Mục đích
Quá trình nấu nhằm chuyển các chất không hòa tan của bột nghiền sang dạng hòa tan, nhằm thực hiện quá trình đƣờng hóa tạo ra dịch nha cung cấp cho quá trình lên men chính sau này.
Nhóm SVTT 50 Bột gạo
Bột malt Hòa trộn với nƣớc trong 20 phút
Nâng nhiệt độ 72oC trong 30 phút Dịch hóa trong 20 phút Nâng nhiệt độ 83oC trong 10 phút
Hồ hóa trong 5 phút Hạ nhiệt độ 72oC trong 10 phút Giữ nhiệt độ 72oC trong 20 phút Nâng nhiệt độ 100oC trong 30 phút
Đun sôi trong 15 phút
Hòa trộn với nƣớc trong 20 phút Nâng nhiệt độ 50oC trong 30 phút
Đạm hóa trong 1 phút Hội cháo trong 10 phút Đƣờng hóa trong 30 phút Nâng nhiệt độ 75oC trong 20 phút
Giữ nhiệt 75oC trong 15 phút Nâng nhiệt 76oC trong 5 phút
Lọc trong Nồi trung gian
Houblon hóa Lắng xoáy Làm lạnh nhanh
Nhóm SVTT 51
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình nấu
Hinh 9
Hình 3.6. Sơ đồ thiết bị nấu malt và nầu gạo
Các biến đổi cơ bản trong quá trình nấu:
Sự hồ hóa:
Tinh bột đại mạch hồ hóa ở nhiệt độ 60-85oC.
Sự dịch hóa:
Nhóm SVTT 52
khi tinh bột đã đƣợc hồ hóa thì chỉ cần vài phút. Nhiệt độ tốt nhất là 65-70oC, pH là 4,6.
Sự đƣờng hóa:
Là sự biến đổi của tinh bột đã dịch hóa thành dextrin và mantoza dƣới tác động của hai enzyme:
α-amylase→dextrin hóa
β-amylase→mantose
3.2.2.1. Hòa bột với nƣớc
Là quá trình hòa trộn một cách chính xác bột (malt nghiền và nguyên liệu thay thế bột gạo) với nƣớc nấu ở một nhiệt độ, tỉ lệ xác định.
Lƣợng nƣớc phối trộn
Xác định tỷ lệ giữa bột và nƣớc trƣớc khi tiến hành trộn rất quan trọng bởi nó quyết định đến nồng độ dịch ban đầu. Lƣợng nƣớc có thể đƣợc tính trung bình nhƣ sau: 100 kg bột + 300 lít nƣớc, theo cách tính này sẽ thu đƣợc dịch đƣờng có nồng độ khoảng 20%. Thực tế nồng độ chất dịch chiết lọc đầu thƣờng là 16 – 20 %, sau đó dùng một lƣợng nƣớc vừa đủ để rửa bã rồi thu hồi phần chất chiết còn bám trên bã. Dịch thu đƣợc sau khi rửa trộn với dịch chiết đã lọc làm loãng dịch đƣờng. Đối với bia vàng thì tỷ lệ nƣớc/bột là 400 – 500 lit/100 kg bột, còn ở bia đen thì tỷ lệ này là 300 – 350 lit/kg bột.
Nhóm SVTT 53 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.7. Hòa trộn malt sau nghiền vào nồi nấu
Nhiệt độ phối trộn
Nhiệt độ phối trộn liên quan tới nhiệt độ của enzym cần kích thích ngay từ đầu. Các hạt tinh bột trong malt bị bao bọc bởi mạng lƣới các protein trong đó có các hemixeluloza và glucan của thành phủ xoắn vào nhau. Để có thể tác động vào tinh bột thì cần phải phá vỡ mạng lƣới này.
Để quá trình thủy phân tinh bột xảy ra thì protein, hemixenluloza và glycan phải đƣợc phân cắt. Các hợp chất này đƣợc thủy phân mạnh nhiêt độ là 45-50oC (nhiệt độ tối ƣu của proteaza 45 – 50oC, của glycanaza 450C) nhƣng cả hai cơ chất và enzym đều hòa tan ngay vào dung dịch ở 35o
C. Do vậy mà độ lên men đạt cao hơn khi nhiệt độ hòa bột thấp hơn.
Nhóm SVTT 54
Nhóm SVTT 55
Mục đích
Phá vỡ màng tinh bột tạo điều kiện cho enzyme hoạt động, thực hiện quá trình đƣờng hóa dễ dàng.
