Xem mẫu
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới, Việt nam đang dần vươn lên và tự
khẳng định mình. Với quan điểm ăn no, mặc ấm như ngày xưa không còn nữa mà thay
vào đó là không những ăn ngon mà còn mặc đẹp. Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu
dùng các ngành công nghiệp nói chung và công nghệ thực phẩm nói riêng đã không
ngừng hoàn thiện và cho ra đời những sản phẩm rất phong phú và đa dạng về chủng
loại, trong đó có bia - đây là đồ uống được ưa chuộng hầu hết các nước trên thế giới,
mà nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt.
Malt là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng. Hiện nay, malt
chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực: trong công nghiệp sản xuất rượu etylic từ
nguyên liệu tinh bột, malt là tác nhân đường hóa tinh bột; trong công nghiệp sản xuất
bia, malt vừa là tác nhân đường hóa tinh bột vừa là nguyên liệu chính; công nghiệp sản
xuất mật tinh bột (đường nha, mạch nha) và một số ngành sản xuất thức ăn sinh
dưỡng, thức ăn kiêng. Trong đó, malt dùng để sản xuất bia là nhiều nhất. Có nhiều loại
malt khác nhau: malt vàng, malt đen, malt diastilin, malt proteolin và những loại này
được dùng để sản xuất các sản phẩm khác nhau.
Malt diastilin là loại malt có đặc điểm nổi bật là sử dụng trong trường hợp malt
nguyên liệu không được đồ hóa tốt, độ nhuyễn không cao hoặc trong trường hợp dùng
nguyên liệu thay thế chưa qua giai đoạn ươm mầm. Đây là một loại malt chất lượng
cao, ngày càng được sử dụng phổ biến trong nước và trên thế giới.
Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng ở nước ta hàng loạt các nhà máy bia được
mọc lên, nhưng nhà máy sản xuất malt lại rất ít, vì vậy nguyên liệu phải nhập từ nước
ngoài nên kéo theo giá thành sản phẩm cũng tăng cao. Trước tình hình đó, việc thiết kế
và xây dựng nhà máy sản xuất malt là rất cần thiết, do đó em đã được giao đề tài:
“ Thiết kế nhà máy sản xuất malt diastilin với năng suất 15.000 tấn sản phẩm/
năm”. Trong quá trình thực hiện đề tài này, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của
cô giáo hướng dẫn – TS. Bùi Xuân Đông và thầy cô giáo khác cùng bạn bè. Em xin chân
thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu đó.
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế nhà máy sản xuất malt diastilin nên phần tổng quan chủ
yếu sẽ đề cập tới nguyên liệu sản xuất (đại mạch), sản phẩm (malt diastilin), và một
số chất phụ gia hoặc hỗ trợ kỹ thuật phục vụ cho quá trình sản xuất.
1.1 Hạt đại mạch
Đại mạch giống gieo trồng thuộc nhóm thực vật có
hạt, phân nhóm bí tử, lớp một lá mầm, họ lúa mì.
Có hai loại đại mạch, đại mạch hai hàng và đại
mạch đa hàng. Trong công nghiệp sản xuất bia dùng
chủ yếu là đại mạch hai hàng, dấu hiệu đặc trưng
của chúng là hình dáng của hạt rất cân đối.
Đối với loại malt diastilin thì được sản xuất từ hạt
đại mạch loại 2 có hàm lượng protein cao, loại malt
này có chứa hoạt lực cao nhóm enzym diastaza và
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 1
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
loại malt này được sử dụng bổ sung trong trường hợp malt nguyên liệu không được đồ
hóa tốt, độ nhuyễn không cao, hoặc trong giai đoạn nguyên liệu thay thế chưa qua giai
đoạn ươm mầm.. [1, tr 206]
1.1.1 Cấu tạo của hạt đại mạch
Cấu tạo của hạt đại mạch gồm ba bộ phận
chính: vỏ, nội nhũ và phôi.
Hình 1.2 Cấu tạo của hạt đại mạch
1.1.1.1. Vỏ
Hầu hết hạt các loại đại mạch được bao bọc bên ngoài bằng lớp vỏ trấu. Vỏ trấu
được hình thành từ đài hoa. Đài hoa dưới hình thành nên vỏ trấu phía ngoài và kết thúc
bằng sợi râu, còn đài hoa phía trên hình thành nên vỏ trấu phía trong của hạt. Đài hoa là
công cụ bên để bảo vệ các cơ quan trong của hạt trong quá trình hình thành và chuyển
hoá của nó.
Thành phần hoá học của vỏ trấu chủ yếu là xelluloza kết chặt lại nhờ chất khoáng và
lignin.
Dưới lớp vỏ trấu là lớp vỏ quả, được cấu tạo từ ba lớp tế bào - cứ một lớp xếp ngang
thì tiếp đến là một lớp xếp dọc. Với cấu trúc như vậy lớp vỏ quả sẽ rất dai và bền
vững. Dưới lớp vỏ quả là lớp vỏ hạt bao gồm hai lớp tế bào. Tế bào của lớp ngoài có
thành rất dày, lớp trong thì trong suốt. Lớp vỏ hạt có vai trò như một màng bán thấm:
chỉ cho nước thấm vào bên trong hạt đồng thời giữ các chất hoà tan trong hạt không cho
thấm ra bên ngoài.
Lớp vỏ quả và vỏ hạt liên kết chặt với nhau, mối liên kết đó chắc hơn rất nhiều do sự
liên kết giữa chúng với lớp vỏ trấu. Vỏ trấu là cấu tử chiếm nhiều nhất trọng lượng
của vỏ. Ở đại mạch hai hàng có chất lượng cao, lượng vỏ trấu chiếm khoảng 7-8%
trọng lượng chất khô của hạt, còn ở đại mạch đa hàng chiếm đến 11%. Trọng lượng
của vỏ chiếm từ 10,5 - 13% trọng lượng của hạt. Kích thước hạt càng bé, tỉ lệ vỏ càng
cao so với trọng lượng của khối hạt. [1, tr 9]
1.1.1.2. Nội nhũ
Nội nhũ là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt. Ngoài cùng của nội
nhũ, tiếp giáp với vỏ hạt là lớp alơron. Lớp alơron rất giàu protein, chất béo, đường,
xelluloza, pentoza, vitamin và chất tro. Vì lớp alơron của đại mạch đa hàng dày hơn đại
mạch hai hàng cho nên hàm lượng protein của chúng nhiều hơn.
Dưới lớp alơron mới đến phần nội nhũ thật của hạt. Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế
bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít protein, xelluloza, chất béo,
chất tro và đường. [1, tr 10]
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 2
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Với loại malt diastilin tươi yêu cầu là toàn bộ nội nhũ phải ở trạng thái trắng đục. [1, tr
206]
1.1.1.3. Phôi
Phôi là phần sống của hạt. Trọng lượng của phôi chỉ chiếm khoảng 2,2 ÷ 5% so với
trọng lượng của hạt. Vai trò của phôi có tầm quan trọng đặc biệt không những đối với
sự sống lưu truyền của cây mà ngay cả trong công nghệ sản xuất bia.
Phôi nằm ở dưới, gần đế của hạt bao gồm phôi lá, phôi rễ và nằm giữa chúng là phôi
thân.Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là ngù. Ngù là một màng bán thấm: nó chỉ cho phép
các chất hoà tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển về phôi và nước từ phía phôi đi vào
nội nhũ.
Phôi chiếm tỉ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt. Mặt khác trong quá trình
chế biến, các thành phần trong phôi hoà tan rất ít vào dịch đường. Như vậy đối với
công nghệ sản xuất bia, giá trị dinh dưỡng của phôi hầu như không đáng kể, mà vai trò
to lớn của nó là ở chỗ: đây là trạm hoạt hoá và là nhà máy sản xuất enzim, mà nếu
thiếu nó thì cơ sở lí thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ. [1, tr 11]
1.1.2. Thành hoá học của đại mạch
Thành phần hoá học của đại mạch rất phức tạp. Nó phụ thuộc vào giống đại mạch,
điều kiện đất đai, khí hậu, kĩ thuật canh tác và điều kiện bảo quản.
Các chỉ số về thành phần hoá học là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch để
xem xét loại đại mạch đó có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt và bia hay không. [1, tr 11]
1.1.2.1. Nước
Thuỷ phần của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản
hạt. Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt. Hai quá trình
này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô. Thủy phần cao quá mức cho phép
tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, đặc biệt nhất là các loại vi khuẩn
hoại sinh, gây thối rữa cho hạt.
Đại mạch có thuỷ phần cao sẽ làm tăng chi phí vận tải một cách vô ích. Người ta đã
xác định được rằng, hàm ẩm của đại mạch tăng 1% thì hiệu suất chiết thu hồi giảm
0,76%. Hàm ẩm tối đa cho phép khi đưa đại mạch vào bảo quản là 14%. [1, tr 12]
1.1.2.2. Gluxit
Gluxit của hạt chia làm bốn nhóm: monosaccharid, disaccharid, trisaccharid và
polysaccharid.
- Monosaccharid bao gồm : glucoza, fructoza (C6H12O6) và xiloza (C5H10O5).
- Disaccharid chủ yếu là saccharoza và maltoza (C12H22O11).
- Trisaccharid chủ yếu là rafinoza.
- Polysaccharid là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt đại
mạch.
Chúng bao gồm tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentozan, amilan và các hợp chất
dạng keo. Ba cấu tử đầu tiên có ý nghĩa quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia.
a) Tinh bột:
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 3
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Hơn một nửa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh bột. Trong công nghệ sản xuất
malt, tinh bột có chức năng là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi và là nguồn cung cấp chất
hòa tan cho dịch đường trước lúc lên men.
Khi tiếp xúc với nước tinh bột sẽ hút nước và trương nở. Ở nhiệt độ cao, nếu lượng
nước không tương ứng thì thể tích trương nở chúng sẽ tăng lên rất nhiều và độ nhớt
tăng lên mạnh. Nhiệt độ mà tại đó hệ số trương nở và độ nhớt của tinh bột đạt giá trị
lớn nhất gọi là điểm hồ hóa. Tính chất hồ hóa của tinh bột có ý nghĩa rất lớn trong công
nghệ sản xuất bia : tinh bột đã được hồ hóa sẽ cho đường hóa nhanh hơn và triệt để
hơn. [1, tr 14]
b) Xelluloza:
Xelluloza của hạt đại mạch được phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm khoảng
20% chất khô của vỏ.
Xelluloza không tan trong nước, hầu như không thay đổi về thành phần và cấu trúc
trong suốt tiến trình công nghệ sản xuất malt. Và nó đóng vai trò quan trọng trong quá
trình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng. [1, tr 15]
c) Hemixelluloza:
Là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào, hemixelluloza là một phức hệ bao gồm
pentozan, hexozan và axit uronic.
Dưới tác dụng của nhóm enzim sitaza, nó bị thủy phân thành hexoza và pentoza, quá
trình thủy phân này được gọi là sitoliza. Quá trình này đóng vai trò rất quan trọng ở giai
đoạn ươm mầm vì đây là bước “đột phá” để các enzim khác xâm nhập vào bên trong tế
bào. [1, tr 15]
d) Saccharit thấp phân tử:
Saccharit thấp phân tử hay saccharit đơn giản trong đại mạch chủ yếu là một số đường
đơn và đường kép. Cấu tử chiếm nhiều nhất trong nhóm này là saccharoza, đạt tới 1,8%
chất khô của hạt. Loại đường này được phân bố rất nhiều ở phôi, chiếm đến 5,5%
trọng lượng của bộ phận này.
e) Các hợp chất pectin dạng keo:
Nói là dạng keo vì khi chúng hòa tan vào nước nóng thì tạo thành dung dịch có độ nhớt
rất cao. Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tạo ra màng trung gian. Trong
các hợp chất pectin chiếm nhiều nhất về khối lượng phải kể đến protopectin.
Sự tồn tại của các hợp chất pectin và các chất dạng keo trong dịch đường mang tính
chất hai mặt. Mặt tiêu cực là làm cho dịch đường có độ nhớt cao, khó lọc còn mặt tích
cực là làm cho bia có vị đậm đà và làm tăng khả năng tạo và giữ bọt của sản phẩm.
[1, tr 16]
1.1.2.3. Các hợp chất chứa nitơ
Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ trong đại mạch khoảng 9 ÷ 11% so với lượng chất
khô của hạt. Tuy chiếm tỷ lệ thấp nhưng vai trò của chúng đối với công nghệ sản xuất
bia thì lại rất quan trọng vì ở chừng mực nào đó, chúng quyết định chất lượng của sản
phẩm cuối cùng.
Phần lớn các hợp chất này tồn tại dưới dạng cao phân tử, chúng được gọi là protit, còn
một phần rất nhỏ tồn tại dưới dạng thấp phân tử, dể hoà tan, có các tính chất khác với
nhóm cao phân tử. [1, tr 16]
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 4
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
a) Protit
Là chỉ số quan trọng thứ hai (sau tinh bột) để đánh giá xem lô hạt có đủ tiêu chuẩn để
sản xuất malt hay không. Nếu hàm lượng cao quá, bia dễ bị đục, rất khó bảo quản.
Ngược lại nếu quá thấp, quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt vị kém đậm
đà và kéo theo nhiều chỉ số non yếu khác. Hàm lượng protit tốt nhất cho mục đích sản
xuất bia là 8÷ 10%.
