Mục đích và yêu cầu củủ̉a quá trình ngâm hạt đại mạch
Hạt đại mạch khi nhập về có độ ẩm nhỏ (W=12%), lượng nước này chỉ là nước liên kết. Với hàm ẩm như vậy chúng không đủ khả năng hoạt hoá phôi để phát triển thành cây non. Muốn thực hiện quá trình này, hạt phải hút thêm một lượng nước bổ sung nhờ vào việc ngâm hạt. Do đó, ngâm hạt là để hạt đại mạch hút thêm một lượng nước tự do để nâng hàm ẩm lên 43-45% (đối với malt vàng), tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ươm mầm sau này.
Khi ngâm hạt cần chú ý đến: Nhiệt độ nước ngâm, kích thước hạt, hàm lượng protein trong hạt để điều chỉnh thông số kỹ thuật sao cho quá trình ngâm hạt đạt hiệu quả cao nhất. Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ nước ngâm đối với quá trình sản xuất malt vàng là từ 12-140C, hạt càng to thì quá trình hút nước chậm hơn nên cần ngâm trong thời gian lâu hơn và ngược lại. Và đặc biệt, đối với hạt có hàm lượng protein cao thì tốc độ hút nước chậm hơn.
Yêu cầu của quá trình ngâm hạt đại mạch là làm sao khởi động các lỗ hút nước để quá trình nảy mầm tốt và cho hạt hút nước mà không làm cho hạt bị ngạt, tạo cho hạt có một mức độ xử lý đồng nhất có thể.
Vì vậy, ngâm không chỉ bao gồm sự cung cấp lượng nước cần thiết cho hạt mà còn phải giữ cho hạt không bị ngạt thở, giữ cho hạt tránh không bị nhạy cảm với nước và giảm tối đa các chất kìm hãm sự nảy mầm.
Cách tiến hành
Hiện nay, có nhiều phương pháp ngâm hạt cho hiệu quả cao. Trong dây chuyền công nghệ này em chọn ngâm hạt bằng phương pháp hoán vị nước – không khí.
22
Nguyên tắc của phương pháp là ngâm hạt một thời gian ở trong nước sau đó tháo hết nước, để hạt ngâm khan trong không khí một thời gian, sau đó lại ngâm trong nước, … Cứ như thế hoán vị tác nhân ngâm cho đến khi đại mạch hút đủ lượng nước cần thiết.
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị
(1) Ống đảo đại mạch
(2) Đường ống dẫn khí nén (3) Đường ống ruột gà sủi khí
(4) Nước sạch
(5) Nước bẩn
(6) Ống phân phối hạt
(7) Lưới chắn hạt khi tháo nước rửa mà không cần tháo hạt
(8) Cửa tháo hạt
(9) Cửa tháo hạt lép và tạp chất nổi Ống trung tâm (1) dùng để đảo trộn hạt, khí
nén theo đường ống (2) vào ống trung tâm làm Hình 9. Thiết bị ngâm
cho tỷ trọng của hỗn hợp hạt - nước trong ống nhỏ hơn ngoài ống. Do đó hỗn hợp hạt - nước trong ống (1) đi lên phía trên và theo 2 ống (6) phân phối trên bề mặt thiết bị. Hỗn hợp hạt - nước bên ngoài ống đi xuống phía rồi lại theo ống (1) đi lên phía trên. Cứ như thế hạt được đảo trộn để rửa sạch, lưới chắn (7) dùng để giữ hạt khi muốn tháo nước ra khỏi thiết bị mà không cần tháo hạt. Còn hệ thống ống (3) dùng để cung cấp không khí cho hạt trong quá trình ngâm.
Cách thức thực hiện
Đại mạch trong thiết bị sau khi tiến hành quá trình rửa và sát trùng sẽ được chuyển sang chế độ ngâm. Sau khi kết thúc quá trình rửa và sát trùng, chúng ta cho nước sạch vào thùng đến vạch định mức và ngâm hạt trong 6 giờ và cứ mỗi giờ thì khối hạt được
23
sục khí 5 phút, tiếp theo khối hạt sẽ được ngâm theo chế độ: ngâm nước 6 giờ, “ngâm khan” trong không khí 4 giờ và cứ mỗi giờ thì thổi khí nén vào khối hạt 3-5 phút.
