Đề tài: Công nghệ sản xuất bia

Chia sẻ: Pham Khanh Dung | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

175
lượt xem 38
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đại mạch lúc nhập vào nhà máy còn chứa rất nhiều tạp chất như hạt của các loại lúa khác, hạt gẫy vỡ, sỏi đá, rác và nhiều tạp chất khác. Vì vậy sau khi nhập xong, đại mạch phải chuyển đến khu vực xử lý ngay để thực hiện việc làm sạch và phân loại hạt để sau đó đưa từng loại hạt vào kho bảo quản và sử dụng. Công việc làm sạch và phân loại hạt được thực hiện một cách nối tiếp qua các thiết bị sau: Quạt sàng, máy tách kim loại, máy chọn hạt và cuối cùng là máy...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Công nghệ sản xuất bia

Phần 1: Công nghệ sản xuất bia Chương 1: Kỹ thuật sản xuất malt từ Đại mạch I.1.1.Sơ đồ sản xuất malt từ đại mạch: Đại mạch Làm sạch Tạp chất Hạt sạch Phân loại loại III Loại I + II H2O + khí nén Rửa và sát trùng Chất sát trùng Nước Ngâm Khí nén Không khí điều hòa Nẩy mầm Sấy malt Tách mầm,rễ mầm,rễ Malt sạch Bảo quản Malt thành phẩm I.1.2. Làm sạch và phân loại hạt Đại mạch lúc nhập vào nhà máy còn chứa rất nhiều tạp chất như hạt của các loại lúa khác, hạt gẫy vỡ, sỏi đá, rác và nhiều tạp chất khác. Vì vậy sau khi nhập xong, đại mạch phải chuyển đến khu vực xử lý ngay để thực hiện việc làm sạch và phân loại hạt để sau đó đưa từng loại hạt vào kho bảo quản và sử dụng. Công việc làm sạch và phân loại hạt được thực hiện một cách nối tiếp qua các thiết bị sau: Quạt sàng, máy tách kim loại, máy chọn hạt và cuối cùng là máy phân loại. Sơ đồ công nghệ của làm sạch và phân loại hạt được biểu diễn ở hình sau: I.1.2. 1.Quạt sàng Quạt sàng dùng để quạt bụi,thóc lép, rơm, rạ, tạp chất nhẹ, đá, sỏi và nhiều tạp chất khác có trong khối hạt.
Bộ phận lám sạch của quạt sàng bao gồm một vít tải để chuyển hạt đến quạt, một hoặc hai quạt hút và hai hoặc ba sàng rung. Đại mạch được vít tải đổ vào quạt qua phễu. Ở đây có con quay để điều chỉnh lượng hạt xuống sàng thứ nhất. Sàng này bé nhất trong ba sàng của quạt và nằm hơi nghiêng so với hai sàng kia. Sàng thứ nhất có lỗ sàng hình tròn đường kính là 10-12 mm hoặc hình bầu dục dai với kích thước 35x8 mm. Sàng này sẽ giữ lại các tạp chất lớn như đá, sỏi, que củi, sợi rơm, và cọng lá,... Đồng thời lúc này hệ thống quạt hút làm việc. Không khí bị hút đi qua lớp hạt và sẽ cuốn theo bụi, các tạp chất nhe như cỏ, lá, cọng rơm rạ bé,… Và sau đó chúng được lắng xuống phễu lắng, còn bụi thì theo đường ống, để đi vào xiclon. Hạt đi qua sàng thứ nhất được đổ xuống sàng thứ hai, có lỗ sàng hình bầu dục với kích thước 25x4,5 mm. sàng thứ hai sẽ giự lại những tạp chất lớn. Qua sàng thứ hai hạt được đổ xuống sàng thứ ba. Sàng này có lỗ hình bầu dục kích thước 20x2 mm hoặc hình tròn đường kính 1,5-1 mm. sàng này sẽ giữ lại đại mạch và cho qua cát, sỏi và các tạp chất có kích thước bé. Các tạp chất và rác bụi được thu gom vào một thùng chứa riêng. Đại mạch đã được làm sạch sơ bộ được thu gom bằng một kênh riêng, ở đó chúng sẽ được thổi bằng luồng không khí mạnh và như vậy bụi và rác nhỏ còn sót lại trong khối hạt được loại trừ nốt. Năng suất của quạ sàng dao động trong khoảng lớn, từ 1500-10.000 kg/h. I.1.2. 2.Thiết bị làm sạch bằng từ tính Máy làm sạch bằng từ tính sẽ loại các mạt sắt ra khỏi khối hạt.Bộ phận chủ yếu của thiết bị là thanh nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn nam châm điện từ (như ở hình dưới). Mặt phẳng mà hạt sẽ trượt qua ở máy làm sạchbằng nam châm vĩnh cửu được đặt ở độ nghiêng 450. Dòng của khối hạt đổ xuống mặt phẳng nghiêng được điều chỉnh bằng một van hãm. Khi đi qua mặt phẳng nghiêng tất cả các vật chất có từ tính đều bị giữ lại, còn đại mạch rơi xuống phễu và chuyển ra ngoài. Nam châm dùng để chế tạo thiết bị phải có mật độ ttừ trường ít nhất là 9.000 Gaus. Chiều
dày của lớp hạt chảy qua mặt phẳng nghiêng tối đa 5 mm và tốc độ dài của chúng chỉ nên vào khoảng 0,5 m/s. I.1.2. 3.Máy chọn hạt Ở thiết bị quạt sàng ta thấy sàng thứ ba có kích thước là 20x2 mm hoặc Ф = 1- 1,5mm. Với kích thước nhỏ như vậy, những hạt có kích thước bé hoặc hạt gãy, giập và một số tạp chất khác vẫn bị giữ lại ở sàng thứ ba và thiết bị chọn hạt sẽ tách chúng ra ngoài. Bộ phận chủ yếu của máy chọn hạt là một tang quay bằng thépdày. Phía trong đục lỗ mắt sàng lõm hình bán cầu với đường kính 6,25-10 mm. Số lỗ đục trên 1m2 là khoảng 23.000-30.000. Tang quay đặt trên hai đầu co giá đỡ với độ dốc 0,07-0,1 m trên 1m chiều dài và quay với tốc độ 0,3 m/s. Nguyên tắc làm việc của máy chọn hạt được thể hiện ở hình dưới đây: Qua cửa đổ đại mạch được chuyển vào tang quay. Khi tang thực hiện chuyển động quay nó sẽ múc các tạp chất có kích thước bé, hạt gãy, vỡ và những hạt đá sỏi hình cầu vào các lỗ bán cầu. Các vật thể này sẽ quay theo tang và khi quay đến một độ cao nhất định chúng sẽ rơi xuống máng hứng. Ở trong máng hứng có trang bị một vít tải để đẩy các tạp chất này ra ngoài.Ở trong lòng tang quay còn lại la đại mạch đã được làm sạch. Nhờ có độ nghiêng của tang và chuyển động quay của nó khối hạt được dồn về phía thấp và đổ ra ngoài. I.1.2. 4.Máy phân loại hạt Công dụng của thiết bị này là để phân khối hạt thành các lô có cùng độ lớn, tương ứng với các cấp về chất lượng của hạt. Bộ phận chính của máy phân loại là một tang quay hình trụ trong đó được lắp các loại sàng có kích thước lỗ khác nhau. Nếu đại mạch phải phân làm bốn cấp chất lượng thì trang bị ba sàng có kích thước lỗ sàng như sau: Sàng 1: Ф = 2,8 mm Sàng 2: Ф = 2,5 mm Sàng 3: Ф = 2,2 mm
Đại mạch nằm trên các sàng tương ứng với loại chất lượng của hạt là loại 1, loại 2, loại 3. Hạt lọt khỏi sàng ba thi la loại bốn. Có nhiều nước, chỉ phân đại mạch thành ba cấp chất lượng. Trong trường hợp này máy phân loại hạt chỉ sử dụng hệ thống hai sàng là đủ. I.1.2.5 Bảo quản đại mạch Đối với đại mạch dùng để sản xuất malt và bia thì việc tạo và giữ được ổn định một chế độ công nghệ bảo quản thích hợp sẽ có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo toàn chât lượng của thành phẩm sau này. I.1.2.5.1.Yêu cầu của việc bảo quản đại mạch Một giải pháp công nghệ bảo quản tối ưu càn phải đáp ứng những yêu cầu sau đây: - Bảo đảm một cách chắc chắn việc bảo quản 60-70% lượng đại mạch cần thiết để sản xuất trong một năm của nhà máy. - Bảo đảm việc thông gio dễ dàng và hiệu quả cho khối hạt - Bảo đảm nhiệt độ ổn định ở trong khu vực kho và trong khối hạt - Bảo đảm một cách chắc chắn việc khống chế độ ẩm của khối hạt (không cho vượt qua 15%) - Không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về độ chín. I.1.2.5.2.Một số quá trình quan trọng trong khối hạt bảo quản Ở giai đoạn bảo quản, trong hạt đại mạch vẫn tiếp tục xảy ra một loạt quá trình. Một số trong đó là những quá trình tự nhiên, thể hiện như sự tiếp theo của quá trình khi hạt chín, còn một số khác la mới phát sinh trong trường hợp bảo quản không đúng chế độ thích hợp. Ở đây chỉ xét hai quá trình quan trọng nhất, đó là quá trình hô hấp và quá trình chín sau thu hoạch. a.Quá trình hô hấp
Xét theo quan điểm thực vật thì hạt đại mạch là một hạt giống- Có nghĩa là nó lá một cơ thể sống và để duy trì sự sống thì phải thực hiện quá trình oxy hóa – khử trong lòng tế bào tức là quá trình hô hấp. Quá trình hô hấp xảy ra mọi lúc mọi nơi với mọi trạng thái của hạt. Trong quá trình hô hấp các chất dinh dưỡng của hạt bị oxy hóa để tạo năng lượng. Một phần năng lượng đó cung cấp cho tế bào để duy trì sự sống, phần còn lại thì thoát ra môi trường xung quanh. Khi chưa tách khỏi cây, hạt hô hấp vẫn tiêu hao chất dinh dưỡng nhưng ở giai đoạn đó quá trình tổng hợp chất hưu cơ mạnh hơn quá trình tiêu hao cho nên chất dinh dưỡng ỏe trong hạt vẫn tăng dần. Ngược lại khi hạt đã chín, tách khỏi cây, quá trình hô hấp vẫn diễn ra và tiêu hao năng lượng nhưng quá trinh tổng hợp chất hưu cơ không còn nữa, do vậy trong quá trình bảo quản khối lượng chất khô chỉ có giảm đi. Khác với động vật, hạt hô hấp cả trong điều kiện co oxy (hiếu khí) và không có oxy (yếm khí). Sản phẩm cuối cùng của quá trình hô hấp hiếu khí la khí cacbonic và nước, còn sản phẩm cuối cùng của quá trinh hô hấp yếm khí là khí cacbonic và rươu êtylic. Tác nhân của quá trình hô hấp là hệ enzym oxy hóa – khử chứa trong phôi của hạt: dehydraza và oxydaza. Dehydraza tách hydro ra khỏi chất hưu cơ sau đó oxydaza oxy hóa tiếp cho đến sản phẩm cuối cùng. Cường độ hô hấp của hạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng quan trọng hơn cả là độ ẩm của hạt, nhiệt độ của môi trường và chế độ thông gió. + Độ ẩm của hạt: Ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hô hấp và nhiều quá trình khác, nó trở thành yếu tố quyết định đến độ bền bảo quản. Nếu độ ẩm của hạt đại mạch la 11-12% thì quá trình hô hấp là không đáng kể, nếu là 17% thì quá trình hô hấp sẽ tăng lên 30 lần, nếu là 33% thì quá trình hô hấp sẽ tăng lên 6000 lần. +Nhiệt độ của khối hạt: Cũng gây ảnh hưởng lớn đến cường độ hô hấp. Ở cùng những điều kiện như nhau nhưng nếu nhiệt độ cao hơn thì cường độ hô hấp sẽ
tăng gấp nhiều lần. Năng lượng cực đại do sự hô hấp thải ra đạt được ở vùng nhiệt độ 45-550C. Khi nhiệt độ vượt qua giới hạn trên thì ở nguyên sinh chất của tế bào sẽ xảy ra sự phân rã tế bào (quá trình không thuận nghịch). Hậu quả của quá trình hô hấp mạnh là sẽ thải một lượng nước đáng kể và giải phóng một lượng nhiệt khá lớn, chúng sẽ kích thích quá trình hô hấp mạnh hơn nữa. Hậu quả của các quá trình có tính chất dây chuyền này là khối hạt tự đốt nóng, tự làm ẩm và còn xảy ra hàng loạt hậu quả khác làm tốn chất khô và làm hỏng chất lượng của hạt. +Sự thông gió của khối hạt: Cũng có ảnh hưởng khá mạnh tới cường độ hô hấp, nó có ý nghĩa hai mặt. Một mặt, sự thông gió đầy đủ sẽ tạo điều kiện cho quá trình hô hấp hiếu khí, làm giảm chất lượng của hạt như đã nói ở trên. Mặt khác nếu thông gió không đầy đủ sẽ xảy ra hô hấp yếm khí và sẽ tích lũy một lượng đáng kể cacbonic và rượu êtylic. Cả hai sản phẩm này đều có khả năng ức chế sự hoạt hóa của phôi. Với nồng độ lớn chúng có thể làm tê liệt phôi và làm cho hạt mất khả năng mọc mầm. Nếu độ ẩm của hạt là 10-12% ở nhiệt độ 300C thì lượng oxy đủ để khối hạt hô hấp là 1440 ngày, nếu độ ẩm là 33% với nhiệt độ như trên thì lượng oxy chỉ đủ để khối hạt hô hấp trong vài giờ. Chính vì vậy sự thông gió là cần thiết không những để loại trừ lượng cacbonic mà còn ngăn ngừa quá trình hô hấp yếm khí. Đó là biện pháp hưu hiệu để làm giảm độ ẩm và nhiệt độ của khối hạt. Bảng 1. Ảnh hưởng của độ ẩm hạt và nhiệt độ của môi trường đến cường độ hô hấp khi bảo quản đại mạch: Lượng CO2 Lượng oxy Lượng Thời gian thoát ra từ 1 Tương ứng Độ ẩm từ 1 kg hạt không khí để hạt sử Nhiệt kg đại với thể tích của hấp thụ, có trong 1 dụng hết độ, C 0 mạch không khí, hạt, % cm3/ngày kg đại lượng oxy, mg/ngày cm3 đêm mạch cm3 ngày đêm đêm 10-12 Phòng 0,35 0,25 10 1440 1440 14-15 Phòng 1,35 0,18 3,50 1440 401 18,4 18,8 8,89 6,43 24,5 1440 58 20,5 30,0 259,0 183,0 296,5 1440 2
33 30,0 2000,0 1454,0 3579,5 1440 0,26 Bảng 2. Thời gian tối đa cho phép bảo quản đại mạch Độ ẩm của Nhiệt độ bảo quản, oC hạt, % 7 10 15 20 26 30 14 30 30 30 30 23 17 15 30 30 30 21 12 7 16 30 30 21 10 4,5 3 17 30 27 12 4,5 3 2,5 18 30 17 6,5 3,5 2,5 2 19 18 10 4 2,5 2 1,5 20 10 6 3 2 1,5 1 21 6,5 4 2 1 1 - 22 4 2,5 1 - - - Nhiệt độ bảo quản thấp và độ ẩm hạt thấp là điều kiện cần cho một giải pháp công nghệ bảo quản thích hợp nhằm bảo toàn các tính chất sinh lý và tính chất công nghệ của đại mạch. b.Quá trình chín sau thu hoạch: Đại mạch nói riêng và các loại hạt hòa thảo nói chung, khi thu hoạch la chúng đạt đến độ chín kỹ thuật. Trước lúc tách khỏi cây mẹ, trong hạt xảy ra hàng loạt các quá trinh hết sức phức tạp. Sau khi tách khỏi cây, trong hạt vẫn tiếp tục xảy ra các quá trình này, nhưng với cường độ bé hơn và giảm dần đến mức tối thiểu và một số quá trình có thể bị đình chỉ hẳn. Đồng thời với sự giảm cường độ của các quá trình này, một số tính chất sinh lý và tính chất công nghệ của hạt dần dần được ổn định và đạt đến mức tối đa. Một số ví dụ sau đây để minh họa điều đó: - Khi vừa mới thu hoạch thóc có độ nẩy mầm thấp, cơm ít nở và nhiều nhựa, nhưng cũng chỉ sau vài ba tuần lễ thì độ nẩy mầm bắt đầu tăng, cơm dẻo hơn, nở hơn và ít nhựa hơn. - Với lúa mỳ, thời gian bảo quản 1-2 tháng so với khi vừa mới thu hoạch thì ta thu được bột trắng hơn và độ nở của bánh cũng cao hơn,…
Nguyên nhân của những hiện tượng trên là cả một quá trình hóa sinh phức tạp diễn ra trong tế bào của hạt sau thu hoạch. Quá trình này được gọi là quá trình chín sau thu hoạch. Trong quá trình chín sau thu hoạch một lượng chất hữu cơ phân tử thấp chuyển thành hữu cơ phân tử cao như chuyển hóa axit amin thành protein, đường thành tinh bột, tổng hợp glyxerin và axit béo thành chất béo,…Các quá trình chuyển hóa này kèm theo sự thoát nước. Nếu độ ẩm của khối hạt thấp thì lượng nươc này ít ảnh hưởng tới chất lượng hạt, nhưng nếu độ ẩm của khối hạt cao công thêm lượng nước này và nước thoát ra do hô hấp mạnh của khối hạt và của vi sinh vật thì sẽ lam cho khối hạt chóng hỏng. Thời gian chín sau thu hoạch phụ thuộc vào độ ẩm của hat, độ ẩm không khí, thành phần của không khí và nhiệt độ. Nếu như nhiệt độ của hạt thấp, độ ẩm của nó vừa phải, nhiệt độ không khí tương đối cao thì quá trình chín sau thu hoạch sẽ tiến triển tốt và nhanh và ngược lại. Để tăng cường tốc độ chín sau thu hoạch có thể thúc đẩy bằng cách phơi hoặc sấy trong vòng từ 15-20 ngày thì độ nẩy mầm của hạt đạt giá trị cực đại. I.1.2.5 3.Vi sinh vật và côn trùng hại kho Trong bất kỳ một lô hạt nào cũng chứa vô số loại vi sinh vật. Trung bình mỗi gam hạt đều chứa từ hàng nghìn cho đến hàng triệu tế bào và bào tử. Với số lượng nhiều như vậy gặp điều kiện thuận lợi chúng phát triển ồ ạt và gây tác hại rất lớn tới chất lượng và khối lượng của hạt. a.Vi sinh vật trong khối hạt: Chủ yếu gồm bốn nhóm: vi khuẩn, nấm mem, nấm mốc và xạ khuẩn chúng tập trung trên bề mặt của hạt. Vi sinh vật nhiễm vào khối hạt khi chưa thu hoạch (chủ yếu là ký sinh do cây mắc bệnh hoặc nhờ gió, từ đất, nước theo bụi bám vào), khi thu hoạch và khi vận chuyển, bảo quản (do bị nhiễm từ đất, nước và từ thân cây). Trong quá trinh thu hai, vận chuyển có một số hạt tróc vỏ hoặc gãy trong khi độ
ẩm của hạt còn cao la môi trường tốt để vi sinh vật phát triển. Nấm mốc thường tập trung ở những hạt gãy, dập, còn vi khuẩn thì tập trung ở những hạt lép. Tùy vào tác hại và đặc trưng sinh lý, vi sinh vật trong khối hạt được chia ra làm ba nhóm chính: -Vi sinh vật hoai sinh gồm chủ yếu la vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Thuộc vi khuẩn thì có: B.herbicola, B.mesentericus, B.subtilis, B.mycoides, B.proteus, vi khuẩn lên men lactic và cầu khuẩn. Nấm men thì có: giống Torulla tạo lạc khuẩn màu hồng và trắng. Nấm mốc thì có họ Mucor như M.racemosus, M.mocedo và Rhizopus nigricans, thuộc họ Aspergillus thì có A. candidus, A.flavus, và penicillium. -Vi sinh vật hại cây trồng chủ yếu là vi khuẩn làm hạt lép như B.translucens, B.atrofaciens. -Vi sinh vật gây hại cho người và gia súc như: B.brucella, B.turacens. ngoài ra còn có uốn ván, gây hoại thư…. Sự phát triển của vi sinh vật trong khối hạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng trong điều kiện bảo quản hạt thì quan trọng nhất là độ ẩm của môi trường và của hạt, nhiệt độ không khí, mức độ thoáng và trạng thái của vỏ hạt. Tác hại của vi sinh vật: Chúng làm giảm chất lượng của hạt rồi dần dần dẫn tới làm hỏng hoàn toàn. Quá trình làm hỏng đó thể hiện qua những biểu hiện sau đây: + Làm thay đổi màu sắc của hạt: từ màu vàng rơm sang màu vàng nâu rồi xám hoặc có chấm đen. + Làm giảm hoặc làm mất khả năng nẩy mầm của hạt + Làm hạt có mùi hôi, mùi mốc + Làm tăng nhiệt độ của khối hạt + Rất dễ truyền nhiễm sang người và gia súc. b.Côn trùng hại kho:
Côn trùng hại kho là những động vật thuộc nhánh mọt, mạt, bướm, trực tiếp phá hoại hạt bằng cách ăn hết cả hạt hoặc từng phần của hạt làm hạt không có khả năng nảy mầm và có mùi hôi. Hầu như tất cả các loại côn trùng hại kho đều sống ưa nhiệt, vì vậy để ngăn ngừa và tiêu diệt chúng ta có thể hạ nhiệt độ thấp hoặc phun hóa chất. • Giải pháp phòng côn trùng hại kho: - Chọn các dòng đại mạch giống sạch bệnh và có khả năng chống chịu sâu bệnh. - Vệ sinh sạch sẽ mặt bằng của kho, các dụng cụ, phương tiện tiếp xúc với đại mạch - Giữ đúng qui trình bảo quản và kịp thời điều chỉnh các thông số về nhiệt độ và độ ẩm. I.1.3. Ngâm đại mạch Đại mạch khô với độ ẩm 11-13% sau khi đã được bảo quản ít nhất 6-8 tuần có thể đưa vào sản xuất malt. Tuy đã được làm sạch và phân loại trước khi đưa vào bảo quản nhưng trước khi đưa vào dây chuyền sản xuất, đại mạch có thể phải lám sạch và phân loại thêm một lần nữ, bởi vì thời gian bảo quản dài, những biến đổi cơ học xay ra đối với hạt không thể nói là không có. Sau khi được làm sạchvà phân loại lần thứ hai, đậi mạch được đưa vào ngâm nước. I.1.3.1.Mục đich -Loại bỏ những hhạt lép, hạt không đạt tiêu chuẩn, các tạp chất, các hạt gãy vụn mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa loại bỏ ra hết khỏi khối hạt. -Rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt, đồng thời có biện pháp sát trùng toàn bộ khối hạt bằng cách đưa vào nước ngâm các hóa chất hoặc các chế phẩm cần thiết.
