2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
2.2.5.2 Các quá trình xảy ra khi ươm mầm
Sự biến đổi hình thái
+ Bên ngồi: Mầm và rễ bắt đầu xuất hiện từ từ.
+ Bên trong: Dưới tác dụng của các enzim tiến sâu vào các tế bào của hạt để thủy phân các chất có trong hạt.
Sự hoạt hóa của các enzim.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 26 - Amylaza.
+ -amylaza: Tăng lên đáng kể ở ngày thứ ba và thứ tư.
+ -amylaza: Tồn tại ở hai dạng liên kết và tự do. Trong thời gian ươm mầm, hoạt lực đều tăng lên.
+ Amylophotphataza: Cũng tăng lên nhưng không nhiều.
- Proteaza: Khi nẩy mầm, hoạt tính tăng lên 4 lần. Nhóm này bao gồm các enzim proteinaza, pectidaza và amydaza.
- Xitaza: Hoạt lực tăng lên rất nhiều trong quá trình ươm mầm.
- Esteraza: Trong thời kì ươm mầm, hoạt tính của photphataza tăng 7-10 lần. Lipaza tăng nhiều vào cuối thời kì ươm mầm.
- Các enzim hơ hấp: Tăng nhiều, nhưng vẫn ít hơn amylaza. Sự hơ hấp.
Q trình hơ hấp xảy ra trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí tuỳ thuộc vào các điều kiện của mơi trường.
Q trình hơ hấp sẽ sinh ra nhiệt, CO2 và làm hao tổn lượng chất khô trong hạt.
Sự thay đổi thành phần hố học.
Sự hồ tan thành tế bào dưới tác dụng của enzim xitaza. Sự thuỷ phân tinh bột dưới tác dụng của hệ enzim amylaza. Sự thuỷ phân protein nhờ proteaza.
Sự thuỷ phân chất béo nhờ enzim lipaza
2.2.5.3. Các phương pháp ươm mầm
Nhiệm vụ của quá trình là tạo được malt giàu enzyme, chứa các chất hoà tan tốt và mất mát tinh bột là ít nhất.
Có nhiều phương pháp ươm mầm: - Ươm mầm khơng thơng gió. - Ươm mầm thơng gió.
+ Ươm mầm thơng gió trong catset (trong ngăn). + Ươm mầm thơng gió trong thùng quay.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 27 Ở đây ta chọn ta chọn phương pháp ươm mầm trong ngăn có luống di động. Phương pháp này tuy tốn nhiều diện tích nhưng có những ưu điểm là dễ cơ khí hóa và tự động hóa các thao tác công nghệ, hệ số sử dụng mặt bằng cao hơn các nhóm thiết bị các hệ khác, chất lượng của malt đồng đều.
2.2.5.4. Thiết bị
a) Buồng xử lí nước nhiệt – khơng khí
Cấu tạo
Cấu tạo của buồng xử lí rất đơn giản: một mặt bằng nhỏ, có xây nhiều tường lửng (để tăng chiều dài đường đi của khơng khí), phía trên lắp đường ống dẫn nước nén và vòi hoa sen phun. Để phun mù được đều khắp, các vịi phun nên bố trí lệch theo kiểu bàn cờ. Nước nén để phun mù có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phịng ươm - về mùa hè và cao hơn về mùa đông. [1, tr 141]
Nguyên tắc hoạt động:
Để khơng khí sau khi đi ra khỏi buồng xử lí có các thơng số như ta u cầu, lưu lượng quạt thổi, đường đi của khơng khí, nhiệt độ và áp lực phun của nước,...ta phải tính tốn cho phù hợp.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 28 Khơng khí sau khi xử lí được chuyển đến (bằng quạt nén hoặc quạt hút ) thiết bị ươm mầm bằng hệ thống mương dẫn. Đường đi của khơng khí hay là độ dài của mương dẫn phải phù hợp với tốc độ di chuyển của khơng khí. Nếu độ dài của mương dẫn quá lớn thì trên đường di chuyển, hơi nước của khơng khí sẽ ngưng tụ lại trên thành mương. Trong trường hợp như vậy, trong mương dẫn nên lắp bổ sung các ống phun mù (3) để tăng cường độ ẩm cho khơng khí. Mương dẫn khơng khí phải nhẵn ở phía trong và tránh gấp khúc quá nhiều và cũng không nên có những gấp khúc kiểu “tay áo” (góc gấp khúc khơng được thấp hơn 900).
Buồng xử lí khơng khí dùng chung một buồng xử lí trung tâm, sau đó khơng khí được thổi đến các nơi cần sử dụng theo đường ống riêng. [1, tr 142]
b) Cách tiến hành ươm trong các luống ươm.
