L ỜI CẢM ƠN
4.2.2 Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu:
Trong sản xuất bia, sử dụng các nguyên liệu malt, gạo, nước và hoa houblon.
Xử lý nguyên liệu:
Nghiền nguyên liệu:
Mục đích:
Phá vỡ cấu trúc tế bào để tăng bề mặt tiếp xúc của nguyên liệu với nước,
tạo điều kiện hồ hoá nhanh, thúc đẩy quá trình đường hoá, tăng khả năng tiếp
xúc của enzyme với cơ chất cũng như việc thực hiện quá trình thuỷ phân nhanh, đồng thời thu được chất hòa tan có nồng độ cao nhất.
Đối với gạo được nghiền mịn đồng đều, giảm được thời gian đun sôi và hồ
hóa tinh bột được tốt.
Malt phải nghiền nhỏ nội nhủ nhưng không làm nát vỏ malt để đảm bảo thu được nhiều chất hòa tan nhất mà không làm dịch đường bị đắng chát khó
chịu. Nguyên liệu gạo phải nghiền mịn hơn malt, càng mịn càng tốt nhưng nếu
quá mịn bia sẽ bị đục và khó lọc.
Vỏ malt phải xay đúng kỹ thuật làm cho lớp bã xốp nhẹ thì trong quá trình lọc, nước chảy qua dễ và rửa bã nhanh chóng. Vỏ malt xay không đúng kỹ thuật
sẽ làm giảm vận tốc lọc dịch đường.
Nếu nghiền malt quá nhỏ: lớp bã sẽ kín bề mặt lọc làm giảm khả năng lọc
của thiết bị, làm giảm hiệu suất thu hồi các chất tan còn sót trong bã. Nếu xay quá to: mức độ đường hóa không hoàn toàn.
Máy tách sạn Malt Máy sàn rung Máy tách sắt Cân Máy tách sạn Gạo Máy sàn rung Máy tách sắt Nghiền búa Mục đích: Nhằm loại bỏ các tạp chất như rác thô, đá, bụi và kim loại... có lẫn
trong nguyên liệu. Ngoài ra còn bảo vệ máy nghiền và giúp quá trình nấu dễ dàng
hơn.
Cân: nhằm định lượng
Đặc điểm các phương pháp nghiền:
Bảng 5: So sánh các phương pháp nghiền:
Phương pháp
nghiền Ưu điểm Nhược điểm
Nghiền búa
• Nghiền malt và gạo thành bột mịn giúp năng suất đường hoá, cặn tạo thành ít.
• Năng suất nghiền lớn.
• Dễ dàng khống chế kích thước hạt bột phù hợp để thu được chất chiết cao nhất.
• Vệ sinh dễ dàng.
• Khi sử dụng máy nghiền búa, bột được nghiền mịn làm tăng khả năng hoà tan của tanin và tạo β – glucan cản trở quá trình lọc. • Nguyên liệu trước khi đưa vào nghiền phải đảm bảo sạch các tạp chất như đá, sỏi, các mảnh kim loại….
Nghiền khô
• Có thể nghiền lâu trước khi nấu. Sau khi nghiền, bột malt và bột gạo có thể được bảo quản trong các silo chứa bột trước khi được đưa vào nồi nấu.
• Nghiền tốt các malt có độ nhuyễn kém.
• Dễ vệ sinh.
• Không giữ được nguyên vỏ, làm tăng hàm lượng tanin trong vỏ malt hoà tan vào dịch đường và giảm khả năng trở lọc của lớp vỏ malt trong quá trình lọc dịch đường.
• Khi nghiền bụi bay ra nhiều. • Dung tích chứa trong thùng lọc nhỏ.
Nghiền ướt
• Vỏ trấu được bảo toàn và phần nội nhủ được nghiền đủ.
• Các enzyme của malt được hoạt hóa nhẹ nhàng.
• Thể tích của hạt bột và độ xốp của bã khi lọc dịch tăng, vì thế thời gian lọc dịch đường rút ngắn và hiệu suất chiết đạt được cao.
• Không khí xâm nhập vào dịch hèm, tạo cơ hội cho những phản ứng oxy hóa không mong muốn xảy ra.
• Chi phí thiết bị tốn kém.
Chất lượng bột nghiền ảnh hưởng vấn đề sau:
+ Hiệu suất và thời gian đường hóa. + Năng suất nhà máy bia.
+ Quá trình lên men.
+ Khả năng lọc dịch đường (hàm lượng β-glucan). + Màu, vị bia và toàn bộ tính chất của bia.
Giai đoạn hồ hóa:
Là khả năng trương nở của tinh bột trong nước khi tăng nhiệt độ tạo thành dung dịch keo. Vì vậy, tạo cấu trúc lỏng lẻo để các enzyme amylase dễ dàng tác dụng nhằm giúp cho quá trình đường hóa dễ dàng hơn.
Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định.
Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột gạo: (61 – 82)oC.
Bổ sung malt lót:
Nhằm bổ sung hệ enzyme amylase trong malt để giúp quá trình thủy phân tinh
bột một phần, làm giảm độ nhớt của khối cháo.
Ngoài ra malt lót cũng ngăn ngừa hiện tượng cháy khét ở đáy nồi nhờ lớp vỏ
malt.
Xuống gạo: bột gạo và nước theo phương tiếp tuyến để ngăn ngừa hiện tượng
vón cục khi vào nồi gạo.
Giai đoạn 72oC lần 1:
Nâng: Giai đoạn này enzyme α - amylase hầu như đã bị vô hoạt.
Ở giai đoạn lên 72oC: amylose hòa tan mạnh, hoạt động của enzyme tăng lên (chủ yếu là hệ amylase).
Giữ 72oC: nhiệt độ tối thích cho enzyme α - amylase hoạt động, thủy phân tinh
bột thành các maltoza, glucoza, maltotrioza và các dextrin phân tử thấp.
Giai đoạn 83oC:
Nhằm tăng khả năng hồ hóa tinh bột (dịch hóa) bởi tinh bột gạo hồ hóa ở nhiệt độ (70 – 85)oC, giai đoạn này cũng làm tăng độ nhớt khối cháo.
Giai đoạn 72oC lần 2:
Enzyme α - amylase thủy phân tinh bột thành các maltoza, glucoza, maltotrioza và các dextrin phân tử thấp.
Đồng thời làm giảm độ nhớt của khối cháo, tiếp tục dịch hóa tinh bột lần 2 và giúp cho quá trình đun sôi dễ dàng hơn.
Giai đoạn 100oC:
Enzyme α - amylase đã bị vô hoạt hoàn toàn khi tăng lên 80oC. Làm nhừ khối cháo và hồ hóa hoàn toàn tinh bột.
Đồng thời ở nhiệt độ này cũng tiệt trùng dịch cháo. Giai đoạn đường hóa:
Mục đích: nhằm chuyển tối đa các hợp chất cao phân tử có trong malt và gạo
dàng dưới tác động của hệ enzyme có sẵn trong malt bằng con đường thủy phân để
tạo ra dịch đường phục vụ cho quá trình lên men.
Thời gian thủy phân các phân tử tinh bột cho đến khi dịch thủy phân không làm mất màu iod gọi là thời gian đường hóa.
Giai đoạn 50oC:
Quá trình thủy phân của enzyme protenaza diễn ra như sau:
Protein → albumoza → polypeptid → peptone và acid amin. Kết thúc giai đoạn hội cháo thì nồi malt đạt 65oC.
Bảng 6: Tác động của các sản phẩm thủy phân đến chất lượng bia:
Tác động Các sản phẩm thủy phân
Tốt Xấu
Cao phân tử (albumoza, polypeptit, pepton) Tạo bọt, tạo vị Gây đục bia
Phân tử thấp (depeptid, acid amin) Làm nguồn dinh dưỡng cho nấm men
Enzyme proteaza thủy phân tinh bột ở 45oC tạo ra các sản phẩm phân tử thấp, nhưng ở 55oC tạo ra các hợp chất phân tử lượng cao.
Thời gian tạo thành các chất trên không cần kéo dài, đặc biệt các chất keo,
chất tạo bọt bị phân hủy ở cùng nhiêt độ. Do vậy, nếu kéo dài thời gian ở 50oC thì bia tạo thành sẽ ít bọt.
Giai đoạn 65oC:
Đây là nhiệt độ tối thích để enzyme β – amylase hoạt động, thủy phân tinh bột thành đường maltoza và các dextrin phân nhánh có phân tử lượng lớn gọi là “β – dextrin giới hạn” ngoài ra còn làm giảm độ nhớt của khối dịch.
Sau điểm dừng này quá trình đường hóa xem như kết thúc, tuy nhiên vẫn còn một số glucid chịu ảnh hưởng của enzyme β-amylase nên tiếp tục tăng nhiệt độ lên nhiệt độ tối ưu của enzyme α - amylase hoạt động để tiếp tục thủy phân tinh bột
giúp quá trình đường hóa tốt hơn.
Giai đoạn 75oC:
Đây là nhiệt độ thích hợp cho α - amylaza tác dụng lên amylose và amylopeptin của tinh bột tạo thành nhiều gốc glucose và các gốc này sẽ tạo thành những phân tử dextrin khác nhau, chính các dextrin này sẽ tạo độ keo và độ bền của
Giai đoạn 76oC:
Mục đích: làm giảm độ nhớt của hồ malt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc dịch đường nhanh hơn.
Mặt khác nhằm bù trừ lượng nhiệt mất đi trong khi bơm sang nồi lọc. Nhiệt độ
lọc tối ưu là 75oC nếu cao hơn thì enzyme α - amylase bị vô hoạt. Lọc dịch đường:
Hình 16: Dịch đường
Sau khi kết thúc quá trình đường hóa trong nồi malt tồn tại 2 thành phần:
+ Pha rắn: gồm các cấu tử không hòa tan gọi là bã hèm.
+ Pha lỏng: gồm nước và các chất hòa tan trong mẻ nấu được trích ly từ malt và gạo được gọi là dịch đường hay dịch nha.
Mục đích: tách dịch đường ra khỏi bã hèm đồng thời thu kiệt chất hòa tan (chủ
yếu là đường) từ bã sang dịch đường.
Trong quá trình lọc dịch luôn giữ nhiệt độ ổn định (75 – 77)oC để đảm bảo enzyme α – amylase vẫn hoạt động tốt nhằm tiếp tục thủy phân lượng tinh bột còn sót lại và giảm độ nhớt giúp tăng vận tốc lọc dịch.
Rửa bã để chiết rút hết các chât hòa tan có trong bã. Quá trình rửa bã dựa trên cơ
sở của sự khuếch tán, nghĩa là sự chuyển động của các phân tử chất hòa tan từ nơi
có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Đun sôi:
Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, các hợp chất chứa nitơ trong hoa houblon,
làm ổn định dịch đường, đưa dịch đường về nồng độ yêu cầu.
Vô hoạt toàn bộ hệ thống enzyme và vô trùng dịch đường tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.
Hơn nữa quá trình đun sôi kéo dài tạo ra phản ứng caramel, hình thành
Lắng xoáy và làm lạnh nhanh:
Mục đích: Lắng xoáy nhằm tách các tủa nóng, cặn, xác houblon hình thành trong quá trình đun sôi nhằm làm trong nước nha để không làm ảnh hưởng đến quá
trình lên men, góp phần làm tăng giá trị cảm quan cho bia thành phẩm.
Làm lạnh nhanh nhằm đưa dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men theo yêu cầu kỹ thuật đồng thời làm lạnh nhanh để tránh sự xâm nhập của vi
sinh vật từ môi trường vào dịch đường lên men.
+ Cặn:
Cặn nóng: là phần cặn chủ yếu sau quá trình nấu, cần phải tách ra khỏi dịch đường lên men. Nấm men sẽ kết tủa cùng với cặn. Kết quả làm bia kém chất lượng
và sinh ra một số acid có hại cho độ bền keo của bia.
Cặn lạnh: hình thành dần trong quá trình làm lạnh dịch đường. Hàm lượng
cặn phụ thuộc vào tỷ lệ nguyên liệu thay thế và mức độ sôi. Chỉ loại tối đa được
70% – 80%, nếu nhiều hơn sẽ làm giảm hương vị bia và khả năng giữ bọt của bia kém.
+ Cung cấp oxygen:
Thời gian đầu, nấm men cần một lượng oxy để sinh trưởng tốt, vì vậy phải
cung cấp oxygen sau khi làm lạnh nhanh dịch đường.
Không khí sử dụng phải tiệt trùng hoặc có thể oxy tinh khiết.
Nếu khống chế không tốt gây ra nguy cơ quá bão hòa và tạo ra các vị không