Xem mẫu
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2
Họ và tên sinh viên: Hồ Ngọc Long
Lớp: 08SH
Ngành: Công nghệ sinh học
1/Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng,năng suất 20000 tấn sản phẩm/
năm
2/ Các số liệu ban đầu:
- Năng suất nhà máy: 20000 tấn sản phẩm/ năm.
- Độ ẩm ban đầu của đại mạch: wbđ = 12 %.
3/ Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Nhiệm vụ
- Mục lục
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan tài liệu
- Chương 2: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ.
- Chương 3: Cân bằng vật chất.
- Chương 4: Tính và chọn thiết bị.
- Kết luận
- Phụ lục
- Tài liệu tham khảo
4/ Bản vẽ và đồ thị: gồm sơ đồ mặt bằng và thiết bị chính
- 1 bản vẽ khổ A3 đính kèm trong thuyết minh
- 1 bản vẽ khổ A1 mở rộng hoặc A0 để bảo vệ
5/ Cán bộ hướng dẫn:
Phần: toàn bộ Họ và tên:TS. Bùi Xuân Đông
6/ Ngày giao nhiệm vụ: 07/09/2012
7/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 07/12/2012
8/ Ngày bảo vệ:
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 1
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 2
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
Danh mục các hình vẽ trong Đồ án
STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang
1 Hình 2.1 Cây đại mạch 10
2 Hình 1.2 Cấu tạo hạt đại mạch 11
3 Hình 2.1 Máy quạt sàng 23
4 Hình 2.2 Nguyên tắc của máy làm sạch từ tính 24
5 Hình 2.3 Thiết bị rửa đại mạch 25
6 Hình 2.4 Thiết bị ngâm 26
Cấu tạo thiết bị ươm mầm thông gió thân
7 Hình 2.5 28
gió thân trụ đáy bằng
8 Hình 2.6 Lò sẫy liên tục JICXA-5 30
9 Hình 2.7 Máy đập rễ mầm 32
10 Hình 4.1 Xilo chứa nguyên liệu 45
11 Hình 4.2 Buke chứa 53
12 Hình 4.3 Thùng rửa và ngâm 54
13 Hình 4.4 Thùng chứa H2O2. 55
14 Hình 4.5 Thiết bị làm lạnh 60
14 Hình 4.6 Thùng chứa rễ mầm 45
15 Hình 4.5 Máy nén khí 63
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 3
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
Danh mục các bảng biểu trong Đồ án
STT Số bảng biểu Tên bảng biểu Trang
Bảng tổng kết các thông số kỹ thuật của quá
1 Bảng 2.1 34
trình
Bảng tổng kết hao tổn chất khô qua từng
2 Bảng 3.1 35
công đoạn
Sự biến thiên hệ số hô hấp ở giai đoạn ươm
3 Bảng 3.2 40
mầm đại mạch
4 Bảng 3.3 Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2009 40
5 Bảng 3.4 Bảng tổng kết cân bằng vật chất 44
6 Bảng 4 Bảng tổng kết thiết bị 69
LỜI CẢM ƠN
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 4
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
Em xin gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Sinh Học -
Khoa Hóa - Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã cho em những nền tảng kiến thức ban
đầu vững chắc để có thể hoàn thành tốt Đồ án của mình và tiếp thu những kiến thức mới
cho công việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy Bùi Xuân Đông đã hướng dẫn t ận
tình, chu đáo và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt Đồ án Công nghệ 2.
Cuối cùng, em xin gởi lời cảm ơn đến người thân, bạn bè đã luôn giúp đỡ em
trong suốt quá trình hoàn thành Đồ án của mình.
Mặc dù em đã hoàn thành đồ án được giao nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi
những thiếu sót. Em kính mong nhận được sự thông cảm và sự tận tình chỉ bảo c ủa quý
Thầy Cô và các bạn.
Đà Nẵng, ngày 08 tháng 12 năm 2012
Hồ Ngọc Long
LỜI MỞ ĐẦU
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 5
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới, Việt Nam đang dần vươn lên và t ự
khẳng định mình, vì vậy đời sống vật chất và tinh thần của người dân không ngừng đ ược
nâng cao. 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 s ản phẩm
rất phong phú và đa dạng về chủng loại, một trong những sản phẩm phát triển trong nhóm
top ten hiện nay là bia - là đồ uống được ưa chuộng hầu hết các nước trên th ế gi ới, mà
nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt.
Với mức độ công nghiệp hóa - hiện đại hóa nhanh chóng như hiện nay, Chính phủ nước
ta đã chỉ đạo xây dựng ngành Rượu - Bia - Nước giải khát Việt Nam thành một ngành kinh
tế mạnh. Theo đó, nhu cầu của con người về bia ngày càng tăng lên thì ngành công nghiệp
Rượu - Bia - Nước giải khát của Việt Nam cần phải có những thay đổi nhanh chóng để phù
hợp với xu thế của thời đại. Một trong những yêu cầu ra tr ước mắt là phải ch ủ đ ộng
được nguồn nguyên liệu trong nước. Vì thế sản xuất malt là một trong những hướng phát
triển đầy tiềm năng của ngành công nghiệp Rượu - Bia - Nước giải khát c ủa Vi ệt Nam.
Thực hiện được điều đó sẽ mang lại cho chúng ta những nguồn lợi rất to lớn. Tuy nhiên, ở
nước ta hiện nay, với điều kiện khí hậu nhiệt đới khắc nghiệt không phù hợp để trồng và
phát triển đại mạch, nên toàn bộ lượng malt cần cho quá trình sản xuất công nghiệp đều
phải nhập khẩu từ các nước Châu Âu. Nghiên cứu về quy trình sản xuất malt áp dụng vào
thực tế rất cần thiết, giúp cho ngành công nghiệp thực phẩm nước ta giảm chi phí cho
nguyên liệu rất nhiều.
Nắm bắt được xu thế đó,việc đào tạo, giảng dạy về quy trình sản xuất malt đang được
quan tâm và phổ biến trong các trường có đào tạo ngành công nghệ thực phẩm. Để củng cố
lượng kiến thức tiếp được, đồng thời nâng cao sự hiểu biết của bản thân, trong học phần
đồ án công nghệ II này em chọn đề tài : “ Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng, năng
suất 20 nghìn tấn sản phẩm/ năm”.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu về sản phẩm malt
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 6
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như: đại mạch, tiểu mạch,
thóc, ngô… sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo và tiến hành sấy
đến độ ẩm nhất định.
Malt là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16 -18% các
chất phân tử lượng thấp dễ hòa tan chủ yếu là đường đơn, dextrin bậc thấp, các axit amin,
các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt có hệ enzyme phong phú.
Malt có thể dùng để chế biến các loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao như bột dinh
dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho người già. Dùng làm tác nhân dịch hoá
trong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhân đường hoá trong sản xuất
bánh kẹo, mạch nha... Nhưng công dụng lớn nhất của malt là dùng đ ể sản xuất các loại
nước uống có độ cồn thấp, biệt là sản xuất bia. Malt dùng trong sản xuất bia với hai mục
đích, vừa là tác nhân đường hóa vừa là nguyên liệu. Loại malt dùng phổ biến nhất là malt
đại mạch.
1.2 Nguyên liệu dùng trong sản xuất malt
1.2.1 Đại mạch
Đại mạch là một loại ngũ cốc thuộc nhóm thực vật có hạt ( Spermophyta), phân nhóm bí
tử (Angiospermae), lớp một là mầm (Monocotyledonae), họ lúa mỳ (Gramineae). Trong quá
trình sản xuất bia, tinh bột của đại mạch được chuyển hóa thành chất hòa tan có th ể lên
men được. Trong công nghệ sản xuất malt chủ yếu dùng đại mạch hai hàng, bông đứng và
rất quan tâm đếncác chỉ số thành phần hóa học của chúng.
1.2.1.1 Cấu tạo hạt đại mạch
Hạt đại mạch bao gồm 3 bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phôi.
Vỏ
Vỏ đại mạch bao gồm nhiều lớp khác nhau, có thể chia thành 3 phần chính. Lớp ngoài
cùng của hạt là lớp vỏ trấu có chức nằn bảo vệ hạt, có thành phần chủ yếu là cellulose
kết chặt lại nhờ chất khoáng và lignin. Dưới lớp vỏ trấu là lớp vỏ quả được cấu tạo từ ba
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 7
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
lớp tế bào. Cứ một lớp xếp ngang thì tiếp đến là một
lớp xếp dọc. Với cấu tạo 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 hòa tan
trong hạt không cho thấm ra ngoài.
Nội nhũ
Là phần lớn nhất và có giá trị nhất trong hạt đại mạch. Nội nhũ đ ược bao bọc bởi l ớp
alơron, lớp này rất giàu protein, chất béo, đường, xenlluloza, pentoza, vitamin và tro.
Dưới lớp alơron mới đến phần nội nhũ của hạt. Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế bào
lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít protein, cenllulose, chất béo, tro và
đường.
Phôi
Là phần sống của hạt, chiếm 2,5÷5% so với trọng lượng của hạt. Phôi có vai trò r ất
quan trọng trong sự sống của cây và ngay cả trong công nghệ sản xuất bia. Đ ại mạch nảy
mầm tức là sự hoạt động phát triển của phôi để trở thành malt. Trong giai đoạn nảy mầm
hệ enzyme trong hạt được hoạt hoá chúng sẽ cắt một số hợp chất dinh dưỡng cao phân tử
để trở thành các phân tử nhỏ hơn. Một phần các hợp chất thấp phân tử sẻ nuôi cây non,
phần còn lại tồn tại trong hạt.
1.2.1.2 Thành phần hoá học của hạt đại mạch
Thành phần hoá học của chúng rất phức tạp, phụ thuộc vào giống, nguồn đất đai, khí
hậu, kỹ thuật canh tác và điều kiện bảo quản.
Sau đây là một số thành phần quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia
Nước
Nước có ảnh hưởng lớn đến quá quá trình vận chuyển và bảo quản hạt, hàm ẩm
cao làm cho quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt sẻ tăng là nhân tố làm tổn hao chất
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 8
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
khô cuả hạt trong quá trình bảo quản.
Mặc khác lượng nước trong hạt cao là điều kiện cho vi sinh vật phát triển rất nguy
hiểm cho hạt, ngoài ra sẻ làm tăng chi phí vận chuyển một cách vô ích. Hàm ẩm tối đa cho
phép bảo quản là: 13%.
Gluxit
Gluxit là hợp phần chiếm khối lượng nhiều nhất trong thành phần chất khô của hạt đại
mạch. Nó bao gồm 4 nhóm: monosaccharit, disaccharit, trisaccharit và polysaccharit.
Monosaccharid bao gồm: glucoza, fructoza với công thức tổng quát C 6H12O6 và xitoza
(C5H10O5). Lượng glucoza và fructoza trong đại mạch là không đáng kể: 0,3÷0,4%
Các loại đường đơn giản tuy không nhiều nhưng chúng đóng vai trò quan trọng trong s ự
phát triển của phôi đặc biệt giai đoạn ươm mầm.
Disacharid chủ yếu là sacharid và mantoza với công thức tổng quát C 12H22O11.
Saccharoza chiếm 10,8% chất khô của hạt được phân bố nhiều ở phôi: 5,5%
Trisacharid: đường rafinoza
Poly sacharid: chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt đại mạch, chủ yếu
là tinh bột, xenlluloza, hemixelluloza, pentoza, amilan và các hợp chất dạng keo. Trong đó
tinh bột và hemixelluloza có vai trò quan trọng trong sản xuất bia.
• Tinh bột
Là cấu tử chiếm vị trí số một về khối lượng củng như ý nghĩa trong công nghệ s ản
xuất bia, chiếm hơn một nữa khối lượng chất khô của hạt đại mạch, có chủng giống lên
đến 70%.
Trong công nghệ sản xuất bia tinh bột có 2 chức năng: Là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi
và nguồn cung cấp chất hoà tan cho dịch đường trước lúc lên men.
Tinh bột không tan trong nước lạnh và các dung môi hữu cơ trung tính. Khi tiếp xúc với
nước thì tinh bột sẽ hút nước và trương nở.
Tinh bột gồm hai polysaccharit hợp thành: amylose và amylopectin. Khối lượng của
amylose chiếm khoảng 17 - 24% , còn của amylopectin từ 76 - 83%.
Sự thuỷ phân tinh bột bởi enzyme amylase đóng một vai trò hết sức to lớn trong công
nghệ sản xuất malt, vì đây là phản ứng có tính chất nền tảng để xây dựng nên c ơ sở lí
thuyết của quá trình ngâm, ươm mầm, sấy malt.
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 9
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
• Cellulose
Cellulose của hạt đại mạch được phâm bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm khoảng
20% chất khô của vỏ. Cellulose không tan trong nước, hầu như không thay đỏi về thành
phần và cấu trúc trong suốt quá trình sản xuất bia. Nó đóng vai trò đặc biệt quan trọng
trong quá trình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng.
• Hemicellulose
Là thành phần chủ yếu tạo nên tế bào và là một phức hệ gồm pentozan, hexozan, và
acid uronic.
Hemixelluloza bị thuỷ phân tạo thành hexoza và pentoza dưới tác dụng của enzyme
sitaza. Các đường đơn trên sẽ hoà tan bền vững vào dịch đường tạo thành chất chiết là
nguồn dinh dưỡng quan trọng cho nấm men phát triển.
• Các hợp chất pectin
Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tạo ra màng trung gian, trong các hợp
chất pectin thì protopectin chiếm tỷ lệ cao.
Các hợp chất pectin có bản chất là hydratcacbon cho nên khi bị thủy phân sẽ cho ra các
sản phẩm là đường đơn galactoza và xiloza.
Các hợp chất chứa nito
Hàm lượng các hợp chất chứa nito trong hạt đại mạch chiếm khoảng 9 – 11% tr ọng
lượng chất khô và nó đóng vai trò quan trọng đối với công nghệ bia, vì ở chừng mực nào đó
chúng có tính quyết định đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Trong đại mạch các hợp
chất này tồn tại ở 2 dạng: protit và “hợp chất chứa nito phi protit”.
• Protit
Là chỉ số quan trọng thứ hai sau tinh bột để đáng giá xem lô hạt đó có đủ tiêu chuẩn để
sản xuất bia hay không. Nếu hàm lượng cao bia đục khó bảo quản, chất l ượng c ảm quan
kém. Ngược lại nếu quá thấp quá trình lên men không triệt để, bia kém bọt, kém đậm đà và
non nhiều chỉ số khác. Hàm lượng protit tốt nhất 8÷10%.
Lớp aloron và phôi: Là khu vực phân bố nhiều protit nhất. Sự thuỷ phân protit là một
trong những quá trính 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 thủy phân của các
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 10
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
hợp phần trong nội nhũ.
Khả năng tạo bọt và giữ bọt cũng như độ bền keo của bọt bia phụ thuộc trước hết vào
mức độ thuỷ phân của protit và tỉ lệ giữa các cấu tử sản phẩm.
Protit trong đại mạch được chia làm 2 nhóm:
+ Protit đơn giản hay còn gọi là protein: Có các đại diện tiêu biểu là levkozin, edestin
hodein và gluten. Trong suốt quá trình sản xuất malt và bia thì levkozin, edestin và một phần
nhỏ hodein hoà tan vào dịch đường và tồn tại trong bia còn những cấu tử khác thì kết l ắng
và thải ra ngoài.
+ Protit phức tạp: hay còn gọi là proteid là những hợp chất được tạo thành từ một
phân tử có bản chất là protein và một phân tử khác cơ bản chất phi protein, đại diện tiêu
biểu là nucleoproteid, lipoproteid và photphoproteid, chúng kém hoà tan và hoà tan không bền
vững song lại khó bỏ ra khỏi dịch đường.
• Các hợp chất nito phi protit
Gồm albumoza, pepton, peptit, polypeptit, acid amin. Trong đó albumoza và peptone có
vai trò lớn trong việc tạo và giữ bọt đồng thời làm tăng thêm hương v ị đ ậm đà c ủa bia.
Song nếu hàm lượng albumoza và peptone cao nó lại làm giảm độ bền keo vì chính chúng là
tác nhân gây đục. Peptit là hổn hợp nhiều chất, phân tử chúng được tạo thành từ các gốc
acid amin nhưng ít, chúng dể hoà tan vào dịch đường là một trong những thành phần dinh
dưỡng. Acid ammin tự do chiếm 0,1% so với lượng chất khô, tuy ít song tác d ụng c ủa
chúng là rất lớn, chúng cung cấp cho nấm men phát triển đồng thời là tác nhân chính tạo
melanoid tham gia vào việc giũ bọt và là thành phần dinh dưỡng trong bia.
Các hợp chất không chứa nito
Gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nito. Khi được trích ly bằng nước
chúng hòa tan thành dung dịch. Các đại diện tiêu biểu của nhóm là polyphenol, chất đắng,
fitin, acid hữu cơ, vitamin và chất khoáng.
• Polyphenol và chất đắng: những hợp chất thuộc nhóm này dễ dàng kết hợp với
protit cao phân tử để tạo thành chất dễ kết lắng, làm tăng độ bền kao của sản phẩm. Mặt
khác sự hòa tan của polyphenol vào dịch đường lại là nguyên nhân làm xấu đi hương vị của
bia.
• Fitin: là muối của canxi và magie với axit inozitphosphoric C 6H6O6(H2PO3)6, nó tập
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 11
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
trung ở vỏ và chiếm khoảng 0,9% chất khô của vỏ. Khi bị thủy phân nó sẽ tạo thành inozit
C6H6(OH)6 và axit phosphoric.
• Vitamin: đại mạch chứa nhiều laoij vitamin như B1, B2, B6, C, PP2, tiền vitamin A,
axit pantotenic… Tuy hàm lượng rất ít nhưng hệ vitamin trong đ ại mạch đóng vai trò r ất
quan trọng trong công nghệ sản xuất malt vì chúng là nhân tố điều hòa sinh trưởng của
mầm.
• Chất khoáng: Trong đại mạch chứa nhiều chất khoáng khác nhau đều có vai trò
quan trọng trong sản xuất malt và bia đặc biệt là nguyên tố phospho, nó đóng vai trò quan
trọng trong hệ thống hình thành hệ thống đệm của dịch đường.
• Chất béo và lipid: Thành phần chủ yếu của chất béo trong đại mạch là este của
glyxerin với các axit béo bậc cao. Chúng tập trung chủ yếu ở phôi và lớp aloron. Ở giai
đoạn ươm mầm, một phần chất béo và lipoid bị thủy phân bởi enzyme lipaza. Một số sản
phẩm thủy phânđược chuyển đến phôi để nuôi cây con, số còn lại hoặc tồn tại trong d ịch
đường, hoặc bị thải ra ngoài theo bã malt.
Enzyme
Đại mạch chứa một lượng enzyme rất phong phú 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 enzyme rất cao. Đến giai đoạn
hạt chín hoạt lực của chúng giảm một cách đáng kể. Và đến lúc hạt sấy đến hàm ẩm 13%
thì hầu hết hệ enzyme trong hạt trở thành trạng thái liên kết. Đến giai đoạn ngâm, hạt hút
nước bổ sung đến 43 - 44% thì hệ enzyme được giải phóng khỏi trạng thái liên kết chuyển
thành trạng thái tự do. Đến giai đoạn ươm mầm hoạt lực của các enzyme 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.
Bao gồm hai nhóm chính:
- Hydrolase (nhóm enzyme thủy phân):
+ Cacbohydrase: diastase, sitase, hexozidase
+ Protease: proteinase, peptidase, amidase
+ Esterase: lipase, amilophosphatase, fitase
- Decmolase (enzyme oxy hóa - khử): dehydrase, oxydase, catalase
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 12
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
1.2.1.3 Đánh giá chất lượng của malt vàng
Chỉ số cảm quan
+ Màu sắc: Màu vàng sáng (malt vàng).
+ Vỏ: Ánh bóng
+ Vị và hương: Đặc trưng cho từng loại malt
+ Độ sạch: 0,5% hạt gãy, 1% tạp chất
Chỉ số cơ học
+Dung trọng đại mạch là khối lượng (kg) của 100 lít đại mạch. Đại mạch dùng
cho sản xuất bia thường có dung trọng 68-75 kg/lít
+ Độ trắng trong:
- 0÷2,5% : Rất tốt - 5÷7 % : Chấp nhận được
- 2,5÷5% : Tốt - 7,5÷10,9% : Chất lượng kém
- > 11% : Chất lượng rất kém
+ Độ trắng đục : - 94% malt vàng
- 96% malt đen
+ Hạt gãy : ≥ 0,5%
+ Hạt có bột xốp : > 98%
+ Dạng bán thuỷ tinh :
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
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 l ượng nước dùng
trong nhà máy rất nhiều.
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.
Ion kim loại cũng ảnh hưởng đến khả năng hút nước của hạt. Yêu cầu Fe 2+ < 0,3 mg/l;
Mn2+ < 0,05 mg/l; Pb2+ < 0,1 mg; Cu2+ < 3 mg/l; Na+ < 3,5mg/l. Trong đó sắt là nguyên tố ảnh
hưởng rất lớn. Sắt tồn tại trong nước chủ yếu dưới dạng Fe(HCO 3)2. Với hàm lượng cao
chúng gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của malt. Ở giai đoạn ngâm, trên vỏ hạt bị
kết tủa một lớp mỏng Fe(OH)2, lớp này sẽ cản trở đến tốc độ hút nước của hạt, cản trở
sự tiếp xúc oxy và giải phóng CO2 khi hạt hô hấp. Ngoài ra Fe 2+ còn có thể tham gia phản
ứng hoá học với các chất màu để tạo thành các phức chất làm biến đổi màu của hạt đại
mạch.
Nước được lấy từ nguồn nước đã xử lý của thành phố và hệ thống nước ngầm thông
qua giếng khoang. Thành phần và tính chất của nước rất khó đáp ứng được yêu cầu công
nghệ do vậy phải tiến hành xử lý trước khi đưa vào sản xuất. Quá trình này bao gồm các
công đoạn: lắng trong và lọc, làm mềm nước, bổ sung thêm các thành phần cần thiết cho
nước và cải tạo thành phần sinh học của nước.
1.3.2. Hóa chất
Trong công nghệ sản xuất malt, hóa chất được sử dụng với hai mục đích chính là rửa và
sát trùng hạt.
Trong quá trình rửa đại mạch, để hạt sạch hơn người ta cho thêm vào nước rửa một số
chất sau: NaOH: 0,35 kg/m³, Na2CO3: 0,9 kg/m³, CaO : 1,3 kg/m³.
Để sát trùng hạt người ta sử dụng formalin với lượng dùng là: 1 tấn đại mạch cần
1÷1,2 kg. Hoặc dùng H2O2 với liều lượng 3 lít H2O2/ m3 nước. Cũng có thể dùng KMnO4,
Ca(OH)2.
Lưu ý: CaO khi vào nước sẽ tạo thành Ca(OH) 2, nó làm cho quá trình rửa hạt nhanh
hơn, sạch hơn, làm tăng pH của môi trường nên hòa tan được các hợp chất polyphenol và
chất đắng trong vỏ hạt vào nước. Nhưng phải rửa lại hạt thật kỉ nếu không nó sẽ bám lên
bề mặt hạt gây cản trở đến quá trình hô hấp và ảnh hưởng xấu đến quá trình ươm mầm.
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 14
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
Yêu cầu: Khi sử dụng hóa chất và chất sát trùng cần chọn những hóa chất và liều
lượng sử dụng để không làm ảnh hưởng xấu đến quá trình ươm mầm cũng như chất
lượng malt thành phẩm.
1.4 Các quá trình cơ bản xảy ra trong quá trình sản xuất malt
1.4.1 Sự hô hấp của hạt
Sự hô hấp của hạt luôn gắn liền với sự hoạt động của hệ enzyme oxi hóa khử. Ở đ ại
mạch khô hàm ẩm 11÷13% hệ enzyme trong hạt nằm ở trạng thái liên kết. Ở tr ạng thái
như vậy hạt vẫn hô hấp nhưng với cường độ tối thiểu, chỉ nhằm mục đích duy trì sự sống
của tế bào. Đến khi hạt hút thêm lượng nước tụ do cường độ hô hấp của hạt bắt đầu gia
tăng, thậm chí khi hạt hút thêm 2% hầm ẩm trên hàm ẩm tới hạn (khoảng 14÷15%) cường
độ hô hấp của hạt rất mạnh. Lượng nước tự do trong hạt là phương tiện đồng thời là môi
trường để các hoạt động sống của hạt tiến triển với mức độ cao hơn và nhanh hơn.
Ngay từ những giờ đầu tiên khi nước đã bắt đầu phân tán vào nội nhũ của hạt, các hợp
chất thấp phân tử, chủ yếu là đường sẽ hòa tan vào nước và vận chuyển về phôi. Ở đây
nhờ hệ enzyme oxi hóa-khử các chất tan này được phân giải để cung cấp năng lượng cho
sự phát triển của cây non.
1.4.2 Hoạt động của các hệ enzyme
Lượng nước tự do hay còn gọi là nước sinh trưởng sau khi hạt đã hút đ ược có nhiệm
vụ hòa tan các hợp chất thấp phân tử ở trong nội nhũ và vận chuyển chúng về phôi. Ở đây
chúng bị oxy hóa (nhờ hệ enzyme oxy hóa – khử đã được hoạt hóa sau khi hòa tan khỏi
trạng thái tinh khiết) để tạo ra năng lượng cung cấp cho phôi phát triển.
Hệ enzyme thủy phân hoạt động quan trọng nhất trong giai đoạn này lá sitaza (thủy
phân hemixelluloza – phá vỡ thành tế bào), α-amylaza, β-amylaza (thủy phân tinh bột thành
đường glucoza, maltoza và dextrin), amylophophattaza và proteza.
1.4.3. Những biến đổi trong quá trình ươm mầm
Khi ươm mầm, trong hạt nẩy mầm cũng xảy ra các biến đổi sinh hoá và sinh lý gi ống
như khi nảy mầm tự nhiên trong đất. Khi đủ ẩm, đủ oxy và có nhiệt độ thích hợp mầm sẽ
chuyển từ trạng thái nằm im sang trạng thái hoạt động. Các chất dự trữ của hạt tinh bột
dưới tác dụng của nước nó sẽ trương nở làm cho enzyme dễ tác dụng. Khi ươm mầm, hạt
phải sử dụng các chất dinh dưỡng. Nhưng lượng chất hòa tan có trong hạt không nhiều nên
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 15
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
phôi sẽ sử dụng rất nhanh chóng và sau đó hạt phải sử dụng các chất dự trữ (như tinh bột,
protein, phot phat hữu cơ, chất béo,...). Những chất này chiếm chủ yếu trong hạt đại mạch.
Dưới tác dụng của enzyme các chất này sẽ chuyển thành dạng đơn giản, hoà tan đ ể mầm
dễ hấp thụ.
Ở giai đoạn ươm mầm, trong hạt đại mạch xảy ra hai quá trình song song với nhau: đó
là quá trình phân giải chất hữu cơ thấp phân tử để tạo ra năng l ượng cung c ấp 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 nh ư
hemicellulose, protein, tinh bột... thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan. Quá trình này
xảy ra ở những khu vực còn lại của hạt.
Sự biến đổi hình thái của hạt:
Bên ngoài: mầm và rễ bắt đầu xuất hiện từ từ.
Bên trong: dưới tác dụng của enzyme có sẳn trong hạt hoặc mới đ ược hình thành khi
nảy mầm như xitase, proteinase, pectinase… thành tế bào bị thủy phân. Nhờ đó mà các
enzyme thủy phân có thể tiến sâu vào các tế bào của hạt để thủy phân các chất có trong
hạt.
Sự hoạt hóa các enzyme
Trong quá trình nảy mầm, các enzyme có sẳn trong hạt được giải phóng và hoạt hóa,
đồng thời có một số enzyme mới được tạo thành và tích lũy. Vì thế, sau khi nảy mầm số
lượng và hoạt lực của các enzyme tăng lên rất nhiều
• Amylase: là một nhóm bao gồm ba enzyme
α-amylase: Trong hạt hầu như không xác định được hoạt lực của nó, nhưng nó đã
thể hiện được hoạt lực vào những thời điểm đầu tiên của quá trình ươm mầm, còn đ ến
ngày thứ 3 hoặc thứ 4 thì hoạt lực của chúng tăng một cách đáng kể. Thời gian đ ể α-
amylase đạt được hoạt lực cực đại phụ thuộc vào nhiệt độ ươm mầm. Ở nhiệt độ
12÷14oC, hoạt lực cực đại đạt được sau 11÷12 ngày đêm.
β-amylase: nó có trong hạt đại mạch ở cả dạng liên kết và dạng tự do. Trong thời
gian ươm mầm hoạt lực của hai dạng đều tăng lên, hoạt lực tự do tăng 3÷4 lần, còn hoạt
lực chung tăng 1,5÷2 lần. Ở nhiệt độ 13÷14oC, hoạt lực β-amylase đạt cực đại sau 11÷12
ngày đêm.
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 16
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
Amylophosphatase: Đại mạch khô không chứa amylophosphatase tự do. Nó xuất
hiện vào ngày thứ hai trong chu kỳ ươm mầm và đạt được hoạt độ cực đại sau 8 ngày đêm.
Protease:
Trong đại mạch protease tồn tại hai nhóm nhỏ là proteinase và peptidase. Chúng tham
gia vào quá trình phá vỡ thành tế bào của nội nhũ. Hoạt lực của protease trong đại mạch là
không đáng kể, nhưng khi nảy mầm hoạt tính của hệ enzyme này tằng lên 4 l ần. Ở điều
kiện ươm mầm bình thường, hoạt lực tối đa của protease đạt được ở ngày thứ 4 hoạt ngày
thứ 5.
Sitase:
Nhóm enzyme này thủy phân hemicellulose và các chất dạng keo thành các hợp chất
trung gian và sau đó thành các đường đơn pentose, hexose và các sản phẩm khác. Ở giai
đoạn ươm mầm hoạt lực của chúng tăng lên nhiều lần.
Esterase:
Là những enzyme xúc tác quá trình phân cắt các mối liên kết este của các hợp chất hữu
cơ. Quan trọng nhất đối với công nghệ sản xuất malt là nhóm enzyme phosphatase (bao
gồm: fitase, saccharophosphatase, glycerophosphatase, nucleotidase và amylophosphatase).
Hoạt lực của phosphatase trong quá trình ươm mầm tăng 8÷11 lần.
Hệ enzyme oxy hóa khử
Trong quá trình ươm mầm, hoạt lực của các enzyme này tăng lên một cách đáng kể.
Song song với quá trìn tăng hạt lức của các enzyme oxy hóa khử đó là quá trình hô hấp của
hạt xẩy ra rất mãnh liệt.
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 17
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
CHƯƠNG 2
DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 18
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
2.2. Thuyết minh quy trình công nghệ
2.2.1. Nguyên liệu
Đại mạch khô loại I hoặc loại II có hàm ẩm từ 12% được nhập khẩu từ các nước
Châu Âu, Canada, Australia, sau đó được chuyển vào các xilô bảo quản, dự trữ. Đại mạch
nhập về phải có kích thước đồng đều, ít tạp chất, sạch. Hạt còn tươi, có màu vàng đ ặc
trưng của hạt, không bị mốc, không có mùi lạ, không có sâu. Trước khi đưa vào sản xuất
đại mạch cần được làm sạch để loại bỏ tạp chất không mong muốn tạo điều ki ện thuận
lợi cho quá trình sản xuất.
2.2.2. Làm sạch
Khối hạt được làm sạch lần lượt qua hai thiết bị sau: quạt sàng và thiết bị làm sạch bằng
từ tính.
Quạt sàng:
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 19
- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II: GVHD: TS BÙI XUÂN ĐÔNG
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 l ỗ hình tròn
đường kính 10÷20mm hoặc hình bầu dục dài với kích thước 35x8mm. 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 đ ể đi vào
Xiclon.
Các tạp chất lớn được loại ra khỏi hạt sau khi qua sàng thứ nhất, khốt hạt đ ược
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 25x4,5mm. Sàng thứ hai tiếp tục giữ lại các tạp chất l ớn
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 20x2mm 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:
SVTH: Hồ Ngọc Long – Lớp 08SH Trang: 20
nguon tai.lieu . vn
