4.1.1. Yêu cầu công nghệ của quá trình nghiền
a) Đặc điểm bột nghiền của malt
Quá trình nghiền malt mục đích là đập nhỏ hạt để tăng bề mặt tiếp xúc với n−ớc, thành phần cấu tạo chủ yếu của hạt malt là vỏ và nội nhũ, vỏ của hạt có cấu tạo chủ yếu từ xelluloza, linhin... Ngoài ra còn chứa thêm một ít pentozan, các chất màu và chất đắng. Tất cả những thành phần còn lại của vỏ chúng có thể hoà tan vào n−ớc và đi vào thành phần của dịch đ−ờng, sự có mặt của các chất hoà tan này trong dịch đ−ờng sẽ làm cho bia có vị đắng chát khó chịu. Nếu vỏ nghiền càng nhỏ l−ợng chất đắng và chát càng dễ hoà tan vào dịch đ−ờng. Vì vậy xu thế trong quá trình nghiền là càng bảo toàn nguyên vỏ bao nhiêu càng tốt bấy nhiêu. Mà hiện nay Công ty đang sử dụng thiết bị nghiền malt là máy nghiền búa vì vậy vỏ malt th−ờng bị nhỏ, khả năng lọc sẽ kém các m−ơng dẫn dễ bị tắc dẫn đến hiệu quả của quá trình lọc kém và sẽ tạo cho bia có vị đắng và chát khó chịu.
Tốc độ lọc, chất l−ợng của quá trình lọc mặt khác phụ thuộc vào thể tích của lớp lọc, mà đại l−ợng cuối cùng này lại phụ thuộc vào mức độ nghiền của malt. Điều này đ−ợc làm sáng tỏ qua số liệu ở bảng 4-1.
Bảng 4-1 ảnh h−ởng của mức độ nghiền malt đến thể tích bột nghiền và thể tích khối bã Thể tích bột nghiền và b từ 100 kg (0,18m3) malt, m3 Mức độ nghiền Bột nghiền B Nghiền thô (20ữ25% bột) Nghiền mịn (50ữ60% bột) Nghiền rất mịn (80ữ90% bột) 0,28 0,21 0,20 0,20 0,13 0,10
Mức độ nghiền thích hợp của malt phụ thuộc vào cấu trúc của nó, tức là phụ thuộc vào độ nhuyễn, độ hồ hoá của hạt ở giai đoạn −ơm mầm. Nếu malt kém nhuyễn thì chế độ nghiền mịn đối với nội nhũ là điều kiện cần thiết để thu nhận đ−ợc các hàm l−ợng chất chiết lớn nhất. Còn nếu malt có độ nhuyễn tốt, mức độ nghiền có thể thô hơn, hạt nghiền có kích th−ớc lớn hơn.
Mức độ nghiền malt còn phụ thuộc vào thiết bị và ph−ơng pháp lọc b. Nếu lọc b bằng máy lọc ép khung bản thì ta có thể nghiền ở mức độ mịn hơn, còn nếu lọc b bằng thùng lọc đáy bằng, mức độ nghiền malt phải thô hơn. Một cách tổng quát nguyên tắc chung nhất cho chế độ nghiền malt là: bảo đảm yêu cầu thu nhận đ−ợc nhiều chất hoà tan nhất nh−ng thể tích bột nghiền và b malt cũng đạt giá trị cao nhất trong điều kiện có thể đạt đ−ợc.
Mức độ nghiền hay độ lớn bột nghiền đ−ợc đánh giá theo trọng l−ợng hectolic hoặc theo thể tích mà 100kg bột nghiền có thể chiếm giữ:
- Bột nghiền ở mức độ nghiền trung bình có khối l−ợng 38ữ44kg/hl (có 15ữ20% là bột).
- Bột nghiền ở mức độ nghiền mịn có khối l−ợng 44ữ50kg/hl (có 15ữ20% là bột).
- 100 kg malt có khối l−ợng hectolic 56kg chiếm thể tích khoảng 178 lít.
- 100kg malt có khối l−ợng hectolic 60kg chiếm thể tích khoảng 166 lít.
- 100kg bột nghiền thô có thể tích 280lít, còn nghiền mịn là 240lít hoặc thấp hơn.
- 100kg bột nghiền ở trạng thái bột nhào có thể tích 80lít. Các chỉ số về thành phần cơ học tối −u của bột nghiền là những đại l−ợng phụ thuộc vào chất l−ợng của malt, sau đó là công nghệ đ−ờng hoá, công nghệ và hệ thống thiết bị lọc b. Nhìn chung để đánh giá thì bột nghiền gọi là có chất l−ợng tốt nếu trong thành phần cơ học của nó, khối l−ợng của pha tấm bé và bột chiếm −u thế, l−ợng tấm lớn chiếm ít hơn, còn vỏ thì phải đáp ứng đ−ợc các yêu cầu kỹ thuật của thiết bị lọc. Thành phần của bột nghiền chiếm tỷ lệ nh− sau:
- Vỏ và tấm lớn: 30ữ40% - Tấm bé và bột: 60ữ70%
Chi phối mạnh nhất đến thành phần cơ học của bột nghiền là chế độ làm việc của thiết bị lọc b. Trong những năm gần đây xu thế trong công nghiệp sản xuất bia là trang bị các hệ thống thiết bị đồng bộ, hiện đại, dễ tự động hoá, dễ điều khiển. Để đạt đ−ợc mục
đích đó ở phân đoạn nghiền: thành phần cơ học của bột nghiền phải phù hợp với tính năng của thiết bị lọc, sao cho thời gian làm việc ngắn nhất, hiệu suất và chất l−ợng lọc phải đạt ở mức cao. Sự chi phối đó thể hiện qua số liệu ở bảng 4-2.
Bảng 4-2 Sự liên quan giữa thiết bị lọc bã và các thông số nghiền malt
Thùng lọc đáy bằng
Máy lọc ép khung bản Nghiền thô
Các chỉ số công nghệ và kỹ thuật của bột nghiền và máy nghiền
Malt
khô Malt ẩm
Nghiền mịn Khối l−ợng riêng của bột nghiền ít nhất, kg/m3
Thể tích riêng của bột nghiền ít nhất, m3/100kg Tỷ lệ trọng l−ợng Tỷ lệ thể tích (bột+tấm: vỏ) 380 0,26 75 : 25 60 : 40 310 0,32 80 : 20 40 : 60 430 0,23 85 : 15 70 : 30 Tỷ lệ của các pha trong thành phần bột nghiền, %
Vỏ Tấm lớn Tấm bé I Tấm bé II Bột thô Bột mịn 18-26 8-12 30-40 14-20 4-6 9-11 24-34 5-8 26-36 16-22 3-7 14-16 7-11 3-6 28-38 20-30 8-11 17-22 Khoảng cách giữa các rulô trong một cặp, mm
Giữa cặp 1 (nghiền thô) Giữa cặp 2 (nghiền vỏ) Giữa cặp 3 (nghiền tấm) 1,2-1,4 0,6-0,8 0,3-0,5 1,1-1,3 0,5-0,7 0,2-0,35 0,9-1,2 0,5-0,6 0,2-0,3
Trục nghiền phải bền, cứng, chịu mòn, dẫn nhiệt và có dạng hình trụ, đồng thời đòi hỏi một sự đồng trục cao giữa ngõng trục và ống lót trục của nó. Điều có ý nghĩa đặc biệt là sự cân bằng của các trục nghiền. Phá huỷ yêu cầu đó sẽ dẫn tới dao động và làm cho khe hở giữa các trục không ổn định, làm giảm đáng kể hiệu quả công nghệ nghiền. Bề mặt của trục nghiền phải có độ nhám xác định phù hợp với mục đích của công nghệ máy.
ổ trục của trục nghiền phải có khả năng tự điều chỉnh song song với trục hình học và có cơ cấu bôi trơn tin cậy và bề mặt đủ rộng để nhiệt thoát đ−ợc ra môi tr−ờng xung quanh, không đ−ợc phép để rơi bụi vào các ổ trục.
Khe hở giữa các trục nghiền th−ờng rất nhỏ giảm khe hở làm thay đổi đáng kể mức độ nghiền của sản phẩm nghiền. Vì vậy cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa các trục nghiền phải đảm bảo:
- Dễ dàng thay đổi khe hở giữa các trục nghiền trong khi vẫn giữ nguyên sự song song t−ơng hỗ của chúng đ đ−ợc xác lập từ tr−ớc.
- Không có khả năng để các trục nghiền quay tiếp xúc với nhau.
Cơ cấu để làm sạch bề mặt trục nghiền phải đảm bảo sự tiếp xúc đồng đều và không đổi của những chi tiết làm việc của nó với bề mặt trục nghiền trong khi đó lại không làm tăng cao nhiệt độ của trục nghiền vì ma sát quá nhiều.
Cơ cấu cấp liệu phải đảm bảo đ−a sản phẩm đồng đều vào vùng nghiền trên suốt cả chiều dài trục nghiền với tốc độ bằng hay gần bằng tốc độ trục nghiền và có độ nhạy cao để điều chỉnh l−ợng sản phẩm đ−a vào máy nghiền với phạm vi rộng.