Đầu tiên hạt đã ngâm đưa vào luông thứ nhất. Sau một ngày lô hạt này được chuyển sang luống thứ hai, cịn luống thứ nhất lại đón lơ hạt mới từ thiết bị ngâm chuyển sang và cứ chuyển như vậy cho đến khi đầy các luống. Trong đó cư 12h thì đảo hạt một lần.
c) Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của luống ươm:
Luống ươm bao gồm một dãy ngăn hở hình chữ nhật. Các ngăn được cách với nhau bằng các bức tường lửng bằng bê tông cốt thép hoặc gạch tráng xi măng. Đáy chính của ngăn bằng xi măng và hơi nghiêng để cho nước dễ thốt. Cách đáy chính một khoảng có đặt đáy lưới bằng kim loại.
Tiết diện của các lỗ không nhỏ hơn 10%.
Đáy lưới có thể có cấu tạo tháo được đặt cách đáy chính 0,7m. Dọc theo các tường ngăn có đặt đường ray cho máy đảo làm việc...Số ngăn ươm bằng số ngày ươm.Chiều
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 29 cao của lớp hạt trong các ngăn phụ thuộc vào thể tích của hạt nảy mầm và nó thay đổi từng ngày. Cuối thời kỳ ươm mầm thể tích của hạt tăng lên khoảng 1,5 lần.
Hạt đã ngâm từ thùng ngâm chuyển vào phòng ươm bằng cách tự chảy hoặc nhờ bơm ly tâm. Hạt được phân bố đều trên bề mặt sàn ươm và lúc đầu khơng thổi khí. Khi nhiệt độ của hạt đạt từ 15170C ta bắt đầu cho khơng khí ẩm thổi qua lớp hạt từ dưới lên trên. Thổi khơng khí có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục. Cứ 12 giờ tiến hành đảo hạt một lần, riêng ở thời kì hạt phát triển mạnh thì sau 8 giờ đảo một lần.
Sau khi ươm xong malt tươi được đưa đi xử lý tiếp.
Quá trình ươm mầm được thực hiện trong 10 ngày sau đó ta tiến hành đem đi sấy. Nhiệt độ ươm mầm dao động trong khoảng 15 ÷ 200C. [1, tr 150]
2.2.6 Sấy malt 2.2.6.1 Mục đích: 2.2.6.1 Mục đích:
Giai đoạn cuối cùng của quá trình malt hóa đại mạch là sấy malt tươi. Ở giai đoạn này tính chất cơng nghệ của malt được định hình và ở chừng mực nào đó nó quyết định tính chất cảm quan của sản phẩm.
Sấy malt tươi nhằm các mục đích sau:
- Malt tươi có độ ẩm 44%, là đối tượng lý tưởng cho vi sinh vật tấn công, là sản phẩm khơng bền vững. Mục đích chính của q trình sấy là đưa hàm ẩm của malt xuống còn 6% để chuyển chúng thành sản phẩm bền vững, dễ dàng cho việc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập và phát triển của vi sinh vật.
- Trong quá trình sấy, nhiệt độ của khối hạt được tăng dần và tăng rất chậm, còn hàm ẩm của chúng cũng giảm dần và giảm rất chậm. Trong phạm vi nhiệt độ dưới 40oC và hàm ẩm của hạt trên 20% là điều kiện lý tưởng cho hệ enzyme thuỷ phân hoạt động. Kết quả của các quá trình enzyme này là một lượng đáng kể các hợp chất cao phân tử được phân cách thành sản phẩm thấp phân tử dễ hoà tan, làm tăng hàm lượng chất chiết hoà tan của thành phẩm.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 30 - Song song với việc tách nước cịn diễn ra các q trình sinh hố, hố học và hố lý khác. Nó là nguyên nhân của việc tạo thành các chất tạo hương, vị và tăng cường độ màu cho sản phẩm.
- Do quá trình sấy được tiến hành ở nhiệt độ cao nên hầu hết các loại vi sinh vật bám trên hạt, hoặc bị tiêu diệt, hoặc chuyển về dạng bào tử, hạn chế đến mức tối thiểu khả năng hư hỏng do chúng gây ra, làm tăng độ bền sinh học của sản phẩm.
- Đối với malt diastilin: malt phải được sấy ở nhiệt độ thấp hơn 500C, với điều kiện sấy như vậy malt sẽ có hoạt lực diastaza rất cao. [3, tr 66]
2.2.6.2 Các quá trình xảy ra khi sấy.
Khi nhiệt độ nhỏ hơn 45oC
Khi độ ẩm của hạt vẫn còn đủ, tức là lớn hơn 20%, sự sống của hạt và sự phát triển của mầm vẫn còn tiếp diễn. Sự phát triển của phôi dừng lại ở 38oC và chết ở 55oC trong môi trường ẩm. Kéo theo:
- Sự tăng nhẹ năng lực diastaza.
- Tăng hàm lượng đường khử và đường sáccaroza. - Sự hoà tan một phần hợp chất nitơ.
- Sự tái tổng hợp trong mầm.
Khi nhiệt độ vượt quá 45 đến 55- 60oC
Phơi vơ hiệu hố nhưng hoạt tính vẫn cịn, kéo theo
- Tăng lượng đường dextrin, sản phẩm của quá trình phân huỷ tinh bột.
- Tăng hàm lượng chất nitơ hoà tan: pecton khi nhiệt độ 50oC; axitamin khi nhiệt độ đạt 45- 50oC. Những hợp chất này sẽ được tích luỹ trong malt
- Hoạt lực enzim lớn khi w >20%, yếu khi w= 10-12% và bị vô hoạt ở w= 7-8%. Đối với malt diastilin ta chỉ sấy ở nhiệt độ < 50oC sẽ làm tăng hàm lượng enzim diastaza.
2.2.6.3 Thiết bị sấy
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 31 - Thiết bị sấy gián đoạn.
- Thiết bị sấy bán liên tục. - Thiết bị sấy liên tục.
Căn cứ vào hình dáng của thiết bị và tư thế “nằm” của malt lúc sấy, chúng được chia thành:
- Thiết bị sấy đứng. - Thiết bị sấy nằm ngang.
Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ở đây ta chọn thiết bị sấy liên tục . [3, tr 63]
2.2.6.4 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tắc hoạt động
Trong quá trình sấy ta sử dụng tháp sấy RCD-120 [7]
a) Cấu tạo
Thiết bị được cấu tạo như hình vẽ:
Tháp chứa gồ các tầng ghép lại với nhau theo chiều cao, tăng sứ chứa hạt giảm diện tích lắp đặt, khả năng tiếp
xúc khơng khí sấy với hạt, đồng thời có cơ
cấu tháo liệu dạng trục rải nên giảm độ ẩm
của khối hạt như nhau, hạt sau khi sấy có độ đồng đều cao.
Quạt ly tâm được thiết kế phù hợp, hiệu suất cao, độ ồn thấp tiêu thụ điện năng thấp. Khi khơng khí cung cấp, cụm thiết bị sẽ chuyển sang chế độ làm mát.
Bên cạnh có hệ thống gia nhiệt cho tác nhân sấy.
b) Nguyên tắc hoạt động:
Malt tươi từ thiết bị ươm mầm nhờ vít tải đưa vào hệ thống sấy qua cửa nạp liệu đặt phía trên nắp. Sau khi nguyên liệu vào được đưa vào tầng chứa hạt, sau đó chúng được chuyển xuống tầng sấy hạt số 1 và số 2, khối malt được sang đều nhờ hệ thống cào, malt
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 32 tươi ban đầu được sấy ở tầng hạt số 1 đến giai đoạn cuối được đổ xuống tầng hạt số 2 nhiệt độ tối đa ở tầng 2 là 500C . [1, tr 190]
Khơng khí trước khi thổi vào khối malt phải được gia nhiệt. Nhờ hệ thống van khí nén, khơng khí sau khí sấy được gia nhiệt và tuần hoàn trở lại.
Sau khi sấy tới độ ẩm cịn 6 % thì chúng được chuyển xuống vùng thiết bị làm mát để ổn định nhiệt độ và vùng làm mát cũng có tác dụng để điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân sấy.
Kết thúc quá trình sấy, khối nguyên liệu được tháo xuống dưới theo vít tải qua thiết bị tách mầm.
Tiến hành sấy malt ở nhiệt độ 50oC
Nhiệt độ malt vào là 26oC tương đương với nhiệt độ môi trường.
Malt trước khi sấy sẽ có độ ẩm 44% và sau khi sấy xong sẽ đạt độ ẩm là 6%.
2.2.7 Tách mầm và rễ cho malt khô: 2.2.7.1 Mục đích 2.2.7.1 Mục đích
Malt và rễ cần tách khỏi malt, vì chúng có tính chất hút nước mạnh, đồng thời gây ra hương vị không mong muốn cho công nghệ sản xuất bia. Nếu không tách rễ ra khỏi malt thì trong quá trình bảo quản chúng sẽ hút nước và phá vỡ sự cân bằng ẩm trong hạt, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật và những q trình khơng thuận lợi cho đến chất lượng malt. Tách rễ và mầm cần phải tiến hành ngay sau khi sấy, nếu để lâu rễ sẽ hút nước, khiến cho rễ bị dai khó tách khỏi malt.