Khi hạt ngâm nước yêu cầu bề mặt hạt trong thùng phải bằng phẳng và nước ngập hạt ít nhất 0,2m. Thời gian ngâm của mẻ là 48 giờ và thay nước 6 lần, nhiệt độ nước ngâm là 12-140C, khi hạt đạt đến độ ẩm W=43,5% thì quá trình ngâm kết thúc.
Các biến đổi
- Sự thẩm thấu và khuếch tán của nước vào hạt
- Sự hoà tan của các chất polyphenol, chất chát, chất màu ở vỏ hạt - Sự thẩm thấu một số ion và muối hoà tan trong nước vào hạt - Sự hút nước và trương nở của tế bào
- Sự hoà tan các hợp chất thấp phân tử trong nội nhũ vào nước - Sự vận chuyển các chất hoà tan vào phôi
- Sự hoà tan tất cả enzyme có trong hạt vào nước hay là sự giải phóng enzyme khỏi trạng thái liên kết vào trạng thái tự do
- Sự hoạt hoá enzyme oxy hoá khử và enzyme thuỷ phân (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sự hô hấp của hạt
- Sự thuỷ phân các chất hữu cơ cao phân tử
- Xuất hiện dấu hiệu của sự phát triển cây non ở phôi
- nước tự do thẩm tích vào bên trong hạt làm thể tích, khối lượng hạt tăng lên và hạt mềm hơn và dễ thuỷ phân hơn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm hạt
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt. Trong một giới hạn nhất định, nhiệt độ của nước ngâm tăng thì tốt độ hút nước của hạt cũng tăng, có nghĩa là thời gian để hạt đạt đến độ ẩm cần thiết sẽ giảm đi. Để đạt được chất lượng malt thành phẩm cao nhất thì nhiệt độ ngâm thích hợp nhất là 10-120C . Nhiệt độ thấp hơn 100C thì sự phát triển của phôi sẽ bị ức chế còn nhiệt độ cao hơn 150C sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật gây thối (chủ yếu) phát triển. Ngoài ra ở nhiệt độ cao, tốc độ hút nước của
24
hạt tăng, để xảy ra hiện tượng hạt bị “sũng nước”, phôi bị “ủng” và làm hạt mất khả năng nảy mầm. Nhiệt độ cao cũng làm cho cường độ hô hấp của hạt tăng lên, ảnh hưởng không tốt đến quá trình nảy mầm của hạt.
Thời gian ngâm (giờ) 0 16 40 68 87 112
Bảng 2. Động học quá trình hút nước của hạt ở nhiệt độ khác nhau
(Trích từ “Công nghệ sản xuất malt & bia”)
Độ lớn của hạt
Độ lớn của hạt là yếu tố thứ hai ảnh hưởng đến tốc độ hút nước và cường độ hô hấp của hạt. Hạt to hút nước chậm hơn hạt bé. Ở cùng một điều kiện như nhau, hạt có kích thước bề dày lớn hơn 2,8mm hút nước đến độ ẩm cần thiết 45% cần một thời gian dài hơn so với hạt có bề dày nằm giữa 2,5 và 2,8mm là 15 giờ, còn so với hạt có bề dày nằm giữa 2,2 và 2,5mm thì chậm hơn 25-30 giờ.
Hàm lượng protein của hạt
Hạt càng chứa nhiều protein thì tốc độ hút nước càng chậm. Nguyên nhân của hiện tượng này là protein khó trương nở và khả năng hút nước cũng kém. Thiếu sót này của hạt sẽ được khắc phục nếu như khối lượng vỏ trấu của chúng cao. Để làm rõ luận điểm trên, người ta tiến hành ngâm hạt của năm giống đại mạch khác nhau, ký hiệu A, B, C, D, E và thu được kết quả.
