L ời mở đầu
3.2.2 Đường hĩa nguyên liệu
Hình 3.1: Hệ thống gầu tải gạo và malt sau khi nghiền
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 29 Quá trình đường hĩa thực chất là sự thủy phân các hợp chất cao phân tử dưới sự xúc tác của enzyme. Trong thành phần các sản phẩm của sự thủy phân chiếm nhiều nhất về khối lượng là đường và dextrin. Vì lí do này mà ta quen gọi toàn bộ quá trình thủy phân ở giai đoạn này bằng tên gọi là quá tình đường hĩa (Hồng Đình Hịa,2002)
Trước khi tiến hành đường hĩa ta phải đạm hĩa nồi malt và hồ hĩa nồi gạo.
- Nồi malt:
Kiểm tra và vệ sinh thiết bị trước khi cho hoạt động. Đĩng tất cả các van lại, cấp vo nồi 4,5hl nước lĩt đáy nồi, mở cánh khuấy hoạt động, cho 1200ml acide lactic vào 1,8kg CaCl2 vào nồi, mở van nhập liệu 1500kg malt đã nghiền vào nồi đồng thời cấp thêm 44,5hl nước và mở van hơi chế độ cài đặt ở chế độ AUTO vào nồi. Thời gian nhập liệu và gia nhiệt từ từ lần đầu lên 50OC với áp suất ≥ 2 bar là 13phút (trong khoảng 12 ÷ 16 phút ). Sau khi nhập liệu xong phải tắt các xích tải, băng tải và các van ở nồi vì ở nhiệt độ này là điều kiện thuận lợi cho enzyme proteaza hoạt động để thủy phân protein thành các axit amin tương ứng.
- Nồi gạo: quá trình này diễn ra khoảng 2 giờ nhằm mục đích hồ hĩa và dịch hĩa tinh bột hoàn tồn giúp quá trình đường hĩa dễ dàng nhanh chĩng.
Kiểm tra và vệ sinh thiết bị trước khi cho hoạt động, đĩng tất cả các van lại. Cấp từ 3 ÷ 4hl nước lĩt đáy nồi hồ hĩa , mở cánh khuấy cho cánh khuấy hoạt động, lấy 32ml H2SO4 đậm đặc pha với 300ml nước cất sau đĩ cho vào nồi, mở van nhập liệu, mở xích tải cho toàn bộ 500kg gạo và 40 kg malt lĩt lần 1 đã nghiền cùng lúc điều chỉnh lượng nước cấp sao cho nguyên liệu gạo nghiền cộng malt lĩt và nước nấu 30OC vào nồi một cách tương ứng tỉ lệ với nhau làm cho cánh khuấy hoạt động tốt nhằm mục đích tinh bột và nước hoà tan đều cộng với lượng bã trấu của malt chống lại sự kết dính, gĩp phần chống cháy khét khi gia nhiệt. Lượng nước bơm vào phối liệu là 11 hl. Trong lúc vừa cấp nguyên liệu, nước, cũng là lúc mở van hơi cài đặt tự động nâng nhiệt từ từ đến 72OC với áp suất ≥ 1,5bar . Sau khi nhập nguyên liệu và nước xong thì đĩng tất cả các van của nồi. Thời gian nhập liệu và nâng nhiệt 30 phút ( khoảng 28 ÷ 35 phút ), duy trì ở nhiệt độ này 20 phút. Ở nhiệt độ 72OC tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme α –Amylaza hoạt động (nguồn enzyme này cĩ trong malt lĩt ), để thủy phân liên kết α –1,4 glucozid của tinh bột, tạo ra các dextrin và một ít glucoza, maltoza. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 83oC với áp suất > 2bar, thời gian nâng nhiệt lên 83oC là (8 ÷ 13 phút) giá trị mong muốn là 10 phút (cứ 1 phút lên 1OC là tốt nhất), duy trì nhiệt độ này từ (2 ÷ 6 phút) giá trị mong
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 30 muốn là 5 phút. Ở nhiệt độ này làm cho hạt tinh trương nở, cấu trúc trở nên lỏng lẻo, giúp cho enzyme dễ dàng thủy phân tinh bột hơn. Lúc này ta hạ nhiệt độ xuống 72oC bằng cách cho 5,5hl nước vào nồi và bổ sung tiếp 40kg malt lĩt lần hai, duy trì nhiệt độ này trong khoảng (15 ÷ 30 phút) giá trị mong muốn là 25 phút – ở nhiệt độ này tiếp tục cho enzyme α - Amylaza hoạt động (nguồn enzyme lấy từ malt lĩt vừa bổ sung vào) để tiếp tục thuỷ phân các liên kết α – 1,4 glucozid của tinh bột cịn sĩt lại tạo ra các dextrin thấp phân tử. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 100oC, thời gian nâng lên 100oC tiêu chuẩn là (18 ÷ 25 phút) giá trị mong muốn là 20 phút, duy trì nhiệt độ này trong khoảng (15 ÷ 30 phút) giá trị mong muốn là 15 phút – ở nhiệt độ này làm cho dịch cháo nhừ hơn, giảm độ nhớt của dịch cháo giúp cho quá trình thuỷ phân tiếp theo trở nên dễ dàng hơn, tiêu diệt vi sinh vật cĩ trong cháo.
Sau khi đã thực hiện xong quá trình hồ hĩa và đạm hĩa, ta tiến hành phối trộn hai nồi lại với nhau để thực hiện quá trình đường hĩa. Ta tiến hành phối trộn nồi hồ hĩa vào nồi đạm hĩa bởi vì nhiệt độ của nồi hồ hĩa cao hơn nồi đạm hĩa. Khi ta phối trộn lại thì enzyme trong malt khơng bị ức chế. Nếu ta tiến hành làm ngược trở lại thì enzyme trong malt bị tê liệt vì gặp nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hoạt động của nĩ.
Dùng bơm ly tâm, bơm tồn bộ dịch cháo hồ hĩa vào nồi đạm hĩa. Để thực hiện quá trình đường hĩa. Kiểm tra nhiệt độ trong nồi đường hĩa, nếu dưới 65oC thì phải mở van cấp hơi vào để nâng nhiệt độ lên 65oC ( áp suất ≥ 2,0bar), duy trì nhiệt độ này trong khoảng (15 ÷ 35phút) giá trị mong muốn là 25 phút – ở nhiệt độ này tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme Amylaza hoạt động để phân cắt liên kết α -1,4 glucozid theo từng cặp đơi một của tinh bột, để tạo thành các maltoza và các dextrin thấp phân tử. Tiếp tục ta nâng nhiệt độ lên 75oC, thời gian nâng lên 75oC là (14 ÷ 18 phút ) giá trị mong muốn là 16 phút, duy trì nhiệt độ này trong (15 ÷ 25 phút) giá trị mong muốn là 20 phút vĩi áp suất ≥ 2,0 bar – ở nhiệt độ này là điều kiện thuận lợi cho enzyme Amylaza (aminoglucozidaza ) hoạt động thuỷ phân các liên kết α –1,4 glucozid và α –1,6 glucozid của tinh bột tạo thành các đường đơn như glucoza, maltoza. .Để biết quá trình thủy phân kết thúc hay chưa, ta dùng I2 để thử; nếu như màu của I2 khơng thay đổi, thì tinh bột đã thủy phân hết, cịn như màu chuyển sang màu xanh thì chứng tỏ một điều là tinh bột vẫn cịn sĩt. Sau khi quá trình thủy phân kết thúc ta mở van hơi cấp nhiệt vào nồi nâng nhiệt độ của khối lên 76oC, thời gian nâng nhiệt lên 76oC là (3 ÷ 5 phút) giá trị mong muốn là 5 phút, sau đĩ đem đi lọc.
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 31 liệu thành những chất hồ tan trong nước và loại bỏ những chất khơng hoà tan ra ngồi (các chất hịa tan cĩ sẵn trong malt như: đường, dextrine, các chất vơ cơ và một phần là protein. Các chất khơng hịa tan như: phần lớn là tinh bột, vỏ trấu, một số protein cĩ phân tử lượng cao và một số chất hỗn hợp khác) để cung cấp các chất hịa tan cho quá trình lên men.
3.2.3 Quá trình lọc tách và rửa bã
Thành phần cơ học của cháo malt sau khi đường hĩa kết thúc, bao gồm hai hợp phần: pha rắn và pha lỏng.
Thành phần của pha rắn bao gồm các cấu tử khơng hịa tan của bột nghiền, cịn pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử được trích ly từ malt, hịa tan trong đĩ. Mục đích của quá trình lọc bã malt là tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình cơng nghệ, cịn pha rắn và phế liệu phải loại bỏ ra ngoài.
Cấu trúc và độ dày của lớp lọc phụ này đĩng vai trị quyết định đến tiến trình lọc(Hồng Đình Hịa,2002)
Sau khi nâng nhiệt độ lên 760C, dịch đường từ nồi malt được bơm lên máy lọc khung bản để lọc và ép lấy dịch dịch đường. Để tăng hiệu suất trích ly các chất hịa tan cĩ trong dịch đường, quá trình lọc sẽ tiến hành hai bước:
+ Bước 1: lọc để tách dịch đường. Đầu tiên dịch cháo malt được bơm vào đường ống chung của các khung rồi chuyển vào các buồn hẹp được tạo nên bởi hai lớp lưới lọc, áp lực lọc được tạo ra do bơm khí nén vào các khoảng khơng của các bảng đĩ, làm khung cao su căng lên. Nước nha chảy qua lưới lọc và theo các rãnh trên khung lọc chảy đến đường ống chung đi qua nồi chờ. Áp suất lọc 500 mbar, tốc độ bơm 30 - 40%, lưu lượng 60 - 70hl/giờ, lượng dịch lọc thu được sau khi lọc khoảng 28.1hl và độ hịa tan là 230P.
+ Bước 2: sau khi lọc dịch ra khỏi bã trong bã cịn lại một lượng đáng kể các chất chiết, rửa bã nhằm thu hồi hồn tồn lượng chất chiết cịn trong bã, tăng hiệu suất thu hồi. Nhiệt độ nước rửa bã 75 - 77oC, lưu lượng nước rửa bã là 52 -56hl/mẻ, độ đường sĩt nước rửa bã cuối <=1,20P. Khơng nên rửa bã bằng nước nĩng hơn 77oC vì ở nhiệt độ đĩ sẽ làm vơ hoạt enzyme amylase, đồng thời cũng trích ly nhiều chất đắng và những chất hịa tan khác gây đục cho bia. Bã cĩ thể được rửa đến 5 lần. Quá trình lọc nước đầu cần tiến hành nhanh nhưng rửa bã chậm để đủ thời gian cho đường trích ly ra dịch.
-Dụng cụ: máy lọc khung bản.
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 32
Mục đích: làm bốc hơi, cơ đặc, loại bỏ những chất dễ bay hơi, bất hoạt enzyme, thanh trùng dịch đường, trích ly chất đắng của hoa houblon, đơng tụ protein đồng thời thúc đẩy phản ứng giữa protein và các thành phần của houblon, hình thành kết tủa nĩng, tạo phản ứng màu (Caramen, melanoidin), tạo hương, xử lý nhiệt đường khơng lên men.
Thao tác: dịch đường trong nồi chờ được gia nhiệt đến khoảng 92 - 950C sau đĩ được bơm qua nồi đun sơi thực hiện quá trình đun sơi dịch đường với houblon hay cịn gọi là houblon hĩa.
+Dịch đường tiếp tục được gia nhiệt đến nhiệt độ >= 95oC, từ 2 bình tuần hồn bổ sung 0.99kg houblon cao vào bình tuần hồn, bơm tuần hồn houblon cao trong 10–15 phút để hồ đều lượng houblon cao vào dịch đường. Houblon cao được cho vào nồi với thời gian dài nhằm tăng hiệu suất trích ly chất đắng trong houblon cao. Tiếp tục cho acid lactic (300 ml) tùy vào độ pH mà ta sử dụng acid nhiều hay ít, bơm tuần hoàn trong 2 phút. Acid lactic cĩ tác dụng hạ pH dịch đường khoảng 5,2-5,4, là pH thích hợp cho quá trình keo tụ và quá trình lên men sau này. Cùng lúc đĩ ta cho 4g ZnCl2 vào đun chung.
+ Sau khi kết thúc quá trình đun sơi khoảng 20 – 25phút ta bổ sung thêm houblon viên thơm HPE khoảng 2,35kg, houblon viên thơm HPI khoảng 0,62kg. Houblon viên thơm chủ yếu là lấy hương thơm, chất đắng (ở mức thấp nồi). Trước khi kết thúc quá trình houblon hĩa 5pht ta kiểm tra cường độ màu. Nếu khơng đạt yêu cầu ta tiến hành bổ sung thêm màu vào cho đạt yêu cầu. Màu để bổ sung vào dịch đường thơng thường là caramel, ở đây ta sử dụng màu caramen 1kg sau đĩ duy trì chế độ sơi cho đến kết thúc quá trình houblon hĩa. Kết thúc quá trình khi độ hồ tan đạt 13,1 pol. Quá trình đun sơi được thực hiện trong 70 phút, thể tích bay hơi khoảng 8 - 10% giá trị mong muốn của nhà máy là 10%. Nếu thể tích bốc hơi khơng đạt thì cĩ thể kéo dài thời gian đun, nhưng khơng được kéo dài quá 10 phút. Rồi chuyển dịch đã đun sơi vào nồi lắng.
3.2.5 Lắng trong, làm nguội
Dịch đường sau khi kết thúc quá trình houblon hĩa cĩ nhiệt độ rất cao và một lượng cặn rất lớn.
Việc tách cặn nĩng rất quan trọng, nếu để chúng tham gia vào quá trình lên men lúc đĩ nấm men sẽ kết tủa cùng với cặn làm cho bia kém chất lượng và cịn sinh ra một số loại acid cĩ hại cho bia(Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2009)
Trong cặn nĩng cĩ rất nhiều thành phần cần phải được loại bỏ để tránh ảnh hưởng đến chất lượng của bia thành phẩm:
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 33 Bảng 3.2 : Thành phần của cặn nĩng (kết tủa nĩng) Thành phần của các cặn Đơn vị Cặn nĩng Kích thước các phân tử µm 30 – 80 Protein % 50 – 60 Chất đắng % 15 – 20 Polyphenol % 20 – 30 Chất khống % 2 – 3 Khối lượng cặn g/ hl 40 – 80 (Nguyễn Thị Hiền và ctv, 2009)
Chính vì vậy mà ta cần phải tách cặn và làm lạnh xuống nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ của nấm men.
Khi dịch nha vào thiết bị dưới tác dụng của vịng xốy thì các chất cặn sẽ được đẩy ra giữa thiết bị và liên kết lại với nhau tạo thành một khối lớn thời gian chạy xốy tâm tiêu chuẩn là (15 ÷ 25 phút) giá trị mong muốn là 15 phút, để lắng trong khối dịch, thời gian lắng cặn là 20 phút . Nếu nhanh hơn sẽ khơng tách hết cặn, cịn lắng lâu hơn sẽ sinh ra những chất khơng cần thiết như DMS, chất này sẽ phân hủy tạo ra H2S gây mùi thối trong quá trình lên men, đồng thời lắng nhanh cũng để hạn chế sự oxy hĩa xảy ra. Lúc này nhiệt độ của dịch khoảng 90 ÷ 98 oC sau đĩ ta bơm qua thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ của dịch nha.
Dụng cụ: dùng thiết bị lắng xốy.
3.2.6. Làm lạnh nhanh bằng thiết bị
Mục đích: hạ nhiệt độ của dịch đường xuống 7 – 90C tương ứng cho quá trình lên men, đồng thời làm lạnh nhanh để tránh vi sinh vật từ mơi trường nhiễm vào dịch đường lên men.
- Nước nha sau khi được lắng cặn từ thùng Whirlpool được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng với tác nhân làm lạnh là nước lạnh 2oC. Trong thiết bị này nước nha sẽ được làm lạnh theo nguyên tắc trao đổi nhiệt, các bảng dẫn nước lạnh và nước nha nĩng được xếp xen kẽ với nhau.
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 34 + Đường đi của nước lạnh và nước nha nĩng là ngược chiều nhau, khi tiếp xúc với nhau nước lạnh sẽ hấp thu nhiệt của nước nha nĩng, làm nhiệt độ của nước nha giảm xuống 6 – 80C, nhiệt độ của nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt là 70 – 800C và được thu hồi về bồn chứa nước.
+ Nấm men cần phải được tăng sinh khối vì thế dịch nha cần được sục khí trước khi vào thiết bị lên men. Nếu khí được cho vào phía dịch nĩng sẽ rất thuận lợi để thanh trùng tuy nhiên chúng sẽ tham gia phản ứng oxy hĩa polyphenol làm sẫm màu dịch nha. Vì thế, trong quy trình sản xuất oxy được nạp vào dịch nha lạnh; ở một số nhà máy người ta cho oxy vào giữa 2 ngăn (ở thiết bị cĩ 2 ngăn) lúc này nhiệt độ dịch nha khoảng 6 - 80C lượng oxy khoảng 6 - 10mg/l với tốc độ 1,5m3/h. Hàm lượng oxy cĩ ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển sinh khối của nấm men, do đĩ ảnh hưởng đến tốc độ lên men và chất lượng của sản phẩm.
+ Trong quá trình làm lạnh nước nha phịng lab lấy mẫu để kiểm tra các chỉ tiêu hĩa lý, vi sinh, hàm lượng khí oxy hịa tan,...
Bảng 3.3 : Tiêu chuẩn của dịch nha
Các chỉ tiêu đánh giá Thơng số kiểm
sốt pH 5,2 - 5,4 Độ màu 9,0 (EBC) Độ đục < 1500 (%NEP) Độ đắng 40,0 (BU) Độ hịa tan 13,0 0P
Lượng oxi sục vào 6 - 10 (mg/l)
Nhiệt độ dịch lạnh 6 - 8 (0C)
SVTT: Lý Thị Hồng Thái 35
3.2.7 Lên men
Trong một chu kỳ lên men của bia Sài Gịn Lager của nhà máy bia Sài Gịn-Sĩc Trăng gồm 14 ngày và được chia làm 3 giai đoạn :
- Giai đoạn lên men chính - Giai đoạn lên men phụ - Giai đoạn tồn trữ ● Lên men chính
Khi tiến hành lên men chính dịch đường houblon hĩa, một lượng lớn cơ chất, chủ yếu là đường dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí cacbonic và các sản phẩm phụ. Ngoài gluxit bị tác động mạnh, các thành phần khác của dịch đường cũng chịu sự thay đổi lớn. Một phần trong đĩ bị nấm men đồng hĩa và bị biến đổi thành những hợp chất khác nhau, cịn một số khác thì chuyển đổi thành trạng thái khơng hịa tan và bị tách ra ngồi dưới dạng kết lắng….
Phần lớn hơn trong tổng số chất hịa tan bị tiêu hao sẽ tiến thành rượu