Kỹ Thuật sản xuất malt đại mạch

PowerPoint Presentation Quy trình sản xuất Khái quát chung 01 03 02 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA MALT MỤC LỤC 2 3 1 1 Định nghĩa đại mạch Đại mạch thuần hoá Nhóm thực vật có hạt Tên khoa học Hordeum vulgar.

Quy trình sản xuất

Có 2 nhóm mùa: đông và xuân

Chu kỳ sinh trưởng : 100 – 120 ngày

1 Khái quát chung

Là một loài thực vật thân cỏ một năm thuộc họ lúa mạch Chúng cung cấp loại ngũ cốc quan trọng (major cereal grain) cho trữ lượng lương thực trên thế giới.

1.2 Đặc tính của đại mạch

1.3 Cấu tạo của đại mạch

Thành phần chủ yếu là cellulose kết chặt lại nhờ chất khoáng và linhin

Vỏ quả

Vỏ hạt Màng bán thấm Lớp alơrong

Giàu protein, chất béo, đường, vitamin

Nội nhũ

Đây là trạm hoạt hóa và là nhà sản xuất enzyme

Phôi

Nếu thiếu nó thì cơ sở lý thuyết của quá

trình sản xuất malt coi như sụp đỗ.

1.4 Thành phần hóa học

Chuẩn bị nguyên liệu

Công đoạn ngâm

Công đoạn sấy

Công đoạn ươm mầm

Công đoạn tách rễ

Malt đại

2 Quy trình sản xuất malt đại

mạch

2 Quy trình sản xuất malt đại mạch

Sơ đồ quy trình sản xuất malt đại mạch

7- Con quay điều chỉnh hạt

Máy quạt sàng

Thiết bị

2.2 Ngâm đại mạch

Đại mạch khô với hàm ẩm 11 - 13% sau khi đã được bảo quản ít nhất từ 6 - 8 tuần sau khi thu hoạch là có thể đưa vào sản xuất malt

Ngâm hạt đại mạch để tạo điều kiện tăng độ ẩm của hạt lên 43 - 45% cho malt

vàng và 45 - 47% cho malt đen và chỉ với hàm ẩm cao như vậy mới đảm bảo quá trình

nảy mầm sau này tiến hành một cách bình thường

Làm sao khởi động các lỗ hút nước để quá trình nảy mầm tốt và cho hạt hút nước

mà không làm cho hạt bị ngạt, tạo cho hạt có một mức độ xử lý đồng nhất có thể

MỤC ĐÍCH:

Yêu cầu của quá trình ngâm hạt đại mạch:

• Biến đổi trong quá trình ngâm

Lượng nước tự do thẩm tích vào bên trong hạt làm thể tích, khối lượng

hạt tăng lên và hạt mềm hơn và dễ thủy phân hơn

Đồng thời, ở điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, pH thuận lợi, các hệ enzyme có

trong hạt từ trạng thái “tĩnh” sẽ chuyển dần sang trạng thái “động”, và bắt đầu

tham gia vào các quá trình phá vỡ các hợp chất hữu cơ tạo ra những chất hòa

tan, để nuôi mầm phát triển

Phương pháp ngâm:

Ngâm thường xuyên trong nước

- Nguyên tắc: Hạt được ngâm liên tục trong nước và không có sự thông khí Trong quá trình ngâm có thể thay nước nhiều lần tùy

vào điều kiện cho phép

- Nhược điểm: không rửa sạch được hạt đại mạch, việc cung cấp oxy không đồng đều trong các lớp hạt, không giải thoát tốt khí

cacbonic tạo thành và không đảm bảo vệ sinh, vi sinh vật dễ dàng xâm nhập và gây hỏng hạt

Ngâm hoán vị nước - không khí

• Nguyên tắc: Ngâm hạt trong nước một thời gian, sau đó tháo hết nước để hạt “ngâm khan” trong không khí một thời gian sau đó lại ngâm tiếp hạt

trong nước và làm đi làm lại như vậy cho tới khi hạt đại mạch hút đủ lượng nước cần thiết cho quá trình nảy mầm

• Khi hạt ngâm nước, yêu cầu bề mặt hạt trong thùng ngâm phải phẳng và nước ngập hạt ít nhất 0,2m

Ngâm trong nước ấm hoặc

nước nóng

Nguyên tắc: hạt được ngâm trong nước nóng ở nhiệt độ 40 - 45oC Đặc biệt, khi ngâm trong nước 40-45oC trong vòng 4 giờ và không có nhiều

không khí, gần như có thể ức chế được hoàn toàn sự hình thành rễ Đại mạch càng cứng, thì ngâm trong nước nóng càng làm hạt nhuyễn

Tuy nhiên phương pháp này không phổ biến vì nó có thể làm hỏng phần mầm (nhiệt độ chết của mầm là 55oC trong môi trường ẩm) và nó

còn làm tăng độ không đồng nhất cũng như sự quá nhuyễn của hạt do đó nhiệt độ thích hợp để ngâm hạt là giữa ở nhiệt độ dưới 25oC

mở và bắt đầu phun nước sạch vào khối hạt

Cho nước phun liên tục từ phía trên miệng thùng ngâm và nước ra liên tục

ở van đáy

Sơ đồ nguyên lý hệ thống

phun nước

• Ưu điểm: khởi động nhanh và tiết kiệm nước.

• Nhược điểm: không đồng đều, mầm được kích thích bởi không khí sẽ hấp thu

nước nhiều hơn là nội nhũ do đó dẫn đến sự không đồng nhất trong nảy mầm

và nhuyễn hạt

Your Picture Here Your Picture Here

Thiết bị rửa đại mạch

Thiết bị

ngâm

Nhiệt độ nước ngâm

Nhiệt độ nước ngâm

 Các yếu tố ảnh hưởng

Trong một giới hạn nhất định, nhiệt độ của nước ngâm tăng thì tốc độ hút nước của hạt cũng tăng

Nhiệt độ ngâm thích hợp nhất là 10 - 12oC

2.3 Ươm mầm đại mạch

+ Chuyển đổi trạng thái của hệ enzyme có trong hạt đại mạch từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái hoạt động.

+ Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thủy phân, đồng thời phá vỡ thành tế bào làm cho hạt mềm ra, tạo nên nhiều

sự biến đổi cơ lý, hóa lý, hóa học trong thành phần hạt đại mạch.

Mục đích:

2.3 Ươm mầm đại mạch

• Diễn biến:

Bộ phận đầu tiên của phôi phát triển là mầm rễ Khi rễ dài và khỏe, vỏ nứt thì rễ chui ra ngoài còn lại mầm và thân mầm thì phát triển dưới vỏ Để đảm bảo 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

Trong giai đoạn ươm mầm ở trong hạt đại mạch xảy ra 2 quá trình song song với nhau, đó là phân giải các chất hữu 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

• Các biến đổi của quá trình ươm mầm

- Sinh lý: sự phát triển của phôi mầm liên quan đến sự hô hấp và quá trình tổng hợp nên những chất mới.

- Sinh hóa: những phản ứng thủy phân các chất dự trữ trong nội nhũ liên quan đến các enzyme.

- Hóa học: là tác dụng tương hổ giữa những sản phẩm sau thủy phân chất dự trữ cùng những hợp chất hòa tan của hạt, từ đó hình thành nên

hương vị của hạt malt bia

- Vật lý: là sự vận chuyển qua lại của các chất hòa tan (dinh dưỡng) giữa nội nhũ và phôi mầm.

Ươm mầm không thông gió

Phương pháp ươm mầm:

Hạt đại mạch được nảy mầm trong những sàn ươm

Nhiệt độ trong khu vực ươm mầm khoảng 10 – 12oC, độ ẩm của không khí

90% Để đảm bảo sự thông thoáng trong không gian nảy mầm, xung quanh tường nhà ươm người ta xây dựng các mương cấp - thoáng khí tự nhiên.

1 - Mương dẫn không khí từ ngoài vào

2,3 - Các mương dẫn không khí thoát ra

Ươm mầm thông gió

Phương pháp ươm mầm:

Trong quá trình ươm mầm ta tiến hành cho thổi không khí có nhiệt độ và độ ẩm tương đối, cùng với điều kiện phòng ươm, xuyên qua khối malt

Để cho hàm ẩm của malt không bị giảm, không khí thổi vào khối hạt phải có độ ẩm tương đối trên mức bão hòa Nhiệt độ của không khí

thổi vào 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

phòng ươm

Ươm mầm thông gió trong tang

Chu kì ươm mầm kéo dài khoảng 8 ngày.

Ươm mầm bán liên tục theo nguyên

tắc “luống di động”

Phương pháp ươm mầm:

Tuyến ươm mầm hệ Ostertag

Đại mạch sau khi ngâm, malt sẽ được đổ vào các ngăn chứa cùng với

nước bằng biện pháp tự chảy hay dùng bơm, hạt được dàn đều ra cho việc

đảo malt sau đó không khí khô được thổi vào các ngăn để sấy sơ bộ khối

hạt sau đó là công việc duy trì chế độ ươm mầm cho hạt

2.3 Ươm mầm

Malxarei hệ Neubert

Hệ thống thiết bị đặt cho cả ba phân

đoạn: ngâm, ươm mầm, sấy.

• Các yếu tố ảnh hưởng

Nhiệt độ

Thời gian

- Nhiệt độ thích hợp nhất ươm mầm: 14-160C

- Nhiệt độ trong khối hạt là 10-120C

- Khi ươm mầm malt vàng nhiệt độ nhiệt độ tối đa cho phép ở giai đoạn cuối là 180C,

malt đen: - 23oC

- Một số nước như Sec và Slovakia ươm mầm được tiến hành Nhiệt độ khởi đầu của

Bình thường chu kì ươm mầm một mẻ từ 7 - 8 ngày đêm,

• Malt vàng: quá trình ươm mầm có thể kết thúc khi 75% số hạt có độ dài của rễ dài gấp 1,5

lần chiều dài của hạt, còn lá mầm từ 2/3 đến 3/4 lần chiều dài của hạt

• Malt đen: chiều dài của rễ dài gấp 2 lần chiều dài của hạt, còn lá mầm bằng 3/4 lần chiều

dài của hạt

2.4 Sấy malt tươi

• Mục đích: Malt tươi có độ ẩm 42 – 45%, là đối tượng lý tưởng cho vi sinh vật tấn công, làm sản phẩm không bền

vững Mục đích chính của quá trình sấy là tách nước khỏi hạt, hạ độ ẩm của chúng xuống 1,5 – 3,5% để chuyển

chúng thành sản phẩm bền vững, dễ dàng cho việc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập và phát

triển của vi sinh vật

• Yêu cầu:

- Tách triệt để độ ẩm tự do trong hạt malt.

- Bảo toàn được hoạt tính của enzyme.

- Thu nhiều loại malt khác nhau.

• Các pha chính của quá trình sấy

- Pha sinh lý: nhiệt độ sấy tăng dần đến 45℃, lượng nước trong hạt giảm khoảng 30%, điều kiện thích hợp cho enzyme thủy phân hoạt động, tác động đến nội nhũ giúp mầm tăng thêm đường và acid amin

- Pha enzyme: nhiệt độ sấy tăng từ 45 - 70℃, độ ẩm giảm xuống đến 10 – 12% Đặc điểm: hoạt động sống của hạt bị ức chế rất mạnh, sự phát triển rễ và lá mầm bị ngừng lại, nhưng hoạt động của hệ enzyme thủy phân thì vẫn tiếp tục diễn ra, đặc biệt mạnh ở

thời gian đầu của pha này

• Các pha chính của quá trình sấy

- Pha hóa học: nằm trong thời điểm mà độ ẩm của hạt giảm từ 10 – 12% xuống 1,5 – 3,8% và nhiệt độ tăng từ 70 - 105°C Đặc điểm: sự tạo thành các chất thơm và vị đặc trưng, các chất màu và sự biến tính của protein

Quá trình quan trọng nhất xảy ra ở pha hóa học là sự tạo thành melanoidin

Chi phối chất lượng bia vàng, nhân tố quyết định hương, vị, khả năng tạo và giữa bọt của bia đen

Các quá trình và biến đổi khác trong malt

 Khi nhiệt độ nhỏ hơn 45°C:

- Sự tăng nhẹ năng lực diastase

- Tăng hàm lượng đường khử và đường saccharose

- Sự hòa tan một phần hợp chất nitơ

- Sự tái tổng hợp trong mầm (sự phát triển của cây mầm) dẫn đến mất mát do hô hấp và sự thoát khí CO2

 Khi nhiệt độ vượt quá 45°C đến 55 – 60°C:Phôi bị vô hiệu hóa nhưng hoạt tính của enzyme vẫn còn

-Tăng thêm đường và dextrin, sản phẩm trung gian của quá trình thủy phân tinh bột

-Tăng hàm lượng hợp chất nitơ hòa tan: pepton khi nhiệt độ > 50°C, acid amin khi nhiệt độ đạt 45 – 50°C Những hợp chất này sẽ được tích lũy trong malt vì

sự sinh tổng hợp trong phôi đã bị ngăn chặn

 Khi nhiệt độ vượt quá 60°C:

Quá trình sấy kết thúc làm suy yếu đáng kể enzyme mặc dù đó là nhiệt độ làm chết các enzyme Thực ra chúng chỉ bị suy yếu chứ không bị phá hủy hoàn toàn vì nhiệt độ phá hủy chúng có liên quan đến môi trường nước và độ bền của enzyme ở trạng thái khô lớn hơn rất nhiều so với ở trạng thái ẩm

Khi nhiệt độ đạt và vượt qua 75 – 80°C: Các enzyme càng bị suy yếu mạnh mà không bị phá hủy hoàn toàn (chúng chỉ bị phá hủy hoàn toàn khi nhiệt độ > 110 – 120°C và kéo dài quá trình tăng nhiệt nhanh)

Các quá trình và biến đổi khác trong malt

a Phản ứng tạo melanoidin:

Melanoidin là những hợp chất có màu đỏ nâu và có mùi đặc trưng Tốc độ phản ứng tạo melanoidin phụ thuộc vào acid amin và đường tham gia phản ứng: đường khử tham gia phản ứng tốt nhất, còn đối với các acid amin thì glyxin có năng lực phản ứng mạnh nhất, sau đó đến alanin, valin và levxin

+ Hai acid amin đầu tiên tạo ra các sản phẩm có cường độ màu sẫm nhất, còn những acid amin sau thì lại tạo ra các hợp chất thơm mạnh nhất

+ Các acid amin sau cùng chỉ tham gia phản ứng phản ứng ở giai đoạn “sấy kiệt” của malt đen (ở nhiệt độ 100°C)

Melanoidin không chỉ đóng vai trò là chất tạo màu mà còn đóng vai trò là chất tạo hương vị cho bia Hơn nữa, bằng khả năng khử của mình chúng cũng giúp cho bia không bị đục.

Vai trò melanoidin: là chất tạo màu, chất tạo hương vị cho bia, là các chất keo bền, chúng đóng vai trò là các chất keo bảo vệ ngăn chặn

không cho các chất keo kém bền làm đục bia Hơn nữa, bằng khả năng khử của mình chúng cũng giúp cho bia không bị đục

b Các biến đổi khác của malt:

Những thay đổi lý học của malt trong thời gian sấy bao gồm sự thay đổi về độ ẩm, thể tích, khối lượng, màu sắc, hương và vị

Ở pha sinh lý, và đặc biệt là ở pha enzyme, hệ enzyme thủy phân trong hạt hoạt động rất mạnh và tạo ra một lượng đáng kể các chất thấp phân

tử, dễ hòa tan Tuy vậy, một số cấu tử trong số này ở malt khô lại thấp hơn ở malt tươi, nghĩa là hàm lượng của chúng sau lúc sấy thì bị giảm

Nguyên nhân: do quá trình tổng hợp mô tế bào của rễ và lá mầm trong thời gian sấy, ở pha sinh lý đầu tiên và sự tiêu hao của

chúng do phản ứng tạo melanoidin ở pha hóa học

Hàm lượng đường ngược ở malt vàng giảm 0,2 – 0,3%, còn ở malt đen khoảng 0,6% Hàm lượng đường saccharose tăng do hiện tượng

“ngược đảo”

b Các biến đổi khác của malt:

Hàm lượng đạm formol giảm Ở malt đen mức độ giảm lớn hơn ở malt vàng Khi quá trình sấy còn diễn ra ở vùng nhiệt độ thấp, do hoạt động của nhóm enzyme peptidase, một lượng bổ sung acid amin được tạo thành

Độ chua định phân ban đầu của malt tăng Hiện tượng này có thể được giải thích do sự hoạt động của các enzyme tương ứng và sự tạo thành melanoidin (melanoidin có phản ứng acid nhẹ) Ở malt đen mức độ gia tăng của chỉ số này lớn hơn ở malt vàng

Dưới quan điểm lý học để nhìn nhận thì quá trình tách nước khỏi hạt ở giai đoạn sấy có thể chia làm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn thứ nhất là giai đoạn giảm độ ẩm của chúng xuống đến 8 – 10%

+ Giai đoạn thứ hai giảm độ ẩm xuống 3,5% ở malt vàng và 1,5% ở malt đen.

b Các biến đổi khác của malt:

Việc tách nước hoàn toàn khỏi hạt ở giai đoạn thứ nhất thực hiện dễ dàng bằng biện pháp sấy thông thường bởi vì lượng nước

tách ra ở giai đoạn này hầu hết là nước tự do Tách ẩm của hạt ở giai đoạn thứ hai khó khăn hơn rất nhiều vì liên kết của nước ở giai

đoạn này là liên kết mao quản, chúng tồn tại trong các “vi hạt” của chất keo Để tách được chúng phải tiến hành thông gió thật mạnh ở

giai đoạn sấy kiệt ở nhiệt độ 100 – 105°C

• Công nghệ sấy các loại malt

- Malt vàng: Do malt vàng có đặc điểm là màu vàng sáng, hương và vị ngọt nhẹ nên quá trình sấy thực chất chỉ là quá trình tách nước

thông thường Đặc điểm giảm nhanh độ ẩm của malt khi nhiệt độ sấy còn khá thấp:

+ Giai đoạn 1: Giảm độ ẩm từ 41 – 44% => 8 – 10% khi nhiệt độ tăng dần lên 45 - 50℃ trong khoảng 12h

+ Giai đoạn 2: Giảm độ ẩm xuống 3,3 – 3,5% khi nhiệt độ tăng dần lên tối đa 70 – 80 ℃ trong khoảng 11 - 12h Malt được đảo liên tục Giai đoạn 3 - 5h cuối (sấy kiệt) có nhiệt độ là 75 ℃ Trong giai đoạn này hàm ẩm tiếp tục giảm và protein trong malt bị biến tính

Bia có độ bền keo lớn hơn, gây đục ít hơn, khả năng tạo và giữ bọt tốt hơn

Điều quan trọng khi sấy malt vàng: Nhiệt độ sấy không được quá 40 ℃ trước khi hàm ẩm của malt hạ đến

12-14%.

• Công nghệ sấy các loại malt

- Malt đen: Malt đen có đặc điểm là màu nâu sẫm, hương và vị ngọt đậm, tạo bia đen có màu nâu sẫm, độ nhớt cao, khả năng tạo và giữ bọt lớn

Để đáp ứng được yêu cầu cảm quan của malt đen, tiến trình sấy malt đen phải tuân thủ các nguyên tắc: chu kỳ sấy kéo dài, sấy ở nhiệt độ cao, đặc biệt là trong giai đoạn sấy kiệt, tương quan giữa nhiệt độ sấy và hàm ẩm của hạt phải tuân theo những quy luật nghiêm ngặt Chu kỳ sấy kéo dài (48h), sấy ở nhiệt độ cao (tối đa 105℃)

+ Giai đoạn 1: Kéo dài khoảng 2-14h, nhiệt độ tăng dần lên 40℃ trong khoảng 12h, hàm ẩm giảm xuống 20%

+ Giai đoạn 2: Bắt đầu ở nhiệt độ 50 ℃, hàm ẩm hạt Giai đoạn sấy 9 - 10h đầu, nhiệt độ giữ nguyên, độ ẩm malt giảm xuống 8 - 10%, malt được đảo liên tục

Trong 4 - 5h tiếp theo, nhiệt độ tăng lên 75℃, hàm ẩm giảm xuống 5% 3 - 4h tiếp theo đến hết chu kỳ (sấy kiệt), nhiệt độ tăng lên 100 - 105℃, hàm

ẩm malt còn 1,5 - 2%

Mục đích: Rễ malt chứa nhiều hợp chất thuộc acid alkaloid, gây nên vị đắng khó chịu cho bia, đồng thời dễ hút ẩm trở lại sau quá trình sấy

Vì vậy, mầm và rễ sẽ được loại bỏ khỏi hạt

1 - Cửa nhập liệu 5 - Malt đã tách rễ