3.2.1 Tiếp nhận nguyên liệu
Nguyên liệu (gạo và malt) trước khi nhập vào silo sẽ được kiểm tra cảm quan để đảm bảo nguyên liệu không bị mốc, không chứa sâu mọt. Malt được chứa đựng trong 2 silo mỗi silo có sức chứa 60 tấn malt, một silo chứa gạo với sức chứa 30 tấn. Tần suất nhập liệu vào silo là 4 – 5 ngày/lần đối với silo gạo và 5 – 7 ngày/lần đối với silo malt. Ngoài ra trong mỗi silo còn được bố trí quạt hút để hút bụi của nguyên liệu trong quá trình nhập liệu.
3.2.2 Xử lý sơ bộ
Nguyên liệu từ silo được gàu tải vận chuyển đến máy sàng. Sàng hoạt động theo nguyên tắc khí động và lắc phẳng được bố trí với độ nghiêng không lớn hơn 7,5o
so với phương ngang, nguyên liệu sẽ được đưa vào từ đầu cao hơn của sàng.
Cửa nạp liệu của máy sàng được bố trí theo hình zít zắc giúp phân tán nguyên liệu, để quá trình làm sạch hiệu quả hơn. Sau khi qua cửa nạp liệu, nguyên liệu sẽ rơi xuống sàng. Nhiệm vụ của sàng rung là tách sạn, hút bụi, làm sạch nguyên liệu trước khi đưa vào nghiền. Để tách những tạp chất kim loại người ta có lắp một hệ thống nam châm ngay trên sàng rung.
Trên sàng có bố trí một lưới sàng, kích thước của lỗ lưới nhỏ hơn kích thước của hạt nguyên liệu (2 mm), lưới chỉ có tác dụng thông gió để luồng không khí từ quạt thổi bên dưới sàng thổi lên, đủ để nâng hạt nguyên liệu lên, còn các hạt đá, sạn nặng hơn thì nằm lại bên dưới sàng. Khi sàng rung, dưới tác dụng của lực ma sát và do sự khác nhau của tính chất bề mặt của nguyên liệu và tạp chất, hạt nguyên liệu sẽ di chuyển về phía đầu thấp hơn của sàng, rơi xuống phễu tháo liệu và được gàu tải vận chuyển đến máy nghiền. Đối với đá, sạn sẽ di chuyển về hướng ngược lại (phía đầu cao hơn của sàng) và ra ngoài qua cửa tháo sạn. Để tách bụi, tạp chất nhỏ lơ lửng người ta có gắn thêm quạt hút thông với sàng rung. Không khí có lẫn bụi được đưa đến các máy tách sạch bụi và được thải ra ngoài. Đối với lưới sàng, phải tiến hành làm vệ sinh 1 tuần/lần nhằm tránh hiện tượng tạp chất làm tắt lưới sàng. Đối với nam châm thì 2 – 3 ngày/lần.
3.2.3 Nghiền – Cân Mục đích
Quá trình nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn (Hoàng Đình Hòa, 1998).
22
Quá trình nghiền gạo: gạo được nghiền trước khi đưa vào hồ hóa cùng với lượng malt lót (5%) để xúc tiến quá trình phân hủy các chất có trong nguyên liệu phụ (Trần Minh Tâm, 2000).
Cân để xác định khối lượng gạo và malt cho mỗi mẻ nấu.
Thao tác
Nguyên liệu sau quá trình làm sạch, sẽ được gàu tải vận chuyển vào phễu nạp liệu của máy nghiền. Trước khi malt và gạo tiếp xúc với bộ phận nghiền sẽ được đưa qua nam châm nhằm loại bỏ các mảnh kim loại còn sót lại trong nguyên liệu, tránh ảnh hưởng tới quá trình nghiền.
Đối với nguyên liệu là gạo, sử dụng máy nghiền búa để làm nhỏ nguyên liệu. Gạo được nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền vào lưới nghiền và do sự cọ xác giữa các hạt với nhau. Lưới nghiền có kích thước lỗ lưới là 2 – 2,5 mm, hạt được búa va đập đến khi nào có kích thước nhỏ hơn lỗ lưới thì sẽ rơi xuống phễu tháo liệu và đưa ra ngoài.
Đối với nguyên liệu là malt: malt được nghiền nhỏ bằng máy nghiền trục gồm có 2 cặp trục đặt ngược chiều nhau làm vỡ cấu trúc của malt, loại máy này tạo ra bột malt có kích thước thích hợp vừa đảm bảo bột malt được nghiền mịn lại vừa giữ được lớp vỏ trấu nguyên vẹn làm thành một lớp trợ lọc tốt, tăng hiệu suất của quá trình lọc. Kích thước khe hở giữa các cặp trục có sự khác nhau, đối với cặp trục phía trên dùng để nghiền thô là 1,5 mm, còn đối với cặp trục phía dưới dùng để nghiền mịn thì có kích thước nhỏ hơn khoảng 0,45 – 0,75 mm. Sau khi qua phễu nạp liệu của máy nghiền, hạt malt được nghiền sơ bộ ở 2 trục phía trên, sau đó bột malt sẽ rơi xuống 2 trục phía dưới tiếp tục nghiền cho đến khi đạt đường kính theo yêu cầu là 2,2 – 2,5 mm thì kết thúc quá trình nghiền.
Sau khi nghiền xong, bột gạo và bột malt được gàu tải vận chuyển đến bồn cân tự động. Khối lượng bột gạo cần cho một mẻ nấu là 770 kg, khối lượng bột malt là 2310 kg.
3.2.4 Nấu Mục đích
Làm trương nở các hạt tinh bột trong dịch hồ nóng, làm cho các liên kết trong tinh bột trở nên lỏng lẻo, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme amylase thuỷ phân tinh bột thành các dextrin đơn giản, maltose và một lượng không đáng kể glucose, tạo thuận lợi cho quá trình đường hoá.
23
Thao tác
Do gạo là nguyên liệu chưa được ươm mầm nên cần nấu trước malt khoảng 80 phút, lượng bột gạo dùng cho một mẻ nấu là 770 kg, tổng thời gian nấu gạo là 110 phút. Bột gạo từ bồn cân tự động được vít tải vận chuyển vào nồi nấu, trước khi cho bột gạo vào nồi tiến hành cho khoảng 3 hl nước vào trước nhằm chống bột gạo dính vào đáy nồi gây khét.
Sau đó ta tiến hành cấp malt lót lần 1: 63 kg malt lót được cấp vào cùng một đường ống với 2 hl nước để tránh malt bị vón cục, lúc này cánh khấy cũng bắt đầu hoạt động cho đến hết quá trình nấu gạo. Khi cấp malt lót xong ta tiến hành nhập liệu 770 kg bột gạo và 13 hl nước xuống cùng một lúc với áp lực mạnh để hòa tan bột gạo trong nước, tiếp đó ta phun thêm 3 hl nước tráng rửa nồi. Thời gian pha bột khoảng 9 phút. Trong quá trình pha bột bổ sung acid lactic 80% làm chất xúc tác cho phản ứng thuỷ phân tinh bột, đồng thời điều chỉnh pH dịch bột về khoảng 5,2 – 5,6 là pH tối thích cho enzyme amylase hoạt động thuỷ phân tinh bột, nâng cao hiệu suất quá trình đường hoá, lúc này nhiệt độ của nồi gạo đạt 30o
C.
Tiếp theo, nâng nhiệt từ 30oC lên 72oC trong 18 phút, trong thời gian này hạt tinh bột bắt đầu hút nước và trương nở, làm tăng độ nhớt của dịch bột, giữ nhiệt độ 72oC trong khoảng 20 phút, tạo thời gian và nhiệt độ thích hợp cho enzyme α – amylase hoạt động tác dụng lên các phân tử amylose và amylosepectin, phân cắt các liên kết 1,4 – glucoside thành những dextrin ngắn hơn và glucose, lúc này tinh bột đã được dịch hóa một phần.
Kế tiếp, nâng nhiệt từ 72o
C lên 83oC trong 10 phút và giữ ở 83o
C trong 5 phút để thực hiện quá trình hồ hóa tinh bột. Ở giai đoạn này các phân tử tinh bột hút nước và trương nở mạnh, mạch tinh bột duỗi thẳng ra giúp cho quá trình thuỷ phân nhanh hơn. Kết thúc giai đoạn này phần lớn tinh bột đã được hồ hóa, nhưng ở nhiệt độ này thì enzyme α – amylase đã bị vô hoạt.
Để cung cấp thêm enzyme α – amylase giúp cho quá trình hồ hóa triệt để ta tiến hành cấp malt lót lần 2. Trước khi cấp malt lót phải thêm 6 hl nước để làm giảm độ nhớt và hạ nhiệt độ của nồi gạo từ 83oC xuống 72oC trong 2 phút giữ nhiệt độ 72oC trong 25 phút, trong thời gian hạ nhiệt độ được 1 phút thì tiến hành bổ sung malt lót lần 2: 63 kg malt với 2 hl nước, nhằm cung cấp thêm một lượng enzyme amylase giúp tinh bột được hồ hoá triệt để hơn, đồng thời làm giảm độ nhớt của nồi cháo, giúp cho quá trình đun sôi dễ dàng hơn.
Cuối cùng, nâng nhiệt lên 100oC trong thời gian 25 phút (khi nhiệt độ nồi gạo đạt 90oC thì nồi malt bắt đầu hoạt động) và giữ nhiệt độ 100o
C trong 30 phút để tinh bột được hồ hóa hoàn toàn, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình sau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
24
Giãn đồ nấu bia của công ty thể hiện ở hình 15.
Hình 15. Giãn đồ nấu bia
(Tài liệu công ty Bia – Nước giải khát Sài Gòn – Tây Đô)
3.2.5 Đường hoá
Là quá trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất dịch lên men. Trong suốt quá trình đường hoá, bột malt và nước trộn với nhau, các thành phần của malt hoà tan vào nước và ta thu được dịch đường.
Mục đích
Chiết tối đa các chất hòa tan trong nguyên liệu, chuyển các chất không tan của bột nghiền sang dạng hoà tan (Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2009). Thực chất của quá trình này là sự thủy phân các hợp chất cao phân tử dưới sự xúc tác của enzyme amylase,
protease,…thành các phân tử bậc thấp, hòa tan vào nước để trở thành chất chiết của dịch đường.
Thao tác
Khi tiến hành nâng nhiệt nồi gạo lên 90oC, thì nồi malt bắt đầu hoạt động, cho 2184 kg bột malt và 74 hl nước được phun vào cùng một đường ống dẫn với áp lực mạnh để tránh hiện tượng vón cục, khi xuống malt xong thì tráng lại đường ống với 2 hl nước, đảm bảo bột malt không còn sót trong đường ống và thành nồi. Cùng lúc với quá trình pha bột malt, tiến hành bổ sung 2,4 kg CaCl2 nhằm bổ sung Ca2+ cho hỗn hợp với tác dụng làm tăng độ acid của hồ malt giúp cho quá trình thủy phân dịch đường diễn ra thuận lợi hơn, tăng tính bền cho hệ enzyme α – amylase, cải thiện sự kết lắng của nấm men. Ngoài ra, còn bổ sung 300 - 500 ml acid lactic để điều chỉnh pH của môi trường về pH = 5,6 – 5,8 thích hợp cho enzyme amylase hoạt động. Thời gian xuống malt từ 19 – 20 phút lúc này nhiệt độ nồi malt khoảng 35oC tiến
25
hành quá trình đạm hoá. Nâng nhiệt từ 35o
C lên 50oC trong thời gian 20 phút và giữ ở 50oC trong 5 phút. Đây là thời gian đạm hóa, do hoạt động của enzyme protease là chính diễn ra theo trình tự sau:
Các sản phẩm trên làm nguồn cung cấp nitơ cho nấm men trong quá trình lên men. Tùy theo hàm lượng acid amin trong malt mà thời gian đạm hóa dài hay ngắn (thông thường từ 0 - 30 phút), tuy nhiên thời gian này không nên kéo dài vì nếu protein bị thủy phân triệt để tạo thành các sản phẩm bậc thấp sẽ làm giảm độ bền bọt của bia thành phẩm và hương vị cũng kém đậm đà.
Kết thúc giai đoạn đạm hóa lúc này nhiệt độ nồi gạo là 93o
C sẽ chuyển sang công đoạn hội cháo từ nồi gạo sang nồi malt, lúc này cánh khuấy trong nồi hoạt động liên tục để hòa trộn malt và gạo. Dịch gạo được bơm vào nồi malt, thời gian bơm khoảng 10 phút. Kết thúc quá trình hội cháo nhiệt độ khoảng 65oC, giữ nhiệt độ này trong 35 phút. Đây là nhiệt độ tối ưu cho enzyme β – amylase hoạt động phân cắt tinh bột từng góc một tạo thành một lượng lớn maltose và một lượng không đáng kể dextrin.
Kế tiếp, nâng nhiệt lên 75oC (giai đoạn dịch hóa) trong 13 – 15 phút và giữ nhiệt độ này trong 25 phút để enzyme amylase tiếp tục thủy phân tinh bột còn trong hỗn hợp. Trong khi giữ ở nhiệt độ này được 20 phút thì lấy mẫu dịch cháo thử tinh bột sót nếu còn tinh bột sót thì tiến hành bổ sung thêm một lượng malt lót hoặc kéo dài thời gian giữ nhiệt ở 75oC nhưng không được quá 10 phút nhằm tạo điều kiện cho enzyme amylase tiếp tục thuỷ phân tinh bột.
Đến đây thì quá trình đường hóa xem như kết thúc, tiếp tục nâng nhiệt từ 75 – 76o
C để giảm độ nhớt của hồ malt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc và bù trừ lượng nhiệt mất đi trong khi bơm dịch đường qua nồi lọc, khi nhiệt độ lên đến 76o
C thì được bơm ngay qua nồi lọc.
Yêu cầu của công đoạn này là tinh bột phải được thuỷ phân hoàn toàn thành các dextrin, maltose,… cung cấp cho quá trình lên men. Các sản phẩm thuỷ phân tinh bột hình thành trong quá trình đường hóa liên quan nhiều đến hoạt động của nấm men:
- Dextrin: không lên men được.
- Maltotriose: có thể lên men được bởi một số chủng nấm men lên men nổi S. cerevisiae. Tuy nhiên nó chỉ được lên men sau khi maltose đã lên men hết (lên men chậm).
- Maltose và các disaccharide khác được nấm men lên men dễ dàng (loại đường lên men chủ yếu).
26
- Glucose: là đường mà nấm men sử dụng đầu tiên trong quá trình lên men (Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2009).
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa
- Nồng độ enzyme: cường độ của quá trình đường hóa ảnh hưởng rất nhiều vào khối lượng của enzyme hoạt tính. Vì vậy cần phải điều chỉnh khối lượng của chúng một cách hợp lí. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nhiệt độ: đây là yếu tố quyết định khả năng hoạt động của enzyme, mỗi enzyme có hoạt độ tối ưu khác nhau nếu nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao so với nhiệt độ tối ưu thì khả năng hoạt động của enzyme không cao, dẫn đến tốc độ đường hóa xảy ra chậm.
- pH: đây là yếu tố ảnh hưởng khá mạnh đến quá trình đường hóa, cũng như nhiệt độ, mỗi enzyme đều có pH tối ưu khác nhau. Nếu pH trong quá trình đường hóa quá thấp hoặc quá cao thì sẽ bất lợi cho các phản ứng của enzyme dẫn đến việc cơ chất bị cắt không triệt để, hiệu suất thu hồi chất hòa tan kém và ảnh hưởng đến quá trình lọc.
- Nồng độ cơ chất: ảnh hưởng khá mạnh đến khối lượng và chất lượng của các sản phẩm thủy phân do sự phân cắt của nhóm enzyme amylase.
3.2.6 Lọc dịch đường Mục đích
Là tách dịch đường hay dịch hèm với vỏ và những phần nội nhũ của hạt không tan. Ngoài ra người ta mong muốn giữ lại cùng với bã những chất không mong muốn như kim loại nặng, tanin, lipit….
Thao tác
Quá trình lọc chia làm 2 giai đoạn là lọc để tách dịch đường ra khỏi bã và rửa bã. Trước khi bơm dịch hèm sang nồi lọc phải bơm 5 hl nước 80oC từ dưới đáy thiết bị lên, tiếp theo tiến hành bơm dịch hèm từ nồi nấu malt sang nồi lọc, vừa bơm vừa cho cánh khuấy hoạt động. Sau khi bơm hết dịch hèm qua nồi lọc để cho hỗn hợp lắng 5 – 6 phút, tiếp theo cho hỗn hợp tuần hoàn khoảng 5 phút để tạo thành lớp bã lọc và tiến hành rút dịch cốt, lúc này cánh khuấy không hoạt động. Khi rút dịch cốt được 20 hl thì cho cánh khuấy hoạt động trở lại, tiến hành rút tiếp 70 hl dịch cốt còn lại thì đo nồng độ đường (nồng độ chất hòa tan trong dung dịch chủ yếu là đường) để xác định lượng nước rửa bã.
Sau khi đã lọc dịch cốt ta tiến hành rửa bã. Cho vào nồi khoảng 70 – 90 hl nước rửa có nhiệt độ 76oC, cho cánh khuấy hoạt động và hạ từ từ xuống cách mặt lưới khoảng 50 mm, sau đó cho nước rửa tuần hoàn đến khi đạt độ trong yêu cầu thì tiến
27
hành rút dịch. Thông thường kết thúc quá trình rửa bã khi độ đường còn sót trong dịch bã nhỏ hơn 1,2oP. Lượng dịch đường thu được khoảng 85 – 90 hl sau quá trình rửa bã, tiến hành bơm hết dịch sang nồi đun sôi, nếu nồi sôi hoa đang làm việc thì chuyển sang nồi trung gian để chờ được bơm sang nồi sôi hoa, đồng thời tiến hành xả bã, bơm bã ra silo chứa bã.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc dịch đường
- Mức độ nghiền malt: malt được nghiền đúng kĩ thuật thì phần bã trấu sẽ tạo ra một lớp trợ lọc xốp. Malt nghiền quá mịn sẽ dẫn đến tình trạng tắc các mao dẫn, giảm tốc độ lọc.
- Độ nhuyễn của malt: malt có độ nhuyễn kém (mức độ đường hoá không triệt để) chứa nhiều hạt dạng bột và nhiều hạt dạng keo tạo lớp bùn dính trên tấm lọc, giảm tốc độ lọc.