Cơ sở lý thuyết
Đối với các nguyên liệu chƣa ƣơm mầm nhƣ gạo thì cần tiến hành hồ hóa tinh bột (làm trƣơng nở tinh bột) vì chúng chỉ đƣợc thủy phân và đƣờng hóa tốt sau khi đã đƣợc hồ hóa. Khi ngâm với nƣớc nóng, một lƣợng nƣớc lớn ngấm vào các phân tử tinh bột làm thể tích hạt tăng lên và làm hạt bột trƣơng nở cuối cùng vỡ tung ra, khi màng tế bào tinh bột bị phá vỡ sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân cắt các enzym sau này.
Các yếu tố ảnh hƣởng
- Nhiệt độ, thời gian: nhiệt độ không ổn định ảnh hƣởng đến quá trình - Áp suât hơi cấp.
- Kích thƣớc của nguyên liệu
Cách tiến hành
Bơm nƣớc 260C vào nồi hồ hóa (khoảng 9 hl) rồi từ từ cho malt lót lần 1 (155kg) vô nồi hồ hóa, bật cánh khuấy, tiến hành bổ sung H2SO4 (khoảng 150ml).
Việc thêm H2SO4 vào giai đoạn này nhằm tăng khả năng hồ hóa và pH của dịch đƣờng sau này pH của nồi hồ cháo sau khi nấu xong đạt pH = 5,5.
Malt lót bổ sung vào nồi hồ hóa nhằm cung cấp amylase enzym thủy phân có trong malt sẽ chuyển hóa các hợp chất cao phân tử (chủ yếu là các hydratcacbon và protein) của tinh bột có trong gạo thành các phần tử thấp dễ hòa tan.
Nhóm SVTT 56
Ta nâng nhiệt độ nồi gạo từ 260Clên 720C trong 30 phút, giữ nhiệt độ 72oC trong vòng 20 phút, trong thời gian này các enzym amylase trong malt lót hoạt động, xúc tác cho sự thủy phân liên kết 1 – 4 glycozit ở bất kì đầu không khử của tinh bột và dừng lại khi gặp liên kết 1 – 6 glycoside. Sản phẩm thủy phân chủ yếu là dextrin, một ít maltose và glucose.
Tiếp tục nâng nhiệt lên 830C trong 10 phút, giữ nhiệt độ 83oC trong 5 phút. Lúc này tinh bột hấp thụ nƣớc và trƣơng nở cực đại, làm cho dịch cháo trở nên đặc hơn, các liên kết 1- 4 glucoside để enzyme amylase hoạt động dễ dàng hơn.
Sau đó hạ nhiệt xuống 720C trong 10 phút bằng cách bổ sung 13hl nƣớc, đồng thời bổ sung malt lót lần 2 đã ngâm nƣớc vào nhằm cung cấp thêm enzyme có trong malt để tiếp tục thủy phân liên kết 1 – 4 glucoside trong nồi cháo và làm giảm độ nhớt của dung dịch, thực hiện quá trình dịch hóa, malt lót đƣợc bổ sung vào nồi với lƣợng là 155 kg giữ ở nhiệt độ 72oC trong 20 phút.
Tiếp đó ta mở van cấp nhiệt lên 1000C trong 30 phút, và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 15 phút nhằm mục đích thanh trùng, tăng nhiệt độ lên từ từ đến nhiệt độ tối đa để enzyme amylase không bị sốc nhiệt đồng thời phân cắt tinh bột triệt để, dịch hóa hoàn toàn khối cháo giúp bơm qua nồi malt dễ dàng hơn.
3.2.2.3. Đạm hóa
Mục đích
Hoạt hóa enzyme protease trong malt, phân cắt các liên kết peptit để protein thủy phân thành axit amin, peptit và các peptone đơn giản.
