CHƯƠNG 3 : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
3.2 Khu vực nấu
3.2.1.8 Thiết bị nghiền Gạo
a, Mục đích
Gạo phải được nghiền càng mịn càng tốt, khi đó khả năng tiếp xúc giữa cơ chất với enzyme càng cao, hiệu quả thủy phân càng triệt để. Bởi gạo có cấu trúc tinh bột cịn ngun vẹn, hệ thống enzyme amylase và protease có trong gạo rất nghèo lại khơng được hoạt hóa nên chúng khó bị thủy phân.
b, Thiết bị Cấu tạo
Hình 3.9 Cấu tạo máy nghiền búa Nguyên tắc hoạt động
Nguyên liệu đi qua máy nhờ động lực của quạt hút gắn trên phễu chứa bột, tạo áp suất âm ở đầu ra của máy xay. Nguyên liệu được hút qua cửa vào (1), qua phần gờ hình tam giác. Ở đây, gió được thổi vng góc với dịng nguyên liệu, những hạt nguyên liệu nhẹ sẽ thay đổi góc rơi đi vào buồng xay (3). Những hạt sạn và tạp chất nặng sẽ rơi vào khay tạp chất (7) của máy. Trên đường đi, nguyên liệu còn va vào một thanh nam châm mạnh (2) để hút tách những mảnh kim loại nhỏ trong nguyên liệu.
c, Yêu cầu Gạo sau khi nghiền
- Tấm lớn: 15% - Tấm bé: 40% - Bột : 45%
d, Sự cố thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục
Bảng 3.1 Sự cố và biện pháp khắc phục trong quá trình nghiền Gạo và Malt.
Sự cố Nguyên nhân Biện pháp xử lí
Kích thước ngun liệu
khơng đạt yêu cầu. - Sàng rây bị thủng.
- Điều chỉnh vô lăng không đúng cách.
- Thay lưới sàng rây. - Điều chỉnh lạo vô lăng.
Nghẽn trục, gàu tải. - Tốc độ nạp nguyên liệu
quá nhanh. - Điều chỉnh lại tốc độ nạpnguyên liệu. Nghẽn máy - Do trong nguyên liệu có - Kiểm tra nguyên liệu
- Nạp nguyên liệu vào quá nhiều so với tốc độ của máy.
- Điều chỉnh tốc độ nạp nguyên liệu.
3.2.1.9 Nồi nấu
a, Q trình Hồ hóa (nấu gạo + termanyl) Mục đích
Dùng nhiệt độ cao để nấu chín tinh bột gạo và nhờ sự hoạt động của enzyme thủy phân Termanyl để phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong gạo, phá vỡ màng tế bào của tinh bột và làm đứt các liên kết giữa chúng để tạo ra các cấu tử phân tử thấp dễ hòa tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường.
Cách tiến hành:
Bột gạo được xay nhuyễn được pha với nước với tỉ lệ (4:1) cùng với enzym termanyl. Sau khi pha bột xong
Sau khi pha bột xong, được nâng nhiệt lên 72℃ và giữ nhiệt trong 20 phút để trong khoảng thời gian này hạt tinh bột sẽ bắt đầu hút nước và trương nở lên, làm tăng độ nhớt của dịch bột, đồng thời để enzyme amylase tác dụng lên các phân tử amylose và amylopectin. Kết quả là sau một thời gian ngắn, các phân tử polyme của tinh bột bị cắt thành những phân tử có số gốc glucose ít hơn, tập hợp thành những dạng dextrin khác nhau (gọi là oligosaccharide). Lúc này tinh bột đã được dịch hóa một phần.
Sau đó nâng nhiệt lên 83℃ và giữ nhiệt trong 5 phút để các hạt tinh bột to hơn được tối ưu cắt đứt các liên kết.
Giai đoạn tiếp theo hạ nhiệt xuống 76 bằng nước nóng 26 và giữ nhiệt℃ ℃ trong vịng 20 phút để tiếp tục dịch hóa lần hai. Tiếp tục nâng nhiệt lên 100℃ trong thời gian 20 phút để hồ hóa hồn toàn tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho q trình đường hóa và q trình lọc sau này. Mục đích chính của việc đẩy lên 100oC nhằm để q trình hồ hố vẫn có thể được tiếp tục cho đến triệt để, và để khi hội cháo với malt thì với nhiệt độ của nồi malt là 49oC thì sẽ cho ra nhiệt độ 65oC, ngồi ra cịn phân hủy enzyme amylase và tiêu diệt các vi sinh vật tạp lẫn trong nồi cháo.
Dịch cháo được coi là chín nếu: Cháo có mùi thơm nhẹ đặc trưng của gạo, màu vàng rơm, nếu cháo có màu tối sẫm, mùi khét, vị đắng là cháo bị cháy, mùi ngái thì ngun liệu chưa chín.
b. Q trình Dịch hóa Mục đích
Cách tiến hành
Khi nồi gạo bắt đầu đun sơi thì nồi malt tự động chạy.Khi nhiệt độ nồi gạo đạt 85 thì máy nghiền bắt đầu nghiền malt, hòa trộn malt nạp vào nồi malt.℃
Đầu tiên ở nồi nấu malt ta tiến hành ngâm bột malt ở 50 trong khoảng 20℃ phút để thực hiện dịch hóa malt. Malt sau khi nghiền và nước được phun vào cùng một ống dẫn với áp lực lớn nhằm hịa tan vào nhau, tránh hiện tượng vón cục. Đồng thời lúc này cánh khuấy bắt đầu hoạt động để bột malt không lắng xuống đáy, tránh hiện tượng cháy, khét. Bổ sung acid lactic nhằm tạo dung dịch đệm ổn định Ph và bổ sung CaCl2: Ca2+ có tác dụng làm tăng tính bền và hoạt tính của enzyme α-amylase, cải thiện sự kết lắng của nấm men sau này; Cl- góp phần tạo vị dịu cho bia, ngồi ra còn giúp enzyme bền hơn và làm mềm nước)
c, Q trình Đường hóa Mục đích
Q trình đường hóa là tạo các vùng nhiệt độ thích hợp cho hệ thống enzyme hoạt động, phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong malt và gạo thành các sản phẩm dạng hòa tan.
Thành phần của dịch đường gồm 93% chất hữu cơ chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp, 7% các chất vô cơ.
Cách tiến hành
Dịch cháo sau khi kết thúc hồ hóa thì được bơm từ từ sang nồi malt. Sau đó nâng nhiệt lên 65 và giữ nhiệt trong 30 phút để tiếp diễn q trình đường hóa, đây℃ là nhiệt độ thích hợp để enzyme β−amylase hoạt động thủy phân tinh bột thành maltose và các dextrin. Tiếp tục nâng nhiệt lên 75 và giữ nhiệt trong vòng 30 phút℃ để kết thúc q trình đường hóa. Đây là nhiệt độ thích hợp cho α-amylase tác dụng lên amylose và amylopeptin của tinh bột tạo thành nhiều gốc glucose từ đó tạo thành những phân tử dextrin khác nhau. Sản phẩm chủ yếu của cơng đoạn này là dextrin (chính các dextrin này sẽ tạo độ keo, độ bền, độ dày của bọt). Đến đây quá trình đường hóa kết thúc.
Nâng nhiệt độ lên 76oC với mục đích thời làm giảm độ nhớt của hồ malt, tạo điều kiện thuận lợi cho q trình lọc. Ngồi ra là tại nhiệt độ này, q trình đường hố vẫn đang xảy ra cho tới cùng, ở 76oC để enzyme amylase vẫn có thể hoạt động tốt hay cịn gọi là giai đoạn “đường hố muộn”. Ngồi ra, để bù trừ thất thoát nhiệt trên đường ống từ nồi malt sang nồi lọc, do nồi lọc khơng có thiết bị nâng nhiệt. Khi nhiệt độ lên đến 76oC thì được bơm ngay qua nồi lọc, tách dịch nha ra khỏi bã hèm.
