Công nghệ sản xuất Malt đại mạch

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU1CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐẠI MẠCH21.1Đặc tính của Đại mạch21.2Cấu tạo hạt Đại mạch31.3Thành phần hóa học41.4Làm sạch phân loại và bảo quản đại mạch8CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT BIA142.1SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT142.2THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT142.2.1Ngâm đại mạch152.2.2Ươn mầm đại mạch242.2.3Sấy malt tươi352.2.4Tách rễ malt56CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA MALT583.1CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ583.1.1Các dấu hiệu bên ngoài583.1.2Chỉ tiêu vật lý583.1.3Chỉ tiêu hóa học593.2BẢO QUẢN MALT69TỔNG KẾT70TÀI LIỆU THAM KHẢO71

LỜI NÓI ĐẦU

Bia là loại thức uống có nồng độ thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp mộtlượng calorin khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzyme khá phong phú, đặc biệt làenzyme kích thích tiêu hóa amylaza

Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa huoblon vànước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt nên bia có các tính chất cảm quan rất hấpdẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt mịn với hàm lượngCO2 khá cao(4-5g/) giúp con người giải khát một cách triệt để khi uống

Và để có một thức uống tuyệt vời như bia thì quá trình chọn lọc nguyên liệu có thểnói là yếu tố đầu tiên quyết định không nhỏ đến chất lượng sản xuất bia sau này, đặc biệt

đó là malt Để có được malt dùng trong sản xuất bia người ta phải trải qua quá trình chọnlọc và xử lí hạt đại mạch để có được malt đại mạch đủ tiêu chuẩn dùng trong sản xuất bia

Để hiểu rõ quá trình xử lí malt đại mạch như thế nào thì trong đề tài của nhóm là

“Công nghệ sản xuất malt bia” sẽ giúp các bạn hiểu rõ phần nào hiểu rõ hơn về côngđoạn này

Trong quá trình tìm hiểu đề tài không tránh được những sai xót, mong cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐẠI MẠCH 1.1 Đặc tính của Đại mạch

Đại mạch giống gieo trồng thuộc nhóm thực vật có hạt, phân nhóm bí tử, lớp một lámầm, họ lúa mì Đại mạch gieo trồng là loài thực vật một năm, chúng được chia thànhhai nhóm: đại mạch mùa đông (gieo hạt mùa đông, thu hoạch mùa hè), đại mạch mùaxuân (gieo hạt mùa xuân, thu hoạch mùa thu) Chu kì sinh trưởng của đại mạch là 100đến 120 ngày Kết thúc quá trình cây sẽ trổ hoa và kết hạt, hoa đại mạch nằm ở trên cùngcủa cây và kết thành bông Mỗi bông gồm hai bộ phân: trục bông và ghé Ghé của bôngđại mạch thực chất là cuống hạt, được đinh trực tiếp vào truc bông, tại mỗi mắc của trụcbông có ba ghé, mỗi ghé có một hoa Số hoa biến thành hạt chắc trên ghé quyêt định hìnhdạng của hạt đại mạch Thông thường thì số đó là một hoăc ba Nếu một hoa biến thànhhạt ta gọi là đại mạch hai hang Nếu ba hoa biến thành hạt thì bông dại mạch có sáu hàng

ta gọi là đại mạch sáu hàng

1.2 Cấu tạo hạt Đại mạch

Hạt đại mạch gồm ba phầnchính: vỏ, nội nhũ, và phôi

• Vỏ:

Hầu hết các hạt đại mạch đều được bao bọc

bên ngoài bằng lớp vỏ trấu, vỏ trấu ở đại mạch

là hai hàng mỏng và mềm còn ở đại mạch đa

hàng thì vỏ trấu dày và thô hơn

Thành phần hoá học chủ yếu là xenlluloza kết

chặc lại nhờ chất khoáng và linhin Lớp dưới

vỏ trấu là lớp vỏ quả được cấu tạo từ 3 lớp tế

bào, cứ 1 lớp ngang thì tiếp theo là 1 lớp dọc

tạo cho lớp vỏ quả có cấu trúc rất dai và bền

vững

Dưới lớp vỏ quả là vỏ hạt gồm 2 lớp tế bào: lớp

ngoài dày, lớp trong trong suốt, lớp vỏ hạt đóng

vai trò như màng bán thấm, chỉ cho nước thấm vào bên trong hạt đồng thời giữ chất hoàtan không cho thoát ra ngoài

Lớp vỏ quả và vỏ hạt liên kết rất chặc và bến hơn sự liên kết giữa chúng với lớp vỏ trấu Lớp trấu chiếm từ 7-8% trọng lượng chất khô của hạt, 10.5-13% trọng lượng của hạt, lớp

vỏ trấu có tác dụng lớn trong công nghệ sản xuất bia

• Nội nhũ:

Là phần lớn nhất và phần giá trị nhất của hạt Ngoài nội nhủ, tiếp giáp với lớp vỏ hạt làlớp aloron Ở đại mạch hai hàng lớp aloron bao gồm hai lớp tế bào hình lăng kính cóthành dày Còn ở đại mạch đa hàng thì số lớp tế bào nhiều hơn

Dưới lớp aloron mới đến phần nội nhủ thật của hạt Cấu trúc của nội nhủ gồm các tế bàolớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít protein, xenluloza, chất béo vàđường

Phần nội nhũ có các tế bào chứa tinh bột, trong quá trình nảy mầm tế bào nội nhũ sẽ cungcấp năng lượng cho phôi phát triển

• Phôi:

Là phần sống của hạt, trọng lượng của phôi chỉ chiếm 2,5-5% trọng lượng của hạt Vai tròcủa phôi không chỉ quan trọng đối với sự sống của cây mà còn ngay cả trong công nghiệpsản xuất bia.

Quá trình chế biến hạt đại mạch trở thành malt được đặt nền tảng trên sự nảy mầm củahạt, tức là sự phát triển của phôi

Phôi nằm ở phía dưới gần đế của hạt bao gồm phôi lá, phôi rễ và nằm giữa chúng là phôithân Phôi chiếm tỷ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt Mặt khác trong quátrình chế biến các thành phần của phôi hòa tan rất ít vào đường Như vậy đối với côngnghệ sản xuất bia giá trị dinh dưỡng của phôi hầu như không đáng kể mà vai trò to lớncủa nó là ở chỗ: đây là tram hoạt hóa và là nhà máy sản xuất enzyme, mà nếu thiếu nó thì

cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ

1.3 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của đại mạch rất phức tạp nó phụ thuộc vào giống đại mạch, điềukiện đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác, điều kiện bảo quản Các chỉ số về thành phần hóahọc là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch để xem xét đại mạch đó có đủ tiêuchuẩn để sản xuất malt và bia hay không Thành phần hóa học của đại mạch bao gồm:nước, gluxit, hệ thống các enzyme thủy phân, các hợp chất chứa Nitơ, và một số chấtkhác,…

Được chia thành 4 nhóm: mono-, di-, tri- và poly saccharido

+ Monosaccharid: glucoza và frutoza (C H O ) và xiloza (CH O )

+ Disaccharid: saccharoza và maltoza (C12H22O11)

+Trisaccharid: đường rafinozaoPolysaccharid: tinh bột, xelluloza, hemixelluloza,pentozan, amylan và các hợp chất dạng keo

+ Ba cấu tử đầu tiên là quan trọng nhất trong sản xuất bia

• Protit

Là chỉ số quan trọng thứ hai đối với sản xuất bia, cao quá thì bia bị đục, thấp quá thì lênmen không triệt để, kém bọt, lượng protit tốt nhất cho sản xuất bia là 8-10% Thủy phânprotit là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sản xuất malt và bia Sản phẩmtạo ra quan trọng nhất là melanoid: màu vàng óng, vị ngọt, thơm dịu, quyết định hương

và vị của bia, khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia và độ bền keo của chúng phụ thuộcmức độ thủy phân protit

• Các hợp chất chứa Nitơ phi protit

+ Albumoza và pepton có vai trò rất lớn trong việc tạo giữ bọt đồng thời làm tăng thêm vịđậm đà của bia Nhưng ở hàm lượng cao, hai chất này sẽ làm giảm độ bền keo của bia vìchúng là tác nhân gây đục.

+ Axit amin tồn tại tự do trong đại mạch với một lương không nhiều khoảng 0,1% so vớilượng chất khô của hạt Tuy chiếm một tỷ lệ nhỏ nhưng vai trò của axit amin trong côngnghệ sản xuất bia rất lớn: là nguồn cung cấp nito cho nấm men, là tác nhân chính tạomelanoid, tham gia tạo bọt và tồn tại trong bia như một thành phần dinh dưỡng quantrọng

 Hệ thống enzym thủy phân tinh bột

Với enzyme alpha-amylase cơ chất của nó là tinh bột và destrin, từ đó tạo ra sản phẩm làmaltose và các destrin mạch ngắn Enzyme này hoạt động tối ưu ở pHopt = 5.8, topt = 72– 760C

Với enzyme beta-amylase, nó có trong hạt đại mạch ở dạng liên kết cũng như dạng tự do,nhưng trong quá trình ươm mầm hoạt tính của enzyme này sẽ tăng dần Với sự tham giacủa enzyme này, tinh bột đại mạch sẽ bị phân cắt thành đường maltose Enzyme này hoạtđộng tối ưu ở pHopt = 5.5 – 5.8, topt = 62 – 650C

• Hệ thống enzyme protease:

Trong hạt đại mạch, toàn bộ hệ thống enzyme này ở trạng thái liên kết, hầu như khônghoạt động Nhưng khi chuyển qua giai đoạn ươm mầm thì hoạt tính chung của hệ enzymeprotease tăng nhanh

+ Proteinase: sẽ tấn công lên các phân tử protein nguyên thủy để tạo ra các sản phẩmtrung gian như: pepton, peptit, polypeptit, với pHopt = 5.1, topt = 50 – 550C

+ Peptidase: nó sẽ phân cắt các peptit có sẵn trong hạt đại mạch và những peptit trongmalt do proteinase phân giải để tạo thành các acid amin trong hạt malt, với pHopt = 7.3 –7.9,

topt = 40 – 450C

+ Amidase: chúng sẽ tấn công các muối amit để hình thành NH3 và acid amin, góp phầnlàm thay đổi tính chất và hàm lượng của protein trong hạt malt, các enzyme amidase có

pHopt = 7.3 – 8.0, topt = 45 – 500C

• Hệ thống enzyme esterase (phosphatase):

Hệ thống enzyme esterase (phosphatase) gồm có: saccharophosphatase, phytase,glyxerophosphatase, nucleotidase… tham gia thúc đẩy và xúc tác cho các quá trình esterhoá trong quá trình nảy mầm

+ Phytase: phá mối liên kết este của phytin và giải phóng ra rượu inozit và axitphosphoric tự do Phytase có pHopt =5.0 – 5.5, topt =40 – 500C

+ Các enzyme khác như: saccharophosphatase, glyxerophosphatase, nucleotidase sẽ phácác mối liên kết ester tương ứng của các hợp chất hữu cơ có chứa phosphate và giảiphóng ra acid phosphoric tự do

 Các hợp chất không chứa Nito

+ Polyphenol và chất đắng:

Polyphenol chủ yếu tập trung ở lớp vỏ, những chất trong nhóm này có một tính chất rất

có lợi cho công nghệ sản xuất bia là dễ dàng kết hợp với protit cao phân tử tạo thành chấtkết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm Mặt khác sự hòa tan của polyphenol vàodịch đường sẽ làm xấu đi hương và vị của bia

Chất chát và chất đắng trong đại mạch thuộc nhóm lipoid, là nguyên nhân gây ra vị đắngkhó chiu cho bia

+ Vitamin:

Đại mạch chứa các loại vitamin như B1, B2, B6, C, PP, tiền vitamin A, E, và nhiều dẫnxuất vitamin khác Tuy hàm lượng rất ít nhưng đóng vai trò rất quan trọng trong côngnghệ sản xuất malt vì chứng là nhân tố điều hòa sinh trưởng của nấm

1.4 Làm sạch phân loại và bảo quản đại mạch

Đại mạch sau khi thu hoạch xong sẽ được tách hạt vận chuyển đến các nơi tiếp nhận hoặccác nhà máy, ở đây chúng sẽ dược làm sạch và phân loại trước khi đưa vào bảo quản

Thu nhận, phân loại và làm sạch đại mạch:

Nguyên liệu phải đạt được các chỉ tiêu về số lượng, đồng đều về chất lượng theo tiêuchuẩn kỹ thuật cho việc sản xuất được các loại malt có chất lượng phù hợp với yêu cầucông nghệ sản xuất bia

a. Mục đích và yêu cầu:

Đại mạch sau khi thu hoạch còn chứa nhiều tạp chất có thể sẽ ảnh hưởng đến khả năngnảy mầm của hạt do đó cần loại bỏ chúng Các tạp chất có thể là kim loại, đất, cát, sỏi, lácây, bụi, các vật lạ,… tùy theo từng loại tạp chất mà có phương pháp lam sạch khác nhau

Sự nảy mầm của đại mạch trong quá trình sản xuất malt chỉ diễn ra đồng đều trong toànkhối hạt khi có cùng kích thước Hạt càng lớn thì càng chứa nhiều tinh bột và dẫn đến tỷ

lệ các chất hòa tan nhiều

b. Quá trình làm sạch và phân loại đại mạch:

Công việc làm sạch và phân loai được thực hiện một cách nối tiếp nhau qua các thiết bịnhư: thiết bị vận chuyển, máy tách kim loại, máy quạt sàng, máy chọn hạt và cuối cùng làmáy phân loai

• Thiết bị vận chuyển

Các máy và thiết bị vận chuyển nội tuyến dung phổ biến nhất hiện nay có thể được chialàm hai nhóm chính: máy có bộ phận kéo ( ví dụ gầu tải, bang tải, giá tải, cào tải,….) vàmáy không có bộ phận kéo (vít tải, các máy vận chuyển quán tính, các hệ thống vậnchuyển bằng không khí và vận chuyển bằng thủy lực,…) Việc lựa chọn thiết bị phù hợpphải dựa trên tính chất của vật liệu được vận chuyển và điều kienj làm việc của thiết bị Đối với đại mạch, thiết bị vận chuyển thường được sử dụng nhiều nhất là gầu tải, băng tải

và vít tải

+ Băng tải: trong các nhà máy vận chuyển liên tục thì băng tải thường được sử dụngnhiều nhất, nhờ các ưu điểm sau: cấu tạo đơn giản, an toàn cao, bền, vốn đầu tư chế tạo

không lớn, có năng suất cao và ổn định, tiêu hao năng lượng so với các thiết bị kháckhông lớn, có khả năng vận chuyển nguyên liệu theo các hướng nằm ngang, nằm nghiên,

và kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiên

Tuy nhiên, phạm vi sử dụng của băng tải có nhiều hạn chế do độ dốc cho phép không cao(thường 16-240 tùy theo tính chất của vật liệu chuyển) và không thể vận chuyển theođường cong được

+ Gầu tải: được sử dụng rộng rãi để vận chuyển vật liệu theo phương thẳng đứng hoặcvới góc nghiên lớn (>500) Năng suất của gầu tải có thể đạt đến 500 tấn/h, chiều cao cóthể đạt đến 55m Gầu tải có các ưu điểm như: ít chiếm diện tích, năng suất cao, vật liệuđược chuyển đến độ cao khá lớn, vận hành đơn giản và chắc chắn Tuy nhiên, nhượcđiểm của nó là vốn đầu tư khá cao, dễ bị quá tải dẫn đến kẹt gầu và do đó khi nạp liệuphải chú ý nạp liệu một cách đều đặn

+ Vít tải: vít tải được dung chủ yếu để vận chuyển nguyên liệu rời theo hướng nằmngang, nghiên hoặc thẳng đứng Vít tải thuộc nhóm máy vận chuyển liên tục không có bộphận kéo Ưu điểm của vít tải so với các loại thiết bị khác là nó ít chiếm diện tích, khảnăng bị mài mòn không lớn, dễ vận hành và thao tác, làm việc yên tỉnh và ít tạo bụi tuynhiên nó có nhược điểm là năng suất và chiều dài bị giới hạn, chỉ thuận lợi để vận chuyểnvật liệu rời (không đồng nhất), một phần nguyên liệu bị đảo trộn mạnh và có thể bịnghiền nát trong quá trình vận chuyển

• Thiết bị làm sạch và phân loại:

+ Máy tách kim loại:

Mục đích: máy tách kim loaị hay máy làm sạch từ tính sẽ tách các mạt sắt hay các tạpchất kim loại ra khỏi khối hạt

Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc của máy: bộ phận chủ yếu của thiết bị là thanh namchâm vĩnh cửu hoặc cuộn nam châm điện từ nhầm hút các tạp chất kim loại ra khỏi khối

hạt đại mạch chảy qua thiết bị Nam châm dùng để chế tạo phải có mật độ từ trường ítnhất 9000 Gaus.

+ Thiết bị phân loại

Mục đích: quá trình phân loại hạt có thể được thực hiện dựa trên sự khác biệt giữa các hạtvề: độ lớn, hình dáng, trọng lượng riêng, từ tính và tính tĩnh điện của hạt Trong quá trìnhsản xuất malt, quá trình phân loại thường được dựa trên độ lớn của các hạt Thiết bị phânloại dùng để phân loại khối hạt đại mạch đã làm sạch thành các lô có cùng kích thước,tương ứng với các cấp chất lượng khác nhau của hạt

Ngoài ra thiết bị phân loại sang rung nhiều tầng cũng được sử dụng trong một số trườnghợp khi chuyển động rung của sang đủ để phân loại một cách hiệu quả

vừa thu hoạch xong mà bắt buộc phải có hệ thống kho dự trữ nguyên liệu khoảng 2tháng trước khi chế biến thành malt.

• Yêu cầu của quá trình bảo quản đại mạch:

Để malt đại mạch đạt chất lượng tốt và ổn định, chế độ và điều kiện bảo quản đạimạch trước khi sản xuất phải thích hợp và ổn định giữ một vai trò quan trọng và phảiđáp ứng các yêu cầu sau:

- Bảo dảm một cách chắn chắn việc bảo quản 60-70% lượng đại mạch cần thiết đểsản xuất trong 1 năm của nhà máy

- Bảo đảm việc thông gió dễ dàng cho toàn bộ khối hạt

- Bảo đảm nhiệt độ ổn định trong khu vực kho và toàn bộ khối hạt

- Bảo đảm một cách chắc chắn việc khống chế hàm ẩm của khối hạt không cho vượtquá 15%

- Không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về độ chin

- Ngăn ngừa sự xâm nhập của côn trùng, sâu bọ, các động vật gặm nhấm,…

• Một số quá trình quan trọng xảy ra trong quá trình bảo quản

Trong quá trình bảo quản, trong hạt đại mạch vẫn tiếp tục diễn ra một loại quá trình,trong đó quan trọng nhất là quá trình hô hấp và quá trình chín sau thu hoạch

- Nhiệt độ của khối hạt: Năng lượng cực đại do hô hấp thải ra ở nhiệt độ 45-550C

Ở nhiệt độ này thì tế bào có dấu hiệu phân rã

Thực tế cho thấy nếu nhiệt độ bảo quản tăng lên 230C thì khả năng nảy mầm của hạt giảm

từ 93% xuống còn 67%, còn nếu tăng lên 31-460C thì khả năng chỉ có 50%

- Sự thông gió của khối hạt: đây cũng là yếu tố ảnh hưởng khá mạnh đến cường độ

hô hấp và các quá trình khác của đại mạch trong bảo quản Thực nghiệm cho thấyvới đại mạch có hàm ẩm 10-12% thì lượng oxy có trong khối hạt đã đủ để hô hấptrong 1440 ngày đêm Tuy nhiên, nếu hàm ẩm của hạt tăng lên 33% và nhiệt độbảo quản cũng tăng lên 300C thì lượng oxy đó chỉ đủ cho khối hạt trong vòng vàigiờ

 Các phương pháp và điều kiện bảo quản đại mạch:

đã phân loại

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT BIA 2.1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT

2.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT

2.2.1 NGÂM ĐẠI MẠCH

2.2.1.1 Mục đích và yêu cầu của quá trình ngâm hạt đại mạch

− Đại mạch khô với hàm ẩm 11-13% sau khi đã được bảo quản ít nhất từ 6-8 tuần saukhi thu hoạch là có thể đưa vào sản xuất malt Ngâm hạt đại mạch để tạo điều kiệntăng độ ẩm của hạt lên 43-45% cho malt vàng và 45-47% cho malt đen và chỉ với hàm

ẩm cao như vậy mới đảm bảo quá trình nảy mầm sau này tiến hành một cách bìnhthường

− Ngâm đại mạch còn nhầm mục đích là loại bỏ những hạt lép, những hạt không lépnhưng không chắc, các tạp chất… mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa loại

bỏ ra khỏi khối hạt, đồng thời còn rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bámtrên hạt

− Yêu cầu của quá trình ngâm hạt đại mạch là làm sao khởi động các lỗ hút nước để quátrình nảy mầm tốt và cho hạt hút nước mà không làm cho hạt bị ngạt, tạo cho hạt cómột mức độ xử lý đồng nhất có thể

− Tóm lại, ngâm không chỉ bao gồm sự cung cấp lượng nước cần thiết cho hạt, mà cònphải giữ cho hạt không bị ngạt thở, giữ cho hạt tránh không bị nhạy cảm với nước vàgiảm tối đa các chất kìm hãm nảy mầm

• Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm hạt:

− Ba điều kiện cơ bản để có thể xúc tiến quá trình nảy mầm của hạt là độ ẩm vừa đủ,nhiệt độ thích hợp và đủ oxy Vận tốc hút nước phụ thuộc vào:

o Nhiệt độ của nước ngâm:

− Đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt Trong 1 giớihạn nhất định, nhiệt độ của nước ngâm tăng thì tốc độ hút nước của hạt cũng tăng, cónghĩa là thời gian để hạt đạt đến độ ẩm cần thiết dẽ giảm đi Để đạt được chất lượngmalt thành phẩm cao nhất thì nhiệt độ ngâm thích hợp nhất là 10-12oC Nhiệt độ thấphơn 10oC thì sự phát triển của phôi sẽ bị ức chế còn nhiệt độ cao hơn 15oC sẽ tạo điềukiện cho vi sinh vật phát triển Ngoài ra ở nhiệt độ cao, tốc độ hút nước của hạt tăng,

dễ xảy ra hiện tượng hạt bị sũng nước, phôi bị ủng và làm hạt mất khả năng nảy mầm.Nhiệt độ cao cũng làm cho cường độ hô hấp của hạt tăng lên, ảnh hưởng không tốtđến quá trình nảy mầm của hạt

o Chủng loại và kích thước của hạt (khối lượng của 1000 hạt)

− Các hạt nhỏ hút nước nhanh hơn các hạt to do đó cần phải có sự phân loại theo kíchthước trước để quá trình ngâm nước đồng bộ hơn

− Ngoài ra, các yếu tố như hàm lượng protein của hạt (hạt chứa càng nhiều protein thìhút nước càng chậm), điều kiện khí hậu của vùng gieo trồng hạt và thành phần hóahọc của nước ngâm cũng ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt

− Trong quá trình ngâm, ngoài sự hấp thụ nước vào không khí và sự khởi động nảymầm của mầm còn xảy ra một số hoạt động khác:

+ Các tạp chất xung quanh hạt được loại bỏ

+ Hòa tan của một vài chất vào hạt nhờ đi theo cùng nước ngâm

+ Bắt đầu có những chuyển hóa sinh học, tiếp diễn trong giai đoạn nảy mầm

2.2.1.2 Thiết bị ngâm hạt

• Thiết bị rửa đại mạch:

− Trong quá trình bảo quản, đại mạch có thể bị nhiễm bẩn, do đó cần có quá trìnhrửa đại mạch trước khi tiến hành ngâm Thông thường thì giai đoạn ngâm đạimạch có mối quan hệ chặt chẽ với kho bảo quản và được sắp xếp ở mặt bằng dướikhu vực làm sạch và phân loại đại mạch và phía trên khu vực ươm mầm để lợidụng khả năng tự trượt của hạt Thiết bị rửa đại mạch thường được bố trí trướcthiết bị ngâm đại mạch

o Cấu tạo:

− Thiết bị có dạng thân trụ đáy côn, tâm thiết bị có một đường ống kim loại cóđường kính bằng 1/10-1/12 đường kính thiết bị Phía cuối đường ống có lắp hệthống chân vịt Chân vịt có cấu tạo sao cho khi nó quay thì nước bị đẩy lên dọctheo ống Đường ống chân vịt được lắp vào hộp giảm tốc có môtơ điện Phía trênmiệng thùng có lắp 1 camera Tòa bộ thùng được treo trên những dầm thep1 hoặcbêtông cốt thép Chiều cao của thùng thường được phân bố 1/3 ở tầng trên và 2/3

ở tầng dưới

+ Đường ống xả nước rửa

+ Đường ống dẫn nước vào

+ Van

+ Ống hút khí CO2

+ Ống dẫn khí nén vào

− Ở phần trên thiết bị có 1 ống chảy tràn vào trong một bể gắn vào bên cạnh thùngngâm Bể này có một rổ đục lỗ để thu hồi bọt Phần nón có góc đáy khoảng 45o.Đường kính nhỏ nhất của ống dẫn khí là 1 paoxơ (27mm) Các lỗ thoát khí cóđường kính khoảng 3-4mm, và đăt cách nhau từ 50-70mm.

o Nguyên lý hoạt động:

− Khi chuyển đại mạch từ thiết bị rửa sang thùng ngâm, mở van xả đáy 6, chuyểnnước và hạt đại mạch từ thiết bị rửa sang thiết bị ngâm (tự chảy hay bằng bơm) lênnhững chóp nón có đục lỗ Nước sẽ theo đường ống có đục lỗ 3 chảy ra ngoài, cònhạt thì sẽ va đập vào chóp và sẽ văng đều ra khắp thùng Trong quá trình ngâm,quá trình thông khí cũng sẽ được thực hiện định kỳ như sau: Không khí từ đườngống dẫn khí nén 1 được thổi khối hạt thông qua các đường ống có đục lỗ cố định

3 Khi không khí với áp lực cao thổi qua, nước sẽ bị đẩy lên theo đường ống đứng

và kéo theo cả hạt đại mạch Phía trên trục ống đứng có gằng hệt thống bánh xe,làm cho hạt đại mạch đẩy ra được hất văng ra khỏi mặt nước

• Thùng ngâm đáy bằng:

o Cấu tạo:

− Thiết bị ngâm đại mạch đáy bằng có cấu tạo 1 thân trụ, đáy bằng trên đó đại mạchđược trải đều trên các sàng (đáy giả) bằng thép không gỉ có đục lỗ Tổng số lỗchiếm khoảng 24-32% diện tích đáy Chiều cao chứa hạt là 2m, CO2 được hút ởdưới đáy.

o Nguyên lý hoạt động:

− Đại mạch được chuyển vào thùng ngâm Hệ thống dao cào có thể nâng lên hoặc hạcuống được sử dụng để dàn đều khối hạt và chiều cao của khồi hạt trong thiết bị làkhảng 2m Hệ thống này được dùng để loại bỏ những hạt lép bằng cách dồn nhữnghạt này vào giữa hoặc thành thùng từ đó loại ra ngoài Quá trình thông khí (nạp

CO2 và hút CO2) được thự hiện thông qua các lỗ đục trên đáy thùng Ngoài ra,thiết bị còn có 1 hệ thống vòi phun vệ sinh nhằm rửa khoảng trống bên dưới đáygiả

− Thiết bị ngâm đáy bằng sử dụng nhiều nước hơn thiết bị ngâm thân trụ đáy côn docòn nước phải đầy khoảng trống bên dưới đáy giả (khoảng trống này không nhỏ).Tuy nhiên, thiết bị này cho phép quá trình ngâm và thông khí được thực hiện đồng

nhất trong toàn bộ khối hạt do hạt đại mạch được dàn đều trên đáy giả của thiết bị.

Vì thế nên các nhà sản xuất malt thường cố gắng hạn chế lượng nước tiêu haobằng cách chỉ cho nước lấp xấp mặt khối hạt

Ngâm đại mạch khoảng 4-8h trong nước có nhiệt độ 12oC để đạt độ ẩm 31% Để ráotrong 10-20h tùy theo độ mẫn cảm của hạt với nước Sau đó, ngâm nước lần 2 trong 2-5h

ở nhiệt độ 12-15oC để đạt dộ ầm 38%, để ráo 12-20h Tiếp tục ngâm nước lần 3 trong 5h ở nhiệt độ 12-18oC để đạt được độ ẩm 43% rồi chuyển thùng

• Ngâm thường xuyên trong nước

− Nguyên tắc của phương pháp này là: Hạt được ngâm liên tục trong nước và không

có sự thông khí Trong quá trình ngâm có thể thay nước nhiều lần tùy vào điềukiện cho phép Đây là phương pháp ngâm cổ điển hiện nay hầu như không sửdụng phương pháp này trong phạm vi công nghiệp

− Nhược điểm của phương pháp này là không rửa sạch được hạt đại mạch, việc cungcấp oxy không đồng đều trong các lớp hạt, không giả thoát tốt khí cacbonic tạothành và không đảm bảo vệ sinh, vi sinh vật dễ dàng thâm nhập và gây hỏng hạt

• Ngâm hoán vị nước-không khí

− Nguyên tắc của phương pháp này là: Ngâm hạt trong nước một thời gian, sau đótháo hết nước để hạt “ngâm khan” trong không khí một thời gian sau đó lại ngâmtiếp hạt trong nước và làm đi làm lại như vậy cho tới khi hạt đại mạch hút đủlượng nước cần thiết cho quá trình nảy mầm Khi hạt ngâm nước, yêu cầu bề mặt

hạt trong thùng ngâm phải phẳng và nước ngập hạt ít nhất 0,2m Thời gian ngân 1

mẻ phụ thuộc vào nhiệt độ của nước và chất lượng của hạt đại mạch

− Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay: phương pháp này được tiếnhành như sau: cho nước và đầy ½ thể tích của thùng ngâm, đổ đại mạch vào thùngđồng thời sục không khí thật mạnh Sau khi cho hết lượng đại mạch vào thùng,tiếp tục thổi không khí thêm 10 phút nữa, sau đó để yên trong 1h Tất cả các hạtlép và tạp chất nhẹ sẽ bị thổi lên mặt nước và được loại bỏ Nước bẩn được tháokhỏi thùng bằng cách mở van ở đáy Sau đó cho nước sạch vào thùng đến vạchđịnh mức đồng thời cho dung dịch sát trùng vào khối hạt và sục đảo đều bằng khínén Sau 2-3h, nước bẩn cùng với chất sát trùng được xả khỏi thùng và lại một lầnnữa nạp đầy bằng nước sạch Ngâm hạt trong 6h và cứ mỗi giờ lại sục khí khối hạttrong 5 phút Sau đó khối hạt được ngâm theo chế độ: trong nước 6h, trong khôngkhí 4h và cứ mỗi giờ thì thổi khí nén vào khối hạt 3-5 phút

• Ngâm trong nước ấm hoặc nước nóng

− Nguyên tắc của phương pháp này là hạt được ngâm trong nước nóng ở nhiệt độ40-45oC Thực tế cho thấy thời gian ngâm được giảm đi rất nhiều Đặc biệt, khingâm trong nước 40-45oC trong vòng 4h và không có nhiều không khí, gần như cóthể ức chế được hoàn toàn sự hình thánh rể Đại mạch càng cứng, thì ngâm trongnước nóng càng làm hạt nhuyễn

− Tuy nhiên phương pháp này không phổ biến vì nó có thể làm hỏng phần mầm(nhiệt độ chết của mầm là 55oC trong môi trường ầm) và nó còn làm tăng độkhông đồng nhất cũng như sự quá nhuyễn của hạt Các nguy cơ này có thể sẽ làlớn nếu chúng ta không tuân theo một cách cẩn thận thời gian và nhiệt độ

− Nhược lại Ngâm trong nước ấm từ 18-22oC hiện nay lại được sử dụng rất phổbiến Nhiệt độ 25oC có vẻ như là nhiệt độ cao nhất vì đó là nhiệt độ thích hợp cho

sự xâm nhập của vi khuẩn Do đó tốt hơn là giữ ở nhiệt độ dưới 25oC

• Phương pháp tưới nước hoặc phun nước:

− Phương pháp này được tiến hành như sau: sau khi đã rửa sạch khối hạt, cứ để yêncho khối hạt ngập trong nước 12-14h, sau đó tháo hết nước bẩn ra Van đáy củathùng ngâm cứ để ở trạng thái mở và bắt đầu phun nước sạch vào khối hạt Việcphun nước được tiến hành trên nguyên tắc phản lực Hệ thống phun bao gồm một

đường ống kim loại bịt kín hai đầu, có độ dài gần bằng đường kính trong củathùng ngâm Ở điểm giữa của đoạn ống lắp liên thông với đường ống nước có áplực cao để phun Trên 2 phía của đoạn ống ta đục lỗ mắt sàng đối diện nhau,đường kính khoảng 2-3mm Trên mỗi phía có thể đục nhiều hàng lỗ Dưới áp lựcbơm, nước phun vào khối hạt, nó hút theo không khí và chảy qua lớp hạt Chonước phun vào liên tục từ phía trên miệng thùng ngâm, và nước ra liên tục ở vanđáy.

− Ngày đầu tiên, thời gian tưới nước và không tưới nước là như nhau Vào ngày thứhai, tỉ lệ tưới và không tưới lá 1/3 Ngày thứ ba, chỉ có duy nhất 3 lần phun nướcmỗi lần phun 2h Thời gian còn lại là để ngoài không khí Cần ngâm hạt ngoàikhông khì lâu hơn sơ với phương pháp nảy mầm khí động mà sự thông gió đãđược đảm bảo nhờ dòng khí bão hòa ẩm thậm chí ngay cả khi người ta cho nảymầm ở nhiệt đô cao (bốc hơi nhiều hơn) Bằng cách đó khối hạt luôn được tiếpxúc với nước và oxy còn khí cacbonic thì liên tục được đẩy ra khổi khối hạt.phương pháp này cũng giúp quá trình nảy mầm được khởi động hoàn toàn ngaysau thời kì tháo nước ngâm

− Ưu điểm của phương pháp là khởi động nhanh và tiết kiệm nước Nhược điểmchính là không đồng đều, mầm được kích thích bởi không khí sẽ hấp thu nướcnhiều hơn là nội nhũ dó đó dẫn đến sự không đồng nhất trong nảy mầm và nhuyễnhạt

Nếu ngâm quá nhiều thì lúc đầu nảy mầm chậm, về sau lại rất nhanh Sự khởi động chậmnày có thể là do thời gian nghỉ được gọi là thời gian nghỉ nhân tạo Malt có nguy cơ bịnén thành nhiều lớp và thu được malt nảy mầm mạnh nhưng chất lượng không tốt đặcbiệt là hàm lượng chất hòa tan thấp Rất khó có thể hiệu chỉnh cho một quá trình ngâmquá kỹ

2.2.1.4 Xác định mức độ ngâm, kích thước thiết bị ngâm và lượng nước tiêu hao

• Lượng nước:

− Lượng nước cần dùng để ngâm 1 tấn hạt đại mạch tùy từng phương pháp ngâm:+ Theo phương pháp ngâm nước 3 lần: 4,0m3/t

+ Theo phương pháp ngâm nước 2 lần: 3,3m3/t

+ Theo phương pháp ngâm nước ấm: 1,8m3/t

+ Theo phương pháp ngâm nước phun: 1,3m3/t

− Để chuyển 100kg đại mạch bằng bơm cần 200 lít nước Tháo chuyền thùng thì cần

300 lít nước cho 100kg đại mạch Nước rửa thùng là 50 lít/hl dung tích thùng

• Không khí:

− Lưu lượng không khí cần cho hạt đang ngâm nước là 30 lít/phút cho 100kg đạimạch, P=0,5atm

− Đối với đại mạch để khan trong không khí cần 35 lít/phút, P= 1atm

2.2.1.5 Đánh giá chất lượng ngâm

− Dựa vào các dặc tính sau: ép hạt theo trục giữa ngón trỏ và ngón cái, hạt sẽ bị nénmột cách dễ dàng và có tính đàn hồi, vỏ được tách rời Cắt theo chiều dọc khôngthấy có các phần bị trắng và khô

2.2.1.6 Tổn thất trong quá trình ngâm

− Khi ngâm, đại mạch bị tổn thất một lượng chất khô là 0,6-1,5% Tổn thất lớn nhấtdiễn ra trong 6h đầu (lúc này nước thấm vào nội nhũ không đáng kể) các chất hòakhuếch tán vào nước gồm:

+ Các chất màu: nước ngâm đầu tiên có màu nâu

+ Tannin, hợp chất chứa nitơ

+ Chuyển đổi trạng thái của hệ enzim có trong hạt Đại mạch từ trạng thái “nghỉ” sangtrạng thái hoạt động, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường lực xúc tác của chúng(tăng hoạt lực, tăng hoặc độ).

+ Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzim thủy phân, sau khi đã được giải phóngkhỏi trạng thái liên kế

• Diễn biến quá trình:

+ Trong giai đoạn đầu của quá trình nảy mầm nhân tạo, trong hạt đại mạch xảy ra các quátrình hóa sinh, hóa lý, sinh lý giống như hạt khi nảy mầm trong điều kiện tự nhiên.Những điều kiện thuận lợi được con người tạo ra như nhiệt độ môi trường, độ ẩm của hạt,

độ ẩm tương đối của không khí, sự cung cấp đầy đủ oxy, sự giải thoát triệt để lượng khícacbonic tạo thành sẽ đảm bảo một cách chắc chắn cho phôi phát triển nhanh Bộ phậnđầu tiên của phôi phát triển là mầm rễ Khi rễ dài và khỏe, vỏ nứt thì rễ chui ra ngoài còn

là mầm và thân mầm thì phát triển dưới vỏ Để đảm bảo sự phát triển liên tục của mầmthì nó phải được tiếp nhận chất dinh dưỡng Nguồn dinh dưỡng này được lấy từ nội nhũ + Như vậy ta có thể hình dung ra rằng, trong giai đoạn ươm mầm ở trong hạt đại mạchxảy ra 2 quá trình song song với nhau, đó là phân giải các chất hữu cơ thấp phân tử để tạo

ra năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào đồng thời thực hiện quá trình sinhtổng hợp tế bào cây non Quá trình nảy xảy ra ở phôi Quá trình thứ hai là phân cắt cáchợp chất cao phân tử như hemixelluloza, protein, tinh bột,…thành các thấp phân tử dễhòa tan Quá trình này xảy ra ở những khu vực còn lại của hạt

2.2.2.2 Sự hô hấp của hạt

Sự hô hấp của hạt có bản chất là quá trình oxi hóa-khử sinh học Quá trình này xảy

ra trong tế bào của cơ thể sống

Hệ enzyme oxi hóa – khử của hạt ươm

Để quá trình oxi hóa – khử hay quá trình hô hấp xảy ra cần có:

Cơ chất: trong trường hợp hạt ươm mầm, cơ chất đó là những sản phẩm thấp phân tử đãđược vận chuyển về phôi.

Oxi: có thể là nguồn oxi từ ngoài cung cấp, và cũng có thể sử dụng nguồn cung oxi nộibào

Trong điều kiện bình thường, oxi của không khí và hydro của cơ chất không đủ hoạttính để tham gia quá trình oxi hóa - khử Để tham gia phản ứng được chúng cần đượchoạt hóa bởi một hệ enzme gọi là hệ enzyme oxi hóa – khử Enzyme hoạt hóa hydro gọi

là dehydrogenase, còn enzyme hoạt hóa oxi là oxydase.

• Nhóm enzyme dehydrogenase

Tất cả các enzyme dehydrogenase là những enzyme lưỡng cấu tử bao gồm gốc

enzyme và nhóm hoạt hóa (coenzyme) Tùy thuộc vào bản chất của nhóm hoạt hóa này

mà dehydrogenase được chia thành hai loại: dehydrogenase piridin và dehydrogenase

flavin

Dehydrogenase piridin là những enzyme có coenzyme là NAD+ hoặc NADP+ Trongthực tế coenzyme NAD+ là dạng phổ biến thường gặp hơn dạng NADP+

Dehydrogenase flavin là những enzyme có coenzyme là FAD hoặc FMN Tiêu biểu

của nhóm này là NADH2 dehydrogenase và một số dehydrogenase flavin hiếu khí xúc tác

sự chuyển hydro từ cơ chất trực tiếp tới oxi

• Nhóm enzyme oxydase

Là nhóm enzyme oxi hóa cơ chất, chuyển hóa electron đến oxy Oxydase hoạt hóa oxylàm cho chúng có khả năng kết hợp với proton trong môi trường Lớp enzyme này tiếpxúc trực tiếp với oxi tạo ra nước hoặc hydrogen peroxide (H2O2) Một số enzyme tiêubiểu của nhóm này xytocromoxydase, poly phenoloxydase, ascobatoxydase, catalase, cácoxydase flavin,

Sơ đồ hoạt động của enzyme oxydase.

Hô hấp trong thời gian ươm mầm đại mạch

Ở giai đoạn này hoạt lực của hệ enzyme oxy hóa – khử tăng một cách đáng kể Ví dụ

hoạt lực của catase tăng 4 lần, hạt lực của peroxydase tăng 3 lần.

Cường độ hô hấp của hạt ở giai đoạn ươm mầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó

ba yếu tố mạnh nhất ảnh hưởng quyết định tới quá trình hô hấp và ươm mầm là: hoạt lựccủa hệ enzyme oxi hóa – khử, nhiệt độ ươm mầm và chế độ cung cấp oxi cho khối hạt.Trong khoảng giới hạn đến 30oC, nếu tăng nhiệt độ môi trường lên, sẽ làm cho hoạtlực hệ enzyme oxi hóa – khử mạnh lên rất nhiểu lần, đồng thời kéo theo hoạt lực của các

hệ enzyme khác một cách đáng kể

Hô hấp là quá trình trao đổi năng lượng chủ yếu ở giai đoạn ươm mầm Cơ chất củaquá trình này là monosaccharide Dưới sự xúc tác của nhóm enzyme oxi hóa – khử vàqua nhiều chu trình phức tạp, cơ chất bị phân giải theo phản ứng tổng quát:

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 272 kJTrong thời gian ươm mầm, hệ enzyme thủy phân cắt các hợp chất cao phân tử, chủyếu là từ tinh bột, tạo ra một lượng đường bổ sung khoảng 20% Gần một nửa số đườngnày bị tiêu hao trong quá trình hô hấp, khoảng 3 - 4% tiêu hao cho việc tổng hợp tế bàocủa rễ mầm, phần còn lại tồn tại như là thành phần dinh dưỡng của malt Như đã nói, nếuquá trình hô hấp là yếm khí, thì sản phẩm tạo thành là khí cacbonic và etanol, còn nếu oxiđược cung cấp đầy đủ thì quá trình hô hấp thực sự là sự oxi hóa hoàn toànmonosaccharide và sản phẩm cuối cùng tạo thành là nước và khí cacbonic Nếu khối hạtkhông tiếp nhận được lượng oxi đầy đủ thì trạng thái cân bằng của hô hấp bị phá vỡ, tếbào sẽ thực hiện quá trình hấp yếm khí để tạo thành etanol và khí cacbonic Đến mộtnồng độ nào đó của etanol, cấu trúc tế bào sẽ bị phá vỡ kết thúc sự sống của phôi

Thời điểm Hàm ẩm của

hạt (%)

Lượng CO2 thoát ra(ml/100g chất khô)

Lượng O2 hấp thụ (ml/100g chất khô)

Sự biến thiên hệ số hô hấp trong giai đoạn ươm mầm.

Qua số liệu trên ta có thể thấy rằng trong giai đoạn ươm mầm, sự oxy hóa khônghoàn toàn (sản phẩm tạo thành etanol và CO2), oxi hóa hoàn toàn (sản phẩm tạo axit hữucơ) và sự oxy hóa các chất nghèo oxi chiếm ưu thế hơn so với quá trình không tiêu tốn

hoặc tiêu tốn ít oxy của không khí Sự tạo thành đáng kể một lượng axit hữu cơ cũng làmột minh chứng cho nhận xét này.

Quá trình hô hấp trong giai đoạn này còn gây hao phí chất khô theo hai hướng: hôhấp và tổng hợp tế bào cho rễ mầm Bảng sau cho ta biết chi tiết về tỉ lệ hao phí ở giaiđoạn ươm mầm

Hô hấp Tổng hợp tế bào Hao phí chung

hao phí chất khô của hạt ở các thời điểm ươm mầm.

2.2.2.3 Hoạt hóa các enzym thủy phân và các quá trình hóa sinh ở giai đoạn ươm mầm

Sự hoạt hóa và tích lũy về khối lượng cũng như tăng cường về hoạt lực của hệ enzimthủy phân ở giai đoạn ươm mầm, để phát huy chúng ở giai đoạn đường hóa như tác nhân

cơ bản, phân cắt toàn bộ chất dinh dưỡng cao phân tử ở trong nội nhũ thành các hợp chấtthấp phân tử, hòa tan bền vững vào nước để tạo nên dịch đường, là nền tảng về mặt khoahọc để xây dựng nên công nghệ sản xuất bia

- Trong hệ enzim thủy phân đối với công nghệ sản xuất bia, những nhóm enzim có vai tròqua trọng nhất là: sitaza, amylaza và proteaza

+ Sự hoạt hóa sitaza và những thay đổi cơ lý của hạt:

Sitaza là một nhóm bao gồm 2 enzim: sitoclactaza và sitolaza Nhóm enzim nàythủy phân hemixelluloza và các chất dạng keo thành các hợp chất trung gian và sau đóthành các đường đơn pentoza, hexoza và các sản phẩm khác ở giai đoạn ươm mầm hoạtlực của chúng tăng nhiều lần

Sự phân cắt hemixelluloza của enzim sitaza ở giai đoạn ươm mầm đại mạch mà taquen gọi là quá trình sitoliza là quá trình đặc biệt quan trọng đối với công nghệ sản xuất

malt Sitoliza là một trong những quá trình enzim đầu tiên ở giai đoạn ươm mầm Kết quảcủa quá trình đó là thành tế bào bị phá vỡ, mở của cho các enzim khác xâm nhập vào, tạođiều kiện cho chúng hoạt động dễ dàng hơn Cũng do kết quả của quá trình này mà cấutrúc của hạt thay đổi một cách đáng kể: hạt ‘mềm’ ra, còn sau khi sấy khô chúng trở thànhxốp.

Sự phá vỡ thành tế bào, một cấu tử bao gồm hemixelluloza, xellluloza, polyacitidcủa axit uronic và các hợp chất linhin hợp thành, có liên quan mật thiết với sự tạo thànhcác hợp chất trung gian và các sản phẩm cuối cùng thấp phân tử dễ hòa tan

+ Sự hoạt hóa amylaza và sự thay đổi thành phần của tinh bột:

Amylaza là một nhóm ba gồm 3 enzim: -amylaza, -amylaza và amylophosphataza.Nhóm enzim này khu trú chủ yếu ở ngủ, ở xung quanh phôi, ở phần tiếp giáp với đế hạt

và một ít ở lớp aloron, nói tóm lại là chúng chỉ có mặt ở 1/3 hạt phía cuống

Hoạt lực của - amylaza đã có thể ghi nhận được vào những thời điểm đầu tiêncủa quá trình ươm mầm, còn đến ngày thứ ba hoặc ngày thứ tư thì hoạt lực của chúngtang một cách đáng kể

Thời gian để - amylaza đạt hoạt lực cực địa phụ thuộc vào nhiệt độ ươm mầm, ví

dụ ở nhiệt độ 12-14oC hoạt lực cực đại đạt được sau 11-12 ngày đêm, nếu ở nhiệt độ

18-20oC hoạt lực cực đại đặt được sau 6-7 ngày đêm, còn nếu nhiệt độ 25-28oC thì chỉ cần 4ngày là enzim này đạt được hoạt độ tối đa

Cấu tử thứ hai của amylaza là -amylaza Enzim này chứa ở trong đại mạch khô cảhai dạng: liên kết và tự do Trong thời gian ươm mầm cả hai dạng hoạt lực của nó đềutăng: hoạt lực tự do tăng 3-4 lần còn hoạt lực chung tăng 1,5-2 lần Nhiệt độ ươm mầm13-14oC, hoạt lực tối đa của –amylaza đạt được sau 10-12 ngày đêm, còn nếu nhiệt độươm mầm là 26-28oC thì chỉ sau 5 ngày đêm là đạt

+ Sự hoạt hóa proteaza và sự thây đổi thành phần protein.

Proteaza là tập hợp tất cả các enzim xúc tác quá trình thủy phân các hợp chất chứnito Ở trong đại mạch tồn tại hai nhóm nhỏ: proteinaza và peptidaza Cũng với sự tácđộng của nhóm enzim sitaza, proteinaza và peptidaza cũng tham gia vào quá trình phá vỡthành tế bào của nội nhũ.

Hoạt lực của proteaza trong đại mạch là không đáng kể nhưng đến giai đoạn ươmmầm, tăng nhiều lần, Sự tăng trưởng hoạt lực của proteaza phụ thuộc vào đặc tính củagiống đại mạch và điều kiện ươm mầm Sự hoạt hóa nhóm này thể hiện sớm hơn vànhanh hơn so với amylaza Sự hoạt động của proteaza trong giai đoạn ươm mầm là mộttỏng những nguyên nhân thúc đầy sự hoạt hóa nhanh cho những enzim khác vì dưới tácđộng của chúng, protein bị thay đổi cấu trúc, những enzim còn bị hấp phụ ở đó có điềukiện tách ra để trở về trạng thái tự do

+ Sự hoạt hóa esteraza và sự thay đổi độ chua định phân của malt:

Esteraza là những enzim xúc tác quá trình phân cắt các mối liên kết este của cấchợp chất hữu cơ Trong nhóm enzim esteraza, quan tọng nhất đối với công nghệ sản xuấtmalt và bia là những enzim chứ gốc phosphat, tức là nhóm enzyme photsphat, bao gồm:Fitaza, saccharophosphataza, glyxerophosphataza nuclotidaza và anylophosphatza

Hoạt lực của phosphataza trong quá trình ươm mầm tăng 8-11 lần

Enzim fitaza phá vỡ liên kết este của fitin để giải phóng inozit phosphate và axitphosphoric Vì trong phân tử của fitin của gốc axit phosphoric không liên kết với canxi

và magie chiếm ưu thế cho nên khi bị thủy phẩn thì trước hết các gốc này bị tách ngaykhỏi phân tử mẹ

Saccharophosphataza, glxerophossphataza và nucleotidaza phá vỡ mối liên kếteste của hợp chất hữu cơ tương ứng chứa gốc phosphhat để tạo thành axit phosphoric conamylophosphataza thì tách phân tử axit phosphoric khỏi phân tử của amylopectin

Kết quả hoạt động của nhóm enzim phosphataza trong giai đọạn ươm mầm là làmtăng các sản phẩm dễ hào tan chứa phosphor ở trong hạt

2.2.2.4 Nhiệt độ và thời gian ươm mầm

Nhiệt độ của khối hạt là 1 yếu tố gây ảnh hưởng rất mạnh đến tiến trình các quá trìnhenzim, vì vậy nó đóng vai trò quan trọng bậc nhất, chi phối toàn bộ các quá trình kháctrong giai đoạn ươm mầm Sự gia tăng nhiệt độ của khối hạt trong giai đoạn ươm mầm là

do nhiệt lượng thải ra từ sự hô hấp.Trong 1 giới hạn nhất định, sự gia tăng nhiệt độ lại lànhân tố thúc đẩy nhanh quá trình hô hấp và các quá trình enzim khác Nhiệt độ thấp đemlại cho lợi thế cho quá trình thủy phân protein bởi vì ở điều kiện đó chúng bị phân cắttriệt để tạo ra nhiều sản phẩm thấp phân tử Ngoài ra nhiệt độ thấp còn đem lại lợi thế chohoạt động của các enzim thủy phân các hợp chất chứ phosphor Thích hợp nhất cho tiểntrình các quá trình ở giai đoạn ươm mầm đại mạch là ở nhiệt độ 14-16oC, còn nhiệt độtrong hạt là 10-12oC Trong thời gian uơm mầm, nhiệt độ của hạt nên khống chế để tăngdần lên 17-18oC

Thời gian ươm mần phải phụ thuộc vào nhiệt độ ươm mầm và đặt điểm của nhữnggiống Đại mạch Bình thường thì chu kì ươm mầm một mẻ từ 7-8 ngày đêm Để biếtđựợc mức độ nhuyễn của Malt ta xem xét cấu trúc của hạt thay đổi như thế nào, độ dàicủa rễ và lá mầm ra sao? Đối với malt vàng quá trình ươm mầm có thể kết thúc khi 75%

số hạt có độ dài của rễ dài gấp 1,5 lần chiều dài của hạt, còn lá mầm: 2/3 -3/4 lần chiềudài của hạt Đối với malt đen, chiều dài của rễ dài gấp 2 lần chiều dài của hạt, còn lá mầmbằng ¾ lần chiều dài của hạt

2.2.2.5 Phương pháp ươm mầm

Ươm mầm không thông gió

Ươm mầm không thông gió là phương pháp cổ điển nhất Theo phương pháp này thìhạt đại mạch được nảy mầm trong những sàn ươm được xây dựng rất đơn giản Sàn ươm

có thể được xây ngầm, bán ngầm hoặc nổi trên mặt đất, có thể xây kiểu một tầng hoặcnhiều tầng Chiều cao tầng nhà mà ở đó xây sàn ươm có độ cao từ 3 – 3.5m, xung quanhxây kín, quét vôi hoặc sơn Nền sàn ươm phải nhẵn để dễ rửa, có độ nghiêng 5 -10% để

dễ thoát nước Phía cuối của sàn ươm có trang bị băng tải hoặc vít tải để chuyển dịch

malt tươi từ sàn ươm đến lò sấy Nhiệt độ trong khu vực ươm mầm phải giữ ở khoảng 10– 12oC, còn độ ẩm của không khí không thấp hơn 90%.

Trước lúc nạp đại mạch ướt vào, nền của sàn ươm phải rửa sạch, sát trùng và trángbằng nước sạch Đại mạch đã ngâm để ráo nước, sau đó được đổ đóng vào sàn ươm và đểyên trong vòng 5 – 6h và sau đó được bổ thành luống có độ cao như nhau Để đảm bảo độthông thoáng, giải tỏa nhiệt và CO2 thải ra trong khối hạt ta phải thường phải đảo trộnluống malt Việc đảo trộn có thể được tiến hành bằng phương pháp thủ công với sự trợgiúp của xẻng gỗ Số lần đảo malt trong một ngày phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cường độươm mầm, mức độ tự bốc nóng của khối hạt, mức độ thủy phân của nội nhũ, nhiệt độphòng ươm, hàm ẩm của malt và quá trình malt hóa đang ở thời điểm nào

Ươm mầm thông gió

Nguyên lí của quá trình ươm mầm thông gió là là trong quá trình ươm mầm ta tiếnhành cho thổi không khí có nhiệt độ và độ ẩm tương đối, cùng với điều kiện phòng ươm,xuyên qua khối malt Việc thổi không khí như vậy nhằm mục đích:

+ Cấp oxi cho khối hạt

+ Điều chỉnh nhiệt độ trong khối hạt

+ Giải thoát CO2 khỏi khối hạt

Nhiệt độ của không khí thổi vào phải thấp hơn nhiệt độ phòng ươm 1 – 2oC, có nhưthế thì khi không khí xuyên qua, do lực cản của khối hạt nó sẽ nóng lên bằng nhiệt độphòng ươm là tối đa Để đảm bảo được thông số này, không khí trước khi thổi vào khốihạt phải được bão hòa hơi nước và được điều chỉnh nhiệt độ Không khí sau khi được xử

lí được chuyển đến hệ thống ươm mầm bằng mương Độ dài của mương nước phải đảmbảo là ngắn nhất, đảm bảo phải nhẵn ở phía trong và không bị gấp khúc

Không khí thổi vào thiết bị ươm có thể đi từ dưới lên (nếu khối malt bị nén chặt) và đi

từ trên xuống (khối malt được đảo trộn) Có thể được thổi gián đoạn hoặc liên tục Nếuthổi gián đoạn, công suất quạt phải lớn Thông thường người ta sử dụng hỗn hợp cả hai

chế độ thồi: giai đoạn đầu thổi gián đoạn, giai đoạn sau vì quá trình xảy ra mạnh hơn nênthổi khí liên tục.

Ươm mầm thông gió trong tang quay

Thiết bị ươm mầm kiểu tang quay có rất nhiều loại, chúng khác nhau về cấu tạo,phương pháp vận hành, nhưng có một điểm chung là biện pháp đảo malt

Đại mạch ướt được đưa vào tang ươm qua cửa nạp nguyên liệu Mỗi tang có ba cửanhư vậy Việc nạp được tiến hành ba lần liên tiếp, sau mỗi lần nạp tang sẽ quay 1/3 vòng.Chỉ đổ đầy 60% thể tích của tang Việc đưa không khí sạch và dẫn không khí bẩn ra khỏikhối hạt được thực hiện bằng quạt hút đặt ở phía sau tang quay Không khí đi vào khoảngtrống giữa hai đáy trước của tang và theo đường ống xung quanh ở nửa dưới của tang để

đi vào khối hạt Trong thời gian đầu của quá trình ươm mầm (5 - 6h), ta thổi không khíkhô vào khối hạt để sấy sơ bộ, sau đó ta thổi không khí ẩm vào tang theo chu kì hoặc thồiliên tục Ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối thường là thổi gián đoạn còn giai đoạn hô hấp

và hủy phân mạnh nhất ta có thể thổi liên tục Việc đảo malt có thể thực hiện bằng cáchcho tang chuyển động quay Mỗi đợt đảo malt kéo dài từ 2 -3 vòng quay của tang Chu kìươm mầm kéo dài khoảng 8 ngày, vì vậy các phân xưởng sản xuất malt thường đượctrang bị 8 tang hoặc bội số của 8

Các thiết bị ươm mầm hiện đại

Trong những thập kỉ gần đây, với sự tiến bộ khoa học kĩ thuật vượt bậc trong ngànhbia đã đưa vào sử dụng nhiều hệ thống thiết bị hiện đại Riêng về sản xuất malt có thể kểđến:

+ Hệ thiết bị Popp: thiết bị này hoạt động theo phương pháp gián đoạn Chi tiết hệPopp là phương pháp đảo malt nhờ áp lực cao của không khí từ thùng gom áp suất, chúng

sẽ nâng khối hạt lên tận lưới trên của thùng ươm Sau đó khí ngừng xả và khối hạt lại rơixuống đáy dưới, bằng giải pháp như vậy, khối hạt được đảo trộn Không khí đã xử lýđược thổi từ dưới lên và sau đó có thể được tái sử dụng hoặc thải ra ngoài

+ Hệ thiết bị Neubert: Quá trình ở hệ thiết bị này khá hoàn chỉnh Hệ thống thiết bịđặt cho cả ba phân đoạn: ngâm, ươm mầm, sấy Ở khu vực ngâm, sử dung ba thiết bị, bốtrí trên ba tầng liên tiếp, còn khu vực ươm mầm là bảy lưới chứa malt, sắp xếp lưới nọtrên lưới kia Sau khi đi qua bảy lưới, quá trình ươm mầm kết thúc Không khí đã xử lýđược thổi lên tầng trên cùng của khu vực ươm và sau đó nó đi xuống xuyên qua các lớpmalt Bằng biện pháp này, để các tầng dưới nồng độ CO2 luôn luôn cao hơn tầng trên.Đây thực chất là ươm mầm theo phương pháp tích lũy CO2 Phương pháp này giảm được

sự hao tổn chất khô khoảng 2 – 3%

So sánh chất lượng của malt và hao phí chất khô ở các phương pháp ươm mầm.Đối với chất lượng và tính chất của malt tươi thì đặc tính của đại mạch và phươngpháp ươm mầm đóng vai trò quyết định Malt tươi được đánh giá qua chỉ số hàm lượngđạm formol và hoạt lực diastaza

Về thành phần hóa học của malt tươi, có sự khác nhau đáng kể ở phương pháp ươmmầm có tích lũy CO2, còn ở những phương pháp khác chúng có chiều hướng tăng nhưngkhông đáng kể Còn về hao phí chất khô giữa các phương pháp có sự khác biệt khá hơn

Phương pháp ươm mầm Hao phí chất khô

Do hô hấp Do tạo rễ Tổng số

Hao phí chất khô ở các phương pháp ươm mầm khác nhau

Malt được sản xuất bằng phương pháp liên tục ở các hệ thống thiết bị hiện đại cóthông gió có mức độ nhuyễn khác nhau, tùy thuộc vào cùng điều kiện cụ thể của từngđơn vị sản xuất Nhưng nhìn chung các chỉ số chất lượng của chúng hầu như không có gìkhác so với malt sản xuất bằng các phương pháp khác

Với điều kiện khí hậu thuận lợi, ươm mầm không thông gió có những có những thếmạnh sau mà những phương pháp ươm mầm thông gió không thể có được:

+ Dễ dàng xử lý mọi sự cố không bình thường ở bất kì nhiệt độ nà trong khối hạt ởsân ươm mầm

+ Có thể ươm mầm một lúc các lô đại mạch không đồng đều về chất lượng, có thể dễdàng thực hiện các chế độ ươm mầm riêng cho từng lô nhỏ đó

+ Ươm mầm bằng phương pháp cổ điển không thông gió thường thao tác bằng cácbiện pháp thủ công Ở đó người công nhân không chỉ thực hiện thao tác bằng tay mà cònbằng cả kho kinh nghiệm tích lũy được trong quá trình hoạt động

Ở các thiết bị ươm mầm hiện đại và liên tục, nguyên lí hoạt động và cấu tạo củachúng chỉ dựa trên mục đích công nghệ của quá trình và những thông số cơ bản nhất củaquy trình công nghệ Ở những dây chuyền tự động hóa, kinh nghiệm sản xuất bị thu hẹp,tất cả do máy móc thiết bị quyết định Tuy nhiên không thể căn cứ vào những thiếu sótnày mà phủ nhận tính ưu việt của dây chuyền sản xuất hiện đại, liên tục, tự động hóa vàchương trình hóa Ngược lại, để cải thiện môi trường làm việc, tăng năng suất lao động

và giảm giá thành sản phẩm, yêu cầu đặt ra là thiết bị ngày càng hiện đại hơn

2.2.3 SẤY MALT TƯƠI

2.2.3.1 Mục đích và đặc điểm của quá trình

 Mục đích:

Sấy malt tươi nhằm các mục đích sau đây:

– Malt tươi có độ ẩm 42 – 45%, là đối tượng lý tưởng cho vi sinh vật tấn công, làsản phẩm không bền vững Mục đích chính của quá trình sấy là tách nước khỏi hạt, hạ độ

ẩm của chúng xuống 1,5 – 3,5% để chuyển chúng thành sản phẩm bền vững, dễ dàng choviệc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập và phát triển của vi sinh vật

– Trong quá trình sấy, nhiệt độ của khối hạt tăng dần và tăng rất chậm, còn độ ẩmcủa chúng cũng giảm dần và giảm rất chậm Trong phạm vi nhiệt độ dưới 40°C và độ ẩmcủa hạt trên 20% là điều kiện lý tưởng cho hệ enzyme thủy phân hoạt động Kết quả củacác quá trình enzyme này là một lượng đáng kể các hợp chất cao phân tử được phân cắt