Nhóm SVTT 57
Các yếu tố ảnh hƣởng
- pH của dung dịch, pH quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hƣởng đến quá trình đạm hóa. Đa số các enzyme trong malt thích nghi ở pH = 5,2
- Nhiệt độ: Nhiệt độ đạm hóa tốt nhất là 43-500C. Cần điều chỉnh nhiêt độ thích hợp để quá trình đạm hóa đạt hieuụ suất tối đa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hoạt động của enzyme trong malt, kích thƣớc malt sau nghiền cũng ảnh hƣởng đến quá trình.
- Tỷ lệ nƣớc: cái cũng ảnh hƣởng lớn đến tốc độ phản ứng. Những dung dịch đậm đặc hơn sẽ bị thủy phân yếu hơn.
Tiến hành
Bột malt sau khi nghiền (5800kg malt, nƣớc 260C khoảng 187hl) sẽ đƣợc bơm vào nồi đạm hóa (nồi malt) đồng thời bật cánh khuấy, hòa trộn malt sau nghiền với nƣớc trong 20 phút. Nâng nhiệt độ của nồi malt lên một cách từ từ. Trong quá trình này ta cho thêm một lƣợng CaCl2 vào (khoảng 7,5kg/mẻ), acid lactic, rồi tiếp tục nâng nhiệt của nồi đạm hóa lên 500C, trong 30 phút để tạo điều kiện cho enzyme protease hoạt động, và giữ ở nhiệt độ này trong 1 phút - đây là nhiệt độ cho các enzyme thủy phân protein và β-glucan hoạt động nhằm đạm hóa malt thành polypeptid, peptid và acid amin giúp cho nấm men hoạt động tốt hơn trong qua trình lên men. Quá trình đạm hóa không nên kéo dài vì protein sẽ bị thủy phân làm giảm độ bọt của bia thành phẩm, đồng thời làm hƣơng vị của bia kém đậm đà.
3.2.2.4. Đƣờng hóa
Mục đích
Tạo điều kiện tối thích về nhiệt độ và pH… của môi trƣờng để hệ enzym amylase trong malt hoạt động, chúng xúc tác sự chuyển hóa hợp chất cao phân tử
Nhóm SVTT 58
thành các hợp chất phân tử lƣợng thấp, hòa tan bền vững, tạo thành chất chiết của dịch thủy phân và là nguồn dinh dƣỡng cho nấm men trong quá trình lên men. Do đó quá trình đƣờng hóa tạo ra đƣợc càng nhiều chất chiết và chất lƣợng dịch càng cao càng tốt.
Các yếu tố ảnh hƣởng
- Nhiệt độ: nhiệt độ cao hay thấp sẽ ảnh hƣởng đến quá trình. - Thời gian
- pH của dịch dƣờng
Tiến hành
Dịch cháo đƣợc bơm từ nồi gạo sang nồi đạm hóa để tiến hành đƣờng hóa trong 10 phút, nhiệt độ nồi hồ hóa lúc này là 1000C trong khi nhiệt độ nồi malt là 500C, vì vậy phải bơm thêm nƣớc để hạ nhiệt xuống 650C và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút. Quá trình đƣờng hóa sẽ diễn ra, enzyme β-amylase sẽ hoạt động mạnh để thủy phân tinh bột thành đƣờng. ( Sau khi tiến hành hội cháo xong ngƣời ta sẽ tiến hành lấy mẫu kiểm tra pH của khối dịch).
Nhiệt độ này tạo điều kiện tối thích cho amylase hoạt động, phân cắt liên tiếp 1 – 6 glycoside, sản phẩm tạo thành là maltose, glycose, dextrin.
Tiếp tục nâng nhiệt lên 75oC trong thời gian 20 phút, và giữ nhiệt độ 75oC trong 15 phút. Lúc này enzyme α-amylase tiếp tục thủy phân tinh bột sót trong dịch đƣờng. Kế đến dịch nha đƣợc nâng lên khoảng 76-77oC nhằm làm giảm độ nhớt của dịch đƣờng, bù trừ lƣợng nhiệt tổn thất ở thiết bị lọc, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc, tách bã đƣợc diễn ra dễ dàng.
Nhóm SVTT 59
Sự thủy phân tinh bột cần đƣợc theo dõi do tinh bột còn sót và các dextrin mạch dài gây đục bia. Sự thủy phân tinh bột đƣợc kiểm tra bằng iot 0,02N. Phƣơng pháp kiểm tra này dựa trên thử iot
Việc thử iot dựa trên nguyên tắc dung dịch iot chuyển sang màu xanh ở nhiệt độ phòng với tinh bột và dextrin có phân tử lƣợng lớn, ngƣợc lại đƣờng và dextrin có phân tử lƣợng nhỏ hơn không làm mất màu nâu của iot.
Các dextrin có mạch tƣơng đối dài (trung bình, có phân nhánh) thì còn tạo màu từ xanh tím tới đỏ. Sự thay đổi màu này không phải lúc nào cũng nhận ra đƣợc nhƣng nó chỉ ra rằng dịch đƣờng vẫn làm mất màu iot.
Khi thử thấy dịch đƣờng mẫu không làm mất màu iot nữa thì kết thúc đƣờng hóa, chuẩn bị chuyển qua nồi lọc.
Lƣu ý: Trong hai nồi nấu gạo và malt, nhiệt độ nƣớc ban đầu đƣa vào là khoảng 26oC, có hệ thống cánh khuấy nhằm tránh hiện tƣợng cháy bề mặt đáy.
Lƣợng nhiệt đƣa vào hệ thống vỏ áo, các nồi hở có ống khói thoát ra ngoài.
Công suất mỗi nồi là 4-8 mẻ/ngày. Mỗi lần nấu xong các nồi nấu đều đƣợc vệ sinh.
Nhóm SVTT 60
Thiết bị thủy phân
Cấu tạo
1. Ống thoát hơi 8. Ống phân phối hơi
2. Cánh khuấy 9. Ngƣng hơi
3. Hộp giảm tốc 10. Van đuổi không khí (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4. Van tháo dịch 11. Áp kế
5. Bơm dịch Hình 3.9. Thiết bị thủy phân
6. Van hơi
7. Van ngƣng
8. Ống phân phối hơi
9. Ngƣng hơi
10. Van đuổi không khí
11. Áp kế
12. Ống dẫn dịch cháo
13. Nhiệt kế
Nhóm SVTT 61
Tại nhà máy bia Sài Gòn Bình Dƣơng sử dụng thiết bị thủy phân nguyên liệu gồm nồi hình trụ đứng, đáy côn làm bằng thép inox, hai lớp vỏ. Vỏ ngoài cùng bằng inox kế đến là lớp bảo ôn để giữa tránh nhiệt ra ngoài, ở giữa và trong là thành nồi. Bên trong nồi có trang bị cánh khuấy, hai cánh khuấy quay theo hình tròn của nồi.
Mỗi nồi nấu có ống thoát hơi cao khoảng 3m. Tiết diện ống có đƣờng kính là 25cm. Diện tích nồi gạo nhỏ hơn nồi nấu malt và đều có cửa để đƣa nguyên liệu và thực hiện các thao tác khác.
Vận tốc của cánh khuấy: Nồi gạo: 25 vòng/phút Nồi malt: 25 vòng/phút Thể tích thiết bị Nồi malt: 50m3 Nồi gạo: 25m3 Nguyên tắc hoạt động
Vệ sinh thiết bị trƣớc khi tiến hành nấu
Kiểm tra an toàn thiết bị về điện cơ khí.
Cho nƣớc vào 1/3 thể tích nồi, mở van hơi (6) để tăng nhiệt độ nƣớc lên từ 38oC – 40oC.
Cho nguyên liệu vào và bật cánh khuấy (2) hoạt động, mở van hơi (8), van hơi ngƣng (9), kiểm tra áp kế số (11), nhiệt kế (13) và mở nƣớc vào cho đủ thể tích. .
Nhóm SVTT 62
Một số sự cố và biện pháp khắc phục
Dịch cháo sẽ bị trào ở nhiệt độ 100oC. Vậy ta phải quan sát đồng hồ đo nhiệt độ và thêm nƣớc vào để khỏi bị trào.
Bật cánh khuấy trƣớc khi đổ gạo, tránh hiện tƣợng làm gãy cánh khuấy.
Quá nhiệt: cần theo dõi nhiệt độ thƣờng xuyên.
Moto cánh khuấy bị hƣ
Đầu báo mức hoạt động bi sai
Cánh khuấy dừng trong quá trình đổ gạo.
Nhóm SVTT 63
3.2.2.5. Lọc, rửa tách bã
Mục đích
Mục đích của việc lọc là tách dịch đƣờng với vỏ và những phần nội nhũ của hạt không tan, đồng thời việc rửa bã giúp tận thu chất dinh dƣỡng còn sót lại trong bã. Các yếu tố ảnh hƣởng - Nhiệt độ của dịch đƣờng - Thời gian lọc. - Thiết bị lọc. - Lƣợng bã trong dịch đƣờng. Tiến hành (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dịch đƣờng sau khi đƣợc bơm từ nồi dịch hóa (nồi malt) qua nồi lọc sẽ đƣợc để yên trong khoảng 15 phút để tạo màng lọc tự nhiên, sau đó ngƣời ta sẽ tiến hành tuần hoàn khoảng 10 phút đề làm trong dịch đƣờng. KCS tiến hành kiểm tra độ trong, độ màu EBC, độ đƣờng của dịch cốt 0P, khi đạt đƣợc độ trong cần thiết thì đóng van hồi lƣu để thu dịch lọc, cánh khuấy bắt đầu hoạt động để gạn đều lớp bã, tạo sự chênh lệch áp suất, tránh hiện tƣợng cân bằng áp nhằm giúp quá trình lọc diễn ra tốt hơn, quá trình lọc đƣợc bắt đầu.
Nguyên tắc lọc:
Sử dụng sự chênh lệch áp suất ở phía trên và phía dƣới màng lọc, dịch đƣờng tự chảy qua lớp màng lọc bằng inox để thoát ra ngoài.
Nhóm SVTT 64
Khi lọc có hiện tƣợng oxy hóa polyphenol do dịch đƣờng tiếp xúc với không khí, vấn đề này đƣợc khắc phục bằng cách giữ cho bã malt luôn ngập trong nƣớc. Nếu bia có vị đắng khó chịu do hàm lƣợng tannin nhiều, dùng nƣớc cứng để rửa nhƣng không nên rử quá lâu.
Quá trình lọc gồm hai giai đoạn:
Giai đoạn đầu: tách dịch ra khỏi bã. Trong suốt quá trình lọc, bã đóng vai trò nhƣ một lớp vật liệu lọc. Nhiệt độ của dịch nha trong quá trình lọc đƣợc giữ ổn dịnh ở 760C để giảm độ nhớt và tạo điều kiện thủy phân tiếp lƣợng tinh bột còn sót lại.
Giai đoạn hai: rửa bã, sau khi tách dịch khỏi bã, trong bã còn giữ lại một lƣợng lớn các chất hòa tan đặc biệt là đƣờng… rửa bã để thu hồi những chất chiết này. Quá trình rửa bã đƣợc tiến hành ngay bằng nƣớc nóng 80oC, quá trình diễn ra tƣơng tự nhƣ giai đoạng lọc, nƣớc rữa bã sẽ nhập chung với dịch lọc
Rửa bã bằng nƣớc nóng 800C việc rữa bã sẽ làm loãng dịch đƣờng. Để đạt đƣợc nồng độ dịch đƣờng mong muốn sau quá trình lọc, dịch đầu phải có hàm lƣợng chất chiết cao hơn của bia sản xuất 4 – 6% ví dụ cần sản xuất dịch 12% thì dịch đầu phải có hàm lƣợng chất chiết 16 – 20%
Lƣợng nƣớc rửa tùy thuộc vào lƣợng và nồng độ dịch đầu và nồng độ dịch cần sản xuất.
Quá trình rửa bã đƣợc thực hiện cho đến khi đủ lƣợng, dịch và nồng độ dịch theo yêu cầu kĩ thuật (kiểm tra lƣợng đƣờng sót <=1.0 0P, tổng lƣợng dịch sau lọc khoảng 500hl).
Nhóm SVTT 65
Thiết bị
Nhà máy bia Sài Gòn Bình Dƣơng sử dụng thùng lọc leaterun, thể tích thùng lọc là 72m3.
Cấu Tạo Chú thích: