Malt
Đƣờng hĩa
Xử l malt
ọc
Men sữa, Maturex-L Lên men
àm l nh
L1: Houblon cao+ caramel Nồi sơi hoa
Nồi chờ Malt lĩt Sục hí G o ng xốy Nấu Xử l g o ả lọc Hội cháo L1: Houblon viên+ ZnCl2 hiết lon ồn trữ bia Pha bia ọc trong Nƣớc bài hí Thành phẩm Thanh trùng
25 T i cơng ty bia cổ phần Bia – Nƣớc Giải Khát Sài Gịn - Tây Đơ quá tr nh đƣợc chia làm 3 cơng đo n chính: ơng đo n nấu (đƣờng hĩa nguyên liệu), cơng đo n lên men và lọc và cơng đo n chiết bia.
3.1 CƠNG ĐOẠN ĐƢỜNG HĨA NGUYÊN LIỆU
Sơ đồ quy tr nh đƣờng hĩa nguyên liệu đƣợc liệt kê chi tiết ở (Hình 11).
26
Thuyết minh quy trình
Malt và g o đƣợc xe vận chuyển đến cơng ty, sau khi kiểm tra nếu đ t yêu cầu cơng ty đƣa ra sẽ cho nhập vào kho. Khi sử dụng malt, g o nhập lên silo chứa nhờ hệ thống gàu tải: cĩ 2 silo chứa malt và một silo chứa g o.
3.1.1 Làm sạch
+ Mục đích: Lo i bỏ t p chất trong nguyên liệu nhƣ: rác, bụi, đá, s n, cát…lẫn trong nguyên liệu, t o điều kiện thuận lợi cho quá trình sau.
+ Tiến hành: Malt và g o từ silo theo vít tải và gàu tải đƣa đến hệ thống sàng để tách bỏ các t p chất. Sau đĩ, tiếp tục đƣa vào máy sàng g o và malt nhằm tách các t p chất cĩ khối lƣợng riêng lớn.
Yêu cầu: nguyên liệu phải s ch t p chất, đá s n, kim lo i.
3.1.2 Nghiền và cân nguyên liệu
+ Mục đích: Nghiền để làm nhỏ nguyên liệu nhằm tăng bề m t tiếp xúc với nƣớc, giúp cho nƣớc dễ dàng xâm nhập vào các thành phần của h t, để th c đẩy quá trình đƣờng hĩa và thủy phân phân nhanh, triệt để hơn.
+ Tiến hành
Hiện t i nhà máy đang sử dụng máy nghiền b a đối với g o và nghiền trục đối với malt.
27 G o: Sau khi sử l sơ bộ xong đƣợc đƣa xuống máy nghiền b a. Sau đĩ đƣợc đƣa qua hệ thống cân tự động để định lƣợng khối lƣợng cần thiết vào trong nồi g o.
Malt: Sau khi xử l sơ bộ xong đƣợc đƣa xuống máy nghiền trục bằng phƣơng pháp nghiền hơ. Sau đĩ đƣa qua hệ thống cân tự để định lƣợng khối lƣợng cần thiết vào trong nồi malt.
* Nguyên t c chung cho chế độ nghiền
Đối với g o: Do g o chƣa qua nảy mầm nên cấu trúc tinh bột cịn nguyên vẹn, chƣa đƣợc tác động bởi các quá trình enzyme, cấu trúc tinh bột của chúng cịn rất cứng. Ở tr ng thái nhƣ vậy chúng rất khĩ bị thủy phân. Để đ t đến mục tiêu cuối cùng là trích ly đƣợc nhiều chất hịa tan, biện pháp hữu hiệu nhất là chúng phải đƣợc nghiền thật nhỏ, sau đĩ qua hâu hồ hĩa ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên khơng nên nghiền quá mịn sẽ làm cho bia bị đục và khĩ lọc.
Đối với malt: Mức độ nghiền phải thỏa mãn yêu cầu thu nhiều chất hịa tan mà khơng làm dịch đƣờng bị đ ng chát khĩ chịu do các thành phần của vỏ malt (tamin, polyphenol…trong quá trình nấu sẽ chiết vào dịch đường), tức là phải nghiền nhỏ nội nhủ mà khơng nghiền nát vỏ malt. Nếu nghiền thơ thì cĩ lợi cho việc lọc bã nhƣng nghiền quá thơ th độ đƣờng hĩa khơng hồn tồn, nghiền nhỏ quá thì vỏ trấu khơng t o đƣợc độ xốp cao, bề m t lọc dịch dễ bị bịt kín, khả năng lọc kém.
3.1.3 Phối trộn
+ Mục đích: Hịa trộn bột malt, bột g o với nƣớc nấu ở một nhiệt độ xác định, đồng thời bổ sung thêm acid và CaCl2 và enzyme để t o mơi trƣờng thích hợp cho emzym ho t động.
3.1.4 Đƣờng hĩa nguyên liệu
3.1.4.1 Các quá trình xảy ra ở nồi gạo và nồi malt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Đối với nồi g o + Mục đích
Nhằm hồ hĩa và dịch hĩa tối đa tinh bột g o trƣớc khi phối trộn vào nồi nấu malt. T o điều iện thuận lợi cho quá tr nh đƣờng hĩa xảy ra tốt hơn.
28 + Tiến hành
Trƣớc khi nhập liệu bột g o cho vào khoảng 3hL nƣớc. Sau đĩ tiến hành xuống malt lĩt lần 1 khoảng 60 kg malt cùng với 2hl nƣớc, (lượng malt lĩt cho hai lần sửa dụng khoảng 10 – 20 % thế liệu gạo), thời gian xuống malt lĩt khoảng 1 min. Sau khi xuống malt lĩt xong tiến hành nhập 770 kg bột g o cùng 14 hL nƣớc và 5 hL nƣớc tráng đƣờng ống. Bột g o chảy từ trên xuống g p nƣớc phun từ dƣới lên nhằm để tránh vĩn cục. Khi dịch ngập cánh khấy thì bổ sung acid lactic 80% (khoảng150 mL) để xúc tác thủy phân tinh bột tốt hơn và điều ch nh pH về 5,6 - 5,8 để ho t hĩa hệ enzyme amylase cĩ trong malt lĩt, sau đĩ tiến hành nâng nhiệt.
Hình 14: Nồi gạo
Giai đoạn 72ºC: Gia nhiệt lên 72ºC giữ trong 20 min. Đây là hoảng thời gian và nhiệt độ thích hợp cho enzyme α–amylase trong malt lĩt xúc tác dịch hĩa sơ bộ tinh bột .
Giai đoạn 83ºC: Nâng nhiệt độ lên 83ºC, giữa trong 15 min. Đây là nhiệt độ hồ hĩa tinh bột g o, các h t tinh bột h t nƣớc trƣơng nở và v tung trong nƣớc nĩng và các phân tử tinh bột đƣợc giải phĩng, dung dịch trở nên nhớt. Tuy nhiên ở nhiệt độ này enzye amylase bị vơ ho t.
Giai đoạn 72ºC: Sau khi hồ hĩa gần hết tinh bột, ta xả nƣớc 26ºC vào nồi nấu để h nhiệt xuống 72ºC và giữa trong 20 min. Trong thời gian này bổ sung malt lĩt lần 2
(60kg và 2 hL nước). Ở nhiệt độ này dƣới tác dụng của enzyme –amylase trong malt lĩt lần 2 sẽ tiếp tục c t m ch tinh bột đã đƣợc hồ hĩa, làm giảm dần độ nhớt của hối cháo.
29 Giai đoạn 100ºC: Đun sơi 100ºC và giữa hoảng 25 - 30 min, cĩ tác dụng tiêu diệt vi sinh vật cũng nhƣ làm giảm độ nhớt của dịch cháo, gi p quá tr nh bơm qua nồi malt dễ dàng hơn.
* Đối với nồi malt
+ Mục đích: Thực hiện quá trình đƣờng hĩa nhằm chuyển các hợp chất phân tử nhƣ: tinh bột, protein… thành đƣờng lên men phục vụ cho quá trình lên men.
+ Tiến hành
Khi nhiệt độ nồi g o đ t 93 – 94ºC trong quá trình nâng nhiệt đến nhiệt độ sơi 100ºC thì tiến hành xuống bột malt vào nồi malt.
Cho 2190 kg malt cùng với 73hL nƣớc ở nhiệt độ là 50ºC, bột malt chảy từ trên xuống g p nƣớc từ dƣới lên để tránh vĩn cục. Sau đĩ bổ sung (400 – 500 mL) acid lactic nhằm điều ch nh pH về 5,6 – 5,8; 2,4kg CaCl2; 200 gam enzyme -glucanase để thủy phân -glucan nhằm phá v liên ết của các m ng lƣới các protein, xelulose, hemixenlulose và sau đĩ protein đƣợc giải phĩng dần ra để thuận lợi cho quá tr nh thủy phân và đƣờng hĩa. Ngồi ra trong dịch cĩ một lƣợng lớn gel -glucan sẽ làm tăng độ nhớt của dịch đƣờng và bia gây cản trở cho quá tr nh lọc.
Giai đo n 50°C: Nồi malt đƣợc gia nhiệt lên 50ºC và giữa 5 min. Đây là điểm dừng đ m hĩa t o điều kiện cho protease ho t động thủy phân protein thành các m ch nhỏ và cứ thế để cuối cùng t o thành axit amin.
Albmoza, peptone, polypeptid gĩp phần t o vị đậm đà và giữ bọt cho bia. Acid amin, peptid cung cấp dinh dƣ ng cho nấm men trong quá trình lên men.
Giai đoạn 65ºC: Nồi g o thực hiện 100ºC thì dịch cháo bơm sang nồi malt, đƣợc cánh khấy trộn đều, cho thêm 2hL nƣớc tráng nồi g o và đƣờng ống. Sau khi hội cháo xong, điều ch nh nhiệt độ 65ºC giữa 30 min, t o điều kiện cho enzyme -amylase ho t động thủy phân tinh bột thành maltose là chủ yếu và một lƣợng glucose và maltotriose.
Polypeptit
30
Giai đoạn 75ºC: Nâng nhiệt lên 75ºC giữa trong 25 min để t o điều kiện thuận lợi cho enzym -amylase phân c t tình bột thành dextrin bậc thấp, một ít maltose và glucose. Sau khi giữ nhiệt ở 75º đƣợc 25 min thì tiến hành lấy mẫu dịch cháo để kiểm tra lƣợng tinh bột sĩt bằng dung dịch iod 0,1 N, nếu dịch iod hơng đổi màu thì quá tr nh đƣờng hĩa đã ết thúc.
Giai đoạn 76ºC: Tiếp tục nâng nhiệt độ dịch đƣờng lên 76ºC trƣớc hi chuyển sang nồi lọc, chủ yếu là để bù trừ vào lƣợng nhiệt mất đi trong quá tr nh lọc để enzym α-amylase tiếp tục thủy phân lƣợng tinh bột cịn sĩt l i, đồng thời làm giảm độ nhớt giúp quá trình lọc dễ dàng hơn.
3.1.4 1 Hệ enzym thủy phân trong quá trình đường hĩa
Hệ enzym thủy phân tinh bột thành đƣờng gọi là enzyme amylase. Hệ này tồn t i trong nƣớc bọt, trong dịch tiêu hĩa, trong h t nảy mầm, yeast… cĩ nhiều lo i enzyme amylase: -amylase, -amylase, -amylase…và mỗi enzyme này sẽ cĩ điều iện về nhiệt độ, pH tối ƣu hác nhau.
+ Enzyme -amylase
Enzyme -amylase tác động lên m ch amylose và amylopectin của tinh bột, bẻ gãy các mối liên kết -1,4 glucoside. Sau một thời gian ng n, tồn bộ m ch amylose và m ch amylopectin bị c t nhỏ thành từng mãnh cĩ năm ho c sáu gốc glucozid. Nhờ quá tr nh này, độ nhớt của dịch cháo giảm đi nhanh chống.
Giai đo n tiếp theo của quá trình thủy phân là -amylase phân c t cục bộ thành các mảnh dextrin để t o thành sản phẩm cuối cùng là glucose, maltose, dextrin thấp phân tử. (Hồng Đ nh H a, 1997).
Enzyme -amylase trong malt cĩ nhiệt độ tối ƣu 72 – 75ºC, pH tối ƣu 5,6 – 5,8 và bị vơ ho t nhanh ở 80ºC.
+ Enzyme -amylase
Enzyme -amylase c t hai gốc glucoside trên tồn m ch của amylose và m ch nhánh của amylopectin để t o thành đƣờng maltose. Enzyme -amylase sẽ tác động cho đến những chỗ b t đầu rẽ nhánh thì dừng l i (tức là khơng được tác động vượt quá (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
31
liên kết -1,6 glucosie). Tác động của enzyme này trên m ch amylose b t đầu từ phía khơng phân cực, cịn trên m ch amylopectin từ phía ngồi của m ch nhánh đi vào. Sản phẩm t o thành do tác động của -amylase là đƣờng maltose (Hồng Đ nh H a, 1997). Enzyme -amylase cĩ nhiệt độ tối ƣu 60 – 65ºC, pH = 5,4 – 5,5 và bị mất ho t tính nhanh ở 70ºC (Nguyễn Thị Hiền, 2007).
+ Enzyme -amylase
Enzyme -amylase ch tồn t i một lƣợng nhỏ trong malt, c t liên kết -1,4glucoside và -1,6 glucoside từ ngồi vào của amylose và amylopectin, mỗi lần
c t một gốc glucoside t o thành sản phẩm đƣờng glucose. (Hồng Đ nh H a, 1997)
3.1.4.3 Sự thủy phân tinh bột
Quá trình thủy phân tinh bột xảy ra 3 giai đo n: hồ hĩa, dịch hĩa, đƣờng hĩa. + Hồ hĩa
Khi ngâm tinh bột với nƣớc nĩng, một lƣợng lớn nƣớc ngấm vào các phân tử tinh bột làm thể tích h t tinh bột tăng lên và trƣơng nở, cuối cùng v tung, dịch trở nên nhớt.
Sau khi tinh bột đã đƣợc hồ hĩa sẽ khơng liên kết ch t chẽ với nhau nữa, t o điều kiện cho các enzyme trong dịch tấn cơng trực tiếp vào vào tinh bột, ngƣợc l i sự thủy phân các tinh bột khơng bị hồ hĩa phải mất vài ngày.
Nhƣ vậy, nhờ hồ hĩa, tức là sự trƣơng nở và v tung các h t bột trong nƣớc mà các phân tử tinh bột đƣợc giải phĩng tự do vào dung dịch nhớt và dễ dàng bi tấn cơng bởi các enzyme amylase hơn các h t tinh bột hơng đƣợc hồ hĩa. Nhiệt độ hồ hĩa đối với g o 61 – 83ºC (Nguyễn Thị Hiền, 2007).
+ Dịch hĩa
Dƣới tác dụng của -amylase các chuỗi dài amylose và amylopectin sẽ nhanh chĩng c t đứt thành các chuỗi nhỏ hơn, v thế nên độ nhớt trong dịch rất giảm nhanh. Enzyme amylase ch cĩ thể phân tách từ m ch tinh bột từ đầu khơng phân cực do vậy sự thủy phân nhờ enzyme này mất nhiều thời gian.
32 Dịch hĩa cĩ nghĩa làm giảm độ nhớt trong dung dịch tinh bột đã hồ hĩa bởi amylase (Nguyễn Thị Hiền, 2007).
+ Đƣờng hĩa
Enzyme -amylase phân c t dần dần m ch amylose và amylopectin để t o thành
các chuỗi ng n hơn, các dextrin chứa 7 – 12 gốc glucose. Các chuỗi này l i đƣợc -amylase tiếp tục phân c t ra chuỗi cĩ 2 gốc (maltose) từ đầu khơng khử. Sự phân c t
của -amylase diễn ra lâu hơn sự phân c t m ch dài của -amylase.
Do sự khác nhau về độ dài của các m ch mà ngồi sự t o thành maltose cịn t o nên các đƣờng hác nhƣ glucose, maltotriose.
Trong quá trình phân c t amylopectin luơn luơn hình thành các chuỗi chứa 2-3 gốc glucose cĩ mối liên kết 1,6 đĩ là các dexetrin mà cả và amylase đều khơng phân c t đƣợc mối liên kết này. Do vậy các dextrin luơn tồn t i trong dịch đƣờng.
Các sản phẩm thủy phân tinh bột h nh thành trong quá tr nh đƣờng hĩa liên quan nhiều đến ho t động của nấm men.
- Dextrin: hơng lên men đƣợc.
- Maltotriose: cĩ thể lên men đƣợc bởi một số chuẩn nấm men lên men nổi
Saccharomycescerevisiae. Tuy nhiên nĩ ch lên men sau khi maltose đã lên men hết.
- Maltose và các dextrin hác đƣợc nấm men lên men dễ dàng (loại đường lên men chủ yếu).
- Glucose: là đƣờng đƣợc nấm men sử dụng đầu tiên trong quá trình lên men.
3.1.4.4 Sự thủy phân protein
Sự thủy phân protein nhờ enzyme protease diễn ra m nh nhất t i 45 – 55ºC, nhƣng c n tiếp diễn t i nhiệt độ cao hơn. Khi giữa 45ºC trong thời gian dài sẽ t o các sản phẩm cĩ phân tử lƣợng thấp (dipeptit, axitamin), ở 55ºC sẽ t o các hợp chất cĩ phân tử lƣợng cao hơn (albumo, polypeptit, pepton).
33 Trong quá trình thủy phân, protein bị phân c t dần dần thành các m ch nhỏ hơn và cứ thế cuối cùng thành các axit amin. Nấm men tiêu thụ ít nhất từ 10 – 14 mg – amino nitrogen/100 mL dịch đƣờng. Nếu điều iện này hơng đƣợc đảm bảo th :
- Sự phát triển của nấm men chậm l i.
- Quá trình lên men chính và phụ chậm l i các hợp chất t o hƣơng vị khơng mong muốn cho bia vẫn cịn tồn t i trong bia. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Do vậy cần phải cung cấp đủ các -amino acid cho nấm men thực hiện quá trình trao đổi chất.
3.1.5 Lọc
+ Mục đích: Lọc là quá trình tách pha r n ra khỏi lỏng, trong quá trình sản xuất bia với mục đích thu hồi dung dịch đƣờng sau hi đƣờng hĩa.
+ Tiến hành
Quá trình lọc bã malt tiến hành theo 2 bƣớc: bƣớc đầu tiên là lọc để tách dịch đƣờng và bƣớc thứ hai rửa bã để chiết rút hết tất cả những phần dinh dƣ ng cịn bám l i ở trong đĩ.
Bước 1: Lọc để tách dịch đƣờng. Đầu tiên cho 5hL nƣớc cĩ nhiệt độ 76ºC đƣợc bơm từ dƣới đáy thiết bị lên sau cho nƣớc nĩng vào các ống dẫn dịch và khoảng cách giữa hai đáy, nƣớc nĩng sẽ đuổi hơng hí ra ngồi đồng thời làm nĩng thùng lọc.
Sau đĩ, chuyển hết dịch cháo từ nồi malt sang nồi lọc. Trong thời gian bơm cháo, hệ thống dao cào đƣợc h thấp, chân dao cào cách m t lƣới lọc 5 – 10 cm, và cho quây hệ thống này để dàn đều bã trên m t đáy. Sau hi bơm hết dịch sang thùng lọc thì hệ thống này đƣợc nâng lên ở độ cao cuối c ng và để yên khối cháo trong 5 – 6 min để bã malt và các chất khơng hịa tan t o thành lớp vật liệu lọc. Tiếp theo cho dịch đƣờng ch y tuần hồn khoảng 15 min. Sau đĩ th dịch đƣờng b t đầu trong, dịch đƣờng trong đƣợc bơm sang nồi trung gian (nếu nồi đun sơi chưa trống).
Bước 2: Rữa bã. D ng nƣớc nĩng 76º để rửa bã, nƣớc rửa bã đƣợc phun thành tia từ trên xuống, cho hệ thống dao cào làm việc để xới đảo lớp bã. Bả đƣợc xới liên
34 tục để t o điều kiện cho việc tiếp xúc với nƣớc, tiến hành bơm dịch lọc qua nồi đun sơi ho c nồi chờ.
Trong trƣờng hợp quá trình rửa bã bị t t nghẽn lƣới lọc thì tiến hành t o màng lọc mới bằng cách cho ch y tuần hồn dịch sau khi rửa bã đến hi đ t độ trong yêu cầu