bít bề mặt lưới lọc làm tắc nghẽn ống hạn chế tiếp xúc oxy Lưới lọc sàng lưới làm thép không gỉ Khi khối cháo chuyển vào thùng lọc cánh khuấy hoạt động liên tục để giàn bã bề mặt sàn lưới Nguyên tắc lọc dựa vào chênh lệch áp suất phía phía màng lọc, dịch đường tự chảy qua lưới lọc vào ống gom (6) Dịch tuần hoàn trở lại tiến hành bơm qua thùng houblon hóa Cánh khuấy gắn vào trục trung tâm Cả hệ thống nâng lên hạ xuống nhờ động (8) Đặt đáy thiết bị Việc cào bã thực nhờ hệ thống lưỡi dao đẩy bã đặt nghiêng góc xác định so với cánh khuấy nhằm đưa bã từ tâm Sau lọc dịch tiến hành phun nước ấm 760C để rửa đường hòa tan sót lại Yêu cầu sau rửa bã nồng độ chất khô < 1% đạt 3.2 Thiết bị lọc khung 3.2.1 Cấu tạo Thiết bị lọc khung có suất lớn thùng lọc Tuy nhiên, sử dụng máy lọc ép phức tạp, lao động nặng Khung Bản Vải lọc Chân đỡ Tấm đáy không chuyển động Tấm đáy chuyển động Thanh nằm ngang Tay quay Máng tháo Máy lọc gồm có dãy khung kích thước xếp liền nhau, khung có tay cầm để tựa hai nằm ngang 7, khung có vải lọc Để ép khung người ta dùng đầu đáy không chuyển động được, đầu đáy dịch chuyển nhờ tay quay 3.2.2 Nguyên tắc hoạt động: Dịch cháo tác dụng áp suất đưa vào rãnh vào khoảng rỗng khung, dịch đường chui qua vải lọc sang rãnh theo van bã giữ lại khung Để rửa bã người ta ngừng cho dịch cháo vào mà cho nước rửa vào, nước rửa chui qua lớp vải lọc, qua toàn bề dày lớp bã kéo theo dịch đường sót lại bã qua lớp vải lọc thứ hai sang bên cạnh theo van Do rửa bã van đóng van mở Khi rửa xong người ta nới tay quay, khung tách xa nhau, bã rơi xuống máng lấy Đun sôi dịch đường với hoa houblon: Quá trình gọi trình houblon hóa Mục đích để ổn định thành phần dịch đường, truyền cho bia mùi vị hoa houblon, làm cho dịch đường có nồng độ yêu cầu, làm keo tụ protein, vô hoạt enzyme trùng dịch đường 4.1 Những trình hóa lý xảy đung sôi: 4.1.1 Sự thơm hóa dịch đường: Quá trình thơm hóa dịch đường xảy nhờ hòa tan chất cói giá trị hoa houblon vào dịch đường, phản ứng melanoidin caramen hóa đun sôi Sự hòa tan chất đắng hoa houblon làm thay đổi mùi vị dịch đường làm cho dịch đường chuyển từ vị sang vị đắng hoa houblon Độ hòa tan acid đắng vào nước dịch lên men không lớn, đun sôi chất bị đồng phân hóa dễ dàng tan vào dung dịch Quá trình đồng phân hóa phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian đun sôi pH dịch đường Qua nghiên cứu người ta thấy đồng phân hóa thích hợp 106°C, đun sôi 12h pH môi trường có phản ứng kiềm đồng hóa xảy mạnh Tinh dầu hoa houblon có ảnh hưởng đến mùi dịch lên men bia Phần lớn loại tinh dầu houblon bị bay theo nước đun sôi Để tăng cường mùi thơm bia, phần hoa houblon cho vào dịch đường trước kết thúc trình đun sôi khoảng 30 phút lượng xác định cho vào thùng lọc bã hoa 4.1.2 Sự keo tụ kết tủa protein: Keo tụ protein trình quan trọng đun sôi dịch đường với hoa houblon có mặt protein hòa tan dịch lên men nguyên nhân làm đục bia nhiều dạng khác làm giảm độ bền sinh học bia Đầu tiên, protein bị nước, chuyển từ trạng thái ưa nước sang kỵ nước mixen nằm trạng thái huyền phù nhờ điện tích thân Khi lực hút phân tử thắng lực đẩy tĩnh điện, phân tử nước dính lại với lúc xảy tượng keo tụ protein Ngoài ra, trình houblon hóa tạo liên kết protein-tanin Các protein phức tạp sản phẩm thủy phân chúng albumose, peptone mang điện tích dương nên liên kết với tanin mang điện tích âm Trong dịch đường bao gồm tanin mạt malt hoa houblon Tuy nhiên chất tanin hoa houblon có hoạt tính hóa học cao hòa tan nhiều nên có vai trò đáng kể tanin malt Các chất tanin hoa houblon oxy hóa dần chuyển thành flobafen Chính thế, flobafen cấu tử điển hình hoa houblon cũ Khi đung sôi, flobafen liên kết với protein tạo thành hợp chất không hòa tan dịch đường nóng chúng dễ tách khỏi dịch lên men Còn tanin chưa oxy hóa không kết tủa với protein mà chũng kết hợp với protein tạo thành phức chất phức chất hòa tan dịch đường nóng kết tủa làm lạnh Các kết tủa lạnh xuất thời kỳ lên men lên men phụ không kết tủa hoàn toàn nên phần chuyển vào bia thành phẩm Sự keo tụ kết tủa protein không hoàn toàn kìm hãm lên men kết tủa lạnh bám vào tế bào mấn men, ngăn cản tiếp xúc tế bào chất dinh dưỡng đồng thời gây khó khăn cho trình làm bia lên men phụ tàng trữ, bia sau lọc không đạt yêu cầu bia thành phẩm bị đục làm lạnh Quá trình keo tụ protein phụ thuộc vào pH, nồng độ dịch đường, thời gian cường độ đun sôi, có mặt tanin Qua nghiên cứu người ta thấy pH tối thích để keo tụ protein 5,2 Nồng độ dịch đường cao thời gian đun sôi phải dài Nhìn chung, thời gian houblon hóa trung bình 2h, không đun sôi ngắn 1,5h dài 2,5h 4.1.3 Sự tăng độ màu dịch lên mên: Màu sắc dịch đường trước sau houblon hóa nguyên liệu (chủ yếu malt định) Tuy nhiên trình nấu houblon hóa làm tăng thêm độ màu dịch đường độ màu tăng sản phẩm phản ứng caramen hóa, phản ứng melanoidin chất màu hoa houblon tạo nên Mức độ tăng màu phụ thuộc vào cường độ thời gian đun sôi, nồng độ, pH dịch đường dịch đường đặc, đung sôi màu tăng pH tăng màu dịch đường đậm 4.2 Tiến hành houblon hóa Thiết bị houblon hóa cần phải có cấu tạo cho bề mặt truyền nhiệt phải lớn thiết bị nấu trình cần phải bốc lượng nước  Yêu cầu phải đảm bảo không để nhiệt độ dịch đường hạ xuống 700C, từ đầu phải cấp vào để tăng nhiệt độlên Để dịch đường nguội (chưa sôi) thời gian dài điều tối kỵ kỹ thuật sản xuất Vì tạo điều kiện cho oxy không khí tiếp xúc trực tiếp với dịch đường, phản ứng oxy hóa xảy ra, chất lượng dịch đường bị giảm  Hoa houblon dùng để nấu bia sử dụng nhiều dạng khác Nếu sử dụng hoa nguyên phải chia lượng hoa làm 3-4 phần bổ sung vào dịch đường nhiều lần trình đun sôi Một số nhà máy cho hoa vào dịch đường lần: 1/2 lượng hoa sử dụng cho vào thiệt houblon hóa dịch đường vừa lấp đáy nồi, 1/4 cho vào trước kết thúc trình đun sôi 1h 1/4 lại cho vào trước kết thúc trình đun sôi 30 phút Một số nhà máy chia làm lần cho hoa: có phần nhỏ hoa houblon bổ sung vào thiết bị tách bã hoa nhắm tăng thêm mùi thơm cho bia thành phẩm   Nếu sử dụng hoa houblon dạng nghiền ép thành bánh thường 80% lượng hoa cho vào dịch đường sau đun sôi 1h, lại 20% cho vào kết thúc trình đun  Lượng hoa sử dụng để nấu bia phụ thuộc vào dạng loại bia, phụ thuộc vào mùa phụ thuộc vào lượng α-acid đắng có hoa mà dao động 1-4g/l bia  Cách tiến hành houblon hóa: Dịch đường từ thiết bị lọc chuyển thẳng vào nồi houblon hóa Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi bắt đầu cung cấp nhiệt để nâng giữ nhiệt độ dịch đường khoảng 70-750C Duy trì nhiệt độ để enzyme α-amylase tiếp tục thủy phân tinh bột sót Khi bước rửa bx chảy vào nồi houblon hóa gần kết thúc bắt đầu nâng nhiệt Phải tính toán để giọt nước rửa cuối vào thiết bị dịch đường bắt đầu sôi Sau đun sôi xong, dịch đường chuyển sang thiết bị lọc bã hoa Giải phóng hết dịch lên men, thiết bị houblon hóa phải tráng qua nước nóng, nước tráng cho qua bã hoa đến thiết bị lắng để hòa chung với dịch lên men nóng  Sơ đồ công nghệ thiết bị phân xưởng nấu sau: Thiết bị chứa malt làm Máy làm malt Thiết bị chứa malt trước làm Cân Máy nghiền malt Máy nghiền nguyên liệu thay Thiết bị lọc 8; 11a,b,c Bơm Thiết bị houblon hóa 10 Thùng lọc bã hoa 12, 13 Thiết bị nấu đường hoa 14, 15 Thiết bị chứa malt nguyên liệu thay sau nghiền 16 Thiết bị chứa nguyên liệu thay 17 Máy làm nguyên liệu thay 4.3 Thiết bị houblon hóa 4.3.1 Sơ đồ thiết bị 1- Đèn 2- Cửa quan sát 3- Lớp cách 4- Buồng đốt 5- Vệ sinh CIP 6- Nón 4.3.2 Nguyên lí hoạt động Malt định lượng chứa thùng chứa malt Sau chuyển tới khoang phun ẩm với lưu lượng điều chỉnh trục điều chỉnh lưu lượng malt Ở khoang phun ẩm nhiệt độ nước phun vào 630C Malt ẩm tiếp tục đưa xuống cặp trục nghiền Ngay sau nghiền,bột nghiền cấp thêm nước để hòa trộn bột nghiền hỗn hợp bột nghiền bơm vào nồi nấu Sau mẻ,tất phận tiếp xúc với malt vệ sinh vòi CIP Ưu điểm hệ thống sau nghiền vỏ trấu bảo toàn phần nội nhũ nghiền đủ.Toàn trình nghiền 30 phút Làm lạnh lắng dịch lên men 5.1 Mục đích Hạ nhiệt độ dịch đến nhiệt độ lên men, bão hòa oxy cho dịch lên men kết tủa huyền phù • Ở nhiệt độ thấp, dịch lên men bia môi trường thuận lợi cho phát triển vi sinh vật Đặc biệt, vi sinh vật phát triển mạnh nhiệt độ dịch lên men nhỏ 50◦C Nguy hiểm làm nguội từ 40-20 độ c, nhiệt độ thích hợp cho phát triển vi sinh vật có hại Để tranh bị nhiễm khuẩn, dịch lên men cần làm lạnh nhanh đến dịch lên men • Để tránh nhiễm khuẩn cho dịch lên men, gai đoạn làm nguội từ nhiệt độ ban đầu đến 60-70 độ c tiến hành tương đối chậm, giai đoạn làm nguội từ nhiệt độ ban đầu đến 60-70 độ c tiến hành tương đối chậm, giai đoạn lam nguội từ 60-70 độ c đến nhiệt độ lên men phải tiến hành nhanh 5.2 Các trình hóa lí xảy làm lạnh lắng : 5.2.1 Sự hòa tan oxy vào dịch lên men : • Dịch đường hấp thụ oxy suốt trình làm lạnh Tuy nhiên, dịch đường nóng oxy lien kết hóa học với tất chất có dịch đường, nhiệt độ thấp oxy hòa tan vào dịch đường • Khi dịch đường nóng tiếp xúc với không khí chất hữu , nhựa houblon chất tannin có đường bị oxy hóa phần Khi bị oxy hóa, glucose bị oxy hóa thành acid gluconic, fructose tạo thành acid acid formic, acid oxalic,…Sau giờ, lít dịch lên men lien kết hóa học với 4,6 mg oxy Quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ, ph, thời gian oxy tiếp xúc với dịch đường, bề dày lớp dịch chuyển động • Ở nhiệt độ cao lượng oxy chi phí cho phản ứng lớn lần so với nhiệt độ trung bình • Nhình chung, trình pxy hóa có ảnh hưởng xấu đễn chất lượng bia Nó làm cho dịch lên men trở nên đen hơn, mùi vị hoa houblon có dịch lên men bia giảm sút • Oxy không khid hòa tan vào dịch đường nhiệt độ nhỏ 40 độ c Sự thông khí cho dịch đường điều kiện cần thiết cho sinh sản nấm men giai đoạn đầu thời kì lên men tạo điều kiện thuận lợi cho giai đoạn lên men sau 5.2.2 Sự tạo thành tách kết tủa : • Sự tách huyền phù khỏi dịch lên men trình quan trọng làm lạnh dịch lên men Gồm có hai loại huyền phù huyền phù thô huyền phù mãnh Huyền phù sinh sôi trìn đun sôi dịch đường với hoa houblon phần lớn giũ lại tỏng thiết bị tách bã hoa Phần lại kết tủa làm lạnh Kết tủa gọi kết tủa gọi kết tủa thô hay kết tủa nóng, bao gồm hạt có kích thước lớn từ 30-80 µm, nên lắng dễ Nếu không tách huyền phù thô làm ảnh hưởng đến vận tốc lên men • Lượng huyền phù thô dịch đường phụ thuộc vào hàm lượng nitơ có nguyên liệu, vào nồng độ dịch đường, lượng hoa houblon sử dụng, phương pháp nấu, thời gian cường độ đun sôi • Huyền phù maxh xuất trình làm lạnh dịch đường, nhiệt độ dịch lên men nhỏ 60 độ c Lúc đó, số chất hòa tan tốt dịch đường nóng trở thành chất không hòa tan tạo thành kết tủa Kết tủa gọi kết tủa lạnh kết tủa mảnh mang tính thuận nghịch, bao gồm hạt nhỏ bé • Các huyền phù mãnh có dịch lên men làm cản trở trình sinh lí sinh hóa nấm men sau Mặt khác làm cho bia có vị chat làm giảm độ bền hóa lí Tuy nhiên, sản xuất từ dịch lên men tách bỏ hết hoàn toàn huyền phù mãnh có độ bền hóa lí cao không hoàn toàn nhằm thu loại bia vừa đảm bảo độ bền vừa đảm bảo chất lượng 5.2.3 Sự bay nước : • Khi làm lạnh dịch đường, có lượng nước định bị bốc Do đó, thể tích dịch lên men giảm, nồng độ lại tăng Sự tăng nồng độ nhiều hay phụ thuộc vào phương pháp thiết bị làm lạnh Để dịch lên men có nồng độ yêu cầu cần phải tính toán bay nước trình làm lạnh 5.3 Phương pháp tiến hành - Tách cặn toàn dịch đường nhiệt độ cao - Tách cặn cục dịch đường nhiệt độ cao - Tách cặn toàn dich đường nhiệt độ thấp Thiết bị tách cặn dịch đường thường máy li tâm máy lọc 5.3.1 Tách cặn toàn dịch đường nhiệt độ cao Dịch đường houblon hóa Tách bã hoa Làm nguội đến 90oC Lên men Lạnh nhanh xuống 8oC Ly tâm toàn dịch đường Từ thiết bị houblon hóa, dịch đường đưa xuống thiết bị lọc bã hoa,sau tập trung thùng trung gian làm nguội sơ Thùng trung gian: Thân trụ, đáy côn Chức giữ tạm dịch đường để giải phóng nhanh nồi đun hoa Chức phụ hạ nhiệt độ đường Ở dịch đường lưu lại thời gian ngắn nhiệt độ hạ tới 900C Sau đó, dịch đường bơm qua máy li tâm để tách cặn Cuối qua máy lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ lên men 5.3.2 Tách cặn cục dịch đường nhiệt độ cao Dịch đường houblon hóa Tách bã hoa Thải bã Lên men Làm nguội đến 60oC Dịch đường Làm lạnh Ly tâm phần dịch đường đục Xả cặn Dịch đường đưa vào làm lạnh phần chứa nhiều cặn đưa qua máy li tâm → máy làm lạnh nhanh Trong dây chuyền , Thùng làm nguội phải loại đa lắng lạnh đảm bảo việc hạ nhiệt độ đường xuống 60o C thời gian ngắn 5.3.3 Tách cặn toàn dich đường nhiệt độ thấp Dịch đường houblon hoa Tách bã hoa Làm nguội sơ đến 90oC Lên men Làm lạnh đến Ly tâm Xả cặn Dịch đường nóng từ máy lọc bã hoa bơm sang thùng làm nguội trung gian đây, cặn thô tách dịch phía đưa sang thiết bị làm lạnh nhanh 5.4 Thùng đa chức lắng lạnh 5.4.1 Sơ đồ thiết bị 5.4.2 Nguyên lí làm việc Dịch đường nóng đưa vào từ xuống, Hơi nước đưa vào từ lên có hệ thống ống xoắn ruột gà Hơi nước bên ống, dịch đường ống Tại xảy trình trao đổi nhiệt dịch đường nước qua bề mặt phân cách ống xoắn Cặn dịch đường đưa phía 5.5 THIẾT BỊ THÙNG LẮNG Whirlpool 5.5.1 Sơ đồ thiết bị Ống thoát Cửa quan sát Vệ sinh Dụng cụ phá bọt Đường dịch vào Đường dịch Đường tháo cặn 5.5.2 Nguyên lí hoạt động : Thiết bị whirlpool có thân hình trụ Đáy làm thép không gỉ Hơi nghiêng so với mặt phẳng ngang Dịch đường sau houblon hóa bơm vào thiết bị lắng qua cửa số với vận tốc 12-14 m/s theo phương tiếp tuyến với thành thiết bị làm cho khối dịch lắng xoáy tròn tác dụng lực hướng tâm Khối dịch quay bên không gian thùng đẩy dần lên Nhờ đó, cặn hút vào tâm thùng lắng xuống đáy Sau chuyển hết dịch đường vào thiết bị, để yên 20 phút để trình lắng tiếp tục Dịch nha phía tháo qua cửa sô 6, phần tiếp tục lắng dịch lại tiếp tục tháo qua cửa số Cặn hoa lấy qua mẻ lắng qua cửa số Đường ống số dùng để dẫn dung dịch vào vệ sinh Có để công nhân vào để cào cặn hoa khó tách khỏi thiết bị 5.6 Thiết bị làm lạnh mỏng: 5.6.1 C ấu tạo Các trao đổi nhiệt mỏng: vật liệu: thép hợp kim, Niken, Titan… ghép với cách xếp lớp, trượt hệ thống dẫn hướng Khi siết bulong, ép sát với nhau, kết hợp với hệ thống gioăng (Gasket) phân chia: A cho môi chất chảy qua, B cho môi chất chảy qua (hoặc bố trí ngược lại) Các có cấu tạo giống hệt (Riêng cuối cổng) Trên bề mặt có gân, tạo thành kênh dẫn để phân tán môi chất tràn bề mặt Gioăng (gasket): Có kết cấu giống cho (như D) lắp ráp, cắt A B Nếu A cho môi chất chảy qua B cho môi chất chảy qua ngược lại A B xếp liên tục thành cặp 5.6.2 Nguyên tắc hoạt động:  Tùy theo bố trí gioăng cao su (gasket) mà bị bịt kín bên cổng Từ môi chất tràn vào, cho môi chất chảy qua cổng gioăng, gioăng cao su chặn môi chất cổng lại  Bơm môi chất (nước làm lạnh dịch đường) vào trao đổi nhiệt dạng qua hệ thống đường ống, đây, dòng môi chất nước làm lạnh dịch đường tách thành lớp mỏng chảy qua kênh phân phối tràn bề mặt Nếu nước làm lạnh qua chẵn dịch đường qua lẻ ngược lại  Chúng chuyển động nghịch lưu tấm, trao đổi nhiệt với không tiếp xúc Sau trao đổi nhiệt, nước làm lạnh thu nhiệt - nóng lên, bị áp suất đẩy hồi qua hệ thống đường ống cổng đối diện Trong dịch đường sau trao đổi nhiệt, bị giảm nhiệt độ, bị đẩy – hồi qua hệ thống đường ống cổng đối diện thùng chứa [...]... 4 Đun sôi dịch đường với hoa houblon: Quá trình này còn gọi là quá trình houblon hóa Mục đích là để ổn định thành phần của dịch đường, truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon, làm cho dịch đường có nồng độ yêu cầu, làm keo tụ các protein, vô hoạt các enzyme và thanh trùng dịch đường 4.1 Những quá trình hóa lý xảy ra khi đung sôi: 4.1.1 Sự thơm hóa dịch đường: Quá trình thơm hóa dịch đường xảy ra là... và bổ sung nó vào dịch đường nhiều lần trong quá trình đun sôi Một số nhà máy cho hoa vào dịch đường 3 lần: 1/2 lượng hoa sử dụng cho vào thiệt houblon hóa khi dịch đường vừa lấp đáy nồi, 1/4 cho vào trước khi kết thúc quá trình đun sôi 1h và 1/4 còn lại cho vào trước khi kết thúc quá trình đun sôi 30 phút Một số nhà máy thì chia làm 2 lần cho hoa: trong đó có một phần nhỏ hoa houblon bổ sung vào thiết. .. 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 12, 13 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 4.3 Thiết bị houblon hóa 4.3.1 Sơ đồ thiết bị 1- Đèn... 5.2 Các quá trình hóa lí xảy ra khi làm lạnh hoặc lắng trong : 5.2.1 Sự hòa tan oxy vào dịch lên men : • Dịch đường hấp thụ oxy trong suốt quá trình làm lạnh Tuy nhiên, trong dịch đường nóng oxy lien kết hóa học với tất cả các chất có trong dịch đường, còn ở nhiệt độ thấp oxy chỉ hòa tan vào trong dịch đường • Khi dịch đường nóng tiếp xúc với không khí thì các chất hữu cơ , các nhựa houblon và các chất... caramen hóa, phản ứng 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 dịch đường càng đặc, khi đung sôi màu của nó càng tăng và pH càng tăng thì màu của dịch đường càng đậm 4.2 Tiến hành houblon hóa Thiết bị houblon hóa cần phải có cấu tạo sao cho bề mặt truyền nhiệt phải lớn hơn thiết bị nấu và trong quá trình. .. keo tụ và kết tủa protein không hoàn toàn có thể kìm hãm sự lên men do các kết tủa lạnh có thể bám vào tế bào mấn men, ngăn cản sự tiếp xúc giữa tế bào và chất dinh dưỡng đồng thời gây khó khăn cho quá trình làm trong bia khi lên men phụ và tàng trữ, bia về sau lọc không đạt yêu cầu và bia thành phẩm sẽ bị đục khi làm lạnh Quá trình keo tụ protein phụ thuộc vào pH, nồng độ dịch đường, thời gian và cường... sung vào thiết bị tách bã hoa nhắm tăng thêm mùi thơm cho bia thành phẩm   Nếu sử dụng hoa houblon ở dạng nghiền và ép thành bánh thì thường 80% lượng hoa cho vào dịch đường sau khi đun sôi 1h, còn lại 20% cho vào kết thúc quá trình đun  Lượng hoa sử dụng để nấu bia phụ thuộc vào dạng và loại bia, phụ thuộc vào mùa và phụ thuộc vào lượng α-acid đắng có trong hoa mà dao động 1-4g/l bia  Cách tiến... đường đi ngoài ống Tại đây xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa dịch đường và nước qua bề mặt phân cách là các ống xoắn Cặn và dịch đường trong được đưa ra ở phía dưới 5.5 THIẾT BỊ THÙNG LẮNG Whirlpool 5.5.1 Sơ đồ thiết bị 1 Ống thoát hơi 2 Cửa quan sát 3 Vệ sinh 4 Dụng cụ phá bọt 5 Đường dịch vào 6 Đường dịch ra 7 Đường tháo cặn 5.5.2 Nguyên lí hoạt động : Thiết bị whirlpool có thân hình trụ Đáy... phẳng ngang Dịch đường sau houblon hóa sẽ được bơm vào thiết bị lắng qua cửa số 5 với vận tốc 12-14 m/s theo phương tiếp tuyến với thành thiết bị làm cho cả khối dịch lắng xoáy tròn dưới tác dụng của lực hướng tâm Khối dịch sẽ quay bên trong không gian thùng và đẩy dần lên Nhờ đó, cặn được hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy Sau khi chuyển hết dịch đường vào thiết bị, để yên 20 phút để quá trình lắng tiếp... houblon vào dịch đường, các phản ứng melanoidin và sự caramen hóa khi đun sôi Sự hòa tan các chất đắng của hoa houblon đã làm thay đổi mùi vị của dịch đường nó làm cho dịch đường chuyển từ vị ngọt sang vị đắng của hoa houblon Độ hòa tan của các acid đắng vào nước và dịch lên men không lớn, nhưng khi đun sôi các chất này bị đồng phân hóa và dễ dàng tan hơn vào dung dịch Quá trình đồng phân hóa phụ thuộc vào