-Tạo điều kiện để hạt hút thêm một lượng nước tự do sao cho tổng độ ẩm của hạt đạt 43-45%. Chỉ với độ ẩm cao như vậy, quá trình ươm mầm sau này mới đảm bảo tiến trình bình thường. Độ ẩm của hạt sau khi hút nước đủ điều kiện cho mầm phát triển gọi là mức độ ngâm. Để sản xuất malt vàng mức độ ngâm của đại mạch la 43-45% còn malt đen là 46-48%. Mức độ ngâm của hạt là tổng đại số của độ ẩm trước lúc ngâm và lượng nước hút bổ sung và được tính bằng phần trăm. I.1.3.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm hạt a.Nhiệt độ của nước ngâm: là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới tốc độ hút nước của hạt. Trong một thời gian nhất định, nếu nhiệt độ của nước ngâm tăng thì tốc độ hút nước của hạt cũng tăng. Ảnh hưởng của nhiệt độ nước ngâm đến tốc độ hút nước của hạt được minh họa bằng số liệu ở bảng sau: Độ ẩm của hạt (%) ở các nhiệt độ khác Thời gian ngâm, h nhau o 10 C 15,6oC 21,3oC 0 13,1 13,1 13,1 16 29,5 32,8 31,2 40 36,4 39,3 42,1 68 39,2 42,5 44,9 87 41,4 44,0 46,7 112 43,3 46,2 48,2 Nếu như lấy chất lượng của malt thành phẩm là mục tiêu tối ưu thì nhiệt độ ngâm hạt thích hợp nhất là 10-12oC. Ở dưới 10oC thì sự phát triển của phôi sẽ bị ức chế, còn nếu nhiệt độ cao hơn 15oC thì sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển đồng thời tăng tốc độ hút nước, dễ xảy ra hiện tượng “sũng nước”, phôi bị “ủng” làm mất khả năng nẩy mầm của hạt. Trong thời gian ngâm, các phần của hạt hút nước với tốc độ khác nhau. Phôi là vị trí hút nước mạnh nhất, điều này được thể hiện bằng số liệu ở bảng sau:
Thời gian ngâm, h 4 8 12 24 48 70 Độ ẩm của phôi, 36,5 62,1 72,9 73,1 73,4 73,4 % Qua bảng ta thấy chỉ sau 12h ngâm độ ẩm của phôi đã đạt giá trị tới hạn, nếu vượt mức này phôi sẽ bị “úng” và không có khả năng nảy mầm nữa. Nhiều tác giả chỉ ra rằng nhiệt độ của nước cao trong suốt thời gian ngâm là điều bất lợi nhưng nếu chần hạt ở nhiệt độ từ 35-55oC trng một thời gian ngắn thì tỷ lệ hạt nẩy mầm cao, cây mầm to, khỏe. Dựa trên kết quả nghiên cứu này ở nước ta đã phổ biến cho bà con nông dân phương pháp ủ thóc giống theo cách “hai sôi ba lạnh”. Khi chần hạt để hạn chế sự phát trển của vi sinh vật ta dùng thuốc hóa học để sát trùng. Trong kỹ thuật hai chất được dùng nhiều cho mục đích nay là KmnO4 và Ca(OH)2. b.Độ lớn của hạt: Hạt to hút nước chậm hơn hạt bé. Ví dụ: Ở cùng một điều kiện như nhau, hạt có kích thước bề dày lớn hơn 2,8 mm 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 2,8 mm là 15 h, còn so với hạt có bề dày nằm giữa 2,2 và 2,5 mm thì chậm hơn 25-30 h. Sự liên quan giữa kích thước và độ lớn của hạt với độ ẩm mà chúng hút được có thể nhìn thấy một cách đầy đủ ở bảng sau: Kích thước hạt, chiều rộng nhất theo thiết diên ngang, mm Hạt không Các chỉ số 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 phân loại Khối lượng 1000 hạt tính 38, 35, 31, 27, 20, theo chất 46,3 42,6 33,7 23,7 21,3 33 8 0 5 4 0 khô, g
Mức độ 43, 43, 44, 45, 49, 43,7 43,4 43,7 27,8 48,9 44,6 ngâm, % 6 7 7 6 0 Qua số liệu của bảng giải thích tại sao trước khi đưa vào ngâm phải tiến hành phân loại và chúng chỉ được ngâm theo lô có cùng kích thước. c.Hàm lượng protein của hạt: Nói chung hàm lượng protein của hạt càng lớn thì quá trình hút nước càng chậm. Nguyên nhân là do protein khó trương nở và khả năng hút nước cũng kém. Thiếu sót này được khắc phục nếu như khối lượng của vỏ trấu cao.Để chứng minh điều này chúng ta cùng theo dõi bảng dưới đây: Hàm lượng Khối lượng Loại đại Độ ẩm của hạt Thời gian protein trong vỏ trấu mạch sau khi ngâm, % ngâm, h hạt, h A 44,0 57 9,6 8,2 B 44,0 61 12,3 8,1 C 44,3 44 10,4 8,4 D 44,0 69 12,3 8,9 E 44,1 48 13,8 10,2 d.Thành phần hóa học của nước: Các ion kim loại kềm 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, do chúng hòa tan một lượng đáng kể polyphenol, chất đắng và chất màu của vỏ hạt vào nước. I.1.3.3.Các quá trình hóa lý, hóa sinh và sinh lý xảy ra trong hạt khi ngâm: Trong thời gian ngâm hạt các quá trình sau đây sẽ xảy ra: -Sự thẩm thấu và khuếch tán của nước vào hạt -Hòa tan các chất polyphenol, chất chát, chất màu ở vỏ vào môi trường -Sự thẩm thấu một số muối, ion hòa tan trong nước vào hạt
-Sự hút nước và trương nở của tế bào -Sự hòa tan các hợp chất thấp phân tử trong nội nhũ vào nước -Vận chuyển các chất hòa tan về phôi -Giải phóng các enzym ở trạng thái liên kết thành trạng thái tự do -Sự hoạt hóa của enzym oxy hóa – khử và enzym thủy phân -Sự hô hấp của hạt -Sự thủy phân các hợp chất hưu cơ cao phân tử -Dấu hiệu sự phát triển cây non ở phôi Trong tất cả các quá trình trên thì sự hô hấp và hoạt hóa các enzym là quan trọng nhất. Vì chúng có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của malt sau này. I.1.3.4.Các phương pháp ngâm hạt: Có rất nhiều phương pháp ngâm hạt, tuy nhiên khi chọn một phương pháp nào đó cần phải đáp ứng những yêu cầu sâu đây: -Thời gian mà hạt hút nước đến độ ẩm cần thiết là ngắn nhất -Chế độ thông kí đầy đủ nhất, hạt nguyên ven nhất -Trạng thái sinh lý và trạng thái cơ học của hạt là tốt nhất a.Ngâm lỳ trong nước: Đây là phương pháp rất cổ điển và hiện nay ít được dùng trong phạm vi công nghiệp. Phương pháp ngâm lỳ trong nước là hạt được ngâm liên tục trong nước không có thao tác thông khí cho khối hạt. Việc cung cấp oxy cho khối hạt hô hấp được tiến hành bằng cách thay nước theo định kỳ. Phương pháp này có nhiều thiếu sót như: Không rửa sạch được đại mạch, việc cung cấp oxy không đồng đều trong các lớp hạt, không bảo đảm vệ sinh, vi sinh vật dễ thâm nhập và gây hỏng hạt. b.Ngâm hoán vị nước – không khí: Nguyên tắc của phương pháp này là ngâm hạt một thời gian trong nước sau đó tháo hết nước, để hạt “ngâm khan” không khí một thời gian…sau đó lại ngâm hạt trong
nước,… cứ thế hoán vị tác nhân ngâm cho đến khi đại mạch hút được lượng nước cần thiết. Chú ý khi tháo nước cần vớt bỏ những hạt lép và tạp chất nhẹ nổi lên trên mặt nước. Thời gian mỗi lần ngâm nước là 6h , thời gian mỗi lần “ngâm khan” là 4h. Khi hạt ngâm trong nước yêu cầu là nước ngập hạt ít nhất 0,2 m. Nhiệt độ thich hợp khi sử dụng phương pháp này là 15-17oC. c.Ngâm trong dòng liên tục nước – không khí: Phương pháp này do Nicolai – bulgacov phát minh và được ứng dụng trong sản xuất. Phương pháp này có thể thực hiện theo hai phương án: -Hai dòng nước và không khí tách biệt nhau -Không khí bão hòa vào nước sau đó nước được đưa vào khối hạt Các thao tác ngâm hạt theo phương pháp này được tiến hành như sau: Cho nước vào đầy ½ thể tích của thùng ngâm. Đổ đại mạch vào và sục không khí thật mạnh để hạt được đảo trộn. Sau đó ngừng thổi khí và khối hạt để yên trong 1 h. Tách các hạt lép và các tạp chất nhẹ, sau đó xả bỏ nước bẩn. Sau khi rửa hạt ta cho nước vào đầy thùng cho đến khi tràn ra ngoài thì điều chỉnh van nước cho lượng nước tràn ra khỏi thùng là ít nhất. Cùng với đó ta sục không khí cho đến khi nổi bong bóng trên bề mặt và điều chỉnh van không khí ở mức độ vừa phải. Quá trinh đó tiếp diễn trong khoảng thời gian là khoảng từ 40-60 h thì hạt đạt độ ẩm cần thiết. Nhiệt độ thích hợp là từ 12-17oC. Bằng phương pháp này hạt sẽ hút oxy một cách nhẹ nhàng và đều đặn, khí cacbonic được đẩy ra liên tục, tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động sống của hạt. d.Ngâm hạt bằng phương pháp phun nước: Đây là một phương pháp tương đối mới, nó bảo đảm một cách chắc chắn và liên tục việc cung cấp nước và không khí cho khối hạt và việc giải thoát khí cacbonic tạo thành trong khối hạt.
Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở là nước được phun vào trong thùng ngâm khối hạt ( nước đã hút theo không khí) liên tục và van tháo nước của thùng cũng mở liên tục. Chú ý trước khi thực hiên phương pháp này cần rửa hạt và loại các hạt lep, các tạp chất nhẹ. I.1.4.Ươm mầm đại mạch Ở giai đoạn ngâm hạt, tất cả các quá trinh sinh lý, hóa sinh, hóa lý…diễn ra trong hạt với cường độ còn thấp. Nhiều quá trình chỉ phát hiện thấy vết ma không thể định lượng được. Đến giai đoạn ươm mầm do hạt được đặt trong điều kiện thích hợp hơn, tất cả các quá trình đó xảy ra một cách mạnh mẽ và đồng đều, kết quả của qúa trình này là nguyên nhân của quá trình kia, chúng cùng đồng hành, thúc đẩy lẫn nhau, cộng hưởng lẫn nhau để cuối cùng tạo ra những thay đổi cơ bản về hình thái của hạt, về cấu trúc bên trong của tế bào và sắp xếp lại tỷ lệ tương quan giữa các cấu tử trong thành phần cơ học và hóc học của hạt đại mạch. Thực chất của những quá trình đó đã biến đổi hạt đại mạch thành malt. I.1.4.1.Mục đích: Ươm hạt trong công nghiệp sản xuất bia nhằm hai mục đích chính: -Chuyển đổi trạng thái của hệ enzym có trong hạt đại mạch từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái “hoạt động”, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường hoạt lực của chúng. -Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzym thủy phân sau khi đã được giải phóng khỏi trạng thái liên kết, đồng thời với việc tăng trưởng về khối lượng và cường lực xúc tác, chúng sẽ phân cắt một lượng đáng kể ( khoảng 12% khối lượng khô) các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân tử, đồng thời chúng phá vỡ thành tế bào , làm cho hạt mềm ra, tao nên nhiều sự biến đổi cơ lý và hóa học trong thành phần của hạt đại mạch. I.1.4.2.Diễn biến của quá trình nảy mầm:
Nảy mầm trong công nghiệp sản xuất bia là hình thức nảy mầm nhân tạo. Hậu quả của sự nảy mầm sẽ kéo theo hao tổn chất dinh dưỡng trong hạt. Những điều kiện thuân lợi được con người tạo ra như nhiệt độ môi trường, độ ẩm của hạt, độ ẩm tương đối của không khí, sự cung cấp đầy đủ oxy, và sự giải thoát triệt để lượng cacbonic tạo thành sẽ đảm bảo một cách chắc chắn cho phôi phát triển nhanh. Bộ phận đầu tiên của phôi phát triển là mầm rễ. Khi rễ dài và khỏe, vỏ nức thì rễ chiu ra ngoài còn lá mầm và thân mầm thì phát triển dưới vỏ. Để bảo đảm cho sự phát triển liên tục của mầm thì nó phải được tiếp nhận chất dinh dưỡng. Nguồn dinh dưỡng này được lấy từ nội nhũ. Ở đây chúng tồn tại dưới dạng cao phân tử. Hệ enzym thủy phân đã được hoạt hóa sẽ phân cắt các hợp chất này thành những sản phẩm thấp phân dễ hòa tan. Một phần của sản phẩm này sẽ được chuyển về phôi để cung cấp cho cây non sinh trưởng, phần còn lại được giữ ở nội nhũ. Khi qua trình ươm mầm kết thúc, hàm lượng các chất dự trữ thấp phân tử này đạt tới 15-17% (trong khi đại mạch khô chỉ có khoảng 3-4%) so với chất khô. Như vậy ta có thể hình dung ra rằng, trong giai đoạn ươm mầm, ở trong hạt đại mạch xảy ra hai quá trình song song với nhau, đó là quá trình phân giải chất hưu cơ thấp phân tử để tạo ra năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào đồng thời thực hiện quá trình sinh tổng hợp tế bào cây non. Quá trình này xảy ra ở phôi. Quá trình thứ hai là phân cắt các hợp chất cao phân tử như protein, tinh bột thành các hợp chất thấp phân tử dễ hòa tan. Quá trinh này diễn ra ở những phần còn lại của hạt. I.1.4.3.Phương pháp ươm mầm và hệ thống malxarei: Trong khi giải pháp thiết bị cho khâu ươm mầm là rất đa dạng và phong phú: chúng khác nhau ở cấu tạo bề ngoài, nguyên tắc làm việc, có những hệ thống 100% thao tác bằng phương pháp thủ công, có những hệ thống 100% tự động hóa, thao tác bằng người máy, bằng chương trình ,…thì giải pháp công nghệ chỉ có hai hướng cơ bản: Có thông gió hay không có thông gió cưỡng bức cho khối hạt để cung cấp
oxy cho chúng và giải thoát cacbonic ra ngoài. Căn cứ trên hai hướng này của giải pháp công nghệ, các phương pháp ươm mầm được phân làm hai nhóm chính: Ươm mầm thông gió và ươm mầm không thông gió ( phương pháp cổ điển). a.Ươm mầm không thông gió: Ươm mầm không thông gió là phương pháp malt hóa cổ điển nhất. Theo phương pháp này thì hạt đại mạch được nảy mầm trong các “thiết bị”- mà thực chất chỉ là những sàn ươm được xây dựng đơn giản. Sàn ươm có thể được xây ngầm, bán ngầm hoặc nổi lên mặt đất, có thể xây dựng một tầng hoặc nhiều tầng. Mặt sàn ươm phải nhẵn để dễ rửa, có độ nghiêng từ 5-10% để dễ thoát nước. Phía cuối của sàn được trang bị băng tải hoặc vít tải để chuyển dịch malt tươi từ sàn lên lò sấy. Hệ thông thiết bị vận chuyển phải được đặt thấp hơn so với sàn ươm. Nhiệt độ trong khu vực ươm mầm phải giữ ở khoảng 10-12oC, độ ẩm tương đối của không khí không dưới 90%. Để đảm bảo sự thông thoáng cho không gian ươm mầm xung quanh tường nhà ươm mầm người ta xây dựng các mương cấp thoát khí tự nhiên. Tuy nhiên quá trinh thông gió có hiệu quả về mùa lạnh khi nhiệt độ trong phòng cao hơn nhiệt độ bên ngoài. Còn về mùa nóng khi nhiệt độ bên ngoài cao hơn nhiệt độ trong phòng thì thông gió tự nhiên sẽ ít hiệu quả hơn. Trong trường hợp này người ta phải bổ sung bằng các phương pháp nhân tạo. Đại mạch trước khi đem vào ươm cần được rửa qua bằng nước sạch, hạt phải đạt độ ẩm tiêu chuẩn (đối với malt vàng là 42-43%, đối với malt đen là 45-47%). Để đảm bảo độ thông thoáng cho khối hạt ươm ta phải thường xuyên đảo trộn. Việc đảo trộn có thể tiến hành bằng phương pháp thủ công với sự giúp đỡ của xiẻng bàng gỗ. Cũng có thể cơ giới hóa công việc này bằng một công cụ linh động- đó là maltomobil – được biểu diễn ở hình bên dưới. Số lần đảo trộn khối hạt trong một ngày phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: Cường độ ươm mầm, mức độ tự bốc nóng của khối hạt, mức độ thủy phân của nội nhũ, nhiệt độ không khí ở phòng ươm, độ ẩm của hạt và của không khí….