Malt sau khi sấy xong cần loại bỏ mầm, rễ vì trong thành phần của chúng có nhiều hợp chất có thể gây ra vị đắng khó chịu cho bia.
Dừng q trình nảy mầm và q trình chuyển hóa tiếp theo.
Cung cấp cho malt hương vị phù hợp cho loại bia làm từ chúng. [2, tr 142] Việc loại bỏ rễ cần được tiến hành ngay vì:
- Cơng đoạn này góp phần làm nguội malt. - Rể có tính háo nước cao khi cịn đang nóng.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 33
2.2.7.2 Cách thực hiện. a) Cấu tạo a) Cấu tạo
Muốn tách mầm và rễ, người ta dùng máy cắt. Máy cắt là một lưới hình trụ quay chậm và đặt hơi nghiêng trong thùng gỗ kín. Lỗ lưới dài 25mm và rộng 1,5mm bên trong thùng hình trụ có một trục quay
nhanh, gắn liền với trục có những cánh quạt.
b) Nguyên tắc hoạt động:
Khi thùng quay thì trục có cánh quạt cũng quay, nhưng hai tốc độ quay khác nhau, do đó sẽ gây ra một lực ma sát giữa malt và các cánh quạt. Nhờ lực ma sát này mà rễ bị cắt đứt và đi qua các lỗ lưới ra ngồi. Cơng suất của máy tách mầm thường là 1000 ÷ 2000 kg/giờ. Malt sau khi tách mầm và rễ đi qua các cân tự động và đưa đến xilô chứa. [1, tr 209]
2.2.8. Bảo quản malt khô
Sau khi sấy và tách rễ xong malt chưa thể dùng ngay để sản xuất bia, vì các lý do sau đây:
- Vỏ giòn, nghiền bị nát, trong quá trình đường hóa sẽ hịa tan một lượng lớn polyphenol làm cho bia kém độ bền keo, dịch đường khó lọc.
- Hoạt lực enzyme thủy phân chưa ổn định, q trình đường hóa diễn ra khó khăn, hiệu suất thu hồi sản phẩm chưa đạt giá trị cao nhất.
1-malt còn rễ; 2-tang quay mắt sàng; 3- xa quay; 4- quạt gió; 5- malt đã tách rễ; 7- vít tải; 8- rễ malt.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 34 Vì những lý do trên đây, trước lúc
trở thành nguyên liệu sản xuất bia, malt khô nhất thiết phải trải qua giai đoạn bảo quản, thời gian ít nhất là 3 – 4 tuần.
Malt được bảo quản trong xilô chứa là thích hợp vì trong thời gian bảo quản, bề mặt tiếp xúc với khơng khí ít hạt sẽ hút nước làm tăng hàm
ẩm nên vỏ của hạt sẽ mềm và dẻo, lúc nghiền không bị nát, tạo lớp màng lọc lý tưởng cho quá trình lọc bã malt. Cũng do hạt hút thêm nước, thể tích của chúng sẽ tăng lên, đồng thời trong lúc này ở trong hạt xảy ra một số quá trình mà kết quả của chúng là:
- Hoạt lực amylaza và proteaza tăng.
- Hàm lượng đạm hoà tan tăng nhưng không đáng kể. Trước lúc bảo quản, nhiệt độ của malt cần hạ xuống 200C.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 35
CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1. Chọn các thông số ban đầu 3.1. Chọn các thông số ban đầu
3.1.1. Năng suất của nhà máy
Malt thành phẩm 15.000 tấn sản phẩm /năm.
3.1.2. Chọn các số liệu ban đầu của nguyên liệu
- Độ ẩm ban đầu của đại mạch khi nhập : W=13%. - Khối lượng riêng của đại mạch: = 665 kg/m3.
- Khối lượng riêng của malt sau khi sấy: = 600 kg/m3 . - Độ ẩm của đại mạch sau khi rửa, ngâm: W= 45%.
- Hệ số trương nở thể tích của đại mạch sau khi rửa và ngâm so với đại mạch trước khi ngâm: 1,42. [1, tr 97]
- Độ ẩm của đại mạch sau khi ươm mầm: W= 44% .
- Hệ số trương nở thể tích của đại mạch sau khi ươm mầm so với đại mạch trước khi ngâm là: 2. [1, tr 217]
- Độ ẩm của malt sau khi sấy: W= 6%.
- Hệ số trương nở thể tích của malt sau khi sấy so với đại mạch trước khi ngâm là: