CÔNG NGHỆ sản XUẤT BIA

Ngoài ra, trong thành phần hóa học của bia còn chứa một lượng CO2 cao 4 ÷ 5 g/l, cộng với thành phần chất đắng của hoa houblon làm cho bia trở thành loại nước giải khát có mùi vị đặc trư

MỞ ĐẦU

Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp (1,8 – 7% ) và giàu dinh được thu nhận qua quá trình lên men không chưng cất Ngoài ra, trong thành phần hóa học của bia còn chứa một lượng CO2 cao (4 ÷ 5 g/l), cộng với thành phần chất đắng của hoa houblon làm cho bia trở thành loại nước giải khát có mùi vị đặc trưng được nhiều người ưa thích [1]

Nguyên liệu truyền thống để sản xuất bia là malt, hoa houblon và nước Ngoài

ra, để tạo nên chất lượng đặc trưng của bia phải kể đến nấm men Saccharomyces có

vai trò chủ đạo trong quá trình lên men sinh ra ethanol, CO2 và các hợp chất hương

có trong bia

Ngày nay trong quy trình sản xuất bia, một số nhà sản xuất đã thay thế một phần nguyên liệu chính là malt bằng các nguồn nguyên liệu giàu glucid khác (hay còn gọi là thế liệu) như tinh bột gạo, tinh bột bắp, tinh bột sắn,…để giảm giá thành

và đa dạng hóa sản phẩm [2] Có thể thấy rằng nguồn thế liệu phổ biến chủ yếu là các loại hạt ngũ cốc; trong khi đó nước ép trái cây cũng là nguồn nguyên liệu giàu glucid (đặc biệt là các loại đường đơn) thì rất ít được quan tâm đến

Việt Nam là quốc gia có khí hậu nhiệt đới rất thích hợp cho việc canh tác nhiều loại trái cây với sản lượng lớn Điều này tạo nên một tiềm năng lớn cho việc cung cấp nguồn thế liệu dồi dào cho ngành công nghệ sản xuất bia

Được sự phân công của PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn; dựa trên quy trình sản

xuất bia truyền thông, nhóm chúng tôi tiến hành xây dựng về mặt lý thuyết Quy

trình công nghệ sản xuất bia dứa, trong đó nguồn thế liệu được sử dụng là trái dứa

tươi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về bia

1.1.1 Giới thiệu [3]

Bia là loại đồ uống có độ rượu nhẹ (1.8 ÷ 7%) được sản xuất từ malt đại mạch

và hoa houblon Có thể mô tả một cách đơn giản về phương pháp sản xuất bia truyền thống như sau:

Dịch đường malt + hoa houblon nâm _ men bia Vai trò của bia đã được khẳng định từ 5000 năm trước công nguyên Từ thời

xa xưa người Babilon (vùng Irắc, Trung Đông ngày nay) đã sản xuất được loại đồ uống giống như bia từ các loại ngũ cốc Dần dần bia được sản xuất rộng rãi ra toàn Châu Âu nhưng trong thành phần nguyên liệu chưa có hoa houblon mà chỉ dùng một số loại lá khác từ cây cỏ có mùi thơm Đến thế kỷ IX tại vùng Đông Nam Châu

Âu, hoa houblon bắt đầu được sử dụng và từ đó định hình nên phương pháp sản xuất bia cho đến ngày nay

Ngày nay, bia được sản xuất và tiêu thụ trên toàn thế giới Mức tiêu thụ bia ở các nước là không giống nhau, có nhiều nước mức tiêu thụ là 140 ÷ 160 lít/năm cho một đầu người, ở nước ta mức này chỉ khoảng 5 ÷ 8 lít

1.1.2 Phân loại [4]

Hiện nay bia chủ yếu được phân loại dựa trên chủng nấm men được sử dụng trong quá trình lên men Theo cách phân loại này thì bia được chia thành 2 nhóm lớn là Ale và Lager

Bia Ale: là một nhóm các loại bia được sản xuất bằng phương pháp lên men

nổi ở nhiệt độ 15 ÷ 230C Do nhiệt độ lên men khá cao nên thời gian lên men ngắn

và trong quá trình lên men một lượng ester đáng kể được sinh ra tạo mùi hương đặc trưng cho sản phẩm Mùi hương đặc trưng của bia Ale thường được mô tả giống với mùi của một số loại trái cây như táo, lê, dứa, chuối, mận

Bia Larger: là một nhóm các loại bia được sản xuất bằng phương pháp lên

men chìm ở nhiệt độ 7 ÷ 120C Sau giai đoạn lên men chính bia được tiếp tục lên men phụ ở nhiệt độ 0 ÷ 40C Thời gian lên men của bia Lager thường kéo dài hơn

Nguyên liệu chính sử dụng để sản xuất bia Lager là malt đại mạch Ngoài ra, người

ta thường sử dụng một số loại thế liệu (theo tỷ lệ nhất định, tối đa là 40% về mặt khối lượng) để thay thế một phần lượng malt sử dụng Thế liệu là các loại nguyên liệu giàu glucid như gạo hoặc bắp Hiện nay bia Lager là loại bia được sản xuất và tiêu thụ lớn nhất thế giới Các loại bia có mặt trên thị trường Việt Nam hầu hết cũng thuộc nhóm bia này

Dựa trên cơ sở phân loại bia ở trên thì có thể xếp bia dứa vào nhóm bia Lager trong đó loại thế liệu sử dụng là dứa tươi

1.1.3 Thành phần hóa học [3]

Bia có thể được xem như một loài canh trường lên men đặc biệt dạng lỏng; trong đó sinh khối nấm men đã được phân tách bằng quá trình lọc Trong loại canh trường này có chứa các thành phần của môi trường nuôi cấy còn sót lại hoặc không được lên men (đường, chất chiết từ hoa houblon, khoáng, protein, acid amin, vitamin,…) các sản phẩm trao đổi chất của nấm men (ethanol, CO2, aldehyde, ester, acid hữu cơ, diacetyl,…) và một lượng tế bào nấm men chưa được tách hết sau quá trình lọc bia Các thành phần trên thay đổi tùy theo loại bia và kỹ thuật lên men và

có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của bia thành phẩm

Bia có chứa 2 thành phần chính là nước (80% - 89%) và chất khô hòa tan (5,5 – 10,7%) Chất hòa tan trong bia là một hỗn hợp gồm nhiều chất, trong đó quan trọng nhất là các thành phần sau:

- Carbohydrate chiếm 2,7 - 5%

- Hàm lượng ethanol: chiếm 1,5 - 2% đối với các loại bia nhẹ; chiếm 4,8 - 5% đối với loại bia mạnh

- CO2 chiếm khoảng từ 0,3 - 0,45%

- Acid hữu cơ chiếm khoảng từ 0,15 – 0,4%

- Acid amin trong bia từ 0,15 - 0,75%

- Diacetyl không vượt quá 0,35 miligam/lít Nếu vượt quá ngưỡng này bia sẽ

có mùi khó chịu

1.2 Tổng quan về nguyên liệu sản xuất bia

Nguyên liệu giàu glucid sử dụng để sản xuất bia dứa bao gồm:

- Malt vàng: là nguyên liệu chính, chiếm 80%

- Dứa tươi: là thế liệu, chiếm 20%

Ngoài ra, thành phần nguyên liệu còn có nước và cao houblon

1.2.1 Malt

Malt là nguyên liệu chính để sản xuất bia Vai trò của malt bao gồm:

- Cung cấp dinh dưỡng cho nấm men hoạt động;

- Là nguồn enzyme cung cấp cho quá trình đường hóa nguyên liệu giàu tinh bột Trong đó, quan trọng nhất là nhóm enzyme amylase

- Tạo giá trị dinh dưỡng cho bia;

- Cung cấp các thành phần giúp tạo và ổn định bọt, tạo màu, tạo hương vị,… Malt dùng trong sản xuất bia dứa là loại malt vàng được chế biến từ hạt đại mạch thông qua quá trình nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm yêu cầu [1]

Hình 1.1: Malt vàng

Đại mạch thuộc nhóm ngũ cốc và được chia thành hai loại: đại mạch hai hàng

(Hordeum distichum) và đại mạch sáu hàng (Hordeum hexadistichum) Trong đó đại

mạch hai hàng là loại nguyên liệu sử dụng chủ yếu trong sản xuất bia [2]

Quy trình sản xuất malt bao gồm các quá trình sau: phân loại hạt, làm ướt, ươm mầm, sấy và tách mầm Mục đích chính của quy trình sản xuất malt là làm hoạt hóa và sinh tổng hợp các enzyme trong hạt đại mạch, thủy phân một phần cơ chất trong hạt và tổng hợp chất màu, chất mùi đặc trưng cho malt thành phẩm [2]

Bảng 1.1: So sánh thành phần chất khô của đại mạch và malt [1]

Thành phần Đại mạch

(%)

Malt đại mạch (%)

Thành phần hóa học và tính chất của malt là những yếu tố quyết định hương

vi, màu sắc, khả năng tạo bọt và độ bền của bia Chất lượng của malt được đánh giá thông qua các chỉ tiêu cơ bản sau [1]:

- Màu sắc : màu vàng nhạt đặc trưng

1.2.2 Dứa

Dứa là một loại trái cây nhiệt đới, có tên khoa học là Ananas Comosus hay Ananas Sativus Sehult, thuộc họ Bromeliaceae Dứa có thể phân loại thành 03 giống

sau:

- Nhóm Hoàng Hậu (Queen): quả tương đối nhỏ, mắt lồi, chịu vận chuyển

Thịt quả vàng đậm, giòn, hương thơm, vị chua ngọt đậm đà Nhóm này cho chất lượng cao nhất, trên thế giới thường dùng nhóm dứa này để ăn tươi

- Nhóm Tây Ban Nha (Spanish): quả lớn hơn nhóm dứa Queen, mắt sâu Thịt

quả vàng nhạt, có chỗ trắng, vị chua, ít thơm nhưng nước nhiều hơn Dứa ta, dứa mật, thơm thuộc nhóm này Nhóm dứa này có chất lượng kém nhất trong

3 nhóm dứa

- Nhóm Caien (Cayenne): quả lớn nhất, mắt phẳng và nông Thịt quả kém

vàng nhiều nước, ít ngọt và kém thơm hơn nhóm Queen Nhóm dứa này cho năng suất cao và có những đặc điểm thuận lợi cho chế biến công nghiệp Trong 03 giống dứa trên, dứa Cayenne được chọn để sản xuất nước ép dứa Yêu cầu chất lượng đối với dứa Cayenne sử dụng trong sản xuất bia dứa được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.2: Chỉ tiêu hóa lý của dứa tươi [5]

Bảng 1.3: Chỉ tiêu cảm quan của dứa tươi [5]

1.2.3 Hoa houblon

Vai trò của houblon là tạo vị đắng dịu và hương thơm đặc trưng, tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của bia thành phẩm [1]

Bảng 1.4: Thành phần của hoa houblon khô [2]

Trong sản xuất bia, các thành phần được nhà sản xuất quan tâm chủ yếu là  - acid,  - acid, tinh dầu và polyphenol vì chúng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bia [2]

 - acid: bao gồm 06 hợp chất là humulon, cohumulon, adhumulon,

prehumulon, posthumulon và 4 – deoxyhumulon Ở giai đoạn đun sôi dịch đường với hoa houblon, các hợp chất humulon không hóa tan trực tiếp mà chúng phải trải qua giai đoạn đồng phân hóa trước khi hoa tan Khả năng hòa tan của  - acid vào dịch đường nằm trong khoảng 10 ÷ 30 mg/l [1]

 - acid: bao gồm 04 hợp chất là lupulon, colupulon, adlupulon và prelupulon

Trong giai đoạn đun sôi dịch đường với hoa houblon, các hợp chất lupulon cũng phải trải qua giai đoạn đồng phân hóa trước khi hòa tan nhưng với tốc độ chậm hơn nhiều so với các hợp chất humulon [1]

Tinh dầu: khi hòa tan và tồn tại trong bia có vai trò mùi thơm đặc trưng

Thành phần hóa học của tinh dầu chủ yếu là terpene, alcol, ketone, addehyde, ester

và acid Tinh dầu thường khó hòa tan trong nước (tỷ lệ hòa tan 1:20000), bay hơi mạnh ở nhiệt độ thường Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, có đến 98% tinh dầu thất thoát do bay hơi, chỉ còn khoảng 2% ở lại và tạo hương thơm cho bia [1]

Polyphenol: có vai trò kết lắng và loại bỏ các thành phần protein cao phân tử

khỏi dịch đường, giúp ổn định và tăng độ bền keo của bia Polyphenol của hoa houblon đều thuộc nhóm flavonoid như flavan, flavon, flavanol, flavonol và catechin

Hiện nay, hoa hublon được thương mại hóa chủ yếu ở 03 dạng:

- Dạng cánh hoa khô: ẩm độ không quá 13%;

- Dạng viên: là sản thu được sau khi nghiền nát hoa khô thành dạng bột, sau đó

cho vào máy ép viên định hình;

- Dạng cao: là dịch cô đặc các thành phần trích ly từ cánh hoa khô (hình 1.2)

Cao houblon được chọn sử dụng trong sản xuất bia dứa do giúp rút ngắn được thời gian sản xuất Yêu cầu chất lượng đối với cao houblon bao gồm [1]:

Hình 1.2: Cao houblon 1.2.4 Nước

Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm đến 77 – 90% [1] Thành phần

hóa học của nước ảnh hưởng đến các biến đổi sinh học và hóa sinh trong quá trình sản xuất và chất lượng bia thành phẩm [2] Cụ thể:

- Ca: thường tồn tại dưới dạng muối Ca(HCO3)2, ảnh hưởng xấu đến quá trình nấu bia do làm giảm độ acid của hồ malt và dịch đường hoá

- Mg: hàm lượng trong nước ít hơn Ca nhưng tác dụng xấu hơn Ca vì MgCO3

hoà tan được còn MgSO4 có vị chát đắng làm ảnh hưởng đến chất lượng bia

- Na: tồn tại trong nước dưới dạng Na2CO3, NaHCO3: làm giảm độ nhớt của

hồ malt, Na2SO4 với hàm lượng cao sẽ tạo vị đắng cho bia, NaCl < 200 mg/l

sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi vị bia

- K: tương tự Na

- Fe: tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2, hàm lượng cao sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia Vì vậy giới hạn Fe2+ từ 0.2 – 0.5 mg/l

- Muối carbonate và bicarbonate: hoà tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt

(nhất là Na2CO3) gây cho bia có vị đắng khó chịu Ngoài ra, carbonate và bicarbonate trong nước còn hạ độ acid của hồ malt gây cản trở hoạt động của

hệ enzyme trong malt

- Muối CaSO 4 , MgSO 4: khi tác dụng với muối phosphate làm tăng độ acid của hồ malt Nếu lượng CaSO4 quá nhiều sẽ phản ứng tạo nhiều K2SO4 gây

vị đắng khó chịu cho bia

Nước sử dụng để nấu bia cần đạt các yêu cầu sau [2]:

- CaCl 2 : tham gia ổn định hoạt tính của enzyme  - amylase trong điều kiện

nhiệt độ cao [2]

- Chế phẩm pectinase: thủy phân pectin trong nước ép dứa

- Acid lactic: chất điều chỉnh pH

- Diatomite: chất trợ lọc trong qua trình lọc trong bia

1.4 Nấm men

Vai trò chính của nấm men là thông qua các phản ứng hóa sinh chuyển hóa các loại cơ chất có trong dịch đường thành ethanol, CO2 và các sản phẩm trao đổi chất khác để tạo ra bia có chất lượng cao và ổn định [4]

Hình 1.3: Chủng nấm men Saccharomyces [4]

Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống

Saccharomyces Trong đó, hai chủng thường được sử dụng phổ biến là Saccharomyces cerevisiae (nấm men nổi) và Saccharomyces carlsbergensis (nấm men chìm) Hai chủng nấm men này giống nhau hoàn toàn về mặt hình thái, nhưng

lại khác nhau về một số đặc điểm sinh hóa Cụ thể:

Khả năng lên men đường melibiose:

Melibiose là một loại disaccharide được tạo thành bởi 2 đường đơn là D – galactose và D – glucose liên kết với nhau bằng  glycoside 1,6

Hình 1.4: Đường melibiose

Nấm men chìm có chứa các gene MEL Các gene này tạo ra enzyme ngoài bào

-galactosidase (melibiase) có khả năng chuyển hóa đường melibiose Trong khi đó nấm men nổi không có chứa các gene này nên không thể chuyển hóa được melibiose [4]

Nhiệt độ lên men:

Nấm men nổi phát triển và lên men ở nhiệt độ tương đối cao (14 ÷ 250C) Trong khi đó nấm men chìm lên men ở nhiệt độ thấp (6 ÷ 80C) [3]

Khả năng kết lắng:

Khả năng kết lắng của tế bào nấm men có ý nghĩa quan trọng trong sản xuất bia [3] Tế bào nấm men nổi thường lơ lửng, cuối quá trình lên men tế bào kết thành chùm và bị hấp phụ vào các bọt khí CO2 rồi nổi lên trên bề mặt dịch lên men Trong khi đó nấm men chìm sẽ kết lắng xuống đáy thiết bị lên men sau khi quá trình lên men kết thúc [4] Như vậy, việc sử dụng nấm men chìn để lên men bia sẽ có thuận lợi cho quá trình lọc trong bia sau lên men [3]

Nấm men chìm (Saccharomyces carlsbergensis) được chọn sử dụng để sản

xuất bia dứa Nấm men được nhân giống từ canh trường thuần khiết đến mật độ yêu cầu trước khi đưa vào lên men Các yêu cầu đối với nấm men giống trong sản xuất bia dứa bao gồm:

- Khả năng nảy chồi : tốt

- Mật độ tế bào : 100.106 tế bào/ml

- Màu sắc : trắng ngà

- Tỷ lệ tế bào chết : < 5%

- Khả năng kết lắng : tốt

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA DỨA

2.1 Quy trình công nghệ

Hình 2.1: Quy trình công nghệ sản xuất bia dứa

2.2 Thuyết minh quy trình

Quy trình sản xuất bia dứa được thực hiện bằng 2 hệ thống thiết bị:

- Hệ thống thiết bị 1: sử dụng thiết bị bão hòa CO2 liên tục;

- Hệ thống thiết bị 2: sử dụng thiết bị bão hòa CO2 gián đoạn

Các thiết bị khác hoàn toàn giống nhau

2.2.1 Chuẩn bị dịch lên men

2.2.1.1 Chuẩn bị dịch đường

Dịch đường là một hỗn hợp bao gồm nước và các cấu tử hòa tan Thành phần hòa tan của dịch đường có chứa các loại đường đơn giản (maltose, glucose, fructose, melibiose,…), dextrin, protein, acid amin, khoáng,…Dịch đường đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho các hoạt động trao đổi chất của nấm men trong quá trình sản xuất bia [1]

Dịch đường để sản xuất bia dứa được sản xuất từ 2 loại nguyên liệu giàu glucid là malt (nguyên liệu chính) và dứa (thế liệu) Hai loại nguyên liệu này được

sử dụng với tỷ lệ là 80% malt và 20% dứa

Hình 2.2: Qui trình chuẩn bị dịch đường

Dứa tươi

Rửa hóa

Cắt cuống, chồi hóa

Ép hóa

Xử lý enzyme hóa

Pectinase

Lọc /rửa bã hóa

Phối trộn hóa

Bã

Malt

Làm sạch hóa

Nghiền hóa

Nấu dịch nha hóa

Nước

CaCl 2

A.Lactic

Cuống Chồi

Cắt đôi – xé hóa

Dịch đường

Bã Nước

a Chuẩn bị dịch đường malt

a.1 Làm sạch

Mục đích: chuẩn bị

Các biến đổi: Ở nguyên liệu chủ yếu xảy ra các biến đổi vật lý Cụ thể:

- Hiện tượng tổn thương cơ học làm rách vỏ trấu, nội nhũ bị bể,…

- Khối lượng riêng của toàn khối hạt tăng do thành phần tạp có cấu trúc xốp được loại bỏ

Phương pháp và thiết bị:

Phương pháp làm sạch chủ yếu dựa trên cơ sở phân riêng dựa vào sự khác nhau về kích thước và vận tốc cân bằng giữa malt và tạp chất Thiết bị thường sử dụng để làm sạch malt là sàng tạp chất (hình 2.5)

Hình 2.3: Cấu tạo thiết bị làm sạch malt [1]

Sàng tạp chất cấu tạo gồm các bộ phận chính sau: 02 mặt sàng, khung sàng, bộ phận tạo chuyển động và bộ phận hút bụi

- Mặt sàng: mặt sàng bằng sợi kim loại được đan thành các lỗ dạng vuông

hoặc chữ nhật, kích thước cạnh lỗ trung bình từ 0,5 ÷ 4mm Kích thước lổ mặt sàng trên lớn hơn kích thước lỗ mặt sàng dưới

- Khung sàng: được làm bằng thép và thường được treo bằng những sợi dây

mây hoặc dây cáp Khung sàng được bố trí đặt nghiêng với mặt phẳng ngang một góc  (≤ 150)

- Bộ phận tạo chuyển động: sàng được chuyển động từ một motor điện qua bộ

truyền động qua đai đến một trục lệch tâm Do trục lệch tâm nên khi quay tạo lực văng gây ra chuyển động lắc của khung sàng theo chiều dọc

- Bộ phận hút bụi: là một ống thẳng đứng, một đầu được gắn với một quạt hút

Vai trò của bộ phận này là để hút các tạp chất nhẹ hơn hạt malt (chủ yếu là bụi) Nguyên lý hoạt động của thiết bị được mô tả như sau: nguyên liệu được nhập vào sàng qua cửa nạp liệu (1) gắn phía đầu trên Những tạp chất lớn như rác, đá có kích thước lớn hơn hạt nằm lại trên lớp lưới phía trên (2a) và do chuyển động lắc của sàng, sẽ đi dần về phía cửa thu rác theo chiều nghiêng của mặt sàng Phần nguyên liệu lọt lưới phía trên rơi xuống mặt sàng phía dưới (2b) Tại lớp lưới phía dưới (2b), những hạt cát, bụi, đá sỏi kích thước nhỏ lọt lưới và được gom ra ngoài Dòng hạt trên mặt lưới bên dưới (2b) đi ra ngoài vào bộ phận hút bụi 6 Tại bộ phận hút bụi, các loại tạp chất có vận tốc cân bằng nhỏ hơn hạt malt (chủ yếu là bụi) được quạt hút

Yêu cầu chất lượng: lượng tạp chất tổng không quá 1% (w/w)

a.2 Nghiền malt

Mục đích: chuẩn bị (làm nhỏ nguyên liệu để nước xâm nhập vào nội nhũ

nhanh, thúc đẩy quá trình thủy phân)

Các biến đổi: chủ yếu xảy ra các biến đổi vật lý Bao gồm:

- Nguyên liệu giảm kích thước làm diện tích bề mặt tăng

- Nhiệt độ nguyên liệu tăng

Phương pháp và thiết bị nghiền:

Malt được nghiền bằng phương pháp nghiền khô Thiết bị nghiền được sử dụng là thiết bị nghiền 2 cặp trục

Hình 2.4: Cấu tạo thiết bị nghiền malt [1]

Cấu tạo của thiết bị nghiền 4 trục được mô tả ở hình 2.6 Bộ phần làm việc chính của thiết bị là các trục nghiền (3) được chế tạo bằng thép, bề mặt nhẵn Chiều dài của trục nghiền 800 mm, đường kính 250 mm Xét trong một cặp trục nghiền thì

2 trục sẽ quay ngược chiều nhau với vận tốc khác nhau, thông thường dao động trong khoảng 250 ÷ 300 vòng/phút Malt được làm nhỏ dưới tác động của lực nén của 2 trục và lực xé do 2 trục quay với vận tốc khác nhau Mức độ nghiền được điều chỉnh thông qua việc thay đổi khoảng cách giữa 2 trục, khoảng cách này thường nằm trong khoảng 2 ÷ 2,5 mm đối với cặp trục thứ nhất và 0,5 ÷ 1,5 đối với cặp trục thứ 2 [1]

Nguyên lý hoạt động của thiết bị được mô tả như sau: malt được cấp vào phễu nhập liệu (1), xuống cặp trục nghiền thứ nhất chúng bị ép vỡ, vỏ hạt bị tách ra, nội nhũ thoát ra ngoài và được làm nhỏ Sau đó, nguyên liệu rơi xuống cặp trục nghiền thứ hai và tiếp tục nghiền nhỏ phần nội nhũ

Yêu cầu chất lượng:

Quá trình nghiền phải đảm bảo phần nội nhũ dập nhỏ nhưng phần vỏ hạt giữ càng nguyên vẹn càng tốt nhằm hạn chế hiện tượng các chất đắng, chất chát hòa tan vào dịch đường làm giảm chất lượng và tính ổn định của bia thành phẩm Mặt khác,

lớp vỏ malt này còn có vai trò như một chất trợ lọc trong quá trình lọc tách bã hèm nhờ cấu trúc xốp và cồng kềnh của chúng [1]

Bảng 2.1: Yêu cầu chất lượng nguyên liệu sau nghiền [1]

 Phản ứng Maillard xảy ra giữa đường khử và acid amin

 Phản ứng oxi hóa polyphenol

Phương pháp thực hiện và thiết bị [1]:

Bột malt và nước được trộn với nhau theo tỷ lệ 1:3 (w/w), pH được điều chỉnh

về 5,5 – 6 bằng acid lactic Gia nhiệt hỗn hợp lên 400C, bổ sung CaCl2 với hàm lượng 0,05 % so với khối lượng malt Gia nhiệt hỗn hợp lên nhiệt độ 500C và dừng

ở nhiệt độ này trong 30 phút Sau đó gia nhiệt lên 630C, giữ hỗn hợp ở nhiệt độ này trong 30 phút Tiếp tục gia nhiệt hỗn hợp lên 750C và giữ hỗn hợp ở nhiệt độ này

dịch iode 0,02N không thấy xuất hiện màu xanh), thời gian này thường kéo dài khoảng 30 phút

Thiết bị nấu malt có dạng hình trụ đứng, đáy cầu, xung quanh là lớp vỏ áo để gia nhiệt với tác nhân gia nhiệt là hơi bão hòa Bên trong thiết bị có cánh khuấy, tốc

độ cánh khuấy từ 20 – 40 vòng/phút Bao xung quanh thiết bị là lớp cánh nhiệt

Hình 2.5: Cấu tạo thiết bị nấu malt [1]

Hình 2.6: Nồi nấu malt

b Chuẩn bị dịch ép dứa

b.1 Tiếp nhận – cắt cuống, chồi

Mục đích: chuẩn bị

Các biến đổi: chủ yếu là các biến đổi vật lý Bao gồm: khối lượng nguyên liệu

giảm, kích thước thay đổi, hình dạng bớt cồng kềnh

Phương pháp thực hiện: quá trình được thực hiện bằng phương pháp thủ công Yêu cầu: dứa được cắt ở hai đầu, sâu vào phần thịt quả khoảng 1cm

b.2 Rửa nguyên liệu

Mục đích: chuẩn bị

- Các biến đổi: chủ yếu là biến đổi vật lý Bao gồm: sự tổn thương cơ học do

sự va đập giữa trái với trái và giữa trái với thiết bị

Phương pháp thực hiện và thiết bị [5]:

Quá trình rửa được thực hiện qua hai giai đoạn gồm ngâm và rửa xối Ban đầu dứa được ngâm trong bể rửa với nước chlo với nồng độ 5ppm trong thời gian 10-15phút Sau đó được băng chuyền dẫn qua bể rửa xối với nước chlo có nồng độ 1ppm Chất lượng nước rửa phải đạt tiêu chuẩn chất lượng dùng trong công nghiệp thực phẩm

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm [5]

Hình 2.7: Thiết bị rửa

b.3 Cắt đôi - xé

Mục đích: chuẩn bị

Các biến đổi:

- Vật lý: nguyên liệu giảm kích thước, thay đổi cấu trúc, hình dạng,…

- Hóa học: phản ứng oxi hóa vitamin;

- Sinh học: vi sinh vật phát triển trong dịch bào dứa

Phương pháp thực hiện và thiết bị:

1 Băng tải nhập liệu 3 Dao cắt 5 Trục kê

2 Đĩa cao su 4 Trục răng cưa 6 Máng tháo liệu

Hình 2.8: Cấu tạo thiết bị cắt đội - xé

Hình 2.9: Thiết bị cắt đôi – xé

Dứa sau làm sạch được băng tải nhập liệu (1) vận chuyển đến khu vực dao cắt, tại đây trái sẽ được 2 đĩa cao su (2) định vị để dao cắt (3) cắt chính xác thành 2 nửa trái theo chiều dọc Hai nửa trái tiếp theo rơi xuống khu vực xé Khu vực xé bao gồm một trục xé (4) bằng inox, trên bề mặt trục có gai và một trục kê (5) bằng inox

có vai trò như một tâm kê hỗ trợ cho trục xé làm việc hiệu quả hơn Dưới tác dụng của gai nhọn trên bề mặt trục xé, nguyên liệu được xé nhỏ thành một hỗn hợp có kích thước nhỏ hơn và đi ra ngoài theo máng tháo liệu (6)

- Hóa học: sự oxi hóa vitamin và một số chất màu nhóm carotenoid

Thiết bị và phương pháp thực hiện [2]:

Quá trình ép được thực hiện bằng thiết bị ép vis Cấu tạo thiết bị bao gồm buồng ép, bên trong có trục vis bằng thép không rỉ Xung quanh buồng ép có lưới để dịch ép thoát ra ngoài và tách bã khỏi Bã ép thoát ra ngoài ở cuối thiết bị thông qua

lỗ tháo liệu Thiết bị ép vận hành với tốc độ 350 vòng/phút, áp lực 250 MN/m2 [2]

1 Phễu nhập liệu 3 Trục vis 5 Tay quay điều chỉnh áp suất

- Hóa học: phản ứng oxi hóa vitamin

Thiết bị và phương pháp thực hiện [6]:

Dịch ép được xử lý với tỷ lệ enzyme/cơ chất là 0,3% (w/w) bằng chế phẩm enzyme pectinase (10 IU/g) ở pH = 5, nhiệt độ 500C, thời gian 30 phút [5] Thiết bị

sử dụng có dạng hình trụ với vỏ áo bao xung quanh để điều nhiệt bằng nước nóng, đáy côn, bên trong có cánh khuấy Tốc độ của cánh khuấy trong khoảng 20 ÷ 40 vòng/phút

1 Vỏ áo gia nhiệt 2 Cánh khuấy 3 Motor

Hình 2.11: Cấu tạo thiết bị xử lý enzyme [6]

c Phối trộn (dịch đường malt và nước ép dứa)

Dịch đường malt (hàm lượng chất khô hòa tan khoảng 20%) được trộn chung với nước ép dứa (hàm lượng chất khô hòa tan khoảng 18%) để tạo thành một hỗn hợp đồng nhất

Mục đích: chuẩn bị

Các biến đổi:

- Vật lý: sự thay đổi độ nhớt, thể tích, tỷ trọng và tính chất quang học của nguyên liệu;

- Hóa lý: sự bay hơi của hơi nước và các cấu tử hương;

- Hóa sinh: quá trình phối trộn xảy ra ở nhiệt độ cao 78 ÷ 800C làm bất hoạt một số enzyme;

- Hóa học: một số phản ứng hóa học xảy ra ở nhiệt độ cao như phản ứng thủy phân đường;

- Sinh học: các tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật bị bất hoạt

Phương pháp thực hiện và thiết bị: dịch ép dứa được bơm vào nồi malt và quá

trình phối trộn xảy ra ở đây Nhiệt độ phối trộn là 780C Thiết bị phối trộn là nồi nấu

malt Quá trình phối trộn được thực hiện nhờ hoạt động của cánh khuấy mái chèo trong nồi malt ở tốc độ 20 – 40 vòng/phút

Hình 2.12: Thiết bị nấu malt [1]

d Lọc – rửa bã

Mục đích: khai thác

Các biến đổi [2]:

- Vật lý: sự thay đổi độ trong, tỷ trọng,…

- Hóa lý: xảy ra sự phân riêng 2 pha lỏng – rắn, sự bay hơi của các cấu tử hương và hơi nước,…

Phương pháp thực hiện và thiết bị: quá trình lọc tách bã được tiến hành trên

thiết bị lọc khung bản