Thiết kế nhà máy sản xuất malt proteolin, năng suất 25.000 tấn đại mạchnăm

Các nhà khoa học ViệtNam đã có những kết quả khả quan trong việc thử nghiệm trồng đại mạch tại cáctỉnh phía bắc, nhà máy đường malt đầu tiên được thành lập tại Bắc Ninh vào năm 2004 là m

Trang 1

Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như: đại mạch, tiểumạch, thóc, ngô… sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và tiến hành sấy đến

độ ẩm nhất định

Malt là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng Malt đượcdùng để chế biến các loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao như bột dinh dưỡngcho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho người già, dùng làm tác nhân dịch hoátrong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhân đường hoá trong sảnxuất bánh kẹo, mạch nha Nhưng công dụng lớn nhất của malt là dùng để sản xuấtcác loại nước uống có độ cồn thấp, đặc biệt là sản xuất bia

Ngành công nghiệp sản xuất malt vẫn còn là khái niệm khá lạ đối với người dânViệt Nam Những năm gần đây, Chính phủ Việt Nam đã chi tiền mạnh tay chongành công nghiệp rượu bia và nước giải khát thêm vào đó là sự đầu tư trực tiếp từnước ngoài đã tạo nên một cuộc cạnh tranh khốc liệt trên trên thị trường bia ViệtNam Vậy mà cho đến năm 2011 cả Việt Nam cũng chỉ có một nhà máy sản xuấtmalt, nguyên liệu chính để sản xuất bia Một nguyên nhân đơn giản là đại mạchkhông trồng được ở các nước có điều kiện nhiệt đới nóng ẩm như Việt Nam Mộtthị trường bia đầy tiềm năng như vậy mà không có nguồn nguyên liệu trong nước đểcung ứng quả là điều đáng tiếc Nói như vậy nhưng không có nghĩa chúng ta sẽ mãimãi phải nhập hàng trăm ngàn tấn malt đại mạch mỗi năm Các nhà khoa học ViệtNam đã có những kết quả khả quan trong việc thử nghiệm trồng đại mạch tại cáctỉnh phía bắc, nhà máy đường malt đầu tiên được thành lập tại Bắc Ninh vào năm

2004 là minh chứng cho mong muốn và nổ lực của chính phủ Việt Nam muốn đưangành công nghiệp sản xuất malt phổ biến tại Việt Nam

Nắm bắt xu thế đó em chọn đề tài tốt nghiệp của mình là: “Thiết kế nhà máy sản xuất malt proteolin, năng suất 25.000 tấn đại mạch/năm”.

Thiết kế nhà máy sản xuất malt proteolin năng suất 25.000 tấn đại mạch/năm

Trang 2

LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Thực tế cho thấy, cùng với tốc độ gia tăng dân số nhanh và vững, sản lượng bia

ở Việt Nam cũng đã tăng theo, từ mức 1,29 tỷ lít năm 2003 lên 1,37 tỷ lít năm 2004;1,5 tỷ lít năm 2005; 1,7 tỷ lít năm 2006; 1,9 tỷ lít năm 2007; trên 2 tỷ lít năm 2008

và đến năm 2010 là 2,8 tỷ lít Với mức tăng trưởng 20%/năm cùng thuế tiêu thụ đặcbiệt cho mặt hàng bia được giảm từ 75% (năm 2009) xuống 45% (năm 2010) vàgiảm tiếp còn 30% vào năm 2012, thị trường bia hứa hẹn sự cạnh tranh đến nghẹtthở.[7]

Để đáp ứng nhu cầu sản xuất, nước ta đã phải nhập hàng triệu tấn malt mỗi năm.Vấn đề đó sẽ không có gì quá nan giải nếu đồng tiền Việt không rớt giá thảm hạinhư hiện giờ Đồng tiền rớt giá là một điều rất bất lợi đối với việc nhập khẩu nhưngrất có lợi trong việc xuất khẩu Mặc dù có xây dựng nhà máy sản xuất malt, chúng

ta vẫn phải nhập khẩu một lượng lớn nguyên liệu đại mạch nhưng giá trị nhập khẩu

sẽ giảm đi rất nhiều vì đại mạch rẻ hơn malt nhiều Chủ động việc sản xuất maltcũng đồng nghĩa sẽ cho ra những loại malt thành phẩm có các chỉ tiêu đáp ứng vớiyêu cầu của từng nhà máy trong nước, giải phóng sự bị động nguồn nguyên liệu sảnxuất bia Đây là lợi thế rất lớn để malt trong nước cạnh tranh với malt nhập khẩu.Ngoài ra, việc đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất malt ở Việt Nam còn góp phầnphát triển kinh tế nước nhà, tăng ngân sách cho nhà nước, giải quyết được công ănviệc làm cho người lao động… Và một tiềm năng to lớn nữa là xuất khẩu malt racác nước trong khu vực Đông Nam Á

Trước những điều kiện thuận lợi đó, nhận thấy Đà Nẵng là một thành phố trẻ,năng động và tiềm năng phát triển kinh tế cao, đủ khả năng đáp ứng đầy đủ các yêucầu cần thiết để xây dựng nhà máy Em chọn khu công nghiệp Hòa Khánh - ĐàNẵng là nơi xây dựng và phát triển nhà máy

Trang 3

điều kiện giao thông thuận lợi cả về đường bộ, đường sông, đường biển và đườnghàng không

Khu công nghiệp Hoà Khánh có diện tích 423,5 km2 thuộc phường Hoà Khánh,quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng Nằm ngay trên quốc lộ 1A, cách ga Đà Nẵng

10 km, cách cảng hàng không quốc tế Đà Nẵng 10 km, cách cảng Tiên Sa 20 km,cách cảng Sông Hàn 13 km, là nơi có điều kiện giao thông rất thuận lợi

1.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Ban đầu nguồn nguyên liệu của nhà máy sẽ được nhập khẩu từ Australia và cácnước Tây Âu

Sau đó, dần dần thay thế bằng nguyên liệu đại mạch được trồng từ các vùng caoTây Bắc và Đông Bắc của nước ta

1.3 Nguồn cung cấp điện

Nguồn điện sử dụng cho nhà máy sẽ được lấy từ nguồn điện khu công nghiệpHoà Khánh

Ngoài ra nhà máy còn có hệ thống phát điện dự phòng

1.4 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Nhà máy sử dụng hơi đốt cung cấp từ lò hơi riêng của nhà máy Lò hơi sửdụng nhiên liệu là dầu FO, dầu DO, dầu diezel,

Các loại này được cung cấp từ các trạm xăng dầu của tỉnh

1.5 Nguồn cung cấp nước

Nguồn cung cấp nước của nhà máy sẽ được lấy từ nguồn nước đã xử lý của nhàmáy nước Thủy Tú (công suất 14.000 m3/ngày đêm) và hệ thống nước ngầm thôngqua giếng khoang của nhà máy (làm nguồn cung cấp nước dự phòng) Sau đó được

xử lý lại bằng hệ thống xử lý nước của nhà máy, để đảm bảo đầy đủ các chỉ tiêuchất lượng của nước trước khi đưa vào sản xuất

1.6 Thoát nước và xử lý nước thải

Nước thải của nhà máy sẽ được xử lý qua hệ thống xử lý nước thải riêng của nhàmáy cho đến khi đạt yêu cầu trước khi dẫn qua hệ thống xử lý nước thải chung củakhu công nghiệp

Trang 4

Khu công nghiệp Hòa Khánh có hệ thống giao thông vận tải khá tốt Kết hợp vớinhững điều kiện về vị trí địa lý đã nêu trên sẽ rất thuận lợi cho việc vận chuyểnnguyên liệu, nhiên liệu và phân phối sản phẩm của nhà máy.