Khu vực phân bố của protit ở trong hạt là lớp vỏ alơron và phôi, một phần nhỏ ở lớp tế
bào bao quanh nội nhũ.
Sự thuỷ phân là một trong những quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất
malt và bia. Đặc biệt quan trọng là sản phẩm tạo thành do quá trình tương tác giữa các
sản phẩm thuỷ phân của các hợp phần trong nội nhũ như phản ứng melanoid.
Khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia cũng như độ bền keo của chúng phụ thuộc vào
mức độ thuỷ phân của protit. Không những thế, các thông số này còn phụ thuộc vào tỉ
lệ giữa các cấu tử sản phẩm tạo thành trong quá trình thuỷ phân.
Theo cách phân loại cổ điển, protit trong đại mạch được chia thành hai nhóm: protit đơn
giản hay còn gọi là protein và protit phức tạp hay còn gọi là proteid.
Trong nhóm protein, các đại diện tiêu biểu là levkozin, edestin, hodein và glutein. Trong
suốt quá trình sản xuất malt và bia thì levkozin, edestin và một phần nhỏ của hodein hoà
tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, còn những cấu tử khác thì bị kết lắng và bị thải
ra ngoài theo bã malt và cặn lắng.
Proteid là những hợp chất được tạo thành từ một phân tử có bản chất protein và một
phân tử khác có bản chất là phi protein. Đại diện tiêu biểu của nhóm này là
nucleoproteid, lipoproteid, glucoproteid và phosphoproteid.
Đặc điểm chung của proteid là kém hoà tan hoặc hoà tan không bền vững. Trong công
nghệ sản xuất bia proteid gây ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm vì thế ta phải
loại bỏ tối đa cấu tử này ra khỏi dịch đường. [1, tr 17]
b) Các hợp chất chứa nitơ phi protit
Các đại diện tiêu biểu của nhóm hợp chất này là: albumoza, pepton, peptit, polypeptit và
axit amin. Albumoza và pepton có vai trò rất lớn trong việc tạo và giữ bọt, đồng thời
làm tăng thêm độ đậm đà của bia. Mặt trái của hai hợp chất hữu cơ này là ở hàm lượng
cao, chúng sẽ làm giảm độ bền keo của bia vì chúng là tác nhân gây đục bia.Peptit là
hỗn hợp nhiều hợp chất mà phân tử của chúng cũng được tạo thành từ các gốc axit
amin nhưng số lượng ít hơn rất nhiều so với albumoza và pepton.
Căn cứ vào số gốc axit amin hợp thành, chúng được chia ra dipeptid, tripeptid,
polypeptid chúng dễ hoà tan vào dịch đường để tạo thành dung dịch bền vững và tồn
tại trong bia như là một trong những thành phần dinh dưỡng.
Axit amin tự do tồn tại trong đại mạch với một lượng không nhiều: chỉ chiếm khoảng
0,1% so với lượng chất khô của hạt. Tuy chiếm một tỉ lệ rất nhỏ nhưng vai trò của
axit amin trong công nghệ sản xuất bia rất lớn: là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men,
là tác nhân chính tạo melanoid, tham gia tạo bọt và tồn tại trong bia như một hợp phần
dinh dưỡng quan trọng. [1, tr 18]
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 5
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
1.1.2.4. Các hợp chất không chứa nitơ
Trong nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ và khi được
chiết ly bằng nước thì chúng hòa tan thành dung dịch. Các đại diện tiêu biểu trong nhóm
này là: polyphenol, chất đắng, fitin, axit hữu cơ, vitamin và chất khoáng.
a) Polyphenol và chất đắng
Polyphenol trong hạt đại mạch tập trung chủ yếu ở lớp vỏ. Phần lớn những hợp chất
hoà tan được và tồn tại trong bia đều là những dẫn xuất của catechin, chúng thuộc
nhóm flavonid. Những hợp chất này có tính chất rất có lợi cho công nghệ sản xuất bia
là dễ dàng kết hợp với protit cao phân tử để tạo thành phức chất dễ kết lắng, làm tăng
độ bền keo của sản phẩm. Mặt khác sự hoà tan của polyphenol vào dịch đường lại là
nhân tố làm xấu đi hương và vị của bia.
Chất chát và chất đắng có trong đại mạch thuộc nhóm lipoid, chúng gây ra vị đắng khó
chịu cho bia.
Hầu hết chất đắng, chất chát và các chất màu của hạt đựơc phân bố chủ yếu ở lớp vỏ.
Để loại trừ chúng ta ngâm hạt trong môi trường kiềm nhẹ. [1, tr 19]
b) Fitin
Fitin là muối đồng thời của canxi và magie với axit inozitphosphoric
C6H6O6 (H2PO3)6. Chúng tập trung ở vỏ và chiếm đến 0,9% chất khô của vỏ. Khi bị
thuỷ phân sẽ tạo thành inozit C 6 H 6 (OH) 6 và axit phosphoric. Hợp chất cuối cùng này
là nguồn cung cấp phospho cho nấm men, đồng thời làm tăng độ chua tác dụng của
dịch cháo ở giai đoạn đường hoá – một phương pháp hữu hiệu để nâng cao hiệu suất
thủy phân. [1,tr 19]
c) Vitamin
Đại mạch chứa các loại vitamin B 1 , B 2 , B 6 , C, PP 2 ; tiền vitamin A, E, axit
pantotenic, biotin, axit pholievic và nhiều dẫn xuất vitamin khác. Tuy hàm lượng rất ít
nhưng hệ vitamin trong đại mạch đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất
malt vì chúng là nhân tố điều hoà sinh trưởng của mầm. [1, tr 19]
d) Chất khoáng
Trong đại mạch bao gồm các chất khoáng sau: SiO2, MgO, CaO, Na2O, , Fe2O3,
P2O5, K2O, Cl. Các chất khoáng của đại mạch đóng vai trò rất quan trọng trong quá
trình sản xuất malt và bia. Đặc biệt có ý nghĩa là nguyên tố phospho vì nó đóng vai trò
chủ yếu trong việc hình thành hệ thống đệm của dịch đường. [1, tr 19]
1.1.2.5. Chất béo và lipoid
Hàm lượng chất béo và lipoid trong hạt đại mạch dao động trong khoảng 2,5÷ 3%
lượng chất khô của hạt. Chúng tập trung chủ yếu ở phôi và lớp alơron.
Thành phần chủ yếu của các loại dầu béo trong đại mạch là este của glyxerin với các
axit béo bậc cao.
Ở giai đoạn ươm mầm, một phần chất béo và lipoid bị thuỷ phân bởi enzim lipaza. Một
số sản phẩm thuỷ phân được chuyển đến phôi để nuôi cây non, số còn lại hoặc tồn tại
trong dịch đường hoặc bị ra ngoài theo bã malt.
Chất béo và lipid tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của sản phẩm. [1, tr 20]
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 6
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
1.1.2.6. Pherment (enzim)
Enzim là những hợp chất hữu cơ, có hoạt tính sinh học rất cao, có cấu tạo phân tử rất
phức tạp và giữ một vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia.
Ở giai đoạn hình thành hạt, hoạt lực của các nhóm enzim rất cao. Đến giai đoạn hạt
chín hoạt lực của chúng giảm một cách đáng kể. Và đến lúc hạt sấy đến hàm ẩm
11 ÷ 13% thì hầu hết hệ enzim trong hạt trở thành trạng thái liên kết. Đến giai đoạn
ngâm, hạt hút nước bổ sung đến 43÷ 44% thì hệ enzim được giải phóng khỏi trạng thái
liên kết chuyển thành trạng thái tự do. Đến giai đoạn ươm mầm hoạt lực của các
enzim đạt đến mức tối đa, nhờ đó mà đến lúc đường hoá chúng có khả năng thuỷ phân
gần như hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ của hạt. Các sản phẩm thủy
phân được hòa tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường.
Trong hạt đại mạch chứa một lượng enzim rất phong phú, chúng đựơc xếp vào các
nhóm khác nhau. Theo khóa phân loại trong hóa sinh học, chúng được phân thành hai
nhóm chính: hidrolaza và decmolaza.
a) Hydrolaza (nhóm enzim thuỷ phân)
Phụ thuộc vào cơ chất bị thuỷ phân, các enzim xúc tác được chia thành các phân
nhóm: cacbohydraza, proteaza và esteraza.
Cacbohydraza
Nhóm enzim này thuỷ phân gluxit cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân tử
hơn. Trong nhóm này có hai phân nhóm nhỏ: polyaza và hexozidaza. Hexozidaza là
những enzim tham gia xúc tác thủy phân disaccharid, trisaccharid và một số glucozid
khác, polyaza là những enzim thuỷ phân gluxit cao phân tử chúng bao gồm diastaza,
amylaza và sitaza.
- Diastaza
Ditastaza phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và dextrin. Đây là
nhóm enzim quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia. Diastaza bao gồm hai
enzim: α-amylaza và β-amylaza.
+ Enzim α-amylaza phân cắt tinh bột thành glucoza và dextrin. Nhờ quá trình
phân cắt này, độ nhớt của dịch cháo nhanh chóng giảm xuống. Trong kỹ thuật sản xuất
bia, quá trình này được gọi là quá trình dịch hóa. Trong đại mạch khô, không chứa α-
amylaza hoạt tính. Chúng chỉ được hoạt hoá ở giai đoạn ngâm và ươm mầm, là enzim
chịu nhiệt nhưng α-amylaza lại kém chịu chua, nhiệt độ tối ưu của nó là 70°C còn pH=
5,7.
+ Enzim β-amylaza tác động trực tiếp lên mạch amyloza, mạch nhánh và hai đầu
mạch chính của amylopectin. Sản phẩm của quá trình phân cắt này là đường maltoza
và dextrin. Nhiệt độ tối ưu của nó là 630C, còn pH = 4,7.
- Sitaza
Sitaza bao gồm hai enzim sitoclactaza và sitolitaza. Sitoclastaza thuỷ phân
hemixelluloza thành các sản phẩm trung gian còn sitolitaza thuỷ phân các sản phẩm
trung gian thành các sản phẩm cuối cùng là pentoza và hexoza. Nhờ quá trình phân cắt
này mà thành tế bào bị phá huỷ, tạo điều kiện thuận lợi cho các enzim khác xâm nhập
vào và nâng cao hoạt lực. Cũng do thành tế bào bị vỡ mà đến lúc sấy các hạt trở nên
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 7
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
xốp. Trong kỹ thuật sản xuất malt, hiện tượng này ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ
nhuyễn của bán thành phẩm.
- Hexozidaza
Hexozidaza là nhóm enzim tham gia phân cắt các loại đường kép và đường bội ba
thành các đường đơn.
Proteaza
Các enzim ở nhóm enzim này thuỷ phân protein thành các sản phẩm trung gian và
sau đó một trong số các hợp chất này bị phân cắt thành các sản phẩm cuối cùng là các
axit amin và amoniac.
- Proteinaza
Nhóm enzim này thuỷ phân protein thành albumoza và pepton. Sau đó chúng tiếp
tục bị phân cắt thành peptid và polypeptid. Proteinaza được phân bố chủ yếu ở lớp
alơron và phôi. Trong đại mạch chín chúng nằm ở trạng thái liên kết. Ở giai đoạn
ngâm hạt và ươm mầm hoạt lực của chúng tăng 3÷ 5 lần. Độ chua thích hợp cho các
nhóm enzim này hoạt động là ở pH= 4,6 5,0 còn nhiệt độ là 500C. Trong điều kiện sản
xuất lượng albumoza và pepton được tạo ra nhiều nhất ở nhiệt độ 580C.
- Peptidaza
Peptidaza bao gồm hai enzim: dipeptiaza và polypeptidaza. Chúng tác động lên các
phân tử của các dipeptit và polypeptid để phân cắt chúng thành axit amin.
Hoạt lực của enzim này trong các đại mạch khô là không đáng kể. Đến giai đoạn
ngâm và ươm mầm, chúng tăng lên 2÷ 3 lần.
Peptidaza hoạt động mạnh nhất ở pH=7,5 và nhiệt độ 50 ÷ 520C. Nếu hạ pH
xuống dưới 5, nhóm enzim này trở thành vô hoạt.
- Amidaza
Chức năng chính của enzim amidaza là cắt nhóm amin khỏi axit amin để tạo thành
axit hữu cơ và giải phóng NH3. Chúng cũng có thể phá vỡ mối liên kết peptid (- CO –
NH -) của các amid để phá huỷ chúng.
Esteraza
Nhóm enzim này phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ khác nhau,
hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Nhóm này được chia thành hai nhóm nhỏ:
lipaza và phosphataza.
- Lipaza
Chúng phá vỡ liên kết este giữa rượu đơn hoặc đa chức với các axit béo bậc cao.
Enzim này được phân bố chủ yếu ở phôi và lớp alơron. Trong giai đoạn ươm mầm,
hoạt lực của chúng tăng rất nhanh nhưng đến giai đoạn sấy malt thì chúng bị phá huỷ.
Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của của lipaza là 350C, còn pH là 5.
- Amilophosphataza
Enzim này tham gia hỗ trợ các quá trình thuỷ phân tinh bột. Chúng cắt mối liên
kết este của axit phosphoric trong phân tử amilopectin. Nhờ có quá trình này,tinh bột
được hồ hoá một cách dễ dàng hơn. Nhiệt độ tối ưu của enzim là 700C còn pH là 5,6.
- Fitaza
Enzim này phá vỡ mối liên kết este giữa axit phosphoric với inozit, tức là chúng tham gia
thuỷ phân fitin. Quá trình này đóng một vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 8
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
bia, vì H3PO4 được giải phóng sẽ làm tăng độ chua tác dụng và tăng cường lực đệm của
dịch đường. [1, tr 21]
c) Decmolaza (enzim oxy hoá-khử)
Nhóm enzim decmolaza xúc tác phản ứng oxi hoá khử của quá trình hô hấp và
phân giải yếm khí gluxit (thực chất là quá trình lên men rượu), nghĩa là chúng tham gia
quá trình trao đổi chất của tế bào. Nhóm enzim này đóng vai trò quyết định trong việc
hoạt hoá và phát triển của phôi ở giai đoạn ươm mầm.
Một số enzim trong nhóm decmolaza còn tham gia vào phản ứng oxy hóa – khử các
hợp chất polyphenol, protein và các hợp chất khác. Và bằng cách đó chúng đã gây ảnh
hưởng gián tiếp đến các chỉ số chất lượng của dịch đường và bia thành phẩm. Đại
diện tiêu biểu trong nhóm enzim này là dehydraza, oxydaza và catalaza. [1, tr 23]
1.2. Các chất hỗ trợ kỹ thuật
1.2.1. Nước
Trong công nghệ sản xuất malt, nước được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau:
nước dùng để rửa, ngâm đại mạch mạch, vệ sinh phân xưởng v.v... nên lượng nước
dùng trong nhà máy rất nhiều.
Những yêu cầu cơ bản của nước dùng trong sản xuất malt:
+ Nước phải trong suốt không mùi, không có vị lạ và không chứa sinh vật gây
bệnh. Độ cứng của nước tốt nhất là 7 mg đương lượng /lít.
+ Độ pH = 6,7 ÷ 7,3.
+ Độ oxy không khí >1÷ 2mg/lít.
+ Chuẩn độ coli ≥ 300 ml.
+ Chỉ số coli ≤ 3.
Ngoài ra các ion kim loại nặng cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất malt vì
nó gây cản trở sự hút nước của hạt trong giai đoạn ngâm. Yêu cầu: Fe2+< 0,3 mg/l;
Mn2+
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
đường hóa cũng cao hơn. Nói tóm lại, gibberellin tác động nhiều mặt đến quá trình
ươm mầm và chất lượng sản phẩm. [1, tr 169]
Để tăng lượng enzim của malt, hạt được xử lí bằng dung dịch giberelic 16 giờ trước lúc
cho vào nảy mầm theo tỉ lệ axit gibbereic hay giberelat natri: 10 mg/1kg đại mạch. [1, tr
170]
1.2.2.2. Chất sát trùng Formalin
Để sát trùng hạt người ta cũng có thể dùng nhiều chất khác nhau như formalin,
H2O2, KMnO4, Ca(OH)2...Nhà máy sử dụng formalin để làm sạch hạt, lượng formalin sử
dụng là: Cứ 1 tấn đại mạch cần 1÷ 1,5 kg.
1.3. Các quá trình sinh hóa cơ bản trong quá trình sản xuất
Xảy ra chủ yếu ở giai đoạn ngâm, ươm và sấy. Dưới đây là một số quá trình cơ bản:
1.3.1 Giai đoạn ngâm
Giải phóng enzyme ra khỏi trạng thái liên kết thành trạng thái tự do, bắt đầu dấu
hiệu phát triển cây con ở phôi.
Sự thẩm thấu và khuếch tán của nước vào hạt, thẩm thấu một số ion và muối hòa
tan vào trong hạt; hòa tan một số chất polyphenol, chất chát, chất màu ở vỏ vào môi
trường,....[1, tr 81]
Sự hô hấp của hạt, có 2 kiểu hô hấp: hiếu khí và kỵ khí
Hiếu khí: C6H12O6 CO2 + H2O + Q
Yếm khí: C6H12O6 2C2H5OH + CO2 + Q
Hệ enzyme oxy hóa khử sẽ phân cắt các hợp chất cao phân tử như gluxit, protein
thành các hợp chất thấp phân tử:
Tinh bột đường glucose, maltoza, dextrin
Hemixenlluloza phá vỡ thành tế bào [2, tr 86]
1.3.2. Giai đoạn ươm
Tiếp tục quá trình hô hấp ở ngoài tế bào như ở giai đoạn ngâm,
Xảy ra quá trình oxi hóa cục bộ (monosacairde) tạo axit oxalic, axit xitric:
C6H12O6 + 9 O2 6 (COOH)2 + 6 H2O
Axit oxalic
Hoạt hóa các enzyme:
Hemixelluloza pentoza, hexoza [2, tr 111]
Protein axit amin [2, tr 119]
Hệ enzyme amylaza thủy phân tinh bột thành đường đơn giản như: glucoza, maltoza và
dextrin.[1, tr 116]
Enzyme esteraza phân cắt các muối liên kết ester của các hợp chất hữu cơ, đây là nhân
tố quyết định độ chua định phân của malt.[1, tr 125]
1.3.3. Giai đoạn sấy
Sấy malt tươi xảy ra nhiều sự biến đổi như: quá trình tách nước, các quá trình enzyme,
một số quá trình khác là nguyên nhân của sự tạo thành các chất hương, vị và tăng
cường độ màu của sản phẩm.[1, tr 177]
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 10
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Phụ thuộc vào bản chất của quá trình chuyển hóa trong từng thời điểm, quá trình sấy
malt tươi có thể chia làm ba pha chính sau:
Pha sinh lý: thời kỳ này kéo dài từ lúc bắt đầu sấy cho đến khi nhiệt độ đạt 45oC và hàm
ẩm đạt 30%, đặc điểm của giai đoạn này là rễ và lá mầm vẫn phát triển. Vì độ ẩm và
nhiệt độ thích hợp nên quá trình này diễn ra với cường độ khá mạnh.
Pha enzyme: giai đoạn này nằm trong khoảng 45 - 70oC và hàm ẩm còn 10%. Hoạt động
sống của hạt bị ức chế rất mạnh, sự phát triển của rễ và lá mầm bị ngừng lại, nhưng
hoạt động của hệ enzyme thủy phân vẫn tiếp tục diễn ra. Kết quả trong hạt tích lũy
thêm một lượng chất chiết hòa tan. Ở pha này, nếu tốc độ tách ẩm càng nhanh thì tốc
độ các quá trình sinh hóa và quá trình enzyme càng chậm, sự tạo thành các chất chiết
hòa tan bổ sung càng ít.
Pha hóa học: pha này nằm trong thời điểm mà hàm ẩm của hạt giảm từ 10% xuống 6.
Các chất này được tạo thành do phản ứng melanoid, caramen và một số phản ứng khác.
Những quá trình xảy ra ở pha hóa học có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình sản xuất
malt và bia.[1, tr 178-179]
Quá trình quan trọng nhất ở giai đoạn sấy malt là phản ứng tạo melanoid- một hỗn hợp
bao gồm nhều hợp chất ở mức độ rất cao, chi phối chất lượng của bia vàng. Và quá
trình này xảy ra chủ yếu ở pha hóa học. Melanoid là hợp chất mà thành phần chưa
được xác định một cách rõ ràng, là hỗn hợp sản phẩm tạo thành do sự tương tác phản
ứng giữa các hợp chất chứa nhóm cacbonyl, nhóm amin,… Các phản ứng ngưng tụ là
mấu chốt trong chuỗi phản ứng tạo melanoid.[1, tr 180]
1.4. Sản phẩm (malt diastilin)
Malt là loại hạt hòa thảo (hạt cốc) nảy mầm trong những điều kiện nhân tạo
(nhiệt độ, độ ẩm, thời gian). Malt là sản phẩm được chế biến từ các hạt hòa thảo như:
đại mạch, tiểu mạch, ngô, thóc,… sau khi cho nảy mầm và sấy trong điều kiện thích
hợp.
Malt là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16-18%
các chất thấp phân tử dễ hòa tan chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, các axit
amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt có hệ enzyme phong phú chủ yếu
là proteaza và amylaza. Trong malt diastilin nhiều nhất là nhóm enzym diastaza.
Malt có thể dùng để chế biến các loại thực phẩm có chất lượng cao như: bột dinh
dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống hợp cho người già và phụ nữ có thai, dùng làm tác
nhân dịch hóa trong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhân đường hóa
trong sản xuất kẹo mạch nha, … Nhưng ứng dụng lớn nhất hiện nay của malt là dùng
để sản xuất các loại đồ uống có độ cồn thấp. Malt đại mạch là nguyên liệu chủ yếu
để sản xuất các loại bia.[1, tr 68]
Đặc điểm nổi bật của malt diastilin là sử dụng trong trường hợp malt nguyên liệu
không được đồ hóa tốt, độ nhuyễn không cao hoặc trong trường hợp dùng nguyên liệu
thay thế chưa qua giai đoạn ươm mầm. Hoạt lực tối thiểu của diastilin là 300 Wk.
Malt diastilin dùng để sản xuất các loại bia.[1, tr 206]
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 11
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
CHƯƠNG 2 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Sơ đồ 2.1: Công nghệ sản xuất malt diastillin
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 12
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
2.2.1. Nguyên liệu
Để sản xuất malt diastilin ta nhập về loại đại mạch loại II. Đại mạch đưa vào sản
xuất phải sạch, ít tạp chất, kích cỡ đồng đều. Độ ẩm trung bình của hạt là 13 %.
2.2.2. Làm sạch
2.2.2.1. Mục đích
Trong đại mạch có chứa nhiều tạp chất vô cơ và hữu cơ, các bào tử vi khuẩn, nấm
mốc… Ngoài ra còn có thể có thêm dư lượng thuốc trừ sâu… Do đó quá trình làm này
sẽ giúp loại bỏ tạp chất lẫn trong hạt. Mặt khác, hạt khi đem ra sản xuất nên bảo đảm
tính đồng đều. Vì các hạt đồng đều khi ngâm sẽ đạt độ ẩm như nhau và nảy mầm cũng
giống nhau. Do đó đại mạch trước khi đem ra sản xuất người ta phải tiến hành phân
loại theo kích thước của nó.
Ta nhập đại mạch loại II nên không cần phân loại, mà đưa vào xilô bảo quản dự trữ.
Trong đại mạch chứa nhiều tạp chất vô cơ và hữu cơ. Do đó phải làm sạch trước khi
đem vào sản xuất. [2, tr 30]
2.2.2.2. Thiết bị
Khối hạt được làm sạch lần lượt qua hai thiết bị sau: quạt sàng và thiết bị làm sạch
bằng từ tính.
Quạt sàng:
Quạt sàng dùng để quạt bụi, thóc lép, các tạp chất nhẹ, đá, sỏi, … còn sót lại ra khỏi
khối hạt.
Cấu tạo:
1. Cửa nguyên liệu vào. 5. Đại mạch sạch.
2. Cửa tạp chất lớn ra. 6. Bụi.
3. Rơm, rác. 7. Con quay điều
4. Tạp chất bé. chỉnh hạt.
Bộ phận làm việc của quạt sàng bao gồm một vít tải để chuyển hạt đến quạt,
một hoặc hai quạt hút (hoặc quạt nén) và hệ thống sàng rung gồm hai hoặc ba sàng. Sau
khi khối hạt qua mỗi sàng thì được làm sạch dần.
Nguyên tắc hoạt động:
Đại mạch được vít tải đổ vào quạt qua phễu, tại đây có con quay để điều chỉnh lưu
lượng của hạt vào một cách đều đặn. Hạt được rơi xuống sàng thứ nhất, sàng này bé
nhất trong ba sàng của quạt và nằm hơi nghiêng so với hai sàng kia. Sàng này có lỗ hình
tròn đường kính 10÷20mm hoặc hình bầu dục dài với kích thước 35x8 mm. Với kích
thước như vậy sàng này sẽ giữ lại các tạp chất lớn như đá, sỏi, … đồng thời lúc này
hệ thống quạt hút làm việc, không khí bị hút đi qua lớp hạt sẽ cuốn theo bụi, các tạp
chất nhẹ và sau đó chúng được lắng xuống phễu (3), còn bụi cuốn theo không khí theo
đường ống để đi vào Xiclon.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 13
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Các tạp chất lớn được loại ra khỏi hạt sau khi qua sàng thứ nhất, khốt hạt được tiếp
tục rơi xuống sàng thứ hai, sàng này có kích thước lỗ sàng nhỏ hơn sàng thứ nhất, lỗ
sàng hình bầu dục có kích thước 25x4,5 mm. Sàng thứ hai tiếp tục giữ lại các tạp chất
lớn hơn hạt đại mạch. Sau khi qua sàng thứ hai hại được đổ xuống sàng thứ ba, sàng
này có lỗ hình bầu dục kích thước 20x2 mm hoặc hình tròn đường kính 1÷1,5mm. Với
kích thước lỗ sàng như vậy nó sẽ giữ lại đại mạch và cho qua cát, sỏi và các tạp chất
bé hơn kích thước của lỗ sàng. Các tạp chất được thu gom ở thùng chứa riêng, đại
mạch đã được làm sạch thu gom ở một kênh riêng, ở đó chúng được thổi bằng luồng
không khí mạnh và như vậy các tạp chất nhẹ, bụi nếu như còn sót lại trong khối hạt sẽ
bị loại trừ triệt để.
Thiết bị làm sạch bằng từ tính:
Sau khi khốt hạt ra khỏi quạt sàng thì các tạp chất như rác, bụi, sỏi, … đã bị loại nhưng
các mạt sắt, kim loại vẫn còn tồn tại trong khối hạt, vì vậy khối hạt được cho vào
thiết bị làm sạch từ tính để loại bỏ các tạp chất kim loại này.
Bộ phận làm việc chủ yếu của thiết bị này là thanh nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn nam
châm điện từ. Mặt phẳng mà hạt phải trượt qua ở máy làm sạch bằng nam châm vĩnh
cửu được đặt với độ nghiêng 450. Để điều chỉnh dòng khối hạt đổ xuống mặt phẳng
nghiêng một cách đều đặn người ta lắp đặt một van hãm.
Chú thích:
a) Nam châm vĩnh cửu.
b) Nam châm điện từ.
1. Nam châm.
2. Tang quay.
3. Van điều chỉnh dòng hạt.
4. Đại mạch chưa làm sạch.
5. Đại mạch đã làm sạch.
Khi dòng hạt đi qua mặt phẳng nghiêng thì tất cả những vật có từ tính sẽ bị giữ lại trên
mặt phẳng, còn đại mạch sẽ rơi xuống phễu và được chuyển ra ngoài.
Để những vật chất có từ tính bị giữ lại trên mặt phẳng thì nam châm dùng để chế tạo
thiết bị phải có mật độ từ trường ít nhất là 9000 Gaus đồng thời chiều dày lớp hạt
chảy trên mặt phẳng nghiêng không được quá dày, cho phép tối đa là 5mm và tốc độ
chảy của chúng chỉ nên vào khoảng 0,5m/s. [1, tr 53]
2.2.3. Rửa và sát trùng hạt
2.2.3.1. Mục đích
Đại mạch tuy đã qua giai đoạn làm sạch nhưng vẫn còn nhiễm bẩn, côn trùng và các vi
sinh vật. Vì vậy cần được trước khi đưa vào ngâm.
Quá trình rửa sẽ là sạch các chất bụi bẩn nhờ chúng tan vào nước hoặc nổi lên trên.
Ngoài ra nếu trong hạt còn dư lượng thuốc trừ sâu cũng sẽ tan vào nước và ra ngoài.
Các loại côn trùng và vi sinh vật lẫn trong khối hạt sẽ bị tiêu diệt nhờ quá trình sát trùng
hạt. Hạt được sát trùng bằng formalin, cứ một tấn đại mạch cần 1-1,5 kg formalin.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 14
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
2.2.3.2. Thiết bị
Để rửa hạt người ta sử dụng các thiết bị rửa chuyên dùng. Nước dùng để rửa phải đảm
bảo các tiêu chí về hóa học và sinh học. Để hạt được sạch hơn người ta có thể thêm vào
3 3
2 3
nước rửa một số chất như : NaOH- 0,35 kg/m nước; Na CO - 0,9 kg/m nước.
2 2
Để sát trùng hạt người ta có thể sử dụng nhiều chất khác nhau như: formalin, H O ,
4
KmnO ... Tuy nhiên, khi sử dụng các chất sát trùng cần chọn những chất không gây ảnh
hưởng xấu đến quá trình ươm mầm cũng như chất lượng malt thành phẩm.
Nước vôi giúp cho quá trình rửa nhanh hơn, sạch hơn, làm tăng pH môi trường nên hòa tan
nhiều hơn các hợp chất polyphenol và chất đắng trong vỏ hạt vào nước. Nhưng phải chú ý
rửa thật kĩ nếu không vôi sẽ bám lên bề mặt cản trở quá trình hô hấp và ảnh hưởng xấu
đến quá trình ươm mầm. [ 3, tr 51]
2.2.4. Ngâm hạt
2.2.4.1. Mục đích
Đại mạch khô với hàm ẩm 13% sau khi bảo quản đưa vào sản xuất malt. Ngâm hạt
đại mạch để tạo điều kiện để hạt hút thêm một lượng nước tự do sao cho tổng hàm
ẩm của hạt đạt khoảng 45%. Chỉ với hàm ẩm cao như vậy, quá trình ươm mầm sau
này mới đảm bảo được tiến trình bình thường.
Quá trình ngâm hạt còn giúp loại bỏ những hạt lép, những hạt không chắt, các tạp chất,
bụi, vi sinh vật còn sót lại từ các công đoạn trước.
Tuy nhiên quá trình ngâm không chỉ bao gồm cung cấp nước cho hạt thôi mà phải đảm
bảo giữ cho hạt không bị ngạt thở, không bị nhạy cảm với nước và giảm tối đa các
chất kìm hãm nẩy mầm.
Hạt trước khi ngâm hạt có độ ẩm từ 13% vừa đủ để duy trì sự sống. Khi độ ẩm của
hạt vượt quá 15% thì trong hạt sẽ xuất hiện nước tự do. Nước tự do làm cho các chất
dinh dưỡng được hoà tan và chuyển đến mầm, làm quá trình hô hấp của hạt xảy ra
mãnh liệt. Quá trình này làm cho nhiệt độ của khối hạt tăng và là điều kiện thuận lợi
cho chất điều hòa sinh trưởng gibberellin kích thích hệ enzyme sang trạng thái hoạt
động nhằm chuyển các chất dự trữ thành các chất hòa tan cho mầm sử dụng. Do đó,
quá trình ngâm không những tạo ra các chất dinh dưỡng để nuôi mầm mà dẫn đến quá
trình sinh hóa trong hạt. [2, tr 113]
2.2.4.2. Các phương pháp ngâm hạt
Có nhiều phương pháp ngâm hạt khác nhau, nhưng nó có mục đích chung là tăng độ
ẩm của hạt trong điều kiện cung cấp đủ oxy và thải hết khí CO2 và các sản phẩm trao
đổi khác kìm hãm sự phát triển của mầm.
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 15
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Các phương pháp:
- Ngâm lì trong nước.
- Ngâm hoán vị nước - không khí.
- Ngâm trong dòng liên tục nước - không khí.
- Ngâm bằng phương pháp phun nước.
- Ngâm bằng phương pháp phun nước - hút khí.
Với phương pháp ngâm trong dòng liên tục nước - không khí có nhiều ưu điểm hơn
được chọn trong công nghệ này vì phương pháp này có:
- Thời gian mà hạt hút nước đến hàm ẩm cần thiết là ngắn nhất.
- Chế độ thông khí đầy đủ, hạt nguyên vẹn.
- Trạng thái cơ học và trạng thái sinh lý của hạt tốt, bảo đảm cường lực nẩy mầm
của hạt cao. [2, tr 114]
2.2.4.3. Thiết bị
a) Cách tiến hành ngâm hạt:
- Ngâm đại mạch khoảng 4-8h trong nước với nhiệt độ là 12 oC để độ ẩm đạt
31%.
- Sau đó để ráo 10- 20h (tuỳ theo độ mẫn cảm của hạt với nước).
- Tiếp tục ngâm 2-5h trong nước để độ ẩm đạt 38%.
- Để ráo 12- 20h.
- Sau đó ngâm 1-5h trong nước ở nhiệt độ 15- 20 oC để độ ẩm đạt 45%, và sau
đó chuyển thùng. [2, tr 118]
b) Cấu tạo thiết bị ngâm:
Thiết bị ngâm có cấu tạo là thân trụ đáy côn, được chế tạo bằng thép thông thường,
bằng inox hay thép trắng. Phía dưới gần sát đáy thiết bị có gắn tấm thép đ ục l ỗ mắt
sàng hình nón cụt để thuận tiện cho quá trình cung cấp nước ngâm và tháo nước bẩn.
c) Nguyên tắc hoạt động:
Đại mạch theo vít tải chuyển vào cửa trên của thiết bị ngâm. Khi chuyển đại mạch vào
người ta mở rộng van đáy để nước chảy vào qua (4), đồng thời thổi khí vào qua (2).
Hạt được đảo trộn và rửa sạch nhờ ống đảo (1): vừa hút hạt lên xuống vừa quay.
Trong quá trình rửa, người ta bổ sung thêm formalin để sát trùng khối hạt. Các hạt lép
và rác sẽ nổi lên trên bề mặt được cánh gạt ở phía trên thiết bị gạt vào camera (6). Sau
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 16
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
1
khi rửa xong, nước bẩn được tháo ra ngoài qua (5) và
2 bắt đầu thực hiện quá trình ngâm.
6
Quá trình ngâm cũng cũng thực hiện tương tự như
trên: người ta cho nước sạch vào qua (4) và khí nén
vào qua (2). Không khí sục đều vào khối hạt nhờ các
lỗ đục mắt sàng và ống đảo (1) nên: hạt được đảo
4
đều, bảo đảm khả năng cung cấp oxi đều trong khối
3
hạt và giải phóng CO2 trong khối hạt ra ngoài. Nước
5 ngâm của khối hạt được thay đổi theo chu kỳ hoặc
được cấp liên tục. Cuối quá trình ngâm tiến hành cho
axit Gibberelic nhằm tăng tốc độ nảy mầm.
Quá trình ngâm và sát trùng được thực hiện trong khoảng 40 ÷ 60h [2, tr 94 ], ở đây ta
chọn 48 h và nhiệt độ của nước ngâm dao động trong khoảng 15 ÷ 200C
Kết thúc quá trình ngâm nước được tháo ra ở đáy nhờ van khí nén. Nguyên liệu
được vít tải chuyển qua thiết bị ươm.
Các quá trình xảy ra khi ngâm hạt.
- Sự thẩm thấu và khuyếch tán của nước vào hạt.
- Sự hoà tan các chất poliphenol, các chất chát, chất màu ở vỏ hạt vào môi
trường.
- 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 nhủ vào nước.
- Sự vận chuyển các chất hoà tan về phôi.
- Sự hoà tan tất cả các enzim có trong hạt vào nước hay là sự giải phóng enzim
khỏi trạng thái liên kết thành trạng thái tự do.
- Sự hoạt hoá hệ enzim oxi hoá khử và hệ enzim thuỷ phân.
- Sự hô hấp của hạt.
- Sự thủy phân của các chất hữu cơ cao phân tử.
- Xuất hiên dấu hiệu ở sự phát triển cây non ở phôi.
Trong các quá trình trên thì hô hấp và của hạt và sự hoạt hóa hệ enzym thủy phân là
hai quá trình quan trọng nhất. [1, tr 81]
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 17
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
2.2.5 Ươm mầm
2.2.5.1 Mục đích:
Tạo hay hoạt hoá hệ enzim trong hạt đại mạch từ trạng thái nghĩ sang trạng thái hoạt
động.
- Làm thay đổi khả năng thẩm thấu của màng tế bào nội nhũ nhờ enzim sitaza.
- Làm biến tính hay hoà tan protêin của tế bào nội nhũ nhờ hệ enzim proteaza.
- Làm nội nhũ mềm ra do tác dụng của enzim.
Chuyển các chất ở dạng phức tạp sang dạng đơn giản.
2.2.5.2 Các quá trình xảy ra khi ươm mầm.
Sự biến đổi hình thái
+ Bên ngoài: 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.
Sau khi nảy mầm, số lượng và hoạt lực của enzim tăng lên rất nhiều.
- 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 hô hấp: Tăng nhiều, nhưng vẫn ít hơn amylaza.
Sự hô hấp.
Quá trình hô hấp xảy ra trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí tuỳ thuộc vào các điều kiện
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 18
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
của môi trường.
2
Quá trình hô hấp sẽ sinh ra nhiệt, CO và làm hao tổn lượng chất khô trong hạt.
Sự thay đổi thành phần hoá học.
Sự hoà 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 không thông gió.
- Ươm mầm thông gió.
+ Ươm mầm thông gió trong catset (trong ngăn).
+ Ươm mầm thông gió trong thùng quay.
+ Ươm mầm thông gió trong ngăn có luống di động…
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 – không 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 không khí), phía trên lắp đường ống dẫn nước nén và
vòi hoa sen phun. Để phun mù được đều khắp, các vòi phun nên bố trí lệch theo kiểu
bàn cờ. Nước nén để phun mù có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phòng ươm - về mùa hè
và cao hơn về mùa đông. [1, tr 141]
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 19
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. Bùi Xuân Đông
Nguyên tắc hoạt động:
Để không khí sau khi đi ra khỏi buồng xử lí có các thông số như ta yêu cầu, lưu lượng
quạt thổi, đường đi của không khí, nhiệt độ và áp lực phun của nước,...ta phải tính toán
cho phù hợp.
Không 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 không khí hay là độ dài của mương
dẫn phải phù hợp với tốc độ di chuyển của không khí. Nếu độ dài của mương dẫn quá
lớn thì trên đường di chuyển, hơi nước của không 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 không khí. Mương dẫn không 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 không được thấp hơn 900).
Buồng xử lí không khí dùng chung một buồng xử lí trung tâm, sau đó không 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, còn luống thứ nhất lại đón lô 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 thoát. 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
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 không thổi khí. Khi
nhiệt độ của hạt đạt từ 15÷ 170C ta bắt đầu cho không khí ẩm thổi qua lớp hạt từ dưới
SVTH: Nguyễn Thị Loan Trang 20
nguon tai.lieu . vn