Quá trình ươm mầm của đại mạch có thể chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn đầu có thể kéo dài 3-4 ngày và giai đoạn cuối 3-4 ngày. Ở giai đoạn đầu nhiệt độ của khối hạt tăng mạnh, lượng cacbonic thải ra nhiều, nhiệt độ tối đa cho phép là 18oC. Để hạ nhiệt độ của khối hạt ta phải đảo trộn 3-4 lần/ngày. Ở giai đoạn cuối cường độ thủy phân mạnh, năng lượng vẫn tảo ra nhưng không bằng giai đoạn đầu, trong 1-2 ngày đầu của giai đoạn này thực hiên đảo trộn 3-4 lần/ngày, hai ngày cuối thì chỉ cần 1-2 lần/ngày. Chú ý chiều dày của lớp hạt chỉ nên để khoảng 15-20 cm. Bảng 4. Chế độ lý tưởng ươm mầm malt vàng: Chiều cao của Nhiệt độ tối đa, oC Số lần đảo Ngày ươm luông hạt, cm Trong nhà ươm Trong khối hạt trong ngày Thứ nhất 30-35 12 12-14 2 Thứ hai 15-20 12 14-17 2-3 Thứ ba 15-20 12 15-18 3-4 Thứ tư 12-15 12 17-18 3-4 Thứ năm 10-12 12 15-16 3 Thứ sáu 10 12 15 2 Bảng 5. Chế độ lý tưởng ươm mầm malt đen: Chiều cao của Nhiệt độ khối Số lần đảo Ngày ươm luống cm hạt, oC trong ngày Thứ nhất 25-40 13-16 2 Thứ hai 20-25 17-18 2-3 Thứ ba 15-20 18-19 4 Thứ tư 10-15 19-20 4 Thứ năm 10-15 20-22 2-3 Thứ sáu 10-15 16-18 2 Thứ bảy 10-15 16-17 2 b.Ươm mầm thông gió trong catset: Nguyên lý của phương pháp ươm mầm thông gió là trong quá trình ươm mầm ta tiến hành cho thổi không khí có nhiệt độ và độ ẩm tương đối, trùng lặp với điều
kiện của phòng ươm xuyên qua khối hạt. Việc thổi không khí như vậy có mục đich như sau: - Cung cấp oxy cho khối hạt - Điều chỉnh nhiệt độ cho khối hạt - Giải thoát cacbonic khỏi khối hạt. Chú ý: Nhiệt độ của không khí thổi vào khối hạt phải thấp hơn nhiệt độ phòng ươm 1-2oC, có như thế thì khi không khí xuyên qua, do lực cản của khối hạt nó sẽ nóng lên bằng nhiệt độ của phòng ươm là cùng. Để đảm bảo đúng các thông số kỹ thuật không khí thổi vào phòng ươm phải được sử lý bởi buồng sử lý không khí (thể hiên ở hình dưới). Thiết bị ươm mầm dạng catset: Thiết bị ươm mầm dạng catset là một hình hộp chữ nhật, được chế tạo bằng thép thông thường hoặc băng inox. Chiều dài 10-20 m, rộng 3-6 m,cao 1,8-2,5 m. Tỷ lên giưa chiều dài và chiều rộng là 5:1 hoặc 6:1. Trong một catset nếu chiều cao của lớp hạt là 0,6 m thì có thể ươm được 10-12 tấn đại mạch. Cấu tạo của catset có thể khác nhau phụ thuộc vào nguyên tắc thổi khí. Nếu thổi từ trên xuống thì catset phải là kin, còn không khí được thổi từ dưới lên thì catset phải là hở. Trong thực tế sản xuất, loại catset hở là được dùng rộng rãi nhất. Catset hở có hai đáy, đáy dưới cách đáy trên 0,6 m. Đáy dưới gọi là đáy thật, đáy trên gọi là đáy giả. Gọi là thật vì nó kín, còn gọi là giả vì nó không kín mà được đục lỗ sàng. Diện tích phần đục lỗ chiếm khoảng 15-20% so với diện tích đáy. Lỗ mắt sàng có hình tròn với đường kính Ф= 1,5-2,0 mm. Hình dáng của lỗ phải là hình nón cụt để dễ thoát nước. Cấu tạo của catset được thể hiện ở hình dưới đây: I.1.5.Sấy malt tươi Giai đoạn cuối cùng của malt hóa là sấy malt tươi. Ở giai đoạn này tính chất công nghệ của malt được hình thành và ở chừng mực nào đó nó quyết định tính chất cảm quan của sản phẩm.