Với những mặt thuận lợi bước đầu từ yếu tố địa lý đến cả thị trường tiêu thụ như

đã nêu trên, việc xây dựng nhà máy sản xuất malt proteolin năng suất 25.000 tấn đạimạch/năm tại khu công nghiệp Hòa Khánh, thành phố Đà Nẵng là có đầy đủ cơ sở

và có tính khả thi cao

Trang 5

TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu về malt proteolin

Malt proteolin là loại malt, trong đó chứa

khoảng 2% axít lactic và được sử dụng trong sản

xuất bia với khối lượng 2,5% với mục đích là tăng

độ chua của dịch đường Việc giảm pH của khối

cháo là giải pháp tích cực nhằm nâng cao năng

lực xúc tác của hệ hệ enzym thủy phân, đặc biệt là

nhóm enzyme proteaza

Để sản xuất malt proteolin người ta sử dụng

malt tươi, sau khi đã kết thúc quá trình ươm mầm

như chế độ bình thường của malt vàng, đem ngâm vào canh trường axít lactic Thờigian ngâm sẽ kéo dài cho đến khi malt hút được một lượng axít lactic theo yêu cầu.Hiện nay trên thế giới, loại malt này được biết đến dưới thương hiệu Acidulatedmalt của công ty sản xuất malt nổi tiếng của Đức Weyermann Company [10] Loạimalt này còn được gọi là Sour malt (malt chát)

Ngoài việc sử dụng malt proteolin để hạ pH của khối cháo ra, người ta vẫn haydùng các giải pháp sau:

- Bổ sung thạch cao CaSO4, CaCl2

- Bổ sung axít vô cơ H2SO4 , HCl

- Bổ sung canh trường axít lactic

Malt proteolin hơn hẳn hai giải pháp đầu tiên ở chổ : tạo cho bia thành phẩm vịchát nhẹ nhàng, mềm mại và tự nhiên hơn, không gây ra vị lạ, không gây ăn mònthiết bị Một số nước vẫn cấm sử dụng giải pháp thứ 2 Về mặt lý thuyết, hiệu quảcủa malt proteolin chưa hẳn đã vượt trội so với việt sử dụng canh trường axít lacicnhưng sự gọn nhẹ của sản phẩm lại là ưu thế vượt trội, chúng dễ bảo quản, dễ vậnchuyển và dễ sử dụng Nếu so với axít lactic nguyên chất thì malt proteolin vẫn đắthơn nhưng dù sao đây vẫn là một loại malt, nó sẽ bổ sung thêm cho dịch đường một

số cấu tử dinh dưỡng và hệ enzyme góp phần nâng cao chất lượng bia thành phẩm

Hình 2.1 Malt proteolin

Trang 6

Chi: Hordeum – lúa mạch

Các loài: Hordeum spontaneum – Chủng lúa mạch hoang dại

Hordeum vulgare – Chủng lúa mạch phổ biến

Và nhiều loài đại mạch khác nữa

Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại mạch mà chia đại mạch thành hai loại:đại mạch hai hàng và đại mạch đa hàng Đại mạch hai hàng được dùng chủ yếu chocông nghệ sản xuất bia, dấu hiệu đặc trưng là hình dáng của hạt rất cân đối Đạimạch đa hàng được dùng chủ yếu làm thức ăn cho gia súc và gia cầm

2.2.1.2 Cấu tạo của hạt đại mạch

Hạt đại mạch bao gồm ba phần chính: vỏ, nội nhũ và phôi

Hình 2.2 Bông của đại mạch

Trang 7

mạch được bao bọc bên ngoài bằng

một lớp vỏ trấu Đài hoa dưới hình

thành nên vỏ trấu phía ngoài và kết

thúc bằng sợi râu, còn đài hoa phía trên

hình thành nên vỏ trấu phía trong của

hạt Đài hoa là công cụ để bảo vệ các

cơ quan bên trong của hạt trong quá

trình hình thành và chuyển hóa của nó

Thành phần hóa học của vỏ trấu 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 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 cóthành 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 hòa tan trong hạtkhông cho thấm ra ngoài Lớp vỏ quả và vỏ hạt liên kết chặt chẽ hơn nhiều so vớiliên kết giữa chúng và lớp vỏ trấu

Nội nhũ: Nội nhũ là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt Ngoài

cùng của nội nhũ, tiếp giáp với vỏ hạt là lớp alơron Lớp alơron rất giàu protein,chất béo, đường, cellulose, pentosan, vitamine và chất tro Dưới lớp alơron mới đếnphần 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: Phôi là phần sống của hạt Trọng lượng của phôi chỉ chiếm khoảng 2,5

-5% so với trọng lượng của hạt Phôi có vai trò quan trọng trong công nghiệp sảnxuất malt Quá trình chế biến hạt đại mạch để trở thành malt được đặt nền tảng trên

sự nảy mầm của hạt Trong công nghệ sản xuất bia, giá trị dinh dưỡng của phôi hầunhư không đáng kể, mà vai trò to lớn của nó là ở chỗ: đây là trạm hoạt hoá và là nhà

Hình 2.3

Trang 8

coi như không còn.

2.2.1.3 Yêu cầu về chất lượng đại mạch

Chất lượng đại mạch được chọn ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của malt vàbia sau này Do đó, việc đánh giá chất lượng đại mạch rất quan trọng đối với ngườisản xuất malt và bia Đại mạch dùng sản xuất malt được lựa chọn chủ yếu trên cơ sởchủng giống và địa điểm trồng

Nguyên liệu đại mạch cần phải đảm bảo các yêu cầu về chất lượng sau:

a Các chỉ tiêu lý học: [3, tr 43]

- Phân loại qua kích thước:

Loại hảo hạng: trên 95% hạt trên rây 2,8 mm và cho phép < 2% qua rây 2,2 mm.Loại tốt: trên 90% hạt trên rây 2,8 mm và 2 - 4% lọt qua rây 2,2 mm

Loại trung bình: ≥ 80% trên rây 2,8 mm và 3 - 4% lọt qua rây 2,2 mm

- Dung trọng: là khối lượng (kg) của 100 lít đại mạch Đại mạch dùng cho sản

xuất bia thường có dung trọng 68 - 75 kg/100 lít

- Độ cứng: Đại mạch tốt cho sản xuất bia cần phải chứa không dưới 80% lượng

tinh bột

- Hiệu lực nảy mầm: Là tỷ lệ % của các hạt nảy mầm ở 20oC sau 3 ngày khi để hạtgiữa hai tờ giấy lọc vào hộp Petri và cho 4 ml nước, thường khoảng 90%

- Năng lực nảy mầm: Là tỷ lệ % các hạt nảy mầm sau 5 ngày, khoảng 95%.

Trang 9

mầm khi cho nảy mầm 100 hạt trong hộp Petri với 4ml nước và 8ml nước sau72h ở 200C.

a Các chỉ tiêu hóa học:

- Độ ẩm: Độ ẩm của hạt đại mạch đóng vai trò rất quan trọng đối với sự bảo quản

chúng Độ ẩm thích hợp cho quá trình bảo quản là 12 - 15%

- Hàm lượng protein: Trong quá trình sản xuất malt, nếu dư protein sẽ rất có hại

bởi vì đại mạch trở nên khó nhuyễn và cho chất chiết nhiều hơn Hàm lượng tốithích của nitơ là 10 - 11% trọng lượng khô của hạt

- Chất chiết: Là tập hợp các chất có thể hòa tan tạo thành dịch chiết trong quá

trình đường hóa, chiếm khoảng 77 - 80%

- Hoạt lực diastase: Đại mạch chín không chứa α-amylase, vì vậy chỉ cần xác

định hàm lượng βamylase Hoạt lực diastase thường nằm trong khoảng 200

-400 đơn vị Windish Kolbach

2.2.2 Chất hỗ trợ kỹ thuật

2.2.2.1 Nước

a Vai trò của nước:

Trong công nghệ sản xuất malt, nước được sử dụng với nhiều mục đích khácnhau: nước dùng để rửa, ngâm đại mạch, vệ sinh thiết bị và phân xưởng nên lượngnước dùng trong nhà máy rất nhiều

b 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 7 mg đương lượng/lít

Trang 11

Ngoài ra các ion kim loại cũng ảnh hưởng đến khả năng hút nước của hạt Yêu cầu

Fe2+ < 0,3 mg/l; Mn2+ < 0,05 mg/l; Pb2+ < 0,1 mg; Cu2+ < 3 mg/l; Na+ < 3,5mg/l

2.2.2.2 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 chothêm vào nước rửa một số chất sau:

2.2.3 Canh trường vi khuẩn lactic

Canh trường axít lactic được đặt mua dưới dạng canh trường lactic kỹ thuật đãqua xử lý loại bỏ sinh khối có nồng độ axít lactic 5%

2.3 Một số quá trình sinh hóa quan trọng trong quá trình sản xuất

2.3.1 Các quá trình xảy ra khi ngâm hạt

Ngâm đại mạch là giai đoạn khởi đầu cho một loạt các quá trình hóa lý, hóa sinh,sinh lý và nhiều quá trình khác xảy ra trong suốt tiến trình chuyển đổi từ hạt đạimạch khô thành malt Một điều kiện tiên quyết để các quá trình phát sinh và tiếntriển được là hạt đại mạch khô phải hút thêm một lượng nước tự do

Trong thời gian ngâm hạt, có các quá trình sau xảy ra:

- Sự thẩm thấu và khuếch tán của nước vào hạt

- Sự hòa tan các chất polyphenol, chất chát, chất màu ở vỏ vào môi trường

- Sự thẩm thấu một số ion và muối hòa tan trong nước vào hạt

- Sự hút nước và trương nở của tế bào

Trang 12

- Sự hòa tan các hợp chất thấp phân tử trong nội nhũ vào nước

- Vận chuyển các chất hòa tan về phôi

- Sự giải phóng enzyme khỏi trạng thái liên kết thành trạng thái tự do

- Sự hoạt hóa hệ enzyme oxy hóa - khử và enzyme thủy phân

- Sự hô hấp của hạt

- Sự thủy phân các chất hữu cơ cao phân tử

- Xuất hiện dấu hiệu của sự phát triển cây non ở phôi

Trong các quá trình trên thì hô hấp của hạt và sự hoạt hóa hệ enzyme thủy phân

là hai quá trình quan trọng nhất

2.3.2 Các quá trình xảy ra khi ươm mầm

Ở giai đoạn ươm mầm, trong hạt đại mạch xảy ra hai quá trình song song vớinhau: đó là quá trình phân giải chất hữu cơ thấp phân tử để tạo ra năng lượng cungcấp cho hoạt động sống của tế bào, đồng thời thực hiện quá trình sinh tổng hợp tếbào cây non Quá trình này xảy ra ở phôi Quá trình thứ hai là phân cắt các hợp chấtcao phân tử như 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 sẵn trong hạt hoặc mới được hìnhthành 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 thủyphân các chất có trong hạt

- Sự hoạt hóa các enzyme:

Trong quá trình nảy mầm, các enzyme có sẵn trong hạt được giải phóng và hoạthóa, đồng thời có một số enzyme mới được tạo thành và tích lũy Vì thế, sau khinảy mầm số lượng và hoạt lực của các enzyme tăng lên rất nhiều

Trang 13

+ 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 đến ngày thứ 3 hoặc thứ 4 thì hoạt lực của chúng tăng một cách đáng kể Thờigian để α-amylase đạt được hoạt lực cực đại phụ thuộc vào nhiệt độ ươm mầm Ởnhiệt 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 Trongthời 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 đạtcực đại sau 11 - 12 ngày đêm

 Amylophosphatase: Đại mạch khô không chứa amylophosphatase tự do Nóxuất hiện vào ngày thứ hai trong chu kỳ ươm mầm và đạt được hoạt độ cực đại sau

8 ngày đêm

Sự hoạt hóa nhóm enzyme amylase đã kéo theo sự thay đổi lớn trong thànhphần của hạt Một phần tinh bột bị phân cắt thành dextrin và các loại đường đơngiản khác như glucose, maltose

+ Protease: Trong đại mạch protease tồn tại hai nhóm nhỏ là proteinase vàpeptidase Chúng tham gia vào quá trình phá vỡ thành tế bào của nội nhũ Hoạt lựccủa protease trong đại mạch là không đáng kể, nhưng khi nảy mầm hoạt tính của hệenzyme này tăng lên 4 lần Ở điều kiện ươm mầm bình thường, hoạt lực tối đa củaprotease đạt được ở ngày thứ 4 hoặc ngày thứ 5

+ Sitase: Là nhóm bao gồm hai enzyme là sitoclactase và sitolase Nhómenzyme này thủy phân hemicellulose và các chất dạng keo thành các hợp chất trunggian và sau đó thành các đường đơn pentose, hexose và các sản phẩm khác Ở giaiđoạn ươm mầm hoạt lực của chúng tăng lên nhiều lần

+ Esterase: Là những enzyme xúc tác quá trình phân cắt các mối liên kết estecủa các hợp chất hữu cơ Quan trọng nhất đối với công nghệ sản xuất malt là nhómenzyme phosphatase (bao gồm: fitase, saccharophosphatase, glycerophosphatase,nucleotidase và amylophosphatase) Hoạt lực của phosphatase trong quá trình ươmmầm tăng 8 - 11 lần

Trang 14

- Sự hô hấp:

Sự hô hấp của hạt thực chất là quá trình oxy hóa - khử sinh học xảy ra bên trong

tế bào hạt Sự tích lũy và hoạt động của hệ enzyme oxy hóa - khử là tiền đề của tất

cả các quá trình khác trong giai đoạn ươm mầm của hạt

Ở giai đoạn này, hoạt lực của hệ enzyme oxy hóa - khử tăng một cách đáng kể.Cường độ hô hấp của hạt ở giai đoạn ươm mầm phụ thuộc rất nhiều yếu tố như:hoạt lực của hệ enzyme oxy hóa - khử, nhiệt độ ươm mầm và chế độ cung cấp oxycho khối hạt

Năng lượng cung cấp cho hạt nảy mầm là do quá trình hô hấp sinh ra Khi hôhấp, hạt đã sử dụng các chất hữu cơ dự trữ, chủ yếu là hydratcacbon, một ít protein

và chất béo để sinh năng lượng Vì thế, sau khi nảy mầm tổn thất chất khô trong hạt

có thể trên 10% Một phần lớn tiêu tốn cho sự hô hấp và một ít cho sự tổng hợp tếbào

Hô hấp trong nảy mầm có thể xảy ra yếm khí (sản phẩm là ethanol và khícacbonic) hoặc hiếu khí (sản phẩm cuối cùng là nước và khí cacbonic) phụ thuộc vàođiều kiện môi trường Nếu khối hạt không tiếp nhận được lượng oxy đầy đủ thì trạngthái cân bằng của hô hấp bị phá vỡ, tế bào sẽ thực hiện quá trình hô hấp yếm khí, đếnmột nồng độ nào đó của ethanol thì cấu trúc tế bào sẽ bị phá vỡ và làm chết phôi

Do có sự sinh nhiệt trong khi hô hấp nên nhiệt độ của lớp hạt nảy mầm tăng lênnhiều, do đó cần phải giải phóng nhiệt trong khi ươm mầm

- Sự thay đổi thành phần hóa học của hạt:

Trong quá trình ươm mầm, dưới tác dụng của hệ enzyme nội tại, trong hạt đãxảy ra hàng loạt các phản ứng hóa sinh dẫn đến làm thay đổi các thành phần hóahọc của hạt Bao gồm:

+ Sự hòa tan thành tế bào dưới tác dụng của enzyme sitase

+ Sự thủy phân tinh bột dưới tác dụng của hệ enzyme amylase

+ Sự thủy phân protein nhờ enzyme protease

+ Sự thủy phân fitin nhờ enzyme fitase

+ Sự thủy phân chất béo nhờ enzyme lipase

Trang 15

2.3.3 Các quá trình xảy ra trong khi sấy malt

Phụ thuộc vào bản chất của quá trình chuyển hóa trong từng thời điểm, quá trìnhsấy malt tươi có thể chia làm ba pha chính sau:

- Pha sinh lý: Thời kỳ này kéo dài từ lúc bắt đầu sấy cho đến khi nhiệt độ đạt

45oC và hàm ẩm đạt 30% Đặc điểm của giai đoạn này là rễ và lá mầm vẫn pháttriển Vì độ ẩm và nhiệt độ thích hợp nên quá trình này diễn ra với cường độ khámạnh

- Pha enzyme: Giai đoạn này nằm trong khoảng 45 - 70oC và hàm ẩm còn 10%.Hoạt động sống của hạt bị ức chế rất mạnh, sự phát triển của rễ và lá mầm bị ngừnglại, nhưng hoạt động của hệ enzyme thủy phân vẫn tiếp tục diễn ra Kết quả tronghạt tích lũy thêm một lượng chất chiết hòa tan Ở pha này, nếu tốc độ tách ẩm càngnhanh thì tốc độ các quá trình sinh hóa và quá trình enzyme càng chậm, sự tạothành các chất chiết hòa tan bổ sung càng ít

- Pha hóa học: Pha này nằm trong thời điểm mà hàm ẩm của hạt giảm từ 10%xuống 4% và nhiệt độ tăng từ 75oC đến 85oC Thời gian kéo dài của pha này phụthuộc vào tốc độ phản ứng xảy ra trong nội nhũ Đặc điểm của những phản ứng xảy

ra ở giai đoạn này là sự tạo thành các chất thơm, vị đặc trưng, các chất màu và sựbiến tính của protein Khi nhiệt độ tăng quá 75oC, các quá trình enzyme sẽ bị đìnhchỉ hoạt động Sự tạo thành các hợp chất cho màu và cho hương có thể xảy ra ởvùng nhiệt từ 60 - 85oC Các chất này được tạo thành do phản ứng melanoidin,caramen và một số phản ứng khác Những quá trình xảy ra ở pha hóa học có ý nghĩarất quan trọng trong quá trình sản xuất malt và bia

Nếu kết hợp đúng đắn giữa nhiệt độ sấy và độ ẩm của malt theo từng thời điểmsấy sẽ giúp cho việc sấy malt mau khô và giảm tối thiểu sự mất mát hoạt tính củaenzyme Thời gian sấy malt không những dựa vào tốc độ thải ẩm, sự bảo toàn hoạttính enzyme mà còn phải dựa vào các biến đổi sinh hóa, hóa học theo yêu cầu

Trang 16

CHƯƠNG 3 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Ngâm hạt

Tách mầm, rễ Đóng gói Bảo quản

Tạp chất

Đại mạch loại II (W < 13%) Làm sạch Rửa và sát trùng

Làm nguội

Trang 17

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Trang 18

Quạt sàng dùng để quạt bụi, hạt lép, rơm, rạ, các tạp chất nhẹ, sỏi đá và nhiều

đá, sỏi, que củi, sợi rơm, các cọng lá v.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 lắng xuống phễu lắng,

còn bụi theo đường ống để đi vào xiclôn

Hạt đi qua sàn thứ nhất được đổ xuống

sàn thứ hai có đục lỗ hình bầu dục kích thước 20×2mm, sàn này sẽ giữ lại đại mạch

và cho qua cát, sỏi và các tạp chất có kích thước bé, các tạp chất và bụi được thugom vào thùng chứa riêng, đại mạch đã làm sạch được thu gom bằng một kênhriêng, ở đó chúng sẽ được thổi bằng luồng không khí mạnh như vậy bụi và các rácnhỏ còn sót lại trong khối hạt sẽ đựơc loại trừ hết

Thiết bị làm sạch bằng từ tính

Thiết bị làm sạch từ tính sẽ loại các mạt sắt ra

khỏi khối hạt

Bộ phận chủ yếu của thiết bị là một cuộn nam

châm điện từ Hạt chảy xuống theo một mặt phẳng

Trang 19

3.2.3 Rửa và sát trùng hạt

3.2.3.1 Mục đích

Trong quá trình vận chuyển và bảo quản hạt sẽ bị nhiễm vi sinh vật, côn trùng,hạt chết… Vì vậy, trước khi ngâm người ta thường kết hợp rửa và sát trùng khối hạtnhằm mục đích:

- Loại bỏ những hạt lép, hạt không đạt 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 lợikích thích sự nảy mầm của hạt đại mạch

3.2.3.2 Cách tiến hành

Thiết bị rửa đại mạch là thùng dạng thân trụ đáy côn Ở giữa tâm thùng có trang

bị một đường ống kim loại (1) có đường kính bằng 1/10 - 1/12 đường kính củathùng, phía cuối đường ống có lắp hệ thống chân vịt Chân vịt có cấu tạo sao chokhi nó quay thì nước bị đẩy lên dọc theo

ống Đường ống chân vịt được lắp vào

hộp giảm tốc có môtơ điện (6) Khi

đường ống chân vịt quay, nước sẽ đẩy

ngược lên kéo theo hạt đại mạch Phía

trên gần miệng thùng có lắp hệ thống

camera (2) để thu gom hạt lép và các tạp

chất nhẹ Toàn bộ thùng được treo trên

những dầm bê tông cốt thép Chiều cao

của thùng nằm phân bố 1/3 ở tầng trên

và 2/3 ở tầng dưới

Để rửa hạt ta cho nước đầy 1/2 thể

tích của thùng Đổ đại mạch vào thùng

đồng thời khuấy đảo bằng motor và hệ thống chân vịt, sau đó để yên trong 1 giờ.Tất cả các hạt lép và tạp chất nhẹ sẽ nỗi lên mặt nước và được thu gom vào camera(2) Nước bẩn được tháo khỏi thùng qua cửa (4) Sau đó cho nước sạch vào thùng

Trang 20

qua cửa (3) đồng thời cho chất sát trùng vào và khuấy đảo liên tục Sau 30 phút,nước bẩn cùng với chất sát trùng được xả khỏi thùng Một lần nữa nước sạch đượcnạp vào thùng, khuấy đảo khoảng 15 phút, sau đó nước bẩn được xả ra khỏi thùngcòn đại mạch được chuyển xuống thùng ngâm Tổng thời gian của quá trình rửa hạtkéo dài khoảng 2 giờ.

3.2.4 Ngâm hạt

3.2.4.1 Mục đích

Ngâm hạt là để hạt đại mạch hút thêm một lượng nước tự do sao cho tổng hàm

ẩm đạt 45%, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ươm mầm sau này

Có nhiều phương pháp ngâm đại mạch, quy trình này chọn phương pháp: ngâmhoán vị nước – không khí

Nguyên tắc của phương pháp: Ngâm hạt một thời gian ở trong nước sau đó

tháo hết nước, để hạt “ngâm khan” trong không khí một thời gian, sau đó lại ngâmhạt lại trong nước,… , cứ thế hoán vị các tác nhân ngâm cho đến khi đại mạch hútđược lượng nước cần thiết

Thật ra thiết bị rửa cũng gần giống với thiết bị ngâm Ở quy trình công nghệ này

để tiết kiệm chi phí vận chuyển và thiết bị, cả hai quá trình rửa, ngâm sẽ được tiếnhành trong cùng một thiết bị Như vậy, sẽ bố trí thêm một số bộ phận cần thiết vàothiết bị rửa để phù hợp với quá trình ngâm hoán vị nước không khí Ở phần đáy nóncủa thùng bố trí thêm các ống ruột gà (3) đồng tâm xếp cách đều Đường ống ruột

gà này có đục lỗ và tất cả chúng đều nối trực tiếp với đường ống dẫn khí nén (2) Từcác lỗ đục mắt sàng không khí sẽ sục đều vào khối hạt Nếu thổi mạnh, hạt ở trongthùng sẽ rung với tần số cao và hạt sẽ được rửa sạch Đường ống đứng kim loại (1)

ở giữa tâm thùng được nối liền với ống dẫn khí nén Khi không khí với áp lực caothổi qua, nước sẽ bị đẩy lên theo đường ống đứng và kéo theo cả hạt đại mạch Ởphía trên của ống đứng có gắn hệ thống bánh xe Nhờ có hệ thống bánh xe này màhạt đẩy lên được hất văng ra trên mặt nước Với cơ cấu và phương pháp hoạt độngnhư vậy, khối hạt sẽ được đảo đều, bảo đảm khả năng cung cấp O2 đều trong khốihạt và giải phóng CO2 trong khối hạt ra ngoài

Trang 21

Nước ngâm trong thùng được thay đổi theo chu kì gián đoạn Khối hạt đượcngâm theo chế độ: ngâm nước 4,5 giờ, để trong không khí 8 giờ và cứ mỗi giờ thìthổi khí nén vào khối hạt 5 phút Tổng thời gian rửa và ngâm hạt khoảng 48 giờ.Khi hạt ngâm nước yêu cầu là bề mặt hạt trong thùng phải phẳng và nước ngậphạt ít nhất 0,2 m.

Khi hạt đã đạt hàm ẩm 45% thì chúng sẽ được chuyển đến sàn ươm mầm

3.2.5 Ươm mầm

3.2.5.1 Mục đích

Ươm mầm đại mạch trong sản xuất malt nhằm hai mục đích chính:

- Giải phóng và tích lũy hệ enzyme thủy phân

- Tạo điều kiện để các hệ enzyme thủy phân một phần các chất có trong hạt

từ dạng phức tạp sang dạng đơn giản, đồng thời chúng phá vỡ thành tế bào làm cho

Hình3.4

Trang 22

hạt mềm ra, tạo nên nhiều sự biến đổi cơ lý và hóa học trong thành phần của hạt đạimạch

+ Cung cấp oxy cho khối hạt+ Điều chỉnh nhiệt độ trong khối hạt+ Giải phóng CO2 khỏi khối hạt

- Buồng xử lý nước nhiệt: [2, tr140]

Để bảo đảm các thông số như trên, không

khí trước lúc thổi vào khối hạt phải được bão

hoà hơi nước và điều chỉnh nhiệt độ: nếu nhiệt

độ ngoài trời thấp hơn nhiệt độ phòng ươm

mầm thì phải sấy nóng, ngược lại phải làm

lạnh Công việc xử lí các thông số của không

khí cho phù hợp với điều kiện ở phòng ươm

gọi là xử lí nước, nhiệt, không khí và được

tiến hành trong một camera gọi là buồng xử lí nước nhiệt

Cấu tạo của buồng xử lí rất đơn giản: một mặt bằng nhỏ, có xây nhiều tườnglửng để tăng chiều dài đường đi của không khí, phía trên lắp đường ống dẫn nướcnén và vòi hoa sen phun Các vòi phun được bố trí lệch theo kiểu bàn cờ Nước nén

để phun mù có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phòng ươm về mùa hè và cao hơn về mùađông

Hìn h3.5

Trang 23

Không khí sau khi xử lí được chuyển đến thiết bị ươm mầm bằng quạt nén qua

hệ thống mương dẫn Mương dẫn không khí phải nhẵn ở phía trong và tránh gấpkhúc quá nhiều

Mỗi catset được bố trí một buồng xử lí nước nhiệt riêng hay còn gọi là phươngpháp thông gió cục bộ Phương pháp này có ưu điểm: đường đi của không khí saucamera ngắn hơn, do đó các thông số của nó không thay đổi hoặc thay đổi rất ít,mức độ thông khí cho khối hạt tốt hơn

- Thiết bị ươm mầm dạng catset: [2, tr 144]

Thiết bị ươm mầm dạng catset là một hình hộp chữ nhật bằng bê tông lưới thép.Catset dạng hở có hai đáy Đáy dưới cách đáy trên 0,6 m Đáy dưới gọi là đáy thật

vì nó kín, đáy trên gọi là đáy giả vì có đục lỗ mắt sàng, do nhiều tấm kim loại ghépthành Diện tích phần đục lỗ chiếm khoảng 15 - 20% so với diện tích đáy Lỗ mắtsàng hình tròn Φ = 1,5 - 2 mm, phải có dạng trên thu dưới nở hay hình nón cụt để

dễ thoát nước Sử dụng chế độ thông gió cục bộ, mỗi catset có một hệ thống camerariêng để xử lý không khí trước lúc thổi vào lớp hạt ở catset đó

Hình 3.6a

Trang 24

Nguyên tắc hoạt động:

Đại mạch sau ngâm được đổ vào catset cùng với nước Nước sẽ chảy qua đáygiả xuống đáy thật và ra ngoài theo hệ thống mương thoát nước nội tuyến, còn hạtđược giữ lại trên đáy giả Sau đó đống hạt được dàn ra thành lớp đều trong đáycatset nhờ máy đảo chuyên dụng

Sau khi khối hạt được dàn thành lớp dày

0,6m phải tiến hành đảo hạt để tạo sự đồng nhất

trong các lớp Sau đó thổi không khí đã qua xử lý

nước nhiệt vào catset từ phía dưới đáy giả lên

nhằm mục đích đưa độ ẩm của khối hạt về độ ẩm

cần thiết cho quá trình ươm mầm Để cản trở

việc đốt nóng khối hạt do nhiệt tỏa ra của quá

trình hô hấp, phải khống chế nhiệt độ của chúng

ở 15oC Việc thổi không khí lạnh và ẩm vào catset được thực hiện theo chế độ giánđoạn Nhiệt độ không khí thổi vào thấp hơn nhiệt độ của hạt 1 - 2oC Công việc duytrì chế độ ươm mầm thông qua hai công việc có tính chất cơ bản là thổi không khí

và đảo malt

Ở giai đoạn đầu của quá trình ươm, mỗi lần thổi khí kéo dài 1 - 2 giờ và theochu kỳ 5 - 6 giờ thổi một lần Ở giai đoạn sau, khi quá trình hô hấp và thủy phân đãgiảm cường độ thì mỗi ngày thổi hai lần, mỗi lần kéo dài 1 - 2 giờ

Quá trình ươm được tiến hành trong 7 ngày, malt tươi có độ ẩm 43% Sau khiươm mầm kết thúc, malt tươi được gom lại đưa đi ngâm trong canh trường axítlactic, còn catset được rửa sạch, sát trùng, tráng nước sạch để chuẩn bị ươm mẻmới

3.2.6 Ngâm malt tươi trong canh trường axít lactic

Trang 25

Chuyển malt tươi và canh trường lactic vào thùng ngâm, tiến hành ngâm ở nhiệt

độ 19oC÷20oC, ngâm đến lúc nào malt ngấm đủ lượng axít lactic cần thiết: là 2,5%

so với lượng chất khô của malt Thời gian ngâm có thể kéo dài từ 1÷2 ngày tùythuộc vào nồng độ của canh trường lactic

Dịch canh trường lactic dư được đem đi lọc rồi bổ sung thêm canh trườnglactic 5% cho đủ lượng để ngâm tiếp cho mẻ sau Nếu nồng độ axit lactic trong canhtrường lactic dư quá thấp thì loại bỏ

3.2.7 Sấy malt

3.2.7.1 Mục đích

Sấy malt tươi nhằm các mục đích sau:

- Malt tươi có độ ẩm 43%, là đối tượng lý tưởng cho vi sinh vật tấn công, là sảnphẩm không bền vững Mục đích chính của quá trình sấy là đưa hàm ẩm củamalt xuống còn 4% để chuyển chúng thành sản phẩm bền vững, dễ dàng choviệc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập và phát triển của visinh vật

- Trong quá trình sấy, nhiệt độ của khối hạt được tăng dần và tăng rất chậm, cònhàm ẩm của chúng cũng giảm dần và giảm rất chậm Trong phạm vi nhiệt độdưới 40oC và hàm ẩm của hạt trên 20% là điều kiện lý tưởng cho hệ enzymethuỷ phân hoạt động Kết quả của các quá trình enzyme này là một lượng đáng

kể các hợp chất cao phân tử được phân cắt thành sản phẩm thấp phân tử dễ hoàtan, làm tăng hàm lượng chất chiết hoà tan của thành phẩm

- Song song với việc tách nước còn diễn ra các quá trình sinh hoá, hoá học và hoá

lý khác Nó là nguyên nhân của việc tạo thành các chất tạo hương, vị và tăngcường độ màu cho sản phẩm

Trang 26

- Do quá trình sấy được tiến hành ở nhiệt

độ cao nên hầu hết các loại vi sinh vật

bám trên hạt, hoặc bị tiêu diệt, hoặc

chuyển về dạng bào tử, hạn chế đến mức

tối thiểu khả năng hư hỏng do chúng gây

ra, làm tăng độ bền sinh học của sản

phẩm

Sử dụng loại lò sấy liên tục ЛCXA-5 [2, trCXA-5 [2, tr

195-196]

.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 vào khoang chứa (5) và từ đây xuống

camera (9) Camera (9) được chia làm bốn

vùng sấy có nhiệt độ và chế độ thông gió

khác nhau, được ký hiệu I, II, III và IV từ

trên xuống Không khí nhờ có quạt (18) được

thổi qua calorife (17) để nhiệt độ được nâng

lên thành tác nhân sấy Qua cửa điều chỉnh

(12) tác nhân sấy được thổi lên hai camera

đứng chứa malt (9) Đường đi của không khí

là đường zic zắc Mỗi lần qua vùng sấy khác,

hướng đi của nó lại đổi chiều Như vậy để đi hết các vùng sấy, số lần đổi chiều củatác nhân sấy là bốn

Ở phía dưới của các vùng sấy, có đường ống (10), (11) dẫn không khí lạnh từngoài vào Tác dụng của không khí lạnh là để điều chỉnh lại nhiệt độ của tác nhânsấy 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 được

Hình 3.7

Trang 27

rơi xuống camera (13) Nhờ có các trục quay dạng cách khế (14) chúng được hấtxuống máng (15) và được đưa ra ngoài bằng vít tải (16) Quạt nén (20) dùng để thổikhông khí nhiệt độ thường vào khối malt tươi để sấy sơ bộ chúng.

Ở vùng sấy I, nhiệt độ của tác nhân sấy là 40oC, còn nhiệt độ của malt đượcnâng lên 26 - 27oC Với nhiệt độ đó, hàm ẩm của malt nhanh chóng hạ xuống 24%

Ở vùng sấy II, nhiệt độ của tác nhân sấy là 60 - 65oC Ở nhiệt độ này trong hạt sẽxảy ra mạnh mẽ các quá trình thuỷ phân, tạo tiền đề cho quá trình tạo hương và vịcủa sản phẩm ở các bước tiếp theo

Ở vùng III và IV, nhiệt độ của tác nhân sấy là 85oC và hàm ẩm hạt được hạ đến4%, đây cũng chính là hàm ẩm cuối cùng của malt vàng

Lò sấy liên tục ЛCXA-5 [2, trCXA-5 có ưu điểm hơn so với các loại lò sấy nằm ngang vàđứng khác: dễ dàng điều chỉnh các thông số sấy, tỷ suất công suất tính theo một 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 hoá 100% Mỗi ca làm việc, lò sấy chỉ cần một công nhân vận hành

Chu kỳ sấy của một mẻ là 24 giờ Kết thúc quá trình sấy, malt được chuyển sangmáy tách mầm, rễ

3.2.8 Tách mầm, rễ

3.2.8.1 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 rất khóchịu Mặt khác, một số cấu tử trong thành phần hoá học của rễ malt là nguyên nhântạo nhiều rượu bậc cao trong quá trình lên men bia Vì hai lí do này, rễ malt cần phảiloại bỏ

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

rễ malt còn giòn Nếu chậm hơn, do rễ có tính hút nước cao, lại có cấu tạo nhiềumao quản cho nên rễ hút nước rất nhanh Nếu để rễ hút nước thì sẽ rất dai Việc tách

Trang 28

mầm, rễ malt được thực hiện bằng

máy đập rễ Bộ phận chính của máy

đập rễ là một tang quay đục lỗ mắt

sàn với kích thước lỗ sàn dài 25mm,

rộng 1,5 mm Phía trong tang quay,

theo chiều dọc, lắp một trục quay

được Trên trục được gắn các mái

chèo hình vát và cơ cấu này trông

giống như một chiếc xa kéo sợi, vì

vậy ta gọi hệ thống quay phía trong

tang là xa quay Chiều quay của xa ngược với chiều quay của tang ngoài và tốc độquay cũng nhanh hơn

Khi malt khô được đổ vào tang quay (2) nhờ vít tải thì xa quay (3) và tang bắtđầu quay Nhờ chuyển động ngược chiều và chuyển động quay của xa quay, cả khốihạt cũng quay theo Khi khối hạt quay, chúng tạo ra ma sát và nhờ có bộ phận máichèo gạt các lớp hạt cho nên rễ malt bị đứt khỏi hạt một cách dễ dàng Rễ lọt quamắt sàn của tang quay và rơi xuống máng hứng ở phía dưới và nhờ có vít tải (7),chúng được đẩy ra ngoài qua cửa (8) Còn malt sạch sẽ được dồn về cửa (5) và cũng

đổ xuống máng và được chuyển ra ngoài nhờ cùng một hệ thống vít tải Bụi và cácloại vỏ cùng tạp chất nhẹ phát sinh trong thời gian tách mầm rễ, được hút ra ngoàinhờ quạt hút (4) và đưa đến xyclon để lọc

3.2.9 Bảo quản malt

Trang 29

Vì những lý do trên , trước lúc trở thành nguyên liệu sản xuất bia, malt khô nhấtthiết phải trải qua giai đoạn bảo quản, thời gian ít nhất là 3 – 4 tuần.

Malt được bảo quản trong xilô chứa là thích hợp vì trong thời gian bảo quản, bềmặt tiếp xúc với không khí ít, hạt sẽ hút nước làm tăng hàm ẩm nên vỏ của hạt sẽmềm và dẻo, lúc nghiền không bị nát, tạo lớp màng lọc lý tưởng cho quá trình lọc

bã malt Cũng do hạt hút thêm nước, thể tích của chúng sẽ tăng lên, đồng thời tronglúc này ở trong hạt xảy ra một số quá trình mà kết quả của chúng là:

- Hoạt lực amylaza và proteaza tăng

- Hàm lượng đạm hoà tan tăng nhưng không đáng kể

Chương 4

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Chọn các thông số ban đầu

4.1.1 Năng suất của nhà máy

Trang 30

25000 tấn đại mạch/năm.

4.1.2 Chọn số liệu ban đầu của nguyên liệu

- Độ ẩm ban đầu của đại mạch là w = 12,8%

- Khối lượng riêng của đại mạch: = 685 kg/m3

- Khối lượng riêng của malt sau khi tách mầm rễ: =600 kg/m3

- Độ ẩm của đại mạch sau khi rửa và ngâm là 45%

- Hệ số trương nở của hạt sau khi rửa và ngâm so với hạt trước khi ngâm là 1,45

- Độ ẩm của đại mạch sau khi nảy mầm: 43%

- Hệ số trương nở của hạt sau khi nảy mầm so với hạt trước khi ngâm: 2,15

- Độ ẩm của malt proteolin tươi: 44%

- Hệ số trương nở của hạt sau khi ngâm trong canh trường axít so với hạt trướckhi ngâm: 2,2

- Malt thành phẩm có chứa 2,5% axit lactic so với hàm lượng chất khô

- Nồng độ axit lactic của canh trường là: 5%

- Khối lượng riêng của canh trường lactic 5% là : 101.103kg/m3 [5, tr 80]

- Lượng canh trường hao hụt sau khi ngâm chiếm 10% so với lượng canh trườngtrước khi ngâm

- Lượng canh trường hao hụt qua các công đoạn xử lý canh trường trước khingâm là 5% so với lượng canh trường ban đầu

- Độ ẩm của malt sau khi sấy: 4%

- Hệ số trương nở của hạt sau khi sấy so với hạt trước khi ngâm là 1,2

Công

đoạn

Làmsạch

Rửavàngâm

Nảymầm

Ngâmtrong canhtrườnglactic

rễ, mầm

4.1.3 Mức hao hụt của nguyên liệu qua từng công đoạn

Bảng 4.1: Phân bố hao phí chất khô trong quá trình sản xuất

Trang 31

Mức tổn thất nguyên liệu trong quá trình trên được tính theo phần trăm chấtkhô trước đó.

4.2 Tính cân bằng vật chất

4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho 1000 kg nguyên liệu

4.2.1.1 Lượng nguyên liệu ban đầu

Lượng chất khô trong nguyên liệu ban đầu: 872 , 00

100

8 , 12 100

4.2.1.2 Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch

Lượng chất khô trong nguyên liệu sau khi làm sạch:

28 , 863 100

) 1 100 ( 872

100 28 , 863

4.2.1.3 Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm

Lượng chất khô sau khi rửa và ngâm: 854 , 65

100

) 1 100 ( 28 , 863

100 65 , 854

4.2.1.4 Lượng malt tươi sau khi ươm mầm

Lượng chất khô có trong malt tươi sau khi ươm mầm:

00 , 782 100

) 5 , 8 100 ( 65 , 854

Trang 32

Khối lượng malt tươi sau khi ươm mầm: 1371 , 93

43 100

100 00 , 782

100 00 , 782 15 ,

) 5 , 0 100 ( 00 , 782

, 2 100

100 09 , 778

100 04 , 798

100 04 , 798 2 ,

4.2.1.6 Lượng malt proteolin sau khi sấy

Lượng chất khô của malt proteolin sau khi sấy:

06 , 790 100

) 1 100 ( 04 , 798

100 06 , 790

100 06 , 790 2 ,

4.2.1.7 Lượng malt proteolin sau khi tách mầm, rễ

Trang 33

Lượng chất khô có trong malt thành phẩm: 754 , 51

100

4,5) - (100 790,06

100 51 , 754



Khối lượng mầm, rễ tách ra: R = 822,98 - 794,22 = 28,76 (kg)

Thể tích của mầm, rễ sau khi tách chiếm khoảng 15% so với thể tích malt [2, tr 210]

20 , 0 100

15 32 , 1







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

Quá trình rửa đại mạch được tiến hành theo chu kỳ gián đoạn với 3 lần thaynước cho một mẻ Tổng lượng nước cần thiết cho cả quá trình rửa 1000 kg đại mạch

, 1

1000

0,74 m3 chặt tuyệt đối.Khi đó, lượng nước ngâm ban đầu: 2,12 - 0,74 = 1,38 m3

Kết thúc quá trình ngâm, hệ số trương nở thể tích của đại mạch là 1,45 lần, nênlượng nước chỉ chiếm: 2,12 - (0,74 × 1,45) = 1,05 m3

Ngâm trong nước 4,5 giờ, trong không khí 8 giờ, tổng thời gian ngâm là 48 giờnên số lần thay nước cho một mẻ ngâm là 4 lần

Trang 34

Giả thiết rằng thể tích của hạt tăng đều đặn ở các lần thay nước do đó số nướccần dùng cho mỗi lần thay sẽ giảm theo cấp số cộng Khi đó, tổng lượng nước cần

thiết cho cả quá trình ngâm: 4 , 86

2

4 ) 05 , 1 38 , 1 (

4.2.1.10 Lượng khí nén cung cấp cho quá trình ngâm hạt

Lưu lượng không khí cần cho hạt đang ngâm nước là 0,3 m3/phút cho 1000 kgđại mạch Khi để khan trong không khí thì cần 0,35 m3/phút [3, tr 122]

Quá trình ngâm hạt được thực hiện theo phương pháp ngâm hoán vị nước không khí Khối hạt được ngâm theo chế độ: ngâm nước4,5 giờ, để trong không khí

-8 giờ và cứ mỗi giờ thì thổi khí nén vào khối hạt 5 phút Quá trình ngâm hạt đượctiến hành trong 48 giờ Do đó:

+ Tổng số giờ ngâm nước: 4,5 x 4 = 18 giờ

+ Tổng số giờ ngâm khan trong không khí: 8 × 4 - 2 = 30 giờ

Suy ra:

+ Lượng khí nén cần thiết cho 1000 kg đại mạch khi ngâm nước:

0,3 × 18× 5 = 27 m3+ Lượng khí nén cần thiết cho 1000 kg đại mạch khi ngâm khan trong khôngkhí: 0,35 × 30 × 5 = 52,5 m3

Vậy, tổng lượng khí nén cần cung cấp cho cả quá trình ngâm 1000 kg đại mạch:

L1 = 27 + 52,5 = 79,5 m3

4.2.1.11 Lượng khí điều hòa cung cấp cho quá trình ươm mầm

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 oxy và CO2 có trong khối hạt Tại những ngày khác nhau của quá trình ươm

Trang 35

mầm thì nhu cầu thông khí của hạt cũng khác nhau Quá trình hô hấp và các quátrình sinh tổng hợp xảy ra mạnh nhất vào 4 ngày đầu của quá trình ươm (thời gianươm mầm của một mẻ là 7 ngày) Việc tính toán lượng khí điều hòa cung cấp choquá trình ươm mầm sẽ dựa vào lượng oxy cung cấp cho quá trình hô hấp của hạt đạimạch

Bảng 4.2: Sự biến thiên hệ số hô hấp ở giai đoạn ươm mầm đại mạch [2, tr 109]

Thời điểm khảo

sát

Lượng oxy hấp thụ

(m 3 /1000kg chất khô)

Lượng khí điều hòa cần cung cấp, biết oxy chiếm 21% thành phần của không khí (m 3 /1000kg chất khô)

4.2.1.12 Lượng nước cần sử dụng cho quá trình ươm mầm

Khi không khí đạt đến nhiệt độ 12-14oC, độ ẩm 100%, nó chứa khoảng 10,7 đến12,1g nước/l [3, tr138]

Vậy để làm ẩm 305,94 m3 không khí thì lượng nước cần dùng là:

kg

1000 1

1 , 12 1000 94

, 305

4.2.1.13 Lượng canh trường axít lactic cần dùng

Quá trình ngâm malt tươi trong canh trường lactic được tiến hành như sau:

- Mẻ đầu tiên (1.000 kg) ngâm trong canh trường lactic 5%

Trang 36

- Canh trường dư của mẻ đầu được trộn với canh trường lactic 5% để đưa vềthể tích ban đầu rồi đem ngâm cho mẻ thứ hai.

- Canh trường dư của mẻ hai được trộn với canh trường lactic 5% để đưa vềthể tích ban đầu rồi đem ngâm cho mẻ thứ ba

- Canh trường dư của mẻ ba bỏ đi

Giả sử cần ngâm 1.000 kg đại mạch (W = 12,8%) thì thể tích hữu dụng của thùng

685

1000 2

, 2

Theo mục 4.2.1.4, lượng malt tươi sau khi ươm mầm: 1.371,93kg

Theo mục 4.2.1.5, lượng malt proteolin tươi là: 1.425,07kg

Như vậy khối lượng tăng thêm là: 1.425,07 – 1371,93 = 53,14kg

Khối lượng tăng thêm là do malt hút axit lactic từ canh trường và cả quá trìnhtrao đổi nước Như vậy sau quá trình này, malt tươi hút thêm được 19,95 kg axitlactic và 33,19 kg nước

Ngâm mẻ 1: Ngâm 1 ngày

Với lượng canh trường axit lactic hao hụt trong quá trình ngâm là 10%, thì:Lượng canh trường dư: Xdư = 1.636,2100(100 10) – 53,14 = 1.419,44 kg

Lượng axít lactic dư: 0 , 05 19 , 95 53 , 68

100

) 10 100 ( 2 , 636 1

Nồng độ canh trường dư: 3 , 78 %

44 , 419 1

100 68 , 53

x

Ngâm mẻ 2: Ngâm 1,5 ngày

Gọi T là lượng canh trường thêm vào canh trường dư của lần 1:

Ta có: 1.419,44 + T = 1.636,2 T = 216,76kg

Trang 37

Nồng độ canh trường dư sau hiệu chỉnh:

% 94 , 3 2

, 636 1

100 ) 05 , 0 76 , 216 68

44 , 419 1

100 07 , 38

x

Ngâm mẻ 3: Ngâm 2 ngày

Gọi T là lượng canh trường thêm vào canh trường dư của lần 2:

Ta có: 1.419,44 + T = 1.636,2 T = 216,76kg

% 99 , 2 2

, 636 1

100 ) 05 , 0 76 , 216 07

44 , 419 1

100 08 , 24

44 , 419 1

2 76 , 216 2 , 1636

5 100 (

100 91 , 689

4.2.2 Kế hoạch sản suất của nhà máy

Nhà máy làm việc một năm 12 tháng, một ngày làm 3 ca, nghỉ ngày chủ nhật,các ngày lễ lớn trong năm và nghỉ tháng 10 để bảo trì sửa chữa máy móc

Trang 38

Bảng 4.3: Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2011

Thá

1 0

1 1

1 2

Cả năm Số

ngày

25

20

27

25

26

25

27

25

0

26

60

81

75

78

81

78

75

0

78

8

4.2.3 Tính chi phí nguyên liệu cho một ngày

4.2.3.1 Năng suất của nhà máy

Năng suất của nhà máy là 25.000.000 kg đại mạch/năm

Năng suất của nhà máy trong một ngày: 89 928 , 06

278

000 000 25



4.2.3.2 Lượng nguyên liệu sản xuất cho một ngày

Khối lượng nguyên liệu ban đầu: A = 89.928,06(kg)

Lượng chất khô của nguyên liệu: 78 417 , 27

1000

872 06 , 928 89







4.2.3.3 Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch

Lượng chất khô trong nguyên liệu sau khi làm sạch:

77.633,10 1000

28 , 863 06 , 928 89







4.2.3.4 Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm

Lượng chất khô sau khi rửa và ngâm: 76 857 , 02

1000

65 , 854 06 , 928 89







Khối lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm:

Trang 39

139.740,11 1000

91 , 1553 06

, 928 89







4.2.3.5 Lượng malt sau khi ươm mầm

Khối lượng malt sau khi ươm mầm: 123 375 , 00

1000

93 , 371 1 06 , 928 89







4.2.3.6 Lượng malt proteolin tươi

Lượng malt proteolin tươi: 125 905 , 58

1000

07 , 400 1 06 , 928 89







4.2.3.7 Lượng malt proteolin sau khi sấy

Lượng malt proteolin sau khi sấy: 74 008 , 99

1000

98 , 822 06 , 928 89

4.2.3.9 Lượng canh trường axít lactic cần dùng:

Lượng canh trường axit lactic 5% cần dùng:

Trang 40

56 , 307 65 1000

22 , 726 06 , 928 89

15 , 473 06 , 928 89

86 , 10 06 , 928 89

87 , 701 3 27 , 417 78

2 , 1 06 , 928 89

4.2.3.11 Lượng khí điều hòa cung cấp cho quá trình ươm mầm

98 , 990 23 1000

94 , 305 27 , 417 78

Tính cho một ca

sản xuất

Tính cho một năm sản xuất (tấn )

Khối lượng (kg)

Thể tích (m 3 )

Khối lượng (kg )

Thể tích (m

130,4 0

29.67 6,26

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	2,16 MB

Thiết kế nhà máy sản xuất malt proteolin, năng suất 25.000 tấn đại mạchnăm

Tách mầm, rễ 1 Mục đích