Loại đại mạch
A B C D E
Bảng 3. Động thái hút nước của đại mạch có hàm lượng protein và chất tro khác nhau
Điều kiện khí hậu của vùng gieo trồng đại mạch
Đặc biệt là trong giai đoạn cây trổ bông đến lúc thu hoạch cũng ảnh hưởng đến khả năng hút nước của hạt và đến chừng mực nào đó chi phối tiến trình các quá trình trong giai đoạn ngâm. Đại mạch gieo trồng ở vùng khí hậu khô, độ ẩm không khí thấp, lượng mưa ít và đất đai kém màu mỡ có khả năng hút nước kém hơn so với đại mạch được trồng ở vùng khí hậu ôn hoà. Khả năng thích ứng với điều kiện sống của thực vật phải có liên quan đến cấu trúc vi thể của tế bào. Thực vật sống ở vùng khô cằn, kể cả hạt của chúng phải có cấu tạo tế bào phù hợp sao cho khả năng thoát nước là ít nhất, mà quá trình hút nước và nhả hơi nước là hai quá trình thuận nghịch của tế bào thực vật.
Thành phần hoá học của nước
Thành phần hoá học của nước cũng là một yếu tố khá mạnh ảnh hưởng đến tốc độ hút nước, khả năng hoà tan các chất polyphenol, chất chát, chất màu của vỏ và cường độ hô hấp của hạt.
Các ion kim loại kiềm và kiềm thổ là những cấu tử thường trực ở trong nước. Nếu hàm lượng của chúng cao, sẽ thúc đẩy quá trình ngâm hạt nhanh hơn. Chúng hoà tan một lượng đáng kể các hợp chất polyphenol, chất đắng và chất màu ở vỏ hạt và nước. Chính sự hoà tan này là cách tốt nhất để nước thấm qua hạt một cách nhanh hơn.
Ion kim loại nặng ở trong nước có khả năng cản trở sự hút nước của hạt, đặc biệt là ion sắt. Với hàm lượng cao, chúng sẽ tạo ra một màng bao phủ lên hạt. Màng bao này cản
trở sự xâm nhập của nước vào bên trong, cản trở sự tiếp xúc với oxy và cản trở con đường giải thoát khí cacbonic khi hạt hô hấp. Ngoài ra ion sắt còn có thể tham gia phản ứng hoá học với các chất màu để tạo thành các phức chất và làm biến màu của hạt.
Ngâm hạt không chỉ là quá trình đơn thuần để hạt hút nước đến độ ẩm cần thiết mà là bước khởi đầu của quá trình phát triển cây non. Ở đây xảy ra nhiều quá trình phức tạp nhưng ở cường độ thấp và tiến trình của nó bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau. Hầu hết các muối hoà tan trong nước ngâm hạt, dù ở mức độ ít nhiều chúng đều ảnh hưởng đến sự phát triển của mầm non sau này. Trong các muối hoà tan trong nước thì muối clorua của canxi, magie và đặc biệt là của natri gây ảnh hưởng mạnh mẽ hơn cả đến các quá trình đó.
Phương pháp ngâm
Phương pháp ngâm tưới phun: đây là phương pháp ngâm tiên tiến nhất hiện nay. Bằng phương pháp này ta có thể cung cấp liên tục, đầu đủ và đều lượng oxy cần thiết cho hạt. Thực chất của phương pháp này là: hạt trước khi ngâm được rửa sơ bộ ở những thùng riêng, sau đó được đỏ xuống màng lưới chuyển động thành từng lớp dày, màng lưới này liên tục đi qua những vòi phun nước kiểu hoa sen, hạt được tưới liên tục bởi những luồng nước rất mịn và bão hòa oxy giống như sương, cứ như vậy liên tục cho đến khi đạt độ ẩm cần thiết.
Bằng phương pháp này, nếu ngâm ở 10÷12°C thì chỉ mất 48h, đồng thời mầm phát triển nhanh và mạnh, sau khi ngâm khoảng 70% hạt đã nứt mầm, malt thu được có chứa nhiều chất có N hòa tan, đồng thời độ hoạt động của amylase và protease rất mạnh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});