Thiết kế nhà máy sản xuất malt Diastilin năng suất 30.000 tấn sản phẩmnăm

LỜI MỞ ĐẦUMalt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như: Đại mạch, tiểu mạch, … sau khi cho nảy mầm và tiến hành 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 axít amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin, 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 để sản xuất các loại nước uống có độ cồn thấp.Theo số liệu của Hiệp hội Bia Rượu Nước giải khát Việt Nam, dù kinh tế khó khăn nhưng ngành bia vẫn phát triển tốt. Chỉ tính riêng những nhãn hiệu bia sản xuất trong nước, trong năm 2010, đã có hơn 2,7 tỷ lít bia được tiêu thụ. Sức tăng trưởng mạnh mẽ của thị trường bia đã khiến nhiều nhà sản xuất nước ngoài ngạc nhiên, sức uống “khủng khiếp” của người tiêu dùng Việt Nam đã khiến các nhà máy bia thi nhau mở ra.Nếu ngành rượu bia Việt Nam tự đáp ứng được nguyên liệu trong nước để phục vụ sản xuất ngành mình thì sẽ có thể giảm bớt sự phụ thuộc quá lớn vào nhập khẩu nguyên liệu ngoại và đỡ lãng phí ngoại tệ. Để hạn chế sự nhập malt từ nước ngoài thì việc nghiên cứu xây dựng nhà máy sản xuất malt là một hướng đi đúng đắn mà nhà nước ta cần quan tâm đầu tư thích đáng.Trước bối cảnh đó tôi được phân công đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất malt Diastilin năng suất 30.000 tấn sản phẩmnăm”. Sản phẩm của nhà máy sản xuất ra sẽ đáp ứng phần nào nhu cầu nguyên liệu malt trong nước, đồng thời đem lại cho nhà nước một nguồn lợi lớn.

LỜI MỞ ĐẦU

Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như: Đại mạch, tiểumạch, … sau khi cho nảy mầm và tiến hành sấy trong điều kiện thích hợp Malt làmột loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng: Chứa 16 18% các chấtthấp phân tử dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, các axít amin,các chất khoáng, các nhóm vitamin, đặc biệt có hệ enzyme phong phú

Malt có thể dùng để chế biến các loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng caonhư bột dinh dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho người già, dùng làmtác nhân dịch hoá trong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhânđường hoá trong sản xuất bánh kẹo, mạch nha Nhưng công dụng lớn nhất củamalt là dùng để sản xuất các loại nước uống có độ cồn thấp

Theo số liệu của Hiệp hội Bia - Rượu - Nước giải khát Việt Nam, dù kinh tếkhó khăn nhưng ngành bia vẫn phát triển tốt Chỉ tính riêng những nhãn hiệu bia sảnxuất trong nước, trong năm 2010, đã có hơn 2,7 tỷ lít bia được tiêu thụ. Sức tăngtrưởng mạnh mẽ của thị trường bia đã khiến nhiều nhà sản xuất nước ngoài ngạcnhiên, sức uống “khủng khiếp” của người tiêu dùng Việt Nam đã khiến các nhà máybia thi nhau mở ra

Nếu ngành rượu bia Việt Nam tự đáp ứng được nguyên liệu trong nước đểphục vụ sản xuất ngành mình thì sẽ có thể giảm bớt sự phụ thuộc quá lớn vào nhậpkhẩu nguyên liệu ngoại và đỡ lãng phí ngoại tệ Để hạn chế sự nhập malt từ nướcngoài thì việc nghiên cứu xây dựng nhà máy sản xuất malt là một hướng đi đúngđắn mà nhà nước ta cần quan tâm đầu tư thích đáng

Trước bối cảnh đó tôi được phân công đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất malt Diastilin năng suất 30.000 tấn sản phẩm/năm” Sản phẩm của nhà máy sản

xuất ra sẽ đáp ứng phần nào nhu cầu nguyên liệu malt trong nước, đồng thời đem lạicho nhà nước một nguồn lợi lớn

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết phải đầu tư và xây dựng nhà máy

Theo thống kê của Hiệp hội Rượu - Bia - Nước giải khát Việt Nam, mỗi nămngành bia Việt Nam phải nhập khẩu khoảng 120.000 đến 130.000 tấn malt với giá

400 USD/tấn Vì vậy, lượng ngoại tệ dùng để nhập nguyên liệu là khoảng 50 triệuUSD/năm

Chính phủ đã chỉ đạo xây dựng ngành Rượu - Bia - Nước giải khát Việt Namthành một ngành kinh tế mạnh Đi cùng với sự phát triển của công nghiệp bia thìcông nghiệp sản xuất malt cũng phát triển không kém Do vậy, việc sử dụng tối đanguyên liệu trong nước để phát triển sản xuất các sản phẩm chất lượng cao là mộtchủ trương quan trọng và đúng đắn

Việt Nam là vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều thích hợp cho gieotrồng đại mạch, đặc biệt là vùng Tây Bắc Mùa đông ở miền Bắc có chế độ nhiệtthích hợp cho đại mạch nhiệt đới sinh trưởng và phát triển [11]

Theo Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam thì diện tích thuận lợi

để gieo trồng đại mạch ở đồng bằng Bắc Bộ ước tính đạt 400.000 ha và miền núi là140.000 ha Như vậy, với điều kiện ở nước ta hiện nay việc thì sản xuất malt là cầnthiết vì các lí do sau:

- Thay thế malt nhập khẩu

- Tăng ngân sách cho nhà nước

- Giải quyết việc làm cho người lao động, giảm thiểu các tệ nạn xã hội

- Có tiềm năng xuất khẩu sang các nước trong khu vực

Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất các loại malt ra đời sẽ đáp ứng đượcnhu cầu thực tiễn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy bia trong cả nước

1.3 Đặc điểm tự nhiên

Hà nội nằm chếch phía tây bắc của trung tâm vùng đồng bằng châu thổ sôngHồng, có vị trí từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc và 105°44' đến 106°02' kinh độĐông, ở phía Bắc tiếp giáp với các tỉnh Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, phía Nam tiếpgiáp với Hà Nam, Hòa Bình , Bắc Giang, phía Đông giáp với Bắc Ninh và HưngYên, phía Tây giáp Hòa Bình cùng Phú Thọ Hà Nội cách thành phố cảng HảiPhòng 120km. Sau đợt mở rộng địa giới hành chính vào tháng 8 năm 2008, thànhphố có diện tích 3.324,92 km², nằm ở cả hai bên bờ sông Hồng, nhưng tập trung chủyếu bên hữu ngạn

Địa hình Hà Nội thấp dần theo hướng từ Bắc xuống Nam và từ Tây sangĐông với độ cao trung bình từ 5 đến 20m so với mực nước biển. Nhờ phù sa bồiđắp, ba phần tư diện tích tự nhiên của Hà Nội là đồng bằng, nằm ở hữu ngạn sông

Đà, hai bên sông Hồng và chi lưu các con sông khác

Khí hậu Hà Nội tiêu biểu cho vùng Bắc Bộ với đặc điểm của khí hậu cậnnhiệt đới ẩm, mùa hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, ít mưa về đầu mùa và cómưa phùn về nửa cuối mùa Nằm về phía bắc của vành đai nhiệt đới, thành phốquanh nǎm tiếp nhận lượng bức xạ Mặt Trời rất dồi dào và có nhiệt độ cao Và dotác động của biển, Hà Nội có độ ẩm và lượng mưa khá lớn, trung bình 114 ngàymưa một năm Một đặc điểm rõ nét của khí hậu Hà Nội là sự thay đổi và khác biệtcủa hai mùa nóng, lạnh Mùa nóng kéo dài từ tháng 5 tới tháng 9, kèm theo mưanhiều, nhiệt độ trung bình 26,3°C Hướng gió chính đặc trưng của Hà Nội là hướngĐông Nam [12]

1.4 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Phương thức sản xuất của nhà máy là ban đầu nhập nguyên liệu với giá rẻ từnước Australia và các nước Tây Âu về gia công, chế biến lại rồi cung cấp cho cácnhà máy sản xuất bia trong nước

Sau đó, dần dần thay thế bằng nguyên liệu đại mạch nội địa được trồng từcác vùng cao Tây Bắc và Đông Bắc nước ta Theo khảo sát, diện tích có khả năngtrồng lúa mạch ở phía bắc là 540.000 ha Nếu năng suất bình quân đạt 3,5 tấn/ha thì

mỗi năm ta sản xuất được 1.890.000 tấn lúa mạch, hoàn toàn đủ nguyên liệu đápứng cho ngành sản xuất bia nội địa.

1.5 Sự hợp tác hóa

Việc hợp tác hóa giữa giữa nhà máy sản xuất malt Diastilin với các nhà máykhác về mặt kinh tế kỹ thuật và liên hợp hóa sẽ tăng cường sử dụng chung nhữngcông trình như: Công trình cung cấp điện, công trình cung cấp nước, công trình giaothông vận tải, hệ thống xử lý và tiêu thụ phế phẩm, chất thải, tiêu thụ sản phẩm sẽ

có tác dụng giảm vốn đầu tư và hạ giá thành sản phẩm

1.6 Nguồn cung cấp điện

Nguồn điện cung cấp cho nhà máy lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạmbiến áp của khu vực Trong nhà máy sẽ lặp đặt trạm biến thế riêng để lấy từ đườngdây cao thế của mạng lưới điện quốc gia

Ngoài ra để đảm bảo cho nhà máy hoạt động liên tục và chủ động, nhà máy

sẽ lắp đặt thêm một máy phát dự phòng

1.7 Nguồn cung cấp hơi

Nhà máy có năng suất lớn vì thế để vận hành các thiết bị đặc biệt là hệ thốngsấy malt thì đòi hỏi cần có một lượng hơi tương đối lớn nên nhà máy cần lắp đặt hệthống lò hơi có công suất tương đối lớn và hợp lý

1.8 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Nhà máy nhập nhiên liệu cần cho sản xuất từ công ty xăng dầu gần đó.Nguồn nhiên liệu cần cho nhà máy như dầu DO, FO, xăng, nhớt, diezel để cungcấp cho lò hơi, vận hành ô tô

1.9 Nguồn cung cấp nước

Nguồn nước là một trong những yếu tố quan trong nhất cho sản xuất thựcphẩm Đặc biệt là sản xuất malt cần có nguồn nước sạch mới đảm bảo chất lượngcho sản phẩm Để đáp ứng được điều đó nhà máy sử dụng nguồn nước từ nhà máynước của thành phố qua hệ thống xử lý nước của nhà máy trước khi đưa vào sảnxuất Nhu cầu về nước trong nhà máy là rất lớn: Nước dùng trong sản xuất, trong

sinh hoạt, vệ sinh nhà xưởng… Đặc biệt là sản xuất malt cần có nguồn nước sạch,mới đảm bảo chất lượng cho sản phẩm.

1.10 Hệ thống thoát nước

Nước thải của nhà máy chứa một hàm lượng COD và BOD cao do đó cầnphải được qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy trước khi thải ra hệ thống thoátnước chung của khu công nghiệp

1.11 Hệ thống giao thông vận tải

Thủ đô Hà Nội là một thành phố náo nhiệt, tấp nập của nước ta, là nơi tậptrung của nhiều khu công nghiệp lớn tạo điều kiện công việc cho hàng triệu ngườikhắp mọi miền Tổ Quốc

Hà Nội là điểm giao lưu của hệ thống giao thông của cả nước với đầy đủ loạihình giao thông như:

- Đường bộ: Cho đến cuối năm 2011, Hà Nội hiện có 7.365 km đường giaothông, trong đó 20% là trục đường chính, 7 trục hướng tâm và 3 tuyến vành đai,cũng như đang quản lý hơn 4,3 triệu phương tiện giao thông các loại

- Đường sắt: Đường sắt Hà Nội là hệ thống giao thông quan trọng trong vậnchuyển hàng hóa và hành khách, được nối liền với hầu hết với mọi miền ở ViệtNam Hà Nội là một đầu mút của đường sắt Thống Nhất Bắc Nam dài 1.726 km,nằm trong tổng chiều dài 2.600 km của hệ thống đường sắt Việt Nam Ngoài ra, từ

Hà Nội còn có các tuyến đường sắt nối với các tỉnh phía Bắc và đi ra cảng HảiPhòng

- Đường sông: Hà Nội có hệ thống sông ngòi khá lớn, thuận lợi cho việc vậntải bằng đường sông Các sông chảy qua địa bàn: Sông Hồng, Sông Đáy, SôngĐuống, Sông Cà Lồ, Sông Nhuệ, Sông Lừ, Sông Tô Lịch, Sông Kim Ngưu Đặcbiệt, xã Thụy Phượng nằm ngay bên dòng sông Hồng và nằm đầu nguồn sôngNhuệ

- Hàng không: Hà Nội có hai sân bay: Sân bay Nội Bài (quốc tế và nội địa)

và sân bay Gia Lâm (sân bay nhỏ, nơi có thể thuê trực thăng du lịch) Sân bay Nội

Bài cách thành phố 45km về phía Bắc Sân bay Gia Lâm cách trung tâm Hà Nội8km [13]

Đó là một sự thuận lợi rất lớn về hệ thống giao thông đối với việc xây dựng

và phát triển nhà máy sản xuất malt tại đây

1.12 Nguồn nhân lực

Nguồn nhân lực chủ yếu của nhà máy là các tỉnh miền Bắc và các tỉnh MiềnTrung Với hệ thống cán bộ và nhân viên kỹ thuật, nhà máy sẽ tuyển dụng khắp cảnước nhằm tạo điều kiện tốt cho những sinh viên Đại học, Cao đẳng, Trung cấp, chuyên ngành công nghệ sinh học, công nghệ hóa thực phẩm, điện kỹ thuật, cơ khímới ra trường sớm có công việc ổn định Hơn nữa nhà máy sẽ đưa các cán bộ củanhà máy đi học thêm để về phục vụ khi nhà máy đi vào hoạt động

1.13 Tiêu thụ sản phẩm

Với sức tăng trưởng mạnh mẽ của ngành bia trong khi lượng malt làmnguyên liệu chính lại phải nhập khẩu với khối lượng lớn, thì nhà máy sản xuất malt

có năng suất 30.000 tấn sản phẩm/năm khi hoạt động sẽ cung cấp malt cho các công

ty sản xuất bia trên khắp đất nước

1.14 Kết luận

Như vậy, với các lập luận về đặc điểm thiên nhiên, điều kiện khí hậu, hệthống giao thông vận tải cũng như tình hình nhập khẩu malt trong những năm gầnđây, tôi quyết định chọn địa điểm khu công nghiệp Nam Thăng Long ở thành phố

Hà Nội để xây dựng nhà máy sản xuất malt là thuận tiện và hợp lý Các điều kiệntrên cho phép giảm bớt chi phí đầu tư, đảm bảo sự hoạt động liên tục, giảm được giáthành sản phẩm, mang lại hiệu quả kinh tế cao Việc xây dựng nhà máy sản xuấtmalt Diastilin với năng suất 30.000 tấn sản phẩm/năm là hoàn toàn có tính khả thi

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu malt Diastilin

Mỗi loại malt mang lại cho bia hương vị và chất lượng đặc trưng riêng Maltvàng dùng để sản xuất bia vàng, malt đen sản xuất bia đen Malt Diastilin được sảnxuất từ loại đại mạch chất lượng loại hai có hàm lượng protein cao

Đặc biệt trong malt Diastilin có rất nhiều enzyme cần thiết cho quá trình sản

xuất bia, trong đó phải kể đến nhóm enzyme Diastaza Diastaza phân cắt tinh bột

thành các sản phẩm dạng đường và dextrin Đây là nhóm enzyme quan trọng nhất

trong công nghệ sản xuất bia Diastaza bao gồm hai enzyme: -amylaza và  amylaza [14]

-2.2 Nguyên liệu

Hình 2.1 Cây Đại mạch hai hàng

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất malt là đại mạch Ngoài ra, để thực hiệnđược quy trình sản xuất nhà máy còn sử dụng một số chất hỗ trợ kỹ thuật

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).

Có hai loại đại mạch: Đại mạch hai hàng và đại mạch đa hàng Đối với nhà máysản xuất malt Diastilin chúng ta cũng sử dụng loại đại mạch 2 hàng Dấu hiệu đặctrưng của chúng là hình dáng của hạt rất cân đối.Đại mạch đa hàng được dùng chủ yếulàm thức ăn cho gia súc và gia cầm

Đại mạch được trồng nhiều ở các nước ôn đới như Canada, các nước Trung

Âu, Australia [15]

2.2.1 Cấu tạo hạt Đại mạch

Cấu tạo của hạt đại mạch gồm ba bộ phận chính: vỏ, nội nhủ và phôi

Hình 2.2 Cấu tạo của hạt đại mạch

2.2.1.1 Vỏ

Hầu hết hạt các loại đại mạch được bao bọc bên ngoài bằng lớp vỏ trấu Vỏtrấu được hình thành từ đài hoa Đài hoa dưới hình thành nên vỏ trấu phía ngoài vàkết thúc bằng sợi râu, còn đài hoa phía trên hình thành nên vỏ trấu phía trong củahạt Đài hoa là công cụ bên để bảo vệ các cơ quan trong của hạt trong quá trình hìnhthành và chuyển hoá của nó

Thành phần hoá học của vỏ trấu chủ yếu là xelluloza kết chặt lại nhờ chấtkhoáng và lignin

Dưới lớp vỏ trấu là lớp vỏ quả, được cấu tạo từ ba lớp tế bào, cứ một lớpxếp ngang thì tiếp đến là một lớp xếp dọc Với cấu trúc như vậy lớp vỏ quả sẽ rấtdai 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 bánthấm: Chỉ cho nước thấm vào bên trong hạt đồng thời giữ các chất hoà tan trong hạtkhông cho thấm ra bên ngoài

Lớp vỏ quả và vỏ hạt liên kết chặt với nhau, mối liên kết đó chắc hơn rấtnhiều do sự liên kết giữa chúng với lớp vỏ trấu Vỏ trấu là cấu tử chiếm nhiều nhấttrọng 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 đến11% Trọng lượng của vỏ chiếm từ 10,513% trọng lượng của hạt Kích thước hạtcàng bé, tỉ lệ vỏ càng cao so với trọng lượng của khối hạt [1, Tr8]

2.2.1.2 Nội nhũ

Nội nhũ là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt Ngoài cùngcủa 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 hàngdày hơn đại mạch hai hàng cho nên hàm lượng protein của chúng nhiều hơn

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, xelluloza, chấtbéo, tro và đường [1, Tr10]

2.2.1.3 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 khôngnhững 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: Nóchỉ cho phép các chất hoà tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển về phôi và nước từphía phôi đi vào nội nhũ

Phôi chiếm tỉ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt Mặt khác trongquá trình chế biến, các thành phần trong phôi hoà tan rất ít vào dịch đường Như vậyđối 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 xuấtenzyme, mà nếu thiếu nó thì cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp

đổ [1, Tr11]

2.2.2 Thành phần hóa học của Đại mạch

Thành phần hoá học của đại mạch rất phức tạp Nó phụ thuộc vào giống đạimạch, điều kiện đất đai, khí hậu, kỹ 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 xétloại đại mạch đó có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt và bia hay không

Hàm lượng trung bình của các thành phần tính theo khối lượng chất khô nhưsau:

2.2.2.2 Glucid

Theo một trong các cách phân loại thì gluxid 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)

- Polysaccharid là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxcid củahạt đại mạch Chúng bao gồm tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentozan và cáchợp chất dạng keo

- Trisaccharid chủ yếu là rafinoza [1, Tr12]

a Tinh bột

Tinh bột là cấu tử chiếm vị trí số một về khối lượng cũng như về ý nghĩa đối vớicông nghệ sản xuất bia Hơn một nửa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh bột

Đối với công nghệ sản xuất malt, tinh bột có chức năng là nguồn thức ăn dựtrữ cho phôi và là nguồn cung cấp chất hoà tan cho dịch đường trước lúc lên men.[1, Tr12]

b Xelluloza

Xelluloza của hạt đại mạch được phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếmkhoảng 20% chất khô của vỏ Xelluloza không tan trong nước, hầu như không thayđổi về thành phần và cấu trúc trong suốt tiến trình công nghệ sản xuất bia.Xenlluloza đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình lọc dịch đường vì lớp vỏtrấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng [1, Tr15]

c Hemixelluloza

Là thành phần chủ yếu cấu tạo nên thành tế bào, hemixelluloza là một phức

hệ bao gồm: pentoza, hexoza, và axít uroníc

Dưới tác dụng xúc tác của nhóm enzyme sitaza, hemixelluloza bị thuỷ phân

thành hexoza và pentoza Tất cả những đường đơn này hoà tan bền vững vào dịchđường và tạo thành chất chiết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấmmen [1, Tr15]

d Các hợp chất pectin và các chất dạng keo

Nói là dạng keo vì khi chúng hoà tan vào nước nóng thì tạo thành dung dịch

có độ nhớt rất cao Vì có bản chất là hiđratcacbon cho nên khi bị thuỷ phân sẽ cho tasản phẩm là các đường đơn galactoza và xiloza [1, Tr16]

Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tạo ra màng trung gian

e 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 làsaccharoza, đạt tới 1,8% chất khô của hạt Loại đường này được phân bố rất nhiều ởphôi, chiếm đến 5,5% trọng lượng của bộ phận này [1, Tr16]

2.2.2.3 Các hợp chất chứa nitơ

Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ trong đại mạch khoảng 9  11% so vớilượng chất khô của hạt Tuy chiếm tỷ lệ thấp nhưng vai trò của chúng đối với côngnghệ sản xuất bia thì lại rất quan trọng vì ở chừng mực nào đó, chúng quyết địnhchất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Phần lớn các hợp chất này tồn tại dưới dạng cao phân tử, chúng được gọi làprotit, còn một phần rất nhỏ tồn tại dưới dạng thấp phân tử, dễ hoà tan, có các tínhchất khác với nhóm cao phân tử Các hợp chất này quyết định chất lượng của sảnphẩm cuối cùng

a Protit

Là chỉ số quan trọng thứ hai (sau tinh bột) để đánh giá xem lô hạt có đủ tiêuchuẩn để sản xuất malt hay không Nếu hàm lượng cao quá, bia dễ bị đục, rất khóbảo 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 nhấtcho mục đích sản xuất bia là 8  10% Khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia cũngnhư độ bền keo của chúng phụ thuộc vào mức độ thuỷ phân của protit Khôngnhững thế, các thông số này còn phụ thuộc vào tỉ lệ giữa các cấu tử sản phẩm tạothành trong quá trình thuỷ phân

Theo cách phân loại cổ điển, protit trong đại mạch được chia thành hainhóm: Protit đơn giản hay còn gọi là protein và protit phức tạp hay còn gọi làproteid

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 lànucleoproteid, 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, Tr17]

b Các hợp chất chứa nitơ phi protit

Các đại diện tiêu biểu của nhóm hợp chất này là: Albumoza, pepton, peptit,polypeptit và axít amin

Albumoza và pepton có vai trò rất lớn trong việc tạo và giữ bọt, đồng thờilàm tăng thêm độ đậm đà của bia Mặt trái của hai hợp chất hữu cơ này là ở hàmlượng 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 axít amin nhưng số lượng ít hơn rất nhiều so với albumoza và pepton

Axít amin tự do tồn tại trong đại mạch với một lượng không nhiều: Chỉchiếm khoảng 0,1% so với lượng chất khô của hạt Tuy chiếm một tỉ lệ rất nhỏnhưng vai trò của axít amin trong công nghệ sản xuất bia rất lớn: Là nguồn cungcấp nitơ cho nấm men, là tác nhân chính tạo melanoid, tham gia tạo bọt và tồn tạitrong bia như một hợp phần dinh dưỡng quan trọng [1, Tr18]

2.2.2.4 Các hợp chất không chứa nitơ

Trong nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ vàkhi được chiết ly bằng nước thì chúng hòa tan thành dung dịch Các đại diện tiêubiểu trong nhóm này là: Polyphenol, chất đắng, fitin, axít hữu cơ, vitamin và chấtkhoáng [1, Tr18]

a Polyphenol và chất đắng

Polyphenol trong hạt đại mạch tập trung chủ yếu ở lớp vỏ Phần lớn nhữnghợp 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 côngnghệ 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 polyphenolvào dịch đường lại là nhân tố làm xấu đi hương và vị của bia

b Fitin

Fitin là muối đồng thời của canxi và magie với axít inozitphosphoric

C6H6O6(H2PO3)6 Chúng tập trung ở vỏ và chiếm đến 0,9% chất khô của vỏ Khi bịthuỷ phân sẽ tạo thành inozit C6H6(OH)6 và axít phosphoric Hợp chất cuối cùngnày là nguồn cung cấp phospho cho nấm men, đồng thời làm tăng độ chua tác dụngcủa dịch cháo ở giai đoạn đường hoá - một phương pháp hữu hiệu để nâng cao hiệusuất thủy phân [1, Tr19]

2.2.2.5 Chất béo và lipoid

Hàm lượng chất béo và lipoid 2,5 ÷ 3% hàm lượng khô của hạt, tập trung chủyếu ở phôi và lớp aloron Những dầu béo này có màu vàng cafe nhạt và mùi thơmnhẹ Các chỉ số của dầu béo: + Chỉ số axít : 16

+ Chỉ số xà phòng : 181+ Chỉ số Iod : 125Thành phần chủ yếu của chúng là este và glyxerin với các axít béo bậc cao.Trong giai đoạn ươm mầm với tác dụng của enzyme lipaza thì một phần dầu béo sẻ

bị thuỷ phân, các sản phẩm thuỷ phân này một phần nuôi cây con một phần tồn tạitrong dịch đường hoặc thải ra ngoài theo bả malt Chất béo và lipoid là nguyên nhânlàm giảm độ bền keo của sản phẩm [1, Tr20]

2.2.2.6 Enzyme

Enzyme là những hợp chất hữu cơ, có hoạt tính sinh học rất cao, có cấu tạophân tử rất phức tạp và giữ một vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuấtbia

Ở giai đoạn hình thành hạt, hoạt lực của các nhóm enzyme rất cao Đến giaiđoạn hạt chín hoạt lực của chúng giảm một cách đáng kể Và đến lúc hạt sấy đếnhàm ẩm 11 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 giảiphóng khỏi trạng thái liên kết chuyển thành trạng thái tự do Đến giai đoạn ươmmầm hoạt lực của các enzyme đạt đến mức tối đa, nhờ đó mà đến lúc đường hoáchúng có khả năng thuỷ phân gần như hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trong nộinhũ của hạt Các sản phẩm thủy phân được hòa tan vào nước và trở thành chất chiếtcủa dịch đường.

Trong hạt đại mạch chứa một lượng enzym rất phong phú, chúng đựơc xếpvào các nhóm khác nhau Theo cách phân loại trong hóa sinh học, chúng được phân

thành hai nhóm chính: Hidrolaza và decmolaza [1, Tr20]

a Hydrolaza (nhóm enzyme thuỷ phân)

Phụ thuộc vào cơ chất bị thuỷ phân, các enzyme xúc tác được chia thành các

phân nhóm: Cacbohydraza, proteaza và esteraza.

- Cacbohydraza: Nhóm enzyme 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 enzyme tham gia xúc tác thủy phân disaccharid,

trisaccharid và một số glucozid khác, polyaza là những enzyme thuỷ phân gluxit cao phân tử, chúng bao gồm diastaza, amylaza và sitaza

- Hexozidaza: Hexozidaza là nhóm enzyme tham gia phân cắt các loại

đường kép và đường bội ba thành các đường đơn

- Diastaza: Ditastaza phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đường và

dextrin Đây là nhóm enzyme quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia.Diastaza bao gồm hai enzyme: -amylaza và -amylaza.

+ Enzyme -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 thuậtsản xuất bia, quá trình này được gọi là quá trình dịch hóa Trong đại mạch khô,không chứa -amylaza hoạt tính Chúng chỉ được hoạt hoá ở giai đoạn ngâm và

ươm mầm, là enzyme chịu nhiệt nhưng -amylaza lại kém chịu chua, nhiệt độ tối

ưu của nó là 70°C còn pH = 5,7

+ Enzyme -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 đườngmaltoza và dextrin Nhiệt độ tối ưu của nó là 63oC, còn pH = 4,7

- Sitaza: Sitaza bao gồm hai enzyme 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 quátrình phân cắt này mà thành tế bào bị phá huỷ, tạo điều kiện thuận lợi cho cácenzyme khác xâm nhập vào và nâng cao hoạt lực Cũng do thành tế bào bị vỡ màđến lúc sấy các hạt trở nên xốp Trong kỹ thuật sản xuất malt, hiện tượng này ảnhhưởng trực tiếp đến mức độ nhuyễn của bán thành phẩm

- Proteaza: Các enzyme ở nhóm enzyme này thuỷ phân protein thành các

sản phẩm trung gian và sau đó một trong số các hợp chất này bị phân cắt thành cácsản phẩm cuối cùng là các axít amin và amoniac

- Amidaza: Chức năng chính của enzyme amidaza là cắt nhóm amin khỏi

axít amin để tạo thành axít hữu cơ và giải phóng NH3 Chúng cũng có thể phá vỡmối liên kết peptid (- CO – NH -) của các amid để phá huỷ chúng

- Proteinaza: Nhóm enzyme 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 củachúng tăng 3  5 lần Độ chua thích hợp cho các nhóm enzyme này hoạt động là ởpH=4,6 5,0 còn nhiệt độ là 50oC Trong điều kiện sản xuất lượng albumoza vàpepton được tạo ra nhiều nhất ở nhiệt độ 58oC

- Peptidaza: Peptidaza bao gồm hai enzyme: dipeptiaza và polypeptidaza.

Chúng tác động lên các phân tử của các dipeptit và polypeptid để phân cắt chúngthành axít amin Hoạt lực của enzyme này trong các đại mạch khô là không đáng

kể Đến giai đoạn ngâm và ươm mầm, chúng tăng lên 2  3 lần

pH xuống dưới 5, nhóm enzyme này trở thành vô hoạt

- Esteraza: Nhóm enzyme 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

axít béo bậc cao Enzyme này được phân bố chủ yếu ở phôi và lớp alơron Tronggiai 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 35oC,còn pH = 5

- Amilophosphataza: Enzyme này tham gia hỗ trợ các quá trình thuỷ phân

tinh bột Chúng cắt mối liên kết este của axít phosphoric trong phân tử amilopectin.Nhờ có quá trình này, tinh bột được hồ hoá một cách dễ dàng hơn Nhiệt độ tối ưucủa enzyme là 70oC còn pH = 5,6

- Fitaza: Enzyme này phá vỡ mối liên kết este giữa axít phosphoric với

inozit, tức là chúng tham gia thuỷ phân fitin Quá trình này đóng một vai trò rấtquan trọng trong công nghệ sản xuất bia, vì H3PO4 được giải phóng sẽ làm tăng độchua tác dụng và tăng cường lực đệm của dịch đường

b Decmolaza (enzyme oxy hoá - khử)

Nhóm enzyme decmolaza xúc tác phản ứng oxy hoá khử của quá trình hô

hấp và phân giải yếm khí gluxit (thực chất là quá trình lên men rượu), nghĩa làchúng tham gia quá trình trao đổi chất của tế bào Nhóm enzyme này đóng vai tròquyết định trong việc hoạt hoá và phát triển của phôi ở giai đoạn ươm mầm

Một số enzyme 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 enzyme này là dehydraza, oxydaza và

catalaza [1, Tr23]

2.2.3 Các chất hỗ trợ kỹ thuật

a Nước

- Vai trò của nước: Trong công nghệ sản xuất malt, nước được sử dụng với

nhiều mục đích khác nhau: Nước dùng để rửa, ngâm đại mạch, vệ sinh thiết bị vàphân xưởng nên lượng nước dùng trong nhà máy rất nhiều

- Yêu cầu về chất lượng nước

Nước phải trong suốt không mùi, không có vị lạ và không chứa sinh vật gâybệnh Độ cứng của nước tốt nhất là 7mg đương lượng/lít

CO2 khi hạt hô hấp Ngoài ra Fe2+ còn có thể tham gia phản ứng hoá học với cácchất màu để tạo thành các phức chất làm biến đổi màu của hạt đại mạch [1, Tr45]

b Hóa chất

- Axít gibbereic: Để tăng lượng enzyme của malt đại mạch, hạt được xử lý

bằng dung dịch giberelic 16 giờ trước lúc cho vào nảy mầm theo tỉ lệ axít gibbereichay giberelat natri: 10 mg/1kg đại mạch [1, Tr147]

- 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 dụngformalin để làm sạch hạt, lượng formalin sử dụng là: Cứ 1 tấn đại mạch cần 1 1,5 kg [1, Tr147]

2.4 Các quá trình sinh hóa

2.4.1 Các quá trình xảy ra khi ngâm hạt

- Sự thẩm thấu và khuếch tán của nước vào hạt

- Sự hoà tan các chất polyphenol, các chất chát, chất màu ở vỏ hạt vào môitrường

- 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 enzyme có trong hạt vào nước hay là sự giải phóngenzyme khỏi trạng thái liên kết thành trạng thái tự do

- Sự hạt hoá hệ enzyme oxi hoá khử và hệ enzyme 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

2.4.2 Biến đổi sinh hóa trong quá trình ươm mầm

2.4.2.1 Sự nuôi dưỡng phôi

Để phôi tăng trưởng cần cung cấp chất dinh dưỡng (đạm, hydrocacbon,khoáng ) Các chất dinh dưỡng tích tụ trong nội nhũ ở trạng thái không hòa tan(protein) ngưng tụ hình thành từ các chất nguyên sinh có trong tế bào nội nhũ cótrong các túi bột và xiết chặt thành mạng lưới được bao bọc bởi xenlulo Khi mầmphát triển nhất thiết phải hòa tan chất dự trữ, tấn công màng tế bào để chúng có khảnăng thẩm thấu tốt hơn và cho phép các chất dinh dưỡng hòa tan, đi qua để đến phôi

và được phôi sử dụng Công việc này được thực hiện bởi các enzyme và chính phôi

là nơi tiết ra các enzyme: sitaza, proteaza, amylaza [4, Tr123]

2.4.2.2 Tác động của Sitaza

Sitaza là nhóm enzyme thủy phân thành hemixenlulo thành các hợp chất

trung gian, sau đó thành đường đơn pentoza, hexoza và các sản phẩm khác Sitaza

hoạt động trước các enzyme khác và nó bắt đầu tác động của mình ở phần gần nộinhũ

Sitaza không hòa tan màng tế bào mà làm thay đổi một cách sâu sắc khả

năng thấm của màng tế bào, tạo điều kiện cho các enzyme khác và các sản phẩmcủa quá trình phân hủy đi qua dễ dàng

Trong giai đoạn ươm mầm, khả năng dịch hóa tăng dần nhưng chậm hơn khả

năng đường hóa Các amylaza tấn công và ăn mòn bề mặt hạt tinh bột Các tế bào

gần mầm bị tấn công mạnh hơn còn các tế bào khác hầu như không bị tấn công.Maltoza được tạo thành dưới dạng hòa tan và di chuyển đến mầm

2.4.3 Các biến đổi trong quá trình sấy

2.4.3.1 Sự biến đổi của axít amin

Axít amin đóng vai trò quan trọng nhất trong quá trình sấy Chúng tạo nên

melanoidin khi tác dụng với đường khử

Sự hòa tan hợp chất nitơ trong pha ẩm càng cao khi ta càng để ẩm Sự đông

tụ trong giai đoạn tăng nhiệt nhanh càng nhiều khi ta đưa lên nhiệt độ càng cao vàgiữ càng lâu Sự biến mất của axít amin trong giai đoạn tăng nhiệt nhanh do sự hìnhthành melanoidin càng mạnh khi ta đun nóng ở nhiệt độ càng cao và càng lâu

2.4.3.2 Sự tạo màu và hình thành melanoidin

Một trong những chuyển hóa quan trọng diễn ra trong quá trình sấy là sự tạothành những hợp chất có màu gọi là melanoidin Đó là sự liên kết giữa đường vàaxít diễn ra ở nhiệt độ cao

Melanoidin là những hợp chất có màu đỏ nâu và có mùi đặc trưng Tốc độtạo melanoidin phụ thuộc vào axít amin và đường tham gia phản ứng Melanoidinkhông chỉ đóng vai trò là chất tạo màu mà còn đóng vai trò là chất tạo mùi cho bia

2.4.3.3 Hiện tượng đốm malt trong công đoạn sấy

Đôi khi người ta thấy xuất hiện một số vệt đen dưới dạng đường vân trênmột số hạt malt khi sấy, người ta gọi đó là hiện tượng đốm malt hay gọi đó là maltđốm

Hiện tượng này không làm ảnh hưởng đến chất lượng của bia nhưng làm chomalt xấu và mất giá trị thương mại

2.5 Phương pháp bảo quản

2.5.1 Mục đích

Ngay sau khi thu hoạch, khả năng nảy mầm của hạt là rất kém do hiện tượngnghỉ của hạt Đó là hiện tượng mà các hạt có được trong những điều kiện về độ ẩm,nhiệt độ và thông khí thích hợp nhưng không diễn ra bất cứ sự sinh trưởng và pháttriển nào Khả năng nảy mầm của hạt chỉ trở lại bình thường sau 6 - 8 tuần bảoquản

2.5.2 Yêu cầu của quá trình bảo quản

- Bảo đảm một cách chắc chắn việc bảo quản 60  70% lượng đại mạch cầnthiết để sản xuất trong một năm của nhà máy

- Bảo đảm việc thông gió dễ dàng và hiệu quả cho khối hạt

- Bảo đảm nhiệt độ ổn định trong khu vực kho và trong khối hạt (12  13oC)

- Bảo đảm một cách chắc chắn việc khống chế hàm ẩm của khối hạt khôngvượt quá 15%

- Không trộn lẫn các lô hạt giống và khác nhau về độ chín

- Ngăn ngừa sự xâm nhập của côn trùng, sâu bọ, các động vật gặm nhấm…

2.5.3 Phương pháp bảo quản

Hiện nay đại mạch được bảo quản dưới nhiều hình thức và có thể phân thành 3loại:

- Kho bằng: Đây là phương pháp bảo quản đại mạch ít tốn kém nhất, có thểchứa đến 30.000 tấn đại mạch Kho bằng thường được xây dựng bằng khung bêtông hay khung thép, sàn bằng gạch gia cố Trần nhà được xây dựng bằng ximăngnhằm hút bớt độ ẩm trong kho Kho bằng có chiều rộng 3 - 4m, chu vi 6m, có hệthống thông khí ở nền nhà và hệ thống quạt thông gió bên ngoài kho

- Kho xilô: Được sử dụng phổ biến trong những nhà máy có diện tích kho bãihạn chế, chiều cao của kho xilô thường cao hơn những phương pháp bảo quản khác

- Thùng chứa: Có thể là thùng tròn đáy bằng hay thùng trụ đáy côn

Bảo quản

Tạp chất

to=60oC

W < 14%

to= 20oC, tngâm=

48h

to=18-20oC, tươm= 8 ngày

Hình 3.1 Thiết bị làm sạch và phân loại hạt

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Nguyên liệu Đại mạch

Để sản xuất malt Diastilin ta sử dụng đại mạch loại II Đại mạch nhập vềphải sạch, ít tạp chất, kích cở đồng đều

3.2.2 Làm sạch

3.2.2.1 Mục đích

Hạt đại mạch nhập vào nhà máy còn chứa rất nhiều tạp chất như hạt của cácloại lúa khác, hạt gãy vỡ, sỏi đá, rác và nhiều tạp chất khác nên ta phải loại bỏnhững tạp chất này nhằm nâng cao chất lượng đại mạch và tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình sản xuất tiếp theo

- Nguyên tắc làm việc của thiết bị làm sạch:

Đại mạch được băng tải đổ vào quạt qua phễu Ở đây có con quay để điềuchỉnh lượng hạt đổ xuống sàng thứ nhất Sàng này bé nhất trong 3 sàng của quạt và

nằm hơi nghiêng so với hai sàng kia, sàng thứ nhất có lỗ hình tròn đường kính 35 x8mm Sàng này giữ lại các tạp chất lớn như đá, sỏi, que củi, sợi rơm, các cọng láv.v 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 nhẹ như cỏ, lá, rơm rạ bé Và sau đó chúng lắngxuống phễu lắng, còn bụi theo đường ống để đi vào xyclon

Hạt đi qua sàng thứ nhất được đổ xuống sàng thứ hai có đục lỗ sàng hình bầudục với kích thước lỗ 25 x 4,5mm Sàng thứ hai sẽ giữ lại các tạp chất có kích thướclớn hơn hạt Qua sàng thứ hai hạt đổ xuống sàng thứ ba Sàng này có lỗ hình bầudục kích thước 20 x 2mm, sàng này sẽ giữ lại đại mạch và cho qua cát, sỏi và cáctạp chất có kích thước bé, các tạp chất và bụi được thu gom vào thùng chứa riêng,đại mạch đã làm sạch được thu gom bằng một kênh riêng, ở đó chúng sẽ được thổibằng luồng không khí mạnh như vậy bụi và các rác nhỏ còn sót lại trong khối hạt sẽđựơc loại trừ nốt

3.2.3 Rửa và sát trùng

3.2.3.1 Mục đích

- Loại bỏ những hạt lép, hạt không đủ tiêu chuẩn, các tạp chất, các mẫu hạtgãy vụn,… mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa loại bỏ hết

- Rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên bề mặt hạt

- Sử dụng biện pháp thích hợp để sát trùng khối hạt, tạo điều kiện thuận lợicho quá trình công nghệ tiếp theo

- Rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt, đồng thời cóbiện pháp sát trùng toàn bộ khối hạt bằng cách đưa vào nước ngâm các hoá chấthoặc các chế phẩm cần thiết.

- Tạo điều kiện để hạt hút thêm một lượng nước tự do, sao cho tổng hàm ẩmcủa hạt đạt 43 ÷ 45% Chỉ với hàm ẩm cao như vậy, quá trình ươm mầm sau nàymới đảm bảo được tiến trình bình thường

Hạt trước khi ngâm có độ ẩm từ 12 ÷ 14% 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 chocác chất dinh dưỡng được hoà tan và chuyển đến mầm, làm quá trình hô hấp của hạtxảy ra mãnh liệt Quá trình này làm cho nhiệt độ của khối hạt tăng và là điều kiệnthuận lợi cho chất điều hòa sinh trưởng gibberelin kích thích hệ enzyme sang trạngthái hoạt động nhằm chuyển các chất dự trữ thành các chất hòa tan cho mầm sửdụng 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

3.2.4.2 Các phương pháp ngâm hạt

Có nhiều phương pháp ngâm hạt khác nhau, nhưng nó có mục đích chung làtăng độ ẩm của hạt trong điều kiện cung cấp đủ oxy và thải hết khí CO2 và các sảnphẩm trao đổi khác kìm hãm sự phát triển của mầm

Các phương pháp:

- Ngâm lì trong nước

- Ngâm hoán vị nước - không khí

- Ngâm bằng phương pháp phun nước

- Ngâm bằng phương pháp phun nước - hút khí

- Ngâm trong dòng liên tục nước - không khí

Với phương pháp ngâm hoán vị nước - không khí có nhiều ưu điểm hơn vàđược chọn trong công nghệ này vì phương pháp này có:

- Thời gian mà hạt hút ẩm 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 nảymầm của hạt cao.

Hình 3.2 Thiết bị ngâm, rửa

Thiết bị ngâm có cấu tạo là thân trụ đáy côn, được chế tạo từ thép

Quá trình rửa được thực hiện hai lần Lượng nước dùng để rửa 1000kg đạimạch là 2m3 Để sát trùng hạt nhà máy bổ sung formalin vào trong nước rửa theo tỉlệ: 1,2 kg formalin/1000kg đại mạch

- Ngâm hạt:

6

5 4

2 1

3

Hạt sau khi được rửa sạch, tiến hành mở van nước và van khí nén, cho nướcvào vừa phải và không khí cũng sục ở mức vừa phải Khi thùng đầy nước ta lại điềuchỉnh một lần nữa van nước và van khí sao cho trên bề mặt nổi bong bóng và nướctràn thùng chảy ra ống thoát với tốc độ bé vừa phải

Trong quá trình ngâm, quá trình thông khí cũng sẽ được thực hiện định kỳnhư sau: Không khí từ đường ống dẫn khí nén (2) được thổi vào hạt thông qua cácđường ống có đục lỗ cố định (3) Khi không khí với áp lực cao thổi qua, nước sẽ bịđẩy lên theo đường ống đứng (1) và kéo theo cả hạt đại mạch Ở phía trên của ốngđứng có gắn hệ thống bánh xe Nhờ có hệ thống bánh xe này mà hạt đẩy lên đượchất văng ra trên mặt nước Với cơ cấu và phương pháp hoạt động như vậy, khối hạt

sẽ được đảo đều, bảo đảm khả năng cung cấp oxy đều cho khối hạt và giải phóng

CO2 trong khối hạt ra ngoài

Để bảo đảm độ đồng đều khí O2 cấp cho hạt, ở mỗi thùng ngâm đều trang bịmột thiết bị phối trộn, ở đó nước và không khí nén được tia vào và không khí sẽ bảohoà vào nước Từ đây nước được đẩy vào khối hạt

Cuối quá trình ngâm tiến hành cho Gibberelin với 10mg/kg đại mạch nhằmtăng tốc độ nảy mầm Quá trình ngâm và rửa được thực hiện trong 48h và nhiệt độcủa nước ngâm dao động trong khoảng 18 ÷ 20oC Kết thúc quá trình ngâm độ ẩmtrung bình của hạt phải đạt 45%, nước được tháo ra ở đáy nhờ van khí nén, cònnguyên liệu được chuyển qua thiết bị ươm mầm

3.2.5 Ươm mầm

3.2.5.1 Mục đích

Quá trình ươm mầm nhằm hai mục đích chính:

- Chuyển đổi trạng thái của hệ enzyme có trong hạt đại mạch từ trạng tháinghỉ sang trạng thái hoạt động, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường lực xúctác nhằm phân giải các hợp chất phức tạp thành đơn giản

- Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thủy phân sau khi đã đượcgiải phóng khỏi trạng thái liên kết sang trạng thái hoạt động Đồng thời với việctăng trưởng về khối lượng và cường lực xúc tác, các enzyme sẽ phân cắt một lượng

đáng kể các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân tử, đồngthời chúng phá vỡ thành tế bào làm cho hạt mềm ra tạo nên những sự biến đổi cơ,

lý, hoá trong thành phần của hạt đại mạch

3.2.5.2 Các phương pháp ươm mầm

Nhiệm vụ của quá trình là tạo được malt giàu enzyme, chứa các chất hoà tantốt và mất mát tinh bột là ít nhất

Có nhiều phương pháp ươm mầm:

- Ươm mầm thông gió trong catset

- Ươm mầm thông gió trong thùng quay

- Ươm mầm trong ngăn có luống di động

Phương pháp ươm mầm trong ngăn có luống di động rất đa dạng về cấu trúc,công suất, nguyên tắc vận hành và mức độ tự động hoá nên rất thích hợp quá trìnhsản xuất các loại malt đặc biệt như: càphê, melan, caramen, diastilin…

3.2.5.3 Thực hiện

Việc ươm mầm được thực hiện trong thiết bị ươm mầm trong ngăn có luống

di động là tuyến ươm mầm hệ Ostertag.

- Cấu tạo:

1 Thiết bị ngâm hạt 4 Máy đảo malt kiểu guồng

2 Mặt bằng lấp đầy 5 Vít tải để chuyển malt tươi vào lò sấy

3 Mặt bằng trống 6 Không khí đã xử lý

5

6

4 3

2 1

Hình 3.3 Nguyên lý cấu tạo của tuyến ươm mầm hệ Ostertag

Thiết bị ươm mầm trong ngăn có luống di động thông dụng hiện nay là thiết

bị thuộc hệ Ostertag, do hãng Seeger chế tạo Thiết bị thuộc hệ này là một catset,

dài 40 - 50m, rộng 3 - 4m Các catset phân bố trong mặt bằng sao cho giữa haicatset phải có hành lang để công nhân đi lại thao tác

3.2.6 Sấy malt

3.2.6.1 Mục đích

Malt tươi có hàm ẩm 45% là môi trường thích hợp cho vi sinh vật hoạt động,

là sản phẩm không bền vững Mục đích chính của quá trình sấy là tách nước khỏihạt, hạ hàm ẩm của chúng xuống 6% 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 triểncủa vi sinh vật

Malt Diastilin là loại malt chứa hoạt lực cao nhóm enzyme diastaza Enzyme

diastaza gồm hai enzyme: α – amylaza và β – amylaza Nhiệt độ tối ưu của amylaza là 70oC và của β – amylaza là 63oC nên ta chọn nhiệt độ sấy malt Diastilin

α-60oC là thích hợp, với điều kiện sấy như vậy malt sẽ có hoạt lực diastaza cao.

Malt sau khi sấy xong cần loại bỏ mầm, rễ vì trong thành phần của chúng cónhiều hợp chất có thể gây ra vị đắng khó chịu cho bia

Việc loại bỏ rễ cần được tiến hành ngay vì:

- Tách nước khỏi hạt, hạ hàm ẩm của chúng

- Đưa malt về độ ẩm bảo quản được

- Tạo cho malt có chứa các chất sinh màu, sinh mùi thích hợp đối với côngnghệ sản xuất bia

- Đối với malt Diastilin: Malt phải được sấy ở nhiệt độ khoảng 60oC, vớiđiều kiện sấy như vậy malt sẽ có hoạt lực diastaza rất cao.

- Công đoạn này góp phần làm nguội malt

3.2.6.2 Các quá trình xảy ra khi sấy

a Khi nhiệt độ nhỏ hơn 45 o C

Khi độ ẩm của hạt vẫn còn đủ, tức là lớn hơn 15%, sự sống của hạt và sựphát triển của mầm vẫn còn tiếp diễn Sự phát triển của phôi dừng lại ở 38oC và chết

ở 55oC trong môi trường ẩm Kéo theo:

- Sự tăng nhẹ năng lực diastaza

- Tăng hàm lượng đường khử và đường saccaroza

- Sự hoà tan một phần hợp chất nitơ

- Sự tái tổng hợp trong mầm

b Khi nhiệt độ vượt quá 45 đến 55 ÷ 60 o C

Phôi vô hiệu hoá nhưng hoạt tính vẫn còn, kéo theo:

- Tăng lượng đường dextrin, sản phẩm của quá trình phân huỷ tinh bột

- Tăng hàm lượng chất nitơ hoà tan: Pecton khi nhiệt độ ¿ 50oC; axít amin khi nhiệt độ đạt 45 ÷ 50oC Những hợp chất này sẽ được tích luỹ trong malt

- Hoạt lực enzyme lớn khi W >20%, yếu khi W = 10 ÷ 12% và bị vô hoạt ở

W = 7 ÷ 8%

3.2.6.3 Phân loại thiết bị sấy

Căn cứ vào tính chất tiên lục của dòng malt vào và ra thiết bị sấy được chiathành: Thiết bị sấy gián đoạn, thiết bị sấy bán liên tục, thiết bị sấy liên tục

Căn cứ vào hình dáng của thiết bị và tư thế “nằm” của malt lúc sấy, chúngđược chia thành: Thiết bị sấy đứng, thiết bị sấy nằm ngang

Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ở đây ta chọn thiết bị sấy liên tục ЛCXA – 5 chomalt diastilin Vì lò sấy liên tục ЛCXA – 5 có ưu điểm hơn so với các loại lò sấy nằmngang và đứng khác: Dễ dàng điều chỉnh các thông số sấy, tỉ suất công suất tính theomột đơn vị thể tích của hầm sấy lớn hơn 2 ÷ 3 lần, tiêu tốn nhiệt lượng ít hơn 20 ÷

30% Toàn bộ thao tác của lò sấy cũng như việc điều chỉnh các thông số sấy được tựđộng hóa 100% Mỗi ca làm việc, lò sấy chỉ cần một công nhân vận hành.

3.2.6.4 Lò sấy liên tục ЛCXA – 5

- Cấu tạo:

- Nguyên tắc hoạt động

Malt tươi được đổ vào lò sấy qua chóp (1) và được sấy sơ bộ ở camera (2).Sau đó nhờ có bộ phận gạt tự động, malt được đổ xuống đều đặn và liên tục vàokhoang chứa (5) và từ đây xuống 2 camera (9) Camera (9) được chia làm bốn vùngsấy có nhiệt độ và chế độ thông gió khác nhau, được kí hiệu I, II, III và IV từ trênxuống Không khí nhờ có quạt (18) được thổi qua calorife (17) để nhiệt độ đượcnâng lên thành tác nhân sấy Qua cửa điều chỉnh (12) tác nhân sấy được thổi lên haicamera đứng chứa malt (9) Đường đi của không khí là đường ziczac Mỗi lần quavùng sấy khác, hướng đi của nó lại đổi chiều Như vậy để đi hết các vùng sấy, sốlần đổi chiều của tác nhân sấy là bốn

Ở phía dưới của các vùng sấy, có đường ống (10) và (11) dẫn không khí lạnh

từ ngoài vào Tác dụng của không khí lạnh là để điều chỉnh lại nhiệt độ của tác nhân

Hình 3.4 Lò sấy liên tục ЛCXA – 5

sấy trước lúc thổi vào khu vực sấy đó Khi không khí nóng đi hết vùng sấy I, chúngđược đưa ra ngoài qua quạt hút (19) Còn malt, sau khi đi hết vùng sấy IV thì đượcrơi xuống camera (13) Nhờ có các trục quay dạng cánh khế (14) chúng được hấtxuống máng (15) và được đưa ra ngoài bằng băng tải (16) Quạt nén (20) dùng đểthổi không khí nhiệt độ thường vào khối ướt để sấy sơ bộ chúng.

Ở vùng sấy I, nhiệt độ của tác nhân sấy là 40oC, hàm ẩm của hạt hạ xuống20%

Ở vùng sấy II, nhiệt độ của tác nhân sấy tăng lên 50oC, hàm ẩm của hạt hạxuống 10% Ở nhiệt độ này trong hạt sẽ xảy ra mạnh mẽ các quá trình thuỷ phân,tạo tiền đề cho quá trình tạo hương và vị của sản phẩm ở các bước tiếp theo

Ở vùng III và IV, nhiệt độ của tác nhân sấy tăng lên 55oC, thì hàm ẩm củahạt hạ xuống 5,6%

Chu kì sấy một mẻ malt là khoảng 30h

3.2.7 Tách mầm và rễ cho malt khô

3.2.7.1 Mục đích

Trong thành phần hoá học của mầm, rễ malt chứa nhiều các hợp chất thuộcnhóm alcaloid Nếu những hợp chất này tồn tại trong bia sẽ gây ra vị đắng khó chịu.Mặt khác, một số cấu tử trong thành phần hoá học khác của rễ malt là nguyên nhântạo nhiều rượu bậc cao trong quá trình lên men Vì hai lý do này nên cần tách bỏmầm, rễ malt

Việc loại bỏ rễ phải tiến hành ngay sau khi sấy xong, khi hạt malt còn nóng

và rễ malt còn giòn Nếu để chậm hơn, do rễ có tính háo nước cao, lại có cấu tạonhiều mao quản cho nên rễ hút nước rất nhanh Nếu rễ hút nước thì sẽ rất dai, khótách khỏi hạt

3.2.7.2 Máy đập rễ malt

Việc tách mầm rễ được thực hiện trong máy đập rễ malt

- Cấu tạo:

1 Malt còn rễ

- Nguyên tắc hoạt động:

Khi thùng quay thì trục có cánh quạt cũng quay, nhưng hai tốc độ quay khácnhau, do đó sẽ gây ra một lực ma sát giữa malt và các cánh quạt Nhờ lực ma sátnày mà rễ bị cắt đứt và đi qua các lỗ lưới nhờ vít tải (7) tải ra ngoài qua cửa (8).Công suất của máy tách mầm thường là 1000 ÷ 2000 kg/giờ Malt sau khi tách mầm

và rễ đi qua các cân tự động và đưa đi bảo quản (6)

3.2.8 Bảo quản malt sau khi sấy

Malt vừa sấy và tách rễ xong không nên đem xử lý để nấu bia ngay vì lúc đómalt rất giòn nên đem nghiền sẽ nát nhiều và sau đó rất khó lọc Hoạt lực hệenzyme thuỷ phân chưa ổn định, quá trình đường hoá diễn ra khó khăn, trị cao nhất

Để tránh hiện tượng này, malt trước khi đem vào sản xuất bia phải được bảoquản 3  4 tuần, hiệu suất thu hồi sản phẩm chưa đạt giá

Malt được bảo quản trong xilô chứa là thích hợp vì trong thời gian bảo quản,

bề mặt tiếp xúc với không khí ít nên hạt sẽ không hút thêm nhiều nước Khi tănghàm ẩm, vỏ của hạt sẽ mềm và dẻo, lúc nghiền không bị nát, tạo lớp màng lọc lýtưởng cho quá trình lọc bã malt Cũng do hạt hút thêm nước, thể tích của chúng sẽ

tăng lên, đồng thời trong lúc này ở trong hạt xảy ra một số quá trình mà kết quả củachúng là:

- Hoạt lực amylaza và proteaza tăng.

- Hàm lượng đạm hoà tan tăng nhưng không đáng kể

- Trước lúc bảo quản, nhiệt độ của malt cần hạ xuống 20oC

Hình 3.6 Xilô bảo quản malt

CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Chọn các số liệu ban đầu

- Năng suất nhà máy: 30.000 tấn sản phẩm/năm

- Độ ẩm ban đầu của đại mạch khi nhập : W = 12%

- Khối lượng riêng của đại mạch:  = 650 kg/m3

- Khối lượng riêng của malt sau khi sấy:  = 570 kg/m3

- Độ ẩm của đại mạch sau khi rửa, ngâm: W = 42%

- Hệ số trương nở thể tích của đại mạch sau khi rửa và ngâm so với đại mạchtrước khi ngâm: 1,25

- Độ ẩm của đại mạch sau khi ươm mầm: W = 40%

- Hệ số trương nở thể tích của đại mạch sau khi ươm mầm so với đại mạchtrước khi ngâm là: 2

- Độ ẩm của malt sau khi sấy: W = 5,6%

- Độ ẩm của malt sau khi tách mầm rễ: 6%

4.2 Sự hao phí nguyên liệu qua từng công đoạn

Bảng 4.1 Mức hao phí qua từng công đoạn

4.3.1 Tính cân bằng vật chất cho 1000kg nguyên liệu

4.3.1.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu

Áp dụng công thức: G=G T ×100−W100 kg, [3, Tr175]

Trong đó: GT: Khối lượng nguyên liệu tươi, GT = 1000kg

G=1000×100−12100 =880

kg

- Thể tích của nguyên liệu: V =1000650 =1,54m3

4.3.1.2 Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch

- Lượng chất khô sau khi làm sạch: G=880×100−1100 =871,2kg

- Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch: M=100×871 ,2100−12=990kg

- Thể tích của nguyên liệu sau khi làm sạch: V =990650=1,52m3

4.3.1.3 Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm

- Độ ẩm nguyên liệu sau rửa và ngâm: W = 42%

- Lượng chất khô sau khi rửa và ngâm: G=871,2×100−1100 =862,49kg

- Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm: M=100×862,49100−42=1487,05kg

- Thể tích nguyên liệu sau khi rửa và ngâm: V=1,25×1,52=1,9m3

4.3.1.4 Lượng malt tươi sau khi ươm mầm

- Độ ẩm malt tươi sau khi ươm mầm: W = 40%

- Lượng chất khô sau khi ươm mầm: G=862,49×100−9100 =7848 ,7kg

- Lượng malt tươi sau khi ươm mầm: M=100×784,87100−40=1308,12kg

- Thể tích malt tươi sau khi ươm mầm: V=2×1,9=3,8m3

4.3.1.5 Lượng malt sau khi sấy

- Độ ẩm còn lại sau khi sấy: W= 5,6%

- Lượng chất khô sau khi sấy: G=784 ,87×100−1,5100 =773 ,1kg

- Lượng malt sau khi sấy: M=100×773,1

100−5,6 =818,96kg

4.3.1.6 Lượng malt sau khi tách rễ và mầm

- Lượng chất khô sau khi tách rễ và mầm: G=773,1×100−5100 =734,45kg

4.3.1.8 Lượng nước cần thiết cho quá trình rửa và ngâm đại mạch

- Ngâm 1000 kg đại mạch khô thì thể tích sử dụng của thùng là:

V =1,25×1000

650 =1,92m3.Trong đó: 650 là khối lượng riêng của đại mạch

Cứ 1000 kg đại mạch sẽ chiếm thể tích 0,74 m3 chặt tuyệt đối [1, Tr97]Lúc đó lượng nước ngâm cần cho vào lúc ban đầu: 1,92 - 0,74 = 1,18 m3

Khi quá trình ngâm kết thúc hạt trương nở 1,25 lần, có nghĩa là khi đó lượngnước chỉ chiếm: 1,92 – 0,74¿1,25= 0,995 m3

Lượng nước cần thiết cho quá trình rửa 1000kg đại mạch là 2m3 [1, Tr97]Lượng nước cần thiết cho cả quá trình ngâm đại mạch là:

Trong đó:

+ a: Lượng nước ngâm ban đầu, a = 1,18

+ c: Lượng nước ngâm trước khi kết thúc quá trình ngâm hạt, c = 0,995

Vậy lượng Gibberelin cần dùng là: kg

4.3.1.11 Lượng khí nén cần dùng trong quá trình ngâm và rửa

Cứ 1 tấn đại mạch cần 7m3 trong 1h

- Lượng khí nén cần dùng là:

990×7

1000 =6,93m3/h

4.3.1.12 Lượng không khí điều hòa cần dùng trong quá trình ươm

Sự thông khí tác động lên quá trình hô hấp và các quá trình sinh tổng hợp.Cường độ hô hấp và các quá trình sinh hóa xảy ra trong hạt khi ươm phụ thuộc vào

tỷ lệ O2 và CO2 có trong khối hạt Quá trình hô hấp và các quá trình sinh tổng hợpxảy ra mạnh nhất vào 4 ngày đầu của quá trình ươm (thời gian ươm mầm của một

mẻ là 8 ngày) Việc tính toán lượng khí điều hòa cung cấp cho quá trình ươm mầm

sẽ dựa vào lượng O2 cung cấp cho quá trình hô hấp của hạt đại mạch

Vì lượng O2 chiếm 21% không khí Vậy lượng không khí điều hòa cần cung

cấp là: V=

Bảng 4.2 Sự biến thiên hệ số hô hấp ở giai đoạn ươm mầm đại mạch [1, Tr109]

Ngày khảo sát Lượng oxy hấp thụ

4.3.2 Kế hoạch sản suất của nhà máy

Nhà máy làm việc một năm 12 tháng, mỗi tuần làm việc 6 ngày (nghỉ ngàychủ nhật), một ngày làm việc 3 ca

Các ngày nghỉ trong năm:

- Tết Dương Lịch : 1 ngày

- Tết Âm lịch : 4 ngày