d, Thiết bị Cấu tạo
2. Lớp cách nhiệt 3. Cánh khuấy 4. Trục cánh khuấy 5. Hộp giảm tốc 6. Motor 7. Cửa cấp tác nhân nhiệt 8. Cửa tháo sản phẩm 9. Đường cấp nước 10. Đường thoát hơi 11. Cửa nạp liệu 12. Cửa quan sát 13. Đèn báo 14. Nhiệt kế 15. Nón chụp khói 16. Quả cầu CIP 17. Cửa tháo hơi 18. Cửa tháo nước Hình 3.10 Cấu tạo nồi nấu
Thiết bị có dạng thân trụ đáy cơn, nắp có dạng hình nón có lắp ống thốt hơi, trên nắp thiết bị cịn có đèn và cửa quan sát để bổ sung phụ gia vào. Thiết bị cịn có hệ thống cấp hơi gián tiếp để gia nhiệt, đồng thời thân nồi, đáy nồi được bao bọc bởi một lớp bảo ơn, nên thiết bị có dạng 2 vỏ, ở giữa 2 vỏ có lớp áo hơi.
Đối với nồi gạo thì có 2 lớp áo hơi gồm lớp áo hơi nằm ở đáy nồi và hơn 1/3 chiều cao thân nồi cạnh đáy nồi. Cịn nồi malt có 3 lớp áo hơi. Ở đáy nồi có bộ phận chứa nước ngưng tụ. Nước ngưng tụ được xả qua van xả nước ngưng. Bên trong nồi có cánh khuấy đảo trộn dịch nấu tránh hiện tượng gia nhiệt cục bộ và cháy dịch nấu. Nồi có quả cầu CIP dùng để vệ sinh sau mỗi mẻ nấu. Ngồi ra trong nồi nấu cịn có hệ thống bơm hồi lưu để tránh phòng cánh khuấy bị hư hỏng.
Nguyên tắc hoạt động
Trước khi vận hành phải kiểm tra toàn bộ nồi gồm hệ thống ống, van dẫn và xả nguyên liệu, van hơi, động cơ khuấy. Khi an toàn mới được vận hành.
Trước khi tiến hành cấp nước ngâm bột gạo phải vệ sinh thiết bị trước, mở hơi nhẹ trước 5 phút để sát trùng nồi, khi bơm đủ nước đáy ta tiến hành cấp bột và nước theo tính tốn của phịng cơng nghệ.
Cho cánh khuấy hoạt động trước 5 phút trước khi cấp bột. Trong quá trình cấp bột phải chú ý đóng van xả nguyên liệu.
phải chú ý xả hơi nóng từ từ để khơng bị rung động mạnh.
Lấy mẫu phân tích qua van lấy mẫu nếu đạt yêu cầu sẽ chuyển sang nồi đường hóa.
Yêu cầu phải thường xun có người theo dõi q trình nấu. Sau mỗi ca nấu phải vệ sinh nồi sạch sẽ.
e, Các sự cố xảy ra và cách khắc phục trong quá trình nấu Nấu gạo( hồ hóa)
Trong q trình hồ hóa hay xảy ra hiện tượng cháo bị trào ra ngồi do nhiệt độ cao trong q trình đun sơi. Để khắc phục sự cố này tiến hành cấp nước lạnh vào, mở van xả hơi, tạm thời ngừng cấp hơi. Sau đó mới từ từ điều chỉnh lại hơi vào nồi.
Cháo bị vón cục, bột rơi vào các ổ trục cánh khuấy, van xả dịch bị tắc, cháo bị dính dầu mỡ. Khi van xả bị tắc phải tiến hành ngừng xả kiểm tra lại van. Cháo bị cháy ít trộn lẫn vào các mẻ nấu khác, nếu bị cháy nhiều phải bỏ đi để đảm bảo u cầu cơng nghệ.
Nấu malt( đường hóa)
Bảng 3.2 Các sự cố xảy ra và cách khắc phục trong q trình đường hóa.
Sự cố Ngun nhân Cách khắc phục
Van nạp liệu vơ malt, gạo bị tắc. Do khí nén yếu, khơng đủ cung cấp => các van khí nén khơng mở. Báo cho phịng kĩ thuật. Q trình nấu bị sống làm cho sự chuyển hoá tinh bột thành đường glucoza không triệt để, thời gian nấu lâu.
Do cánh khuấy hoạt động không ổn định. Thay cánh khuấy. Chú ý thao tác cấp hơi, cấp nhiệt. Nguyên liệu chín cục bộ từng vùng, nhiệt độ không phù hợp
Do cấp hơi không đều. Chú ý tới nhiệt độ để điều chỉnh áp suất.
động.